Ta stran opisuje osnove bledenja signala in vrste bledenja signala v brezžični komunikaciji. Vrste bledenja signala so razdeljene na bledenje signala velikega obsega in bledenje signala majhnega obsega (razpršenost večpotne zakasnitve in Dopplerjev razpršenost).
Plosko bledenje in bledenje z izbiro frekvence sta del večpotnega bledenja, medtem ko sta hitro in počasno bledenje del Dopplerjevega razpršenega bledenja. Te vrste bledenja so implementirane v skladu z Rayleighovo, Ricianovo, Nakagamijevo in Weibullovo porazdelitvijo ali modeli.
Uvod:
Kot vemo, je brezžični komunikacijski sistem sestavljen iz oddajnika in sprejemnika. Pot od oddajnika do sprejemnika ni gladka in oddani signal lahko prehaja skozi različne vrste slabljenja, vključno z izgubami na poti, večpotnim slabljenjem itd. Slabljenje signala na poti je odvisno od različnih dejavnikov. To so čas, radijska frekvenca in pot oziroma položaj oddajnika/sprejemnika. Kanal med oddajnikom in sprejemnikom je lahko časovno spremenljiv ali fiksen, odvisno od tega, ali sta oddajnik/sprejemnik fiksna ali se premikata drug glede na drugega.
Kaj bledi?
Časovna sprememba moči sprejetega signala zaradi sprememb v prenosnem mediju ali poteh je znana kot bledenje. Bledenje je odvisno od različnih dejavnikov, kot je omenjeno zgoraj. V fiksnem scenariju je bledenje odvisno od atmosferskih razmer, kot so padavine, strele itd. V mobilnem scenariju je bledenje odvisno od ovir na poti, ki se spreminjajo glede na čas. Te ovire ustvarjajo kompleksne učinke prenosa na poslani signal.
Slika 1 prikazuje diagram amplitude v odvisnosti od razdalje za tipe počasnega in hitrega bledenja, o katerih bomo razpravljali kasneje.
Vrste bledenja
Glede na različne motnje, povezane s kanali, in položaj oddajnika/sprejemnika so naslednje vrste bledenja v brezžičnem komunikacijskem sistemu.
➤Bledenje v velikem obsegu: Vključuje izgubo poti in učinke senčenja.
➤Majhno bledenje: Razdeljeno je na dve glavni kategoriji, in sicer na večpotno širjenje zakasnitve in Dopplerjevo širjenje. Večpotno širjenje zakasnitve se nadalje deli na ravno bledenje in frekvenčno selektivno bledenje. Dopplerjevo širjenje se deli na hitro in počasno bledenje.
➤Modeli bledenja: Zgornji tipi bledenja so implementirani v različnih modelih ali porazdelitvah, ki vključujejo Rayleighovo, Ricianovo, Nakagamijevo, Weibullovo itd.
Kot vemo, do bledenja signalov prihaja zaradi odbojev od tal in okoliških stavb, pa tudi zaradi razpršenih signalov od dreves, ljudi in stolpov, prisotnih na velikem območju. Obstajata dve vrsti bledenja, in sicer bledenje v velikem obsegu in bledenje v majhnem obsegu.
1.) Obsežno bledenje
Do velikega bledenja signala pride, ko se med oddajnikom in sprejemnikom pojavi ovira. Ta vrsta interference povzroči znatno zmanjšanje moči signala. To je zato, ker ovira zasenči ali blokira elektromagnetni val. Povezano je z velikimi nihanji signala na daljavo.
1.a) Izguba poti
Izgubo poti v prostem prostoru lahko izrazimo na naslednji način.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Kje,
Pt = Oddajna moč
Pr = Sprejemna moč
λ = valovna dolžina
d = razdalja med oddajno in sprejemno anteno
c = hitrost svetlobe, tj. 3 x 108
Iz enačbe sledi, da se oddani signal z razdaljo slabi, saj se signal širi po vedno večjem območju od oddajnega proti sprejemnemu koncu.
1.b) Učinek senčenja
• Opažamo ga pri brezžični komunikaciji. Senčenje je odstopanje sprejete moči elektromagnetnega signala od povprečne vrednosti.
• Je posledica ovir na poti med oddajnikom in sprejemnikom.
• Odvisno je od geografskega položaja in radijske frekvence EM (elektromagnetnih) valov.
2. Bledenje v majhnem obsegu
Majhno bledenje signala je povezano s hitrimi nihanji jakosti sprejetega signala na zelo kratki razdalji in v kratkem časovnem obdobju.
Na podlagiširjenje večpotne zakasnitveObstajata dve vrsti majhnega bledenja, in sicer ravno bledenje in frekvenčno selektivno bledenje. Ti vrsti večpotnega bledenja sta odvisni od okolja širjenja.
2.a) Ravno bledenje
Za brezžični kanal pravimo, da ima ravno slabljenje, če ima konstantno ojačanje in linearni fazni odziv v pasovni širini, ki je večja od pasovne širine oddanega signala.
Pri tej vrsti bledenja vse frekvenčne komponente sprejetega signala nihajo hkrati v enakih razmerjih. Znano je tudi kot neselektivno bledenje.
• Signal BW << Kanal BW
• Obdobje simbola >> Razpon zakasnitve
Učinek ravnega bledenja se kaže kot zmanjšanje razmerja signal-šum. Ti kanali z ravnim bledenjem so znani kot kanali s spremenljivo amplitudo ali ozkopasovni kanali.
2.b) Frekvenčno selektivno bledenje
Vpliva na različne spektralne komponente radijskega signala z različnimi amplitudami. Od tod tudi ime selektivno bledenje.
• Širina signala > Širina kanala
• Obdobje simbola < Razpon zakasnitve
Na podlagiDopplerjevo širjenjeObstajata dve vrsti bledenja, in sicer hitro in počasno bledenje. Ti vrsti Dopplerjevega bledenja sta odvisni od hitrosti mobilnega telefona, tj. hitrosti sprejemnika glede na oddajnik.
2.c) Hitro bledenje
Pojav hitrega bledenja predstavljajo hitra nihanja signala na majhnih območjih (tj. pasovna širina). Ko signali prispejo iz vseh smeri v ravnini, se hitro bledenje opazi v vseh smereh gibanja.
Do hitrega bledenja pride, ko se impulzni odziv kanala zelo hitro spremeni znotraj trajanja simbola.
• Visoka Dopplerjevska razpršenost
• Obdobje simbola > Čas koherence
• Sprememba signala < Sprememba kanala
Zaradi teh parametrov pride do frekvenčne disperzije ali časovno selektivnega bledenja zaradi Dopplerjevega širjenja. Hitro bledenje je posledica odbojev lokalnih objektov in gibanja objektov glede na te objekte.
Pri hitrem bledenju je sprejemni signal vsota številnih signalov, ki se odbijajo od različnih površin. Ta signal je vsota ali razlika več signalov, ki so lahko konstruktivni ali destruktivni glede na relativni fazni premik med njimi. Fazni odnosi so odvisni od hitrosti gibanja, frekvence prenosa in relativnih dolžin poti.
Hitro bledenje popači obliko impulza v osnovnem pasu. To popačenje je linearno in ustvarjaISI(Intersenzorna interferenca). Prilagodljivo izenačevanje zmanjša medsimbolno interferenco z odstranitvijo linearnega popačenja, ki ga povzroča kanal.
2.d) Počasno bledenje
Počasno bledenje je posledica senčenja stavb, hribov, gora in drugih predmetov na poti.
• Nizka Dopplerjevska razpršenost
• Obdobje simbola <
• Sprememba signala >> Sprememba kanala
Implementacija modelov bledenja ali porazdelitev bledenja
Implementacije modelov bledenja ali porazdelitev bledenja vključujejo Rayleighovo bledenje, Ricianovo bledenje, Nakagamijevo bledenje in Weibullovo bledenje. Te kanalske porazdelitve ali modeli so zasnovani tako, da vključujejo bledenje v podatkovni signal osnovnega pasu v skladu z zahtevami profila bledenja.
Rayleighovo bledenje
• V Rayleighovem modelu se simulirajo samo komponente, ki niso v vidni liniji (NLOS) med oddajnikom in sprejemnikom. Predpostavlja se, da med oddajnikom in sprejemnikom ni poti LOS.
• MATLAB ponuja funkcijo »rayleighchan« za simulacijo modela Rayleighovega kanala.
• Moč je eksponentno porazdeljena.
• Faza je enakomerno porazdeljena in neodvisna od amplitude. Je najpogosteje uporabljena vrsta bledenja v brezžični komunikaciji.
Rician bledi
• V Ricianovem modelu se med oddajnikom in sprejemnikom simulirajo tako komponente vidne linije (LOS) kot komponente, ki niso vidne linije (NLOS).
• MATLAB ponuja funkcijo »ricianchan« za simulacijo modela rician kanala.
Nakagami bledi
Nakagamijev kanal z bledenjem signala je statistični model, ki se uporablja za opis brezžičnih komunikacijskih kanalov, v katerih sprejeti signal doživlja večpotno bledenje signala. Predstavlja okolja z zmernim do hudim bledenjem signala, kot so urbana ali primestna območja. Naslednja enačba se lahko uporabi za simulacijo Nakagamijevega modela kanala z bledenjem signala.
• V tem primeru označimo h = r*ejΦin kot Φ je enakomerno porazdeljen na [-π, π]
• Predpostavlja se, da sta spremenljivki r in Φ medsebojno neodvisni.
• Nakagamijeva datoteka pdf je izražena kot zgoraj.
• V Nakagamijevem pdf-ju, 2σ2= E{r2}, Γ(.) je gama funkcija in k >= (1/2) je številka bledenja (stopnje svobode, povezane s številom dodanih Gaussonovih naključnih spremenljivk).
• Prvotno je bil razvit empirično na podlagi meritev.
• Trenutna sprejemna moč je porazdeljena po gama principu. • Pri k = 1 je Rayleighova porazdelitev Nakagamijeva
Weibullovo bledenje
Ta kanal je še en statistični model, ki se uporablja za opis brezžičnega komunikacijskega kanala. Weibullov kanal z bledenjem se pogosto uporablja za predstavitev okolij z različnimi vrstami pogojev bledenja, vključno s šibkim in močnim bledenjem.
Kje,
2σ2= E{r2}
• Weibullova porazdelitev predstavlja še eno posplošitev Rayleighove porazdelitve.
• Ko sta X in Y neidentični Gaussovi spremenljivki z ničelno povprečno vrednostjo, je ovojnica R = (X2+ Y2)1/2je Rayleighova porazdelitev. • Vendar je ovojnica definirana kot R = (X2+ Y2)1/2, in ustrezni pdf (profil porazdelitve moči) je Weibullov porazdeljen.
• Naslednjo enačbo lahko uporabimo za simulacijo Weibullovega modela bledenja.
Na tej strani smo obravnavali različne teme o bledenju, kot so kaj je kanal za bledenje, njegove vrste, modeli bledenja, njihova uporaba, funkcije in tako naprej. Informacije na tej strani lahko uporabite za primerjavo in ugotavljanje razlik med bledenjem v majhnem in velikem obsegu, razliko med ravnim bledenjem in frekvenčno selektivnim bledenjem, razliko med hitrim in počasnim bledenjem, razliko med Rayleighovim in Ricianovim bledenjem in tako naprej.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Spletna stran: www.rf-miso.com
Čas objave: 14. avg. 2023
