Бұл бетте сымсыз байланыстағы өшудің негіздері мен өшіру түрлері сипатталады. Өңдеу түрлері үлкен масштабты өңсіздену және кіші масштабты өңсіздену (көп жолды кідірістің таралуы және доплер таралуы) болып бөлінеді.
Тегіс әлсіреу және жиілікті таңдау өшуі көп жолды өшудің бөлігі болып табылады, ал тез өшуі және баяу өшуі доплерлік таралудың өшуі болып табылады. Бұл өшіру түрлері Rayleigh, Rician, Nakagami және Weibull дистрибутивтері немесе үлгілері бойынша жүзеге асырылады.
Кіріспе:
Біз білетіндей сымсыз байланыс жүйесі таратқыш пен қабылдағыштан тұрады. Таратқыштан қабылдағышқа дейінгі жол біркелкі емес және жіберілетін сигнал әртүрлі әлсіреулерден өтуі мүмкін, соның ішінде жолды жоғалту, көп жолды әлсірету және т.б. Жол арқылы сигналдың әлсіреуі әртүрлі факторларға байланысты. Олар уақыт, радиожиілік және таратқыш/қабылдағыштың жолы немесе орны. Таратқыш пен қабылдағыш арасындағы арна таратқыштың/қабылдағыштың бекітілгеніне немесе бір-біріне қатысты қозғалуына байланысты уақыт бойынша әртүрлі немесе бекітілген болуы мүмкін.
Өсу деген не?
Тасымалдау ортасының немесе жолдардың өзгеруіне байланысты қабылданған сигнал қуатының уақыттық өзгеруі сөну деп аталады. Өңдеу жоғарыда айтылғандай әртүрлі факторларға байланысты. Бекітілген сценарийде әлсіреу жауын-шашын, жарықтандыру, т.б. сияқты атмосфералық жағдайларға байланысты. Мобильді сценарийде сөну уақыт бойынша өзгеретін жолдағы кедергілерге байланысты. Бұл кедергілер жіберілетін сигналға күрделі жіберу әсерлерін тудырады.
1-суретте баяу өшетін және тез сөнетін түрлері үшін амплитуда мен қашықтық диаграммасы көрсетілген, біз кейінірек талқылаймыз.
Өңдеу түрлері
Арнаға қатысты әртүрлі бұзылуларды және таратқыш/қабылдағыштың жағдайын ескере отырып, сымсыз байланыс жүйесіндегі өшудің түрлері мыналар болып табылады.
➤Үлкен масштабты өшіру: оған жолды жоғалту және көлеңкелеу әсерлері кіреді.
➤Small Scale Fading: Ол екі негізгі санатқа бөлінеді, мысалы. көп жолды кідіріс таралу және доплер тарату. Көп жолды кідірістің таралуы одан әрі тегіс өшуге және жиілікті таңдамалы өшуге бөлінеді. Доплерографиялық таралу жылдам өшетін және баяу өшетін болып екіге бөлінеді.
➤Өшіру үлгілері: Жоғарыда өшетін түрлер әртүрлі үлгілерде немесе дистрибутивтерде жүзеге асырылады, олар Рэйлей, Рисиан, Накагами, Вейбулл және т.б.
Белгілі болғандай, әлсіреу сигналдары жерден және айналадағы ғимараттардан, сондай-ақ үлкен аумақта орналасқан ағаштардан, адамдардан және мұнаралардан шашыраңқы сигналдар әсерінен пайда болады. Өшірудің екі түрі бар, яғни. үлкен масштабты өңсіздену және кіші масштабтағы өшуі.
1.) Үлкен масштабты жоғалту
Кедергі таратқыш пен қабылдағыштың арасына түскенде үлкен масштабты жоғалту орын алады. Бұл кедергі түрі сигнал күшінің айтарлықтай төмендеуіне әкеледі. Себебі ЭМ толқыны кедергімен көлеңкеленген немесе бұғатталған. Бұл сигналдың қашықтық бойынша үлкен ауытқуымен байланысты.
1.a) Жолды жоғалту
Бос кеңістік жолының жоғалуын келесідей көрсетуге болады.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Қайда,
Pt = Қуатты жіберу
Pr = Қуат алу
λ = толқын ұзындығы
d = жіберу және қабылдау антеннасының арасындағы қашықтық
c = жарық жылдамдығы, яғни 3 x 108
Теңдеуден ол сигнал жіберу ұшынан қабылдау ұшына қарай үлкенірек және үлкен аумаққа таралатындықтан, жіберілген сигнал қашықтық бойынша әлсірейтінін білдіреді.
1.b) Көлеңкелік әсер
• Бұл сымсыз байланыста байқалады. Көлеңкелену – ЭМ сигналының қабылданған қуатының орташа мәннен ауытқуы.
• Бұл таратқыш пен қабылдағыш арасындағы жолдағы кедергілердің нәтижесі.
• Бұл географиялық жағдайға, сондай-ақ EM (Электромагниттік) толқындардың радиожиіліктеріне байланысты.
2. Шағын масштабтың жоғалуы
Шағын масштабты өшіру өте қысқа қашықтықта және қысқа уақыт кезеңінде қабылданған сигнал күшінің жылдам ауытқуымен байланысты.
Негізделгенкөп жолды кідірістің таралуышағын масштабты жоғалтудың екі түрі бар, яғни. тегіс өшуі және жиілікті таңдамалы өшуі. Бұл көп жолды өшіру түрлері таралу ортасына байланысты.
2.a) Тегіс өңсіздену
Сымсыз арнаның тұрақты күшеюі және жіберілетін сигналдың өткізу қабілеттілігінен үлкен өткізу қабілеттілігі бойынша сызықтық фазалық реакциясы болса, тегіс өшеді деп аталады.
Өшірудің бұл түрінде қабылданған сигналдың барлық жиілік компоненттері бір уақытта бірдей пропорцияда ауытқиды. Ол сондай-ақ селективті емес сөну ретінде белгілі.
• Сигнал BW << Арна BW
• Таңбалық кезең >> Кешіктіру таралу
Тегіс бояудың әсері SNR төмендеуі ретінде көрінеді. Бұл жалпақ өшетін арналар амплитудасы өзгеретін арналар немесе тар жолақты арналар ретінде белгілі.
2.b) Жиілік Таңдамалы өшуі
Ол әртүрлі амплитудалары бар радиосигналдың әртүрлі спектрлік компоненттеріне әсер етеді. Осыдан селективті сөну деген атау пайда болды.
• Signal BW > Channel BW
• Таңба кезеңі < Кешіктіріп тарату
Негізделгендоплер таралуыөшудің екі түрі бар, яғни. тез өшеді және баяу өшеді. Бұл доплерлік таралудың өшуі мобильді жылдамдыққа, яғни қабылдағыштың таратқышқа қатысты жылдамдығына байланысты.
2.c) Жылдам өшу
Жылдам сөну құбылысы сигналдың шағын аумақтардағы (яғни өткізу қабілеттілігі) жылдам ауытқуымен көрінеді. Сигналдар жазықтықтың барлық бағыттарынан келгенде, қозғалыстың барлық бағыттары үшін жылдам сөну байқалады.
Арнаның импульстік реакциясы таңба ұзақтығы ішінде өте жылдам өзгерген кезде жылдам сөну орын алады.
• Жоғары доплер таралуы
• Таңба кезеңі > Когеренттілік уақыты
• Сигналдың өзгеруі < Арнаның өзгеруі
Бұл параметрлер жиілік дисперсиясына немесе доплердің таралуына байланысты уақытты таңдамалы өшуге әкеледі. Жылдам әлсіреу жергілікті объектілердің шағылысуының және сол объектілерге қатысты заттардың қозғалысының нәтижесі болып табылады.
Жылдам сөну кезінде қабылдау сигналы әртүрлі беттерден көрінетін көптеген сигналдардың қосындысы болып табылады. Бұл сигнал олардың арасындағы салыстырмалы фазалық ығысу негізінде конструктивті немесе деструктивті болуы мүмкін бірнеше сигналдардың қосындысы немесе айырмасы. Фазалық қатынастар қозғалыс жылдамдығына, берілу жиілігіне және салыстырмалы жол ұзындығына байланысты.
Жылдам өшу негізгі жолақ импульсінің пішінін бұзады. Бұл бұрмалау сызықты және жасайдыISI(Символаралық интерференция). Бейімделетін теңестіру арнадан туындайтын сызықтық бұрмалануды жою арқылы ISI деңгейін төмендетеді.
2.d) Баяу өшуі
Баяу сөну - ғимараттардың, төбелердің, таулардың және басқа заттардың жол үстіндегі көлеңкесінің нәтижесі.
• Төмен доплерлік таралу
• Таңбалық кезең <
• Signal Variation >> Channel Variation
Өңдеу үлгілерін немесе өшіру таралымдарын енгізу
Өңдеу үлгілерін немесе өшетін дистрибутивтерді іске асыруға Рэйлейдің өшуі, Рисианның өшуі, Накагамидің өшуі және Вейбуллдың өшуі жатады. Бұл арна үлестірімдері немесе үлгілері өшіру профилінің талаптарына сәйкес негізгі жолақ деректер сигналында өшуді қосу үшін жасалған.
Рэйлейдің жоғалуы
• Rayleigh үлгісінде таратқыш пен қабылдағыш арасында тек Non Line of Sight (NLOS) құрамдастары имитацияланады. Таратқыш пен қабылдағыш арасында LOS жолы жоқ деп болжанады.
• MATLAB Рэйлей арнасының үлгісін имитациялау үшін «rayleighchan» функциясын қамтамасыз етеді.
• Қуат экспоненциалды түрде бөлінеді.
• Фаза біркелкі таралған және амплитудадан тәуелсіз. Бұл сымсыз байланыста жиі қолданылатын Fading түрлері.
Рисианның әлсіреуі
• Рисиандық үлгіде таратқыш пен қабылдағыш арасында Line of Sight (LOS) және Line of Sight (NLOS) емес құрамдастары модельденеді.
• MATLAB rician арна үлгісін имитациялау үшін "ricianchan" функциясын қамтамасыз етеді.
Накагами әлсірейді
Накагамидің өшетін арнасы – қабылданған сигнал көп жолды өшуге ұшырайтын сымсыз байланыс арналарын сипаттау үшін пайдаланылатын статистикалық модель. Ол қалалық немесе қала маңындағы аймақтар сияқты орташа және қатты әлсіреген орталарды білдіреді. Келесі теңдеуді Накагами өшетін арна үлгісін имитациялау үшін пайдалануға болады.
• Бұл жағдайда h = r*e деп белгілеймізjΦжәне Φ бұрышы [-π, π] бойынша біркелкі таралған.
• r және Φ айнымалылары өзара тәуелсіз деп қабылданады.
• Nakagami pdf жоғарыда көрсетілгендей.
• Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) — Гамма функциясы және k >= (1/2) — өшетін фигура (қосылған Гауссиондық кездейсоқ шамалардың санына қатысты еркіндік дәрежелері).
• Ол бастапқыда өлшемдерге негізделген эмпирикалық түрде жасалған.
• Лездік қабылдау қуаты Гамма таратылады. • k = 1 Рэйлей = Накагами болғанда
Вейбуллдың әлсіреуі
Бұл арна сымсыз байланыс арнасын сипаттау үшін пайдаланылатын басқа статистикалық үлгі болып табылады. Weibull сөну арнасы әдетте әлсіз және қатты әлсіреу сияқты әртүрлі өшу жағдайлары бар орталарды көрсету үшін қолданылады.
Қайда,
2σ2= E{r2}
• Вейбулл үлестірімі Рэйлей үлестірімінің тағы бір жалпылауын білдіреді.
• X және Y iid нөлдік орташа гаусс айнымалысы болғанда, R = (X) конверті2+ Ы2)1/2Рэйлей бөлінген. • Дегенмен конверт R = (X2+ Ы2)1/2, және сәйкес pdf (қуат тарату профилі) Weibull таратылады.
• Келесі теңдеуді Weibull сөну үлгісін имитациялау үшін пайдалануға болады.
Бұл бетте біз өшіру туралы әртүрлі тақырыптарды қарастырдық, мысалы, өшетін арна, оның түрлері, өшетін модельдер, олардың қолданбалары, функциялары және т.б. Осы бетте берілген ақпаратты шағын масштабты өңсіздену мен үлкен масштабтағы өшудің арасындағы айырмашылықты, жалпақ өшуі мен жиілікті таңдамалы әлсіреу арасындағы айырмашылықты, жылдам өшуі мен баяу өшуі арасындағы айырмашылықты, Рэйлейдің өшуі мен рисианның өшуі арасындағы айырмашылықты және салыстыру үшін пайдалануға болады. т.б.
E-mail:info@rf-miso.com
Телефон: 0086-028-82695327
Веб-сайт: www.rf-miso.com
Жіберу уақыты: 14 тамыз 2023 ж
