Þessi síða lýsir grunnatriðum Fading og tegundum dofnunar í þráðlausum samskiptum. Fading tegundunum er skipt í stórskala dofnun og smáskala dofnun (multipath delay spread og doppler spread).
Flöt fölnun og tíðnivalsfölnun eru hluti af fölkun á fjölbrautum þar sem hröð fölnun og hæg fölnun eru hluti af dopplerdreifingu. Þessar fölnunargerðir eru útfærðar samkvæmt Rayleigh, Rician, Nakagami og Weibull dreifingu eða gerðum.
Inngangur:
Eins og við vitum samanstendur þráðlaust samskiptakerfi af sendi og móttakara. Leiðin frá sendanda að móttakara er ekki slétt og send merki getur farið í gegnum ýmiss konar dempun, þar með talið leiðatap, fjölbrauta dempun o.s.frv. Merkjadeyfingin í gegnum leiðina fer eftir ýmsum þáttum. Þau eru tími, útvarpstíðni og leið eða staðsetning sendis/móttakara. Rásin á milli sendis og móttakara getur verið tímabreytileg eða föst eftir því hvort sendir/móttakari er fastur eða á hreyfingu með tilliti til hvers annars.
Hvað er að hverfa?
Tímabreytileiki móttekins merkisafls vegna breytinga á flutningsmiðli eða slóðum er þekktur sem hverfa. Fading fer eftir ýmsum þáttum eins og getið er hér að ofan. Í föstum atburðarás veltur dofnun á aðstæðum í andrúmsloftinu eins og úrkomu, léttu o.s.frv. Í hreyfanlegum atburðarás er dofnun háð hindrunum yfir brautinni sem eru mismunandi eftir tíma. Þessar hindranir skapa flókin sendingaráhrif á send merkið.
Mynd-1 sýnir amplitude á móti fjarlægðartöflu fyrir hægfara og hraða dofna tegundir sem við munum ræða síðar.
Fölnandi tegundir
Að teknu tilliti til ýmissa rásatengdra skerðinga og stöðu sendis/móttakara eru eftirfarandi tegundir hverfa í þráðlausu samskiptakerfi.
➤ Stórfelld fölnun: Það felur í sér slóðatap og skuggaáhrif.
➤Small Scale Fading: Það er skipt í tvo meginflokka, þ.e. fjölbrauta seinkunardreifing og dopplerdreifing. Fjölbrauta seinkunardreifingunni er frekar skipt í flata dofnun og tíðnivalföldun. Dopplerdreifing skiptist í hraða og hæga dofna.
➤ Dofnalíkön: Ofangreindar dofnunargerðir eru útfærðar í ýmsum gerðum eða dreifingum sem innihalda Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull o.s.frv.
Eins og við vitum verða dofnunarmerki vegna endurkasts frá jörðu og nærliggjandi byggingum auk dreifðra merkja frá trjám, fólki og turnum sem eru á stóra svæðinu. Það eru tvær tegundir af fölnun, þ.e. fölnun í stórum skala og fölnun í litlum mæli.
1.) Large Scale Fading
Stórfelld fölnun á sér stað þegar hindrun kemur á milli sendis og móttakara. Þessi truflunartegund veldur verulegri lækkun merkisstyrks. Þetta er vegna þess að EM bylgja er skyggð eða læst af hindruninni. Það tengist miklum sveiflum merkisins yfir fjarlægð.
1.a) Slóðatap
Hægt er að gefa upp tap á lausu plássi sem hér segir.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Hvar,
Pt = Sendarafl
Pr = Móttaka kraft
λ = bylgjulengd
d = fjarlægð milli sendi- og móttökuloftnets
c = ljóshraði þ.e. 3 x 108
Frá jöfnunni gefur það til kynna að sent merki dekkist yfir fjarlægð þar sem merkinu er dreift yfir stærra og stærra svæði frá sendienda að móttökuenda.
1.b) Skuggaáhrif
• Það sést í þráðlausum samskiptum. Skugga er frávik móttekins krafts EM merkis frá meðalgildi.
• Það stafar af hindrunum á leiðinni milli sendis og móttakara.
• Það fer eftir landfræðilegri staðsetningu sem og útvarpstíðni EM (Electro Magnetic) bylgna.
2. Small Scale Fading
Fölnun í litlum mæli snýr að hröðum sveiflum á mótteknum merkjastyrk yfir mjög stuttar vegalengdir og stuttan tíma.
Byggt áfjölbrauta seinkun dreifistþað eru tvær gerðir af smærri hverfa, þ.e. flatlitun og tíðnivalföldun. Þessar fjölbrauta fölnunargerðir eru háðar útbreiðsluumhverfi.
2.a) Flat fölnun
Þráðlausa rásin er sögð vera flatskjálfta ef hún hefur stöðugan ávinning og línuleg fasasvörun yfir bandbreidd sem er meiri en bandbreidd sendimerksins.
Í þessari tegund dofnunar sveiflast allir tíðniþættir móttekins merkis í sömu hlutföllum samtímis. Það er einnig þekkt sem ósérhæfð hverfa.
• Merki BW << Channel BW
• Tákntímabil >> Seinkunardreifing
Áhrif flatrar dofnunar eru talin lækkun á SNR. Þessar flatu fölnunarrásir eru þekktar sem amplitude-variable rásir eða þröngbandsrásir.
2.b) Frequency Selective fading
Það hefur áhrif á mismunandi litrófsþætti útvarpsmerkis með mismunandi amplitudes. Þess vegna er nafnið sértækt hverfa.
• Merki BW > Channel BW
• Tákntímabil < Seinkunardreifing
Byggt ádoppler útbreiðsluþað eru tvær tegundir af fölnun, þ.e. fljótur hverfur og hægur hverfur. Þessar dopplerdreifingarföldunargerðir eru háðar farsímahraða, þ.e. hraða móttakara með tilliti til sendis.
2.c) Hratt dofna
Fyrirbærið hröð dofnun er táknuð með hröðum sveiflum merkis yfir lítil svæði (þ.e. bandbreidd). Þegar merkin berast úr öllum áttum flugvélarinnar verður vart við hröð dofnun fyrir allar hreyfingaráttir.
Hröð dofnun á sér stað þegar rásarhvötssvörun breytist mjög hratt innan tákntímans.
• Mikil dopplerdreifing
• Tákntímabil > Samhengistími
• Signal Variation < Channel Variation
Þessar breytur leiða til tíðndreifingar eða tímasértækrar dofnunar vegna dopplerdreifingar. Hröð dofnun er afleiðing endurkasts staðbundinna hluta og hreyfingar hluta miðað við þá hluti.
Í hröðu hverfandi er móttökumerki summan af fjölmörgum merkjum sem endurkastast frá ýmsum yfirborðum. Þetta merki er summa eða mismunur margra merkja sem geta verið uppbyggjandi eða eyðileggjandi byggt á hlutfallslegri fasaskiptingu á milli þeirra. Fasatengsl eru háð hreyfihraða, sendingartíðni og hlutfallslegum leiðarlengdum.
Hröð dofnun skekkir lögun grunnbandspúlsins. Þessi bjögun er línuleg og skaparISI(Inter Symbol Interference). Aðlagandi jöfnun dregur úr ISI með því að fjarlægja línulega röskun sem orsakast af rás.
2.d) Hægt að hverfa
Hægt dofna er afleiðing af skugga byggingar, hæða, fjalla og annarra hluta yfir stígnum.
• Lágt dopplerdreifing
• Tákntímabil <
• Signal Variation >> Channel Variation
Innleiðing fading líkana eða dofna dreifingar
Útfærslur á dofnunarlíkönum eða dofnadreifingu eru Rayleigh fading, Rician fading, Nakagami fading og Weibull fading. Þessar rásadreifingar eða gerðir eru hannaðar til að fella dofna inn í grunnbandsgagnamerkið í samræmi við kröfur um dofnunarsnið.
Rayleigh dofnar
• Í Rayleigh líkaninu eru aðeins Non Line of Sight (NLOS) íhlutir líkt eftir milli sendis og móttakara. Gert er ráð fyrir að engin LOS leið sé á milli sendis og móttakara.
• MATLAB býður upp á „rayleighchan“ virkni til að líkja eftir rayleigh rásarlíkani.
• Kraftið er veldisdreift.
• Fasinn er jafndreifður og óháður amplitude. Það er mest notaða tegundin af Fading í þráðlausum samskiptum.
Rician að hverfa
• Í rician líkani er bæði sjónlínu (LOS) og ekki sjónlínu (NLOS) íhlutum hermt á milli sendis og móttakara.
• MATLAB býður upp á „ricianchan“ aðgerð til að líkja eftir rician rásarlíkani.
Nakagami hverfur
Nakagami fadding channel er tölfræðilegt líkan sem notað er til að lýsa þráðlausum samskiptarásum þar sem móttekið sgnal fer í gegnum fjölbrauta fading. Það táknar umhverfi með miðlungs til alvarlega hverfa eins og þéttbýli eða úthverfi. Hægt er að nota eftirfarandi jöfnu til að líkja eftir Nakagami fading channel líkani.
• Í þessu tilviki táknum við h = r*ejΦog hornið Φ er jafnt dreift á [-π, π]
• Gert er ráð fyrir að breytan r og Φ séu innbyrðis óháð.
• Nakagami pdf er gefið upp eins og hér að ofan.
• Í Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) er Gamma fallið og k >= (1/2) er fölnunartalan (frelsisgráður tengdar fjölda bættra Gaussion slembibreyta).
• Það var upphaflega þróað með reynslu út frá mælingum.
• Tafarlaus móttökuafli er Gamma dreift. • Með k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull að hverfa
Þessi rás er annað tölfræðilegt líkan sem notað er til að lýsa þráðlausri samskiptarás. Weibull dofnunarrás er almennt notuð til að tákna umhverfi með mismunandi gerðir af dofnunarskilyrðum, þar á meðal bæði veik og alvarleg dofnun.
Hvar,
2σ2= E{r2}
• Weibull dreifing táknar aðra alhæfingu á Rayleigh dreifingu.
• Þegar X og Y eru iid núll meðaltal Gauss breytur, umslag R = (X2+ Y2)1/2er Rayleigh dreift. • Hins vegar er umslag skilgreint R = (X2+ Y2)1/2, og samsvarandi pdf (afldreifingarsnið) er Weibull dreift.
• Eftirfarandi jöfnu er hægt að nota til að líkja eftir Weibull fading líkani.
Á þessari síðu höfum við farið í gegnum ýmis efni um dofnun eins og hvað er dofnunarrás, gerðir þess, dofnunarlíkön, forrit þeirra, aðgerðir og svo framvegis. Hægt er að nota upplýsingarnar sem gefnar eru upp á þessari síðu til að bera saman og leiða muninn á milli smáskala og stórfellda dofnunar, munur á flatri dofnun og tíðni sértækri dofnun, munur á hröðum og hægum dofnun, munur á milli rayleigh fading og rician fading og svo framvegis.
E-mail:info@rf-miso.com
Sími: 0086-028-82695327
Vefsíða: www.rf-miso.com
Pósttími: 14. ágúst 2023
