Ta stran opisuje osnove bledenja in vrste bledenja v brezžični komunikaciji.Vrste bledenja so razdeljene na bledenje v velikem obsegu in bledenje v majhnem obsegu (večpotovno širjenje zakasnitve in dopplerjevo širjenje).
Ravno bledenje in bledenje z izbiro frekvence sta del večpotovnega bledenja, medtem ko sta hitro in počasno bledenje del dopplerjevega bledenja.Te vrste bledenja se izvajajo v skladu z Rayleighovo, Ricianovo, Nakagamijevo in Weibullovo distribucijo ali modele.
Uvod:
Kot vemo, je brezžični komunikacijski sistem sestavljen iz oddajnika in sprejemnika.Pot od oddajnika do sprejemnika ni gladka in oddani signal gre lahko skozi različne vrste slabitev, vključno z izgubo poti, večpotno slabitvijo itd. Slabljenje signala skozi pot je odvisno od različnih dejavnikov.To so čas, radijska frekvenca in pot ali 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 prenosnega medija ali poti je znana kot bledenje.Bledenje je odvisno od različnih dejavnikov, kot je navedeno zgoraj.V fiksnem scenariju je bledenje odvisno od atmosferskih pogojev, kot so padavine, svetloba itd. V mobilnem scenariju je bledenje odvisno od ovir na poti, ki se spreminjajo glede na čas.Te ovire ustvarjajo zapletene učinke prenosa na oddani signal.
Slika-1 prikazuje grafikon odvisnosti amplitude od razdalje za tipe počasnega in hitrega bledenja, o katerih bomo razpravljali kasneje.
Bledeče vrste
Glede na različne okvare, povezane s kanalom, in položaj oddajnika/sprejemnika so naslednje vrste bledenja v brezžičnem komunikacijskem sistemu.
➤ Large Scale Fading: Vključuje učinke izgube poti in senčenja.
➤Small Scale Fading: Razdeljen je v dve glavni kategoriji, tj.širjenje večpotne zakasnitve in dopplerjevo širjenje.Razširitev večpotovne zakasnitve je nadalje razdeljena na ravno bledenje in frekvenčno selektivno bledenje.Dopplersko širjenje delimo na hitro zbledenje in počasno zbledenje.
➤ Modeli bledenja: Zgornji tipi bledenja so implementirani v različne modele ali distribucije, ki vključujejo Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull itd.
Kot vemo, do bledečih signalov prihaja zaradi odbojev od tal in okoliških zgradb ter zaradi razpršenih signalov dreves, ljudi in stolpov, ki so prisotni na velikem območju.Obstajata dve vrsti bledenja, tj.bledenje v velikem obsegu in bledenje v majhnem obsegu.
1.) Zbledenje v velikem obsegu
Do bledenja velikega obsega pride, ko med oddajnikom in sprejemnikom pride ovira.Ta vrsta motenj povzroči znatno zmanjšanje moči signala.To je zato, ker EM val zasenči ali blokira ovira.Povezan je z velikimi nihanji signala na razdalji.
1.a) Izguba poti
Izgubo poti prostega prostora je mogoče izraziti na naslednji način.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Kje,
Pt = oddajna moč
Pr = Prejmi moč
λ = valovna dolžina
d = razdalja med oddajno in sprejemno anteno
c = svetlobna hitrost, tj. 3 x 108
Iz enačbe je razvidno, da oddani signal oslabi z razdaljo, ko se signal razširja na vedno večje območje od oddajnega proti sprejemnemu koncu.
1.b) Učinek senčenja
• Opazen je pri brezžični komunikaciji.Senčenje je odstopanje prejete moči EM 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. Majhno bledenje
Feding majhnega obsega se nanaša na hitra nihanja jakosti sprejetega signala na zelo kratki razdalji in kratkem časovnem obdobju.
Temelji naširjenje večpotne zakasnitveobstajata dve vrsti bledenja v majhnem obsegu, tj.ravno in frekvenčno selektivno zbledenje.Ti tipi večpotnega bledenja so odvisni od okolja širjenja.
2.a) Ravno bledenje
Za brezžični kanal pravimo, da ima ravno bledenje, če ima konstantno ojačenje in linearni fazni odziv v pasovni širini, ki je večja od pasovne širine oddanega signala.
Pri tej vrsti zbledenja vse frekvenčne komponente sprejetega signala hkrati nihajo v enakih razmerjih.Znano je tudi kot neselektivno bledenje.
• Signal BW << Channel BW
• Obdobje simbola >> Razširitev zakasnitve
Učinek ravnega bledenja je viden kot zmanjšanje SNR.Ti kanali z ravnim bledenjem so znani kot kanali s spreminjajočo se 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.
• ČB signala > ČB kanala
• Obdobje simbola < Razmik zakasnitve
Temelji nadopplersko širjenjeobstajata dve vrsti bledenja, tj.hitro bledenje in počasno bledenje.Ti tipi dopplerjevega razpršenega bledenja so odvisni od mobilne hitrosti, tj. hitrosti sprejemnika glede na oddajnik.
2.c) Hitro bledenje
Pojav hitrega bledenja predstavljajo hitra nihanja signala na majhnih območjih (tj. pasovni širini).Ko signali prispejo iz vseh smeri letala, bo opazno hitro zbledenje za vse smeri gibanja.
Do hitrega bledenja pride, ko se impulzni odziv kanala med trajanjem simbola zelo hitro spreminja.
• Visoko dopplerjevo širjenje
• Obdobje simbola > Čas koherence
• Variacija signala < Variacija kanala
Posledica teh parametrov je frekvenčna disperzija ali časovno selektivno bledenje zaradi dopplerjevega širjenja.Hitro bledenje je posledica odbojev lokalnih predmetov in gibanja predmetov glede na te predmete.
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 na podlagi relativnega faznega premika med njimi.Fazna razmerja so odvisna od hitrosti gibanja, frekvence prenosa in relativne dolžine poti.
Hitro bledenje popači obliko impulza osnovnega pasu.To popačenje je linearno in ustvarjaISI(Inter simbolna interferenca).Prilagodljivo izenačevanje zmanjša ISI z odstranitvijo linearnega popačenja, ki ga povzroči kanal.
2.d) Počasno bledenje
Počasno bledenje je posledica senčenja zgradb, hribov, gora in drugih predmetov nad potjo.
• Nizko Dopplerjevo širjenje
• Pika simbola <
• Variacija signala >> Variacija kanala
Implementacija modelov bledenja ali porazdelitev bledenja
Izvedbe modelov zbledenja ali porazdelitev zbledenja vključujejo Rayleighovo zbledenje, Ricianovo zbledenje, Nakagamijevo zbledenje in Weibullovo zbledenje.Te porazdelitve kanalov ali modeli so zasnovani tako, da vključujejo bledenje v podatkovnem signalu osnovnega pasu v skladu z zahtevami profila bledenja.
Rayleighovo bledenje
• V Rayleighovem modelu so med oddajnikom in sprejemnikom simulirane samo komponente brez vidnega polja (NLOS).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.
Ričansko bledenje
• V modelu rician se med oddajnikom in sprejemnikom simulirajo komponente vidnega polja (LOS) in komponente brez vidnega polja (NLOS).
• MATLAB nudi funkcijo "ricianchan" za simulacijo modela kanala rician.
Nakagami bledi
Nakagami feding kanal je statistični model, ki se uporablja za opis brezžičnih komunikacijskih kanalov, v katerih je prejeti sgnal podvržen večpotnemu fedingu.Predstavlja okolja z zmernim do močnim bledenjem, kot so mestna ali primestna območja.Naslednjo enačbo je mogoče uporabiti za simulacijo Nakagamijevega modela kanala z bledenjem.
• V tem primeru označimo h = r*ejΦin kot Φ je enakomerno porazdeljen na [-π, π]
• Predpostavimo, da sta spremenljivki r in Φ medsebojno neodvisni.
• Nakagami pdf je izražen kot zgoraj.
• V Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) je funkcija gama in k >= (1/2) je pojemanje (stopinje svobode, povezane s številom dodanih Gaussionovih naključnih spremenljivk).
• Prvotno je bil razvit empirično na podlagi meritev.
• Trenutna sprejemna moč je porazdeljena gama.• S k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull bledi
Ta kanal je še en statistični model, ki se uporablja za opis brezžičnega komunikacijskega kanala.Weibullov kanal bledenja se običajno uporablja za predstavitev okolij z različnimi vrstami bledenja, vključno s šibkim in močnim bledenjem.
Kje,
2σ2= E{r2}
• Weibullova porazdelitev predstavlja še eno posplošitev Rayleighove porazdelitve.
• Ko sta X in Y Gaussova spremenljivka ničelne srednje vrednosti, je ovojnica R = (X2+ Y2)1/2je Rayleigh porazdeljen.• Vendar pa je ovojnica definirana R = (X2+ Y2)1/2, ustrezen pdf (profil distribucije moči) pa je porazdeljen po Weibullu.
• Naslednjo enačbo je mogoče uporabiti za simulacijo Weibullovega modela zbledenja.
Na tej strani smo preučili različne teme o bledenju, na primer kaj je bledeči kanal, njegove vrste, modeli bledenja, njihove aplikacije, funkcije itd.Podatke na tej strani lahko uporabite za primerjavo in izpeljavo razlike med bledenjem v majhnem obsegu in bledenjem v velikem obsegu, razliko med bledenjem po ravnem in frekvenčno selektivnem bledenju, razliko med hitrim in počasnim bledenjem, razliko med bledenjem po rayleighovem in ricianskem bledenju ter tako naprej
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Spletna stran: www.rf-miso.com
Čas objave: 14. avgusta 2023
