Aquesta pàgina descriu els conceptes bàsics de l'esvaïment i els tipus d'esvaïment en la comunicació sense fil. Els tipus d'esvaïment es divideixen en esvaïment a gran escala i esvaïment a petita escala (distensió de retard multipath i propagació doppler).
L'esvaïment pla i l'esvaïment de selecció de freqüència formen part de l'esvaïment multicamí, ja que l'esvaïment ràpid i l'esvaïment lent formen part de l'esvaïment de propagació Doppler. Aquests tipus d'esvaïment s'implementen segons les distribucions o models de Rayleigh, Rician, Nakagami i Weibull.
Introducció:
Com sabem, el sistema de comunicació sense fil consta d'un transmissor i un receptor. El camí del transmissor al receptor no és suau i el senyal transmès pot passar per diversos tipus d'atenuacions, com ara la pèrdua del camí, l'atenuació de múltiples camins, etc. L'atenuació del senyal a través del camí depèn de diversos factors. Són el temps, la radiofreqüència i el camí o la posició del transmissor/receptor. El canal entre l'emissor i el receptor pot variar en el temps o fixar-se en funció de si l'emissor/receptor està fix o es mou un respecte a l'altre.
Què s'esvaeix?
La variació temporal de la potència del senyal rebuda a causa dels canvis en el mitjà de transmissió o els camins es coneix com a esvaïment. L'esvaïment depèn de diversos factors com s'ha esmentat anteriorment. En un escenari fix, l'esvaïment depèn de les condicions atmosfèriques, com ara la pluja, la llum, etc. En l'escenari mòbil, l'esvaïment depèn dels obstacles al camí que varien en funció del temps. Aquests obstacles creen efectes de transmissió complexos al senyal transmès.
La figura 1 representa el gràfic d'amplitud en funció de la distància per als tipus d'esvaïment lent i ràpid que parlarem més endavant.
Tipus d'esvaïment
Tenint en compte diverses deficiències relacionades amb el canal i la posició del transmissor/receptor, els tipus d'esvaïment del sistema de comunicació sense fils són els següents.
➤ Esvaïment a gran escala: inclou la pèrdua del camí i els efectes d'ombra.
➤ Esvaïment a petita escala: es divideix en dues categories principals, a saber. propagació del retard multipath i propagació doppler. La propagació del retard multicamí es divideix a més en esvaïment pla i esvaïment selectiu de freqüència. La propagació del Doppler es divideix en esvaïment ràpid i esvaïment lent.
➤ Models d'esvaïment: els tipus d'esvaïment anteriors s'implementen en diversos models o distribucions que inclouen Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull, etc.
Com sabem, els senyals d'esvaïment es produeixen a causa dels reflexos del sòl i dels edificis circumdants, així com dels senyals dispersos d'arbres, persones i torres presents a la gran zona. Hi ha dos tipus d'esvaïment, és a dir. esvaïment a gran escala i esvaïment a petita escala.
1.) Esvaïment a gran escala
L'esvaïment a gran escala es produeix quan un obstacle entra entre el transmissor i el receptor. Aquest tipus d'interferència provoca una reducció significativa de la força del senyal. Això es deu al fet que l'ona EM està ombrejada o bloquejada per l'obstacle. Està relacionat amb grans fluctuacions del senyal a distància.
1.a) Pèrdua del camí
La pèrdua del camí de l'espai lliure es pot expressar de la següent manera.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
On,
Pt = Potència de transmissió
Pr = Rebre potència
λ = longitud d'ona
d = distància entre l'antena emissora i la receptora
c = velocitat de la llum, és a dir, 3 x 108
A partir de l'equació, implica que el senyal transmès s'atenua a la distància a mesura que el senyal s'estén per una àrea cada cop més gran des de l'extrem de transmissió cap a l'extrem de recepció.
1.b) Efecte d'ombra
• S'observa en la comunicació sense fil. L'ombra és la desviació de la potència rebuda del senyal EM del valor mitjà.
• És el resultat d'obstacles en el camí entre l'emissor i el receptor.
• Depèn de la posició geogràfica així com de la radiofreqüència de les ones EM (electromagnètiques).
2. Esvaïment a petita escala
L'esvaïment a petita escala es refereix a les fluctuacions ràpides de la intensitat del senyal rebut durant una distància molt curta i un període de temps curt.
Basat enpropagació del retard de múltiples caminshi ha dos tipus d'esvaïments a petita escala, és a dir. esvaïment pla i esvaïment selectiu de freqüència. Aquests tipus d'esvaïment de camins múltiples depenen de l'entorn de propagació.
2.a) Esvaïment pla
Es diu que el canal sense fil s'esvaeix pla si té un guany constant i una resposta de fase lineal sobre una amplada de banda superior a l'amplada de banda del senyal transmès.
En aquest tipus d'esvaïment tots els components de freqüència del senyal rebut fluctuen en les mateixes proporcions simultàniament. També es coneix com a esvaïment no selectiu.
• Senyal BW << Canal BW
• Període de símbol >> Retard de propagació
L'efecte de l'esvaïment pla es veu com una disminució de la SNR. Aquests canals d'esvaïment plans es coneixen com a canals de variació d'amplitud o canals de banda estreta.
2.b) Esvaïment selectiu de freqüència
Afecta diferents components espectrals d'un senyal de ràdio amb diferents amplituds. D'aquí el nom de fading selectiu.
• Senyal BW > Canal BW
• Període de símbol < Delay Spread
Basat enpropagació dopplerhi ha dos tipus d'esvaïment, és a dir. esvaïment ràpid i esvaïment lent. Aquests tipus d'esvaïment de propagació Doppler depenen de la velocitat del mòbil, és a dir, la velocitat del receptor respecte al transmissor.
2.c) Esvaïment ràpid
El fenomen d'esvaïment ràpid està representat per fluctuacions ràpides del senyal en àrees petites (és a dir, amplada de banda). Quan els senyals arriben de totes les direccions del pla, s'observarà un esvaïment ràpid per a totes les direccions de moviment.
L'esvaïment ràpid es produeix quan la resposta a l'impuls del canal canvia molt ràpidament dins de la durada del símbol.
• Alta propagació doppler
• Període de símbol > Temps de coherència
• Variació del senyal < Variació del canal
Aquests paràmetres donen lloc a una dispersió de freqüència o un esvaïment selectiu en el temps a causa de la propagació doppler. L'esvaïment ràpid és el resultat dels reflexos dels objectes locals i del moviment dels objectes en relació amb aquests objectes.
En desaparició ràpida, el senyal de recepció és la suma de nombrosos senyals que es reflecteixen des de diverses superfícies. Aquest senyal és la suma o diferència de múltiples senyals que poden ser constructius o destructius en funció del canvi de fase relatiu entre ells. Les relacions de fase depenen de la velocitat del moviment, la freqüència de transmissió i la longitud relativa del camí.
L'esvaïment ràpid distorsiona la forma del pols de la banda base. Aquesta distorsió és lineal i creaISI(Interferència entre símbols). L'equalització adaptativa redueix l'ISI eliminant la distorsió lineal induïda pel canal.
2.d) Esvaïment lent
L'esvaïment lent és el resultat de l'ombra d'edificis, turons, muntanyes i altres objectes sobre el camí.
• Baixa propagació Doppler
• Període símbol <
• Variació del senyal >> Variació del canal
Implementació de models de fading o distribucions de fading
Les implementacions de models d'esvaïment o distribucions d'esvaïment inclouen l'esvaïment de Rayleigh, l'esvaïment de Rician, l'esvaïment de Nakagami i l'esvaïment de Weibull. Aquestes distribucions o models de canal estan dissenyats per incorporar l'esvaïment al senyal de dades de banda base segons els requisits del perfil d'esvaïment.
Rayleigh s'esvaeix
• En el model Rayleigh, només es simulen els components No Line of Sight (NLOS) entre el transmissor i el receptor. Se suposa que no hi ha cap camí LOS entre el transmissor i el receptor.
• MATLAB proporciona la funció "rayleighchan" per simular el model del canal rayleigh.
• La potència es distribueix exponencialment.
• La fase està uniformement distribuïda i independent de l'amplitud. És el tipus de Fading més utilitzat en la comunicació sense fil.
Rician esvaint
• En el model rician, tant els components Line of Sight (LOS) com els no Line of Sight (NLOS) es simulen entre el transmissor i el receptor.
• MATLAB proporciona la funció "ricianchan" per simular el model del canal rician.
Nakagami s'esvaeix
El canal d'esvaïment de Nakagami és un model estadístic que s'utilitza per descriure els canals de comunicació sense fil en què el senyal rebut pateix un esvaïment de camins múltiples. Representa entorns amb decoloració moderada a severa, com ara zones urbanes o suburbanes. L'equació següent es pot utilitzar per simular el model de canal d'esvaïment de Nakagami.
• En aquest cas denotem h = r*ejΦi l'angle Φ es distribueix uniformement en [-π, π]
• Se suposa que la variable r i Φ són mútuament independents.
• El pdf de Nakagami s'expressa com a dalt.
• Al pdf de Nakagami, 2σ2= E{r2}, Γ(.) és la funció Gamma i k >= (1/2) és la xifra d'esvaïment (graus de llibertat relacionats amb el nombre de variables aleatòries de Gaussion afegides).
• Originalment es va desenvolupar empíricament a partir de mesures.
• La potència de recepció instantània es distribueix gamma. • Amb k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull esvaint
Aquest canal és un altre model estadístic utilitzat per descriure el canal de comunicació sense fil. El canal d'esvaïment Weibull s'utilitza habitualment per representar entorns amb diversos tipus de condicions d'esvaïment, incloent un esvaïment feble i greu.
On,
2σ2= E{r2}
• La distribució de Weibull representa una altra generalització de la distribució de Rayleigh.
• Quan X i Y són variables gaussianes mitjanes iid zero, l'embolcall de R = (X2+ Y2)1/2està distribuït en Rayleigh. • Tanmateix, es defineix l'embolcall R = (X2+ Y2)1/2, i el pdf corresponent (perfil de distribució d'energia) és distribuït per Weibull.
• L'equació següent es pot utilitzar per simular el model d'esvaïment de Weibull.
En aquesta pàgina hem passat per diversos temes sobre l'esvaïment, com ara què és el canal d'esvaïment, els seus tipus, models d'esvaïment, les seves aplicacions, funcions, etc. Es pot utilitzar la informació proporcionada en aquesta pàgina per comparar i derivar la diferència entre l'esvaïment a petita escala i l'esvaïment a gran escala, la diferència entre l'esvaïment pla i l'esvaïment selectiu de freqüència, la diferència entre l'esvaïment ràpid i l'esvaïment lent, la diferència entre l'esvaïment Rayleigh i l'esvaïment rician i així successivament.
E-mail:info@rf-miso.com
Telèfon: 0086-028-82695327
Lloc web: www.rf-miso.com
Hora de publicació: 14-agost-2023
