أساسيات الخبو وأنواع الخبو في الاتصالات اللاسلكية

مع الأخذ في الاعتبار مختلف حالات الضعف المرتبطة بالقناة وموضع المرسل/المستقبل، فيما يلي أنواع الخبو في نظام الاتصالات اللاسلكية.
➤ التلاشي واسع النطاق: يتضمن فقدان المسار وتأثيرات التظليل.
➤ التلاشي على نطاق صغير: وينقسم إلى فئتين رئيسيتين. انتشار تأخير المسارات المتعددة وانتشار دوبلر. وينقسم تمديد تأخير المسيرات المتعددة أيضًا إلى خبو مسطح وخبو انتقائي للتردد. ينقسم انتشار دوبلر إلى خبو سريع وخبو بطيء.
➤ نماذج التلاشي: يتم تنفيذ أنواع التلاشي المذكورة أعلاه في نماذج أو توزيعات مختلفة تشمل Rayleigh وRician وNakagami وWeibull وما إلى ذلك.

وكما نعلم، فإن تلاشي الإشارات يحدث بسبب الانعكاسات من الأرض والمباني المحيطة وكذلك الإشارات المتفرقة من الأشجار والأشخاص والأبراج الموجودة في المنطقة الكبيرة. هناك نوعان من التلاشي. يتلاشى على نطاق واسع ويتلاشى على نطاق صغير.

1.) يتلاشى على نطاق واسع

يحدث الخبو على نطاق واسع عندما يأتي عائق بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال. يتسبب هذا النوع من التداخل في تقليل قوة الإشارة بشكل كبير. وذلك لأن موجة EM مظللة أو محجوبة بواسطة العائق. ويرتبط ذلك بالتقلبات الكبيرة في الإشارة عبر المسافة.

1.أ) فقدان المسار

يمكن التعبير عن خسارة مسار المساحة الحرة على النحو التالي.
➤ حزب العمال / العلاقات العامة = {(4 * π * د)²/ lect²} = (4*ط*و*د)²/c²
أين،
حزب العمال = نقل الطاقة
العلاقات العامة = تلقي السلطة
 = الطول الموجي
د = المسافة بين هوائي الإرسال والاستقبال
ج = سرعة الضوء أي 3×10⁸

من المعادلة يعني ضمنا أن الإشارة المرسلة تضعف عبر المسافة حيث يتم نشر الإشارة على مساحة أكبر وأكبر من نهاية الإرسال إلى نهاية الاستقبال.

1.ب) تأثير التظليل

• ويلاحظ في الاتصالات اللاسلكية. التظليل هو انحراف الطاقة المستقبلة لإشارة EM عن القيمة المتوسطة.
• هو نتيجة وجود عوائق على المسار بين المرسل والمستقبل.
• يعتمد ذلك على الموقع الجغرافي وكذلك التردد اللاسلكي للموجات الكهرومغناطيسية.

2. التلاشي على نطاق صغير

يتعلق الخبو على نطاق صغير بالتقلبات السريعة في قوة الإشارة المستقبلة على مسافة قصيرة جدًا وفترة زمنية قصيرة.

مرتكز علىانتشار تأخير المسارات المتعددةهناك نوعان من التلاشي على نطاق صغير. الخبو المسطح والخبو الانتقائي للتردد. وتعتمد أنواع الخبو متعدد المسيرات هذه على بيئة الانتشار.

2.أ) التلاشي المسطح

ويقال إن القناة اللاسلكية تتلاشى بشكل ثابت إذا كان لها كسب ثابت واستجابة طور خطية عبر عرض نطاق أكبر من عرض نطاق الإشارة المرسلة.

في هذا النوع من الخبو، تتقلب جميع مكونات تردد الإشارة المستقبلة بنفس النسب في وقت واحد. ومن المعروف أيضًا باسم التلاشي غير الانتقائي.

• إشارة BW << قناة BW
• فترة الرمز >> تأخير الانتشار

يُنظر إلى تأثير الخبو المسطح على أنه انخفاض في نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR). تُعرف قنوات الخبو المسطحة هذه بقنوات متغيرة السعة أو قنوات ضيقة النطاق.

2.ب) الخبو الانتقائي للتردد

إنه يؤثر على المكونات الطيفية المختلفة لإشارة الراديو بسعات مختلفة. ومن هنا جاء اسم التلاشي الانتقائي.

• الإشارة BW > القناة BW
• فترة الرمز < تأخير الانتشار

مرتكز علىانتشار دوبلرهناك نوعان من التلاشي. يتلاشى بسرعة ويتلاشى ببطء. تعتمد أنواع خبو الانتشار الدوبلري هذه على سرعة الهاتف المحمول، أي سرعة جهاز الاستقبال بالنسبة إلى جهاز الإرسال.

2.ج) يتلاشى بسرعة

وتتمثل ظاهرة الخبو السريع في التقلبات السريعة للإشارة في مناطق صغيرة (أي عرض النطاق الترددي). عند وصول الإشارات من جميع اتجاهات المستوى، سيتم ملاحظة الخبو السريع لجميع اتجاهات الحركة.

ويحدث الخبو السريع عندما تتغير الاستجابة النبضية للقناة بسرعة كبيرة خلال مدة الرمز.

• انتشار دوبلر مرتفع
• فترة الرمز > وقت التماسك
• تباين الإشارة < تباين القناة

وتؤدي هذه المعلمات إلى تشتت التردد أو الخبو الانتقائي للوقت نتيجة للتمديد الدوبلري. الخبو السريع هو نتيجة انعكاسات الأجسام المحلية وحركة الأجسام بالنسبة لتلك الكائنات.

في حالة الخبو السريع، تكون إشارة الاستقبال عبارة عن مجموع إشارات عديدة تنعكس من الأسطح المختلفة. هذه الإشارة عبارة عن مجموع أو اختلاف بين إشارات متعددة يمكن أن تكون بناءة أو مدمرة بناءً على تحول الطور النسبي بينها. تعتمد علاقات الطور على سرعة الحركة وتكرار الإرسال وأطوال المسار النسبية.

يؤدي الخبو السريع إلى تشويه شكل نبض النطاق الأساسي. هذا التشويه خطي ويخلقISI(تداخل الرموز). تعمل المعادلة التكيفية على تقليل ISI عن طريق إزالة التشوه الخطي الناجم عن القناة.

2.د) التلاشي البطيء

الخبو البطيء هو نتيجة التظليل الناتج عن المباني والتلال والجبال والأشياء الأخرى الموجودة فوق المسار.

• انخفاض انتشار دوبلر
• فترة الرمز <
• اختلاف الإشارة >> اختلاف القناة

تنفيذ نماذج التلاشي أو توزيعات التلاشي

تشتمل تطبيقات نماذج الخبو أو توزيعات الخبو على خبو رايلي وخبو رايسيان وخبو ناكاغامي وخبو ويبول. تم تصميم توزيعات أو نماذج القنوات هذه لدمج الخبو في إشارة بيانات النطاق الأساسي وفقًا لمتطلبات ملف تعريف الخبو.

يتلاشى رايلي

• في نموذج رايلي، تتم فقط محاكاة المكونات التي لا تقع على خط البصر (NLOS) بين المرسل والمستقبل. من المفترض أنه لا يوجد مسار LOS بين المرسل والمستقبل.
• يوفر MATLAB وظيفة "rayleighchan" لمحاكاة نموذج قناة رايلي.
• يتم توزيع السلطة بشكل كبير.
• يتم توزيع المرحلة بشكل موحد ومستقلة عن السعة. وهو أكثر أنواع التلاشي استخداماً في الاتصالات اللاسلكية.

يتلاشى الريسيان

• في نموذج ريسيان، تتم محاكاة مكونات خط البصر (LOS) وغير خط البصر (NLOS) بين المرسل والمستقبل.
• يوفر MATLAB وظيفة "ricianchan" لمحاكاة نموذج قناة rician.

ناكاغامي يتلاشى

قناة الخبو ناكاغامي هي نموذج إحصائي يستخدم لوصف قنوات الاتصال اللاسلكية التي يخضع فيها الإشارة المستقبلة للخبو متعدد المسارات. وهو يمثل البيئات ذات الخبو المعتدل إلى الشديد مثل المناطق الحضرية أو الضواحي. يمكن استخدام المعادلة التالية لمحاكاة نموذج قناة الخبو في ناكاغامي.