· Web viewmengalami pergeseran frekuensi yang jelas terlihat. Pergeseran frekuensi pada sinyal yang diterima adalah akibat dari gerakan yang disebut geseran Doppler, dan berbading

Mobile Radio Propagation:Small-Scale Fading and Multipath

Small-scale fading, atau simply fading, digunakan untuk menggambarkan fluktuasi yang cepat dari amplitudo sinyal radio selama periode waktu yang singkat atau jarak tempuh, sehingga efek path loss skala besar dapat diabaikan. Fading disebabkan oleh interferensi antara dua atau lebih versi dari sinyal yang sampai pada penerima pada waktu yang sedikit berbeda. Gelombang ini, disebut multipathwaves, bergabung di antena penerima untuk memberikan hasil sinyal bervariasi amplitudo dan fasanya, bergantung pada pendistribusian intensitas dan waktu relatif propagasi dari gelombang dan bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan .

4.1. Small scale multipath propagation

Multipath di saluran radio mengakibatkan efek scale fading kecil. Ketiga efek yang paling penting adalah:

Perubahan yang cepat dalam kekuatan sinyal melalui jarak tempuh pendek atau interval waktu.

Frekuensi modulasi acak karena berbagai pergeseran Doppler pada berbagai sinyal multipath.

Waktu dispersi (gema) yang disebabkan oleh waktu tunda multipath propagasi.

Didaerah kota berkembang, pemudaran terjadi karena tinggi antenna komunikasi kurang dari tinggi bangunan disekitarnya, sehingga tidak ada jalur tunggal LOS (Line of Sight) ke base station. Bahkan, ketika terdapat LOS, banyak macam jalur masih terjadi berkaitan dengan pantulan dari tanah dan bangunan disekitarnya. Gelombang radio yang datang tiba dari arah berbeda dengan perbedaan waktu tunda propagansi. Sinyal yang diterima oleh alat komunikasi bergerak di lokasi mana pun akan terdiri dari banyak jumlah bidang gelombang yang memiliki distribusi amplitudo, fasa, sudut datang secara acak. Komponen dari multipath bergabung secara vektorial pada antenna penerima dan menyebabkan sinyal diterima oleh alat komunikasi bergerak menjadi menyimpang atau memudar. Bahkan ketika alat komunikasi bergerak itu diam, sinyal yang diterima akan menjadi pudar akibat pergerakan dari objek di sekitar kanal radio.

Jika objek pada kanal radio itu statis, dan pergerakan dianggap hanya dari alat komunikasi bergerak, kemudian pemudaran adalah murni fenomena ruang. Dalam kaitannya dengan pergerakan relatif antara alat komunikasi bergerak dengan base station, masing-masing gelombang multipath mengalami pergeseran frekuensi yang jelas terlihat. Pergeseran frekuensi pada sinyal yang diterima adalah akibat dari gerakan yang disebut geseran Doppler, dan

1 | Mobile Radio Propagatloil: Small-Scale Fading and Multipath

berbading langsung dengan kecepatan dan arah dari gerakan alat komunikasi bergerak dengan mematuhi arah dari datangnya gelombang multipath yang diterima.

4.1.1 Factors Influencing Small-Scale Fading

Multipath propagation Adanya objek pantul dan penyebaran pada kanal menghasilkan lingkungan yang berubah secara konstan yang menghilangkan energi sinyal yaitu amplitudo, fasa dan waktu. Efek ini menghasilkan bermacam-macam versi sinyal transmisi yang tiba pada antenna penerima. Amplitudo dan fasa acak dari komponen multipath yang berbeda mengakibatkan fluktuasi pada kuat sinyal, dengan ini mempengaruhi pemudaran skala kecil, distorsi sinyal, atau keduanya. Propagansi multipath sering kali memperpanjang waktu yang dibutuhkan untuk porsi baseband dari sinyal untuk mencapai penerima yang dapat menyebabkan pencemaran sinyal yang berkaitan dengan interferensi intersimbol.

Speed of the mobileGerakan relatif antara base station dan alat komunikasi bergerak menghasilkan modulasi frekuensi acak yang berkaitan dengan geseran Doppler yang berbeda pada masing-masing komponen multipath. Geseran Doppler akan positif atau negatif bergantung pada apakah alat komunikasi bergerak itu begerah mendekati atau menjauh dari base station.

Speed of surrounding objectsJika objek pada kanal radio bergerak, objek tersebut mempengaruhi waktu berbagai macam geseran Doppler pada komponen multipath. Jika objek sekitar begerak dengan kecepatan yang lebih besar dari alat komunikasi bergerak, kemudian efek ini akan mendominasi pemudaran skala kecil. Sebaliknya, pegerakan dari objek sekitar akan diabaikan dan hanya kecepatan ponsel yang dipertimbangkan

The transmission bandwidth of the signalJika bandwidth sinyal transmisi radio lebih besar dari bandwidth kanal multipath, sinyal yang diterima akan disimpangkan, tetapi kuat sinyal yang diterima tidak akan memudar banyak. Sebagai akan ditunjukkan, bandwidth kanal dapat diukur dengan coherence bandwidth yang berhubungan dengan struktur spesifik multipath dari kanal. Coherence bandwidth adalah ukuran dari beda frekuensi maksimum dari sinyal yang masuk berkolerasi kuat dengan amplitudo. Jika sinyal transmisi memiliki bandwidth sempit dibandingkan dengan kanal, amplitudo sinyal akan berubah dengan cepat, tetapi sinyal


tidak akan disimpangkan. Demikian, penjelasan mengenai kuat sinyal skala kecil dan kemungkinan munculnya pencemaran sinyal pada jarak skala kecil banyak berhubungan dengan amplitudo spesifik dan waktu tunda dari kanal multipath, maupun bandwidth sinyal transmisi.

4.1.2 Doppler ShiftMengingat seluler bergerak dengan kecepatan konstan v, sepanjang ruas jalan

mempunyai panjang d antara titik X dan Y, untuk penerimaan sinyal dari Sumber S, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 4.1. Perbedaan panjang path dengan gelombang dari sumber S ke mobile pada titik-titik X dan Y ∆l = d cos ϴ = v ∆t cos ϴ. Dimana ∆t adalah waktu yang diperlukan untuk perpindahan mobile dari X ke Y, dan ϴ diasumsikan sama pada titik-titik X dan Y karena sumber dianggap sangat jauh. Perubahan fasa pada sinyal yang diterima terjadi karena perbedaan panjang path, dapat ditulis dalam persamaan

Persamaan (4.2) berhubungan pergeseran Doppler dengan kecepatan mobile dan sudut spasial antara arah gerak dari mobile dan arah kedatangan gelombang. Hal ini dapat dilihat dari persamaan (4.2) bahwa jika mobile bergerak menuju arah datangnya gelombang, pergeseran Doppler adalah positif (yaitu, frekuensi yang diterima jelas meningkat), dan jika ponsel bergerak menjauh dari arah kedatangan gelombang, pergeseran Doppler adalah negatif.

Seperti ditunjukkan dalam bagian 4.7.1, multipath komponen dari sinyal CW yang datang dari arah yang berbeda berkontribusi Doppler untuk penyebaran sinyal yang diterima, sehingga meningkatkan bandwidth sinyal.


4.2 Impulse Response Model of a Multipath Channel

Variasi kecil dari sinyal radio selular dapat langsung berhubungan dengan respon impuls saluran radio mobile. Respon impuls adalah karakterisasi saluran wideband dan berisi semua informasi yang diperlukan untuk mensimulasikan atau menganalisis semua jenis radio transmisi melalui saluran tersebut. Ini berasal dari kenyataan bahwa saluran radio bergerak dapat dimodelkan sebagai filter linier dengan waktu yang bervariasi respon impulse, dimana variasi waktu adalah karena gerak receiver di ruang angkasa. Penyaringan sifat saluran tersebut disebabkan oleh penjumlahan amplitudo dan keterlambatan dari beberapa gelombang tiba di setiap waktu. Respon impuls adalah karakterisasi yang berguna untuk saluran, karena dapat digunakan untuk memprediksi dan membandingkan kinerja banyak sistem komunikasi mobile yang berbeda dan bandwidth transmisi untuk kondisi saluran mobile tertentu.

Untuk menunjukkan bahwa saluran radio bergerak dapat dimodelkan sebagai filter linier dengan waktu yang bervariasi respon impulse, pertimbangkan kasus di mana variasi waktu adalah ketat karena gerak penerima di ruang angkasa. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 4.2.


Dalam Gambar 4.2, penerima bergerak di sepanjang trek di beberapa kecepatan konstan v Untuk posisi d tetap, saluran antara pemancar dan penerima dapat dimodelkan sebagai waktu sistem invarian linier. Namun, karena berbeda gelombang multipath yang memiliki keterlambatan propagasi yang bervariasi lebih dari lokasi spasial yang berbeda dari penerima, respon impuls waktu linear invarian saluran harus menjadi fungsi dari posisi penerima. Artinya, saluran respon impuls dapat dinyatakan sebagai h (d, t). dengan x (t) mewakili sinyal yang ditransmisikan, maka sinyal yang diterima y (d, t) pada posisi d dapat dinyatakan sebagai convolution x (t) dengan h (d, t)

Karena penerima bergerak sepanjang tanah dengan kecepatan konstan v, posisi penerima dapat dengan dinyatakan sebagai

subtitusikan (4.5) dengan (4.4), maka didapat

Karena v adalah konstan, y (vt, t) hanya fungsi dari t. Oleh karena itu, persamaan (4.6)dapat dinyatakan sebagai

Dari persamaan (4.7) jelas bahwa saluran radio mobile dapat dimodelkan sebagaisaluran linear bervariasi waktu, di mana perubahan channel berhubungan dengan waktu dan jarak.

Karena v dapat diasumsikan konstan selama waktu yang singkat (atau jarak) Interval, kita misalkan x (t) mewakili ditransmisikan bandpass gelombang, y (t) yang menerima gelombang, dan h (t, v) respon impuls dari waktu yang bervariasi saluran radio multipath. Respon impuls h


(t, ԏ) sepenuhnya mencirikan channel dan merupakan fungsi dari kedua t dan ԏ. Variabel t mewakili waktu variasi karena gerakan, sedangkan ԏ merupakan kanal multipath delay untuknilai tetap t. Satu mungkin berpikir t sebagai penyesuaian vernier waktu. Itu menerima sinyal y (t) dapat dinyatakan sebagai konvolusi dari sinyal ditransmisikan x (t) dengan respon impuls kanal (lihat Gambar 4.3a).

Jika saluran multipath diasumsikan saluran bandpass terbatas, yang wajar maka h (t, ԏ) dapat dijelaskan oleh kompleks baseband respon impuls hb (t, ԏ) dengan input dan output menjadi representasi amplop kompleks sinyal yang ditransmisikan dan diterima, masing-masing (lihat Gambar 43b). Artinya,

Karena sinyal yang diterima di saluran multipath terdiri dari rangkaian yang dilemahkan, kali delay, fase bergeser replika dari sinyal yang ditransmisikan, respon impulse baseband saluran multipath dapat dinyatakan sebagai


Gambar 4.4 menggambarkan contoh snapshot berbeda hb (t, ԏ), dimana t bervariasi ke halaman, dan penundaan sampah waktu dikuantisasi untuk bandwidth Δԏ.

Jika respon impuls kanal diasumsikan waktu invariant, atau setidaknya luas stasioner selama waktu yang skala kecil atau interval jarak, maka respon impuls kanal dapat disederhanakan sebagai

Ketika mengukur atau memprediksi hb (ԏ), pulsa p menyelidik (t) yang menggambarkan fungsi delta digunakan pada pemancar. Yaitu :

4.2.1 Relationship Between Bandwidth and Received Power

Dalam sistem komunikasi nirkabel yang sebenarnya, respon impuls jalur multi-channel diukur di lapangan menggunakan teknik saluran terdengar . Kami sekarang mempertimbangkan dua saluran terdengar di kasus-kasus ekstrim sebagai sarana menunjukkan bagaimana memudarnya skala kecil berperilaku cukup berbeda untuk dua sinyal dengan bandwidth yang berbeda dalam saluran multipath identik. Berdasarkan pulsa sinyal, RF ditransmisikan dalam bentuk


dimana p (t) adalah baseband berulang kereta pulsa dengan lebar pulsa yang sangat sempitTb, dan periode pengulangan TREP yang jauh lebih besar dari maksimum kelebihan penundaan ԏmax dalam saluran. sekarang menjadi

dan biarkan p (t) menjadi nol di tempat lain untuk semua penundaan selisih lebih. Low passkanal output r (t) akan dekat mendekati respon impuls hb (t) dan diberikan oleh

Untuk menentukan daya yang diterima pada suatu waktu untuk, power lr (t0)l 2

diukur. Jumlah power lr (t0)l 2 disebut sesaat multipath daya profil keterlambatan saluran, dan sama dengan energi yang diterima selama durasi waktu penundaan multipath dibagi dengan ԏmax . Artinya, dengan menggunakan persamaan (4.16)


Sekarang, bukan pulsa, pertimbangkan sinyal CW yang ditransmisikan ke saluran yang sama persis, dan membiarkan amplop kompleks diberikan oleh c (t) = 2. Kemudian, amplop kompleks sesaat dari sinyal yang diterima diberikan oleh fasor jumlah

karena r (t) adalah jumlah fasor dari multipath individu komponen, fase sesaat dari komponen multipath menyebabkan fluktuasi besar yang menggambarkan memudar skala kecil untuk sinyal CW. rata-rata daya yang diterima di daerah setempat kemudian diberikan oleh

Dengan demikian terlihat bahwa menerima lokal ensemble kekuatan rata-rata wideband dan sinyal narrowband yang setara. Ketika sinyal yang ditransmisikan memiliki bandwidth yang jauh lebih besar daripada bandwidth saluran, maka multipath struktur sepenuhnya diselesaikan oleh sinyal yang diterima setiap saat, dan daya yang diterima bervariasi sangat kecil karena multipath amplitudo individu melakukan tidak berubah dengan cepat di wilayah setempat.

Namun, jika sinyal yang ditransmisikan memiliki bandwidth yang sangat sempit (misalnya, sinyal baseband memiliki durasi lebih besar dari kelebihan penundaan saluran), maka multipath tidak diselesaikan dengan sinyal yang diterima, dan fluktuasi sinyal besar (memudar)


terjadi ada penerima karena pergeseran fasa dari banyak komponen multipath yang belum terselesaikan.

Gambar 4.5 mengilustrasikan aktual pengukuran saluran radio ruangan dibuat bersamaan dengan menyelidik pulsa wideband memiliki TBB = ion, dan CW pemancar. Frekuensi pembawa adalah 4 GHz. Hal ini dapat dilihat bahwa sinyal CW mengalami memudar cepat, sedangkan wideband pengukuran berubah sedikit lebih yang 5λ. pengukuran lintasan. Namun, rata-rata lokal menerima kekuatan dari kedua sinyal diukur menjadi hampir identik [Haw9l].

4

4.3 Small-Scale Multipath Measurements

Karena pentingnya struktur multipath dalam menentukan efek fading skala kecil, sejumlah saluran wideband teknik terdengar telah dikembangkan. Teknik-teknik ini dapat diklasifikasikan sebagai pulsa langsung mea-surements, spread spectrum geser pengukuran correlator, dan menyapu pengukuran frekuensi.


4.3.1 Direct RF Pulse SystemSebuah saluran sederhana terdengar pendekatan sistem pulsa RE langsung (lihat Gambar

4.6). Teknik ini memungkinkan para insinyur untuk menentukan cepat keterlambatan listrik profil setiap saluran, seperti yang ditunjukkan oleh Rappaport dan Seidel [R.ap89], [Rap9O]Jika osiloskop diatur pada rata-rata modus, maka sistem ini dapat memberikan daya rata-rata profil penundaan lokal. Lain Aspek yang menarik dari sistem ini adalah kurangnya kompleksitas, karena off-the-shelf peralatan dapat digunakan

Masalah utama dengan sistem ini adalah bahwa hal itu terganggu dan kebisingan, karena filter passband lebar diperlukan untuk resolusi waktu multi-path. Juga, sistem pulsa bergantung pada kemampuan untuk memicu osiloskop pada sinyal tiba pertama. Jika sinyal yang tiba pertama diblokir atau memudar, memudar parah terjadi, dan mungkin sistem mungkin tidak memicu den-gan benar. Kerugian lain adalah bahwa fase komponen multipath individu tidak diterima, karena penggunaan detektor amplop. Namun, penggunaan detektor koheren memungkinkan pengukuran fase multipath menggunakan teknologi-nique.

4.3.2 Spread Spectrum Sliding Correlator Channel SoundingDiagram blok dasar dari spread spectrum sistem saluran terdengar adalah ditunjukkan

pada Gambar 4.7. Keuntungan dari sistem spread spectrum adalah bahwa, sementara sinyal menyelidik mungkin wideband, adalah mungkin untuk mendeteksi sinyal yang ditransmisikan


menggunakan penerima narrowband didahului oleh wideband mixer, sehingga meningkatkan jangkauan dinamis dari sistem dibandingkan dengan sistem pulsa RF langsung.

Dalam spread spectrum saluran sounder, sinyal pembawa "menyebar" atas bandwidth yang besar dengan mencampurnya dengan pseudo-noise (PN) urutan biner memiliki durasi Tc

chip dan chip Tc rate sama dengan 1/ Tc Hz. Spektrum daya amplop yang ditransmisikan sinyal spread spectrum diberikan oleh :

Sinyal spread spectrum ini kemudian diterima, disaring, dan despread menggunakan PN generator urutan identik dengan yang digunakan pada pemancar. Meskipun dua urutan PN adalah identik, jam Chip pemancar dijalankan pada sedikit tingkat yang lebih cepat daripada chip jam penerima. Pencampuran urutan chip dalam mode ini menerapkan correlator geser.

Dengan cara ini, filter narrowband yang mengikuti correlator dapat menolak hampir semua dari kekuatan sinyal yang masuk. Ini adalah bagaimana processing gain diwujudkan dalam spread penerima spektrum dan bagaimana dapat menolak gangguan passband, tidak seperti langsung RF pulsa sistem terdengar.


Ketika sinyal yang masuk berkorelasi dengan urutan penerima, sinyal runtuh kembali ke bandwidth asli (yaitu, "despread"), amplop terdeteksi, dan ditampilkan pada sebuah osiloskop. Sejak multipaths masuk yang berbeda akan mengalami keterlambatan waktu yang berbeda, mereka maksimal akan berkorelasi dengan penerima PN urutan pada waktu yang berbeda. Energi ini jalur individu akan melewati melalui correlator tergantung pada waktu penundaan. Oleh karena itu, setelah amplop deteksi, respon impuls kanal convolved dengan bentuk pulsa dari sebuah chip dosa-gle ditampilkan pada osiloskop.

Resolusi waktu (Δԏ) dari komponen multipath menggunakan penyebaran sistem spektrum korelasi geser

Dengan kata lain, sistem dapat menyelesaikan dua komponen multipath selama karena mereka sama dengan dr lebih besar dari Tc detik terpisah. Pada kenyataannya, multipath komponen dengan waktu interarrival lebih kecil dari Tc, dapat diatasi sejak NNS lebar pulsa lebih kecil dari lebar mutlak korelasi segitiga pulsa, dan di urutan TcProses korelasi geser memberikan pengukuran waktu yang setara yang diperbarui setiap kali dua urutan yang maksimal berkorelasi. Waktu antara korelasi maksimal (Tc) dapat dihitung dari persamaan (4.30)


Pengukuran waktu yang setara mengacu pada waktu relatif multipath komponen seperti yang ditampilkan pada osiloskop. Skala waktu diamati pada osiloskop menggunakan correlator geser berhubungan dengan propagasi yang sebenarnya skala waktu.

Efek ini disebabkan oleh tingkat relatif informasi mentransfer di geser correlator. Sebagai contoh, persamaan (4.30) adalah waktu yang diamati diukur osiloskop dan bukan waktu propagasi sebenarnya. Efek ini, yang dikenal sebagai dilatasi waktu, terjadi dalam sistem correlator geser karena penundaan propagasi benar-benar memperluas dalam waktu oleh correlator geser.

Ada beberapa keuntungan untuk spread spectrum sistem saluran terdengar. Salah satu karakteristik modulasi spread spectrum kunci adalah kemampuan untuk menolak passband kebisingan, sehingga meningkatkan jangkauan cakupan untuk pemancar yang diberikan kekuasaan. Pemancar dan penerima PN sinkronisasi urutan dihilangkan oleh correlator geser. Sensitivitas dapat disesuaikan dengan mengubah faktor geser dan bandwidth penyaring pasca-correlator. Juga, kekuatan pemancar yang dibutuhkan dapat jauh lebih rendah dibandingkan sistem pulsa langsung karena melekat "pengolahan gain" sistem spread spectrum.

Kelemahan dari sistem spread spectrum, dibandingkan dengan langsung sistem pulsa, adalah bahwa pengukuran tidak dilakukan secara real time, tetapi mereka dikompilasi sebagai kode PN geser melewati satu sama lain. Tergantung pada parameter sistem dan tujuan pengukuran, waktu yang dibutuhkan untuk membuat pengukuran profil penundaan listrik mungkin berlebihan. Kelemahan lain dari sistem yang dijelaskan di sini adalah bahwa detektor noncoherent digunakan, sehingga fase komponen multipath individu tidak dapat diukur. Bahkan jika deteksi koheren digunakan, waktu sapuan sinyal spread spectrum menginduksi menunda sedemikian rupa sehingga fase individual komponen multipath dengan penundaan waktu yang berbeda akan diukur pada waktu secara substansial berbeda, di mana saluran mungkin berubah.

4.3.3 Frequency Domain Channel SoundingKarena hubungan ganda antara domain waktu dan frekuensi teknik domain, adalah

mungkin untuk mengukur respon impuls saluran dalam domain frekuensi. Gambar 4.8 menunjukkan domain frekuensi saluran sounder yang digunakan untuk mengukur respon impuls saluran. Sebuah network analyzer vektor mengendalikan disintesis frekuensi penyapu, dan set tes S-parameter yang digunakan untuk memantau respon frekuensi saluran. Penyapu memindai frekuensi tertentu band (berpusat pada operator) dengan melangkah melalui frekuensi diskrit. Itu


jumlah dan jarak dari langkah-langkah frekuensi berdampak resolusi waktu pengukuran respon impuls. Untuk setiap langkah frekuensi, uji S-parameter set mentransmisikan tingkat sinyal diketahui pada port 1 dan memonitor sinyal yang diterima tingkat di pelabuhan 2.

Untuk waktu yang bervariasi saluran, frekuensi respon kanal dapat berubah dengan cepat, memberikan dorongan yang keliru Pengukuran respon. Untuk mengurangi efek ini, menyapu kali cepat diperlukan untuk menjaga jumlah menyapu frekuensi respon pengukuran selang sesingkat mungkin. Waktu menyapu lebih cepat dapat dicapai dengan mengurangi jumlah langkah frekuensi, tapi ini pengorbanan resolusi waktu dan kelebihan berbagai keterlambatan dalam domain waktu

4.4 Parameters of Mobile Multipath ChannelsBanyak parameter kanal multipath berasal dari penundaan daya pro-berkas, yang

diberikan oleh persamaan (4.18). Profil penundaan listrik diukur dengan menggunakan teknik-teknik yang dibahas dalam Bagian 4.4 dan umumnya diwakili sebagai plot relatif menerima kuasa sebagai fungsi kelebihan penundaan sehubungan dengan waktu tunda tetap referensi. Profil keterlambatan listrik ditemukan oleh rata-rata seketika kekuasaan menunda pengukuran profil di wilayah setempat untuk menentukan rata-rata skala kecil daya profil penundaan. Tergantung pada resolusi waktu menyelidik pulsa dan jenis saluran multipath dipelajari, peneliti sering memilih untuk sampel pada pemisahan spasial seperempat dari panjang gelombang dan lebih receiver gerakan tidak lebih besar dari 6 m di saluran terbuka dan tidak lebih besar dari 2 di dalam saluran indoor di kisaran 450 MHz - 6 GHz.


4.4.1 Time Dispersion Parameters

Dalam rangka untuk membandingkan saluran multipath yang berbeda dan untuk mengembangkan beberapa pedoman desain gen-eral untuk sistem nirkabel, parameter yang terlalu mengukur saluran multipath digunakan. Rata-rata kelebihan delay, delay rms menyebar, dan delay kelebihan spread (X dB) adalah parameter kanal multipath yang dapat menghalangi-ditambang dari kekuatan profil penundaan. Sifat dispersif waktu pita lebar saluran multipath yang paling sering diukur oleh kelebihan keterlambatan rata-rata mereka (ԏ dan delay spread rms (σr). Rata-rata kelebihan penundaan adalah saat pertama daya dela)? profil dan didefinisikan sebagai

Penting untuk dicatat bahwa rms delay spread dan kelebihan mean delay adalah didefinisikan dari satu kekuatan profil penundaan yang merupakan rata-rata sementara atau spasial pengukuran respon impuls berturut-turut dikumpulkan dan rata-rata lebih daerah setempat. biasanya, banyak pengukuran dilakukan di banyak daerah setempat untuk menentukan berbagai statistik dari parameter kanal multipath untuk sistem komunikasi mobile di wilayah skala besar.

Kelebihan delay maksimum (X dB) dari profil keterlambatan listrik didefinisikan sebagai penundaan waktu selama multipath energi jatuh ke X dB di bawah maksimum



Dengan kata lain, kelebihan delay maksimum didefinisikan sebagai ԏx-ԏo, di mana ԏo adalah sinyal yang tiba pertama dan ԏx adalah keterlambatan maksimum di mana sebuah multipath komponen dalam X dB dari sinyal multipath terkuat tiba (yang tidak belum tentu tiba di ԏ0). Gambar 4.10 mengilustrasikan perhitungan kelebihan keterlambatan max-Imum untuk komponen multipath dalam 10 dB maksimal. Itu kelebihan delay maksimum (X dB) mendefinisikan batas temporal multipath yang di atas ambang tertentu. Nilai ԏx kadang-kadang disebut kelebihan menunda penyebaran kekuatan profil keterlambatan, tetapi dalam semua kasus harus ditentukan dengan ambang batas yang berhubungan lantai kebisingan multipath maksimal menerima komponen multipath.

Perlu dicatat bahwa daya penundaan proffle dan respon frekuensi magnitude (respon spektral) dari saluran radio bergerak terkait melalui Transformasi Fourier. Oleh karena itu mungkin untuk mendapatkan setara deskripsi saluran dalam domain frekuensi menggunakan respon frekuensi karakteristik. Analog dengan parameter delay spread dalam domain waktu, bandwidth yang koherensi digunakan untuk mengkarakterisasi saluran dalam frekuensi domain. The rms delay spread dan bandwidth koherensi berbanding terbalik satu sama lain, meskipun hubungan mereka dengan tepat adalah fungsi yang tepat struktur multipath.


4.4.2 Coherence Bandwidth

Sementara penundaan penyebaran adalah fenomena alam yang disebabkan oleh tercermin dan jalur propagasi tersebar di saluran radio, bandwidth koherensi, Bc adalah relasi didefinisikan berasal dari rms delay spread. Bandwidth yang Koherensi adalah ukuran statistik dari berbagai frekuensi di mana saluran bisa dianggap "flat" (yaitu, saluran yang melewati semua komponen spektral dengan keuntungan kira-kira sama dan fase linier); Dengan kata lain, koherensi bandwidth adalah rentang frekuensi di mana dua komponen frekuensi memiliki potensi kuat untuk korelasi amplitudo. Dua sinusoid dengan frekuensi memisahkan-tion lebih besar dari Bc dipengaruhi cukup berbeda oleh saluran. Jika bandwidth koherensi didefinisikan sebagai bandwidth di mana korelasi frekuensi Fungsi di atas 0,9, maka bandwidth koherensi adalah sekitar


Jika definisi santai sehingga fungsi korelasi frekuensi di atas 0,5. maka bandwidth koherensi adalah sekitar

Penting untuk dicatat bahwa hubungan yang tepat antara koherensi bandwidth dan delay NNS spread tidak ada, dan persamaan (4,38) dan (4,39) adalah "bola taman memperkirakan". Secara umum, teknik analisis spektral dan simulasi diperlukan untuk menentukan dampak yang tepat waktu bervariasi multipath memiliki pada sinyal yang ditransmisikan tertentu. Untuk alasan ini, model kanal multipath akurat harus digunakan dalam desain modem khusus untukaplikasi nirkabel

4.4.3 Doppler Spread and Coherence Time

Delay spread dan bandwidth koherensi adalah parameter yang menggambarkan Waktu sebar sifat saluran di daerah setempat. Namun, mereka tidak menawarkan informasi tentang berbagai sifat waktu dari saluran yang disebabkan oleh gerakan relatif antara stasiun bergerak dan basis, atau dengan gerakan benda-benda di saluran. Doppler spread dan waktu koherensi adalah parameter yang menggambarkan waktu yang berbeda-beda sifat saluran di wilayah skala kecil

Doppler spread BD adalah ukuran memperluas spektrum disebabkan oleh laju perubahan dari saluran radio mobile dan didefinisikan sebagai kisaran fre-quencies dimana spektrum Doppler yang diterima pada dasarnya adalah nol. Ketika nada sinusoidal murni frekuensi fc ditransmisikan, sinyal yang diterima spektrum, disebut spektrum Doppler, akan memiliki komponen dalam kisaran fc-fd ke fc + fd mana fd adalah pergeseran Doppler. Jumlah memperluas spektrum tergantung pada fd yang merupakan fungsi dari kecepatan relatif mobile, dan sudut 9 antara arah gerak dari mobile dan arah kedatangan gelombang tersebar. Jika bandwidth sinyal baseband jauh lebih besar dari BD, efek Doppler spread dapat diabaikan pada penerima.

Koherensi waktu T, adalah waktu domain ganda Doppler spread dan digunakan untuk pengkarakterisasi berbagai sifat waktu dispersiveness frekuensi channel dalam domain waktu. Doppler spread dan waktu koherensi adalah berbanding terbalik dengan satu sama lain. Artinya,

Koherensi tine sebenarnya ukuran statistik dari durasi waktu selama yang respon impuls kanal pada dasarnya invarian, dan mengkuantifikasi kesamaan respon kanal pada waktu yang


berbeda. Dengan kata lain, koherensi Waktu adalah durasi waktu di mana dua sinyal yang diterima memiliki potensi kuat untuk korelasi amplitudo. Jika bandwidth timbal balik dari sinyal baseband lebih besar dari waktu koherensi saluran, maka saluran akan berubah selama transmisi pesan baseband, sehingga menyebabkan distorsi pada penerima. Jika waktu koherensi didefinisikan sebagai waktu yang lebih dari waktu fungsi korelasi di atas 0,5, maka waktu koherensi adalah sekitar

dimana fm adalah pergeseran Doppler maksimum yang diberikan oleh fm = v / λ. Dalam prakteknya, (4.40.a) menunjukkan durasi waktu selama sinyal Rayleigh fading dapat berfluktuasi liar, dan (4.40.b) terlalu membatasi. Aturan populer praktis untuk modem komunikasi digital adalah untuk menentukan waktu koherensi sebagai mean geometrik persamaan (4.40.a) dan (4.40.b). Artinya,

Definisi waktu koherensi menyiratkan bahwa dua sinyal tiba dengan waktu pemisahan lebih besar dari Tc dipengaruhi secara berbeda oleh saluran. Misalnya, untuk kendaraan bepergian 60 mph menggunakan pembawa 900 MHz, seorang konservatif nilai Tc dapat ditampilkan menjadi 2,22 ms dari (4.40.b). Jika transmisi digital Sistem yang digunakan, maka selama simbol rate lebih besar dari I / Tc = 454 bps, saluran tidak akan menyebabkan distorsi karena gerak (bagaimanapun distorsi bisa Hasil dari multipath waktu delay spread, tergantung pada impuls saluran respon). Menggunakan rumus praktis (4.40.c), Tc = 6.77 ms dan simbol Tingkat harus melebihi 150 bit / s untuk menghindari distorsi karena dispersi frekuensi.

4.5 Types of Small-Scale FadingBagian 4.3 menunjukkan bahwa jenis memudar dialami oleh sinyal menyebarkan melalui

saluran radio bergerak tergantung pada sifat dari sinyal yang ditransmisikan sehubungan dengan karakteristik saluran. tergantung pada hubungan antara parameter sinyal (seperti bandwidth, periode simbol, dll) dan parameter saluran (seperti keterlambatan rms menyebar dan Doppler spread), sinyal yang ditransmisikan berbeda akan menjalani berbagai jenis memudar. Waktu dis-persion dan mekanisme dispersi frekuensi saluran radio bergerak menyebabkan empat efek yang berbeda mungkin, yang diwujudkan tergantung pada sifat sinyal yang dikirimkan, saluran, dan kecepatan. Sementara multipath delay penyebaran mengarah ke waktu dispersi dan frekuensi selektif fading, Doppler menyebar menyebabkan dispersi frekuensi dan waktu memudar selektif.


Kedua propagasi mekanisme yang independen satu sama lain. Gambar 4.11 menunjukkan sebuah pohon dari empat berbagai jenis memudar.

4.5.1 Fading Effects Due to Multipath lime Delay SpreadWaktu dispersi karena multipath menyebabkan sinyal yang ditransmisikan untuk

menjalani datar atau frekuensi selektif fading.

4.5.1.1 Flat fadingJika saluran radio mobile memiliki gain konstan dan respon fase linier selama bandwidth

yang lebih besar daripada bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan, maka sinyal yang diterima akan menjalani flat fading. Jenis memudar secara historis jenis yang paling umum dari memudar dijelaskan dalam literatur teknis. di flat memudar, struktur multipath saluran sedemikian rupa bahwa karakteristik spektral dari sinyal yang ditransmisikan yang diawetkan pada penerima. Namun kekuatan perubahan sinyal yang diterima dengan waktu, karena fluktuasi gain dari saluran yang disebabkan oleh multipath. Karakteristik dari kanal flat fading diilustrasikan pada Gambar 4.12


Hal ini dapat dilihat dari Gambar 4.12 bahwa jika perubahan saluran keuntungan dari waktu ke waktu, perubahan amplitudo terjadi pada sinyal yang diterima. Seiring waktu, menerima signal r (t) bervariasi dalam keuntungan, tetapi spektrum transmisi yang diawetkan. Dalam kanal flat fading, bandwidth timbal balik dari sinyal yang ditransmisikan jauh lebih besar dari keterlambatan multipath waktu penyebaran saluran, dan hb (t, ԏ) dapat didekati sebagai tidak memiliki kelebihan delay (yaitu, fungsi delta tunggal dengan ԏ = 0). Saluran memudar datar juga dikenal sebagai saluran uarying amplitudo dan kadang-kadang disebut sebagai saluran narrowband, karena bandwidth dari diterapkan sinyal sempit dibandingkan dengan bandwidth saluran flat fading. Khas datar kanal fading menyebabkan memudar dalam, sehingga mungkin memerlukan 20 atau 30 dB lebih pemancar kekuatan untuk mencapai tingkat kesalahan bit rendah selama masa memudar jika dibandingkan dengan sistem operasi melalui saluran nonfading. Pembagian keuntungan sesaat saluran flat fading penting untuk merancang link radio, dan distribusi amplitudo yang paling umum adalah distribusi Rayleigh. Itu Rayleigh datar model kanal fading mengasumsikan bahwa saluran menginduksi amplitudo yang bervariasi dalam waktu sesuai dengan distribusi Rayleigh. Untuk meringkas, sinyal mengalami flat fading jika :

Dimana Ts adalah bandwidth timbal balik (misalnya, periode simbol) dan Bs adalah bandwidth, masing-masing, dari modulasi ditransmisikan, dan σr dan Bc adalah rms waktu delay dan bandwidth koherensi, masing-masing, saluran.


4.5.1.2 Frequency Selective FadingJika saluran memiliki gain konstan dan respon fase linier atas bandwith yang lebih kecil

dari bandwidth sinyal yang ditransmisikan, maka channel menciptakan frekuensi selective fading pada sinyal yang diterima. Di bawah seperti kondisi respon impuls saluran memiliki multipath delay spread yang greafer dari bandwidth timbal balik dari pesan gelombang ditransmisikan. Ketika ini terjadi, sinyal yang diterima meliputi beberapa versi dari gelombang yang ditransmisikan yang dilemahkan (pudar) dan tertunda dalam waktu, dan karenanya sinyal yang diterima terdistorsi. Frekuensi selektif fading adalah karena dispersi tine dari simbol-simbol ditransmisikan dalam saluran. Jadi saluran menginduksi intersymbol interference (ISI). Dilihat dalam domain frekuensi, komponen frekuensi tertentu dalam spektrum sinyal yang diterima memiliki keuntungan lebih besar daripada yang lain.

Frekuensi saluran selektif fading jauh lebih sulit untuk model daripada saluran flat fading karena setiap sinyal multipath harus dimodelkan dan saluran harus dianggap sebagai filter linier. Ini adalah alasan inilah wideband pengukuran multipath dibuat, dan model yang dikembangkan dari langkah-surements. Ketika menganalisis sistem komunikasi mobile, model respon impulse statistik seperti 2-ray Rayleigh fading Model (yang menganggap respon impuls yang akan terdiri dari dua fungsi delta yang independen memudar dan memiliki waktu tunda yang cukup di antara mereka untuk menginduksi frekuensi selektif fading pada sinyal diterapkan), atau komputer yang dihasilkan atau diukur respon impuls, umumnya digunakan untuk menganalisis frekuensi memudar skala kecil selektif. Gambar 4.13 menggambarkan karakteristik frekuensi selektif fading.


Frekuensi saluran memudar selektif juga dikenal sebagai wideband saluran karena bandwidth dari sinyal s (t) lebih lebar dari bandwidth respon impuls kanal. Seperti waktu bervariasi, saluran bervariasi gain dan fase seluruh spektrum s (t), sehingga waktu yang berbeda-beda distorsi pada sinyal yang diterima r (t). Untuk meringkas, sinyal mengalami frekuensi selective fading jika :

Aturan umum praktis adalah bahwa saluran frekuensi selektif jika TS < 10σr meskipun hal ini tergantung pada jenis tertentu modulasi yang digunakan. Bab 5 menyajikan hasil simulasi yang menggambarkan dampak keterlambatan waktu tersebar di bit error rate (BER)

4.5.2 Fading Effects Due to Doppler Spread

4.5.2.1 Fast FadingTergantung pada seberapa cepat ditransmisikan baseband sinyal perubahan sebagai

dibandingkan dengan laju perubahan saluran, saluran dapat diklasifikasikan baik sebagai cepat memudar atau lambat fading. Dalam saluran memudar cepat, saluran respon impulse perubahan cepat dalam durasi simbol. Artinya, waktu koherensi saluran lebih kecil dari periode simbol yang ditransmisikan sinyal. Hal ini menyebabkan frekuensi dispersi (juga disebut waktu selektif fading) karena Doppler spreading, yang mengarah ke sinyal distorsi. Dilihat dari frekuensi domain, distorsi sinyal karena cepat memudar meningkat dengan meningkatnya Doppler menyebar relatif terhadap bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan. Oleh karena itu, sinyal yang mengalami cepat memudar jika :

Perlu dicatat bahwa ketika saluran ditentukan sebagai cepat atau lambat memudar channel, itu tidak menentukan apakah saluran memudar datar atau frekuensi selektif di alam. Cepat memudar hanya berkaitan dengan laju perubahan saluran karena gerak. dalam kasus saluran memudar datar, kita dapat mendekati impuls respon menjadi hanya fungsi delta (tidak ada waktu tunda). Oleh karena itu, sebuah flat fading, cepat fading adalah saluran di mana amplitudo fungsi delta bervariasi lebih cepat dari laju perubahan sinyal baseband ditransmisikan.


Dalam kasus frekuensi selektif, saluran cepat memudar, amplitudo, fase, dan waktu keterlambatan salah satu dari komponen multipath bervariasi lebih cepat daripada tingkat mengubah dari sinyal yang ditransmisikan. Dalam prakteknya, cepat memudar hanya terjadi untuk yang sangat rendah kecepatan data.

4.5.2.2 Slow FadingDalam saluran memudar lambat, saluran impuls perubahan respon pada tingkat jauh lebih

lambat daripada baseband ditransmisikan sinyal s (t). Dalam hal ini, saluran dapat diasumsikan statis selama satu atau beberapa interval bandwidth yang timbal balik. Dalam domain frekuensi, ini berarti bahwa penyebaran Doppler saluran adalah jauh lebih sedikit daripada bandwidth dari sinyal baseband. Oleh karena itu, sinyal mengalami memudar lambat jika:

Harus jelas bahwa kecepatan mobile (atau kecepatan benda di channel) dan sinyal baseband menentukan apakah sinyal mengalami cepat memudar atau lambat memudar. Hubungan antara berbagai parameter multipath dan jenis iseng-ing dialami oleh sinyal dirangkum dalam Gambar 4.14. selama beberapa tahun, beberapa penulis telah bingung tetang rumus cepat dan lambat memudar dengan istilah skala besar dan skala kecil memudar. Perlu ditekankan bahwa cepat dan memperlambat memudar berurusan dengan hubungan antara laju perubahan dalam saluran dan sinyal yang dikirimkan, dan tidak dengan jalur propagasi model rugi.



Documents

· Web viewmengalami pergeseran frekuensi yang jelas terlihat. Pergeseran frekuensi pada sinyal yang diterima adalah akibat dari gerakan yang disebut geseran Doppler, dan berbading