محو شدن در ارتباطات بی‌سیمتغییر دامنه، فاز یا توان سیگنال دریافتی ناشی از تغییرات در مسیر انتشار است. این می‌تواند حاشیه پیوند را کاهش دهد، سیگنال‌های پهنای باند را تحریف کند و اندازه‌گیری‌های RF را برای بازتولید دشوار کند. درک نوع محوشدگی موجود در یک سیستم به مهندسان کمک می‌کند تا آنتن‌ها، روش‌های آزمایش و تکنیک‌های کاهش مناسب را انتخاب کنند.
این راهنما محوشدگی در مقیاس بزرگ و کوچک، کانال‌های مسطح و فرکانس‌گزین، محوشدگی آهسته و سریع و رایج‌ترین مدل‌های آماری کانال را توضیح می‌دهد. همچنین نشان می‌دهد که چگونه الگوی آنتن، قطبش و هندسه آزمایش بر اندازه‌گیری‌های عملی محوشدگی تأثیر می‌گذارند.
محو شدن کانال بی‌سیم چیست؟
یک سیگنال رادیویی به ندرت از طریق یک مسیر ایده‌آل به گیرنده می‌رسد. ساختمان‌ها، زمین، وسایل نقلیه، تجهیزات و سایر اشیاء می‌توانند امواج الکترومغناطیسی را مسدود، منعکس، پراشیده یا پراکنده کنند. بنابراین، چندین نسخه از یک سیگنال مشابه ممکن است با تأخیرها، دامنه‌ها، فازها و زوایای ورود مختلف به گیرنده برسند. ترکیب آنها می‌تواند در یک مکان یا فرکانس سازنده و در مکان یا فرکانس دیگر مخرب باشد.
محوشدگی با از دست دادن قطعی مسیر در فضای آزاد متفاوت است. از دست دادن مسیر، کاهش کلی توان را با افزایش فاصله و فرکانس توصیف می‌کند، در حالی که محوشدگی، تغییرات اضافی حول آن میانگین را توصیف می‌کند. مهندسان معمولاً محوشدگی را بر اساس دو محور مستقل طبقه‌بندی می‌کنند: مقیاس مکانی و گزینش‌پذیری کانال.
شکل ۱.تغییرات آهسته و سریع در سطح سیگنال دریافتی، زمان یا مقیاس‌های مسافتی محوشدگی متفاوتی را نشان می‌دهد.
چگونه محو شدن بی‌سیم طبقه‌بندی می‌شود؟
محو شدن در مقیاس بزرگتغییرات تدریجی را در فواصل نسبتاً طولانی، عمدتاً از تغییر در مسیر و سایه، توصیف می‌کند.محو شدن در مقیاس کوچکتغییرات سریع در فواصل کوتاه یا فواصل زمانی کوتاه به دلیل چندمسیری و حرکت را توصیف می‌کند.
محوشدگی در مقیاس کوچک را می‌توان بر اساس پخش تأخیر به صورت مسطح یا فرکانس‌گزین، و بر اساس پخش داپلر به صورت آهسته یا سریع طبقه‌بندی کرد. این‌ها طبقه‌بندی‌های جداگانه‌ای هستند: یک کانال می‌تواند مسطح و سریع، مسطح و آهسته، فرکانس‌گزین و سریع، یا فرکانس‌گزین و آهسته باشد.
محوشدگی در مقیاس بزرگ: گم شدن مسیر و سایه انداختن
روند از دست دادن مسیر
تلفات مسیر، میانگین کاهش توان دریافتی با فاصله انتشار است. در فضای آزاد بدون مانع، تلفات به طول موج و فاصله مربوط می‌شود. محیط‌های واقعی عواملی مانند عوارض زمین، پارازیت، اثرات جوی و وابستگی به ارتفاع آنتن را اضافه می‌کنند، بنابراین بودجه‌های لینک عملی معمولاً از یک مدل انتشار مناسب برای سناریوی استقرار استفاده می‌کنند.
محو شدن سایه
سایه زمانی رخ می‌دهد که اشیاء بزرگ به طور جزئی یا کامل مسیر انتشار مستقیم را مسدود کنند. ساختمان‌ها، تپه‌ها، ماشین‌آلات و بدنه وسایل نقلیه می‌توانند با تغییر فرستنده، گیرنده یا محیط اطراف، تغییرات نسبتاً آهسته‌ای در سطح دریافتی ایجاد کنند. محو شدن سایه اغلب به صورت آماری در اطراف میانگین محلی افت مسیر نشان داده می‌شود.
محوشدگی در مقیاس کوچک: چندمسیری و حرکت
محوشدگی تخت در مقابل محوشدگی فرکانس-گزین
یک کانال تقریباًمحو شدن مسطحوقتی پهنای باند همدوسی آن وسیع‌تر از پهنای باند سیگنال اشغال شده باشد. سپس کانال دامنه و فاز سیگنال را بدون تغییر شکل شدید طیف آن تغییر می‌دهد.
یک کانال می‌شودفرکانس انتخابیوقتی پهنای باند سیگنال در مقایسه با پهنای باند همدوسی بزرگ باشد. اجزای طیفی مختلف، بهره و فاز متفاوتی را تجربه می‌کنند. علت اصلی، پخش تأخیر چندمسیره قابل حل است که می‌تواند تداخل بین نمادی را در لینک‌های دیجیتال ایجاد کند.
محو شدن آهسته در مقابل محو شدن سریع
محو شدن آهستهیعنی کانال در طول بازه سیگنالینگ مربوطه، تغییرات کمی دارد.محو شدن سریعیعنی کانال در آن بازه زمانی به طور قابل توجهی تغییر می‌کند. حرکت نسبی بین فرستنده، گیرنده و پراکنده‌سازهای اطراف، جابجایی‌های داپلر ایجاد می‌کند و زمان همدوسی کانال را کوتاه می‌کند.
| طبقه‌بندی | مقایسه کلیدی | اثر معمول |
|---|---|---|
| محو شدن مسطح | پهنای باند سیگنال از پهنای باند همدوسی کوچکتر است | دامنه و تغییرات فاز گسترده در کل سیگنال |
| فرکانس انتخابی | پهنای باند سیگنال بزرگتر از پهنای باند همدوسی است | اعوجاج طیفی و تداخل بین نمادهای احتمالی |
| محو شدن آهسته | زمان همدوسی نسبت به فاصله سیگنالینگ طولانی است | تغییر تدریجی سطح لینک |
| محو شدن سریع | زمان انسجام نسبت به فاصله سیگنالینگ کوتاه است | تغییرات سریع و اختلال مرتبط با داپلر |
مدل‌های رایج محوشدگی آماری
- محوشدگی ریلی:معمولاً زمانی استفاده می‌شود که هیچ مؤلفه خط دید غالب واحدی وجود نداشته باشد و سیگنال دریافتی از مؤلفه‌های پراکنده زیادی تشکیل شده باشد.
- محو شدن ریسیان:شامل یک مؤلفه غالب به همراه مؤلفه‌های چندمسیره پراکنده است. ضریب K رایسیان نسبت توان بین مؤلفه‌های غالب و پراکنده را بیان می‌کند.
- محو شدن ناکاگامی:یک توزیع تجربی انعطاف‌پذیر که می‌تواند طیف وسیعی از شدت‌های محوشدگی را از طریق پارامتر شکل خود نشان دهد.
- محوشدگی وایبول:توزیع آماری سازگار دیگری که برای محیط‌های انتشار اندازه‌گیری شده انتخاب شده استفاده می‌شود.
انتخاب مدل باید بر اساس محیط واقعی، فرکانس، تحرک، پیکربندی آنتن و داده‌های اندازه‌گیری باشد. گردش‌های کاری مدرن MATLAB از اشیاء مانندکانال ریلیوکانال ارتباطی Ricianبه جای توابع منسوخ شده‌ای که در نسخه قبلی این مقاله به آنها اشاره شده است.
شکل ۳.توزیع‌های پوششی آماری، مدل‌های فشرده‌ای را برای رفتار محوشدگی اندازه‌گیری شده ارائه می‌دهند.
چگونه محو شدن بر عملکرد سیستم RF تأثیر می‌گذارد
محوشدگی می‌تواند توان دریافتی را کاهش دهد، نسبت سیگنال به نویز را پایین بیاورد، نرخ خطا را افزایش دهد و یک لینک رادیویی را قطع کند. محوشدگی انتخابی فرکانس همچنین می‌تواند شکل موج‌های پهن باند را تحریف کند، در حالی که تغییرات سریع داپلر می‌تواند تخمین کانال را دشوارتر کند.
روش‌های رایج کاهش ریسک عبارتند از:
- حاشیه لینک کافی و کنترل خودکار بهره؛
- زمان، فرکانس، مکان یاتنوع قطبی شدن;
- طراحی شکل موج چندحاملی و متعادل‌سازی؛
- کدگذاری کانال، جایگذاری و مدولاسیون تطبیقی؛
- پردازش MIMO و هدایت پرتو؛
- قرار دادن دقیق آنتن، انتخاب الگو و کنترل قطبش.
هیچ تکنیک واحدی نمی‌تواند تمام مکانیسم‌های محوشدگی را از بین ببرد. رویکرد صحیح به آمار کانال، پهنای باند اشغال شده، تحرک، الزامات پوشش و احتمال قطع قابل قبول بستگی دارد.
شکل ۴.داده‌های اندازه‌گیری شده باید تعیین کنند که آیا توزیع آماری برای یک کانال خاص مناسب است یا خیر.
انتخاب آنتن برای آزمایش‌های صداگذاری کانال و محو شدن سیگنال
یک آنتن به خودی خود کانال انتشار را ایجاد نمی‌کند، اما به شدت بر مسیرها و قطبش‌هایی که ارسال یا دریافت می‌شوند تأثیر می‌گذارد. بهره، پهنای پرتو، الگوی تابش، خلوص قطبش، پایداری فاز و هندسه نصب، همگی می‌توانند بر رفتار کانال اندازه‌گیری شده تأثیر بگذارند.
برای اندازه‌گیری‌های تکرارپذیر کانال یا محوشدگی، موارد زیر را مستند کنید:
- محدوده فرکانس کامل و پهنای باند اندازه‌گیری لحظه‌ای؛
- بهره آنتن و پهنای پرتو نسبت به فرکانس؛
- الزامات قطبش خطی، دوخطی یا دایره‌ای؛
- ارتفاع، جهت، فاصله و سازه‌های اطراف آنتن؛
- کانکتور RF، تلفات کابل و صفحه مرجع کالیبراسیون؛
- حرکت فرستنده، گیرنده و پراکنده‌ساز؛
- گسترش تأخیر، گسترش داپلر و محدوده دینامیکی مورد نیاز.
گزینه‌های آنتن RF MISO
RF MISO آنتن‌های RF و مایکروویو را برای کارهای آزمایشگاهی، میدانی و یکپارچه‌سازی سیستم طراحی و تأمین می‌کند. بسته به پوشش مورد نیاز و هندسه اندازه‌گیری، مهندسان ممکن است در نظر بگیرندآنتن‌های شیپوری پهن‌باندبرای اندازه‌گیری‌های پهنای باند جهت‌دار،آنتن‌های لگاریتمی تناوبیبرای پوشش فرکانسی گسترده، یاآنتن‌های همه‌جهتهبرای مطالعات پوشش و انتشار منتخب.
برای انتخاب مناسب با کاربرد مورد نظر، دیتاشیت مدل فعلی را از نظر محدوده فرکانس، بهره، قطبش، VSWR، کانکتور و ابعاد مکانیکی بررسی کنید. برای انتخاب مناسب، باند تست، پهنای باند، الگوی مورد نیاز، قطبش، محدودیت‌های نصب و محیط اندازه‌گیری را با تیم RF MISO به اشتراک بگذارید.
سوالات متداول در مورد محو شدن بی‌سیم
محو شدن در ارتباطات بی‌سیم چیست؟
محوشدگی در ارتباطات بی‌سیم، تغییر در دامنه، فاز یا توان سیگنال دریافتی است که ناشی از انتشار چندمسیره، سایه، حرکت یا تغییرات در محیط رادیویی است.
انواع اصلی محو شدن چیست؟
محوشدگی معمولاً به دو صورت بزرگ‌مقیاس یا کوچک‌مقیاس طبقه‌بندی می‌شود. محوشدگی در مقیاس کوچک نیز می‌تواند مسطح یا فرکانس‌گزین، و بسته به میزان تأخیر و میزان داپلر، کند یا سریع باشد.
چه چیزی باعث محو شدن در کانال‌های بی‌سیم می‌شود؟
علل رایج شامل انسداد، انعکاس، پراش، پراکندگی، تأخیر چندمسیره و جابجایی داپلر ایجاد شده توسط حرکت فرستنده، گیرنده یا اشیاء اطراف است.
انتخاب آنتن چگونه بر اندازه‌گیری‌های محوشدگی تأثیر می‌گذارد؟
بهره آنتن، پهنای پرتو، قطبش، نصب و هندسه آزمایش بر مسیرهای انتشار ارسال یا دریافت تأثیر می‌گذارند، بنابراین این عوامل باید کنترل و مستند شوند.
الزامات اندازه‌گیری RF خود را مورد بحث قرار دهید
RF MISO می‌تواند به شناسایی گزینه‌های آنتن برای سنجش کانال، مطالعات انتشار، ارزیابی سیستم بی‌سیم و اندازه‌گیری‌های RF مرتبط کمک کند.
منابع و مطالعات بیشتر
زمان ارسال: ۱۴ آگوست ۲۰۲۳
