محو شدن مبانی و انواع محو شدن در ارتباطات بی سیم

با در نظر گرفتن انواع اختلالات مربوط به کانال و موقعیت فرستنده/گیرنده، انواع محو شدن در سیستم ارتباط بی سیم وجود دارد.
➤محو شدن در مقیاس بزرگ: شامل از دست دادن مسیر و اثرات سایه زدن است.
➤محو شدن در مقیاس کوچک: به دو دسته اصلی تقسیم می شود. انتشار تاخیر چند مسیره و گسترش داپلر. گسترش تاخیر چند مسیره بیشتر به محو شدن مسطح و محو شدن انتخابی فرکانس تقسیم می شود. گسترش داپلر به محو شدن سریع و محو شدن آهسته تقسیم می شود.
➤مدل‌های محو شدن: انواع محو شدن بالا در مدل‌ها یا توزیع‌های مختلفی اجرا می‌شوند که شامل Rayleigh، Rician، Nakagami، Weibull و غیره می‌شود.

همانطور که می دانیم، سیگنال های محو شدن به دلیل انعکاس از زمین و ساختمان های اطراف و همچنین سیگنال های پراکنده از درختان، مردم و برج های موجود در منطقه بزرگ رخ می دهد. دو نوع محو شدن وجود دارد یعنی. محو شدن در مقیاس بزرگ و محو شدن در مقیاس کوچک.

1.) محو شدن در مقیاس بزرگ

محو شدن در مقیاس بزرگ زمانی رخ می دهد که مانعی بین فرستنده و گیرنده قرار گیرد. این نوع تداخل باعث کاهش قابل توجهی از قدرت سیگنال می شود. این به این دلیل است که موج EM توسط مانع سایه یا مسدود شده است. این مربوط به نوسانات بزرگ سیگنال در طول مسافت است.

۱-الف) از دست دادن مسیر

از دست دادن مسیر فضای آزاد را می توان به صورت زیر بیان کرد.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)²/ λ²} = (4*π*f*d)²/c²
کجا،
Pt = توان انتقال
Pr = دریافت قدرت
λ = طول موج
d = فاصله بین آنتن فرستنده و گیرنده
c = سرعت نور یعنی 3×10⁸

از معادله نشان می‌دهد که سیگنال ارسالی در طول مسافت ضعیف می‌شود، زیرا سیگنال در منطقه بزرگ‌تر و بزرگ‌تری از انتهای فرستنده به انتهای دریافت پخش می‌شود.

1.ب) اثر سایه

• در ارتباطات بی سیم مشاهده می شود. سایه زنی انحراف توان دریافتی سیگنال EM از مقدار متوسط ​​است.
• نتیجه موانع موجود در مسیر بین فرستنده و گیرنده است.
• به موقعیت جغرافیایی و همچنین فرکانس رادیویی امواج EM (الکترومغناطیس) بستگی دارد.

2. محو شدن در مقیاس کوچک

محو شدن در مقیاس کوچک مربوط به نوسانات سریع قدرت سیگنال دریافتی در فاصله بسیار کوتاه و دوره زمانی کوتاه است.

بر اساسانتشار تاخیر چند مسیرهدو نوع محو شدن در مقیاس کوچک وجود دارد. محو شدن مسطح و محو شدن انتخابی فرکانس. این نوع محو شدن چند مسیره به محیط انتشار بستگی دارد.

2-الف) محو شدن مسطح

اگر کانال بی سیم دارای بهره ثابت و پاسخ فاز خطی بر روی پهنای باندی باشد که از پهنای باند سیگنال ارسالی بیشتر باشد، محو می شود.

در این نوع محو شدن، تمام اجزای فرکانس سیگنال دریافتی به طور همزمان به نسبت یکسان نوسان می کنند. همچنین به عنوان محو شدن غیر انتخابی شناخته می شود.

• سیگنال BW << کانال BW
• دوره نماد >> انتشار تاخیر

اثر محو شدن مسطح به صورت کاهش SNR دیده می شود. این کانال های محو صاف به عنوان کانال های متغیر دامنه یا کانال های باند باریک شناخته می شوند.

2.ب) محو شدن انتخابی فرکانس

بر اجزای طیفی مختلف یک سیگنال رادیویی با دامنه های مختلف تأثیر می گذارد. از این رو نام محو انتخابی است.

• سیگنال BW > کانال BW
• دوره نماد < گسترش تاخیر

بر اساسگسترش داپلردو نوع محو شدن وجود دارد یعنی. محو شدن سریع و محو شدن آهسته. این نوع محو شدن گسترش داپلر به سرعت موبایل یعنی سرعت گیرنده نسبت به فرستنده بستگی دارد.

2.ج) محو شدن سریع

پدیده محو شدن سریع با نوسانات سریع سیگنال در مناطق کوچک (یعنی پهنای باند) نشان داده می شود. هنگامی که سیگنال ها از تمام جهات در هواپیما می رسند، محو شدن سریع برای تمام جهات حرکت مشاهده می شود.

محو شدن سریع زمانی اتفاق می افتد که پاسخ ضربه کانال به سرعت در طول مدت نماد تغییر کند.

• گسترش داپلر بالا
• دوره نماد > زمان انسجام
• تغییر سیگنال < تنوع کانال

این پارامترها منجر به پراکندگی فرکانس یا محو شدن انتخابی زمان به دلیل انتشار داپلر می شود. محو شدن سریع نتیجه بازتاب اجسام محلی و حرکت اجسام نسبت به آن اجسام است.

در محو شدن سریع، سیگنال دریافتی مجموع سیگنال های متعددی است که از سطوح مختلف منعکس می شود. این سیگنال مجموع یا اختلاف چند سیگنال است که بر اساس تغییر فاز نسبی بین آنها می تواند سازنده یا مخرب باشد. روابط فاز به سرعت حرکت، فرکانس انتقال و طول مسیر نسبی بستگی دارد.

محو شدن سریع شکل پالس باند پایه را مخدوش می کند. این اعوجاج خطی است و ایجاد می کندISI(تداخل بین نمادها). یکسان سازی تطبیقی ​​با حذف اعوجاج خطی ناشی از کانال، ISI را کاهش می دهد.

2.d) محو شدن آهسته

محو شدن آهسته نتیجه سایه ساختمان ها، تپه ها، کوه ها و سایر اشیاء روی مسیر است.

• انتشار کم داپلر
• دوره نماد <
• تغییر سیگنال >> تغییر کانال

پیاده سازی مدل های Fading یا توزیع های محو

پیاده‌سازی مدل‌های محو یا توزیع‌های محو شامل محو شدن ریلی، محو شدن ریسیان، محو شدن ناکاگامی و محو شدن ویبول است. این توزیع‌ها یا مدل‌های کانال به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بر اساس الزامات پروفایل محو شدن، محو شدن را در سیگنال داده باند پایه ترکیب کنند.

رایلی در حال محو شدن

• در مدل Rayleigh، فقط اجزای Non Line of Sight (NLOS) بین فرستنده و گیرنده شبیه سازی می شوند. فرض بر این است که هیچ مسیر LOS بین فرستنده و گیرنده وجود ندارد.
• MATLAB تابع "rayleighchan" را برای شبیه سازی مدل کانال رایلی فراهم می کند.
• توان به صورت تصاعدی توزیع شده است.
• فاز به طور یکنواخت و مستقل از دامنه توزیع شده است. پرکاربردترین نوع Fading در ارتباطات بی سیم است.

محو شدن ریسیان

• در مدل rician، هر دو مولفه Line of Sight (LOS) و غیر Line of Sight (NLOS) بین فرستنده و گیرنده شبیه سازی می شوند.
• MATLAB تابع "ricianchan" را برای شبیه سازی مدل کانال ریسین فراهم می کند.

ناکاگامی محو شدن

کانال محو شدن Nakagami یک مدل آماری است که برای توصیف کانال های ارتباطی بی سیم استفاده می شود که در آن سیگنال دریافتی تحت محو شدن چند مسیره قرار می گیرد. این نشان دهنده محیط هایی با محو شدن متوسط ​​تا شدید مانند مناطق شهری یا حومه شهر است. برای شبیه سازی مدل کانال محو ناکاگامی می توان از معادله زیر استفاده کرد.