Затихване на безжичния канале промяната в амплитудата, фазата или мощността на получения сигнал, причинена от промени в пътя на разпространение. Тя може да намали запаса на връзката, да изкриви широколентовите сигнали и да затрудни възпроизвеждането на радиочестотните измервания. Разбирането на вида на затихването, присъстващо в системата, помага на инженерите да изберат подходящи антени, методи за тестване и техники за смекчаване на последиците.
Това ръководство обяснява мащабни и дребномащабни затихвания, плоски и честотно-селективни канали, бавно и бързо затихване и най-често срещаните статистически модели на канали. То също така показва как диаграмата на антената, поляризацията и геометрията на теста влияят на практическите измервания на затихването.
Какво е затихване на безжичния канал?
Радиосигналът рядко достига до приемник само по един идеален път. Сгради, терен, превозни средства, оборудване и други обекти могат да блокират, отразяват, дифрактират или разсейват електромагнитните вълни. Следователно множество копия на един и същ сигнал могат да пристигнат с различни закъснения, амплитуди, фази и ъгли на пристигане. Тяхната комбинация може да бъде конструктивна на едно място или честота и разрушителна на друго.
Затихването е различно от детерминистичната загуба на сигнал в свободно пространство. Затихването на сигнала описва общото намаляване на мощността с увеличаване на разстоянието и честотата, докато затихването описва допълнителна вариация около тази средна стойност. Инженерите обикновено класифицират затихването по две независими оси: пространствен мащаб и селективност на канала.
Фигура 1.Бавните и бързи промени в нивото на приемания сигнал илюстрират различните времеви или разстояния на затихване.
Как се класифицира безжичното затихване
Мащабно затихванеописва постепенни промени на относително дълги разстояния, главно от вариации в загубите на път и засенчване.Малкомащабно затихванеописва бързи промени на къси разстояния или кратки интервали от време, дължащи се на многопътност и движение.
Малкомащабното затихване може да се класифицира по разпространение на закъснението като плоско или честотно-селективно, а по Доплерово разпространение като бавно или бързо. Това са отделни класификации: каналът може да бъде плосък и бърз, плосък и бавен, честотно-селективен и бърз или честотно-селективен и бавен.
Мащабно затихване: Загуба на път и засенчване
Тенденция на загуба на път
Загубата по пътя е средното намаление на приеманата мощност с разстоянието на разпространение. В свободно пространство без препятствия загубата е свързана с дължината на вълната и разстоянието. Реалните среди добавят зависимости от терена, смущенията, атмосферните ефекти и височината на антената, така че практическите бюджети за връзки обикновено използват модел на разпространение, подходящ за сценария на разполагане.
Избледняване на сянка
Засенчването възниква, когато големи обекти частично или напълно възпрепятстват директния път на разпространение. Сгради, хълмове, машини и каросерии на превозни средства могат да доведат до относително бавни промени в нивото на приемане, когато предавателят, приемникът или околната среда се променят. Затихването на сенките често се представя статистически около локалната средна загуба по пътя.
Малкомащабно затихване: Многопътност и движение
Плоско затихване срещу честотно-селективно затихване
Каналът е приблизителноплоско избледняванекогато неговата кохерентна честотна лента е по-широка от заеманата честотна лента на сигнала. Тогава каналът променя амплитудата и фазата на сигнала, без силно да преоформя спектъра си.
Каналът ставачестотно селективенкогато честотната лента на сигнала е голяма в сравнение с кохерентната честотна лента. Различните спектрални компоненти изпитват различно усилване и фаза. Основната причина е разрешимото многопътно разпространение на забавянето, което може да създаде междусимволна интерференция в цифровите връзки.
Бавно избледняване срещу бързо избледняване
Бавно избледняванеозначава, че каналът се променя малко по време на съответния интервал на сигнализация.Бързо избледняванеозначава, че каналът се променя значително през този интервал. Относителното движение между предавателя, приемника и околните разсейващи елементи води до доплерови измествания и скъсява времето на кохерентност на канала.
| Класификация | Ключово сравнение | Типичен ефект |
|---|---|---|
| Плоско избледняване | Широчина на лентата на сигнала е по-малка от кохерентната ширина на лентата | Широка амплитудна и фазова вариация в целия сигнал |
| Честотно селективен | Широтата на честотната лента на сигнала е по-голяма от кохерентната честотна лента | Спектрално изкривяване и възможна междусимволна интерференция |
| Бавно избледняване | Времето за кохерентност е дълго спрямо интервала на сигнализация | Постепенна вариация на ниво връзка |
| Бързо избледняване | Времето за кохерентност е кратко спрямо интервала на сигнализация | Бърза вариация и увреждане, свързано с Доплеровия ефект |
Често срещани модели на статистическо затихване
- Рейли затихване:често се използва, когато няма един доминиращ компонент в линията на видимост и полученият сигнал се формира от много разпръснати компоненти.
- Избледняване на Райсиан:включва доминиращ компонент заедно с разпръснати многопътни компоненти. К-факторът на Райс изразява съотношението на мощността между доминиращия и дифузния компонент.
- Накагами избледнява:гъвкаво емпирично разпределение, което може да представи диапазон от степени на затихване чрез своя параметър на формата.
- Затихване на Вейбул:друго адаптивно статистическо разпределение, използвано за избрани измерени среди на разпространение.
Изборът на модел трябва да се основава на действителната среда, честотата, мобилността, конфигурацията на антената и данните от измерванията. Съвременните работни процеси в MATLAB използват обекти катокомуникация.RayleighChannelикомуникация.RicianChannelа не остарелите функции, посочени в предишната версия на тази статия.
Фигура 3.Статистическите разпределения на обвивката предоставят компактни модели за измерено поведение на затихване.
Как затихването влияе върху производителността на радиочестотната система
Затихването може да намали приеманата мощност, да понижи съотношението сигнал/шум, да увеличи процента на грешки и да прекъсне радиовръзката. Честотно-селективното затихване може също да изкриви широколентовите форми на вълната, докато бързите доплерови вариации могат да затруднят оценката на канала.
Често срещаните методи за смекчаване включват:
- адекватен марж на връзката и автоматичен контрол на усилването;
- времево, честотно, пространствено или поляризационно разнообразие;
- изравняване и проектиране на многоносещи вълнови форми;
- канално кодиране, преплитане и адаптивна модулация;
- MIMO обработка и управление на лъча;
- внимателно поставяне на антената, избор на диаграма на диаграмата и контрол на поляризацията.
Няма единична техника, която да елиминира всеки механизъм на затихване. Правилният подход зависи от статистиката на канала, заетата честотна лента, мобилността, изискванията за покритие и приемливата вероятност за прекъсване.
Фигура 4.Измерените данни трябва да определят дали дадено статистическо разпределение е подходящо за конкретен канал.
Избор на антена за тестове за сондиране и затихване на канала
Антената не създава канала за разпространение сама по себе си, но тя силно влияе върху това кои пътища и поляризации се предават или приемат. Коефициентите на усилване, ширината на лъча, диаграмата на излъчване, чистотата на поляризацията, фазовата стабилност и геометрията на монтажа могат да повлияят на поведението на измерения канал.
За повтарящи се измервания на канали или затихвания, документирайте:
- пълният честотен диапазон и моментната широчина на честотната лента на измерване;
- усилване на антената и ширина на лъча в зависимост от честотата;
- изисквания за линейна, двойно-линейна или кръгова поляризация;
- височина, ориентация, разстояние между антените и околните структури;
- RF конектор, загуба на кабел и референтна равнина за калибриране;
- движение на предавателя, приемника и разсейвателя;
- разпространение на закъснението, доплерово разпространение и необходим динамичен диапазон.
Опции за RF MISO антена
RF MISO проектира и доставя радиочестотни и микровълнови антени за лабораторни, полеви и системни интеграционни работи. В зависимост от необходимото покритие и геометрията на измерването, инженерите могат да обмислят...широколентови рупорни антениза насочени широколентови измервания,логаритмично-периодични антениза широко честотно покритие иливсепосочни антениза избрани изследвания на покритието и разпространението.
Прегледайте текущия информационен лист за модела относно честотния диапазон, усилването, поляризацията, VSWR, конектора и механичните размери. За избор, специфичен за приложението, споделете с екипа на RF MISO информацията за тестовата лента, честотната лента, необходимия диаграм на вълната, поляризацията, ограниченията за монтаж и средата на измерване.
Обсъдете вашите изисквания за измерване на радиочестотни смущения
RF MISO може да помогне за идентифициране на опции за антени за сондиране на канали, изследвания на разпространението, оценка на безжични системи и свързани RF измервания.
Разгледайте възможностите за тестване на антени|Свържете се с RF MISO
Референции и допълнително четене
Време на публикуване: 14 август 2023 г.
