Pudar saluran tanpa wayarialah variasi amplitud, fasa atau kuasa isyarat yang diterima yang disebabkan oleh perubahan dalam laluan perambatan. Ia boleh mengurangkan margin pautan, memesongkan isyarat jalur lebar dan menjadikan pengukuran RF sukar untuk dihasilkan semula. Memahami jenis pudar yang terdapat dalam sistem membantu jurutera memilih antena, kaedah ujian dan teknik mitigasi yang sesuai.
Panduan ini menerangkan pudar berskala besar dan kecil, saluran rata dan selektif frekuensi, pudar perlahan dan pantas, dan model saluran statistik yang paling biasa. Ia juga menunjukkan bagaimana corak antena, polarisasi dan geometri ujian mempengaruhi pengukuran pudar praktikal.
Apakah Pudar Saluran Tanpa Wayar?
Isyarat radio jarang sekali sampai ke penerima melalui hanya satu laluan ideal. Bangunan, rupa bumi, kenderaan, peralatan dan objek lain boleh menyekat, memantulkan, membelaukan atau menyerakkan gelombang elektromagnet. Oleh itu, berbilang salinan isyarat yang sama mungkin tiba dengan kelewatan, amplitud, fasa dan sudut ketibaan yang berbeza. Gabungan mereka boleh membina di satu lokasi atau frekuensi dan merosakkan di lokasi lain.
Pudar berbeza daripada kehilangan laluan ruang bebas deterministik. Kehilangan laluan menggambarkan pengurangan kuasa secara umum apabila jarak dan frekuensi meningkat, manakala pudar menggambarkan variasi tambahan di sekitar purata tersebut. Jurutera biasanya mengklasifikasikan pudar pada dua paksi bebas: skala ruang dan selektiviti saluran.
Rajah 1.Variasi perlahan dan pantas dalam tahap isyarat yang diterima menggambarkan skala masa atau jarak pudar yang berbeza.
Bagaimana Pudar Tanpa Wayar Dikelaskan
Pudar berskala besarmenggambarkan perubahan beransur-ansur dalam jarak yang agak jauh, terutamanya daripada variasi kehilangan laluan dan bayangan.Pudar berskala kecilmenerangkan perubahan pesat dalam jarak pendek atau selang masa yang singkat disebabkan oleh berbilang laluan dan gerakan.
Pudar berskala kecil kemudiannya boleh dikelaskan mengikut sebaran kelewatan sebagai rata atau selektif frekuensi, dan mengikut sebaran Doppler sebagai perlahan atau pantas. Ini adalah klasifikasi yang berasingan: saluran boleh menjadi rata dan pantas, rata dan perlahan, selektif frekuensi dan pantas, atau selektif frekuensi dan perlahan.
Pudar Berskala Besar: Kehilangan Laluan dan Bayangan
Trend kehilangan laluan
Kehilangan laluan ialah pengurangan purata dalam kuasa yang diterima dengan jarak perambatan. Dalam ruang bebas yang tidak terhalang, kehilangan tersebut berkaitan dengan panjang gelombang dan jarak. Persekitaran sebenar menambah rupa bumi, kekacauan, kesan atmosfera dan kebergantungan ketinggian antena, jadi bajet pautan praktikal biasanya menggunakan model perambatan yang sesuai dengan senario penggunaan.
Pudarnya bayang-bayang
Bayang-bayang berlaku apabila objek besar sebahagian atau sepenuhnya menghalang laluan perambatan langsung. Bangunan, bukit, jentera dan badan kenderaan boleh menghasilkan perubahan yang agak perlahan dalam aras yang diterima apabila pemancar, penerima atau persekitaran sekitar berubah. Pudar bayang sering diwakili secara statistik di sekitar kehilangan laluan purata setempat.
Pudar Skala Kecil: Berbilang Laluan dan Gerakan
Pudar rata vs. pudar selektif frekuensi
Sebuah saluran adalah lebih kurangpudar rataapabila lebar jalur koherennya lebih lebar daripada lebar jalur isyarat yang diduduki. Saluran tersebut kemudiannya mengubah amplitud dan fasa isyarat tanpa membentuk semula spektrumnya dengan kuat.
Sebuah saluran menjadiselektif frekuensiapabila lebar jalur isyarat adalah besar berbanding lebar jalur koheren. Komponen spektrum yang berbeza mengalami gandaan dan fasa yang berbeza. Punca yang mendasarinya ialah penyebaran kelewatan berbilang laluan yang boleh diselesaikan, yang boleh mewujudkan gangguan antara simbol dalam pautan digital.
Pudar perlahan vs. pudar cepat
Pudar perlahanbermaksud saluran berubah sedikit semasa selang masa isyarat yang berkaitan.Pudar pantasbermaksud saluran berubah dengan ketara sepanjang selang masa tersebut. Gerakan relatif antara pemancar, penerima dan penyerak di sekeliling menghasilkan anjakan Doppler dan memendekkan masa koheren saluran.
| Pengelasan | Perbandingan utama | Kesan tipikal |
|---|---|---|
| Pudar rata | Lebar jalur isyarat lebih kecil daripada lebar jalur koheren | Variasi amplitud dan fasa yang luas merentasi keseluruhan isyarat |
| Selektif frekuensi | Lebar jalur isyarat lebih besar daripada lebar jalur koheren | Herotan spektrum dan kemungkinan gangguan antara simbol |
| Pudar perlahan | Masa koheren adalah panjang berbanding selang isyarat | Variasi peringkat pautan secara beransur-ansur |
| Pudar pantas | Masa koheren adalah pendek berbanding selang isyarat | Variasi pantas dan gangguan berkaitan Doppler |
Model Pudar Statistik Biasa
- Pudar Rayleigh:biasa digunakan apabila tiada komponen garis penglihatan tunggal yang dominan dan isyarat yang diterima dibentuk oleh banyak komponen yang berselerak.
- Pudar Rician:merangkumi komponen dominan bersama-sama komponen berbilang laluan yang berselerak. Faktor-K Rician menyatakan nisbah kuasa antara komponen dominan dan komponen meresap.
- Pudar Nakagami:taburan empirikal fleksibel yang boleh mewakili pelbagai keterukan pudar melalui parameter bentuknya.
- Pudar Weibull:satu lagi taburan statistik boleh suai yang digunakan untuk persekitaran perambatan terukur yang dipilih.
Pemilihan model mestilah berdasarkan persekitaran sebenar, frekuensi, mobiliti, konfigurasi antena dan data pengukuran. Aliran kerja MATLAB moden menggunakan objek sepertikom.RayleighChanneldancomm.RicianChanneldan bukannya fungsi usang yang dirujuk dalam versi terdahulu artikel ini.
Rajah 3.Taburan sampul statistik menyediakan model padat untuk tingkah laku pudar yang diukur.
Bagaimana Pudar Mempengaruhi Prestasi Sistem RF
Pudar boleh mengurangkan kuasa yang diterima, menurunkan nisbah isyarat-ke-hingar, meningkatkan kadar ralat dan mengganggu pautan radio. Pudar selektif frekuensi juga boleh memesongkan bentuk gelombang jalur lebar, manakala variasi Doppler yang pantas boleh menyukarkan anggaran saluran.
Kaedah mitigasi biasa termasuk:
- margin pautan yang mencukupi dan kawalan gandaan automatik;
- masa, frekuensi, kepelbagaian ruang atau polarisasi;
- reka bentuk bentuk gelombang penyamaan dan berbilang pembawa;
- pengekodan saluran, penyisipan dan modulasi adaptif;
- Pemprosesan MIMO dan stereng pancaran;
- penempatan antena yang teliti, pemilihan corak dan kawalan polarisasi.
Tiada teknik tunggal yang dapat menghapuskan setiap mekanisme pudar. Pendekatan yang betul bergantung pada statistik saluran, lebar jalur yang digunakan, mobiliti, keperluan liputan dan kebarangkalian gangguan yang boleh diterima.
Rajah 4.Data yang diukur harus menentukan sama ada taburan statistik sesuai untuk saluran tertentu.
Pemilihan Antena untuk Ujian Pemerasan dan Pudar Saluran
Antena tidak mencipta saluran perambatan dengan sendirinya, tetapi ia sangat mempengaruhi laluan dan polarisasi yang dihantar atau diterima. Gain, lebar pancaran, corak sinaran, ketulenan polarisasi, kestabilan fasa dan geometri pelekap semuanya boleh mempengaruhi kelakuan saluran yang diukur.
Untuk ukuran saluran atau pudar yang boleh diulang, dokumenkan:
- julat frekuensi lengkap dan lebar jalur pengukuran serta-merta;
- gandaan antena dan lebar pancaran ke atas frekuensi;
- keperluan polarisasi linear, dwi-linear atau bulat;
- ketinggian antena, orientasi, jarak dan struktur sekeliling;
- Penyambung RF, kehilangan kabel dan satah rujukan penentukuran;
- gerakan pemancar, penerima dan penyerak;
- sebaran kelewatan, sebaran Doppler dan julat dinamik yang diperlukan.
Pilihan antena RF MISO
RF MISO mereka bentuk dan membekalkan antena RF dan gelombang mikro untuk kerja makmal, lapangan dan penyepaduan sistem. Bergantung pada liputan dan geometri pengukuran yang diperlukan, jurutera boleh mempertimbangkanantena hon jalur lebaruntuk pengukuran jalur lebar berarah,antena berkala loguntuk liputan frekuensi yang luas, atauantena omnidirectionaluntuk kajian liputan dan penyebaran yang terpilih.
Semak lembaran data model semasa untuk julat frekuensi, gandaan, pengkutuban, VSWR, penyambung dan dimensi mekanikal. Untuk pemilihan khusus aplikasi, kongsikan jalur ujian, lebar jalur, corak yang diperlukan, pengkutuban, kekangan pemasangan dan persekitaran pengukuran dengan pasukan RF MISO.
Bincangkan Keperluan Pengukuran RF Anda
RF MISO boleh membantu mengenal pasti pilihan antena untuk pembunyian saluran, kajian perambatan, penilaian sistem tanpa wayar dan pengukuran RF yang berkaitan.
Rujukan dan Bacaan Lanjut
Masa siaran: 14 Ogos 2023
