Orrialde honek haririk gabeko komunikazioan desagertzearen oinarriak eta desagertze motak deskribatzen ditu. Desagertze motak eskala handiko desagertzeetan eta eskala txikiko desagertzeetan banatzen dira (bide anitzeko atzerapen-hedapena eta doppler-hedapena).
Fading laua eta maiztasun-hautaketa fading-a bide anitzeko fading-aren parte dira, fading azkarra eta fading motela, berriz, Doppler sakabanaketa fading-aren parte diren bitartean. Fading mota hauek Rayleigh, Rician, Nakagami eta Weibull banaketen edo ereduen arabera ezartzen dira.
Sarrera:
Dakigunez, haririk gabeko komunikazio sistemak igorle eta hartzaile bat ditu. Igorletik hartzailerako bidea ez da leuna eta transmititutako seinaleak hainbat motatako ahultzea jasan dezake, besteak beste, bide-galera, bide anitzeko ahultzea, etab. Bidean zeharreko seinalearen ahultzea hainbat faktoreren araberakoa da. Faktore horiek denbora, irrati-maiztasuna eta igorle/hartzailearen bidea edo posizioa dira. Igorle eta hartzailearen arteko kanala denboran aldakorra edo finkoa izan daiteke, igorlea/hartzailea finkoak edo elkarrekiko mugitzen ari diren arabera.
Zer da desagertzen?
Jasotako seinalearen potentziaren denboran aldaketa transmisio-euskarrian edo bideetan izandako aldaketek eragindako fading deritzo. Fading-a hainbat faktoreren araberakoa da, goian aipatu bezala. Egoera finkoan, fading-a baldintza atmosferikoen araberakoa da, hala nola euria, tximistak, etab. Egoera mugikorrean, fading-a bidean dauden oztopoen araberakoa da, denboran zehar aldatzen direnak. Oztopo hauek transmisio-efektu konplexuak sortzen dizkiote transmititutako seinaleari.
1. irudiak anplitudearen eta distantziaren arteko grafikoa erakusten du desagertze moteleko eta desagertze azkarreko motetarako, geroago aztertuko ditugunak.
Desagertze motak
Haririk gabeko komunikazio-sisteman gertatzen diren fading motak kontuan hartuta, kanalarekin lotutako hainbat narriadura eta igorle/hargailuaren jarraipen-posizioa kontuan hartuta.
➤Eskala Handiko Desagertzea: Bide-galera eta itzal-efektuak barne hartzen ditu.
➤Eskala Txikiko Desagertzea: Bi kategoria nagusitan banatzen da: bide anitzeko atzerapen-hedapena eta doppler-hedapena. Bide anitzeko atzerapen-hedapena desagertze lauan eta maiztasun-hautaketa bidezko desagertzeetan banatzen da. Doppler-hedapena desagertze azkarrean eta desagertze motelean banatzen da.
➤Lausotze ereduak: Goiko lausotze motak hainbat eredu edo banaketatan ezartzen dira, besteak beste, Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull eta abar.
Dakigunez, seinaleen fading-ak lurraren eta inguruko eraikinen islapen ondorioz gertatzen dira, baita zuhaitzen, pertsonen eta eremu zabalean dauden dorreen sakabanatutako seinaleen ondorioz ere. Bi fading mota daude: eskala handiko fading-a eta eskala txikiko fading-a.
1.) Eskala handiko desagertzea
Eskala handiko fading-a gertatzen da oztopo bat igorlearen eta hartzailearen artean sartzen denean. Interferentzia mota honek seinalearen intentsitatearen murrizketa nabarmena eragiten du. Hau gertatzen da EM uhinak oztopoaren itzalpean edo blokeatuta geratzen delako. Seinalearen gorabehera handiekin erlazionatuta dago distantzian zehar.
1.a) Bide-galera
Espazio libreko bide-galera honela adieraz daiteke.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Non,
Pt = Transmisio-potentzia
Pr = Jasotzeko potentzia
λ = uhin-luzera
d = igorle eta hartzailearen antenen arteko distantzia
c = argiaren abiadura, hau da, 3 x 108
Ekuaziotik ondorioztatzen da transmititutako seinalea distantzian ahuldu egiten dela, seinalea gero eta eremu handiago batean hedatzen den heinean, igorlearen muturretik hartzailearen muturreraino.
1.b) Itzal efektua
• Haririk gabeko komunikazioan ikusten da. Itzala EM seinalearen potentzia jasoaren batez besteko baliotik desbideratzea da.
• Igorlearen eta hartzailearen arteko bidean dauden oztopoen ondorioa da.
• EM (uhin elektromagnetiko)en kokapen geografikoaren eta irrati-maiztasunaren araberakoa da.
2. Eskala Txikiko Desagertzea
Eskala txikiko fading-a jasotako seinalearen intentsitatearen gorabehera azkarrak dira distantzia oso laburrean eta denbora-tarte laburrean.
Honetan oinarritutabide anitzeko atzerapenaren hedapenaBi eskala txikiko fading mota daude: fading laua eta maiztasun-hautaketa bidezko fading. Bide anitzeko fading mota hauek hedapen-ingurunean oinarritzen dira.
2.a) Desagertze laua
Haririk gabeko kanala laua dela esaten da transmititutako seinalearen banda-zabalera baino handiagoa den banda-zabalera batean irabazi konstantea eta fase-erantzun lineala baditu.
Fading mota honetan, jasotako seinalearen maiztasun-osagai guztiak proportzio berdinetan fluktuatzen dira aldi berean. Fading ez-selektibo gisa ere ezagutzen da.
• Seinalearen zabalera << Kanaleko zabalera
• Ikurren aldia >> Atzerapen-hedapena
Fade lauaren efektua SNR-aren jaitsiera gisa ikusten da. Fade lauko kanal hauek anplitude aldakorreko kanalak edo banda estuko kanalak bezala ezagutzen dira.
2.b) Maiztasun-hautaketa bidezko desagertzea
Irrati-seinale baten anplitude desberdineko osagai espektral desberdinei eragiten die. Hortik datorkio fading selektiboaren izena.
• Seinalearen zabalera > Kanalaren zabalera
• Ikurren aldia < Atzerapen-hedapena
Honetan oinarritutaDoppler hedapenaBi fading mota daude, hots, fading azkarra eta fading motela. Doppler hedapen fading mota hauek mugikorraren abiaduraren araberakoak dira, hau da, hartzailearen abiadura igorlearekiko.
2.c) Azkar desagertzen
Fade azkarraren fenomenoa seinalearen gorabehera azkarrek irudikatzen dute eremu txikietan (hau da, banda-zabaleran). Seinaleak planoko norabide guztietatik iristen direnean, fade azkarra mugimenduaren norabide guztietan ikusiko da.
Faling azkarra gertatzen da kanalaren bulkada-erantzuna oso azkar aldatzen denean sinboloaren iraupenean.
• Doppler hedapen handia
• Sinbolo-periodoa > Koherentzia-denbora
• Seinalearen aldakuntza < Kanalaren aldakuntza
Parametro hauek maiztasun-sakabanaketa edo denbora-hautaketa desagertzea eragiten dute Doppler hedapenaren ondorioz. Desagertze azkarra objektu lokalen islapenen eta objektuek objektu horiekiko mugimenduaren ondorioa da.
Fade azkarrean, jasotzeko seinalea gainazal desberdinetatik islatzen diren seinale ugariren batura da. Seinale hau seinale anitzen batura edo kenketa da, eta seinale eraikitzaileak edo suntsitzaileak izan daitezke haien arteko fase-desplazamendu erlatiboaren arabera. Fase-erlazioak mugimendu-abiaduraren, transmisio-maiztasunaren eta bide-luzera erlatiboaren araberakoak dira.
Fading azkarrak banda-baseko pultsuaren forma distortsionatzen du. Distortsio hau lineala da eta sortzen duISI(Ikur arteko interferentzia). Egokitze-berdintasunak ISI murrizten du kanalak eragindako distortsio lineala kenduz.
2.d) Desagertze motela
Desagertze motela eraikinen, muinoen, mendien eta bidearen gainean dauden beste objektu batzuen itzalen ondorioa da.
• Doppler hedapen txikia
• Ikurren periodoa <
• Seinalearen aldakuntza >> Kanalaren aldakuntza
Fading ereduen edo fading banaketaren inplementazioa
Fading ereduen edo fading banaketen inplementazioak Rayleigh fading, Rician fading, Nakagami fading eta Weibull fading dira. Kanal banaketa edo eredu hauek oinarrizko bandako datu seinalean fading-a txertatzeko diseinatuta daude, fading profilaren eskakizunen arabera.
Rayleigh-en desagertzea
• Rayleigh ereduan, igorlearen eta hartzailearen artean Ikusmen Lerrorik Gabeko (NLOS) osagaiak bakarrik simulatzen dira. Igorlearen eta hartzailearen artean ez dagoela LOS biderik suposatzen da.
• MATLABek "rayleighchan" funtzioa eskaintzen du rayleigh kanal eredua simulatzeko.
• Potentzia esponentzialki banatzen da.
• Fasea uniformeki banatuta dago eta anplitudearekiko independentea da. Haririk gabeko komunikazioan gehien erabiltzen den fading mota da.
Riziar desagertzea
• Ricardo ereduan, ikusmen-lerroko (LOS) osagaiak eta ikusmen-lerroko ez diren osagaiak (NLOS) simulatzen dira igorlearen eta hartzailearen artean.
• MATLABek "ricianchan" funtzioa eskaintzen du rician kanal eredua simulatzeko.
Nakagami desagertzen ari da
Nakagami fadding kanala jasotako seinaleak bide anitzeko fading-a jasaten duen haririk gabeko komunikazio-kanalak deskribatzeko erabiltzen den eredu estatistikoa da. Fading moderatu edo larria duten inguruneak adierazten ditu, hala nola hiri edo aldiri eremuak. Hurrengo ekuazioa erabil daiteke Nakagami fading kanal eredua simulatzeko.
• Kasu honetan h = r*e adierazten dugujΦeta Φ angelua uniformeki banatzen da [-π, π] puntuan
• r eta Φ aldagaiak elkarren artean independenteak direla suposatzen da.
• Nakagami pdf-a goian adierazitako moduan adierazten da.
• Nakagami pdf-an, 2σ2= E{r2}, Γ(.) Gamma funtzioa da eta k >= (1/2) desagertzen ari den zifra (gehitutako Gaussion ausazko aldagaien kopuruarekin lotutako askatasun graduak).
• Hasieran neurketetan oinarrituta garatu zen enpirikoki.
• Berehalako jasotze-potentzia Gamma banatuta dago. • k = 1 denean Rayleigh = Nakagami
Weibull-en desagertzea
Kanal hau haririk gabeko komunikazio-kanala deskribatzeko erabiltzen den beste eredu estatistiko bat da. Weibull-en fading-kanala erabili ohi da fading-baldintza mota desberdinak dituzten inguruneak irudikatzeko, fading ahulak zein larriak barne.
Non,
2σ2= E{r2}
• Weibull banaketak Rayleigh banaketaren beste orokortze bat adierazten du.
• X eta Y iid zero batez besteko aldagai gaussiarrak direnean, R-ren gutunazala = (X2+ Y2)1/2Rayleigh-en banaketa al da. • Hala ere, gutunazala R = (X) definituta dago2+ Y2)1/2, eta dagokion pdf-a (potentzia banaketa profila) Weibull-en banatuta dago.
• Hurrengo ekuazioa erabil daiteke Weibull-en fading eredua simulatzeko.
Orrialde honetan fading-ari buruzko hainbat gai jorratu ditugu, hala nola, zer den fading kanala, motak, fading ereduak, aplikazioak, funtzioak eta abar. Orrialde honetan emandako informazioa erabil daiteke eskala txikiko fading-aren eta eskala handiko fading-aren arteko aldea alderatu eta ondorioztatzeko, fading lauaren eta maiztasun-hautaketazko fading-aren arteko aldea, fading azkarren eta fading motelen arteko aldea, Rayleigh fading-aren eta Ricciar fading-aren arteko aldea eta abar.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefonoa: 0086-028-82695327
Webgunea: www.rf-miso.com
Argitaratze data: 2023ko abuztuaren 14a
