Ĉi tiu paĝo priskribas bazojn pri velkado kaj specoj de velkado en sendrata komunikado. La Fading-specoj estas dividitaj en grandskalan forvelkanton kaj malgrandskalan forvelkanton (multvoja prokrasta disvastiĝo kaj doplera disvastiĝo).
Plata forvelkado kaj frekvenco elektanta forvelkado estas parto de plurvoja forvelkado kie ĉar rapida forvelkado kaj malrapida forvelkado estas parto de doplera disvastigiĝo. Tiuj forvelkantaj tipoj estas efektivigitaj laŭ Rayleigh, Rician, Nakagami kaj Weibull distribuoj aŭ modeloj.
Enkonduko:
Kiel ni scias, sendrata komunika sistemo konsistas el dissendilo kaj ricevilo. La vojo de dissendilo al la ricevilo ne estas glata kaj la elsendita signalo povas trairi diversajn specojn de malfortiĝoj inkluzive de padoperdo, plurvoja mildigo ktp. La signala malfortiĝo tra la vojo dependas de diversaj faktoroj. Ili estas tempo, radiofrekvenco kaj vojo aŭ pozicio de dissendilo/ricevilo. La kanalo inter dissendilo kaj ricevilo povas esti tempovaria aŭ fiksita depende de ĉu la dissendilo/ricevilo estas fiksaj aŭ moviĝantaj unu kun la alia.
Kio velkas?
La tempovario de ricevita signalpotenco pro ŝanĝoj en dissenda medio aŭ padoj estas konata kiel forvelkado. Fading dependas de diversaj faktoroj kiel menciite supre. En fiksa scenaro, forvelkado dependas de atmosferaj kondiĉoj kiel pluvokvanto, malpeziĝo ktp. En movebla scenaro, forvelkado dependas de obstakloj super la vojo kiuj varias laŭ tempo. Tiuj malhelpoj kreas kompleksajn dissendefikojn al la elsendita signalo.
La figuro-1 prezentas amplekson kontraŭ distanco-diagramo por malrapida forvelkado kaj rapida forvelkado tipoj kiujn ni diskutos poste.
Fadentaj tipoj
Konsiderante diversajn kanalajn rilatajn kripliĝojn kaj pozicion de dissendilo/ricevilo sekvantaj estas la specoj de forvelkado en sendrata komunikadosistemo.
➤Granda Skala Fading: Ĝi inkluzivas perdon de vojo kaj ombrajn efikojn.
➤Malgranda Skala Fading: Ĝi estas dividita en du ĉefajn kategoriojn, tio estas. multivoja prokrasto disvastiĝo kaj doplera disvastiĝo. La plurvoja prokrasta disvastiĝo estas plue dividita en plata forvelkado kaj frekvenca selektema forvelkado. Dopplera disvastigo estas dividita en rapida forvelkado kaj malrapida forvelkado.
➤Fading-modeloj: Super forvelkaj tipoj estas efektivigitaj en diversaj modeloj aŭ distribuoj, kiuj inkluzivas Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull ktp.
Kiel ni scias, forvelkaj signaloj okazas pro reflektadoj de grundo kaj ĉirkaŭaj konstruaĵoj same kiel disaj signaloj de arboj, homoj kaj turoj ĉeestantaj en la granda areo. Ekzistas du specoj de forvelkado viz. grandskala fading kaj malgrandskala fading.
1.) Grandskale Fading
Grandskala forvelkado okazas kiam malhelpo venas inter dissendilo kaj ricevilo. Tiu interferspeco kaŭzas signifan kvanton de signalfortredukto. Ĉi tio estas ĉar EM-ondo estas ombrita aŭ blokita de la malhelpo. Ĝi rilatas al grandaj fluktuoj de la signalo super distanco.
1.a) Vojoperdo
La liberspaca padperdo povas esti esprimita jene.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Kie,
Pt = Transdona potenco
Pr = Ricevu potencon
λ = ondolongo
d = distanco inter elsenda kaj ricevanta anteno
c = lumrapido do 3 x 108
De la ekvacio ĝi implicas ke elsendita signalo mildiĝas super distanco kiam la signalo estas disvastigita sur pli kaj pli granda areo de elsenda fino al ricevfino.
1.b) Ombriga efiko
• Ĝi estas observata en sendrata komunikado. Ombrigado estas devio de ricevita potenco de EM-signalo de averaĝa valoro.
• Ĝi estas rezulto de obstakloj super la vojo inter dissendilo kaj ricevilo.
• Ĝi dependas de geografia pozicio kaj ankaŭ de radiofrekvenco de EM (ElectroMagnetic) ondoj.
2. Malgranda Skala Fading
Malgrandskala forvelkado temas pri rapidaj fluktuoj de ricevita signalforto dum mallongega distanco kaj mallonga tempoperiodo.
Bazita surmultivoja prokrasto disvastiĝoekzistas du specoj de malgrandskala forvelkado viz. plata fading kaj ofteco selektema fading. Tiuj plurvojaj forvelkantaj tipoj dependas de disvastigmedio.
2.a) Plata forvelkado
La sendrata kanalo laŭdire estas plata forvelkanta se ĝi havas konstantan gajnon kaj liniaran fazrespondon super bendolarĝo kiu estas pli granda ol la bendolarĝo de la elsendita signalo.
En ĉi tiu speco de forvelkado ĉiuj frekvenckomponentoj de la ricevita signalo fluktuas en samaj proporcioj samtempe. Ĝi ankaŭ estas konata kiel ne-selektema fading.
• Signal BW << Kanalo BW
• Simbolo periodo >> Prokrasto Disvastigo
La efiko de plata forvelkado estas vidita kiel malkresko en SNR. Tiuj plataj forvelkantaj kanaloj estas konataj kiel amplitud-variaj kanaloj aŭ mallarĝbendaj kanaloj.
2.b) Ofteco Selective fading
Ĝi influas malsamajn spektrajn komponentojn de radiosignalo kun malsamaj amplitudoj. Tial la nomo selektema fading.
• Signalo BW > Kanalo BW
• Simbolo periodo < Prokrasto Disvastigo
Bazita surdoplera disvastiĝoekzistas du specoj de forvelkado viz. rapida fading kaj malrapida fading. Tiuj dopleraj disvastigitaj fading-tipoj dependas de movebla rapideco t.e. rapideco de ricevilo kun respekto al dissendilo.
2.c) Rapida forvelkado
La fenomeno de rapida forvelkado estas reprezentita per rapidaj fluktuoj de signalo super malgrandaj areoj (te bendolarĝo). Kiam la signaloj alvenas de ĉiuj direktoj en la aviadilo, rapida forvelkado estos observita por ĉiuj direktoj de moviĝo.
Rapida forvelkado okazas kiam kanala impulsrespondo ŝanĝiĝas tre rapide ene de la simboldaŭro.
• Alta doplera disvastiĝo
• Simbolperiodo > Kohera tempo
• Signal Variation < Kanala variado
Tiuj parametroj rezultigas frekvencdisvaston aŭ temposelekteman forvelkadon pro doplera disvastiĝo. Rapida forvelkado estas rezulto de reflektadoj de lokaj objektoj kaj moviĝo de objektoj relative al tiuj objektoj.
En rapida forvelkado, ricevi signalo estas sumo de multaj signaloj kiuj estas reflektitaj de diversaj surfacoj. Tiu signalo estas sumo aŭ diferenco de multoblaj signaloj kiuj povas esti konstruaj aŭ detruaj surbaze de relativa fazŝanĝo inter ili. Fazrilatoj dependas de moviĝrapideco, ofteco de dissendo kaj relativaj padlongoj.
Rapida forvelkado distordas la formon de la bazbenda pulso. Ĉi tiu misprezento estas lineara kaj kreasISI(Inter Simbolo Interfero). Adapta egaligo reduktas ISI forigante linian misprezenton induktitan per kanalo.
2.d) Malrapida forvelkado
Malrapida forvelkado estas rezulto de ombro de konstruaĵoj, montetoj, montoj kaj aliaj objektoj super la pado.
• Malalta Dopplera Disvastigo
• Simbolo periodo <
• Signal Variation >> Kanala Variado
Efektivigo de Fading-modeloj aŭ fading-distribuoj
Efektivigoj de forvelkantaj modeloj aŭ forvelkantaj distribuoj inkludas Rayleigh forvelkanton, Rician forvelkanton, Nakagami forvelkantajn kaj Weibull forvelkantajn. Tiuj kanaldistribuoj aŭ modeloj estas dizajnitaj por integrigi fadenon en la bazbenda datensignalo laŭ forvelkantaj profilpostuloj.
Rayleigh forvelkanta
• En Rayleigh-modelo, nur Ne-Linio de Vido (NLOS) komponentoj estas simulitaj inter dissendilo kaj ricevilo. Estas supozite ke ekzistas neniu LOS-pado ekzistas inter dissendilo kaj ricevilo.
• MATLAB disponigas "rayleighchan" funkcion por simuli rayleigh-kanalmodelon.
• La potenco estas eksponente distribuita.
• La fazo estas unuforme distribuita kaj sendependa de la amplekso. Ĝi estas la plej uzataj specoj de Fading en sendrata komunikado.
Riciano forvelkanta
• En ricia modelo, kaj Vidlinio (LOS) kaj nevidlinio (NLOS) komponentoj estas simulitaj inter dissendilo kaj ricevilo.
• MATLAB disponigas "ricianchan" funkcion por simuli rician kanalmodelon.
Nakagami forvelkanta
Nakagami forvelkanta kanalo estas statistika modelo utiligita por priskribi sendratajn komunikadkanalojn en kiuj la ricevita signalo spertas multivojan forvelkanton. Ĝi reprezentas mediojn kun modera ĝis severa forvelkado kiel ekzemple urbaj aŭ antaŭurbaj areoj. La sekva ekvacio povas esti uzita por simuli Nakagami forvelkantan kanalmodelon.
• En ĉi tiu kazo ni signas h = r*ejΦkaj angulo Φ estas unuforme distribuita sur [-π, π]
• La variablo r kaj Φ estas supozitaj kiel reciproke sendependaj.
• La Nakagami pdf estas esprimita kiel supre.
• En la Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) estas la Gama funkcio kaj k >= (1/2) estas la forvelkanta figuro (gradoj de libereco rilataj al la nombro da aldonitaj Gaussion hazardaj variabloj).
• Ĝi estis origine evoluigita empirie surbaze de mezuradoj.
• Tuja riceva potenco estas Gama distribuita. • Kun k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull forvelkanta
Ĉi tiu kanalo estas alia statistika modelo uzata por priskribi sendratan komunikadkanalon. Weibull forvelkanta kanalo kutimas ofte reprezenti mediojn kun diversaj specoj de forvelkiĝaj kondiĉoj inkluzive de kaj malforta kaj severa forvelkado.
Kie,
2σ2= E{r2}
• Weibull-distribuo reprezentas alian ĝeneraligo de la Rayleigh-distribuo.
• Kiam X kaj Y estas iid nul averaĝaj gaŭsaj variabloj, la koverto de R = (X2+ Y2)1/2estas Rayleigh distribuita. • Tamen koverto estas difinita R = (X2+ Y2)1/2, kaj la responda pdf (potenca distribua profilo) estas Weibull distribuita.
• La sekva ekvacio povas esti uzata por simuli Weibull-fadan modelon.
En ĉi tiu paĝo ni ekzamenis diversajn temojn pri fading kiel kio estas forvelkanta kanalo, ĝiaj tipoj, forvelkantaj modeloj, iliaj aplikoj, funkcioj ktp. Oni povas uzi la informojn provizitajn en ĉi tiu paĝo por kompari kaj derivi diferencon inter malgrandskala forvelkado kaj grandskala forvelkado, diferenco inter plata fading kaj ofteco selektema forvelkado, diferenco inter rapida forvelkado kaj malrapida forvelkado, diferenco inter rayleigh forvelkado kaj rician forvelkado kaj tiel plu.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefono: 0086-028-82695327
TTT-ejo: www.rf-miso.com
Afiŝtempo: Aŭg-14-2023
