Fading Grundlæggende og typer af fading i trådløs kommunikation

I betragtning af forskellige kanalrelaterede svækkelser og position af sender/modtager er følgende typer fading i trådløst kommunikationssystem.
➤ Storskala fading: Det inkluderer stitab og skyggeeffekter.
➤Small Scale Fading: Det er opdelt i to hovedkategorier, dvs. multipath delay spredning og doppler spredning. Multipath-forsinkelsesspredningen er yderligere opdelt i flad fading og frekvensselektiv fading. Dopplerspredning er opdelt i hurtig fading og langsom fading.
➤Fademodeller: Ovenstående fadingtyper er implementeret i forskellige modeller eller distributioner, som inkluderer Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull osv.

Faldende signaler opstår som bekendt på grund af refleksioner fra jord og omkringliggende bygninger samt spredte signaler fra træer, mennesker og tårne, der er til stede i det store område. Der er to typer fading, dvs. storskala fading og lille skala fading.

1.) Storskala Fading

Storskala fading opstår, når der kommer en forhindring mellem sender og modtager. Denne interferenstype forårsager betydelig reduktion af signalstyrken. Dette skyldes, at EM-bølge er skygget eller blokeret af forhindringen. Det er relateret til store udsving i signalet over afstand.

1.a) Stitab

Tabet af frirumsvej kan udtrykkes som følger.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)²/ λ²} = (4*π*f*d)²/c²
Hvor,
Pt = Sendeeffekt
Pr = Modtag strøm
λ = bølgelængde
d = afstanden mellem sende- og modtageantenne
c = lysets hastighed, dvs. 3 x 10⁸

Fra ligningen indebærer det, at det transmitterede signal dæmpes over afstand, da signalet spredes over et større og større område fra sendeenden til modtageenden.

1.b) Skyggeeffekt

• Det observeres i trådløs kommunikation. Shadowing er afvigelsen af ​​den modtagne effekt af EM-signalet fra gennemsnitsværdien.
• Det er et resultat af forhindringer over vejen mellem sender og modtager.
• Det afhænger af geografisk position samt radiofrekvens af EM (elektromagnetiske) bølger.

2. Småskala Fading

Småskala fading handler om hurtige udsving i modtaget signalstyrke over meget kort afstand og kort tidsperiode.

Baseret påmultipath forsinkelse spredningder er to typer af fading i lille skala, dvs. flad fading og frekvensselektiv fading. Disse multipath-fading-typer afhænger af udbredelsesmiljøet.

2.a) Flad fading

Den trådløse kanal siges at være flad fading, hvis den har konstant forstærkning og lineær faserespons over en båndbredde, der er større end båndbredden af ​​det transmitterede signal.

Ved denne type fading svinger alle frekvenskomponenterne i det modtagne signal i samme proportioner samtidigt. Det er også kendt som ikke-selektiv fading.

• Signal BW << Kanal BW
• Symbolperiode >> Forsinket spredning

Effekten af ​​flad fading ses som et fald i SNR. Disse flade fadingkanaler er kendt som amplitudevarierende kanaler eller smalbåndskanaler.

2.b) Frekvens Selektiv fading

Det påvirker forskellige spektrale komponenter i et radiosignal med forskellige amplituder. Deraf navnet selektiv fading.

• Signal BW > Kanal BW
• Symbolperiode < Forsinket spredning

Baseret pådoppler spredningder er to typer fading, dvs. hurtig fading og langsom fading. Disse typer af dopplerspredning afhænger af mobilhastighed, dvs. modtagerens hastighed i forhold til senderen.

2.c) Hurtig fading

Fænomenet hurtig fading er repræsenteret ved hurtige signaludsving over små områder (dvs. båndbredde). Når signalerne ankommer fra alle retninger i flyet, vil hurtig fading blive observeret for alle bevægelsesretninger.

Hurtig fading opstår, når kanalimpulsresponsen ændrer sig meget hurtigt inden for symbolvarigheden.

• Høj dopplerspredning
• Symbolperiode > Sammenhængstid
• Signalvariation < Kanalvariation

Disse parametre resulterer i frekvensspredning eller tidsselektiv fading på grund af dopplerspredning. Hurtig fading er resultatet af refleksioner af lokale objekter og bevægelse af objekter i forhold til disse objekter.

Ved hurtig fading er modtagesignal summen af ​​adskillige signaler, som reflekteres fra forskellige overflader. Dette signal er summen eller forskellen af ​​flere signaler, som kan være konstruktive eller destruktive baseret på relativ faseforskydning mellem dem. Faseforhold afhænger af bevægelseshastighed, transmissionsfrekvens og relative vejlængder.

Hurtig fading forvrænger formen af ​​basebåndsimpulsen. Denne forvrængning er lineær og skaberISI(Inter-symbolinterferens). Adaptiv udligning reducerer ISI ved at fjerne lineær forvrængning induceret af kanalen.

2.d) Langsom fading

Langsom fading er resultatet af skygge fra bygninger, bakker, bjerge og andre objekter over stien.

• Lav Doppler-spredning
• Symbolperiode <
• Signalvariation >> Kanalvariation

Implementering af fading-modeller eller fading-distributioner

Implementeringer af fading-modeller eller fading-distributioner omfatter Rayleigh-fading, Rician-fading, Nakagami-fading og Weibull-fading. Disse kanalfordelinger eller -modeller er designet til at inkorporere fading i basebånddatasignalet i henhold til fadingprofilkrav.

Rayleigh falmer

• I Rayleigh-modellen simuleres kun Non Line of Sight (NLOS) komponenter mellem sender og modtager. Det antages, at der ikke er nogen LOS-vej mellem sender og modtager.
• MATLAB giver "rayleighchan" funktion til at simulere rayleigh kanal model.
• Effekten er eksponentielt fordelt.
• Fasen er ensartet fordelt og uafhængig af amplituden. Det er den mest brugte fading i trådløs kommunikation.

Rician falmning

• I rician-modellen simuleres både Line of Sight (LOS) og ikke Line of Sight (NLOS) komponenter mellem sender og modtager.
• MATLAB giver "ricianchan" funktion til at simulere rician kanal model.

Nakagami falmer

Nakagami fading-kanal er en statistisk model, der bruges til at beskrive trådløse kommunikationskanaler, hvor den modtagne sgnal gennemgår flervejsfading. Det repræsenterer miljøer med moderat til kraftig falmning, såsom by- eller forstadsområder. Følgende ligning kan bruges til at simulere Nakagami fading kanal model.