Această pagină descrie elementele de bază ale decolorării și tipurile de decolorare în comunicarea fără fir. Tipurile de fading sunt împărțite în fading la scară mare și fading la scară mică (multipath delay spread și doppler spread).
Fading-ul plat și fading-ul de selectare a frecvenței fac parte din fading-ul cu mai multe căi, în cazul în care estomparea rapidă și fading-ul lentă fac parte din estomparea răspândită Doppler. Aceste tipuri de estompare sunt implementate conform distribuțiilor sau modelelor Rayleigh, Rician, Nakagami și Weibull.
Introducere:
După cum știm, sistemul de comunicații fără fir constă din emițător și receptor. Calea de la transmițător la receptor nu este netedă, iar semnalul transmis poate trece prin diferite tipuri de atenuări, inclusiv pierderea traseului, atenuarea pe mai multe căi etc. Atenuarea semnalului prin cale depinde de diverși factori. Acestea sunt timpul, frecvența radio și calea sau poziția emițătorului/receptorului. Canalul dintre emițător și receptor poate varia în timp sau poate fi fix, în funcție de faptul dacă emițătorul/receptorul sunt fix sau se mișcă unul față de celălalt.
Ce este decolorarea?
Variația în timp a puterii semnalului recepționat din cauza schimbărilor în mediul sau căile de transmisie este cunoscută sub denumirea de fading. Decolorarea depinde de diverși factori, așa cum am menționat mai sus. În scenariul fix, decolorarea depinde de condițiile atmosferice, cum ar fi precipitațiile, fulgerele etc. În scenariul mobil, estomparea depinde de obstacolele de pe traseu care variază în funcție de timp. Aceste obstacole creează efecte complexe de transmisie la semnalul transmis.
Figura-1 ilustrează diagrama amplitudine față de distanță pentru tipurile de estompare lentă și estompare rapidă, despre care vom discuta mai târziu.
Tipuri de estompare
Luând în considerare diferitele deficiențe legate de canal și poziția emițătorului/receptorului, următoarele sunt tipurile de estompare în sistemul de comunicații fără fir.
➤ Fading la scară largă: include pierderea traseului și efectele de umbrire.
➤ Fading la scară mică: este împărțit în două categorii principale și anume. răspândirea întârzierii pe cale multiplă și răspândirea doppler. Distribuția de întârziere cu mai multe căi este împărțită în continuare în fading plat și fading selectiv în frecvență. Răspândirea Doppler este împărțită în estompare rapidă și estompare lentă.
➤Modele de decolorare: tipurile de decolorare de mai sus sunt implementate în diverse modele sau distribuții care includ Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull etc.
După cum știm, semnalele de decolorare apar din cauza reflexiilor de la pământ și clădirile din jur, precum și semnalele împrăștiate de la copaci, oameni și turnuri prezente în zona mare. Există două tipuri de estompare, adică. decolorarea la scară mare și estomparea la scară mică.
1.) Decolorarea la scară largă
Decolorarea la scară largă are loc atunci când un obstacol se interpune între emițător și receptor. Acest tip de interferență cauzează o reducere semnificativă a puterii semnalului. Acest lucru se datorează faptului că unda EM este umbrită sau blocată de obstacol. Este legat de fluctuațiile mari ale semnalului la distanță.
1.a) Pierderea traseului
Pierderea căii în spațiul liber poate fi exprimată după cum urmează.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Unde,
Pt = putere de transmisie
Pr = Primește putere
λ = lungimea de undă
d = distanța dintre antena de transmisie și cea de recepție
c = viteza luminii, adică 3 x 108
Din ecuație, implică faptul că semnalul transmis se atenuează la distanță pe măsură ce semnalul este răspândit pe o zonă din ce în ce mai mare de la capătul de transmisie spre capătul de recepție.
1.b) Efect de umbrire
• Se observă în comunicarea fără fir. Umbrirea este abaterea puterii recepționate a semnalului EM de la valoarea medie.
• Este rezultatul obstacolelor pe calea dintre emițător și receptor.
• Depinde de poziția geografică, precum și de frecvența radio a undelor EM (electromagnetice).
2. Decolorarea la scară mică
Decolorarea la scară mică se referă la fluctuațiile rapide ale intensității semnalului recepționat pe distanțe foarte scurte și pe o perioadă scurtă de timp.
Bazat perăspândirea întârzierii cu mai multe căiexistă două tipuri de decolorare la scară mică, adică. decolorare plată și decolorare selectivă în frecvență. Aceste tipuri de decolorare pe căi multiple depind de mediul de propagare.
2.a) Decolorare plată
Se spune că canalul fără fir are decolorare plată dacă are un câștig constant și un răspuns de fază liniar pe o lățime de bandă care este mai mare decât lățimea de bandă a semnalului transmis.
În acest tip de estompare, toate componentele de frecvență ale semnalului recepționat fluctuează în aceleași proporții simultan. Este cunoscut și sub denumirea de estompare neselectivă.
• Semnal BW << Canal BW
• Perioada simbolului >> Întârziere răspândire
Efectul fading-ului plat este văzut ca o scădere a SNR. Aceste canale de estompare plate sunt cunoscute sub denumirea de canale cu variație de amplitudine sau canale de bandă îngustă.
2.b) Fading selectiv de frecvență
Afectează diferite componente spectrale ale unui semnal radio cu amplitudini diferite. De aici și numele de estompare selectivă.
• Semnal BW > Canal BW
• Perioada simbolului < Delay Spread
Bazat perăspândirea dopplerexistă două tipuri de estompare și anume. estompare rapidă și estompare lentă. Aceste tipuri de decolorare a răspândirii doppler depind de viteza mobilă, adică viteza receptorului în raport cu transmițătorul.
2.c) Decolorare rapidă
Fenomenul de estompare rapidă este reprezentat de fluctuații rapide ale semnalului pe zone mici (adică lățimea de bandă). Când semnalele sosesc din toate direcțiile planului, se va observa o estompare rapidă pentru toate direcțiile de mișcare.
Decolorarea rapidă are loc atunci când răspunsul la impulsul canalului se modifică foarte rapid în timpul simbolului.
• Răspândire Doppler mare
• Perioada simbol > Timp de coerență
• Variație semnal < Variație canal
Acești parametri au ca rezultat dispersia de frecvență sau decolorarea selectivă în timp din cauza răspândirii doppler. Decolorarea rapidă este rezultatul reflexiilor obiectelor locale și al mișcării obiectelor în raport cu acele obiecte.
În fading rapid, semnalul de recepție este suma a numeroase semnale care sunt reflectate de pe diferite suprafețe. Acest semnal este suma sau diferența de semnale multiple care pot fi constructive sau distructive pe baza defazajului relativ dintre ele. Relațiile de fază depind de viteza de mișcare, frecvența de transmisie și lungimile relative ale traseului.
Decolorarea rapidă distorsionează forma pulsului benzii de bază. Această distorsiune este liniară și creeazăISI(Interferența dintre simboluri). Egalizarea adaptivă reduce ISI prin eliminarea distorsiunii liniare induse de canal.
2.d) Decolorarea lentă
Decolorarea lentă este rezultatul umbririi de către clădiri, dealuri, munți și alte obiecte deasupra căii.
• Răspândire Doppler scăzută
• Perioada simbol <
• Variație semnal >> Variație canal
Implementarea modelelor de fading sau distribuțiilor de fading
Implementările modelelor de fading sau distribuțiilor de fading includ fading Rayleigh, Fading Rician, Fading Nakagami și Fading Weibull. Aceste distribuții de canale sau modele sunt concepute pentru a încorpora estomparea în semnalul de date în bandă de bază conform cerințelor profilului de decolorare.
Rayleigh se estompează
• În modelul Rayleigh, numai componentele Non Line of Sight (NLOS) sunt simulate între emițător și receptor. Se presupune că nu există cale LOS între emițător și receptor.
• MATLAB oferă funcția „rayleighchan” pentru a simula modelul canalului rayleigh.
• Puterea este distribuită exponențial.
• Faza este uniform distribuită și independentă de amplitudine. Sunt cele mai utilizate tipuri de Fading în comunicațiile fără fir.
Rician se estompează
• În modelul rician, atât componentele Line of Sight (LOS) cât și non Line of Sight (NLOS) sunt simulate între transmițător și receptor.
• MATLAB oferă funcția „ricianchan” pentru a simula modelul canalului rician.
Nakagami se estompează
Canalul de decolorare Nakagami este un model statistic utilizat pentru a descrie canalele de comunicație fără fir în care semnalul recepționat suferă decolorare pe calea multiplă. Reprezintă medii cu decolorare moderată până la severă, cum ar fi zonele urbane sau suburbane. Următoarea ecuație poate fi utilizată pentru a simula modelul canalului de estompare Nakagami.
• În acest caz notăm h = r*ejΦiar unghiul Φ este distribuit uniform pe [-π, π]
• Se presupune că variabilele r și Φ sunt reciproc independente.
• PDF-ul Nakagami este exprimat ca mai sus.
• În pdf-ul Nakagami, 2σ2= E{r2}, Γ(.) este funcția Gamma și k >= (1/2) este cifra de decolorare (grade de libertate raportate la numărul de variabile aleatoare Gaussion adăugate).
• A fost dezvoltat inițial empiric pe baza măsurătorilor.
• Puterea de recepție instantanee este distribuită Gamma. • Cu k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull se estompează
Acest canal este un alt model statistic folosit pentru a descrie canalul de comunicație fără fir. Canalul de decolorare Weibull este folosit în mod obișnuit pentru a reprezenta medii cu diferite tipuri de condiții de estompare, inclusiv decolorare slabă și severă.
Unde,
2σ2= E{r2}
• Distribuția Weibull reprezintă o altă generalizare a distribuției Rayleigh.
• Când X și Y sunt variabile gaussiene medii iid zero, anvelopa lui R = (X2+ Y2)1/2este distribuit Rayleigh. • Oricum, plicul este definit R = (X2+ Y2)1/2, iar pdf-ul corespunzător (profilul de distribuție a energiei) este distribuit de Weibull.
• Următoarea ecuație poate fi utilizată pentru a simula modelul de decolorare Weibull.
În această pagină am parcurs diverse subiecte despre estompare, cum ar fi ce este canalul de estompare, tipurile sale, modelele de estompare, aplicațiile lor, funcțiile și așa mai departe. Se pot folosi informațiile furnizate pe această pagină pentru a compara și a deriva diferența dintre estomparea la scară mică și decolorarea la scară mare, diferența dintre estomparea plată și estomparea selectivă a frecvenței, diferența dintre estomparea rapidă și estomparea lentă, diferența dintre decolorarea Rayleigh și estomparea rician și asa mai departe.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon:0086-028-82695327
Site: www.rf-miso.com
Ora postării: 14-aug-2023
