Dës Säit beschreift Fading Basics an Aarte vu Fading an der drahtloser Kommunikatioun. D'Fading-Typen ginn opgedeelt a grouss Skala Fading a kleng Skala Fading (Multipath Verzögerungsverbreedung an Doppler Verbreedung).
Flaach Fading a Frequenzwahlfading sinn Deel vum Multipath Fading wou sou séier Fading a lues Fading Deel vum Doppler Verbreedung Fading sinn. Dës Fading Typen ginn ëmgesat wéi pro Rayleigh, Rician, Nakagami a Weibull Verdeelungen oder Modeller.
Aféierung:
Wéi mir wëssen, besteet drahtlose Kommunikatiounssystem aus Sender an Empfänger. De Wee vum Sender op den Empfänger ass net glat an dat iwwerdroen Signal kann duerch verschidden Aarte vun Dämpfungen goen, dorënner Weeverloscht, Multipath Dämpfung etc. D'Signalattenuatioun duerch de Wee hänkt vu verschiddene Faktoren of. Si sinn Zäit, Radiofrequenz a Wee oder Positioun vum Sender / Empfänger. De Kanal tëscht Sender an Empfänger kann Zäit variéieren oder fix sinn ofhängeg ob de Sender / Empfänger fixéiert sinn oder sech matenee bewegt.
Wat ass Fading?
D'Zäitvariatioun vun der kritt Signalkraaft wéinst Ännerungen am Iwwerdroungsmedium oder Weeër ass bekannt als Fading. Fading hänkt vu verschiddene Faktoren of wéi uewen ernimmt. Am fixen Szenario hänkt d'Verbleuchung vun atmosphäresche Bedéngungen of wéi Nidderschlag, Blëtz etc. Am mobilen Szenario hänkt d'Verbleuchung vun Hindernisser iwwer de Wee of, déi am Respekt vun der Zäit variéieren. Dës Hindernisser kreéieren komplex Iwwerdroungseffekter op dat iwwerdroen Signal.
D'Figur-1 weist Amplitude versus Distanzdiagramm fir lues Fading a séier Fading Typen iwwer déi mir spéider diskutéieren.
Fading Zorte
Bedenkt verschidde Kanalbezunnen Behënnerungen a Positioun vum Sender / Empfänger folgend sinn d'Zorte vu Verschwannen am drahtlose Kommunikatiounssystem.
➤Large Scale Fading: Et enthält Weeverloscht a Schatten Effekter.
➤ Kleng Skala Fading: Et ass an zwou Haaptkategorien opgedeelt, nämlech. Multipath Verzögerung Verbreedung an Doppler Verbreedung. D'Multipath Verzögerungsverbreedung ass weider a flaach Fading a Frequenz selektiv Fading opgedeelt. Doppler Verbreedung ass opgedeelt a séier Fading a lues Fading.
➤ Fading Modeller: Uewe verschwonnen Typen ginn a verschiddene Modeller oder Verdeelungen implementéiert, déi Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull etc.
Wéi mer wëssen, entstinn verschwannen Signaler duerch Reflexioune vu Buedem an Ëmgéigend Gebaier souwéi verspreet Signaler vu Beem, Leit an Tierm, déi am grousse Beräich präsent sinn. Et ginn zwou Zorte vu Fading nämlech. grouss Skala Fading a kleng Skala Fading.
1.) Grouss Skala Fading
Grouss Skala Fading geschitt wann en Hindernis tëscht Sender an Empfänger kënnt. Dës Interferenztyp verursaacht bedeitend Betrag vun der Signalstäerktreduktioun. Dëst ass well d'EM Welle vum Hindernis geschatzt oder blockéiert ass. Et ass verbonne mat grousse Schwankungen vum Signal iwwer Distanz.
1.a) Wee Verloscht
De fräie Raum Wee Verloscht kann wéi follegt ausgedréckt ginn.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Wou,
Pt = Iwwerdroung Muecht
Pr = Muecht kréien
λ = Wellelängt
d = Distanz tëscht Sender an Empfangsantenne
c = Liichtgeschwindegkeet dh 3 x 108
Aus der Equatioun implizéiert et datt iwwerdroe Signal iwwer Distanz attenuéiert wéi d'Signal iwwer méi grouss a méi grouss Fläch vum Iwwerdroungsend bis zum Empfangsend verbreet gëtt.
1.b) Shadowing Effekt
• Et gëtt an der drahtloser Kommunikatioun observéiert. Shadowing ass Ofwäichung vun der erhalener Kraaft vum EM Signal vum Duerchschnëttswäert.
• Et ass Resultat vun Hindernisser iwwer de Wee tëscht Sender an Empfänger.
• Et hänkt vun der geographescher Positioun wéi och vun der Radiofrequenz vun EM (ElectroMagnetic) Wellen of.
2. Kleng Skala Fading
Kleng Skala Fading ass beschäftegt mat schnelle Schwankungen vun der erhalener Signalstäerkt iwwer ganz kuerz Distanz a kuerz Zäitperiod.
Baséiert opmultipath Verzögerung verbreetet ginn zwou Zorte vu klenge Skala Fading nämlech. flaach Fading a Frequenz selektiv Fading. Dës Multipath Fading Typen hänke vun der Ausbreedungsëmfeld of.
2.a) Flaach Verschwannen
De drahtlose Kanal gëtt gesot datt se flaach verschwannen wann et e konstante Gewënn a linear Phasreaktioun iwwer eng Bandbreedung huet déi méi grouss ass wéi d'Bandbreedung vum iwwerdroene Signal.
An dëser Aart vu Fading schwanken all d'Frequenzkomponente vum empfangenen Signal gläichzäiteg a selwechte Proportiounen. Et ass och bekannt als net-selektiv Fading.
• Signal BW << Kanal BW
• Symbol Period >> Délaie Verbreedung
Den Effekt vu flaach Fading gëtt als Ofsenkung vum SNR gesi. Dës flaach Fading Channels sinn bekannt als Amplitude variéierend Kanäl oder Schmuelband Kanäl.
2.b) Frequenz Selektiv Fading
Et beaflosst verschidde Spektralkomponente vun engem Radiosignal mat verschiddenen Amplituden. Dofir den Numm selektiv Fading.
• Signal BW> Kanal BW
• Symbol Period < Délaie Verbreedung
Baséiert opDoppler verbreetet ginn zwou Zorte vu Fading nämlech. séier Fading a lues Fading. Dës Doppler Verbreedung Fading Typen hänken vun der mobiler Geschwindegkeet dh d'Geschwindegkeet vum Empfänger mat Respekt zum Sender of.
2.c) Schnell verschwannen
De Phänomen vu schnelle Fading gëtt duerch séier Schwankungen vum Signal iwwer kleng Flächen (dh Bandbreedung) duergestallt. Wann d'Signaler aus all Richtungen am Fliger ukommen, gëtt séier Fading fir all Bewegungsrichtung observéiert.
Schnell Fading geschitt wann d'Kanalimpulsreaktioun ganz séier bannent der Symboldauer ännert.
• Héich Doppler Verbreedung
• Symbol Period> Kohärenz Zäit
• Signal Variatioun < Channel Variatioun
Dës Parameter resultéieren zu Frequenzdispersioun oder Zäitselektiv Fading wéinst Doppler Verbreedung. Schnell Fading ass Resultat vu Reflexiounen vu lokalen Objeten a Bewegung vun Objeten relativ zu dësen Objeten.
Am schnelle Fading ass Empfangssignal Zomm vu ville Signaler déi vu verschiddene Flächen reflektéiert ginn. Dëst Signal ass Zomm oder Ënnerscheed vu multiple Signaler déi konstruktiv oder zerstéierend kënne baséieren op der relativer Phaseverschiebung tëscht hinnen. Phase Bezéiungen hänke vun der Bewegungsgeschwindegkeet, der Frequenz vun der Iwwerdroung a relativer Weelängt of.
Schnell Fading verzerrt d'Form vum Baseband Puls. Dës Verzerrung ass linear a kreéiertISI(Inter Symbol Interferenz). Adaptiv Ausgläich reduzéiert ISI andeems linear Verzerrung ewechgeholl gëtt, déi vum Kanal induzéiert gëtt.
2.d) Lues verschwonnen
Lues Fading ass Resultat vu Schatten vu Gebaier, Hiwwelen, Bierger an aner Objeten iwwer de Wee.
• Niddereg Doppler Verbreedung
• Symbol Period <
• Signal Variatioun >> Kanal Variatioun
Ëmsetzung vun Fading Modeller oder Fading Distributiounen
Implementatioune vu Fading Modeller oder Fading Verdeelungen enthalen Rayleigh Fading, Rician Fading, Nakagami Fading a Weibull Fading. Dës Kanalverdeelungen oder Modeller sinn entwéckelt fir Fading am Baseband Datesignal ze integréieren wéi pro Fading Profil Ufuerderunge.
Rayleigh verschwënnt
• Am Rayleigh Modell sinn nëmmen Non Line of Sight (NLOS) Komponenten tëscht Sender an Empfänger simuléiert. Et gëtt ugeholl datt et kee LOS Wee gëtt tëscht Sender an Empfänger.
• MATLAB stellt "rayleighchan" Funktioun fir eng simuléieren Rayleigh Kanal Modell.
• D'Kraaft gëtt exponentiell verdeelt.
• D'Phase ass uniform verdeelt an onofhängeg vun der Amplitude. Et ass déi meescht benotzt Aarte vu Fading an der drahtloser Kommunikatioun.
Rician verschwannen
• Am rician Modell, souwuel Linn vun Sight (LOS) an Net Linn vun Sight (NLOS) Komponente si simuléiert tëscht Sender an Receiver.
• MATLAB stellt "ricianchan" Funktioun rician Kanal Modell ze simuléieren.
Nakagami verschwannen
Nakagami Fadding Kanal ass e statistesche Modell deen benotzt gëtt fir drahtlose Kommunikatiounskanäl ze beschreiwen, an deenen de empfaangen Sgnal Multipath Fading mécht. Et stellt Ëmfeld mat mëttelméissegen bis schwéiere Fading wéi urban oder Faubourgen Beräicher duer. Déi folgend Equatioun kann benotzt ginn fir den Nakagami Fading Kanal Modell ze simuléieren.
• An dësem Fall bezeechne mir h = r*ejΦan de Wénkel Φ ass gläichméisseg verdeelt op [-π, π]
• D'Variabel r an Φ ginn ugeholl datt se géigesäiteg onofhängeg sinn.
• Den Nakagami pdf gëtt ausgedréckt wéi uewen.
• Am Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) ass d'Gamma Funktioun a k >= (1/2) ass d'Verschwannefigur (Fräiheetsgraden am Zesummenhang mat der Unzuel vun addéierte Gaussion zoufälleg Variabelen).
• Et war ursprénglech entwéckelt empiresch baséiert op Miessunge.
• Momentaner Empfangskraaft gëtt Gamma verdeelt. • Mat k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull verschwannen
Dëse Kanal ass en anere statistesche Modell dee benotzt gëtt fir drahtlose Kommunikatiounskanal ze beschreiwen. Weibull Fading Kanal gëtt allgemeng benotzt fir Ëmfeld mat verschiddenen Aarte vu Fadingbedéngungen ze representéieren, dorënner schwaach a schwéier Fading.
Wou,
2 σ2= E{r2}
• Weibull Verdeelung stellt eng aner Generaliséierung vun der Rayleigh Verdeelung duer.
• Wann X an Y iid null mëttlere gaussesch Verännerlechen sinn, ass d'Enveloppe vu R = (X2+ Y2)1/2gëtt Rayleigh verdeelt. • Wéi och ëmmer, Enveloppe ass definéiert R = (X2+ Y2)1/2, an den entspriechende pdf (Muechtverdeelungsprofil) gëtt Weibull verdeelt.
• Déi folgend Equatioun kann benotzt ginn Weibull Fading Modell ze simuléieren.
Op dëser Säit hu mir verschidde Themen iwwer Fading duerchgaang wéi wat de Fading Channel ass, seng Aarte, Fading Modeller, hir Uwendungen, Funktiounen a sou weider. Et kann een d'Informatioun op dëser Säit benotzen fir den Ënnerscheed tëscht klenger Skala Fading a grousser Skala Fading ze vergläichen an ofzeleeden, Ënnerscheed tëscht flaach Fading a Frequenz selektiv Fading, Ënnerscheed tëscht séier Fading a lues Fading, Ënnerscheed tëscht Rayleigh Fading a Rician Fading an sou weider.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Websäit: www.rf-miso.com
Post Zäit: Aug-14-2023
