Šajā lapā ir aprakstīti izbalēšanas pamati un izbalēšanas veidi bezvadu komunikācijā. Izbalēšanas veidi ir sadalīti liela mēroga izbalināšanā un maza mēroga izbalināšanā (vairāku ceļu aizkaves izplatība un Doplera izplatība).
Plakanā izbalēšana un frekvenču atlases izbalēšana ir daļa no daudzceļu izbalēšanas, turpretim ātra un lēna izbalēšana ir daļa no Doplera izkliedes izbalēšanas. Šie izbalēšanas veidi tiek ieviesti atbilstoši Rayleigh, Rician, Nakagami un Weibull sadalījumiem vai modeļiem.
Ievads:
Kā zināms, bezvadu sakaru sistēma sastāv no raidītāja un uztvērēja. Ceļš no raidītāja līdz uztvērējam nav gluds, un pārraidītais signāls var iziet cauri dažāda veida vājinājumiem, ieskaitot ceļa zudumu, vairāku ceļu vājināšanos utt. Signāla vājināšanās ceļā ir atkarīga no dažādiem faktoriem. Tie ir laiks, radio frekvence un raidītāja/uztvērēja ceļš vai pozīcija. Kanāls starp raidītāju un uztvērēju var būt mainīgs vai fiksēts atkarībā no tā, vai raidītājs/uztvērējs ir fiksēts vai kustīgs viens pret otru.
Kas ir izbalēšana?
Saņemtā signāla jaudas laika izmaiņas, ko izraisa pārraides vides vai ceļu izmaiņas, ir zināmas kā izbalēšana. Izbalēšana ir atkarīga no dažādiem faktoriem, kā minēts iepriekš. Fiksētā scenārijā izbalēšana ir atkarīga no atmosfēras apstākļiem, piemēram, nokrišņiem, apgaismojuma utt. Mobilajā scenārijā izbalēšana ir atkarīga no šķēršļiem ceļā, kas mainās atkarībā no laika. Šie šķēršļi rada sarežģītus pārraides efektus pārraidītajam signālam.
1. attēlā ir attēlota amplitūdas un attāluma diagramma lēnas izbalēšanas un ātras izbalēšanas veidiem, par kurām mēs runāsim vēlāk.
Izbalēšanas veidi
Ņemot vērā dažādus ar kanālu saistītus traucējumus un raidītāja/uztvērēja novietojumu, tālāk ir norādīti izbalēšanas veidi bezvadu sakaru sistēmā.
➤Liela mēroga izbalēšana: ietver ceļa zudumu un ēnojuma efektus.
➤ Maza mēroga izbalēšana: tā ir sadalīta divās galvenajās kategorijās, proti. vairāku ceļu aizkavēšanās izplatība un doplera izplatība. Vairāku ceļu aizkaves izplatība tiek sadalīta plakanā izbalināšanā un frekvences selektīvajā izbalēšanā. Doplera izplatība ir sadalīta ātrā izbalināšanā un lēnā izbalēšanā.
➤Izbalēšanas modeļi: iepriekš minētie izbalēšanas veidi ir ieviesti dažādos modeļos vai izplatījumos, tostarp Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull utt.
Kā zināms, izbalēšanas signālus rada atspīdumi no zemes un apkārtējām ēkām, kā arī izkliedēti signāli no kokiem, cilvēkiem un torņiem, kas atrodas lielajā teritorijā. Ir divu veidu izbalēšana, proti. liela mēroga izbalēšana un maza mēroga izbalēšana.
1.) Liela mēroga izbalēšana
Liela mēroga izbalēšana notiek, kad šķērslis nonāk starp raidītāju un uztvērēju. Šis traucējumu veids ievērojami samazina signāla stiprumu. Tas ir tāpēc, ka EM vilnis ir ēnas vai bloķēts ar šķērsli. Tas ir saistīts ar lielām signāla svārstībām attālumā.
1.a) Ceļa zudums
Brīvās vietas ceļa zudumu var izteikt šādi.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
kur,
Pt = pārraides jauda
Pr = saņemšanas jauda
λ = viļņa garums
d = attālums starp raidīšanas un uztveršanas antenu
c = gaismas ātrums, ti, 3 x 108
No vienādojuma izriet, ka pārraidītais signāls attāluma laikā vājinās, jo signāls tiek izplatīts arvien lielākā apgabalā no pārraides gala uz saņemšanas galu.
1.b) Ēnojošs efekts
• Tas tiek novērots bezvadu sakaros. Ēnošana ir saņemtā EM signāla jaudas novirze no vidējās vērtības.
• Tas ir šķēršļu rezultāts ceļā starp raidītāju un uztvērēju.
• Tas ir atkarīgs no ģeogrāfiskā stāvokļa, kā arī EM (elektromagnētisko) viļņu radio frekvences.
2. Maza mēroga izbalēšana
Maza mēroga izbalēšana ir saistīta ar straujām saņemtā signāla stipruma svārstībām ļoti īsā attālumā un īsā laika periodā.
Pamatojoties uzvairāku ceļu kavēšanās izplatībair divu veidu maza mēroga izbalēšana, proti. plakana izbalēšana un frekvences selektīva izbalēšana. Šie daudzceļu izbalēšanas veidi ir atkarīgi no izplatīšanās vides.
2.a) Plakana izbalēšana
Bezvadu kanāls tiek uzskatīts par vienmērīgu izbalēšanu, ja tam ir nemainīgs pastiprinājums un lineāra fāzes reakcija joslas platumā, kas ir lielāks par pārraidītā signāla joslas platumu.
Šāda veida izbalēšanas gadījumā visi saņemtā signāla frekvences komponenti vienlaikus svārstās vienādās proporcijās. To sauc arī par neselektīvu izbalēšanu.
• Signāls BW << Kanāls BW
• Simbolu periods >> Aizkaves izplatība
Plakanās izbalēšanas efekts tiek uzskatīts par SNR samazināšanos. Šie plakanie izbalēšanas kanāli ir pazīstami kā kanāli ar mainīgu amplitūdu vai šaurjoslas kanāli.
2.b) Frekvence Selektīva izbalēšana
Tas ietekmē dažādus radiosignāla spektrālos komponentus ar atšķirīgu amplitūdu. Līdz ar to nosaukums selektīva izbalēšana.
• Signāls BW > Kanāls BW
• Simbola periods < Delay Spread
Pamatojoties uzdoplera izplatībair divu veidu izbalēšana, proti. ātra izbalēšana un lēna izbalēšana. Šie Doplera izkliedes izbalēšanas veidi ir atkarīgi no mobilā ātruma, ti, uztvērēja ātruma attiecībā pret raidītāju.
2.c) Ātra izbalēšana
Ātrās izbalēšanas fenomenu raksturo straujas signāla svārstības mazos apgabalos (ti, joslas platumā). Kad signāli pienāk no visiem plaknes virzieniem, tiks novērota ātra izbalēšana visiem kustības virzieniem.
Ātra izbalēšana notiek, kad kanāla impulsa reakcija ļoti strauji mainās simbola darbības laikā.
• Augsta doplera izplatība
• Simbolu periods > Saskaņošanas laiks
• Signāla variācija < Kanāla variācija
Šie parametri rada frekvences izkliedi vai laika selektīvu izbalēšanu Doplera izkliedes dēļ. Ātra izbalēšana ir vietējo objektu atstarošanas un objektu kustības rezultāts attiecībā pret šiem objektiem.
Ātrās izbalēšanas gadījumā uztveršanas signāls ir daudzu signālu summa, kas tiek atstarota no dažādām virsmām. Šis signāls ir vairāku signālu summa vai atšķirība, kas var būt konstruktīvi vai destruktīvi, pamatojoties uz relatīvo fāzes nobīdi starp tiem. Fāzu attiecības ir atkarīgas no kustības ātruma, pārraides biežuma un relatīvā ceļa garuma.
Ātra izbalēšana izkropļo pamatjoslas impulsa formu. Šis kropļojums ir lineārs un radaISI(Starpsimbolu traucējumi). Adaptīvā izlīdzināšana samazina ISI, novēršot kanāla izraisītos lineāros kropļojumus.
2.d) Lēna izbalēšana
Lēna izbalēšana ir ēku, pakalnu, kalnu un citu objektu ēnojuma rezultāts.
• Zema Doplera izkliede
• Simbolu periods <
• Signāla variācijas >> Kanāla variācijas
Fading modeļu vai izbalēšanas sadalījumu ieviešana
Izbalēšanas modeļu vai izbalēšanas sadalījumu īstenošana ietver Rayleigh izbalēšanu, Rician izbalēšanu, Nakagami izbalēšanu un Veibula izbalēšanu. Šie kanālu sadalījumi vai modeļi ir paredzēti, lai iekļautu izbalēšanu pamatjoslas datu signālā atbilstoši izbalēšanas profila prasībām.
Reilija izbalēšana
• Rayleigh modelī starp raidītāju un uztvērēju tiek simulēti tikai bezredzes (NLOS) komponenti. Tiek pieņemts, ka starp raidītāju un uztvērēju nepastāv LOS ceļš.
• MATLAB nodrošina "rayleighchan" funkciju, lai simulētu Rayleigh kanāla modeli.
• Jauda ir eksponenciāli sadalīta.
• Fāze ir vienmērīgi sadalīta un nav atkarīga no amplitūdas. Tas ir visbiežāk izmantotais izbalēšanas veids bezvadu komunikācijā.
Rician izbalēšana
• Rician modelī starp raidītāju un uztvērēju tiek simulēti gan redzes līnijas (LOS) komponenti, gan citi, kas nav redzami (NLOS).
• MATLAB nodrošina "ricianchan" funkciju, lai simulētu rician kanāla modeli.
Nakagami izbalēšana
Nakagami izbalēšanas kanāls ir statistikas modelis, ko izmanto, lai aprakstītu bezvadu sakaru kanālus, kuros saņemtais signāls tiek pakļauts daudzceļu izbalēšanai. Tas attēlo vidi ar mērenu vai smagu izbalēšanu, piemēram, pilsētas vai piepilsētas teritorijas. Šo vienādojumu var izmantot, lai modelētu Nakagami izbalēšanas kanāla modeli.
• Šajā gadījumā apzīmējam h = r*ejΦun leņķis Φ ir vienmērīgi sadalīts uz [-π, π]
• Tiek pieņemts, ka mainīgais r un Φ ir savstarpēji neatkarīgi.
• Nakagami pdf ir izteikts kā iepriekš.
• Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) ir gamma funkcija un k >= (1/2) ir izbalēšanas skaitlis (brīvības pakāpes, kas saistītas ar pievienoto Gausijas nejaušo mainīgo skaitu).
• Sākotnēji tas tika izstrādāts empīriski, pamatojoties uz mērījumiem.
• Momentānā saņemšanas jauda ir gamma sadalīta. • Ar k = 1 Rayleigh = Nakagami
Veibula izbalēšana
Šis kanāls ir vēl viens statistikas modelis, ko izmanto, lai aprakstītu bezvadu sakaru kanālu. Veibula izbalēšanas kanālu parasti izmanto, lai attēlotu vidi ar dažāda veida izbalēšanas apstākļiem, tostarp gan vāju, gan smagu izbalēšanu.
kur,
2σ2= E{r2}
• Veibula sadalījums ir vēl viens Reilija sadalījuma vispārinājums.
• Ja X un Y ir iid nulle, vidējais Gausa mainīgais, aploksne R = (X2+ Y2)1/2ir Rayleigh izplatīts. • Tomēr aploksne ir definēta kā R = (X2+ Y2)1/2, un atbilstošais pdf (elektroenerģijas sadales profils) tiek izplatīts Weibull.
• Lai simulētu Veibula izbalēšanas modeli, var izmantot šādu vienādojumu.
Šajā lapā mēs esam aplūkojuši dažādas tēmas par izbalēšanu, piemēram, kas ir izbalējis kanāls, tā veidi, izbalēšanas modeļi, to pielietojumi, funkcijas un tā tālāk. Šajā lapā sniegto informāciju var izmantot, lai salīdzinātu un iegūtu atšķirību starp maza mēroga izbalēšanu un liela mēroga izbalēšanu, atšķirību starp plakanu izbalēšanu un frekvences selektīvo izbalēšanu, atšķirību starp ātro izbalēšanu un lēno izbalēšanu, atšķirību starp Raileigh izbalēšanu un Rician izbalēšanu un tā tālāk.
E-mail:info@rf-miso.com
Tālrunis:0086-028-82695327
Vietne: www.rf-miso.com
Izlikšanas laiks: 14. augusts 2023
