Bezvadu kanāla izbalēšanair saņemtā signāla amplitūdas, fāzes vai jaudas izmaiņas, ko izraisa izmaiņas izplatīšanās ceļā. Tas var samazināt saites rezervi, kropļot platjoslas signālus un apgrūtināt RF mērījumu reproducēšanu. Izpratne par sistēmā esošā signāla izbalēšanas veidu palīdz inženieriem izvēlēties atbilstošas antenas, testēšanas metodes un traucējumu mazināšanas metodes.
Šajā rokasgrāmatā ir paskaidrota liela un maza mēroga izbalēšana, plakanie un frekvenču selektīvie kanāli, lēnā un ātrā izbalēšana, kā arī visizplatītākie statistiskie kanālu modeļi. Tajā ir arī parādīts, kā antenas raksts, polarizācija un testa ģeometrija ietekmē praktiskos izbalēšanas mērījumus.
Kas ir bezvadu kanāla izbalēšana?
Radiosignāls reti sasniedz uztvērēju tikai pa vienu ideālu ceļu. Ēkas, reljefs, transportlīdzekļi, iekārtas un citi objekti var bloķēt, atstarot, difraktēt vai izkliedēt elektromagnētiskos viļņus. Tāpēc viena un tā paša signāla vairākas kopijas var ierasties ar atšķirīgu kavēšanos, amplitūdu, fāzi un ierašanās leņķi. To kombinācija var būt konstruktīva vienā vietā vai frekvencē un destruktīva citā.
Signāla izbalēšana atšķiras no deterministiskiem brīvas telpas signāla ceļa zudumiem. Signāla izbalēšana raksturo vispārēju jaudas samazināšanos, palielinoties attālumam un frekvencei, savukārt signāla izbalēšana raksturo papildu variācijas ap šo vidējo vērtību. Inženieri parasti klasificē signāla izbalēšanu divās neatkarīgās asīs: telpiskajā mērogā un kanāla selektivitātē.
1. attēls.Lēnas un straujas uztvertā signāla līmeņa izmaiņas ilustrē dažādus izbalēšanas laika vai attāluma mērogus.
Kā tiek klasificēta bezvadu izbalēšana
Liela mēroga izbalēšanaapraksta pakāpeniskas izmaiņas relatīvi lielos attālumos, galvenokārt ceļa zuduma variāciju un ēnojuma dēļ.Neliela mēroga izbalēšanaapraksta straujas izmaiņas īsos attālumos vai īsos laika intervālos daudzceļu un kustības dēļ.
Maza mēroga izbalēšanu pēc tam var klasificēt pēc aizkaves izkliedes kā plakanu vai frekvenču selektīvu, un pēc Doplera izkliedes kā lēnu vai ātru. Tās ir atsevišķas klasifikācijas: kanāls var būt plakans un ātrs, plakans un lēns, frekvenču selektīvs un ātrs vai frekvenču selektīvs un lēns.
Liela mēroga izbalēšana: ceļa zudums un ēnošana
Ceļa zuduma tendence
Signāla zudums ir vidējais uztvertās jaudas samazinājums atkarībā no izplatīšanās attāluma. Brīvā telpā bez šķēršļiem zudums ir saistīts ar viļņa garumu un attālumu. Reālā vidē rodas reljefa, traucējumu, atmosfēras ietekmes un antenas augstuma atkarības, tāpēc praktiski savienojumu budžeti parasti izmanto izplatīšanās modeli, kas atbilst izvietošanas scenārijam.
Ēnas izbalēšana
Ēnojuma veidošanās rodas, ja lieli objekti daļēji vai pilnībā aizsedz tiešās izplatīšanās ceļu. Ēkas, kalni, tehnika un transportlīdzekļu virsbūves var radīt relatīvi lēnas uztvertā līmeņa izmaiņas, mainoties raidītājam, uztvērējam vai apkārtējai videi. Ēnas izbalēšana bieži statistiski tiek attēlota ap lokālo vidējo ceļa zudumu.
Maza mēroga izbalēšana: daudzceļu un kustības
Plakana izbalēšana salīdzinājumā ar frekvenču selektīvo izbalēšanu
Kanāls ir aptuveniplakana izbalēšanakad tā koherences joslas platums ir plašāks nekā aizņemtais signāla joslas platums. Tad kanāls maina signāla amplitūdu un fāzi, spēcīgi nepārveidojot savu spektru.
Kanāls kļūstfrekvences selektīvskad signāla joslas platums ir liels salīdzinājumā ar koherences joslas platumu. Dažādām spektrālajām komponentēm ir atšķirīgs pastiprinājums un fāze. Pamatcēlonis ir atrisināma daudzceļu kavējuma izkliede, kas var radīt starpsimbolu traucējumus digitālajās saitēs.
Lēna izbalēšana salīdzinājumā ar ātru izbalēšanu
Lēna izbalēšananozīmē, ka kanāls attiecīgā signalizācijas intervāla laikā maz mainās.Ātra izbalēšananozīmē, ka kanāls šajā intervālā būtiski mainās. Raidītāja, uztvērēja un apkārtējo izkliedētāju relatīvā kustība rada Doplera nobīdes un saīsina kanāla koherences laiku.
| Klasifikācija | Galvenais salīdzinājums | Tipisks efekts |
|---|---|---|
| Plakana izbalēšana | Signāla joslas platums ir mazāks nekā koherences joslas platums | Plaša amplitūdas un fāzes variācija visā signālā |
| Frekvences selektīvs | Signāla joslas platums ir lielāks nekā koherences joslas platums | Spektrālā kropļošana un iespējama starpsimbolu mijiedarbība |
| Lēna izbalēšana | Koherences laiks ir ilgs attiecībā pret signalizācijas intervālu | Pakāpeniska saišu līmeņa variācija |
| Ātra izbalēšana | Koherences laiks ir īss salīdzinājumā ar signalizācijas intervālu | Ātras variācijas un ar Doplera efektu saistīti traucējumi |
Bieži sastopamie statistiskās izbalēšanas modeļi
- Releja izbalēšana:parasti izmanto, ja nav vienas dominējošas redzes līnijas komponentes un uztverto signālu veido daudzas izkliedētas komponentes.
- Riča izbalēšana:ietver dominējošo komponentu kopā ar izkliedētiem daudzceļu komponentiem. Riča K-faktors izsaka jaudas attiecību starp dominējošo un difūzo komponentu.
- Nakagami izbalēšana:elastīgs empīrisks sadalījums, kas, izmantojot savu formas parametru, var attēlot dažādas izbalēšanas smaguma pakāpes.
- Veibula izbalēšana:vēl viens pielāgojams statistiskais sadalījums, ko izmanto izvēlētām izmērītām izplatīšanās vidēm.
Modeļa izvēlei jābalstās uz faktisko vidi, frekvenci, mobilitāti, antenas konfigurāciju un mērījumu datiem. Mūsdienu MATLAB darbplūsmas izmanto tādus objektus kākomunikācija.Rayleigh kanālsunkomunikācijas kanāls Riciannevis novecojušās funkcijas, uz kurām bija atsauce šī raksta iepriekšējā versijā.
3. attēls.Statistiskie aploksnes sadalījumi nodrošina kompaktus modeļus izmērītai izbalēšanas uzvedībai.
Kā izbalēšana ietekmē RF sistēmas veiktspēju
Izbalēšana var samazināt uztverto jaudu, pazemināt signāla un trokšņa attiecību, palielināt kļūdu līmeni un pārtraukt radio savienojumu. Frekvenču selektīvas izbalēšanas gadījumā var tikt kropļotas arī platjoslas viļņu formas, savukārt strauja Doplera efekta variācija var apgrūtināt kanāla novērtēšanu.
Bieži sastopamas mazināšanas metodes ietver:
- atbilstoša saites rezerve un automātiska pastiprinājuma kontrole;
- laika, frekvences, telpiskā vai polarizācijas daudzveidība;
- izlīdzināšanas un daudznesēju viļņu formas dizains;
- kanālu kodēšana, mijas veidošana un adaptīvā modulācija;
- MIMO apstrāde un staru stūrēšana;
- rūpīga antenas izvietošana, antenas rakstu izvēle un polarizācijas kontrole.
Neviena atsevišķa metode neizslēdz visus vājināšanās mehānismus. Pareizā pieeja ir atkarīga no kanāla statistikas, aizņemtās joslas platuma, mobilitātes, pārklājuma prasībām un pieņemamās pārtraukuma varbūtības.
4. attēls.Izmērītajiem datiem jānosaka, vai statistiskais sadalījums ir piemērots konkrētam kanālam.
Antenas izvēle kanālu zondēšanas un izbalēšanas testiem
Antena pati par sevi nerada izplatīšanās kanālu, taču tā būtiski ietekmē to, kuri ceļi un polarizācijas tiek pārraidīti vai uztverti. Pastiprinājums, stara platums, starojuma diagramma, polarizācijas tīrība, fāzes stabilitāte un montāžas ģeometrija var ietekmēt izmērītā kanāla uzvedību.
Atkārtojamiem kanāla vai izbalēšanas mērījumiem dokumentējiet:
- pilns frekvenču diapazons un momentānais mērījumu joslas platums;
- antenas pastiprinājums un stara platums attiecībā pret frekvenci;
- lineāras, divkārši lineāras vai apļveida polarizācijas prasības;
- antenas augstums, orientācija, atstatums starp telpām un apkārtējās konstrukcijas;
- RF savienotājs, kabeļa zudumi un kalibrēšanas atskaites plakne;
- raidītāja, uztvērēja un izkliedētāja kustība;
- aizkaves izplatība, Doplera izplatība un nepieciešamais dinamiskais diapazons.
RF MISO antenas opcijas
RF MISO projektē un piegādā RF un mikroviļņu antenas laboratorijas, lauka un sistēmu integrācijas darbiem. Atkarībā no nepieciešamā pārklājuma un mērījumu ģeometrijas inženieri var apsvērtplatjoslas ragu antenasvirziena platjoslas mērījumiem,logaritmiski periodiskas antenasplaša frekvenču pārklājuma nodrošināšanai vaivisvirzienu antenasatlasītiem pārklājuma un izplatības pētījumiem.
Pārskatiet pašreizējā modeļa datu lapu, lai uzzinātu frekvenču diapazonu, pastiprinājumu, polarizāciju, VSWR, savienotāju un mehāniskos izmērus. Lai veiktu lietojumprogrammai specifisku izvēli, kopīgojiet testa joslu, joslas platumu, nepieciešamo rakstu, polarizāciju, montāžas ierobežojumus un mērīšanas vidi ar RF MISO komandu.
Apspriediet savas RF mērījumu prasības
RF MISO var palīdzēt noteikt antenas iespējas kanālu zondēšanai, izplatīšanās pētījumiem, bezvadu sistēmas novērtēšanai un saistītiem RF mērījumiem.
Atsauces un papildu lasāmviela
Publicēšanas laiks: 2023. gada 14. augusts
