Vezeték nélküli csatorna elhalványulásaa vett jel amplitúdójának, fázisának vagy teljesítményének változása, amelyet a terjedési útvonal változásai okoznak. Csökkentheti az összeköttetési tartalékot, torzíthatja a szélessávú jeleket, és megnehezítheti az RF mérések reprodukálását. A rendszerben jelen lévő fading típusának megértése segít a mérnököknek a megfelelő antennák, vizsgálati módszerek és enyhítési technikák kiválasztásában.
Ez az útmutató ismerteti a nagyléptékű és kisléptékű fadinget, a sík és frekvenciaszelektív csatornákat, a lassú és gyors fadinget, valamint a leggyakoribb statisztikai csatornamodelleket. Azt is bemutatja, hogy az antenna mintázata, a polarizáció és a tesztgeometria hogyan befolyásolja a gyakorlati fadingméréseket.
Mi a vezeték nélküli csatornahalványulás?
Egy rádiójel ritkán jut el a vevőhöz egyetlen ideális útvonalon keresztül. Az épületek, a terep, a járművek, a berendezések és egyéb tárgyak blokkolhatják, visszaverhetik, diffraktálhatják vagy szétszórhatják az elektromágneses hullámokat. Ugyanazon jel több példánya ezért eltérő késleltetéssel, amplitúdóval, fázissal és érkezési szöggel érkezhet. Ezek kombinációja az egyik helyen vagy frekvencián konstruktív, a másikon pedig romboló lehet.
A fading különbözik a determinisztikus szabad térbeli útvonalveszteségtől. Az útvonalveszteség a távolság és a frekvencia növekedésével járó általános teljesítménycsökkenést írja le, míg a fading az átlag körüli további eltérést írja le. A mérnökök általában két független tengely mentén osztályozzák a fadinget: térbeli skála és csatornaszelektivitás.
1. ábra.A vételi jelszint lassú és gyors változásai a különböző gyengülési idő- vagy távolságskálákat illusztrálják.
Hogyan osztályozzák a vezeték nélküli fadinget
Nagymértékű fakulásfokozatos változásokat ír le viszonylag nagy távolságok során, főként az útveszteség változásából és az árnyékolásból adódóan.Kismértékű fakulásrövid távolságokon vagy rövid időközönként bekövetkező gyors változásokat ír le a több útvonalból és mozgásból adódóan.
A kismértékű fading ezután a késleltetés szórása alapján laposnak vagy frekvenciaszelektívnek, a Doppler-szórás alapján pedig lassúnak vagy gyorsnak osztályozható. Ezek külön osztályozások: egy csatorna lehet lapos és gyors, lapos és lassú, frekvenciaszelektív és gyors, vagy frekvenciaszelektív és lassú.
Nagyléptékű elhalványulás: Útvonalvesztés és árnyékolás
Útvonal-vesztési trend
Az útvonalveszteség a vételi teljesítmény átlagos csökkenése a terjedési távolság függvényében. Akadálymentes, szabad térben a veszteség a hullámhosszal és a távolsággal függ össze. A valós környezetek magukban foglalják a terepviszonyokat, a zavarokat, a légköri hatásokat és az antennamagasságtól való függést, így a gyakorlati összeköttetési költségvetések általában a telepítési forgatókönyvnek megfelelő terjedési modellt használnak.
Árnyék elhalványulása
Árnyékolás akkor következik be, amikor nagy tárgyak részben vagy teljesen eltakarják a közvetlen terjedési útvonalat. Az épületek, dombok, gépek és járműkarosszériák viszonylag lassú változásokat okozhatnak a vételi szinten, ahogy az adó, a vevő vagy a környező környezet változik. Az árnyékolás elhalványulását statisztikailag gyakran a lokális átlagos útvonalveszteség körül ábrázolják.
Kisléptékű fading: Többutas és mozgásos
Flat fading vs. frekvencia-szelektív fading
Egy csatorna körülbelüllapos elhalványulásamikor a koherencia-sávszélessége szélesebb, mint az elfoglalt jel sávszélessége. A csatorna ekkor megváltoztatja a jel amplitúdóját és fázisát anélkül, hogy jelentősen átalakítaná a spektrumát.
Egy csatorna válikfrekvenciaszelektívamikor a jel sávszélessége nagy a koherencia sávszélességhez képest. A különböző spektrális komponensek eltérő erősítést és fázist tapasztalnak. Ennek kiváltó oka a feloldható többutas késleltetés szórása, amely szimbólumok közötti interferenciát okozhat a digitális kapcsolatokban.
Lassú fakulás vs. gyors fakulás
Lassú elhalványulásazt jelenti, hogy a csatorna alig változik a vonatkozó jelzési intervallum alatt.Gyors fakulásazt jelenti, hogy a csatorna jelentősen változik az adott intervallum alatt. Az adó, a vevő és a környező szóróforrások közötti relatív mozgás Doppler-eltolódásokat okoz és lerövidíti a csatorna koherenciaidejét.
| Osztályozás | Kulcsösszehasonlítás | Tipikus hatás |
|---|---|---|
| Lapos fakulás | A jel sávszélessége kisebb, mint a koherencia sávszélesség | Széles amplitúdó- és fázisváltozás a teljes jelben |
| Frekvencia szelektív | A jel sávszélessége nagyobb, mint a koherencia sávszélesség | Spektrális torzítás és lehetséges szimbólumok közötti interferencia |
| Lassú elhalványulás | A koherenciaidő hosszú a jelzési intervallumhoz képest | Fokozatos kapcsolatszintű változás |
| Gyors fakulás | A koherenciaidő rövid a jelzési intervallumhoz képest | Gyors variáció és Dopplerrel kapcsolatos károsodás |
Gyakori statisztikai fading modellek
- Rayleigh-gyengülés:Általában akkor használják, ha nincs egyetlen domináns látóvonalbeli komponens, és a vett jel sok szétszórt komponensből áll.
- Rician-féle fakulás:magában foglal egy domináns komponenst a szórt többutas komponensekkel együtt. A Rician K-faktor a domináns és a diffúz komponensek közötti teljesítményarányt fejezi ki.
- Nakagami elhalványulása:egy rugalmas empirikus eloszlás, amely az alakparaméterén keresztül a fading súlyosságának tartományát képes reprezentálni.
- Weibull-halványulás:egy másik adaptálható statisztikai eloszlás, amelyet kiválasztott mért terjedési környezetekhez használnak.
A modell kiválasztásának a tényleges környezeten, frekvencián, mobilitáson, antennakonfiguráción és mérési adatokon kell alapulnia. A modern MATLAB munkafolyamatok olyan objektumokat használnak, mint példáulkomm.RayleighChanneléskomm.RicianCsatornaa cikk korábbi verziójában hivatkozott elavult függvények helyett.
3. ábra.A statisztikai burkológörbe-eloszlások kompakt modelleket biztosítanak a mért fading viselkedéshez.
Hogyan befolyásolja a fading az RF rendszer teljesítményét?
A fading csökkentheti a vételi teljesítményt, csökkentheti a jel-zaj arányt, növelheti a hibaszázalékot és megszakíthatja a rádiókapcsolatot. A frekvenciaszelektív fading torzíthatja a szélessávú hullámformákat, míg a gyors Doppler-variáció megnehezítheti a csatornabecslést.
Az általános mérséklési módszerek a következők:
- megfelelő kapcsolati tartalék és automatikus erősítésszabályozás;
- időbeli, frekvenciabeli, térbeli vagy polarizációs diverzitás;
- kiegyenlítés és többvivős hullámforma-tervezés;
- csatornakódolás, összefonódás és adaptív moduláció;
- MIMO feldolgozás és nyalábkormányzás;
- gondos antennaelhelyezés, mintaválasztás és polarizáció-vezérlés.
Egyetlen technika sem küszöböli ki az összes fading mechanizmust. A helyes megközelítés a csatorna statisztikáitól, az elfoglalt sávszélességtől, a mobilitástól, a lefedettségi követelményektől és az elfogadható kiesési valószínűségtől függ.
4. ábra.A mért adatoknak kell meghatározniuk, hogy egy statisztikai eloszlás megfelelő-e egy adott csatornához.
Antennaválasztás csatorna-szondázási és fading-tesztekhez
Az antenna önmagában nem hozza létre a terjedési csatornát, de erősen befolyásolja, hogy mely útvonalakat és polarizációkat továbbítja vagy veszi. Az erősítés, a nyalábszélesség, a sugárzási minta, a polarizáció tisztasága, a fázisstabilitás és a szerelési geometria mind befolyásolhatja a mért csatorna viselkedését.
Ismételhető csatorna- vagy fading-mérésekhez dokumentálja a következőket:
- a teljes frekvenciatartomány és a pillanatnyi mérési sávszélesség;
- antennaerősítés és nyalábszélesség a frekvencia függvényében;
- lineáris, kettős lineáris vagy cirkuláris polarizációs követelmények;
- antenna magassága, iránya, távolsága és a környező szerkezetek;
- RF csatlakozó, kábelveszteség és kalibrációs referenciasík;
- adó, vevő és szóró mozgása;
- késleltetési szórás, Doppler-szórás és szükséges dinamikus tartomány.
RF MISO antenna opciók
Az RF MISO RF és mikrohullámú antennákat tervez és szállít laboratóriumi, terepi és rendszerintegrációs munkákhoz. A szükséges lefedettségtől és mérési geometriától függően a mérnökök figyelembe vehetik a következőket:szélessávú kürtantennákirányított szélessávú mérésekhez,log-periodikus antennákszéles frekvencia lefedettség érdekében, vagymindenirányú antennákkiválasztott lefedettségi és terjedési vizsgálatokhoz.
Tekintse át az aktuális modell adatlapját a frekvenciatartomány, az erősítés, a polarizáció, a VSWR, a csatlakozó és a mechanikai méretek tekintetében. Alkalmazásspecifikus kiválasztáshoz ossza meg a tesztsávot, a sávszélességet, a szükséges mintázatot, a polarizációt, a rögzítési korlátozásokat és a mérési környezetet az RF MISO csapattal.
Beszélje meg RF mérési igényeit
Az RF MISO segíthet az antennaopciók azonosításában csatornaszondázáshoz, terjedési vizsgálatokhoz, vezeték nélküli rendszer értékeléséhez és a kapcsolódó RF mérésekhez.
Fedezze fel az antenna tesztelési lehetőségeit|Kapcsolat RF MISO
Hivatkozások és további olvasmányok
Közzététel ideje: 2023. augusztus 14.
