На цій сторінці описано основи завмирання та типи завмирання в бездротовому зв’язку. Типи завмирання поділяються на великомасштабне завмирання та дрібномасштабне завмирання (розповсюдження багатопроменевої затримки та доплерівське розповсюдження).
Рівне завмирання та завмирання з вибором частоти є частиною багатопроменевого завмирання, тоді як швидке та повільне завмирання є частиною доплерівського завмирання. Ці типи завмирання реалізовані відповідно до розподілів або моделей Релея, Річіана, Накагамі та Вейбулла.
вступ:
Як ми знаємо, система бездротового зв'язку складається з передавача та приймача. Шлях від передавача до приймача не є плавним, і сигнал, що передається, може проходити через різні види ослаблення, включаючи втрати на шляху, загасання за багатопроменевістю тощо. Ослаблення сигналу на шляху залежить від різних факторів. Це час, радіочастота та шлях або положення передавача/приймача. Канал між передавачем і приймачем може змінюватися в часі або бути фіксованим залежно від того, чи передавач/приймач нерухомі або рухаються один відносно одного.
Що згасає?
Зміна потужності отриманого сигналу в часі через зміни в середовищі передачі або шляхах відома як завмирання. Вицвітання залежить від різних факторів, як зазначено вище. У фіксованому сценарії згасання залежить від атмосферних умов, таких як дощ, блискавка тощо. У мобільному сценарії згасання залежить від перешкод на шляху, які змінюються залежно від часу. Ці перешкоди створюють складні ефекти передачі переданого сигналу.
На рисунку 1 зображено діаграму залежності амплітуди від відстані для типів повільного та швидкого завмирання, які ми обговоримо пізніше.
Вицвілі види
З огляду на різні порушення, пов’язані з каналом, і положення передавача/приймача, нижче наведено типи завмирання в системі бездротового зв’язку.
➤Великомасштабне затухання: включає втрату траєкторії та ефект затінення.
➤Small Scale Fading: воно поділяється на дві основні категорії, а саме. поширення багатопроменевої затримки та доплерівське поширення. Розкид багатопроменевої затримки далі поділяється на плоске завмирання та частотно-селективне завмирання. Доплерівське розповсюдження поділяється на швидке та повільне завмирання.
➤Моделі завмирання: вищевказані типи завмирання реалізовано в різних моделях або дистрибутивах, які включають Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull тощо.
Як ми знаємо, завмирання сигналів виникає через відбиття від землі та навколишніх будівель, а також через розсіяні сигнали від дерев, людей і веж, присутніх на великій території. Існує два типи вицвітання, а саме. великомасштабне затухання та дрібномасштабне затухання.
1.) Великомасштабне згасання
Великомасштабне завмирання виникає, коли між передавачем і приймачем виникає перешкода. Цей тип перешкод спричиняє значне зниження потужності сигналу. Це тому, що ЕМ-хвиля затінена або заблокована перешкодою. Це пов'язано з великими коливаннями сигналу на відстані.
1.a) Втрата шляху
Втрати на шляху вільного простору можна виразити наступним чином.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Де,
Pt = потужність передачі
Pr = Отримати потужність
λ = довжина хвилі
d = відстань між передавальною та приймальною антеною
c = швидкість світла, тобто 3 x 108
З рівняння це означає, що переданий сигнал ослабляється на відстані, оскільки сигнал поширюється на все більшу й більшу територію від кінця передачі до кінця прийому.
1.b) Ефект затінення
• Спостерігається при бездротовому зв'язку. Затінення - це відхилення отриманої потужності ЕМ-сигналу від середнього значення.
• Це результат перешкод на шляху між передавачем і приймачем.
• Це залежить від географічного положення, а також від радіочастоти ЕМ (електромагнітних) хвиль.
2. Маломасштабне вицвітання
Маломасштабне завмирання стосується швидких коливань потужності прийнятого сигналу на дуже короткій відстані та короткому періоді часу.
На основіпоширення багатопроменевої затримкиіснує два типи дрібномасштабного вицвітання, а саме. плоске завмирання та частотно-селективне завмирання. Ці типи багатопроменевого завмирання залежать від середовища розповсюдження.
2.a) Плоске згасання
Бездротовий канал вважається рівним завмиранням, якщо він має постійне посилення та лінійну фазову характеристику в смузі пропускання, яка перевищує смугу пропускання переданого сигналу.
У цьому типі завмирання всі частотні компоненти прийнятого сигналу коливаються в однакових пропорціях одночасно. Це також відоме як невибіркове згасання.
• Сигнал ЧБ << ЧБ каналу
• Період символу >> Розкид затримки
Ефект плоского затухання проявляється як зниження SNR. Ці канали з плоским завмиранням відомі як канали зі змінною амплітудою або вузькосмугові канали.
2.b) Вибіркове завмирання частоти
Він впливає на різні спектральні компоненти радіосигналу з різною амплітудою. Звідси і назва вибіркове вицвітання.
• Сигнал BW > Channel BW
• Період символу < Розкид затримки
На основідоплерівське поширенняіснує два типи вицвітання, а саме. швидке та повільне згасання. Ці типи завмирання доплерівського розповсюдження залежать від швидкості мобільного зв’язку, тобто швидкості приймача відносно передавача.
2.c) Швидке вицвітання
Явище швидкого завмирання представлено швидкими коливаннями сигналу на малих ділянках (тобто смуги пропускання). Коли сигнали надходять з усіх напрямків літака, швидке завмирання буде спостерігатися для всіх напрямків руху.
Швидке завмирання відбувається, коли імпульсна характеристика каналу змінюється дуже швидко протягом тривалості символу.
• Високе доплерівське поширення
• Період символу > час когерентності
• Варіація сигналу < Варіація каналу
Ці параметри призводять до частотної дисперсії або селективного завмирання через доплерівське розширення. Швидке загасання є результатом відбиття місцевих об'єктів і руху об'єктів відносно цих об'єктів.
При швидкому завмиранні прийнятий сигнал є сумою численних сигналів, які відбиваються від різних поверхонь. Цей сигнал є сумою або різницею кількох сигналів, які можуть бути конструктивними чи деструктивними на основі відносного фазового зсуву між ними. Фазові співвідношення залежать від швидкості руху, частоти передачі та відносної довжини шляху.
Швидке завмирання спотворює форму основного імпульсу. Це спотворення є лінійним і створюєISI(Міжсимвольна інтерференція). Адаптивне вирівнювання зменшує ISI, усуваючи лінійні спотворення, викликані каналом.
2.d) Повільне згасання
Повільне згасання є результатом затінення будівель, пагорбів, гір та інших об’єктів над доріжкою.
• Низьке доплерівське поширення
• Період символу <
• Зміна сигналу >> Зміна каналу
Реалізація моделей завмирання або розподілу завмирання
Реалізації моделей завмирання або розподілу завмирання включають завмирання Релея, завмирання Райса, завмирання Накагамі та завмирання Вейбулла. Ці розподіли каналів або моделі розроблені для включення завмирання в сигнал основної смуги даних відповідно до вимог профілю завмирання.
Релеївське згасання
• У моделі Релея між передавачем і приймачем імітуються лише компоненти поза лінією видимості (NLOS). Передбачається, що між передавачем і приймачем не існує шляху LOS.
• MATLAB надає функцію "rayleighchan" для імітації моделі каналу Релея.
• Потужність експоненціально розподілена.
• Фаза рівномірно розподілена і не залежить від амплітуди. Це найбільш використовувані типи завмирання в бездротовому зв'язку.
Річне згасання
• У моделі Річі між передавачем і приймачем імітуються як компоненти прямої видимості (LOS), так і компоненти без прямої видимості (NLOS).
• MATLAB надає функцію "ricianchan" для імітації моделі каналу rician.
Накагамі зникає
Канал завмирання Nakagami — це статистична модель, яка використовується для опису каналів бездротового зв’язку, в яких отриманий сигнал зазнає багатопроменевого завмирання. Він представляє середовища з помірним або сильним вицвітанням, наприклад міські чи приміські райони. Наступне рівняння можна використовувати для моделювання моделі каналу з завмиранням Накагамі.
• У цьому випадку позначимо h = r*ejΦа кут Φ рівномірно розподілений на [-π, π]
• Змінні r і Φ вважаються взаємно незалежними.
• Файл Nakagami pdf виражається, як зазначено вище.
• У Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) — гамма-функція, а k >= (1/2) — показник затухання (ступені свободи, пов’язані з кількістю доданих випадкових величин Гауса).
• Спочатку він був розроблений емпіричним шляхом на основі вимірювань.
• Миттєва потужність прийому має гамма-розподіл. • При k = 1 Релей = Накагамі
Вейбулл згасає
Цей канал є іншою статистичною моделлю, яка використовується для опису каналу бездротового зв'язку. Канал завмирання Вейбулла зазвичай використовується для представлення середовищ із різними типами умов завмирання, включаючи як слабке, так і сильне завмирання.
Де,
2σ2= E{r2}
• Розподіл Вейбулла є іншим узагальненням розподілу Релея.
• Коли X і Y є iid нульовими середніми гаусовими змінними, огинаюча R = (X2+ Y2)1/2є розподілом Релея. • Однак конверт визначається R = (X2+ Y2)1/2, а відповідний pdf (профіль розподілу потужності) є розподілом Вейбулла.
• Наступне рівняння можна використати для моделювання моделі згасання Вейбулла.
На цій сторінці ми розглянули різні теми про завмирання, наприклад, що таке завмираючий канал, його типи, моделі завмирання, їх застосування, функції тощо. Можна використати інформацію, надану на цій сторінці, щоб порівняти та визначити різницю між маломасштабним завмиранням і великомасштабним завмиранням, різницю між рівним завмиранням і частотно-селективним завмиранням, різницю між швидким і повільним завмиранням, різницю між завмиранням Релея та завмиранням Річі та так далі.
E-mail:info@rf-miso.com
Телефон: 0086-028-82695327
Веб-сайт: www.rf-miso.com
Час публікації: 14 серпня 2023 р
