Dağınık güç azalmalı iki dalga - Two-wave with diffuse power fading

İçinde radyo yayılımı, dağınık güç (TWDP) ile iki dalga bir sinyalin belirli yerlerde veya zamanlarda neden güçlendiğini veya zayıfladığını açıklayan bir modeldir. TWDP modelleri, iki güçlü radyo sinyalinin ve çok sayıda daha küçük, dağınık sinyalin paraziti nedeniyle soluyor.

TWDP, sonuçları üretmek için istatistiksel bir model kullanan genelleştirilmiş bir sistemdir. Solmayı tahmin etmek için diğer istatistiksel yöntemler: Rayleigh soluyor ve Rician solma, TWDP modelinin özel durumları olarak düşünülebilir. TWDP hesaplaması, özellikle kalabalık radyo spektrumu olan alanlarda, eski modellerde bulunmayan bir dizi zayıflama durumu üretir.

Solma

Solma radyo ile ilgili birçok bağlamda ortaya çıkan bir etkidir. Bir sinyal bir alıcıya birden fazla yol alabildiğinde ve sinyaller iki yol boyunca farklı şekilde etkilendiğinde ortaya çıkar. En basit durum, bir yolun diğerinden daha uzun olduğu, ancak diğer gecikmelerin ve etkilerin benzer sonuçlara neden olabileceği durumdur. Bu durumlarda, iki (veya daha fazla) sinyal tek bir noktada alındığında, bunlar faz dışı ve dolayısıyla potansiyel olarak muzdarip girişim Etkileri. Bu meydana gelirse, alınan toplam sinyal artırılabilir veya azaltılabilir, ancak etki en çok sinyali tamamen alınamaz hale getirdiğinde fark edilir, derin solma.^[1]

Etkisi radyo deneylerinin başlangıcından itibaren fark edilmişti, ancak özellikle kısa dalga iletişim. Verici ve alıcı arasındaki çoklu yollardan kaynaklanan kendi kendine parazitten kaynaklandığı tespit edildi ve bu da sırayla keşfine ve karakterizasyonuna yol açtı. iyonosfer. Atmosferin bu katmanı yansıtıcıdır, sinyalin Dünya'ya dönerek gökyüzüne geri dönmesine neden olur ve bu şekilde yer üzerinde uzun mesafeler için "atlar". Bu, (örneğin) iyonosferden bir yansımadan sonra alınan güçlü bir sinyal ve iki yansımadan sonra daha zayıf bir sinyal ile alıcıya birden fazla yol sağladı. Görünüşte rastgele solma efektleri, yavaş hareketine dayanıyordu. dalgalanmalar iyonosferde ve güneş ışığının etkisiyle günlük değişim.^[2]

Solmayı modelleme

Solmanın etkilerini modelleme girişimleri, efektin ilk tanımlanmasından hemen sonra başladı. Daha önceki modeller, matematiği izlenebilir hale getirmek için basitleştirmeleri içeriyordu.

Rayleigh soluyor kullanımı için adlandırılmıştır Rayleigh dağılımı sinyalin. Bu, gerçekte, X ve Y bileşenlerinin ürününe göre ayrı ayrı ve rastgele dağıtılan 2B dağıtımdır. normal dağılım. Dağılımların parametrelerini değiştirerek, farklı gerçek dünya durumları modellenebilir. Bu model, verici ve alıcı arasında doğrudan bir görüş hattı olmadığında olduğu gibi, her iki sinyal genlik olarak kabaca eşit olduğunda kullanışlıdır. Rician solması benzerdir ancak Pirinç dağıtımı iki parametre ile karakterize edilen Rayleigh yerine, şekil ve ölçek. Bu sistem, özellikle görüş hattı uygulamalarında yollardan biri daha güçlü olduğunda kullanışlıdır.

Dağıtımlarda keyfi sınırlar gerektirmeyen daha genel bir çözüm uzun süredir aranmıştır veya zarflar.^[3][4] İlk genel çözüm 2002 yılında Durgin tarafından sunuldu, Rappaport ve de Wolf.^[5] Yeni yöntem, KΔ dağılımı karakterize etmek için parametre.

Yeni sistem, başta Rayleigh olmak üzere eski yöntemlerde bulunmayan bir dizi derin solma senaryosunu öngörüyor. Jeff Frolik, bir uçak gövdesindeki TWDP azalmasını ölçen ilk kişi oldu ve terimi ortaya attı hiper Rayleigh Bunu ve Rayleigh'den daha kötü sonuçlanan diğer zayıflama senaryolarını belirtmek için bir radyo bağlantısı için alınan güç kesintileri.^[6] Daha sonra, diğer araştırmacılar TWDP dağılımı ve istatistikleri için alternatif, iyileştirilmiş ifadeler geliştirdiler.^[7][8] Son zamanlarda, yönlü ve araç milimetre dalga kanalları için TWDP zayıflaması keşfedildi.^[9][10]

TWDP solmasının formülasyonu, kablosuz bağlantılarda solmada yeni bir "en kötü durum tasarımı" senaryosu sağlayarak klasik RF tasarımını yükseltmiştir. Böylece, mobil iletişimde bit hata oranı gibi ortak performans ölçütleri,^[11] kesinti olasılığı,^[12] çeşitlilik kazançları,^[13] vb. TWDP'nin azalmasıyla önemli ölçüde azalabilir. Hem ölçümler hem de teorik tahminler, mobil radyo bağlantıları hem frekansta hem de yoğunlukta arttıkça TWDP azalmasının daha yaygın hale geldiğini göstermiştir.

Kanal karakterizasyonu

Alınan zarfın karşılaştırılması PDF'ler ve CDF'ler Rayleigh için, Rician (K= 13 dB) ve TWDP (K= 13 dB, Δ = 1) solma.

TWDP zayıflaması, iki sabit genlikli dalga ve birbirine göre rasgele aşamalı olan çok sayıda, daha küçük radyo dalgaları ile karakterize edilen bir radyo kanalında ortaya çıkar. TWDP ile dağıtılmış bir zarf R, aşağıdaki temel rasgele değişkenlerin kombinasyonundan oluşur:

${ displaystyle R = | V_ {1} e ^ {j2 pi U_ {1}} + V_ {2} e ^ {j2 pi U_ {2}} + X + jY |}$

nerede ${ displaystyle U_ {1}}$ ve ${ displaystyle U_ {2}}$ [0,1) aralığında bağımsız tekdüze rasgele değişkenlerdir; ${ displaystyle X}$ ve ${ displaystyle Y}$ bağımsız, sıfır ortalama Gauss rastgele değişkenleridir ve standart sapma ${ displaystyle sigma}$. İki sabit genlik bileşeni ${ displaystyle V_ {1}, V_ {2}}$ olarak anılır aynasal solma modelinin bileşenleri. ${ displaystyle X + jY}$ terim olarak anılır dağınık bileşen ve daha küçük dalgaların sayısız genlik ve fazlarının toplamını temsil eder. büyük sayılar kanunu bir kompleksi takip eder Gauss dağılımı.

TWDP soluk PDF, fiziksel olarak sezgisel üç parametre ile karakterize edilir:

ortalama güç:	${ displaystyle Omega = V_ {1} ^ {2} + V_ {2} ^ {2} +2 sigma ^ {2}}$
speküler-dağınık güç oranı:	${ displaystyle K = { frac {V_ {1} ^ {2} + V_ {2} ^ {2}} {2 sigma ^ {2}}}}$
speküler tepe-ortalama güç oranı:	${ displaystyle Delta = { frac {2V_ {1} V_ {2}} {V_ {1} ^ {2} + V_ {2} ^ {2}}}}$

Bu parametrelerin sınırında TWDP, iyi bilinen Rayleigh ve Rician solma modellerine indirgenir. Özellikle, dikkat edin ki ${ displaystyle K}$ 0 ile değişebilir ${ displaystyle infty}$. Şurada: ${ displaystyle K = 0}$TWDP modelinde speküler dalga yoktur ve Rayleigh sönümleme modeline indirgenir. Şurada: ${ displaystyle K = infty}$model yansımalı bir iletim hattında yaşanan iki dalgalı zarf solması tipine karşılık gelir. Benzer şekilde, ${ displaystyle Delta}$ 0 ile 1 arasında değişebilir. ${ displaystyle Delta = 0}$en fazla bir aynasal dalga mevcuttur ve TDWP, Rician solma modeline indirgenir. Şurada: ${ displaystyle Delta = 1}$TDWP modeli, eşit genlikte iki aynasal bileşen içerir, ${ displaystyle V_ {1} = V_ {2}}$.

Özel Rayleigh ve Rician solması durumlarından farklı olarak, alınan zarfın TWDP solması için olasılık yoğunluk fonksiyonu (PDF) için basit, kapalı formda bir çözüm yoktur. Bunun yerine, tam PDF aşağıdaki kesin integralin sonucudur:^[14]

${ displaystyle f_ {R} ( rho) = rho int _ {0} ^ { infty} J_ {0} ( rho nu) J_ {0} (V_ {1} nu) J_ {0 } (V_ {2} nu) e ^ {- { frac { nu ^ {2} sigma ^ {2}} {2}}} , nu , d nu}$

TWDP PDF'yi kapalı biçimde yaklaştırmak veya istatistiklerini doğrudan değerlendirmek için çok sayıda teknik önerilmiştir.^[5][7][8]

Referanslar