ຫນ້ານີ້ອະທິບາຍພື້ນຖານ Fading ແລະປະເພດຂອງການຈາງລົງໃນການສື່ສານໄຮ້ສາຍ. ປະເພດ Fading ແບ່ງອອກເປັນ fading ຂະຫນາດໃຫຍ່ ແລະ fading ຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍ (ການແຜ່ກະຈາຍຄວາມລ່າຊ້າ multipath ແລະການແຜ່ກະຈາຍ doppler).
ການຈາງລົງແບບຮາບພຽງ ແລະ ການເລືອກຄວາມຖີ່ຂອງການຈືດຈາງແມ່ນສ່ວນໜຶ່ງຂອງ multipath fading ບ່ອນທີ່ການຈືດຈາງໄວແລະການຈາງຊ້າແມ່ນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງການແຜ່ກະຈາຍ doppler. ປະເພດເຫຼົ່ານີ້ fading ແມ່ນປະຕິບັດຕາມການແຜ່ກະຈາຍຂອງ Rayleigh, Rician, Nakagami ແລະ Weibull.
ແນະນຳ:
ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາຮູ້ວ່າລະບົບການສື່ສານໄຮ້ສາຍປະກອບດ້ວຍເຄື່ອງສົ່ງແລະເຄື່ອງຮັບ. ເສັ້ນທາງຈາກເຄື່ອງສົ່ງໄປຫາຜູ້ຮັບບໍ່ລຽບງ່າຍ ແລະສັນຍານທີ່ສົ່ງອາດຈະຜ່ານຫຼາຍປະເພດລວມທັງການສູນເສຍເສັ້ນທາງ, multipath attenuation ແລະອື່ນໆ.ການຫຼຸດສັນຍານຜ່ານເສັ້ນທາງແມ່ນຂຶ້ນກັບປັດໃຈຕ່າງໆ. ພວກເຂົາເຈົ້າແມ່ນເວລາ, ຄວາມຖີ່ວິທະຍຸແລະເສັ້ນທາງຫຼືຕໍາແຫນ່ງຂອງເຄື່ອງສົ່ງ / ເຄື່ອງຮັບ. ຊ່ອງທາງລະຫວ່າງເຄື່ອງສົ່ງແລະເຄື່ອງຮັບສາມາດໃຊ້ເວລາແຕກຕ່າງກັນຫຼືຄົງທີ່ຂຶ້ນກັບວ່າເຄື່ອງສົ່ງ / ເຄື່ອງຮັບໄດ້ຖືກສ້ອມແຊມຫຼືເຄື່ອນຍ້າຍໂດຍເຄົາລົບເຊິ່ງກັນແລະກັນ.
fading ແມ່ນຫຍັງ?
ການປ່ຽນແປງທີ່ໃຊ້ເວລາຂອງພະລັງງານສັນຍານທີ່ໄດ້ຮັບເນື່ອງຈາກການປ່ຽນແປງໃນຂະຫນາດກາງສາຍສົ່ງຫຼືເສັ້ນທາງເປັນທີ່ຮູ້ຈັກເປັນ fading. ການຈາງລົງແມ່ນຂຶ້ນກັບປັດໃຈຕ່າງໆດັ່ງທີ່ກ່າວມາຂ້າງເທິງ. ໃນສະຖານະການຄົງທີ່, ການຈາງລົງແມ່ນຂຶ້ນກັບສະພາບບັນຍາກາດເຊັ່ນ: ຝົນຕົກ, ແສງສະຫວ່າງ ແລະ ອື່ນໆ. ໃນສະຖານະການມືຖື, ການຈາງລົງແມ່ນຂຶ້ນກັບອຸປະສັກໃນເສັ້ນທາງທີ່ມີຄວາມແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມເວລາ. ອຸປະສັກເຫຼົ່ານີ້ສ້າງຜົນກະທົບລະບົບສາຍສົ່ງທີ່ສັບສົນກັບສັນຍານທີ່ສົ່ງຕໍ່.
ຕົວເລກ 1 ສະແດງເຖິງຄວາມກວ້າງຂອງກາງທຽບກັບຕາຕະລາງໄລຍະຫ່າງສຳລັບປະເພດການຈືດຈາງຊ້າໆ ແລະໄວທີ່ພວກເຮົາຈະສົນທະນາໃນພາຍຫຼັງ.
ປະເພດສີຈາງ
ພິຈາລະນາຄວາມບົກຜ່ອງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຊ່ອງທາງຕ່າງໆແລະຕໍາແຫນ່ງຂອງເຄື່ອງສົ່ງ / ເຄື່ອງຮັບຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນປະເພດຂອງການຈາງລົງໃນລະບົບການສື່ສານໄຮ້ສາຍ.
➤ ການສູນເສຍຂະຫນາດໃຫຍ່: ມັນປະກອບມີການສູນເສຍເສັ້ນທາງແລະຜົນກະທົບເງົາ.
➤ການຈາງລົງຂະຫນາດນ້ອຍ: ມັນໄດ້ຖືກແບ່ງອອກເປັນສອງປະເພດຕົ້ນຕໍເຊັ່ນ:. multipath ການແຜ່ກະຈາຍຄວາມລ່າຊ້າແລະການແຜ່ກະຈາຍ doppler. ການແຜ່ກະຈາຍຄວາມລ່າຊ້າຂອງ multipath ໄດ້ຖືກແບ່ງອອກຕື່ມອີກເປັນການ fading ຮາບພຽງແລະ fading ເລືອກຄວາມຖີ່. ການແຜ່ກະຈາຍຂອງ Doppler ແບ່ງອອກເປັນການຈາງໄວແລະການຈາງຊ້າ.
➤ແບບຈໍາລອງການຈາງລົງ: ປະເພດການຈືດໆຂ້າງເທິງແມ່ນປະຕິບັດໃນຮູບແບບຕ່າງໆຫຼືການແຈກຢາຍເຊິ່ງລວມມີ Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull ແລະອື່ນໆ.
ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາຮູ້, ສັນຍານການຈາງຫາຍໄປເນື່ອງຈາກການສະທ້ອນຈາກພື້ນດິນແລະອາຄານອ້ອມຂ້າງເຊັ່ນດຽວກັນກັບສັນຍານທີ່ກະແຈກກະຈາຍຈາກຕົ້ນໄມ້, ຄົນແລະຫໍຄອຍຢູ່ໃນພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່. ມີສອງປະເພດຂອງມະລາຍຫາຍໄປ viz. ຂະຫນາດໃຫຍ່ມະລາຍຫາຍໄປແລະຂະຫນາດນ້ອຍມະລາຍຫາຍໄປ.
1.) ຂະຫນາດຂະຫນາດໃຫຍ່ Fading
ການຈາງລົງຂະໜາດໃຫຍ່ເກີດຂຶ້ນເມື່ອມີອຸປະສັກເຂົ້າມາລະຫວ່າງເຄື່ອງສົ່ງ ແລະເຄື່ອງຮັບ. ປະເພດການແຊກແຊງນີ້ເຮັດໃຫ້ຈໍານວນສັນຍານຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າຄື້ນ EM ຖືກບັງຄັບຫຼືອຸປະສັກໄດ້ຖືກບັງຄັບ. ມັນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຜັນຜວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງສັນຍານໃນໄລຍະໄກ.
1.a) ການສູນເສຍເສັ້ນທາງ
ການສູນເສຍເສັ້ນທາງຊ່ອງຫວ່າງສາມາດສະແດງອອກດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
ຢູ່ໃສ,
Pt = ຖ່າຍທອດພະລັງງານ
Pr = ຮັບພະລັງງານ
λ = ຄວາມຍາວຄື້ນ
d = ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສາຍສົ່ງ ແລະຮັບເສົາອາກາດ
c = ຄວາມໄວຂອງແສງ ie 3 x 108
ຈາກສົມຜົນມັນຫມາຍຄວາມວ່າສັນຍານທີ່ສົ່ງຜ່ານຫຼຸດລົງໃນໄລຍະໄກຍ້ອນວ່າສັນຍານກໍາລັງແຜ່ຂະຫຍາຍໄປທົ່ວພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະຂະຫນາດໃຫຍ່ກວ່າຈາກປາຍສົ່ງໄປຫາຈຸດຮັບ.
1.b) ຜົນກະທົບຂອງເງົາ
•ມັນຖືກສັງເກດເຫັນໃນການສື່ສານໄຮ້ສາຍ. Shadowing ແມ່ນ deviation ຂອງພະລັງງານທີ່ໄດ້ຮັບຂອງສັນຍານ EM ຈາກຄ່າສະເລ່ຍ.
•ມັນເປັນຜົນມາຈາກອຸປະສັກໃນໄລຍະເສັ້ນທາງລະຫວ່າງ transmitter ແລະ receiver.
•ມັນຂຶ້ນກັບຕໍາແຫນ່ງທາງພູມສາດເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄວາມຖີ່ວິທະຍຸຂອງຄື້ນ EM (ElectroMagnetic).
2. ຂະຫນາດນ້ອຍ Fading
ການຈາງລົງຂະໜາດນ້ອຍແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການເໜັງຕີງຢ່າງໄວວາຂອງຄວາມແຮງສັນຍານທີ່ໄດ້ຮັບໃນໄລຍະສັ້ນໆ ແລະ ໄລຍະເວລາສັ້ນໆ.
ອີງໃສ່ການແຜ່ກະຈາຍຄວາມລ່າຊ້າ multipathມີສອງປະເພດຂອງການ fading ຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍ viz. fading ຮາບພຽງແລະ fading ເລືອກຄວາມຖີ່. ປະເພດ multipath fading ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຂຶ້ນກັບສະພາບແວດລ້ອມການຂະຫຍາຍພັນ.
2.a) ຮອຍແປ້ວແປ
ຊ່ອງທາງໄຮ້ສາຍໄດ້ຖືກກ່າວວ່າຈະຈາງລົງຖ້າມັນມີການເພີ່ມຂື້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງແລະການຕອບສະ ໜອງ ໄລຍະເສັ້ນຊື່ໃນໄລຍະແບນວິດທີ່ໃຫຍ່ກວ່າແບນວິດຂອງສັນຍານທີ່ສົ່ງຜ່ານ.
ໃນປະເພດຂອງການ fading ນີ້ອົງປະກອບຄວາມຖີ່ທັງຫມົດຂອງສັນຍານທີ່ໄດ້ຮັບຄວາມຜັນຜວນໃນອັດຕາສ່ວນດຽວກັນພ້ອມໆກັນ. ມັນຍັງເປັນທີ່ຮູ້ຈັກເປັນ fading ບໍ່ເລືອກ.
• ສັນຍານ BW << Channel BW
•ໄລຍະເວລາສັນຍາລັກ >> ການແຜ່ກະຈາຍຊັກຊ້າ
ຜົນກະທົບຂອງການຈາງຮາບພຽງແມ່ນເຫັນວ່າເປັນການຫຼຸດລົງຂອງ SNR. ຊ່ອງທາງການຈາງຮາບພຽງນີ້ແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກເປັນຊ່ອງທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນຄວາມກວ້າງຂວາງຫຼືຊ່ອງແຄບແຄບ.
2.b) ຄວາມຖີ່ການເລືອກເຟຣມ fading
ມັນມີຜົນກະທົບຕໍ່ອົງປະກອບຂອງສັນຍານວິທະຍຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ມີຄວາມກວ້າງແຕກຕ່າງກັນ. ເພາະສະນັ້ນຊື່ເລືອກ fading.
• ສັນຍານ BW > Channel BW
• ໄລຍະເວລາສັນຍາລັກ < ຊັກຊ້າການແຜ່ກະຈາຍ
ອີງໃສ່doppler ການແຜ່ກະຈາຍມີສອງປະເພດຂອງມະລາຍຫາຍໄປ viz. fading ໄວ ແລະ fading ຊ້າ. ປະເພດການແຜ່ກະຈາຍ doppler ເຫຼົ່ານີ້ຂຶ້ນກັບຄວາມໄວມືຖືເຊັ່ນ: ຄວາມໄວຂອງຕົວຮັບກ່ຽວກັບເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານ.
2.c) ຈາງໄວ
ປະກົດການຂອງ fading ໄວແມ່ນເປັນຕົວແທນໂດຍການເຫນັງຕີງຢ່າງໄວວາຂອງສັນຍານໃນໄລຍະພື້ນທີ່ຂະຫນາດນ້ອຍ (ie ແບນວິດ). ເມື່ອສັນຍານມາຮອດທຸກທິດທາງໃນຍົນ, ການຈາງໄວຈະຖືກສັງເກດເຫັນສໍາລັບທຸກທິດທາງຂອງການເຄື່ອນໄຫວ.
fading ໄວເກີດຂຶ້ນໃນເວລາທີ່ການຕອບໂຕ້ impulse ຊ່ອງທາງການປ່ຽນແປງຢ່າງໄວວາພາຍໃນໄລຍະເວລາສັນຍາລັກ.
• ການແຜ່ກະຈາຍຂອງ doppler ສູງ
• ໄລຍະເວລາສັນຍາລັກ > ເວລາເຊື່ອມຕໍ່
• ການປ່ຽນແປງສັນຍານ < ການປ່ຽນແປງຊ່ອງ
ພາລາມິເຕີນີ້ສົ່ງຜົນໃຫ້ການກະຈາຍຄວາມຖີ່ຫຼືເວລາເລືອກທີ່ຫາຍໄປເນື່ອງຈາກການແຜ່ກະຈາຍ doppler. ການຈາງໄວແມ່ນຜົນມາຈາກການສະທ້ອນຂອງວັດຖຸໃນທ້ອງຖິ່ນແລະການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບວັດຖຸເຫຼົ່ານັ້ນ.
ໃນການຈາງໄວ, ສັນຍານທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນຜົນລວມຂອງສັນຍານຈໍານວນຫລາຍທີ່ສະທ້ອນຈາກພື້ນຜິວຕ່າງໆ. ສັນຍານນີ້ແມ່ນຜົນລວມຫຼືຄວາມແຕກຕ່າງຂອງສັນຍານຫຼາຍອັນທີ່ສາມາດສ້າງຫຼືທໍາລາຍໄດ້ໂດຍອີງໃສ່ການປ່ຽນແປງໄລຍະທີ່ກ່ຽວຂ້ອງລະຫວ່າງພວກມັນ. ການພົວພັນໄລຍະແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມໄວຂອງການເຄື່ອນໄຫວ, ຄວາມຖີ່ຂອງການສົ່ງແລະຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນທາງພີ່ນ້ອງ.
fading ໄວບິດເບືອນຮູບຮ່າງຂອງກໍາມະຈອນ baseband ໄດ້. ການບິດເບືອນນີ້ແມ່ນເສັ້ນແລະສ້າງISI(Inter Symbol Interference). ການປັບຄວາມເທົ່າທຽມການປັບຕົວຫຼຸດລົງ ISI ໂດຍການກໍາຈັດການບິດເບືອນເສັ້ນທີ່ກະຕຸ້ນໂດຍຊ່ອງທາງ.
2.d) fading ຊ້າ
ການຈາງຊ້າແມ່ນເປັນຜົນມາຈາກການຕົກເປັນເງົາຕາມຕຶກອາຄານ, ເນີນພູ, ພູເຂົາ ແລະສິ່ງຂອງອື່ນໆຕາມເສັ້ນທາງ.
• ການແຜ່ກະຈາຍ Doppler ຕໍ່າ
• ໄລຍະເວລາສັນຍາລັກ <
• ການປ່ຽນແປງສັນຍານ >> ການປ່ຽນແປງຊ່ອງ
ການປະຕິບັດຕົວແບບ Fading ຫຼືການແຜ່ກະຈາຍ fading
ການປະຕິບັດແບບຈໍາລອງການຈາງລົງຫຼືການແຜ່ກະຈາຍຂອງ fading ປະກອບມີ Rayleigh fading, Rician fading, Nakagami fading ແລະ Weibull fading. ການແຈກຢາຍຊ່ອງ ຫຼືຮູບແບບເຫຼົ່ານີ້ຖືກອອກແບບເພື່ອລວມເອົາການຈາງລົງໃນສັນຍານຂໍ້ມູນເບດແບນຕາມຄວາມຕ້ອງການຂອງໂປຣໄຟລ໌ທີ່ເສື່ອມໂຊມ.
Rayleigh ຫາຍໄປ
• ໃນຮູບແບບ Rayleigh, ພຽງແຕ່ອົງປະກອບທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນຂອງສາຍຕາ (NLOS) ໄດ້ຖືກຈໍາລອງລະຫວ່າງເຄື່ອງສົ່ງແລະເຄື່ອງຮັບ. ມັນສົມມຸດວ່າບໍ່ມີເສັ້ນທາງ LOS ທີ່ມີຢູ່ລະຫວ່າງເຄື່ອງສົ່ງແລະເຄື່ອງຮັບ.
• MATLAB ໃຫ້ຟັງຊັນ "rayleighchan" ເພື່ອຈໍາລອງຮູບແບບຊ່ອງທາງ rayleigh.
• ພະລັງງານແມ່ນແຈກຢາຍແບບເລັ່ງລັດ.
•ໄລຍະໄດ້ຖືກແຈກຢາຍຢ່າງເທົ່າທຽມກັນແລະເປັນເອກະລາດຈາກຄວາມກວ້າງໃຫຍ່ໄພ້. ມັນເປັນປະເພດທີ່ໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດຂອງ Fading ໃນການສື່ສານໄຮ້ສາຍ.
Rician ຈາງລົງ
• ໃນຮູບແບບ rician, ອົງປະກອບຂອງ Line of Sight (LOS) ແລະ non Line of Sight (NLOS) ແມ່ນຖືກຈຳລອງລະຫວ່າງຕົວສົ່ງ ແລະ ເຄື່ອງຮັບ.
• MATLAB ໃຫ້ຟັງຊັນ "ricianchan" ເພື່ອຈໍາລອງຮູບແບບຊ່ອງ rician.
Nakagami ຈາງລົງ
Nakagami fadding channel ເປັນຕົວແບບສະຖິຕິທີ່ໃຊ້ເພື່ອອະທິບາຍຊ່ອງທາງການສື່ສານໄຮ້ສາຍທີ່ sgnal ທີ່ໄດ້ຮັບ undergoes multipath fading. ມັນສະແດງເຖິງສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີການຈາງລົງປານກາງຫາຮ້າຍແຮງເຊັ່ນ: ເຂດຕົວເມືອງ ຫຼືເຂດຊານເມືອງ. ສົມຜົນຕໍ່ໄປນີ້ສາມາດໃຊ້ເພື່ອຈຳລອງຮູບແບບຊ່ອງ Nakagami fading.
• ໃນກໍລະນີນີ້ພວກເຮົາໝາຍເຖິງ h = r*ejΦແລະມຸມ Φ ຖືກແຈກຢາຍຢ່າງເທົ່າທຽມກັນໃນ [-π, π]
• ຕົວແປ r ແລະ Φ ແມ່ນສົມມຸດວ່າເປັນເອກະລາດເຊິ່ງກັນແລະກັນ.
• Nakagami pdf ແມ່ນສະແດງອອກຂ້າງເທິງ.
• ໃນ Nakagami pdf, 2σ2= E{r2}, Γ. () ແມ່ນຟັງຊັນແກມມາ ແລະ k >= (1/2) ແມ່ນຕົວເລກທີ່ຈືດໆ (ລະດັບຄວາມອິດສະລະທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຈໍານວນຕົວແປສຸ່ມ Gaussion ເພີ່ມຂຶ້ນ).
• ໃນເບື້ອງຕົ້ນມັນໄດ້ຖືກພັດທະນາຕາມການວັດແທກ.
• ພະລັງງານຮັບທັນທີແມ່ນ Gamma ແຈກຢາຍ. • ດ້ວຍ k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull ຫາຍໄປ
ຊ່ອງທາງນີ້ເປັນຕົວແບບສະຖິຕິອື່ນທີ່ໃຊ້ເພື່ອອະທິບາຍຊ່ອງທາງການສື່ສານໄຮ້ສາຍ. Weibull fading channel ຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍທົ່ວໄປເພື່ອເປັນຕົວແທນຂອງສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີປະເພດຕ່າງໆຂອງສະພາບ fading ລວມທັງທັງອ່ອນເພຍແລະຮ້າຍແຮງ.
ຢູ່ໃສ,
2 σ2= E{r2}
• ການແຈກຢາຍ Weibull ເປັນຕົວແທນຂອງການສ້າງແບບທົ່ວໄປອື່ນຂອງການແຈກຢາຍ Rayleigh.
• ເມື່ອ X ແລະ Y ແມ່ນ iid zero mean gaussian variables, ຊອງຈົດໝາຍຂອງ R = (X.2+ ຍ2)1/2ແມ່ນ Rayleigh ແຈກຢາຍ. • ແນວໃດກໍ່ຕາມ envelope ຖືກກໍານົດ R = (X2+ ຍ2)1/2, ແລະ pdf ທີ່ສອດຄ້ອງກັນ (ໂປຣໄຟລ໌ການແຈກຢາຍພະລັງງານ) ແມ່ນ Weibull ແຈກຢາຍ.
• ສົມຜົນຕໍ່ໄປນີ້ສາມາດໃຊ້ເພື່ອຈຳລອງຕົວແບບ Weibull fading.
ໃນຫນ້ານີ້ພວກເຮົາໄດ້ຜ່ານຫົວຂໍ້ຕ່າງໆກ່ຽວກັບການ fading ເຊັ່ນສິ່ງທີ່ເປັນຊ່ອງທາງ fading, ປະເພດຂອງມັນ, fading ແບບ, ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເຂົາເຈົ້າ, ຫນ້າທີ່ແລະອື່ນໆ. ຫນຶ່ງສາມາດນໍາໃຊ້ຂໍ້ມູນທີ່ສະຫນອງໃຫ້ຢູ່ໃນຫນ້ານີ້ເພື່ອປຽບທຽບແລະໄດ້ຮັບຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງການຈາງລົງຂະຫນາດນ້ອຍແລະການຈາງລົງຂະຫນາດໃຫຍ່, ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງການຈາງລົງແບບຮາບພຽງແລະຄວາມຖີ່ຂອງການເລື່ອຍໆ, ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງການຈາງໄວແລະການຈາງຊ້າ, ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງ rayleigh fading ແລະ rician fading ແລະ. ເປັນຕົ້ນ.
E-mail:info@rf-miso.com
ໂທລະສັບ: 0086-028-82695327
ເວັບໄຊທ໌: www.rf-miso.com
ເວລາປະກາດ: ສິງຫາ-14-2023
