Bu sayfada kablosuz iletişimde sönümlemenin temelleri ve türleri açıklanmaktadır. Sönümleme türleri, büyük ölçekli sönümleme ve küçük ölçekli sönümleme (çok yollu gecikme yayılımı ve Doppler yayılımı) olarak ikiye ayrılır.
Düz sönümleme ve frekans seçici sönümleme, çok yollu sönümlemenin bir parçasıyken, hızlı sönümleme ve yavaş sönümleme ise Doppler yayılımlı sönümlemenin bir parçasıdır. Bu sönümleme türleri, Rayleigh, Rician, Nakagami ve Weibull dağılımları 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. dahil olmak üzere 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 birbirine göre sabit veya hareketli olmasına bağlı olarak zamanla değişen veya sabit olabilir.
Solan şey nedir?
İletim ortamındaki veya yollardaki değişiklikler nedeniyle alınan sinyal gücünün zamanla değişmesine sönümleme denir. Sönümleme, yukarıda belirtildiği gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Sabit bir senaryoda, sönümleme yağmur, yıldırım vb. atmosferik koşullara bağlıdır. Mobil bir senaryoda ise sönümleme, zamanla değişen yol üzerindeki engellere bağlıdır. Bu engeller, iletilen sinyale karmaşık iletim etkileri yaratır.
Şekil 1, daha sonra ele alacağımız yavaş sönümleme ve hızlı sönümleme türleri için genlik-mesafe grafiğini göstermektedir.
Solma türleri
Kablosuz iletişim sisteminde, kanal kaynaklı çeşitli bozulmalar ve verici/alıcının konumu dikkate alındığında, aşağıdaki gibi sinyal zayıflaması türleri görülmektedir.
➤Büyük Ölçekli Solma: Yol kaybı ve gölgeleme efektlerini içerir.
➤Küçük Ölçekli Sönümleme: İki ana kategoriye ayrılır: çok yollu gecikme yayılımı ve Doppler yayılımı. Çok yollu gecikme yayılımı, düz sönümleme ve frekans seçici sönümleme olarak alt kategorilere ayrılır. Doppler yayılımı ise hızlı sönümleme ve yavaş sönümleme olarak alt kategorilere ayrılır.
➤Sönümleme modelleri: Yukarıdaki sönümleme türleri, Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull vb. çeşitli modellerde veya dağılımlarda uygulanmaktadır.
Bildiğimiz gibi, sinyal zayıflaması, yerden ve çevredeki binalardan yansımaların yanı sıra geniş alanda bulunan ağaçlardan, insanlardan ve kulelerden gelen saçılan sinyaller nedeniyle meydana gelir. İki tür sinyal zayıflaması vardır: büyük ölçekli sinyal zayıflaması ve küçük ölçekli sinyal zayıflaması.
1.) Geniş Ölçekli Solma
Verici ve alıcı arasına bir engel girdiğinde büyük ölçekli sinyal zayıflaması meydana gelir. Bu girişim türü, sinyal gücünde önemli miktarda azalmaya neden olur. Bunun nedeni, elektromanyetik dalganın engel tarafından gölgelenmesi veya engellenmesidir. Bu durum, sinyalin mesafeye bağlı olarak büyük dalgalanmalarıyla ilgilidir.
1.a) Yol kaybı
Serbest uzay yol kaybı aşağıdaki gibi ifade edilebilir.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Nerede,
Pt = İletim gücü
Pr = Alınan güç
λ = dalga boyu
d = verici ve alıcı anten arasındaki mesafe
c = ışık hızı, yani 3 x 108
Denklemden anlaşıldığı üzere, iletilen sinyal, iletim ucundan alım ucuna doğru giderek daha geniş bir alana yayıldıkça, mesafeye bağlı olarak zayıflar.
1.b) Gölgeleme etkisi
• Kablosuz iletişimde gözlemlenir. Gölgeleme, elektromanyetik sinyalin alınan gücünün ortalama değerden sapmasıdır.
• Bu durum, verici ve alıcı arasındaki yolda bulunan engellerin bir sonucudur.
• Bu, coğrafi konuma ve elektromanyetik (EM) dalgaların radyo frekansına bağlıdır.
2. Küçük Ölçekli Solma
Küçük ölçekli sönümleme, çok kısa mesafelerde ve çok kısa zaman dilimlerinde alınan sinyal gücündeki hızlı dalgalanmalarla ilgilidir.
Esas alınarakçoklu yol gecikme yayılımıİki tür küçük ölçekli sönümleme vardır: düz sönümleme ve frekans seçici sönümleme. Bu çok yollu sönümleme türleri, yayılım ortamına bağlıdır.
2.a) Düz solma
Kablosuz kanalın, iletilen sinyalin bant genişliğinden daha büyük bir bant genişliği üzerinde sabit kazanç ve doğrusal faz tepkisine sahip olması durumunda, düz sönümlemeli olduğu söylenir.
Bu tür sönümlemede, alınan sinyalin tüm frekans bileşenleri aynı oranda eş zamanlı olarak dalgalanır. Buna seçici olmayan sönümleme de denir.
• Sinyal Bant Genişliği << Kanal Bant Genişliği
• Sembol periyodu >> Gecikme Yayılımı
Düz sönümlemenin etkisi, sinyal-gürültü oranında (SNR) azalma olarak görülür. Bu düz sönümleme kanalları, genlik değişkenli kanallar veya dar bantlı kanallar olarak bilinir.
2.b) Frekans Seçici Sönümleme
Radyo sinyalinin farklı spektral bileşenlerini farklı genliklerle etkiler. Bu nedenle seçici sönümleme olarak adlandırılır.
• Sinyal Bant Genişliği > Kanal Bant Genişliği
• Sembol periyodu < Gecikme Yayılımı
Esas alınarakDoppler yayılımıİki tür sönme vardır: hızlı sönme ve yavaş sönme. Bu Doppler yayılımı sönme türleri, mobil cihazın hızına, yani alıcının vericiye göre hızına bağlıdır.
2.c) Hızlı solma
Hızlı sönümleme fenomeni, sinyalin küçük alanlarda (yani bant genişliğinde) hızlı dalgalanmalarıyla temsil edilir. Sinyaller düzlemin tüm yönlerinden geldiğinde, tüm hareket yönlerinde hızlı sönümleme gözlemlenir.
Hızlı sönme, kanalın dürtü yanıtının sembol süresi içinde çok hızlı bir şekilde değişmesi durumunda meydana gelir.
• Yüksek Doppler yayılımı
• Sembol periyodu > Tutarlılık süresi
• Sinyal Değişimi < Kanal Değişimi
Bu parametreler, Doppler yayılımı nedeniyle frekans dağılımına veya zamana bağlı seçici sönümlemeye yol açar. Hızlı sönümleme, yerel nesnelerin yansımaları ve nesnelerin bu nesnelere göre hareketinin 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 sönümleme, temel bant darbesinin şeklini bozar. Bu bozulma doğrusaldır ve oluşturur.ISI(Semboller Arası Girişim). Uyarlanabilir eşitleme, kanal tarafından oluşturulan doğrusal bozulmayı ortadan kaldırarak semboller arası girişimi azaltır.
2.d) Yavaş solma
Yavaş solma, yol üzerindeki binaların, tepelerin, dağların ve diğer nesnelerin gölgelemesinin bir sonucudur.
• Düşük Doppler Yayılımı
• Sembol dönemi <
• Sinyal Değişimi >> Kanal Değişimi
Sönümleme modellerinin veya sönümleme dağılımlarının uygulanması
Sönümleme modellerinin veya sönümleme dağılımlarının uygulamaları arasında Rayleigh sönümlemesi, Rician sönümlemesi, Nakagami sönümlemesi ve Weibull sönümlemesi yer almaktadır. Bu kanal dağılımları veya modelleri, sönümleme profili gereksinimlerine göre temel bant veri sinyalinde sönümlemeyi içerecek şekilde tasarlanmıştır.
Rayleigh soluyor
• Rayleigh modelinde, verici ve alıcı arasında yalnızca görüş hattı dışı (NLOS) bileşenler simüle edilir. Verici ve alıcı arasında görüş hattı yolu bulunmadığı varsayılır.
• MATLAB, Rayleigh kanal modelini simüle etmek için "rayleighchan" fonksiyonunu sağlar.
• Güç, üstel olarak dağılır.
• Faz, düzgün dağılımlıdır ve genlikten bağımsızdır. Kablosuz iletişimde en çok kullanılan sönümleme türüdür.
Ricia'nın 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 çok yollu sönümlemeye maruz kaldığı kablosuz iletişim kanallarını tanımlamak için kullanılan istatistiksel bir modeldir. Şehir veya banliyö alanları gibi orta ila şiddetli sönümlemeye sahip ortamları temsil eder. Aşağıdaki denklem, Nakagami sönümleme kanalı modelini simüle etmek için kullanılabilir.
• Bu durumda h = r*e şeklinde gösteriyoruz.jΦve Φ açısı [-π, π] aralığında düzgün dağılımlıdır.
• r ve Φ değişkenlerinin birbirlerinden bağımsız olduğu varsayılmaktadır.
• Nakagami pdf'si yukarıdaki gibi ifade edilmiştir.
• Nakagami pdf dosyasında, 2σ2= E{r2}, Γ(.) Gama fonksiyonudur ve k >= (1/2) sönümleme figürüdür (eklenen Gauss rastgele değişkenlerinin sayısıyla ilgili serbestlik dereceleri).
• Başlangıçta deneysel olarak, ölçümlere dayanarak geliştirilmiştir.
• Anlık alınan güç Gama dağılımlıdır. • k = 1 ile Rayleigh = Nakagami
Weibull'un solması
Bu kanal, kablosuz iletişim kanalını tanımlamak için kullanılan bir başka istatistiksel modeldir. Weibull sönümleme kanalı, zayıf ve şiddetli sönümleme de dahil olmak üzere çeşitli sönümleme koşullarına sahip ortamları temsil etmek için yaygın olarak kullanılır.
Nerede,
2σ2= E{r2}
• Weibull dağılımı, Rayleigh dağılımının bir başka genellemesidir.
• X ve Y bağımsız ve özdeş dağılımlı, sıfır ortalamalı Gauss değişkenleri olduğunda, R'nin zarfı = (X2+ Y2)1/2Rayleigh dağılımına sahiptir. • Ancak zarf R = (X olarak tanımlanır.2+ Y2)1/2ve buna karşılık gelen olasılık yoğunluk fonksiyonu (güç dağılım profili) Weibull dağılımına sahiptir.
• Aşağıdaki denklem, Weibull sönümleme modelini simüle etmek için kullanılabilir.
Bu sayfada, sönümleme kanalının ne olduğu, türleri, sönümleme modelleri, uygulamaları, işlevleri ve benzeri gibi çeşitli konuları ele aldık. Bu sayfada verilen bilgilerden yararlanarak, küçük ölçekli sönümleme ile büyük ölçekli sönümleme arasındaki farkı, düz sönümleme ile frekans seçici sönümleme arasındaki farkı, hızlı sönümleme ile yavaş sönümleme arasındaki farkı, Rayleigh sönümlemesi ile Rician sönümlemesi arasındaki farkı ve benzerlerini karşılaştırabilir ve aralarındaki farkı çıkarabilirsiniz.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Web sitesi: www.rf-miso.com
Yayın tarihi: 14 Ağustos 2023
