Grondlage vum Fading an Aarte vu Fading an der drahtloser Kommunikatioun

Ënner Berécksiichtegung vu verschiddene kanalbezunnen Stéierungen an der Positioun vum Sender/Empfänger sinn d'Aarte vu Fade an engem drahtlose Kommunikatiounssystem folgend.
➤Groussskala-Ausbluss: Et enthält Weeverloscht an Schatteffekter.
➤Klengskala-Fading: Et ass an zwou Haaptkategorien opgedeelt, nämlech Multipath-Verzögerungsverbreedung an Doppler-Verbreedung. D'Multipath-Verzögerungsverbreedung gëtt weider opgedeelt a flaach Fading a frequenzselektiv Fading. D'Doppler-Verbreedung gëtt opgedeelt a séier Fading a lues Fading.
➤Fading-Modeller: Déi uewe genannten Fading-Typen sinn a verschiddene Modeller oder Verdeelungen implementéiert, dorënner Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull etc.

Wéi mir wëssen, entstinn Ausbleechsignaler duerch Reflexiounen vum Buedem an den Ëmgéigend Gebaier, souwéi duerch verstreet Signaler vu Beem, Leit an Tierm, déi an enger grousser Fläch präsent sinn. Et ginn zwou Zorte vu Ausbleechungen, nämlech grouss Ausbleechungen a kleng Ausbleechungen.

1.) Grouss Ausblassen

Grouss Ausblassen geschitt wann en Hindernis tëscht dem Sender an dem Empfänger kënnt. Dës Zort Interferenz verursaacht eng bedeitend Reduktioun vun der Signalstäerkt. Dëst ass well d'EM-Well vum Hindernis iwwerschattet oder blockéiert gëtt. Et hänkt mat grousse Schwankunge vum Signal iwwer Distanz zesummen.

1.a) Weeverloscht

De Verloscht vum fräie Raumwee kann wéi follegt ausgedréckt ginn.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)²/ λ²} = (4*π*f*d)²/c²
Wou,
Pt = Sendeleistung
Pr = Empfangsleistung
λ = Wellelängt
d = Distanz tëscht Sender- an Empfangsantenn
c = Liichtgeschwindegkeet, also 3 x 10⁸

Aus der Equatioun implizéiert et, datt dat iwwerdroe Signal mat der Distanz ofgeschwächt gëtt, well d'Signal iwwer eng ëmmer méi grouss Fläch vum Sendeende bis zum Empfangende verbreet gëtt.

1.b) Schatteneffekt

• Et gëtt a drahtloser Kommunikatioun observéiert. Schiedung ass d'Ofwäichung vun der empfaangener Leeschtung vum elektromagnetesche Signal vum Duerchschnëttswäert.
• Et ass d'Resultat vun Hindernisser um Wee tëscht Sender an Empfänger.
• Et hänkt vun der geographescher Positioun souwéi vun der Radiofrequenz vun EM (elektromagnéitesche) Wellen of.

2. Kleng Ausblassen

Small-Scale Fade bezitt sech op séier Schwankungen vun der empfangener Signalstäerkt iwwer ganz kuerz Distanzen a kuerz Zäitperioden.

Baséiert opMéiweeër-VerzögerungsausbreedungEt ginn zwou Zorte vu klengskalegem Fading, nämlech flaach Fading a frequenzselektiv Fading. Dës Multipath-Fading-Typen hänken vun der Ausbreedungsëmfeld of.

2.a) Flaach Ausblenden

De drahtlose Kanal gëtt als flaach Fading bezeechent, wann en e konstante Verstärkungsmëttel an eng linear Phasenantwort iwwer eng Bandbreet huet, déi méi grouss ass wéi d'Bandbreet vum iwwerdroene Signal.

Bei dëser Aart vu Fade schwanken all d'Frequenzkomponente vum empfangene Signal gläichzäiteg a gläiche Proportiounen. Dëst ass och bekannt als net-selektiv Fade.

• Signal BW << Kanal BW
• Symbolperiod >> Verzögerungsausbreedung

Den Effekt vum Flat-Fade-Kanäl gëtt als eng Ofsenkung vum SNR gesinn. Dës Flat-Fade-Kanäl sinn als Amplitude-variéierend Kanäl oder Schmalbandkanäl bekannt.

2.b) Frequenzselektiv Fade

Et beaflosst verschidde spektral Komponenten vun engem Radiosignal mat verschiddenen Amplituden. Dofir den Numm selektiv Ausschwächung.

• Signal BW > Kanal BW
• Symbolperiod < Verzögerungsausbreedung

Baséiert opDoppler-VerbreedungEt ginn zwou Zorte vu Fading, nämlech séier Fading a lues Fading. Dës Doppler-Spread-Fade-Typen hänken vun der Mobilfunkgeschwindegkeet of, also der Geschwindegkeet vum Empfänger am Verglach zum Sender.

2.c) Schnell Verblendung

De Phänomen vum schnelle Verbazing gëtt duerch séier Schwankunge vum Signal iwwer kleng Flächen (dh Bandbreet) duergestallt. Wann d'Signaler aus all Richtungen an der Fläch ukommen, gëtt e schnelle Verbazing fir all Bewegungsrichtungen observéiert.

Schnell Ausblutung geschitt wann d'Impulsantwort vum Kanal sech ganz séier bannent der Symboldauer ännert.

• Héich Doppler-Spread
• Symbolperiod > Kohärenzzäit
• Signalvariatioun < Kanalvariatioun

Dës Parameter féieren zu enger Frequenzdispersioun oder zäitselektiver Ausschwächung wéinst Dopplerverbreedung. E séiert Ausschwächen ass d'Resultat vu Reflexiounen vu lokalen Objeten an der Bewegung vun Objeten relativ zu dësen Objeten.

Bei engem schnelle Fade ass den Empfangssignal d'Zomm vu ville Signaler, déi vu verschiddene Flächen reflektéiert ginn. Dëst Signal ass d'Zomm oder d'Differenz vu verschiddene Signaler, déi konstruktiv oder destruktiv kënne sinn, baséiert op der relativer Phasenverschiebung tëscht hinnen. D'Phasenbezéiungen hänken vun der Bewegungsgeschwindegkeet, der Iwwerdroungsfrequenz an de relative Weelängten of.

Schnell Ausblende verzerrt d'Form vum Basisbandpuls. Dës Verzerrung ass linear a erstelltISI(Inter-Symbol-Interferenz). Adaptiv Ausgläichung reduzéiert ISI andeems se linear Verzerrung, déi vum Kanal induzéiert gëtt, ewechhëlt.

2.d) Lues Ausblassen

Lues Ausblassen ass d'Resultat vu Schied duerch Gebaier, Hiwwelen, Bierger an aner Objeten um Wee.

• Niddreg Doppler-Spread
• Symbolperiod <
• Signalvariatioun >> Kanalvariatioun

Implementatioun vu Fading-Modeller oder Fading-Verdeelungen

Implementatioune vu Fading-Modeller oder Fading-Verdeelungen ëmfaassen Rayleigh-Fading, Rician-Fading, Nakagami-Fading a Weibull-Fading. Dës Kanalverdeelungen oder Modeller sinn entwéckelt fir Fading am Basisbanddatensignal no den Ufuerderunge vum Fading-Profil z'integréieren.

Rayleigh-Verblendung

• Am Rayleigh-Modell ginn nëmmen Non-Line of Sight (NLOS) Komponenten tëscht Sender an Empfänger simuléiert. Et gëtt dovun ausgaangen, datt et kee LOS-Wee tëscht Sender an Empfänger gëtt.
• MATLAB stellt d'Funktioun "rayleighchan" zur Verfügung fir e Rayleigh-Kanalmodell ze simuléieren.
• D'Kraaft ass exponentiell verdeelt.
• D'Phas ass gläichméisseg verdeelt an onofhängeg vun der Amplitude. Et ass déi meescht benotzt Aart vu Fading an der drahtloser Kommunikatioun.

Ricesch Verschwannen

• Am amerikanesche Modell ginn souwuel d'Siichtlinn (LOS) wéi och déi Komponenten, déi net d'Siichtlinn (NLOS) sinn, tëscht Sender an Empfänger simuléiert.
• MATLAB stellt d'Funktioun "ricianchan" zur Verfügung fir de Rician-Kanalmodell ze simuléieren.

Nakagami Verblendung

Den Nakagami Fading Channel ass e statistescht Modell, dat benotzt gëtt fir drahtlos Kommunikatiounskanäl ze beschreiwen, bei deem den empfaangenen Signal e Multipath-Fading erlieft. Et representéiert Ëmfeld mat mëttelméissegem bis staarkem Fading, wéi urban oder virstädtesch Gebidder. Déi folgend Equatioun kann benotzt ginn fir den Nakagami Fading Channel Modell ze simuléieren.