На гэтай старонцы апісваюцца асновы замірання і тыпы замірання ў бесправадной сувязі. Тыпы замірання дзеляцца на буйнамаштабнае і дробнамаштабнае заміранне (шматпрамянёвае распаўсюджванне затрымкі і доплераўскі распаўсюджванне).
Плоскае заміранне і заміранне з выбарам частоты з'яўляюцца часткай шматшляхоўнага замірання, а хуткае і павольнае заміранне з'яўляюцца часткай доплераўскага распаўсюджвання. Гэтыя тыпы замірання рэалізаваны ў адпаведнасці з размеркаваннем або мадэлямі Рэлея, Рыцыяна, Накагамі і Вейбула.
Уводзіны:
Як вядома, сістэма бесправадной сувязі складаецца з перадатчыка і прымача. Шлях ад перадатчыка да прымача не з'яўляецца плыўным, і перадаваны сігнал можа праходзіць праз розныя віды аслаблення, уключаючы страты на шляху, згасанне шматшляховага праходжання і г. д. Згасанне сігналу на шляху залежыць ад розных фактараў. Гэта час, радыёчастота і шлях або становішча перадатчыка/прыёмніка. Канал паміж перадатчыкам і прымачом можа змяняцца ў часе або быць фіксаваным у залежнасці ад таго, нерухомы перадатчык/прыёмнік ці рухаюцца адносна адзін аднаго.
Што згасае?
Змены ў часе магутнасці прыманага сігналу з-за змен у асяроддзі перадачы або шляхах перадачы вядомыя як заміранне. Выцвітанне залежыць ад розных фактараў, згаданых вышэй. У стацыянарным сцэнарыі заміранне залежыць ад атмасферных умоў, такіх як ападкі, маланка і г. д. У мабільным сцэнары заміранне залежыць ад перашкод на шляху, якія змяняюцца ў залежнасці ад часу. Гэтыя перашкоды ствараюць складаныя эфекты перадачы перадаванага сігналу.
На малюнку 1 паказаны графік залежнасці амплітуды ад адлегласці для тыпаў павольнага і хуткага замірання, якія мы абмяркуем пазней.
Згасаючыя тыпы
Улічваючы розныя парушэнні, звязаныя з каналам, і становішча перадатчыка/прыёмніка, наступныя тыпы замірання ў сістэме бесправадной сувязі.
➤Шырокамаштабнае выцвітанне: уключае эфект страты траекторыі і зацянення.
➤Small Scale Fading: ён дзеліцца на дзве асноўныя катэгорыі, а менавіта. распаўсюджванне шматшляховай затрымкі і доплераўскага распаўсюджвання. Распаўсюджванне затрымкі шматшляхоўнага распаўсюджвання дадаткова дзеліцца на плоскае заміранне і селектыўнае заміранне частоты. Допплеровское распаўсюджванне дзеліцца на хуткае заміранне і павольнае заміранне.
➤ Мадэлі замірання: вышэйзгаданыя тыпы замірання рэалізаваны ў розных мадэлях або дыстрыбутывах, якія ўключаюць Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull і г.д.
Як мы ведаем, згасанне сігналаў узнікае з-за адлюстравання ад зямлі і навакольных будынкаў, а таксама рассеяных сігналаў ад дрэў, людзей і вышак, якія знаходзяцца на вялікай тэрыторыі. Ёсць два тыпу выцвітання, а менавіта. буйнамаштабнае заміранне і дробнамаштабнае заміранне.
1.) Буйнамаштабнае згасанне
Буйнамаштабнае заміранне адбываецца, калі паміж перадатчыкам і прымачом паўстае перашкода. Гэты тып перашкод выклікае значнае зніжэнне магутнасці сігналу. Гэта таму, што ЭМ-хваля зацяняецца або блакуецца перашкодай. Гэта звязана з вялікімі ваганнямі сігналу на адлегласці.
1.a) Страта шляху
Страты на шляху вольнай прасторы можна выказаць наступным чынам.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Дзе,
Pt = магутнасць перадачы
Pr = Атрымліваць сілу
λ = даўжыня хвалі
d = адлегласць паміж перадаючай і прыёмнай антэнай
c = хуткасць святла, г.зн. 3 х 108
З ураўнення вынікае, што перададзены сігнал слабее на адлегласці, калі сігнал распаўсюджваецца па ўсё большай і большай плошчы ад канца перадачы да канца прыёму.
1.b) Эфект зацянення
• Назіраецца пры бесправадной сувязі. Зацяненне - гэта адхіленне прымаемай магутнасці электрамагнітнага сігналу ад сярэдняга значэння.
• Гэта вынік перашкод на шляху паміж перадатчыкам і прымачом.
• Гэта залежыць ад геаграфічнага становішча, а таксама ад радыёчастоты ЭМ (электрамагнітных) хваль.
2. Невялікае выцвітанне
Дробнамаштабнае заміранне звязана з хуткімі ваганнямі сілы прыманага сігналу на вельмі кароткай адлегласці і кароткім перыядзе часу.
На падставераспаўсюд шматпраходнай затрымкіёсць два тыпы дробнага выцвітання, а менавіта. плоскае заміранне і селектыўнае заміранне частоты. Гэтыя тыпы шматшляховага замірання залежаць ад асяроддзя распаўсюджвання.
2.a) Плоскае заміранне
Бесправадны канал называецца плоскім заміраннем, калі ён мае пастаяннае ўзмацненне і лінейную фазавую характарыстыку ў паласе прапускання, якая перавышае паласу перадаванага сігналу.
Пры гэтым тыпе замірання ўсе частотныя кампаненты прыманага сігналу вагаюцца ў аднолькавых прапорцыях адначасова. Гэта таксама вядома як невыбарчае выцвітанне.
• Сігнал ЧБ << ЧБ канал
• Перыяд сімвала >> Распаўсюджванне затрымкі
Эфект плоскага замірання разглядаецца як зніжэнне SNR. Гэтыя плоскія каналы з заміраннем вядомыя як каналы з змяненнем амплітуды або вузкапалосныя каналы.
2.b) Выбарчае заміранне частоты
Ён уздзейнічае на розныя спектральныя кампаненты радыёсігналу з рознымі амплітудамі. Адсюль і назва выбарачнае выцвітанне.
• Сігнал BW > Channel BW
• Перыяд сімвала < Delay Spread
На падставераспаўсюджванне допплеровскогоёсць два тыпу выцвітання, а менавіта. хуткае згасанне і павольнае згасанне. Гэтыя тыпы доплераўскага распаўсюджвання замірання залежаць ад мабільнай хуткасці, г.зн. хуткасці прымача адносна перадатчыка.
2.c) Хуткае выцвітанне
Феномен хуткага замірання прадстаўлены хуткімі ваганнямі сігналу на невялікіх участках (напрыклад, паласе прапускання). Калі сігналы паступаюць з усіх бакоў у самалёце, хуткае заміранне будзе назірацца для ўсіх напрамкаў руху.
Хуткае заміранне адбываецца, калі імпульсная характарыстыка канала вельмі хутка змяняецца ў межах працягласці сімвала.
• Высокае допплеровское распаўсюджванне
• Перыяд сімвала > час кагерэнтнасці
• Змена сігналу < Змена канала
Гэтыя параметры прыводзяць да частатнай дысперсіі або выбарачнага замірання з-за доплераўскага распаўсюджвання. Хуткае заміранне з'яўляецца вынікам адлюстравання мясцовых аб'ектаў і руху аб'ектаў адносна гэтых аб'ектаў.
Пры хуткім заміранні прыёмны сігнал - гэта сума шматлікіх сігналаў, якія адлюстроўваюцца ад розных паверхняў. Гэты сігнал уяўляе сабой суму або рознасць некалькіх сігналаў, якія могуць быць канструктыўнымі або дэструктыўнымі на аснове адноснага зруху фаз паміж імі. Фазавыя суадносіны залежаць ад хуткасці руху, частаты перадачы і адноснай даўжыні шляху.
Хуткае заміранне скажае форму асноўнага імпульсу. Гэта скажэнне лінейнае і ствараеISI(Inter Symbol Interference). Адаптыўнае выраўноўванне памяншае ISI, выдаляючы лінейныя скажэнні, выкліканыя каналам.
2.d) Павольнае згасанне
Павольнае згасанне з'яўляецца вынікам зацянення будынкаў, пагоркаў, гор і іншых аб'ектаў над дарожкай.
• Нізкі доплераўскі спрэд
• Сімвал перыяду <
• Змена сігналу >> Змена канала
Рэалізацыя мадэляў замірання або размеркавання замірання
Рэалізацыі мадэляў замірання або размеркавання замірання ўключаюць заміранне Рэлея, заміранне Рыса, заміранне Накагамі і заміранне Вейбула. Гэтыя размеркаванні каналаў або мадэлі распрацаваны для ўключэння замірання ў сігнале асноўнай паласы даных у адпаведнасці з патрабаваннямі профілю замірання.
Рэлееўскае згасанне
• У мадэлі Рэлея паміж перадатчыкам і прымачом мадэлююцца толькі кампаненты па-за прамой бачнасцю (NLOS). Мяркуецца, што паміж перадатчыкам і прымачом не існуе шляху LOS.
• MATLAB забяспечвае функцыю "rayleighchan" для мадэлявання мадэлі канала Рэлея.
• Магутнасць размяркоўваецца па экспаненце.
• Фаза раўнамерна размеркавана і не залежыць ад амплітуды. Гэта найбольш часта выкарыстоўваюцца тыпы замірання ў бесправадной сувязі.
Рыцкае згасанне
• У мадэлі Rician паміж перадатчыкам і прымачом імітуюцца кампаненты як лініі прамой бачнасці (LOS), так і непрамой бачнасці (NLOS).
• MATLAB забяспечвае функцыю "ricianchan" для мадэлявання мадэлі канала rician.
Накагамі згасае
Канал замірання Nakagami - гэта статыстычная мадэль, якая выкарыстоўваецца для апісання каналаў бесправадной сувязі, у якіх атрыманы сігнал падвяргаецца шматшляховаму заміранню. Ён уяўляе сабой асяроддзя з умераным і моцным выцвітаннем, такія як гарадскія або прыгарадныя раёны. Наступнае ўраўненне можна выкарыстоўваць для мадэлявання мадэлі канала з заміраннем Накагамі.
• У дадзеным выпадку пазначым h = r*ejΦі вугал Φ раўнамерна размеркаваны на [-π, π]
• Пераменныя r і Φ лічацца ўзаемна незалежнымі.
• PDF Nakagami выражаецца, як паказана вышэй.
• У pdf Nakagami, 2σ2= E{r2}, Γ(.) — гама-функцыя, а k >= (1/2) — фігура замірання (ступені свабоды, звязаныя з колькасцю дададзеных выпадковых велічынь Гаўса).
• Першапачаткова ён быў распрацаваны эмпірычным шляхам на аснове вымярэнняў.
• Імгненная магутнасць прыёму мае гама-размеркаванне. • Пры k = 1 Рэлея = Накагамі
Вейбул згасае
Гэты канал - яшчэ адна статыстычная мадэль, якая выкарыстоўваецца для апісання канала бесправадной сувязі. Канал замірання Вейбула звычайна выкарыстоўваецца для прадстаўлення асяроддзяў з рознымі тыпамі замірання, уключаючы слабыя і моцныя заміранні.
Дзе,
2σ2= E{r2}
• Размеркаванне Вейбула ўяўляе сабой яшчэ адно абагульненне размеркавання Рэлея.
• Калі X і Y з'яўляюцца iid нулявым сярэднім гаусавым зменным, канверт R = (X2+ Я2)1/2размеркавана па Рэлею. • Аднак канверт вызначаецца R = (X2+ Я2)1/2, і адпаведны pdf (профіль размеркавання магутнасці) размеркаваны па Вэйбулу.
• Наступнае ўраўненне можна выкарыстоўваць для мадэлявання мадэлі згасання Вейбула.
На гэтай старонцы мы разгледзелі розныя тэмы пра заміранне, напрыклад, што такое заміраючы канал, яго тыпы, мадэлі замірання, іх прымяненне, функцыі і гэтак далей. Інфармацыю, прадстаўленую на гэтай старонцы, можна выкарыстоўваць, каб параўнаць і вызначыць розніцу паміж дробнамаштабным і буйнамаштабным заміраннем, розніцу паміж плоскім і частотна-выбіральным заміраннем, розніцу паміж хуткім і павольным заміраннем, розніцу паміж заміраннем Рэлея і заміраннем Рыкса і гэтак далей.
E-mail:info@rf-miso.com
Тэлефон: 0086-028-82695327
Сайт: www.rf-miso.com
Час публікацыі: 14 жніўня 2023 г
