דף זה מתאר את יסודות הדהייה וסוגי הדהייה בתקשורת אלחוטית.סוגי הדהייה מחולקים לדהייה בקנה מידה גדול ודעיכה בקנה מידה קטן (התפשטות עיכוב מרובה נתיבים והתפשטות דופלר).
דהייה שטוחה ודעיכה בבחירת תדר הם חלק מהדהייה מרובה מסלולים, כאשר דהייה מהירה ודהייה איטית הם חלק מהדהייה של התפשטות דופלר.סוגי דהייה אלה מיושמים לפי הפצות או מודלים של Rayleigh, Rician, Nakagami ו- Weibull.
מבוא:
כידוע מערכת תקשורת אלחוטית מורכבת ממשדר ומקלט.הנתיב מהמשדר למקלט אינו חלק והאות המשודר עשוי לעבור סוגים שונים של הנחתות כולל אובדן נתיב, הנחתה מרובה מסלולים וכו'. הנחתת האות דרך הנתיב תלויה בגורמים שונים.הם זמן, תדר רדיו ונתיב או מיקום של משדר/מקלט.הערוץ בין המשדר למקלט יכול להיות משתנה בזמן או קבוע, תלוי אם המשדר/מקלט קבועים או נעים אחד ביחס לשני.
מה זה דעיכה?
שינוי הזמן של הספק האות המתקבל עקב שינויים במדיום השידור או הנתיבים ידוע כדעיכה.דהייה תלויה בגורמים שונים כפי שהוזכר לעיל.בתרחיש קבוע, דהייה תלויה בתנאים אטמוספריים כגון גשמים, ברק וכו'. בתרחיש נייד, דהייה תלויה במכשולים לאורך הנתיב המשתנים ביחס לזמן.מכשולים אלו יוצרים השפעות שידור מורכבות לאות המשודר.
האיור-1 מתאר טבלת משרעת לעומת מרחק עבור סוגי דהייה איטית ודעיכה מהירה, עליהם נדון בהמשך.
סוגים דוהים
בהתחשב בליקויים שונים הקשורים לערוצים ומיקום המשדר/מקלט הבאים הם סוגי הדהייה במערכת תקשורת אלחוטית.
➤ דהייה בקנה מידה גדול: זה כולל אובדן נתיב והשפעות הצללה.
➤ דהייה בקנה מידה קטן: זה מחולק לשתי קטגוריות עיקריות, כלומר.פיזור עיכוב רב-נתיבי והתפשטות דופלר.התפשטות ההשהיה מרובה הנתיבים מחולקת עוד יותר לדהייה שטוחה ודעיכה סלקטיבית בתדר.התפשטות דופלר מתחלקת לדהייה מהירה ודעיכה איטית.
➤ דגמי דהייה: סוגי הדהייה לעיל מיושמים בדגמים או הפצות שונות הכוללות את Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull וכו'.
כידוע, אותות דהייה מתרחשים עקב השתקפויות מבניינים קרקעיים ומסביב וכן אותות מפוזרים מעצים, אנשים ומגדלים הנמצאים בשטח הגדול.ישנם שני סוגים של דהייה, כלומר.דהייה בקנה מידה גדול ודהייה בקנה מידה קטן.
1.) דהייה בקנה מידה גדול
דהייה בקנה מידה גדול מתרחשת כאשר מכשול נכנס בין המשדר למקלט.סוג הפרעה זה גורם לכמות משמעותית של הפחתת עוצמת האות.הסיבה לכך היא שגל EM מוצל או נחסם על ידי המכשול.זה קשור לתנודות גדולות של האות לאורך המרחק.
1.א) אובדן נתיב
אובדן נתיב החלל הפנוי יכול לבוא לידי ביטוי באופן הבא.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * ד)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
איפה,
Pt = כוח שידור
Pr = קבל כוח
λ = אורך גל
d = מרחק בין אנטנת שידור וקבלה
c = מהירות האור כלומר 3 x 108
מהמשוואה זה מרמז שהאות המשודר מוחלש לאורך המרחק כאשר האות מתפזר על פני שטח גדול יותר ויותר מקצה השידור לקצה הקבלה.
1.ב) אפקט הצללה
• זה נצפה בתקשורת אלחוטית.הצללה היא סטייה של הספק המתקבל של אות EM מהערך הממוצע.
• זה תוצאה של מכשולים על הנתיב בין המשדר למקלט.
• זה תלוי במיקום הגיאוגרפי וכן בתדר הרדיו של גלי EM (אלקטרומגנטיים).
2. דהייה בקנה מידה קטן
דהייה בקנה מידה קטן עוסקת בתנודות מהירות של עוצמת האות המתקבל לאורך מרחק קצר מאוד ותקופת זמן קצרה.
מבוסס עלהתפשטות עיכוב רב-נתיביםישנם שני סוגים של דהייה בקנה מידה קטן, כלומר.דהייה שטוחה ודעיכה סלקטיבית בתדר.סוגי הדהייה מרובי נתיבים אלה תלויים בסביבת התפשטות.
2.א) דהייה שטוחה
אומרים שהערוץ האלחוטי הוא דהייה שטוחה אם יש לו רווח קבוע ותגובת פאזה ליניארית על רוחב פס שגדול מרוחב הפס של האות המשודר.
בסוג זה של דהייה כל מרכיבי התדר של האות המתקבל משתנים באותם פרופורציות בו זמנית.זה ידוע גם בשם דהייה לא סלקטיבית.
• אות BW << ערוץ BW
• תקופת סמל >> התפשטות עיכוב
ההשפעה של דהייה שטוחה נתפסת כירידה ב-SNR.ערוצי דהייה שטוחים אלה ידועים בתור ערוצים משתני משרעת או ערוצי פס צר.
2.ב) דהייה סלקטיבית בתדר
זה משפיע על רכיבים ספקטרליים שונים של אות רדיו עם אמפליטודות שונות.מכאן השם סלקטיבי דהייה.
• אות BW > ערוץ BW
• תקופת סמל < Delay Spread
מבוסס עלהתפשטות דופלרישנם שני סוגים של דהייה, כלומר.דהייה מהירה ודעיכה איטית.סוגי דהיית התפשטות דופלר אלה תלויים במהירות הנייד, כלומר מהירות המקלט ביחס למשדר.
2.ג) דהייה מהירה
תופעת הדהייה המהירה מיוצגת על ידי תנודות מהירות של האות על פני שטחים קטנים (כלומר רוחב פס).כאשר האותות מגיעים מכל הכיוונים במטוס, תיבחן דהייה מהירה לכל כיווני התנועה.
דהייה מהירה מתרחשת כאשר תגובת דחף הערוץ משתנה במהירות רבה בתוך משך הסמל.
• התפשטות דופלר גבוהה
• תקופת סמל > זמן קוהרנטיות
• Variation Signal < Variation Channel
פרמטרים אלה מביאים לפיזור תדרים או לדהייה סלקטיבית בזמן עקב התפשטות דופלר.דהייה מהירה היא תוצאה של השתקפויות של עצמים מקומיים ותנועה של עצמים ביחס לאותם עצמים.
בדעיכה מהירה, אות קבלה הוא סכום של אותות רבים אשר משתקפים ממשטחים שונים.אות זה הוא סכום או הפרש של אותות מרובים שיכולים להיות בונים או הרסניים על סמך הסטת פאזה יחסית ביניהם.יחסי פאזות תלויים במהירות התנועה, תדירות השידור ואורכי הנתיב היחסיים.
דהייה מהירה מעוותת את צורת הדופק של פס הבסיס.העיוות הזה הוא ליניארי ויוצרISI(Inter Symbol Interference).שוויון אדפטיבי מפחית ISI על ידי הסרת עיוות ליניארי שנגרם על ידי ערוץ.
2.ד) דהייה איטית
דהייה איטית היא תוצאה של הצללה על ידי מבנים, גבעות, הרים וחפצים אחרים מעל השביל.
• פיזור דופלר נמוך
• תקופת סמל <
• שינוי אות >> וריאציה של ערוץ
יישום מודלים של דהייה או הפצות דהייה
הטמעות של דגמי דהייה או הפצות דהייה כוללות דהיית Rayleigh, דהיית Rician, דהיית Nakagami ודעיכה Weibull.הפצות ערוצים או דגמים אלה מתוכננים לשלב דהייה באות הנתונים בפס הבסיס בהתאם לדרישות פרופיל הדהייה.
ריילי דועך
• בדגם Rayleigh, רק רכיבי Non Line of Sight (NLOS) מדומים בין משדר למקלט.ההנחה היא שלא קיים נתיב LOS בין המשדר למקלט.
• MATLAB מספק פונקציית "rayleighchan" כדי לדמות מודל ערוץ ריילי.
• ההספק מתחלק אקספוננציאלית.
• הפאזה מפוזרת באופן אחיד ובלתי תלויה באמפליטודה.זהו סוגי הדהייה הנפוצים ביותר בתקשורת אלחוטית.
ריסיאן דועך
• במודל rician, רכיבי קו ראייה (LOS) וגם רכיבים שאינם קו ראייה (NLOS) מדומים בין משדר למקלט.
• MATLAB מספק פונקציית "ricianchan" כדי לדמות מודל ערוץ rician.
Nakagami דועך
ערוץ דהיית Nakagami הוא מודל סטטיסטי המשמש לתיאור ערוצי תקשורת אלחוטיים שבהם ה-sgnal המתקבל עובר דהייה מרובה מסלולים.הוא מייצג סביבות עם דהייה בינונית עד חמורה כמו אזורים עירוניים או פרבריים.ניתן להשתמש במשוואה הבאה כדי לדמות מודל ערוץ דהייה של Nakagami.
• במקרה זה נסמן h = r*ejΦוהזווית Φ מחולקת באופן אחיד על [-π, π]
• ההנחה היא שהמשתנה r ו-Φ בלתי תלויים זה בזה.
• ה-PDF של Nakagami מבוטא כמו לעיל.
• ב-Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) היא פונקציית Gamma ו-k >= (1/2) היא הנתון הדועך (דרגות חופש הקשורות למספר המשתנים האקראיים של גאוסיון שנוספו).
• הוא פותח במקור באופן אמפירי על סמך מדידות.
• עוצמת קליטה מיידית מופצת בגמא.• עם k = 1 ריילי = Nakagami
וויבול דועך
ערוץ זה הוא מודל סטטיסטי נוסף המשמש לתיאור ערוץ תקשורת אלחוטי.ערוץ דהייה של Weibull משמש בדרך כלל לייצוג סביבות עם סוגים שונים של תנאי דהייה כולל דהייה חלשה וחמורה כאחד.
איפה,
2σ2= E{r2}
• התפלגות Weibull מייצגת הכללה נוספת של התפלגות ריילי.
• כאשר X ו-Y הם iid אפס משתנים גאוסיים ממוצעים, המעטפת של R = (X2+ Y2)1/2מופץ ריילי.• עם זאת, המעטפה מוגדרת R = (X2+ Y2)1/2, וה-PDF המקביל (פרופיל חלוקת הכוח) הוא מבוזר של Weibull.
• ניתן להשתמש במשוואה הבאה כדי לדמות את מודל הדהייה של Weibull.
בעמוד זה עברנו על נושאים שונים בנושא דהייה כגון מהו ערוץ דהייה, סוגיו, דגמי דהייה, האפליקציות שלהם, פונקציות וכדומה.ניתן להשתמש במידע המופיע בדף זה על מנת להשוות ולהסיק הבדל בין דהייה בקנה מידה קטן לדעיכה בקנה מידה גדול, הבדל בין דהייה שטוחה לדעיכה סלקטיבית בתדר, הבדל בין דהייה מהירה לדעיכה איטית, הבדל בין דהייה ריילי לדעיכה ריסיאן בקרוב.
E-mail:info@rf-miso.com
טלפון: 0086-028-82695327
אתר אינטרנט: www.rf-miso.com
זמן פרסום: 14 באוגוסט 2023
