Bu sayfa kablosuz iletişimde Fading temellerini ve Fading türlerini açıklar. Fading türleri büyük ölçekli Fading ve küçük ölçekli Fading (çok yollu gecikme yayılımı ve doppler yayılımı) olarak ayrılır.
Düz solma ve frekans seçmeli solma, çoklu yol solmasının bir parçasıdır, hızlı solma ve yavaş solma ise doppler yayılma solmasının bir parçasıdır. Bu solma tipleri Rayleigh, Rician, Nakagami ve Weibull dağılımlarına veya modellerine göre uygulanır.
Giriiş:
Bildiğimiz gibi kablosuz iletişim sistemi verici ve alıcıdan oluşur. Vericiden alıcıya giden yol düzgün değildir ve iletilen sinyal yol kaybı, çoklu yol zayıflaması vb. gibi çeşitli zayıflamalardan geçebilir. 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 veya birbirlerine göre hareketli olmasına bağlı olarak zamanla değişen veya sabit olabilir.
Solma nedir?
İletim ortamındaki veya yollardaki değişiklikler nedeniyle alınan sinyal gücünün zamana bağlı değişimine solma denir. Solma, yukarıda belirtildiği gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Sabit senaryoda, solma yağmur, şimşek vb. gibi atmosferik koşullara bağlıdır. Mobil senaryoda, solma zamana göre değişen yol üzerindeki engellere bağlıdır. Bu engeller iletilen sinyale karmaşık iletim etkileri yaratır.
Şekil-1'de daha sonra tartışacağımız yavaş sönümlenme ve hızlı sönümlenme tipleri için genlik-mesafe grafiği gösterilmektedir.
Solan tipler
Kablosuz haberleşme sisteminde çeşitli kanal kaynaklı bozulmalar ve verici/alıcı konumları göz önüne alındığında aşağıdaki sönümlenme türleri görülmektedir.
➤Büyük Ölçekli Sönümlenme: Yol kaybı ve gölgelenme efektlerini içerir.
➤Küçük Ölçekli Sönümlenme: İki ana kategoriye ayrılır: çoklu yol gecikme yayılımı ve doppler yayılımı. Çoklu yol gecikme yayılımı ayrıca düz sönümlenme ve frekans seçici sönümlenme olarak ayrılır. Doppler yayılımı hızlı sönümlenme ve yavaş sönümlenme olarak ayrılır.
➤Solma modelleri: Yukarıdaki solma tipleri Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull vb. gibi çeşitli modellerde veya dağıtımlarda uygulanmaktadır.
Bildiğimiz gibi, solan sinyaller zeminden ve çevredeki binalardan gelen yansımalar ve ayrıca geniş alanda bulunan ağaçlardan, insanlardan ve kulelerden gelen dağınık sinyaller nedeniyle meydana gelir. İki tür solan vardır: büyük ölçekli solan ve küçük ölçekli solan.
1.) Büyük Ölçekli Solma
Büyük ölçekli sönümlenme, verici ve alıcı arasına bir engel girdiğinde meydana gelir. Bu girişim türü, önemli miktarda sinyal gücü azalmasına neden olur. Bunun nedeni, EM dalgasının engel tarafından gölgelenmesi veya engellenmesidir. Mesafe boyunca sinyalin büyük dalgalanmalarıyla ilgilidir.
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 alma
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 görülür. Gölgelenme, EM sinyalinin alınan gücünün ortalama değerden sapmasıdır.
• Verici ile alıcı arasındaki yolda engellerin oluşması sonucu oluşur.
• 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 gücündeki hızlı dalgalanmalarla ilgilidir.
Temel alınarakçoklu yol gecikme yayılımıiki tür küçük ölçekli solma vardır: düz solma ve frekans seçici solma. Bu çok yollu solma 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 kanalın düz sönümlü olduğu söylenir.
Bu tür solmada, alınan sinyalin tüm frekans bileşenleri aynı oranda aynı anda dalgalanır. Bu aynı zamanda seçici olmayan solma olarak da bilinir.
• Sinyal BW << Kanal BW
• Sembol dönemi >> Gecikmeli Yayılma
Düz solmanın etkisi SNR'de azalma olarak görülür. Bu düz solma kanalları genlik değişkenli kanallar veya dar bantlı kanallar olarak bilinir.
2.b) Frekans Seçici Soluklanma
Bir radyo sinyalinin farklı spektral bileşenlerini farklı genliklerle etkiler. Bu nedenle adı seçici sönümlemedir.
• Sinyal BW > Kanal BW
• Sembol süresi < Gecikme Yayılımı
Temel alınarakdoppler yayılımıİki tür solma vardır, hızlı solma ve yavaş solma. Bu doppler yayılma solma tipleri mobil hıza, yani alıcının vericiye göre hızına bağlıdır.
2.c) Hızlı solma
Hızlı sönümlenme olgusu, küçük alanlar (yani bant genişliği) üzerindeki sinyalin hızlı dalgalanmalarıyla temsil edilir. Sinyal düzlemdeki tüm yönlerden geldiğinde, hareketin tüm yönleri için hızlı sönümlenme gözlemlenecektir.
Hızlı sönümlenme, kanal dürtü yanıtının sembol süresi içerisinde çok hızlı değişmesiyle meydana gelir.
• Yüksek doppler yayılımı
• Sembol dönemi > Tutarlılık süresi
• Sinyal Değişimi < Kanal değişimi
Bu parametreler, doppler yayılması nedeniyle frekans dağılımına veya zaman seçici solmaya neden olur. Hızlı solma, yerel nesnelerin yansımaları ve nesnelerin bu nesnelere göre hareketinin sonucudur.
Hızlı sönümlenmede, 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 solma, temel bant darbesinin şeklini bozar. Bu bozulma doğrusaldır veIŞİD(Semboller Arası Girişim). Uyarlamalı dengeleme, kanal tarafından oluşturulan doğrusal bozulmayı ortadan kaldırarak ISI'yi azaltır.
2.d) Yavaş kaybolma
Yavaş kaybolma, binaların, tepelerin, dağların ve diğer nesnelerin yol üzerindeki gölgelenmesinin sonucudur.
• Düşük Doppler Yayılımı
• Sembol dönemi <
• Sinyal Değişimi >> Kanal Değişimi
Fading modellerinin veya fade dağılımlarının uygulanması
Solma modelleri veya solma dağılımlarının uygulamaları arasında Rayleigh solma, Rician solma, Nakagami solma ve Weibull solma bulunur. Bu kanal dağılımları veya modelleri, solma profili gereksinimlerine göre temel bant veri sinyalinde solmayı dahil etmek üzere tasarlanmıştır.
Rayleigh soluyor
• Rayleigh modelinde, yalnızca Verici ve Alıcı arasında Görüş Hattı Dışı (NLOS) bileşenleri simüle edilir. Verici ve Alıcı arasında LOS yolu olmadığı varsayılır.
• MATLAB, Rayleigh kanalı modelini simüle etmek için "rayleighchan" fonksiyonunu sağlar.
• Güç üssel olarak dağılır.
• Faz düzgün dağılmış ve genlikten bağımsızdır. Kablosuz iletişimde en çok kullanılan Fading türüdür.
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 solma kanalı, alınan sinyalin çoklu yol solmasına maruz kaldığı kablosuz iletişim kanallarını tanımlamak için kullanılan istatistiksel bir modeldir. Kentsel veya banliyö alanları gibi orta ila şiddetli solma olan ortamları temsil eder. Aşağıdaki denklem Nakagami solma kanalı modelini simüle etmek için kullanılabilir.
• Bu durumda h = r*e olarak belirtiyoruzyΦve Φ açısı [-π, π] üzerinde eşit olarak dağıtılır
• Değişken r ve Φ'nin karşılıklı olarak bağımsız olduğu varsayılır.
• Nakagami pdf'i yukarıdaki gibi ifade edilir.
• 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 başka bir istatistiksel modeldir. Weibull solma kanalı, zayıf ve şiddetli solma dahil olmak üzere çeşitli solma 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 ortalama Gauss değişkenleri olduğunda, R = (X2+ Y2)1/2Rayleigh dağılımı var mı? • Ancak zarf R = (X) olarak tanımlanır2+ Y2)1/2ve buna karşılık gelen pdf (güç dağılım profili) Weibull dağılımına sahiptir.
• Weibull sönümlenme modelini simüle etmek için aşağıdaki denklem kullanılabilir.
Bu sayfada, solma kanalı nedir, türleri, solma modelleri, uygulamaları, işlevleri vb. gibi solmayla ilgili çeşitli konuları ele aldık. Bu sayfada verilen bilgileri kullanarak küçük ölçekli solma ile büyük ölçekli solma arasındaki farkı, düz solma ile frekans seçici solma arasındaki farkı, hızlı solma ile yavaş solma arasındaki farkı, rayleigh solma ile rician solma arasındaki farkı vb. karşılaştırabilir ve türetebilirsiniz.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon:0086-028-82695327
Web sitesi:www.rf-miso.com
Gönderi zamanı: 14-Ağu-2023
