Тази страница описва основите на затихването и видовете затихване в безжичната комуникация.Типовете затихване се разделят на широкомащабно затихване и малкомащабно затихване (многостранно забавяне и доплерово разпространение).
Равномерното затихване и затихването с избиране на честота са част от затихването с многолъчева честота, докато бързото затихване и бавното затихване са част от затихването с доплерово разпространение.Тези типове затихване се изпълняват според разпределенията или моделите на Rayleigh, Rician, Nakagami и Weibull.
Въведение:
Както знаем безжичната комуникационна система се състои от предавател и приемник.Пътят от предавателя до приемника не е гладък и предаваният сигнал може да премине през различни видове затихвания, включително загуба на пътя, затихване на многопътно излъчване и т.н. Затихването на сигнала по пътя зависи от различни фактори.Те са време, радиочестота и път или позиция на предавател/приемник.Каналът между предавател и приемник може да се променя във времето или да е фиксиран в зависимост от това дали предавателят/приемникът са фиксирани или се движат един спрямо друг.
Какво избледнява?
Промяната във времето на мощността на получения сигнал, дължаща се на промени в предавателната среда или пътищата, е известна като затихване.Избледняването зависи от различни фактори, както е споменато по-горе.При фиксиран сценарий затихването зависи от атмосферните условия като валежи, светкавици и т.н. При мобилен сценарий затихването зависи от препятствията по пътя, които варират във времето.Тези препятствия създават сложни ефекти на предаване на предавания сигнал.
Фигура-1 изобразява диаграмата на амплитудата спрямо разстоянието за типове бавно затихване и бързо затихване, които ще обсъдим по-късно.
Избледняващи видове
Като се имат предвид различни увреждания, свързани с канала, и позицията на предавателя/приемника, следните са видовете затихване в безжичната комуникационна система.
➤Избледняване в голям мащаб: Включва ефекти на загуба на път и засенчване.
➤ Затихване в малък мащаб: Разделя се на две основни категории, а именно.разпръскване на закъснението по многолъчи и разпръскване на доплер.Разпространението на закъснението по многолъчев път се разделя допълнително на плоско затихване и честотно селективно затихване.Доплеровото разпространение се разделя на бързо затихване и бавно затихване.
➤ Модели на затихване: Горните типове затихване са внедрени в различни модели или дистрибуции, които включват Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull и др.
Както знаем, затихващите сигнали възникват поради отражения от земята и околните сгради, както и разпръснати сигнали от дървета, хора и кули, присъстващи в голяма зона.Има два вида избледняване, а именно.избледняване в голям мащаб и избледняване в малък мащаб.
1.) Избледняване в голям мащаб
Затихване в голям мащаб се получава, когато между предавателя и приемника има препятствие.Този тип смущения причинява значително намаляване на силата на сигнала.Това е така, защото ЕМ вълната е засенчена или блокирана от препятствието.Свързано е с големи колебания на сигнала на разстояние.
1.a) Загуба на пътя
Загубата на пътя на свободното пространство може да се изрази по следния начин.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Където,
Pt = мощност на предаване
Pr = Получаване на мощност
λ = дължина на вълната
d = разстояние между предавателна и приемаща антена
c = скорост на светлината, т.е. 3 x 108
От уравнението това предполага, че предаваният сигнал отслабва на разстояние, тъй като сигналът се разпространява върху все по-голяма и по-голяма площ от края на предаване към края на приемане.
1.b) Ефект на засенчване
• Наблюдава се при безжична комуникация.Засенчването е отклонение на получената мощност на ЕМ сигнала от средната стойност.
• Това е резултат от препятствия по пътя между предавателя и приемника.
• Зависи от географското положение, както и от радиочестотата на ЕМ (електромагнитните) вълни.
2. Избледняване в малък мащаб
Затихването в малък мащаб се отнася до бързи колебания на силата на получения сигнал на много кратко разстояние и кратък период от време.
Базиран наразпределение на многопътното забавянеима два вида затихване в малък мащаб, а именно.плоско затихване и честотно селективно затихване.Тези типове затихване по многолъчи зависят от средата на разпространение.
2.a) Плоско избледняване
Казва се, че безжичният канал е с плоско затихване, ако има постоянно усилване и линейна фазова характеристика върху честотна лента, която е по-голяма от честотната лента на предавания сигнал.
При този тип затихване всички честотни компоненти на получения сигнал се колебаят в същите пропорции едновременно.Известно е още като неселективно избледняване.
• BW сигнал << BW канал
• Период на символа >> Разпределение на забавянето
Ефектът от плоското избледняване се разглежда като намаляване на SNR.Тези плоски затихващи канали са известни като канали с различна амплитуда или теснолентови канали.
2.b) Честотно селективно затихване
Въздейства на различни спектрални компоненти на радиосигнала с различна амплитуда.Оттук и името селективно избледняване.
• Сигнал BW > Channel BW
• Период на символ < Delay Spread
Базиран надоплеровото разпространениеима два вида избледняване, а именно.бързо избледняване и бавно избледняване.Тези типове затихване на доплеровото разпространение зависят от мобилната скорост, т.е. скоростта на приемника по отношение на предавателя.
2.c) Бързо избледняване
Феноменът на бързото затихване е представен от бързи колебания на сигнала върху малки области (т.е. честотна лента).Когато сигналите пристигнат от всички посоки в равнината, ще се наблюдава бързо затихване за всички посоки на движение.
Бързото затихване възниква, когато импулсната характеристика на канала се променя много бързо в рамките на продължителността на символа.
• Голямо доплерово разпространение
• Период на символ > Време на кохерентност
• Вариация на сигнала < Вариация на канала
Тези параметри водят до честотна дисперсия или селективно затихване, дължащо се на доплеровото разпространение.Бързото избледняване е резултат от отражения на местни обекти и движение на обекти спрямо тези обекти.
При бързо затихване приеманият сигнал е сбор от множество сигнали, които се отразяват от различни повърхности.Този сигнал е сума или разлика от множество сигнали, които могат да бъдат конструктивни или разрушителни въз основа на относителното фазово изместване между тях.Фазовите отношения зависят от скоростта на движение, честотата на предаване и относителните дължини на пътя.
Бързото затихване изкривява формата на бейсбенд импулса.Това изкривяване е линейно и създаваISI(Междусимволна интерференция).Адаптивното изравняване намалява ISI чрез премахване на линейното изкривяване, предизвикано от канала.
2.d) Бавно избледняване
Бавното избледняване е резултат от засенчване от сгради, хълмове, планини и други обекти над пътя.
• Ниско доплерово разпространение
• Период на символ <
• Вариация на сигнала >> Вариация на канала
Внедряване на затихващи модели или затихващи разпределения
Реализациите на модели на затихване или разпределения на затихване включват затихване на Rayleigh, затихване на Rician, затихване на Nakagami и затихване на Weibull.Тези разпределения или модели на канали са проектирани да включват затихване в бейсбенд сигнала за данни според изискванията на профила на затихване.
Rayleigh избледняване
• В модела на Rayleigh само компоненти извън линията на видимост (NLOS) се симулират между предавател и приемник.Предполага се, че не съществува LOS път между предавател и приемник.
• MATLAB предоставя функция "rayleighchan" за симулиране на модел на канал на Релей.
• Мощността е експоненциално разпределена.
• Фазата е равномерно разпределена и независима от амплитудата.Това е най-използваният тип затихване в безжичната комуникация.
Rician избледняване
• В модела на rician както компонентите на линията на видимост (LOS), така и компонентите без линия на видимост (NLOS) се симулират между предавател и приемник.
• MATLAB предоставя функция "ricianchan" за симулиране на модел на rician канал.
Накагами избледнява
Каналът за затихване на Nakagami е статистически модел, използван за описание на безжични комуникационни канали, в които полученият sgnal претърпява многопоточно затихване.Представлява среди с умерено до силно избледняване, като градски или крайградски райони.Следното уравнение може да се използва за симулиране на модел на затихващ канал на Nakagami.
• В този случай означаваме h = r*ejΦи ъгъл Φ е равномерно разпределен върху [-π, π]
• Приема се, че променливите r и Φ са взаимно независими.
• Nakagami pdf се изразява както по-горе.
• В Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) е гама функцията и k >= (1/2) е затихващата фигура (степени на свобода, свързани с броя на добавените Gaussion случайни променливи).
• Първоначално е разработен емпирично въз основа на измервания.
• Моментната мощност на приемане е гама разпределена.• С k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull избледнява
Този канал е друг статистически модел, използван за описание на безжичен комуникационен канал.Каналът за затихване на Weibull обикновено се използва за представяне на среди с различни видове условия на затихване, включително както слабо, така и силно затихване.
Където,
2σ2= E{r2}
• Разпределението на Weibull представлява друго обобщение на разпределението на Rayleigh.
• Когато X и Y са iid нулеви средни гаусови променливи, обвивката на R = (X2+ Y2)1/2е разпределен на Релей.• Обвивката обаче е дефинирана R = (X2+ Y2)1/2, а съответният pdf (профил на разпределение на мощността) е разпределен по Weibull.
• Следното уравнение може да се използва за симулиране на модела на затихване на Weibull.
На тази страница разгледахме различни теми за затихване, като например какво е затихващ канал, неговите типове, модели за затихване, техните приложения, функции и така нататък.Човек може да използва информацията, предоставена на тази страница, за да сравни и извлече разликата между затихване в малък мащаб и затихване в голям мащаб, разлика между затихване на плоски и честотно селективно затихване, разлика между бързо затихване и бавно затихване, разлика между затихване на Релей и затихване на Рициан и скоро.
E-mail:info@rf-miso.com
Телефон: 0086-028-82695327
Уебсайт: www.rf-miso.com
Време на публикуване: 14 август 2023 г
