Inilalarawan ng page na ito ang mga pangunahing kaalaman sa Fading at mga uri ng fading sa wireless na komunikasyon. Ang mga uri ng Fading ay nahahati sa large scale fading at small scale fading (multipath delay spread at doppler spread).
Ang flat fading at frequency selection fading ay bahagi ng multipath fading kung saan ang mabilis na fading at slow fading ay bahagi ng doppler spread fading. Ang mga uri ng pagkupas na ito ay ipinapatupad ayon sa mga pamamahagi o modelo ng Rayleigh, Rician, Nakagami at Weibull.
Panimula:
Tulad ng alam natin ang wireless na sistema ng komunikasyon ay binubuo ng transmitter at receiver. Ang landas mula sa transmitter patungo sa receiver ay hindi maayos at ang ipinadalang signal ay maaaring dumaan sa iba't ibang uri ng mga attenuation kabilang ang pagkawala ng landas, multipath attenuation atbp. Ang pagpapahina ng signal sa pamamagitan ng landas ay nakasalalay sa iba't ibang mga kadahilanan. Ang mga ito ay oras, dalas ng radyo at landas o posisyon ng transmitter/receiver. Ang channel sa pagitan ng transmitter at receiver ay maaaring mag-iba-iba o maayos ang oras depende sa kung ang transmitter/receiver ay naayos o gumagalaw nang may paggalang sa isa't isa.
Ano ang kumukupas?
Ang pagkakaiba-iba ng oras ng natanggap na kapangyarihan ng signal dahil sa mga pagbabago sa transmission medium o mga landas ay kilala bilang fading. Ang pagkupas ay depende sa iba't ibang mga kadahilanan tulad ng nabanggit sa itaas. Sa nakapirming sitwasyon, ang pagkupas ay depende sa mga kondisyon ng atmospera gaya ng pag-ulan, pagkidlat atbp. Sa mobile na sitwasyon, ang pagkupas ay depende sa mga hadlang sa landas na nag-iiba-iba ayon sa oras. Ang mga hadlang na ito ay lumilikha ng mga kumplikadong epekto ng paghahatid sa ipinadalang signal.
Ang figure-1 ay naglalarawan ng amplitude versus distance chart para sa mabagal na pagkupas at mabilis na pagkupas na mga uri na tatalakayin natin sa ibang pagkakataon.
Mga uri ng pagkupas
Isinasaalang-alang ang iba't ibang channel na may kaugnayan sa mga kapansanan at posisyon ng transmitter/receiver na sumusunod ay ang mga uri ng pagkupas sa wireless na sistema ng komunikasyon.
➤Large Scale Fading: Kabilang dito ang path loss at shadowing effect.
➤Small Scale Fading: Ito ay nahahati sa dalawang pangunahing kategorya viz. multipath delay spread at doppler spread. Ang multipath delay spread ay nahahati pa sa flat fading at frequency selective fading. Ang Doppler spread ay nahahati sa mabilis na pagkupas at mabagal na pagkupas.
➤Fading na mga modelo: Ang mga uri ng fading sa itaas ay ipinapatupad sa iba't ibang modelo o distribusyon na kinabibilangan ng Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull atbp.
Tulad ng alam natin, ang pagkupas ng mga signal ay nangyayari dahil sa mga pagmuni-muni mula sa lupa at nakapalibot na mga gusali pati na rin ang mga nakakalat na signal mula sa mga puno, tao at mga tore na naroroon sa malaking lugar. Mayroong dalawang uri ng pagkupas viz. large scale fading at small scale fading.
1.) Malaking Scale Fading
Ang malakihang pagkupas ay nangyayari kapag ang isang balakid ay pumasok sa pagitan ng transmitter at receiver. Ang uri ng interference na ito ay nagdudulot ng makabuluhang pagbawas sa lakas ng signal. Ito ay dahil ang EM wave ay nililiman o hinaharangan ng balakid. Ito ay nauugnay sa malalaking pagbabagu-bago ng signal sa distansya.
1.a) Pagkawala ng landas
Ang pagkawala ng landas ng libreng espasyo ay maaaring ipahayag bilang mga sumusunod.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
saan,
Pt = Magpadala ng kapangyarihan
Pr = Tumanggap ng kapangyarihan
λ = haba ng daluyong
d = distansya sa pagitan ng pagpapadala at pagtanggap ng antenna
c = bilis ng liwanag ibig sabihin 3 x 108
Mula sa equation, ipinahihiwatig nito na ang ipinadalang signal ay humihina sa distansya habang ang signal ay kumakalat sa mas malaki at mas malaking lugar mula sa dulo ng pagpapadala patungo sa pagtatapos ng pagtanggap.
1.b) Epekto ng pag-shadow
• Ito ay sinusunod sa wireless na komunikasyon. Ang pag-shadow ay paglihis ng natanggap na kapangyarihan ng EM signal mula sa average na halaga.
• Ito ay resulta ng mga hadlang sa daanan sa pagitan ng transmitter at receiver.
• Ito ay depende sa heograpikal na posisyon pati na rin ang radio frequency ng EM (ElectroMagnetic) waves.
2. Maliit na Scale Fading
Ang small scale fading ay nababahala sa mabilis na pagbabagu-bago ng natanggap na lakas ng signal sa napakaikling distansya at maikling panahon.
Batay sapagkalat ng pagkaantala ng multipathmay dalawang uri ng small scale fading viz. flat fading at frequency selective fading. Ang mga multipath fading na uri na ito ay nakadepende sa propagation environment.
2.a) Pagkupas ng patag
Ang wireless channel ay sinasabing flat fading kung ito ay may pare-parehong gain at linear phase response sa isang bandwidth na mas malaki kaysa sa bandwidth ng transmitted signal.
Sa ganitong uri ng pagkupas lahat ng mga bahagi ng dalas ng natanggap na signal ay nagbabago sa parehong proporsyon nang sabay-sabay. Ito ay kilala rin bilang non-selective fading.
• Signal BW << Channel BW
• Panahon ng Simbolo >> Pagkaantala ng Pagkalat
Ang epekto ng flat fading ay nakikita bilang pagbaba sa SNR. Ang mga flat fading channel na ito ay kilala bilang amplitude varying channels o narrowband channels.
2.b) Dalas Selective fading
Nakakaapekto ito sa iba't ibang spectral na bahagi ng isang radio signal na may iba't ibang amplitude. Kaya't ang pangalan ay pumipili ng pagkupas.
• Signal BW > Channel BW
• Panahon ng simbolo < Delay Spread
Batay sapagkalat ng dopplermay dalawang uri ng fading viz. mabilis na pagkupas at mabagal na pagkupas. Ang mga doppler spread fading type na ito ay nakadepende sa mobile speed ie speed ng receiver na may kinalaman sa transmitter.
2.c) Mabilis na pagkupas
Ang kababalaghan ng mabilis na pagkupas ay kinakatawan ng mabilis na pagbabagu-bago ng signal sa maliliit na lugar (ibig sabihin, bandwidth). Kapag dumating ang mga signal mula sa lahat ng direksyon sa eroplano, ang mabilis na pagkupas ay makikita para sa lahat ng direksyon ng paggalaw.
Ang mabilis na pagkupas ay nangyayari kapag ang channel impulse response ay napakabilis na nagbabago sa loob ng tagal ng simbolo.
• Mataas na pagkalat ng doppler
• Panahon ng simbolo > Oras ng pagkakaugnay
• Variation ng Signal < Variation ng channel
Ang mga parameter na ito ay nagreresulta sa frequency dispersion o time selective fading dahil sa doppler spreading. Ang mabilis na pagkupas ay resulta ng mga pagmuni-muni ng mga lokal na bagay at paggalaw ng mga bagay na may kaugnayan sa mga bagay na iyon.
Sa mabilis na pagkupas, ang pagtanggap ng signal ay kabuuan ng maraming mga signal na makikita mula sa iba't ibang mga ibabaw. Ang signal na ito ay kabuuan o pagkakaiba ng maramihang mga signal na maaaring maging constructive o mapanirang batay sa relatibong phase shift sa pagitan ng mga ito. Ang mga ugnayan ng phase ay nakasalalay sa bilis ng paggalaw, dalas ng paghahatid at kaugnay na haba ng landas.
Ang mabilis na pagkupas ay nakakasira sa hugis ng baseband pulse. Ang pagbaluktot na ito ay linear at lumilikhaISI(Inter Symbol Interference). Binabawasan ng adaptive equalization ang ISI sa pamamagitan ng pag-alis ng linear distortion na dulot ng channel.
2.d) Mabagal na pagkupas
Ang mabagal na pagkupas ay resulta ng paglililim ng mga gusali, burol, bundok at iba pang mga bagay sa daanan.
• Mababang Doppler Spread
• Panahon ng simbolo <
• Pagkakaiba-iba ng Signal >> Pagkakaiba-iba ng Channel
Pagpapatupad ng Fading na mga modelo o fading distribution
Ang mga pagpapatupad ng fading na modelo o fading distribution ay kinabibilangan ng Rayleigh fading, Rician fading, Nakagami fading at Weibull fading. Ang mga distribusyon o modelo ng channel na ito ay idinisenyo upang isama ang pagkupas sa signal ng data ng baseband ayon sa mga kinakailangan sa pagkupas ng profile.
Nanghihina si Rayleigh
• Sa modelong Rayleigh, tanging Non Line of Sight (NLOS) na bahagi ang ginagaya sa pagitan ng transmitter at receiver. Ipinapalagay na walang LOS path na umiiral sa pagitan ng transmitter at receiver.
• Nagbibigay ang MATLAB ng function na "rayleighchan" upang gayahin ang modelo ng rayleigh channel.
• Ang kapangyarihan ay exponentially distributed.
• Ang bahagi ay pantay na ipinamamahagi at independiyente mula sa amplitude. Ito ang pinaka ginagamit na uri ng Fading sa wireless na komunikasyon.
kumukupas si Rician
• Sa rician model, parehong Line of Sight (LOS) at hindi Line of Sight(NLOS) na bahagi ay ginagaya sa pagitan ng transmitter at receiver.
• Nagbibigay ang MATLAB ng function na "ricianchan" upang gayahin ang modelo ng rician channel.
Nakagami fading
Ang Nakagami fadding channel ay isang istatistikal na modelo na ginagamit upang ilarawan ang mga wireless na channel ng komunikasyon kung saan ang natanggap na sgnal ay sumasailalim sa multipath fading. Ito ay kumakatawan sa mga kapaligiran na may katamtaman hanggang sa matinding pagkupas tulad ng mga urban o suburban na lugar. Ang sumusunod na equation ay maaaring gamitin upang gayahin ang Nakagami fading channel model.
• Sa kasong ito, tinutukoy natin ang h = r*ejΦat ang anggulo Φ ay pantay na ipinamamahagi sa [-π, π]
• Ang variable na r at Φ ay ipinapalagay na magkahiwalay.
• Ang Nakagami pdf ay ipinahayag tulad ng nasa itaas.
• Sa Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ(.) ay ang Gamma function at k >= (1/2) ay ang kumukupas na pigura (mga antas ng kalayaan na nauugnay sa bilang ng mga idinagdag na Gaussion random variable).
• Ito ay orihinal na binuo batay sa mga sukat.
• Ang agarang pagtanggap ng kapangyarihan ay ipinamahagi ng Gamma. • May k = 1 Rayleigh = Nakagami
Lumalabo ang Weibull
Ang channel na ito ay isa pang istatistikal na modelo na ginagamit upang ilarawan ang wireless na channel ng komunikasyon. Ang Weibull fading channel ay karaniwang ginagamit upang kumatawan sa mga kapaligiran na may iba't ibang uri ng pagkupas na kundisyon kabilang ang parehong mahina at matinding pagkupas.
saan,
2σ2= E{r2}
• Ang pamamahagi ng Weibull ay kumakatawan sa isa pang paglalahat ng pamamahagi ng Rayleigh.
• Kapag ang X at Y ay iid zero mean gaussian variable, ang sobre ng R = (X2+ Y2)1/2ay ipinamahagi ni Rayleigh. • Gayunpaman, ang sobre ay tinukoy R = (X2+ Y2)1/2, at ang kaukulang pdf (profile ng pamamahagi ng kapangyarihan) ay ipinamahagi ng Weibull.
• Ang sumusunod na equation ay maaaring gamitin upang gayahin ang Weibull fading model.
Sa page na ito dumaan tayo sa iba't ibang paksa sa fading gaya ng fading channel, mga uri nito, fading models, applications, functions at iba pa. Maaaring gamitin ng isang tao ang impormasyong ibinigay sa pahinang ito upang ihambing at makuha ang pagkakaiba sa pagitan ng small scale fading at large scale fading, pagkakaiba sa pagitan ng flat fading at frequency selective fading, pagkakaiba sa pagitan ng fast fading at slow fading, pagkakaiba sa pagitan ng rayleigh fading at rician fading at iba pa.
E-mail:info@rf-miso.com
Telepono:0086-028-82695327
Website:www.rf-miso.com
Oras ng post: Ago-14-2023
