Hierdie bladsy beskryf die basiese beginsels van vervaag en tipes vervaag in draadlose kommunikasie. Die vervaagtipes word verdeel in grootskaalse vervaag en kleinskaal vervaag (meerpadvertragingsverspreiding en dopplerverspreiding).
Plat vervaag en frekwensie seleksie vervaag is deel van multipad vervaag waar vinnig vervaag en stadig vervaag deel is van doppler verspreiding vervaag. Hierdie vervaagtipes word volgens Rayleigh-, Rician-, Nakagami- en Weibull-verspreidings of modelle geïmplementeer.
Inleiding:
Soos ons weet bestaan draadlose kommunikasie stelsel uit sender en ontvanger. Die pad van sender na die ontvanger is nie glad nie en die gestuurde sein kan deur verskeie soorte verswakkings gaan, insluitend padverlies, multipad-demping, ens. Die seinverswakking deur die pad hang af van verskeie faktore. Dit is tyd, radiofrekwensie en pad of posisie van sender/ontvanger. Die kanaal tussen sender en ontvanger kan tydveranderend of vas wees, afhangende van of die sender/ontvanger vas is of beweeg ten opsigte van mekaar.
Wat is vervaag?
Die tydvariasie van ontvangde seinkrag as gevolg van veranderinge in transmissiemedium of paaie staan bekend as vervaag. Vervaag hang af van verskeie faktore soos hierbo genoem. In vaste scenario hang vervaag af van atmosferiese toestande soos reënval, weerlig, ens. In mobiele scenario hang vervaag af van hindernisse oor die pad wat wissel met betrekking tot tyd. Hierdie struikelblokke skep komplekse transmissie-effekte na die gestuurde sein.
Die figuur-1 beeld amplitude teenoor afstand grafiek uit vir stadige vervaag en vinnige vervaag tipes wat ons later sal bespreek.
Vervaagde tipes
Met inagneming van verskeie kanaalverwante gestremdhede en posisie van sender/ontvanger, volg die tipes vervaag in draadlose kommunikasiestelsel.
➤ Grootskaalse vervaag: dit sluit padverlies en skadu-effekte in.
➤ Kleinskaal vervaag: dit word in twee hoofkategorieë verdeel, nl. meerpad vertraging verspreiding en doppler verspreiding. Die meerpadvertragingsverspreiding word verder verdeel in plat vervaag en frekwensie selektiewe vervaag. Dopplerverspreiding word verdeel in vinnig vervaag en stadig vervaag.
➤Vervaagmodelle: Bogenoemde vervaagtipes word in verskeie modelle of verspreidings geïmplementeer wat Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull, ens.
Soos ons weet, kom vervaagseine voor as gevolg van weerkaatsings van grond en omliggende geboue sowel as verspreide seine van bome, mense en torings wat in die groot gebied teenwoordig is. Daar is twee tipes vervaag nl. grootskaalse vervaag en kleinskaalse vervaag.
1.) Grootskaalse vervaag
Grootskaalse vervaag vind plaas wanneer 'n hindernis tussen sender en ontvanger inkom. Hierdie interferensie tipe veroorsaak aansienlike hoeveelheid seinsterkte vermindering. Dit is omdat EM-golf deur die hindernis geskadu of geblokkeer word. Dit hou verband met groot fluktuasies van die sein oor afstand.
1.a) Padverlies
Die vrye ruimte padverlies kan soos volg uitgedruk word.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Waar,
Pt = Oordragkrag
Pr = Ontvang krag
λ = golflengte
d = afstand tussen sender- en ontvangantenna
c = spoed van lig dws 3 x 108
Uit die vergelyking impliseer dit dat uitgesaaide sein oor afstand verswak soos die sein oor groter en groter area versprei word vanaf versendingkant na ontvangkant.
1.b) Skadu-effek
• Dit word waargeneem in draadlose kommunikasie. Skaduwee is afwyking van die ontvang krag van EM sein van gemiddelde waarde.
• Dit is die gevolg van struikelblokke oor die pad tussen sender en ontvanger.
• Dit hang af van geografiese posisie sowel as radiofrekwensie van EM (ElektroMagnetiese) golwe.
2. Kleinskaalse vervaag
Kleinskaalse vervaag is gemoeid met vinnige fluktuasies van ontvangde seinsterkte oor baie kort afstand en kort tydperk.
Gebaseer opmeerpad vertraging verspreidingdaar is twee tipes kleinskaalse vervaag nl. plat vervaag en frekwensie selektiewe vervaag. Hierdie meerpad-vervaagtipes hang af van voortplantingsomgewing.
2.a) Plat vervaag
Daar word gesê dat die draadlose kanaal plat vervaag as dit konstante versterking en lineêre fasereaksie het oor 'n bandwydte wat groter is as die bandwydte van die gestuurde sein.
In hierdie tipe vervaag fluktueer al die frekwensiekomponente van die ontvangde sein in dieselfde verhoudings gelyktydig. Dit staan ook bekend as nie-selektiewe vervaag.
• Sein BW << Kanaal BW
• Simboolperiode >> Vertraagverspreiding
Die effek van plat vervaag word gesien as afname in SNR. Hierdie plat vervaag kanale staan bekend as amplitude variërende kanale of smalband kanale.
2.b) Frekwensie Selektiewe vervaag
Dit affekteer verskillende spektrale komponente van 'n radiosein met verskillende amplitudes. Vandaar die naam selektiewe vervaag.
• Sein BW > Kanaal BW
• Simboolperiode < Vertragingsverspreiding
Gebaseer opdoppler verspreidaar is twee tipes vervaag nl. vinnig vervaag en stadig vervaag. Hierdie doppler verspreiding vervaag tipes hang af van mobiele spoed dws spoed van ontvanger met betrekking tot sender.
2.c) Vinnige vervaag
Die verskynsel van vinnige vervaag word verteenwoordig deur vinnige fluktuasies van sein oor klein areas (dws bandwydte). Wanneer die seine uit al die rigtings in die vliegtuig aankom, sal vinnige vervaag vir alle bewegingsrigtings waargeneem word.
Vinnige vervaag vind plaas wanneer kanaalimpulsrespons baie vinnig verander binne die simboolduur.
• Hoë dopplerverspreiding
• Simboolperiode > Koherensietyd
• Seinvariasie < Kanaalvariasie
Hierdie parameters lei tot frekwensieverspreiding of tydselektiewe vervaag as gevolg van dopplerverspreiding. Vinnige vervaag is die gevolg van refleksies van plaaslike voorwerpe en beweging van voorwerpe relatief tot daardie voorwerpe.
In vinnige vervaag, is ontvangsein die som van talle seine wat vanaf verskillende oppervlaktes gereflekteer word. Hierdie sein is die som of verskil van veelvuldige seine wat konstruktief of vernietigend kan wees gebaseer op relatiewe faseverskuiwing tussen hulle. Faseverwantskappe hang af van spoed van beweging, frekwensie van transmissie en relatiewe padlengtes.
Vinnige vervaag verdraai die vorm van die basisbandpuls. Hierdie vervorming is lineêr en skepISI(Intersimboolinterferensie). Aanpasbare gelykmaking verminder ISI deur lineêre vervorming wat deur kanaal veroorsaak word, te verwyder.
2.d) Stadige vervaag
Stadige vervaag is die gevolg van skaduwee deur geboue, heuwels, berge en ander voorwerpe oor die pad.
• Lae Doppler-verspreiding
• Simboolperiode <
• Seinvariasie >> Kanaalvariasie
Implementering van vervaagmodelle of vervaagverspreidings
Implementerings van vervaag modelle of vervaag verspreidings sluit Rayleigh vervaag, Rician vervaag, Nakagami vervaag en Weibull vervaag. Hierdie kanaalverspreidings of modelle is ontwerp om vervaag in die basisbanddatasein te inkorporeer volgens vervaagprofielvereistes.
Rayleigh vervaag
• In Rayleigh-model word slegs nie-siglyn (NLOS)-komponente tussen sender en ontvanger gesimuleer. Daar word aanvaar dat daar geen LOS-pad tussen sender en ontvanger bestaan nie.
• MATLAB verskaf "rayleighchan" funksie om rayleigh kanaal model te simuleer.
• Die drywing is eksponensieel versprei.
• Die fase is eenvormig versprei en onafhanklik van die amplitude. Dit is die mees gebruikte tipe Fading in draadlose kommunikasie.
Rician vervaag
• In rician model word beide siglyn (LOS) en nie siglyn (NLOS) komponente tussen sender en ontvanger gesimuleer.
• MATLAB bied "ricianchan" funksie om rician kanaal model te simuleer.
Nakagami vervaag
Nakagami vervaag kanaal is 'n statistiese model wat gebruik word om draadlose kommunikasie kanale te beskryf waarin die ontvang sgnal multipad vervaag ondergaan. Dit verteenwoordig omgewings met matige tot ernstige vervaagdheid soos stedelike of voorstedelike gebiede. Die volgende vergelyking kan gebruik word om Nakagami-vervaagkanaalmodel te simuleer.
• In hierdie geval dui ons h = r*e aanjΦen hoek Φ is eenvormig versprei op [-π, π]
• Daar word aanvaar dat die veranderlike r en Φ onderling onafhanklik is.
• Die Nakagami-pdf word soos hierbo uitgedruk.
• In die Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) is die Gamma-funksie en k >= (1/2) is die vervaagsyfer (vryheidsgrade wat verband hou met die aantal bygevoegde Gaussion-toevallige veranderlikes).
• Dit is oorspronklik empiries ontwikkel op grond van metings.
• Onmiddellike ontvangskrag is Gamma-verspreid. • Met k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull vervaag
Hierdie kanaal is nog 'n statistiese model wat gebruik word om draadlose kommunikasiekanaal te beskryf. Weibull-vervaagkanaal word algemeen gebruik om omgewings met verskillende tipes vervaagtoestande voor te stel, insluitend beide swak en ernstige vervaag.
Waar,
2σ2= E{r2}
• Weibull-verspreiding verteenwoordig nog 'n veralgemening van die Rayleigh-verspreiding.
• Wanneer X en Y iid nul gemiddelde gaussiese veranderlikes is, is die omhulsel van R = (X2+ Y2)1/2is Rayleigh versprei. • Omhulsel word egter gedefinieer R = (X2+ Y2)1/2, en die ooreenstemmende pdf (kragverspreidingsprofiel) is Weibull versprei.
• Die volgende vergelyking kan gebruik word om Weibull-vervaagmodel te simuleer.
Op hierdie bladsy het ons verskeie onderwerpe oor vervaag deurgegaan, soos wat vervaagkanaal is, die tipes daarvan, vervaagmodelle, hul toepassings, funksies ensovoorts. 'n Mens kan die inligting wat op hierdie bladsy verskaf word gebruik om die verskil te vergelyk en af te lei tussen kleinskaalse vervaag en grootskaalse vervaag, verskil tussen plat vervaag en frekwensie selektiewe vervaag, verskil tussen vinnig vervaag en stadig vervaag, verskil tussen rayleigh vervaag en rician vervaag en so aan.
E-mail:info@rf-miso.com
Foon: 0086-028-82695327
Webwerf: www.rf-miso.com
Postyd: 14 Aug. 2023
