Bu sayfa, kablosuz iletişimde solma temellerini ve solma türlerini açıklamaktadır. Solma türleri, büyük ölçekli solma ve küçük ölçekli solma (çok yollu gecikme yayılımı ve Doppler yayılımı) olarak ikiye ayrılır.
Düz sönümleme ve frekans seçmeli sönümleme, çoklu yol sönümlemesinin bir parçasıyken, hızlı sönümleme ve yavaş sönümleme Doppler yayılma sönümlemesinin bir parçasıdır. Bu sönümleme türleri Rayleigh, Rician, Nakagami ve Weibull dağılımlarına veya modellerine göre uygulanır.
Giriiş:
Bildiğimiz gibi kablosuz iletişim sistemi verici ve alıcıdan oluşur. Vericiden alıcıya giden yol pürüzsüz değildir ve iletilen sinyal, yol kaybı, çoklu yol zayıflaması vb. gibi çeşitli zayıflama türlerine maruz kalabilir. Yol boyunca sinyal zayıflaması çeşitli faktörlere bağlıdır. Bunlar zaman, radyo frekansı ve verici/alıcının yolu veya konumudur. Verici ve alıcı arasındaki kanal, verici/alıcının sabit mi yoksa birbirine göre hareketli mi olduğuna bağlı olarak zamanla değişen veya sabit olabilir.
Solan nedir?
İletim ortamındaki veya yollarındaki değişiklikler nedeniyle alınan sinyal gücünün zamana bağlı değişimine sönümleme denir. Sönümleme, yukarıda belirtildiği gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Sabit senaryoda, sönümleme yağmur, şimşek vb. gibi atmosferik koşullara bağlıdır. Mobil senaryoda ise, sönümleme yol üzerindeki zamana bağlı olarak değişen engellere bağlıdır. Bu engeller, iletilen sinyal üzerinde karmaşık iletim etkileri yaratır.
Şekil-1'de daha sonra tartışacağımız yavaş sönümlenme ve hızlı sönümlenme tipleri için genlik-mesafe grafiği gösterilmektedir.
Solan tipler
Çeşitli kanal kaynaklı bozulmalar ve verici/alıcı konumları göz önüne alındığında, kablosuz iletişim sistemindeki sönümlenme türleri şunlardır.
➤Büyük Ölçekli Sönümlenme: Yol kaybı ve gölgelenme efektlerini içerir.
➤Küçük Ölçekli Sönümlenme: Çoklu yol gecikme yayılımı ve Doppler yayılımı olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır. Çoklu yol gecikme yayılımı, düz sönümlenme ve frekans seçici sönümlenme olarak ikiye ayrılır. Doppler yayılımı ise hızlı sönümlenme ve yavaş sönümlenme olarak ikiye ayrılır.
➤Solma modelleri: Yukarıdaki solma tipleri Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull vb. gibi çeşitli modellerde veya dağıtımlarda uygulanır.
Bildiğimiz gibi, sinyal zayıflaması, zeminden ve çevredeki binalardan yansımaların yanı sıra geniş bir alanda bulunan ağaçlardan, insanlardan ve kulelerden yayılan dağınık sinyaller nedeniyle meydana gelir. İki tür zayıflama vardır: büyük ölçekli zayıflama ve küçük ölçekli zayıflama.
1.) Büyük Ölçekli Solma
Büyük ölçekli sönümlenme, verici ile alıcı arasına bir engel girdiğinde meydana gelir. Bu girişim türü, sinyal gücünde önemli bir azalmaya neden olur. Bunun nedeni, elektromanyetik dalganın engel tarafından gölgelenmesi veya engellenmesidir. Sinyalin mesafe boyunca büyük dalgalanmalarıyla ilişkilidir.
1.a) Yol kaybı
Serbest uzay yol kaybı aşağıdaki şekilde ifade edilebilir.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Nerede,
Pt = İletim gücü
Pr = Güç alımı
λ = dalga boyu
d = verici ve alıcı anten arasındaki mesafe
c = ışık hızı yani 3 x 108
Denklemden anlaşıldığı üzere iletilen sinyal, verici uçtan alıcı uca doğru giderek daha geniş bir alana yayıldıkça mesafe arttıkça zayıflıyor.
1.b) Gölgeleme etkisi
• Kablosuz haberleşmede gözlenen bir durumdur. Gölgelenme, alınan EM sinyalinin gücünün ortalama değerden sapmasıdır.
• Verici ile alıcı arasındaki yolda oluşan engellerin sonucudur.
• Coğrafi konuma ve EM (Elektromanyetik) dalgaların radyo frekansına bağlıdır.
2. Küçük Ölçekli Solma
Küçük ölçekli sönümlenme, çok kısa mesafe ve kısa zaman periyodunda alınan sinyal gücünün hızlı dalgalanmalarıyla ilgilidir.
Dayalı olarakçoklu yol gecikme yayılımıKüçük ölçekli sönümlenmenin iki türü vardır: düz sönümlenme ve frekans seçici sönümlenme. Bu çok yollu sönümlenme türleri, yayılma ortamına bağlıdır.
2.a) Düz solma
İletilen sinyalin bant genişliğinden daha büyük bir bant genişliği üzerinde sabit kazanç ve doğrusal faz tepkisine sahipse, kablosuz kanala düz solma kanalı denir.
Bu tür sönümlemede, alınan sinyalin tüm frekans bileşenleri aynı anda aynı oranlarda dalgalanır. Bu sönümleme türüne seçici olmayan sönümleme de denir.
• Sinyal BW << Kanal BW
• Sembol periyodu >> Gecikmeli Yayılma
Düz sönümlemenin etkisi, SNR'de azalma olarak görülür. Bu düz sönümleme kanalları, genlik değişkenli kanallar veya dar bantlı kanallar olarak bilinir.
2.b) Frekans Seçici Soluklaşma
Bir radyo sinyalinin farklı spektral bileşenlerini farklı genliklerle etkiler. Bu nedenle "seçici sönümleme" adı verilir.
• Sinyal BW > Kanal BW
• Sembol periyodu < Gecikme Yayılımı
Dayalı olarakdoppler yayılımıİki tür sönümleme vardır: hızlı sönümleme ve yavaş sönümleme. Bu Doppler yayılma sönümleme türleri, mobil hıza, yani alıcının vericiye göre hızına bağlıdır.
2.c) Hızlı solma
Hızlı sönümlenme olgusu, küçük alanlarda (yani bant genişliği) sinyalin hızlı dalgalanmalarıyla temsil edilir. Sinyaller düzlemdeki tüm yönlerden geldiğinde, hareketin tüm yönlerinde hızlı sönümlenme gözlemlenir.
Hızlı sönümlenme, kanal dürtü yanıtının sembol süresi içinde çok hızlı değişmesi durumunda meydana gelir.
• Yüksek doppler yayılımı
• Sembol dönemi > Tutarlılık süresi
• Sinyal Değişimi < Kanal değişimi
Bu parametreler, Doppler yayılımı nedeniyle frekans dağılımına veya zamana bağlı sönümlenmeye neden olur. Hızlı sönümlenme, yerel nesnelerin yansımaları ve nesnelerin bu nesnelere göre hareketinin bir sonucudur.
Hızlı sönümlemede, alınan sinyal, çeşitli yüzeylerden yansıyan çok sayıda sinyalin toplamıdır. Bu sinyal, aralarındaki göreceli faz kaymasına bağlı olarak yapıcı veya yıkıcı olabilen birden fazla sinyalin toplamı veya farkıdır. Faz ilişkileri, hareket hızına, iletim frekansına ve göreceli yol uzunluklarına bağlıdır.
Hızlı sönümlenme, temel bant darbesinin şeklini bozar. Bu bozulma doğrusaldır veISI(Semboller Arası Girişim). Uyarlamalı dengeleme, kanal tarafından oluşturulan doğrusal bozulmayı ortadan kaldırarak ISI'yi azaltır.
2.d) Yavaş solma
Yavaş yavaş kaybolma, yol üzerindeki binaların, tepelerin, dağların ve diğer nesnelerin gölgelemesinin bir sonucudur.
• Düşük Doppler Yayılımı
• Sembol dönemi <
• Sinyal Değişimi >> Kanal Değişimi
Soluklaşma modellerinin veya solma dağılımlarının uygulanması
Sönümleme modelleri veya sönümleme dağılımlarının uygulamaları arasında Rayleigh sönümlemesi, Rician sönümlemesi, Nakagami sönümlemesi ve Weibull sönümlemesi bulunur. Bu kanal dağılımları veya modelleri, sönümleme profili gereksinimlerine göre temel bant veri sinyaline sönümlemeyi dahil edecek şekilde tasarlanmıştır.
Rayleigh soluyor
• Rayleigh modelinde, verici ve alıcı arasında yalnızca Görüş Hattı Dışı (NLOS) bileşenler simüle edilir. Verici ve alıcı arasında bir LOS yolunun olmadığı varsayılır.
• MATLAB, rayleigh kanal modelini simüle etmek için "rayleighchan" fonksiyonunu sağlar.
• Güç üstel olarak dağılmıştır.
• Faz, genlikten bağımsız ve düzgün dağılmıştır. Kablosuz iletişimde en çok kullanılan Fading türlerinden biridir.
Rician solması
• Rician modelinde, verici ve alıcı arasında hem Görüş Hattı (LOS) hem de Görüş Hattı Dışı (NLOS) bileşenler simüle edilir.
• MATLAB, rician kanal modelini simüle etmek için "ricianchan" fonksiyonunu sağlar.
Nakagami soluyor
Nakagami sönümleme kanalı, alınan sinyalin çoklu yol sönümlemesine maruz kaldığı kablosuz iletişim kanallarını tanımlamak için kullanılan istatistiksel bir modeldir. Kentsel veya banliyö bölgeleri gibi orta ila şiddetli sönümlemenin yaşandığı ortamları temsil eder. Aşağıdaki denklem, Nakagami sönümleme kanalı modelini simüle etmek için kullanılabilir.
• Bu durumda h = r*e'yi belirtirizjΦve Φ açısı [-π, π] üzerinde düzgün bir şekilde dağılmıştır
• Değişken r ve Φ'nin karşılıklı olarak bağımsız olduğu varsayılmaktadır.
• Nakagami pdf'i yukarıdaki gibi ifade edilmiştir.
• Nakagami pdf'inde, 2σ2= E{r2}, Γ(.) Gamma fonksiyonudur ve k >= (1/2) solma rakamıdır (eklenen Gaussion rastgele değişkenlerinin sayısına bağlı serbestlik derecesi).
• Başlangıçta ölçümlere dayalı olarak deneysel olarak geliştirilmiştir.
• Anlık alınan güç Gamma dağılımıdır. • k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull solması
Bu kanal, kablosuz iletişim kanalını tanımlamak için kullanılan bir başka istatistiksel modeldir. Weibull sönümleme kanalı, zayıf ve şiddetli sönümleme dahil olmak üzere çeşitli sönümleme koşullarına sahip ortamları temsil etmek için yaygın olarak kullanılır.
Nerede,
2σ2= E{r2}
• Weibull dağılımı, Rayleigh dağılımının başka bir genellemesini temsil eder.
• X ve Y iid sıfır ortalamalı Gauss değişkenleri olduğunda, R = (X2+ Y2)1/2Rayleigh dağılımı var mı? • Ancak zarf R = (X) olarak tanımlanırsa2+ Y2)1/2ve buna karşılık gelen pdf (güç dağılım profili) Weibull dağılımına sahiptir.
• Aşağıdaki denklem Weibull sönümleme modelini simüle etmek için kullanılabilir.
Bu sayfada, solma kanalı nedir, türleri, solma modelleri, uygulamaları, işlevleri vb. gibi solmayla ilgili çeşitli konuları ele aldık. Bu sayfada verilen bilgiler, küçük ölçekli solma ile büyük ölçekli solma, düz solma ile frekans seçici solma, hızlı solma ile yavaş solma, Rayleigh solması ile Rician solması vb. arasındaki farkları karşılaştırmak ve türetmek için kullanılabilir.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Web sitesi:www.rf-miso.com
Gönderi zamanı: 14 Ağustos 2023
