Kablosuz kanal zayıflamasıSinyal genliğinde, fazında veya gücünde, yayılım yolundaki değişikliklerden kaynaklanan varyasyona sönümleme denir. Bu durum bağlantı marjını azaltabilir, geniş bant sinyallerini bozabilir ve RF ölçümlerinin tekrarlanmasını zorlaştırabilir. Bir sistemde mevcut olan sönümleme türünü anlamak, mühendislerin uygun antenleri, test yöntemlerini ve azaltma tekniklerini seçmelerine yardımcı olur.
Bu kılavuz, büyük ölçekli ve küçük ölçekli sönümlemeyi, düz ve frekans seçici kanalları, yavaş ve hızlı sönümlemeyi ve en yaygın istatistiksel kanal modellerini açıklamaktadır. Ayrıca anten deseni, polarizasyon ve test geometrisinin pratik sönümleme ölçümlerini nasıl etkilediğini de göstermektedir.
Kablosuz Kanal Zayıflaması Nedir?
Radyo sinyali nadiren tek bir ideal yoldan alıcıya ulaşır. Binalar, arazi, araçlar, ekipmanlar ve diğer nesneler elektromanyetik dalgaları engelleyebilir, yansıtabilir, kırabilir veya saçabilir. Bu nedenle, aynı sinyalin birden fazla kopyası farklı gecikmeler, genlikler, fazlar ve geliş açılarıyla ulaşabilir. Bunların birleşimi bir konumda veya frekansta yapıcı, başka bir yerde ise yıkıcı olabilir.
Sönümleme, deterministik serbest uzay yol kaybından farklıdır. Yol kaybı, mesafe ve frekans arttıkça güçteki genel azalmayı tanımlarken, sönümleme bu ortalama etrafındaki ek varyasyonu tanımlar. Mühendisler genellikle sönümlemeyi iki bağımsız eksen üzerinde sınıflandırır: uzamsal ölçek ve kanal seçiciliği.
Şekil 1.Alınan sinyal seviyesindeki yavaş ve hızlı değişimler, farklı sönme süresi veya mesafe ölçeklerini göstermektedir.
Kablosuz Sinyal Zayıflaması Nasıl Sınıflandırılır?
Büyük ölçekli solmaBu, esas olarak yol kaybı varyasyonundan ve gölgelenmeden kaynaklanan, nispeten uzun mesafeler boyunca meydana gelen kademeli değişiklikleri tanımlar.Küçük ölçekli solmaÇoklu yol etkisi ve hareket nedeniyle kısa mesafelerde veya kısa zaman aralıklarında meydana gelen hızlı değişimleri tanımlar.
Küçük ölçekli sönümleme, gecikme yayılımına göre düz veya frekans seçici, Doppler yayılımına göre ise yavaş veya hızlı olarak sınıflandırılabilir. Bunlar ayrı sınıflandırmalardır: bir kanal düz ve hızlı, düz ve yavaş, frekans seçici ve hızlı veya frekans seçici ve yavaş olabilir.
Büyük Ölçekli Solma: Yol Kaybı ve Gölgeleme
Yol kaybı trendi
Yol kaybı, alınan gücün yayılma mesafesiyle ortalama olarak azalmasıdır. Engellenmemiş açık uzayda, kayıp dalga boyu ve mesafeyle ilişkilidir. Gerçek ortamlarda arazi, parazit, atmosferik etkiler ve anten yüksekliğine bağlı faktörler de eklenir; bu nedenle pratik bağlantı bütçelerinde genellikle dağıtım senaryosuna uygun bir yayılma modeli kullanılır.
Gölge solması
Gölgeleme, büyük nesnelerin doğrudan yayılım yolunu kısmen veya tamamen engellemesi durumunda meydana gelir. Binalar, tepeler, makineler ve araç gövdeleri, verici, alıcı veya çevredeki ortam değiştikçe alınan seviyede nispeten yavaş değişikliklere neden olabilir. Gölgeleme kaynaklı zayıflama genellikle yerel ortalama yol kaybı etrafında istatistiksel olarak temsil edilir.
Küçük Ölçekli Sönümleme: Çoklu Yol ve Hareket
Düz sönümleme ile frekans seçici sönümleme arasındaki fark
Bir kanal yaklaşık olarakdüz solmaKanalın tutarlılık bant genişliği, işgal edilen sinyal bant genişliğinden daha geniş olduğunda, kanal sinyal genliğini ve fazını spektrumunu önemli ölçüde yeniden şekillendirmeden değiştirir.
Bir kanal haline gelirfrekans seçiciSinyal bant genişliği, koherans bant genişliğine kıyasla büyük olduğunda, farklı spektral bileşenler farklı kazanç ve faz değerlerine maruz kalır. Bunun altında yatan neden, dijital bağlantılarda semboller arası girişime neden olabilen, çözülebilir çok yollu gecikme yayılımıdır.
Yavaş solma vs. hızlı solma
Yavaş solmaBu, ilgili sinyal aralığı boyunca kanalın çok az değiştiği anlamına gelir.Hızlı solmaBu, kanalın o aralıkta önemli ölçüde değiştiği anlamına gelir. Verici, alıcı ve çevredeki saçıcılar arasındaki göreceli hareket, Doppler kaymalarına neden olur ve kanal tutarlılık süresini kısaltır.
| Sınıflandırma | Temel karşılaştırma | Tipik etki |
|---|---|---|
| Düz solma | Sinyal bant genişliği, tutarlılık bant genişliğinden daha küçüktür. | Sinyalin tamamında geniş genlik ve faz varyasyonu. |
| Frekans seçici | Sinyal bant genişliği, tutarlılık bant genişliğinden daha büyüktür. | Spektral bozulma ve olası semboller arası girişim |
| Yavaş solma | Tutarlılık süresi, sinyal aralığına göre uzundur. | Kademeli bağlantı seviyesi varyasyonu |
| Hızlı solma | Tutarlılık süresi, sinyal aralığına göre kısadır. | Hızlı değişim ve Doppler ile ilişkili bozulma |
Yaygın İstatistiksel Sönümleme Modelleri
- Rayleigh solması:Genellikle, tek bir baskın görüş hattı bileşeni bulunmadığında ve alınan sinyal birçok dağınık bileşenden oluştuğunda kullanılır.
- Ricia'nın solması:Baskın bir bileşenin yanı sıra dağınık çok yollu bileşenleri de içerir. Rician K faktörü, baskın ve dağınık bileşenler arasındaki güç oranını ifade eder.
- Nakagami soluyor:Şekil parametresi aracılığıyla çeşitli solma şiddetlerini temsil edebilen esnek bir ampirik dağılım.
- Weibull'un zayıflaması:Seçilen ölçümlü yayılım ortamları için kullanılan bir diğer uyarlanabilir istatistiksel dağılım.
Model seçimi, gerçek ortam, frekans, hareketlilik, anten konfigürasyonu ve ölçüm verilerine dayanmalıdır. Modern MATLAB iş akışları, aşağıdaki gibi nesneler kullanır:iletişim Rayleigh KanalıVecomm.RicianChannelBu makalenin önceki versiyonunda bahsedilen, artık geçerliliğini yitirmiş işlevler yerine.
Şekil 3.İstatistiksel zarf dağılımları, ölçülen sönme davranışı için kompakt modeller sağlar.
Sönümlemenin RF Sistem Performansını Nasıl Etkilediği
Sinyal zayıflaması, alınan gücü azaltabilir, sinyal-gürültü oranını düşürebilir, hata oranını artırabilir ve radyo bağlantısını kesintiye uğratabilir. Frekans seçici sinyal zayıflaması ayrıca geniş bant dalga biçimlerini bozabilirken, hızlı Doppler değişimi kanal tahminini zorlaştırabilir.
Yaygın risk azaltma yöntemleri şunlardır:
- Yeterli bağlantı payı ve otomatik kazanç kontrolü;
- zaman, frekans, mekansal veya polarizasyon çeşitliliği;
- Eşitleme ve çok taşıyıcılı dalga formu tasarımı;
- Kanal kodlama, araya yerleştirme ve uyarlanabilir modülasyon;
- MIMO işleme ve ışın yönlendirme;
- Anten yerleşimine, desen seçimine ve polarizasyon kontrolüne özen gösterilmelidir.
Hiçbir teknik, tüm sinyal zayıflama mekanizmalarını ortadan kaldırmaz. Doğru yaklaşım, kanal istatistiklerine, kullanılan bant genişliğine, hareketliliğe, kapsama alanı gereksinimlerine ve kabul edilebilir kesinti olasılığına bağlıdır.
Şekil 4.Ölçülen veriler, belirli bir kanal için istatistiksel dağılımın uygun olup olmadığını belirlemelidir.
Kanal Seslendirme ve Zayıflama Testleri için Anten Seçimi
Anten, yayılım kanalını kendi başına oluşturmaz, ancak hangi yolların ve polarizasyonların iletileceğini veya alınacağını büyük ölçüde etkiler. Kazanç, ışın genişliği, radyasyon deseni, polarizasyon saflığı, faz kararlılığı ve montaj geometrisi, ölçülen kanal davranışını etkileyebilir.
Tekrarlanabilir kanal veya sönümleme ölçümleri için şunları belgeleyin:
- Tam frekans aralığı ve anlık ölçüm bant genişliği;
- Anten kazancı ve frekansa bağlı ışın genişliği;
- doğrusal, çift doğrusal veya dairesel polarizasyon gereksinimleri;
- Anten yüksekliği, yönü, aralığı ve çevresindeki yapılar;
- RF konektörü, kablo kaybı ve kalibrasyon referans düzlemi;
- verici, alıcı ve saçıcı hareketi;
- Gecikme yayılımı, Doppler yayılımı ve gerekli dinamik aralık.
RF MISO anten seçenekleri
RF MISO, laboratuvar, saha ve sistem entegrasyonu çalışmaları için RF ve mikrodalga antenleri tasarlar ve tedarik eder. Gerekli kapsama alanı ve ölçüm geometrisine bağlı olarak, mühendisler çeşitli seçenekleri değerlendirebilirler.geniş bantlı korna antenleriyönlü geniş bant ölçümleri için,log-periyodik antenlergeniş frekans kapsamı için veyaçok yönlü antenlerSeçilen kapsama ve yayılım çalışmaları için.
Frekans aralığı, kazanç, polarizasyon, VSWR, konektör ve mekanik boyutlar için mevcut model veri sayfasını inceleyin. Uygulamaya özel seçim için, test bandını, bant genişliğini, gerekli deseni, polarizasyonu, montaj kısıtlamalarını ve ölçüm ortamını RF MISO ekibiyle paylaşın.
RF Ölçüm Gereksinimlerinizi Görüşün
RF MISO, kanal seslendirme, yayılım çalışmaları, kablosuz sistem değerlendirmesi ve ilgili RF ölçümleri için anten seçeneklerinin belirlenmesine yardımcı olabilir.
Anten test yeteneklerini inceleyin.|RF MISO ile iletişime geçin
Kaynaklar ve Daha Fazla Okuma
Yayın tarihi: 14 Ağustos 2023
