التلاشي

في الاتصالات اللاسلكية ، التلاشي هو تغير في توهين الإشارة عبر متغيرات مثل الوقت والموقع الجغرافي والتردد اللاسلكي. غالبًا ما يتم نمذجة التلاشي كعملية عشوائية . في الأنظمة اللاسلكية، قد يكون التلاشي ناتجًا عن الانتشار متعدد المسارات ، ويشار إليه باسم التلاشي الناجم عن المسارات المتعددة، أو الطقس (خاصة المطر)، أو التظليل من العوائق التي تؤثر على انتشار الموجة ، ويشار إليه أحيانًا باسم تلاشي الظل .

القناة الباهتة هي قناة اتصال تشهد التلاشي.

المفاهيم الرئيسية

يؤدي وجود عاكسات في البيئة المحيطة بالمرسل والمستقبل إلى إنشاء مسارات متعددة يمكن للإشارة المرسلة أن تعبرها. ونتيجة لذلك، يرى المستقبل تراكب نسخ متعددة من الإشارة المرسلة، كل منها تعبر مسارًا مختلفًا. ستواجه كل نسخة إشارة اختلافات في التوهين والتأخير وتحول الطور أثناء السفر من المصدر إلى المستقبل. يمكن أن يؤدي هذا إلى تداخل بناء أو مدمر ، مما يعمل على تضخيم أو توهين قوة الإشارة المرئية في المستقبل. غالبًا ما يشار إلى التداخل المدمر القوي باسم التلاشي العميق وقد يؤدي إلى فشل مؤقت في الاتصال بسبب انخفاض حاد في نسبة الإشارة إلى الضوضاء في القناة .

من الأمثلة الشائعة على التلاشي العميق تجربة التوقف عند إشارة مرور والاستماع إلى بث FM يتحول إلى تشويش، بينما يتم التقاط الإشارة مرة أخرى إذا تحركت السيارة لمسافة جزء من المتر فقط. يحدث فقدان البث بسبب توقف السيارة عند نقطة تعرضت فيها الإشارة لتداخل مدمر شديد. يمكن أن تظهر الهواتف المحمولة أيضًا تلاشيًا لحظيًا مشابهًا.

غالبًا ما تُستخدم نماذج القنوات المتلاشية لنمذجة تأثيرات النقل الكهرومغناطيسي للمعلومات عبر الهواء في الشبكات الخلوية والاتصالات الإذاعية. تُستخدم نماذج القنوات المتلاشية أيضًا في الاتصالات الصوتية تحت الماء لنمذجة التشوه الناتج عن الماء.

أنواع

التلاشي البطيء مقابل التلاشي السريع

يشير مصطلحا التلاشي البطيء والسريع إلى المعدل الذي يتغير به مقدار وتغير الطور الذي تفرضه القناة على الإشارة. ووقت التماسك هو مقياس للوقت الأدنى المطلوب لكي يصبح تغير المقدار أو تغير الطور في القناة غير مرتبط بقيمته السابقة.

ينشأ التلاشي البطيء عندما يكون وقت تماسك القناة كبيرًا نسبيًا لمتطلبات التأخير للتطبيق. ^[1] في هذا النظام، يمكن اعتبار سعة وتغير الطور الذي تفرضه القناة ثابتين تقريبًا طوال فترة الاستخدام. يمكن أن يحدث التلاشي البطيء بسبب أحداث مثل التظليل ، حيث يحجب عائق كبير مثل تل أو مبنى كبير مسار الإشارة الرئيسي بين المرسل والمستقبل. غالبًا ما يتم نمذجة تغيير الطاقة المستقبلة الناجم عن التظليل باستخدام توزيع لوغاريتمي طبيعي مع انحراف معياري وفقًا لنموذج فقدان مسار المسافة اللوغاريتمية .
يحدث التلاشي السريع عندما يكون زمن تماسك القناة صغيرًا نسبيًا مقارنة بمتطلبات التأخير للتطبيق. في هذه الحالة، تختلف السعة والتغير الطوري الذي تفرضه القناة بشكل كبير على مدار فترة الاستخدام.

في قناة التلاشي السريع، قد يستفيد المرسل من الاختلافات في ظروف القناة باستخدام تنوع الوقت للمساعدة في زيادة قوة الاتصال إلى تلاشي عميق مؤقت. على الرغم من أن التلاشي العميق قد يمحو مؤقتًا بعض المعلومات المنقولة، فإن استخدام رمز تصحيح الأخطاء المقترن بالبتات المنقولة بنجاح أثناء حالات زمنية أخرى ( التداخل ) يمكن أن يسمح باستعادة البتات المحذوفة. في قناة التلاشي البطيء، من غير الممكن استخدام تنوع الوقت لأن المرسل لا يرى سوى تحقيق واحد للقناة ضمن قيد التأخير الخاص بها. وبالتالي، يستمر التلاشي العميق طوال مدة الإرسال ولا يمكن تخفيفه باستخدام الترميز.

يرتبط وقت تماسك القناة بكمية تُعرف باسم انتشار دوبلر للقناة. عندما يتحرك المستخدم (أو العاكسات في بيئته)، تتسبب سرعة المستخدم في حدوث تحول في تردد الإشارة المنقولة على طول كل مسار إشارة. تُعرف هذه الظاهرة باسم تحول دوبلر . يمكن أن يكون للإشارات التي تنتقل على طول مسارات مختلفة تحولات دوبلر مختلفة، تتوافق مع معدلات مختلفة للتغير في الطور. يُعرف الفرق في تحولات دوبلر بين مكونات الإشارة المختلفة التي تساهم في تلاشي الإشارة في القناة باسم انتشار دوبلر. تحتوي القنوات ذات انتشار دوبلر الكبير على مكونات إشارة تتغير كل منها بشكل مستقل في الطور بمرور الوقت. نظرًا لأن التلاشي يعتمد على ما إذا كانت مكونات الإشارة تضاف بشكل بناء أو مدمر، فإن مثل هذه القنوات لها وقت تماسك قصير جدًا.

بشكل عام، يرتبط وقت التماسك عكسيا بانتشار دوبلر، والذي يتم التعبير عنه عادة على النحو التالي:

T_{c}\approx {\frac {1}{D_{s}}}

أين هو زمن التماسك، هو انتشار دوبلر. هذه المعادلة هي مجرد تقريب، ^[2] لكي نكون دقيقين، انظر زمن التماسك . $T_{c}$ $D_{s}$

تلاشي الكتلة

التلاشي الكتلي هو عندما تكون عملية التلاشي ثابتة تقريبًا لعدد من فترات الرموز. ^[3] يمكن أن تكون القناة "تلاشي كتلة مزدوج" عندما تكون تلاشي كتلة في كل من مجالات الوقت والتردد. ^[4] العديد من قنوات الاتصالات اللاسلكية ديناميكية بطبيعتها، ويتم نمذجتها عادةً على أنها تلاشي كتلة. في هذه القنوات، تمر كل كتلة من الرمز بتحويل مستقل إحصائيًا. عادةً ما يتم استخدام القنوات المتغيرة ببطء استنادًا إلى نموذج جاكس لطيف رايلي ^[5] للتلاشي الكتلي في نظام OFDM .

التلاشي الانتقائي

التلاشي الانتقائي أو التلاشي الانتقائي للتردد هو شذوذ في انتشار الراديو ناتج عن الإلغاء الجزئي لإشارة الراديو من تلقاء نفسها - تصل الإشارة إلى المستقبل من خلال مسارين مختلفين ، ويتغير أحد المسارين على الأقل (يطول أو يقصر). يحدث هذا عادةً في وقت مبكر من المساء أو في الصباح الباكر عندما تتحرك الطبقات المختلفة في الغلاف الأيوني وتنفصل وتتحد. يمكن أن يكون المساران كلاهما موجة سماوية أو أن يكون أحدهما موجة أرضية .

يتجلى التلاشي الانتقائي على شكل اضطراب بطيء دوري؛ حيث يكون تأثير الإلغاء، أو "العدم"، أعمق ما يكون عند تردد معين، والذي يتغير باستمرار، وينتشر عبر الصوت المستقبل .

مع تغير تردد الموجة الحاملة للإشارة، فإن حجم التغير في السعة سوف يختلف. يقيس عرض النطاق الترددي التماسكي الانفصال في التردد الذي بعده سوف تتعرض إشارتان لتلاشي غير مترابط.

في التلاشي المسطح ، يكون عرض النطاق الترددي للقناة أكبر من عرض النطاق الترددي للإشارة. وبالتالي، فإن جميع مكونات التردد للإشارة سوف تتعرض لنفس مقدار التلاشي.
في التلاشي الانتقائي للتردد ، يكون عرض النطاق الترددي للقناة أصغر من عرض النطاق الترددي للإشارة. وبالتالي، تتعرض مكونات التردد المختلفة للإشارة لتلاشي غير مترابط.

نظرًا لأن مكونات التردد المختلفة للإشارة تتأثر بشكل مستقل، فمن غير المرجح للغاية أن تتأثر جميع أجزاء الإشارة في وقت واحد بالتلاشي العميق. بعض مخططات التعديل مثل تقسيم التردد المتعامد (OFDM) والوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA) مناسبة تمامًا لاستخدام تنوع التردد لتوفير المتانة للتلاشي. يقسم OFDM الإشارة عريضة النطاق إلى العديد من الموجات الحاملة الفرعية ذات النطاق الضيق المعدلة ببطء ، كل منها معرضة للتلاشي المسطح بدلاً من التلاشي الانتقائي للتردد. يمكن مكافحة ذلك عن طريق ترميز الخطأ أو المعادلة البسيطة أو تحميل البت التكيفي. يتم تجنب التداخل بين الرموز عن طريق إدخال فترة حماية بين الرموز تسمى البادئة الدورية . يستخدم CDMA جهاز استقبال rake للتعامل مع كل صدى على حدة.

كما أن قنوات التلاشي الانتقائية للترددات تشتتية أيضًا ، حيث تنتشر طاقة الإشارة المرتبطة بكل رمز في الوقت. وهذا يتسبب في تداخل الرموز المنقولة المتجاورة في الوقت مع بعضها البعض. وغالبًا ما يتم نشر أجهزة التعديل في مثل هذه القنوات للتعويض عن تأثيرات التداخل بين الرموز .

قد تتعرض الأصداء أيضًا إلى تحول دوبلر ، مما يؤدي إلى نموذج قناة متغير الزمن.

يمكن مواجهة هذا التأثير من خلال تطبيق مخطط تنوع ما ، على سبيل المثال OFDM (مع تداخل الموجات الحاملة الفرعية وتصحيح الخطأ الأمامي )، أو باستخدام جهازين استقبال بهوائيين منفصلين متباعدين بمقدار ربع طول الموجة ، أو جهاز استقبال تنوع مصمم خصيصًا بهوائيين. يقارن مثل هذا الجهاز باستمرار الإشارات التي تصل إلى الهوائيين ويقدم الإشارة الأفضل.

تحديث

التلاشي هو حالة خاصة من التلاشي، تستخدم لوصف التداخل البناء ، في المواقف التي تكتسب فيها إشارة الراديو قوة. ^[6] تتسبب بعض ظروف تعدد المسارات في زيادة سعة الإشارة بهذه الطريقة لأن الإشارات التي تنتقل عبر مسارات مختلفة تصل إلى المستقبل في الطور وتصبح مضافة إلى الإشارة الرئيسية. وبالتالي، فإن الإشارة الإجمالية التي تصل إلى المستقبل ستكون أقوى من الإشارة التي كانت لتكون لولا ظروف تعدد المسارات. يمكن ملاحظة التأثير أيضًا في أنظمة الشبكات المحلية اللاسلكية . ^[7]

نماذج

ومن أمثلة نماذج التلاشي لتوزيع التوهين ما يلي:

نماذج التلاشي المشتت ، مع العديد من الأصداء، كل منها معرض لتأخير مختلف، ومكسب وتحول طور، غالبًا ما يكون ثابتًا. يؤدي هذا إلى تلاشي انتقائي للتردد وتداخل بين الرموز. قد تكون المكاسب موزعة وفقًا لتوزيع رايلي أو ريسيان. قد تتعرض الأصداء أيضًا لتحول دوبلر، مما يؤدي إلى نموذج قناة متغير الوقت.
ناكاجامي يتلاشى
تلاشي الظلال الطبيعية
تلاشي رايلي
التلاشي الريسي
التلاشي ثنائي الموجة مع القدرة المنتشرة (TWDP)
تلاشي ويبل

التخفيف

قد يؤدي التلاشي إلى ضعف الأداء في نظام الاتصالات لأنه قد يؤدي إلى فقدان قوة الإشارة دون تقليل قوة الضوضاء. وقد يحدث هذا الفقد في الإشارة على جزء أو كل نطاق الإشارة. وقد يشكل التلاشي مشكلة أيضًا لأنه يتغير بمرور الوقت: غالبًا ما يتم تصميم أنظمة الاتصالات للتكيف مع مثل هذه العيوب، ولكن التلاشي قد يتغير بشكل أسرع من إمكانية إجراء التكيفات. في مثل هذه الحالات، يصبح احتمال التعرض للتلاشي (وأخطاء البت المرتبطة به مع انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء ) على القناة هو العامل المحدد لأداء الرابط.

يمكن مكافحة تأثيرات التلاشي باستخدام التنوع لنقل الإشارة عبر قنوات متعددة تتعرض لتلاشي مستقل ودمجها بشكل متماسك في جهاز الاستقبال. وبالتالي فإن احتمال التعرض لتلاشي في هذه القناة المركبة يتناسب مع احتمال تعرض جميع القنوات المكونة في نفس الوقت لتلاشي، وهو حدث أقل احتمالاً.

يمكن تحقيق التنوع في الوقت أو التردد أو المكان. تشمل التقنيات الشائعة المستخدمة للتغلب على تلاشي الإشارة ما يلي:

بالإضافة إلى التنوع ، يمكن أيضًا استخدام تقنيات مثل تطبيق البادئة الدورية (على سبيل المثال في OFDM ) وتقدير القناة ومعادلتها لمعالجة التلاشي.

انظر أيضا

مراجع

^ Tse, David; Viswanath, Pramod (2006). Fundamentals of Wireless Communication (4 ed.). Cambridge (UK): Cambridge University Press. p. 31. ISBN 0521845270.
^ أهلين، لارس؛ زاندر، ينس؛ وسليمان، بن؛ مبادئ الاتصالات اللاسلكية ، خدمات النشر الاحترافية، 2006، ص 126-130.
^ Biglieri, Ezio; Caire, Giuseppe ; Taricco, Giorgio (1999). "Coding for the Fading Channel: a Survey". في Byrnes, Jim S. (محرر). Signal Processing for Multimedia . IOS Press. ص. 253. ISBN 978-90-5199-460-5.
^ Médard, Muriel ; Tse, David NC "Spreading in block-fading channels" (PDF) . سجل مؤتمر أسيلومار الرابع والثلاثين حول الإشارات والأنظمة والحواسيب . مؤتمر أسيلومار الرابع والثلاثون حول الإشارات والأنظمة والحواسيب، 29 أكتوبر – 1 نوفمبر 2000، باسيفيك جروف، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية. المجلد 2. ص 1598–1602. doi :10.1109/ACSSC.2000.911259. ISBN 0-7803-6514-3. تم الاسترجاع بتاريخ 2014-10-20 .
^ سكلار، برنارد (يوليو 1997). "قنوات التلاشي رايلي في أنظمة الاتصالات الرقمية المحمولة. I. التوصيف". مجلة IEEE Communications . 35 (7): 90–100. doi :10.1109/35.601747.
^ Lehpamer, Harvey؛ شبكات نقل الموجات الدقيقة: التخطيط والتصميم والنشر ، McGraw-Hill، 2010، ISBN 0-07-170122-2 ، الصفحة 100
^ لويس، باري د.؛ ديفيس، بيتر ت.؛ الشبكات اللاسلكية للمبتدئين ، للمبتدئين، 2004، ISBN 0-7645-7525-2 ، الصفحة 234

الأدب

تي إس رابابورت، الاتصالات اللاسلكية: المبادئ والممارسة ، الطبعة الثانية، برنتيس هول، 2002.
ديفيد تسي وبرامود فيسواناث، أساسيات الاتصالات اللاسلكية، مطبعة جامعة كامبريدج، 2005.
م. عوض، كيه تي وونغ [1] ^{[ رابط ميت دائم ]} و ز. لي، نظرة عامة تكاملية للبيانات التجريبية للأدبيات المفتوحة حول الخصائص الزمنية لقناة الموجات الراديوية الداخلية، [2] معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للهوائيات والانتشار، المجلد 56، العدد 5، ص 1451-1468، مايو 2008.
P. Barsocchi، نماذج القنوات للاتصالات اللاسلكية الأرضية: دراسة استقصائية ، التقرير الفني للمجلس الوطني للبحوث - معهد ISTI ، أبريل 2006.

روابط خارجية

التلاشي بسبب تأثير المسارات المتعددة

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

[1] Tse, David; Viswanath, Pramod (2006). Fundamentals of Wireless Communication (4 ed.). Cambridge (UK): Cambridge University Press. p. 31. ISBN 0521845270.

[2] أهلين، لارس؛ زاندر، ينس؛ وسليمان، بن؛ مبادئ الاتصالات اللاسلكية ، خدمات النشر الاحترافية، 2006، ص 126-130.

[3] Biglieri, Ezio; Caire, Giuseppe ; Taricco, Giorgio (1999). "Coding for the Fading Channel: a Survey". في Byrnes, Jim S. (محرر). Signal Processing for Multimedia . IOS Press. ص. 253. ISBN 978-90-5199-460-5.

[4] Médard, Muriel ; Tse, David NC "Spreading in block-fading channels" (PDF) . سجل مؤتمر أسيلومار الرابع والثلاثين حول الإشارات والأنظمة والحواسيب . مؤتمر أسيلومار الرابع والثلاثون حول الإشارات والأنظمة والحواسيب، 29 أكتوبر – 1 نوفمبر 2000، باسيفيك جروف، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية. المجلد 2. ص 1598–1602. doi :10.1109/ACSSC.2000.911259. ISBN 0-7803-6514-3. تم الاسترجاع بتاريخ 2014-10-20 .

[5] سكلار، برنارد (يوليو 1997). "قنوات التلاشي رايلي في أنظمة الاتصالات الرقمية المحمولة. I. التوصيف". مجلة IEEE Communications . 35 (7): 90–100. doi :10.1109/35.601747.

[6] Lehpamer, Harvey؛ شبكات نقل الموجات الدقيقة: التخطيط والتصميم والنشر ، McGraw-Hill، 2010، ISBN 0-07-170122-2 ، الصفحة 100

[7] لويس، باري د.؛ ديفيس، بيتر ت.؛ الشبكات اللاسلكية للمبتدئين ، للمبتدئين، 2004، ISBN 0-7645-7525-2 ، الصفحة 234