Þessi síða lýsir grunnatriðum um fölnun og gerðum fölnunar í þráðlausum samskiptum. Tegundir fölnunar eru skipt í stórfellda fölnun og litla fölnun (fjölleiðar seinkunarútbreiðsla og dopplerútbreiðsla).
Flöt fölnun og tíðnivalsfölnun eru hluti af fjölleiðarfölnun en hröð fölnun og hæg fölnun eru hluti af doppler-dreifingarfölnun. Þessar fölnunartegundir eru útfærðar samkvæmt Rayleigh-, Rician-, Nakagami- og Weibull-dreifingum eða líkönum.
Inngangur:
Eins og við vitum samanstendur þráðlaust samskiptakerfi af sendanda og móttakara. Leiðin frá sendanda til móttakara er ekki greið og sendimerkið getur farið í gegnum ýmsar tegundir af hömlun, þar á meðal leiðartap, fjölleiðahömlun o.s.frv. Hömlun merkisins í gegnum leiðina er háð ýmsum þáttum. Þeir eru tími, útvarpstíðni og leið eða staðsetning sendanda/móttakara. Rásin milli sendanda og móttakara getur verið breytileg eða föst eftir því hvort sendandi/móttakari eru fastir eða á hreyfingu gagnvart hvor öðrum.
Hvað er að dofna?
Tímabreytingar á mótteknu merkjaafli vegna breytinga á sendingarmiðli eða leiðum eru þekktar sem fölnun. Fölnun er háð ýmsum þáttum eins og getið er hér að ofan. Í föstum strauma er fölnun háð loftslagsaðstæðum eins og úrkomu, eldingum o.s.frv. Í farsímastrauma er fölnun háð hindrunum á leiðinni sem eru breytilegar með tilliti til tíma. Þessar hindranir skapa flókin áhrif á sendingu merkisins.
Mynd 1 sýnir töflu yfir sveifluvídd og fjarlægð fyrir hæga og hraða fölnun, sem við munum ræða síðar.
Tegundir hverfa
Með hliðsjón af ýmsum rásartengdum skerðingum og staðsetningu sendanda/móttakara eru eftirfarandi gerðir af dofnun í þráðlausum samskiptakerfum.
➤Stórfelld dofnun: Það felur í sér leiðartap og skuggaáhrif.
➤Smáskala fölnun: Hún skiptist í tvo meginflokka, þ.e. fjölslóðar seinkunarútbreiðslu og doppler-útbreiðslu. Fjölslóðar seinkunarútbreiðslunni er síðan skipt í flata fölnun og tíðnivalíka fölnun. Doppler-útbreiðslu er skipt í hraða fölnun og hæga fölnun.
➤Fóðunarlíkön: Ofangreindar fölnunargerðir eru útfærðar í ýmsum líkönum eða dreifingum, þar á meðal Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull o.s.frv.
Eins og við vitum, dofna merki vegna endurkasta frá jörðu og nærliggjandi byggingum, sem og dreifðra merkja frá trjám, fólki og turnum á stóru svæði. Það eru tvær gerðir af dofnun, þ.e. stórfelld dofnun og lítil dofnun.
1.) Stórfelld dofnun
Stórfelld dofnun á sér stað þegar hindrun kemur á milli sendanda og móttakara. Þessi tegund truflana veldur verulegri minnkun á merkisstyrk. Þetta er vegna þess að rafsegulbylgjur eru skyggðar eða blokkaðar af hindruninni. Þetta tengist miklum sveiflum í merkinu yfir fjarlægð.
1.a) Leiðartap
Tap á frírýmisleiðinni má tákna á eftirfarandi hátt.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Hvar,
Pt = Sendingarafl
Pr = Móttökuafl
λ = bylgjulengd
d = fjarlægð milli sendi- og móttökuloftnets
c = ljóshraði, þ.e. 3 x 108
Af jöfnunni gefur það til kynna að sent merki veikist með fjarlægð þar sem merkið dreifist yfir stærra og stærra svæði frá sendanda að móttökuenda.
1.b) Skuggaáhrif
• Þetta sést í þráðlausum samskiptum. Skuggun er frávik móttekins afls rafsegulmerkis frá meðalgildi.
• Það er afleiðing af hindrunum á leiðinni milli sendanda og móttakara.
• Það fer eftir landfræðilegri staðsetningu sem og útvarpstíðni rafsegulbylgna.
2. Smátt mælikvarði á fölvun
Lítils háttar fölnun lýsir hröðum sveiflum í mótteknu merki yfir mjög stutta vegalengd og stutt tímabil.
Byggt áfjölleiðartöfunarútbreiðslaÞað eru tvær gerðir af smáum fölnun, þ.e. flöt fölnun og tíðnisértæk fölnun. Þessar fjölleiðar fölnunargerðir eru háðar útbreiðsluumhverfi.
2.a) Flat dofnun
Þráðlausa rásin er sögð vera með flat fading ef hún hefur fastan hagnað og línulega fasasvörun yfir bandbreidd sem er meiri en bandbreidd sendimerkisins.
Í þessari tegund af fölnun sveiflast allir tíðniþættir móttekins merkis í sömu hlutföllum samtímis. Þetta er einnig þekkt sem ósértæk fölnun.
• Merki BW << Rás BW
• Táknatímabil >> Seinkunardreifing
Áhrif flatrar fölnunar sjást sem minnkun á signal-snúningshlutfalli (SNR). Þessar flatu fölnunarrásir eru þekktar sem sveifluvíddarbreytilegar rásir eða þröngbandsrásir.
2.b) Tíðnisvalkvæð fölvun
Það hefur áhrif á mismunandi litrófsþætti útvarpsmerkis með mismunandi sveifluvídd. Þaðan kemur nafnið sértæk fölnun.
• Merki BW > Rás BW
• Táknatímabil < Seinkunardreifing
Byggt áDoppler-útbreiðslaÞað eru tvær gerðir af fölnun, þ.e. hröð fölnun og hæg fölnun. Þessar gerðir af Doppler-útbreiðslufölnun eru háðar hraða farsíma, þ.e. hraða móttakara miðað við sendi.
2.c) Hrað dofnun
Fyrirbærið hraðfækkun birtist í hröðum sveiflum merkis yfir lítil svæði (þ.e. bandvídd). Þegar merki berast úr öllum áttum í fletinu, mun hröð fækkun sjást í öllum hreyfingaráttum.
Hrað dofnun á sér stað þegar púlssvörun rásar breytist mjög hratt innan tákntímans.
• Mikil doppler-dreifing
• Táknatímabil > Samfellutími
• Breytileiki merkis < breytileiki rásar
Þessi færibreyta leiðir til tíðnidreifingar eða tímasértækrar dofnunar vegna Doppler-útbreiðslu. Hrað dofnun er afleiðing af endurspeglun staðbundinna hluta og hreyfingu hluta miðað við þá hluti.
Í hraðri dofnun er móttökumerki summa fjölmargra merkja sem endurkastast frá ýmsum yfirborðum. Þetta merki er summa eða mismunur margra merkja sem geta verið uppbyggileg eða eyðileggjandi út frá hlutfallslegri fasabreytingu milli þeirra. Fasasambönd eru háð hreyfingarhraða, tíðni sendingar og hlutfallslegri leiðarlengd.
Hröð dofnun afmyndar lögun grunnbandspúlsins. Þessi afmyndun er línuleg og skaparISI(Truflun milli tákna). Aðlögunarjöfnun dregur úr ISI með því að fjarlægja línulega röskun sem rásin veldur.
2.d) Hægfara dofnun
Hægfara dofnun er afleiðing af skugga frá byggingum, hæðum, fjöllum og öðrum hlutum á stígnum.
• Lágt Doppler-dreifing
• Táknatímabil <
• Breytileiki merkis >> Breytileiki rásar
Útfærsla á fading líkönum eða fading dreifingum
Útfærslur á fölnunarlíkönum eða fölnunardreifingum eru meðal annars Rayleigh-föðun, Rician-föðun, Nakagami-föðun og Weibull-föðun. Þessar rásadreifingar eða líkön eru hannaðar til að fella fölnun inn í grunnbandsgagnamerkið samkvæmt kröfum fölnunarsniðsins.
Rayleigh-fölnun
• Í Rayleigh líkaninu eru aðeins þættir sem ekki eru sjónlínur (NLOS) hermdir milli sendanda og móttakara. Gert er ráð fyrir að engin sjónlínuleið sé til staðar milli sendanda og móttakara.
• MATLAB býður upp á „rayleighchan“ fallið til að herma eftir Rayleigh rásarlíkani.
• Krafturinn er veldisdreifður.
• Fasinn er jafndreifður og óháður sveifluvíddinni. Þetta er algengasta tegund fölnunar í þráðlausum samskiptum.
Ríkísk hverfa
• Í Ameríkulíkaninu eru bæði sjónlínuþættir (LOS) og aðrir þættir (NLOS) hermdir milli sendanda og móttakara.
• MATLAB býður upp á fallið „ricianchan“ til að herma eftir rician rásarlíkani.
Nakagami dofnar
Nakagami fadding rás er tölfræðilegt líkan sem notað er til að lýsa þráðlausum samskiptarásum þar sem móttekið merki gengst undir fjölleiðar fading. Það táknar umhverfi með miðlungs til mikilli fading eins og þéttbýli eða úthverfum. Eftirfarandi jöfnu er hægt að nota til að herma eftir Nakagami fading rás líkani.
• Í þessu tilfelli táknum við h = r*ejΦog hornið Φ er jafndreift á [-π, π]
• Gert er ráð fyrir að breytan r og Φ séu innbyrðis óháðar.
• Nakagami pdf skjalið er sett fram eins og að ofan.
• Í Nakagami pdf-skjalinu, 2σ2= E{r2}, Γ(.) er Gamma-fallið og k >= (1/2) er fölnunartalan (frígráður tengdar fjölda viðbættra Gaussion-slembibreyta).
• Það var upphaflega þróað með reynslunni út frá mælingum.
• Augnabliksmóttökuafl er gammadreift. • Með k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull dofnar
Þessi rás er önnur tölfræðileg líkan sem notuð er til að lýsa þráðlausum samskiptarásum. Weibull-fadingrás er almennt notuð til að tákna umhverfi með ýmis konar fölunarskilyrðum, þar á meðal bæði veikri og mikilli fölvun.
Hvar,
2σ2= E{r2}
• Weibull-dreifing er önnur alhæfing á Rayleigh-dreifingunni.
• Þegar X og Y eru Gauss-breytur með núllmeðaltali, þá er umslag R = (X2+ Y2)1/2er Rayleigh-dreift. • Hins vegar er umslagið skilgreint sem R = (X2+ Y2)1/2, og samsvarandi pdf skjal (afldreifingarprófíl) er Weibull-dreifð.
• Eftirfarandi jöfnu má nota til að herma eftir Weibull-fölvunarlíkaninu.
Á þessari síðu höfum við farið yfir ýmis efni um fölnun, svo sem hvað fölnunarrás er, gerðir hennar, fölnunarlíkön, notkun þeirra, virkni og svo framvegis. Hægt er að nota upplýsingarnar á þessari síðu til að bera saman og álykta muninn á litlum fölnun og stórum fölnun, muninn á flatri fölnun og tíðnisértækri fölnun, muninn á hraðri og hægri fölnun, muninn á Rayleigh-falnun og American-falnun og svo framvegis.
E-mail:info@rf-miso.com
Sími: 0086-028-82695327
Vefsíða: www.rf-miso.com
Birtingartími: 14. ágúst 2023
