Бұл бетте сымсыз байланыстағы өшу негіздері және өшу түрлері сипатталған. Өшу түрлері үлкен масштабты өшу және кіші масштабты өшу (көп жолды кідіріс таралуы және допплер таралуы) болып бөлінеді.
Жазық өшу және жиілікті таңдау арқылы өшу көп жолды өшудің бөлігі болып табылады, ал жылдам өшу және баяу өшу допплер спредінің өшуінің бөлігі болып табылады. Бұл өшу түрлері Рейли, Рициан, Накагами және Вейбулл үлестірімдеріне немесе модельдеріне сәйкес жүзеге асырылады.
Кіріспе:
Біз білетіндей, сымсыз байланыс жүйесі таратқыш пен қабылдағыштан тұрады. Таратқыштан қабылдағышқа дейінгі жол тегіс емес және берілетін сигнал жолдың жоғалуы, көп жолды әлсіреу және т.б. сияқты әртүрлі әлсіреулерден өтуі мүмкін. Жол арқылы сигналдың әлсіреуі әртүрлі факторларға байланысты. Олар уақыт, радиожиілік және таратқыш/қабылдағыштың жолы немесе орны. Таратқыш пен қабылдағыш арасындағы арна таратқыш/қабылдағыштың бір-біріне қатысты қозғалмайтынына немесе қозғалмайтынына байланысты уақыт бойынша өзгеріп немесе тұрақты болуы мүмкін.
Өшіп бара жатқан не?
Қабылданған сигнал қуатының тарату ортасының немесе жолдарының өзгеруіне байланысты уақыт бойынша өзгеруі сөну деп аталады. Өшу жоғарыда айтылғандай әртүрлі факторларға байланысты. Тұрақты сценарийде сөну жауын-шашын, найзағай және т.б. сияқты атмосфералық жағдайларға байланысты. Жылжымалы сценарийде сөну жол бойындағы уақыт бойынша өзгеретін кедергілерге байланысты. Бұл кедергілер берілетін сигналға күрделі тарату әсерлерін тудырады.
1-суретте баяу өшу және тез өшу түрлерінің амплитуда мен қашықтық диаграммасы көрсетілген, оларды кейінірек талқылаймыз.
Түсінің жоғалу түрлері
Әртүрлі арналарға байланысты ақауларды және таратқыш/қабылдағыштың орналасуын ескере отырып, сымсыз байланыс жүйесіндегі өшу түрлері төменде келтірілген.
➤Үлкен масштабтағы сөну: Оған жолды жоғалту және көлеңкелеу әсерлері кіреді.
➤Шағын масштабты өшу: Ол екі негізгі санатқа бөлінеді, атап айтқанда, көп жолды кідіріс таралуы және доплер таралуы. Көп жолды кідіріс таралуы одан әрі жалпақ өшу және жиілік селективті өшу болып бөлінеді. Доплер таралуы жылдам өшу және баяу өшу болып бөлінеді.
➤Өшу модельдері: Жоғарыда аталған өшу түрлері Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull және т.б. сияқты әртүрлі модельдерде немесе дистрибуцияларда жүзеге асырылады.
Бізге белгілі болғандай, сигналдардың сөнуі жерден және айналадағы ғимараттардан шағылысудан, сондай-ақ үлкен аумақта орналасқан ағаштардан, адамдардан және мұнаралардан шашыраңқы сигналдардан туындайды. Сөнудің екі түрі бар, атап айтқанда: үлкен масштабты сүңгу және шағын масштабты сүңгу.
1.) Ірі масштабты өшу
Таратқыш пен қабылдағыштың арасына кедергі түскенде үлкен көлемдегі өшу пайда болады. Бұл кедергі түрі сигнал күшінің айтарлықтай төмендеуіне әкеледі. Себебі ЭМ толқыны кедергімен көлеңкеленеді немесе бұғатталады. Бұл сигналдың қашықтықтағы үлкен ауытқуларымен байланысты.
1.a) Жолдың жоғалуы
Бос кеңістік жолының жоғалуын келесідей көрсетуге болады.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Қайда,
Pt = Беріліс қуаты
Pr = Қуат қабылдау
λ = толқын ұзындығы
d = таратушы және қабылдағыш антенна арасындағы қашықтық
c = жарық жылдамдығы, яғни 3 x 108
Бұл теңдеуден сигнал таратушы жақтан қабылдаушы жаққа қарай үлкенірек аумаққа таралған сайын, берілетін сигнал қашықтықта әлсірейді дегенді білдіреді.
1.b) Көлеңкелеу әсері
• Сымсыз байланыста байқалады. Көлеңкелену – ЭМ сигналының қабылданған қуатының орташа мәннен ауытқуы.
• Бұл таратқыш пен қабылдағыш арасындағы жолдағы кедергілердің нәтижесі.
• Бұл географиялық орналасуына, сондай-ақ ЭМ (электромагниттік) толқындардың радиожиілігіне байланысты.
2. Шағын көлемдегі түссіздену
Шағын көлемді өшу өте қысқа қашықтықта және қысқа уақыт аралығында қабылданған сигнал күшінің тез ауытқуымен байланысты.
Негізделгенкөп жолды кідіріс таралуыШағын масштабты өшудің екі түрі бар, атап айтқанда: жалпақ өшудің және жиілік селективті өшудің. Бұл көп жолды өшудің түрлері таралу ортасына байланысты.
2.a) Жалпақ түссіздену
Егер сымсыз арнаның өткізу қабілеті берілетін сигналдың өткізу қабілетінен үлкен болса, ол тұрақты күшейтуге және сызықтық фазалық жауапқа ие болса, ол тегіс өшеді деп аталады.
Бұл сөну түрінде қабылданған сигналдың барлық жиілік компоненттері бір мезгілде бірдей пропорцияда ауытқиды. Ол сондай-ақ селективті емес сөну деп аталады.
• Сигнал BW << Арна BW
• Таңба кезеңі >> Кідіріс спред
Жазық түстің жоғалуының әсері SNR төмендеуі ретінде көрінеді. Бұл жазық түстің жоғалу арналары амплитудасы өзгеретін арналар немесе тар жолақты арналар деп аталады.
2.b) Жиілік Селективті өшу
Ол радиосигналдың әртүрлі амплитудалары бар спектрлік компоненттеріне әсер етеді. Сондықтан селективті өшу деп аталады.
• Сигнал BW > Арна BW
• Таңба кезеңі < Кідіріс спреді
Негізделгендопплер спрэдіӨшудің екі түрі бар, атап айтқанда: тез өшуі және баяу өшуі. Допплер спредінің бұл өшуі түрлері мобильді жылдамдыққа, яғни қабылдағыштың таратқышқа қатысты жылдамдығына байланысты.
2.c) Тез өшеді
Жылдам өшу құбылысы сигналдың шағын аумақтардағы (яғни өткізу қабілеттілігі) жылдам ауытқуларымен сипатталады. Сигналдар жазықтықтағы барлық бағыттар бойынша келгенде, қозғалыстың барлық бағыттары үшін жылдам өшу байқалады.
Жылдам өшу арна импульстік жауабы символ ұзақтығы ішінде өте тез өзгерген кезде пайда болады.
• Допплердің жоғары спрэді
• Таңба кезеңі > Когеренттік уақыт
• Сигналдың өзгеруі < Арнаның өзгеруі
Бұл параметрлер доплерлік таралу салдарынан жиілік дисперсиясына немесе уақыт бойынша селективті өшуге әкеледі. Жылдам өшуі жергілікті нысандардың шағылысуының және нысандардың сол нысандарға қатысты қозғалысының нәтижесі.
Тез өшу кезінде қабылдау сигналы әртүрлі беттерден шағылысатын көптеген сигналдардың қосындысы болып табылады. Бұл сигнал олардың арасындағы салыстырмалы фазалық ығысу негізінде конструктивті немесе деструктивті болуы мүмкін бірнеше сигналдардың қосындысы немесе айырмашылығы болып табылады. Фазалық қатынастар қозғалыс жылдамдығына, берілу жиілігіне және салыстырмалы жол ұзындығына байланысты.
Жылдам өшу негізгі диапазон импульсінің пішінін бұрмалайды. Бұл бұрмалану сызықтық болып табылады және тудырадыISI(Символаралық интерференция). Адаптивті теңестіру арна тудырған сызықтық бұрмалануды жою арқылы ISI-ді азайтады.
2.d) Баяу өшу
Баяу өшу жол бойындағы ғимараттардың, төбелердің, таулардың және басқа да заттардың көлеңкесінің нәтижесі болып табылады.
• Доплер спрэдінің төмендігі
• Белгі кезеңі <
• Сигналдың өзгеруі >> Арнаның өзгеруі
Fading модельдерін немесе fading үлестірімдерін енгізу
Өшетін модельдерді немесе өшетін таралуларды іске асыруға Рейли өшетін, Рициан өшетін, Накагами өшетін және Вейбулл өшетін жатады. Бұл арналық таралулар немесе модельдер өшетін профиль талаптарына сәйкес базалық жолақты деректер сигналында өшетінді қамтуға арналған.
Рейлидің жоғалуы
• Рейли моделінде таратқыш пен қабылдағыш арасында тек көру сызығы емес (NLOS) компоненттері модельденеді. Таратқыш пен қабылдағыш арасында LOS жолы жоқ деп есептеледі.
• MATLAB rayleigh арнасының моделін модельдеу үшін "rayleighchan" функциясын ұсынады.
• Дәреже экспоненциалды түрде таралған.
• Фаза біркелкі таралған және амплитудадан тәуелсіз. Бұл сымсыз байланыста ең көп қолданылатын сөну түрі.
Рисиялық түссіздік
• Рициялық модельде көру сызығы (LOS) және көру сызығы емес (NLOS) компоненттері таратқыш пен қабылдағыш арасында модельденеді.
• MATLAB Ричиан арнасының моделін модельдеу үшін "ричианчан" функциясын ұсынады.
Накагамидің түссізденуі
Накагамидің өшу арнасы - қабылданған сигнал көп жолды өшуден өтетін сымсыз байланыс арналарын сипаттау үшін қолданылатын статистикалық модель. Ол қалалық немесе қала маңындағы аймақтар сияқты орташа және қатты өшуі бар орталарды білдіреді. Накагамидің өшу арнасы моделін модельдеу үшін келесі теңдеуді пайдалануға болады.
• Бұл жағдайда h = r*e деп белгілеймізjΦжәне Φ бұрышы [-π, π] бойынша біркелкі таралған.
• r және Φ айнымалылары өзара тәуелсіз деп есептеледі.
• Nakagami pdf жоғарыдағыдай көрсетілген.
• Накагами pdf файлында, 2σ2= E{r2}, Γ(.) - Гамма функциясы, ал k >= (1/2) - өшетін сан (қосылған Гаусс кездейсоқ айнымалыларының санына байланысты еркіндік дәрежелері).
• Ол бастапқыда өлшеулерге негізделген эмпирикалық жолмен жасалған.
• Лездік қабылдау қуаты Гаммаға бөлінеді. • k = 1 болғанда, Рейли = Накагами
Вейбуллдың жоғалуы
Бұл арна сымсыз байланыс арнасын сипаттау үшін қолданылатын тағы бір статистикалық модель болып табылады. Вейбуллдың өшу арнасы әдетте әлсіз және қатты өшуді қоса алғанда, әртүрлі өшу жағдайлары бар ортаны көрсету үшін қолданылады.
Қайда,
2σ2= E{r2}
• Вейбулл үлестірімі Рейли үлестірімінің тағы бір жалпылама түрін білдіреді.
• X және Y iid нөлдік орташа Гаусс айнымалылары болған кезде, R конверті = (X2+ Y2)1/2Рейли таратылған ба? • Дегенмен, конверт R = (X деп анықталады2+ Y2)1/2, және сәйкес pdf (қуат тарату профилі) Weibull таратылған болып табылады.
• Вейбуллдың өшу моделін модельдеу үшін келесі теңдеуді пайдалануға болады.
Бұл бетте біз өшу арнасы деген не, оның түрлері, өшу модельдері, олардың қолданылуы, функциялары және т.б. сияқты өшу туралы әртүрлі тақырыптарды қарастырдық. Осы бетте берілген ақпаратты пайдаланып, шағын масштабты өшу мен үлкен масштабты өшу арасындағы айырмашылықты, жазық өшу мен жиілік селективті өшу арасындағы айырмашылықты, жылдам өшу мен баяу өшу арасындағы айырмашылықты, Рейли өшу мен Ричиан өшуінің арасындағы айырмашылықты және т.б. салыстыруға және анықтауға болады.
E-mail:info@rf-miso.com
Телефон: 0086-028-82695327
Веб-сайт: www.rf-miso.com
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 14 тамыз
