უსადენო კომუნიკაციაში გაქრობის საფუძვლები და გაქრობის ტიპები

არხთან დაკავშირებული სხვადასხვა დარღვევებისა და გადამცემის/მიმღების პოზიციის გათვალისწინებით, უკაბელო საკომუნიკაციო სისტემაში ფეიდინგის ტიპები გამოირჩევა.
➤ ფართომასშტაბიანი გაქრობა: მოიცავს ბილიკის დაკარგვას და დაჩრდილვის ეფექტებს.
➤მცირე მასშტაბის ფადინგი: იგი იყოფა ორ ძირითად კატეგორიად, კერძოდ: მრავალმხრივი დაყოვნების გავრცელება და დოპლერის გავრცელება. მრავალმხრივი დაყოვნების გავრცელება ასევე იყოფა ბრტყელ ფადინგიდ და სიხშირის შერჩევით ფადინგიდ. დოპლერის გავრცელება იყოფა სწრაფ ფადინგიდ და ნელ ფადინგიდ.
➤გაქრობის მოდელები: ზემოთ ჩამოთვლილი გაქრობის ტიპები დანერგილია სხვადასხვა მოდელში ან დისტრიბუციაში, მათ შორის Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull და ა.შ.

როგორც ვიცით, სიგნალების გაქრობა წარმოიქმნება მიწიდან და მიმდებარე შენობებიდან არეკვლის, ასევე დიდ ტერიტორიაზე არსებული ხეებიდან, ადამიანებიდან და კოშკებიდან გაფანტული სიგნალების გამო. არსებობს გაქრობის ორი ტიპი: დიდი მასშტაბის გაქრობა და მცირე მასშტაბის გაქრობა.

1.) მასშტაბური გაფერმკრთალება

ფართომასშტაბიანი დაცემა ხდება მაშინ, როდესაც გადამცემსა და მიმღებს შორის დაბრკოლება ჩნდება. ჩარევის ეს ტიპი იწვევს სიგნალის სიძლიერის მნიშვნელოვან შემცირებას. ეს იმიტომ ხდება, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღა დაჩრდილულია ან იბლოკება დაბრკოლების მიერ. ეს დაკავშირებულია სიგნალის დიდ რყევებთან მანძილზე.

1.ა) გზის დაკარგვა

თავისუფალი სივრცის დაკარგვის ხარისხი შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)²/ λ²} = (4*π*f*d)²/c²
სად,
Pt = გადაცემის სიმძლავრე
Pr = ენერგიის მიღება
λ = ტალღის სიგრძე
d = გადამცემ და მიმღებ ანტენებს შორის მანძილი
c = სინათლის სიჩქარე, ანუ 3 x 10⁸

განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ გადაცემული სიგნალი მანძილზე სუსტდება, რადგან სიგნალი გადამცემი ბოლოდან მიმღებისკენ სულ უფრო და უფრო დიდ ფართობზე ვრცელდება.

1.ბ) დაჩრდილვის ეფექტი

• ეს შეინიშნება უსადენო კომუნიკაციაში. დაჩრდილვა არის ელექტრომაგნიტური სიგნალის მიღებული სიმძლავრის გადახრა საშუალო მნიშვნელობიდან.
• ეს გადამცემსა და მიმღებს შორის გზაზე არსებული დაბრკოლებების შედეგია.
• ეს დამოკიდებულია გეოგრაფიულ მდებარეობაზე, ასევე ელექტრომაგნიტური ტალღების რადიოსიხშირეზე.

2. მცირე მასშტაბის გაქრობა

მცირე მასშტაბის ფეიდინგი გულისხმობს მიღებული სიგნალის სიძლიერის სწრაფ რყევებს ძალიან მოკლე მანძილზე და მოკლე დროში.

დაფუძნებულიამრავალმხრივი დაყოვნების გავრცელებამცირე მასშტაბის ფადინგი ორი ტიპისაა: ბრტყელი ფადინგი და სიხშირის შერჩევითი ფადინგი. ეს მრავალგზის ფადინგი გავრცელების გარემოზეა დამოკიდებული.

2.ა) ბრტყელი ქროლვა

უკაბელო არხს ბრტყელი ფადინგი ეწოდება, თუ მას აქვს მუდმივი გაძლიერება და წრფივი ფაზური რეაქცია გამტარობაზე, რომელიც აღემატება გადაცემული სიგნალის გამტარობას.

ამ ტიპის ფადინგის დროს მიღებული სიგნალის ყველა სიხშირის კომპონენტი ერთდროულად ერთი და იგივე პროპორციით მერყეობს. ეს ასევე ცნობილია, როგორც არასელექციური ფადინგი.

• სიგნალი BW << არხი BW
• სიმბოლოს პერიოდი >> შეფერხების გავრცელება

ბრტყელი ფადინგის ეფექტი SNR-ის შემცირებად აღიქმება. ეს ბრტყელი ფადინგი არხები ცნობილია, როგორც ამპლიტუდის ცვალებადი არხები ან ვიწროზოლოვანი არხები.

2.ბ) სიხშირის შერჩევითი ფადინგი

ის სხვადასხვა ამპლიტუდით მოქმედებს რადიოსიგნალის სხვადასხვა სპექტრულ კომპონენტებზე. აქედან მომდინარეობს მისი სახელი - შერჩევითი ქროლვა.

• სიგნალი BW > არხი BW
• სიმბოლოს პერიოდი < შეფერხების გავრცელება

დაფუძნებულიადოპლერის გავრცელებაარსებობს ორი ტიპის ფადინგი, კერძოდ, სწრაფი ფადინგი და ნელი ფადინგი. დოპლერის გავრცელების ფადინგი დამოკიდებულია მობილურ სიჩქარეზე, ანუ მიმღების სიჩქარეზე გადამცემის მიმართ.

2.გ) სწრაფი ქრობა

სწრაფი ქროლვის ფენომენი წარმოდგენილია სიგნალის სწრაფი რყევებით მცირე ფართობებზე (ანუ გამტარობაზე). როდესაც სიგნალები სიბრტყის ყველა მიმართულებიდან მოდის, სწრაფი ქროლვა შეინიშნება მოძრაობის ყველა მიმართულებით.

სწრაფი ქრობა ხდება მაშინ, როდესაც არხის იმპულსური რეაქცია ძალიან სწრაფად იცვლება სიმბოლოს ხანგრძლივობის განმავლობაში.

• მაღალი დოპლერის გავრცელება
• სიმბოლოს პერიოდი > კოჰერენტობის დრო
• სიგნალის ვარიაცია < არხის ვარიაცია

ეს პარამეტრები იწვევს სიხშირის დისპერსიას ან დროით შერჩევით ფადობას დოპლერის გავრცელების გამო. სწრაფი ფადინგი ლოკალური ობიექტების არეკვლისა და ამ ობიექტებთან შედარებით ობიექტების მოძრაობის შედეგია.

სწრაფი ცვალებადობის დროს, მიმღები სიგნალი არის მრავალი სიგნალის ჯამი, რომლებიც აირეკლება სხვადასხვა ზედაპირიდან. ეს სიგნალი არის მრავალი სიგნალის ჯამი ან განსხვავება, რომლებიც შეიძლება იყოს კონსტრუქციული ან დესტრუქციული მათ შორის ფარდობითი ფაზური ცვლის მიხედვით. ფაზური ურთიერთობები დამოკიდებულია მოძრაობის სიჩქარეზე, გადაცემის სიხშირეზე და ფარდობითი გზის სიგრძეზე.

სწრაფი გაქრობა ამახინჯებს საბაზისო ზოლის იმპულსის ფორმას. ეს დამახინჯება წრფივია და ქმნისსაერთაშორისო საინვესტიციო ინდექსი(სიმბოლოებს შორის ინტერფერენცია). ადაპტური გათანაბრება ამცირებს ISI-ს არხით გამოწვეული წრფივი დამახინჯების მოხსნით.

2.დ) ნელი ქრებოდა

ნელი გაქრობა ბილიკზე შენობების, გორაკების, მთების და სხვა ობიექტების დაჩრდილვის შედეგია.

• დაბალი დოპლერის გავრცელება
• სიმბოლოს პერიოდი <
• სიგნალის ვარიაცია >> არხის ვარიაცია

ფედინგის მოდელების ან ფედინგის განაწილების იმპლემენტაცია

ფეიდინგის მოდელების ან ფეიდინგის განაწილებების იმპლემენტაციები მოიცავს რელეის ფეიდინგის, რიციანის ფეიდინგის, ნაკაგამის ფეიდინგის და ვეიბულის ფეიდინგის მეთოდებს. ეს არხის განაწილებები ან მოდელები შექმნილია ისე, რომ ჩართოს ფეიდინგი საბაზისო მონაცემთა სიგნალში ფეიდინგი ფეიდინგის პროფილის მოთხოვნების შესაბამისად.

რეილის გაქრობა

• რეილის მოდელში, გადამცემსა და მიმღებს შორის სიმულირებულია მხოლოდ არა-მხედველობის ხაზის (NLOS) კომპონენტები. ვარაუდობენ, რომ გადამცემსა და მიმღებს შორის არ არსებობს LOS გზა.
• MATLAB-ი უზრუნველყოფს „rayleighchan“ ფუნქციას rayleigh არხის მოდელის სიმულირებისთვის.
• ძალა ექსპონენციალურად ნაწილდება.
• ფაზა თანაბრად არის განაწილებული და ამპლიტუდისგან დამოუკიდებელია. ეს არის ყველაზე ხშირად გამოყენებული ფეიდინგის ტიპი უკაბელო კომუნიკაციაში.

რიკის გაქრობა

• რიკის მოდელში, გადამცემსა და მიმღებს შორის სიმულირდება როგორც ხედვის ხაზის (LOS), ასევე არა-ხედვის ხაზის (NLOS) კომპონენტები.
• MATLAB-ი უზრუნველყოფს „ricianchan“ ფუნქციას rician არხის მოდელის სიმულირებისთვის.

ნაკაგამის გაქრობა

ნაკაგამის ფადინგის არხი არის სტატისტიკური მოდელი, რომელიც გამოიყენება უსადენო საკომუნიკაციო არხების აღსაწერად, რომლებშიც მიღებული სიგნალი განიცდის მრავალმხრივ ფადინგს. ის წარმოადგენს საშუალოდან მძიმე ფადინგის მქონე გარემოს, როგორიცაა ურბანული ან გარეუბნები. ნაკაგამის ფადინგის არხის მოდელის სიმულაციისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას შემდეგი განტოლება.