Fadingul canalului wirelesseste variația amplitudinii, fazei sau puterii semnalului recepționat cauzată de modificările căii de propagare. Aceasta poate reduce marja de legătură, poate distorsiona semnalele cu bandă largă și poate face ca măsurătorile RF să fie dificil de reprodus. Înțelegerea tipului de fading prezent într-un sistem îi ajută pe ingineri să aleagă antene, metode de testare și tehnici de atenuare adecvate.
Acest ghid explică fading-ul la scară largă și mică, canalele plate și selective în frecvență, fading-ul lent și rapid și cele mai comune modele statistice de canal. De asemenea, arată cum modelul de antenă, polarizarea și geometria testului influențează măsurătorile practice de fading.
Ce este estomparea canalului wireless?
Un semnal radio rareori ajunge la un receptor printr-o singură cale ideală. Clădirile, terenul, vehiculele, echipamentele și alte obiecte pot bloca, reflecta, difracta sau împrăștia undele electromagnetice. Prin urmare, mai multe copii ale aceluiași semnal pot sosi cu întârzieri, amplitudini, faze și unghiuri de sosire diferite. Combinarea lor poate fi constructivă într-o anumită locație sau frecvență și distructivă în alta.
Fadingul este diferit de pierderea deterministă pe calea liberă. Pierderea pe cale descrie reducerea generală a puterii pe măsură ce distanța și frecvența cresc, în timp ce fadingul descrie variația suplimentară în jurul acestei medii. Inginerii clasifică de obicei fadingul pe două axe independente: scara spațială și selectivitatea canalului.
Figura 1.Variațiile lente și rapide ale nivelului semnalului recepționat ilustrează diferite scale de timp sau distanță de fading.
Cum se clasifică decolorarea wireless
Decolorare la scară largădescrie schimbări graduale pe distanțe relativ lungi, în principal din cauza variației pierderilor de traiectorie și a umbririi.Decolorare la scară micădescrie schimbări rapide pe distanțe scurte sau intervale scurte de timp datorate mișcării multiple și mișcării.
Fadingul la scară mică poate fi apoi clasificat prin dispersia întârzierii ca fiind plat sau selectiv în frecvență, iar prin dispersia Doppler ca lent sau rapid. Acestea sunt clasificări separate: un canal poate fi plat și rapid, plat și lent, selectiv în frecvență și rapid sau selectiv în frecvență și lent.
Fading la scară largă: Pierderea traiectoriei și umbrirea
Tendința de pierdere a traseului
Pierderea pe cale este reducerea medie a puterii recepționate în funcție de distanța de propagare. În spațiul liber, neobstrucționat, pierderea este legată de lungimea de undă și distanță. Mediile reale adaugă teren, dezordine, efecte atmosferice și dependențe de înălțimea antenei, astfel încât bugetele practice de legătură utilizează în mod normal un model de propagare adecvat scenariului de implementare.
Umbra estompându-se
Umbrirea apare atunci când obiectele mari obstrucționează parțial sau complet calea de propagare directă. Clădirile, dealurile, utilajele și caroseriile vehiculelor pot produce modificări relativ lente ale nivelului recepționat pe măsură ce emițătorul, receptorul sau mediul înconjurător se schimbă. Falingul prin umbre este adesea reprezentat statistic în jurul pierderii medii locale pe cale.
Fading la scară mică: Multipath și mișcare
Fading plat vs. fading selectiv în frecvență
Un canal este de aproximativdecolorare platăcând lățimea de bandă a coerenței sale este mai mare decât lățimea de bandă a semnalului ocupat. Canalul modifică apoi amplitudinea și faza semnalului fără a-și remodela puternic spectrul.
Un canal devineselectivitate în frecvențăcând lățimea de bandă a semnalului este mare în comparație cu lățimea de bandă a coerenței. Diferite componente spectrale experimentează câștiguri și faze diferite. Cauza principală este răspândirea întârzierii pe mai multe căi rezolvabile, care poate crea interferențe intersimbol în legăturile digitale.
Decolorare lentă vs. decolorare rapidă
Decolorare lentăînseamnă că canalul se modifică puțin în timpul intervalului de semnalizare relevant.Decolorare rapidăînseamnă că canalul se modifică semnificativ în intervalul respectiv. Mișcarea relativă dintre emițător, receptor și difuzoarele din jur produce deplasări Doppler și scurtează timpul de coerență al canalului.
| Clasificare | Comparație cheie | Efect tipic |
|---|---|---|
| Decolorare plată | Lățimea de bandă a semnalului este mai mică decât lățimea de bandă a coerenței | Variații largi de amplitudine și fază pe întregul semnal |
| Selectiv în frecvență | Lățimea de bandă a semnalului este mai mare decât lățimea de bandă de coerență | Distorsiune spectrală și posibilă interferență intersimbolică |
| Decolorare lentă | Timpul de coerență este lung în raport cu intervalul de semnalizare | Variație graduală la nivel de legătură |
| Decolorare rapidă | Timpul de coerență este scurt în raport cu intervalul de semnalizare | Variație rapidă și afectare legată de Doppler |
Modele comune de estompare statistică
- Faling Rayleigh:utilizat în mod obișnuit atunci când nu este prezentă o singură componentă dominantă pe linia de vizibilitate și semnalul recepționat este format din mai multe componente împrăștiate.
- Decolorare riciană:include o componentă dominantă împreună cu componente multipath împrăștiate. Factorul K rician exprimă raportul de putere dintre componentele dominante și difuze.
- Decolorarea lui Nakagami:o distribuție empirică flexibilă care poate reprezenta o gamă de severități ale fadingului prin parametrul său de formă.
- Decolorare Weibull:o altă distribuție statistică adaptabilă utilizată pentru medii de propagare măsurate selectate.
Selectarea modelului trebuie să se bazeze pe mediul real, frecvență, mobilitate, configurația antenei și datele de măsurare. Fluxurile de lucru MATLAB moderne utilizează obiecte precumcomm.RayleighChannelşicomm.RicianChannelîn loc de funcțiile învechite la care se face referire în versiunea anterioară a acestui articol.
Figura 3.Distribuțiile statistice ale anvelopei oferă modele compacte pentru comportamentul de fading măsurat.
Cum afectează fading-ul performanța sistemului RF
Fading-ul poate reduce puterea recepționată, poate scădea raportul semnal-zgomot, poate crește rata de eroare și poate întrerupe o legătură radio. Fading-ul selectiv în frecvență poate, de asemenea, distorsiona formele de undă în bandă largă, în timp ce variația rapidă a Doppler poate face estimarea canalului mai dificilă.
Metodele comune de atenuare includ:
- marjă de legătură adecvată și control automat al câștigului;
- diversitate în timp, frecvență, spațială sau de polarizare;
- egalizare și proiectare a formelor de undă multicarrier;
- codare canal, intercalare și modulație adaptivă;
- Procesare MIMO și direcționare a fasciculului;
- plasarea atentă a antenei, selectarea modelului și controlul polarizării.
Nicio tehnică nu elimină fiecare mecanism de fading. Abordarea corectă depinde de statisticile canalului, lățimea de bandă ocupată, mobilitate, cerințele de acoperire și probabilitatea acceptabilă de întrerupere a semnalului.
Figura 4.Datele măsurate ar trebui să determine dacă o distribuție statistică este adecvată pentru un anumit canal.
Selectarea antenei pentru testele de sondare a canalelor și de fading
O antenă nu creează canalul de propagare de la sine, dar influențează puternic ce căi și polarizări sunt transmise sau recepționate. Câștigul, lățimea fasciculului, diagrama de radiație, puritatea polarizării, stabilitatea fazei și geometria de montare pot influența comportamentul canalului măsurat.
Pentru măsurători de canal repetabil sau de fading, documentați:
- gama completă de frecvențe și lățimea de bandă instantanee de măsurare;
- câștigul antenei și lățimea fasciculului în funcție de frecvență;
- cerințe de polarizare liniară, dual-liniară sau circulară;
- înălțimea, orientarea, distanța dintre antene și structurile înconjurătoare;
- Conector RF, pierderi de cablu și plan de referință pentru calibrare;
- mișcarea emițătorului, receptorului și dispersoarei;
- dispersia întârzierii, dispersia Doppler și intervalul dinamic necesar.
Opțiuni antenă RF MISO
RF MISO proiectează și furnizează antene RF și cu microunde pentru lucrări de laborator, pe teren și de integrare a sistemelor. În funcție de acoperirea necesară și geometria de măsurare, inginerii pot lua în considerareantene cu corn de bandă largăpentru măsurători direcționale în bandă largă,antene log-periodicepentru o acoperire largă de frecvență sauantene omnidirecționalepentru studii selectate de acoperire și propagare.
Consultați fișa tehnică a modelului curent pentru intervalul de frecvență, amplificare, polarizare, VSWR, conector și dimensiuni mecanice. Pentru selecția specifică aplicației, partajați banda de testare, lățimea de bandă, modelul necesar, polarizarea, constrângerile de montare și mediul de măsurare cu echipa RF MISO.
Discutați cerințele dumneavoastră de măsurare RF
RF MISO poate ajuta la identificarea opțiunilor de antenă pentru sondarea canalelor, studii de propagare, evaluarea sistemelor wireless și măsurători RF aferente.
Explorează capacitatea de testare a antenelor|Contactați RF MISO
Referințe și lecturi suplimentare
Data publicării: 14 august 2023
