Ова страница описује основе фејдинга и врсте фејдинга у бежичној комуникацији. Врсте фејдинга су подељене на фејдинг великих размера и фејдинг малих размера (ширење вишеструког кашњења и Доплерово ширење).
Равна фединг и фединг са селекцијом фреквенције су део вишеструког фединга, док су брза и спора фединг део Доплеровог ширења фединга. Ови типови фединга су имплементирани према Рејлијевој, Рајсијевој, Накагамијевој и Вајбуловој дистрибуцији или моделима.
Увод:
Као што знамо, бежични комуникациони систем се састоји од предајника и пријемника. Пут од предајника до пријемника није гладак и пренети сигнал може проћи кроз различите врсте слабљења, укључујући губитак на путањи, слабљење на више путања итд. Слабљење сигнала на путањи зависи од различитих фактора. То су време, радио фреквенција и путања или положај предајника/пријемника. Канал између предајника и пријемника може бити временски променљив или фиксан у зависности од тога да ли су предајник/пријемник фиксирани или се крећу један у односу на други.
Шта бледи?
Временска варијација снаге примљеног сигнала услед промена у преносном медијуму или путањама позната је као фединг. Фединг зависи од различитих фактора као што је горе поменуто. У фиксном сценарију, фединг зависи од атмосферских услова као што су падавине, муње итд. У мобилном сценарију, фединг зависи од препрека на путањи које се мењају у односу на време. Ове препреке стварају сложене ефекте преноса на пренети сигнал.
Слика 1 приказује графикон амплитуде у односу на удаљеност за типове спорог и брзог фединга о којима ћемо касније говорити.
Типови блеђења
Узимајући у обзир различита оштећења везана за канал и положај предајника/пријемника, следеће су врсте фединга у бежичном комуникационом систему.
➤Бледење великих размера: Укључује губитак путање и ефекте сенчења.
➤Фејдинг малих размера: Подељен је у две главне категорије, и то: вишеструко ширење кашњења и Доплерово ширење. Вишеструко ширење кашњења се даље дели на равно фејдинг и фреквентно селективно фејдинг. Доплерово ширење се дели на брзо фејдинг и споро фејдинг.
➤Модели фејдинга: Горе наведени типови фејдинга су имплементирани у различитим моделима или дистрибуцијама, које укључују Рејлијеву, Рицијанову, Накагамијеву, Вајбулову итд.
Као што знамо, фединг сигнала настаје због рефлексија од тла и околних зграда, као и расејаних сигнала од дрвећа, људи и торњева присутних у великом подручју. Постоје две врсте фединга, наиме фединг великих размера и фединг малих размера.
1.) Бледење великих размера
До великог смањења јачине сигнала долази када се препрека појави између предајника и пријемника. Ова врста сметњи узрокује значајно смањење јачине сигнала. То је зато што је ЕМ талас засенчен или блокиран препреком. Повезано је са великим флуктуацијама сигнала на даљину.
1.а) Губитак путање
Губитак на путањи слободног простора може се изразити на следећи начин.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Где,
Pt = Снага преноса
Pr = Снага пријема
λ = таласна дужина
d = растојање између предајне и пријемне антене
c = брзина светлости, тј. 3 x 108
Из једначине се имплицира да се пренети сигнал слаби са даљином како се сигнал шири на све већу и већу површину од предајног ка пријемном крају.
1.б) Ефекат сенчења
• Појављује се у бежичној комуникацији. Засенчење је одступање примљене снаге ЕМ сигнала од просечне вредности.
• То је резултат препрека на путањи између предајника и пријемника.
• Зависи од географског положаја, као и од радио-фреквенције ЕМ (електромагнетних) таласа.
2. Бледење малих размера
Малоразмерно фединг се односи на брзе флуктуације јачине примљеног сигнала на веома краткој удаљености и кратком временском периоду.
На основуширење кашњења више путањаПостоје две врсте фединга малих размера, наиме, равно фединг и фреквентно селективни фединг. Ови типови вишеструког фединга зависе од окружења простирања.
2.а) Равни фединг
За бежични канал се каже да има равно фединг ако има константно појачање и линеарни фазни одзив преко пропусног опсега који је већи од пропусног опсега пренетог сигнала.
Код ове врсте фединга све фреквентне компоненте примљеног сигнала флуктуирају у истим пропорцијама истовремено. Такође је познато као неселективни фединг.
• Сигнал BW << Канал BW
• Период симбола >> Распрострањеност кашњења
Ефекат равног фединга се види као смањење односа сигнал/шум. Ови канали са равним федингом познати су као канали са променљивом амплитудом или ускопојасни канали.
2.б) Фреквентно селективно фединг
Утиче на различите спектралне компоненте радио сигнала са различитим амплитудама. Отуда и назив селективно фединг.
• Ширина сигнала > Ширина канала
• Период симбола < Распон кашњења
На основуДоплерово ширењеПостоје две врсте фединга, наиме брзо фединг и споро фединг. Ови типови Доплеровог фединга зависе од брзине мобилног уређаја, тј. брзине пријемника у односу на предајник.
2.ц) Брзо блеђење
Феномен брзог фединга представљен је брзим флуктуацијама сигнала на малим површинама (тј. пропусном опсегу). Када сигнали стижу из свих праваца у равни, брзо фединг ће се приметити за све правце кретања.
Брзо блеђење се јавља када се импулсни одзив канала веома брзо мења унутар трајања симбола.
• Високо Доплерово ширење
• Период симбола > Време кохерентности
• Варијација сигнала < Варијација канала
Ови параметри доводе до фреквентне дисперзије или временски селективног фединга услед Доплеровог ширења. Брзо фединг је резултат рефлексија локалних објеката и кретања објеката у односу на те објекте.
Код брзог фединга, пријемни сигнал је збир бројних сигнала који се рефлектују од различитих површина. Овај сигнал је збир или разлика више сигнала који могу бити конструктивни или деструктивни на основу релативног фазног помака између њих. Фазни односи зависе од брзине кретања, фреквенције преноса и релативних дужина путања.
Брзо блеђење искривљује облик импулса основног опсега. Ово изобличење је линеарно и ствараИСИ(Међусимболска интерференција). Адаптивно изједначавање смањује ISI уклањањем линеарног изобличења изазваног каналом.
2.д) Споро бледење
Споро блеђење је резултат сенчења зграда, брда, планина и других објеката преко путање.
• Ниско Доплерово ширење
• Период симбола <
• Варијација сигнала >> Варијација канала
Имплементација модела бледења или дистрибуција бледења
Имплементације модела фединга или дистрибуција фединга укључују Рејлијево фединг, Рајсово фединг, Накагамијево фединг и Вајбулово фединг. Ове дистрибуције канала или модели су дизајнирани да укључе фединг у сигнал података основног опсега према захтевима профила фединга.
Рејлијево блеђење
• У Рејлијевом моделу, симулирају се само компоненте које нису у линији вида (NLOS) између предајника и пријемника. Претпоставља се да не постоји LOS путања између предајника и пријемника.
• MATLAB пружа функцију „rayleighchan“ за симулацију модела Рејлијевог канала.
• Снага је експоненцијално расподељена.
• Фаза је равномерно распоређена и независна од амплитуде. То је најчешће коришћени тип фединга у бежичној комуникацији.
Ричијанско блеђење
• У Ричијевом моделу, симулирају се и компоненте линије вида (LOS) и компоненте које нису линије вида (NLOS) између предајника и пријемника.
• MATLAB пружа функцију „ricianchan“ за симулацију модела rician канала.
Накагами бледи
Накагами канал са федингом је статистички модел који се користи за описивање бежичних комуникационих канала у којима примљени сигнал подлеже вишеструком федингу. Он представља окружења са умереним до јаким федингом, као што су урбана или приградска подручја. Следећа једначина може се користити за симулацију Накагами модела канала са федингом.
• У овом случају означавамо h = r*ejΦи угао Φ је равномерно распоређен на [-π, π]
• Претпоставља се да су променљиве r и Φ међусобно независне.
• Накагами пдф је изражен као горе.
• У Накагамијевом пдф-у, 2σ2= E{r2}, Γ(.) је гама функција, а k >= (1/2) је бројка која делује као степен бледења (степени слободе повезани са бројем додатих Гаусових случајних променљивих).
• Првобитно је развијен емпиријски на основу мерења.
• Тренутна пријемна снага је гама дистрибуирана. • Са k = 1, Рејли = Накагами
Вајбулово блеђење
Овај канал је још један статистички модел који се користи за описивање бежичног комуникационог канала. Вајбулов канал са федингом се обично користи за представљање окружења са различитим типовима услова фединга, укључујући и слаб и јак фединг.
Где,
2σ2= E{r2}
• Вајбулова расподела представља још једну генерализацију Рејлијеве расподеле.
• Када су X и Y идентификоване Гаусове променљиве са нултом средњом вредношћу, анвелоп од R = (X2+ Y2)1/2је Рејлијева расподела. • Међутим, анвелопа је дефинисана као R = (X2+ Y2)1/2, а одговарајући pdf (профил расподеле снаге) је Вајбулов расподелен.
• Следећа једначина може се користити за симулацију Веибуловог модела фединга.
На овој страници смо прошли кроз разне теме о фејдингу, као што су шта је канал за фејдинг, његове врсте, модели фејдинга, њихове примене, функције и тако даље. Информације дате на овој страници могу се користити за упоређивање и извођење разлике између фејдинга малих размера и фејдинга великих размера, разлике између равног фејдинга и фреквентно селективног фејдинга, разлике између брзог и спорог фејдинга, разлике између Рејлијевог фејдинга и Рајсовог фејдинга и тако даље.
E-mail:info@rf-miso.com
Телефон: 0086-028-82695327
Веб-сајт: www.rf-miso.com
Време објаве: 14. август 2023.
