Halaman ini menjelaskan dasar-dasar fading dan jenis fading dalam komunikasi nirkabel. Jenis Fading dibagi menjadi fading skala besar dan fading skala kecil (multipath delay spread dan doppler spread).
Fading datar dan fading pemilihan frekuensi merupakan bagian dari multipath fading sedangkan fast fading dan slow fading merupakan bagian dari doppler spread fading. Tipe fading ini diimplementasikan sesuai dengan distribusi atau model Rayleigh, Rician, Nakagami dan Weibull.
Perkenalan:
Seperti kita ketahui sistem komunikasi nirkabel terdiri dari pemancar dan penerima. Jalur dari pemancar ke penerima tidak mulus dan sinyal yang ditransmisikan dapat mengalami berbagai macam redaman termasuk kehilangan jalur, redaman multipath, dll. Redaman sinyal melalui jalur bergantung pada berbagai faktor. Yaitu waktu, frekuensi radio dan jalur atau posisi pemancar/penerima. Saluran antara pemancar dan penerima dapat berubah waktu atau tetap tergantung pada apakah pemancar/penerima diam atau bergerak satu sama lain.
Apa itu memudar?
Variasi waktu dari kekuatan sinyal yang diterima karena perubahan media atau jalur transmisi dikenal sebagai fading. Memudar tergantung pada berbagai faktor seperti yang disebutkan di atas. Dalam skenario tetap, pemudaran bergantung pada kondisi atmosfer seperti curah hujan, petir, dll. Dalam skenario bergerak, pemudaran bergantung pada hambatan di jalur yang bervariasi terhadap waktu. Hambatan ini menciptakan efek transmisi yang kompleks terhadap sinyal yang ditransmisikan.
Gambar-1 menggambarkan grafik amplitudo versus jarak untuk jenis pemudaran lambat dan pemudaran cepat yang akan kita bahas nanti.
Jenis memudar
Mengingat berbagai gangguan terkait saluran dan posisi pemancar/penerima, berikut adalah jenis fading dalam sistem komunikasi nirkabel.
➤Pemadaman Skala Besar: Termasuk kehilangan jalur dan efek bayangan.
➤Pudar Skala Kecil: Dibagi menjadi dua kategori utama yaitu. penyebaran penundaan multipath dan penyebaran doppler. Penyebaran penundaan multipath dibagi lagi menjadi pemudaran datar dan pemudaran selektif frekuensi. Penyebaran Doppler dibagi menjadi fast fading dan slow fading.
➤Model fading: Jenis fading di atas diimplementasikan dalam berbagai model atau distribusi yang mencakup Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull, dll.
Seperti yang kita ketahui, sinyal fading terjadi akibat pantulan dari tanah dan bangunan di sekitarnya serta sinyal yang tersebar dari pepohonan, manusia, dan menara yang ada di area yang luas. Ada dua jenis fading yaitu. pemudaran skala besar dan pemudaran skala kecil.
1.) Fading Skala Besar
Fading skala besar terjadi ketika ada penghalang antara pemancar dan penerima. Jenis interferensi ini menyebabkan penurunan kekuatan sinyal secara signifikan. Hal ini karena gelombang EM dibayangi atau terhalang oleh penghalang. Hal ini terkait dengan fluktuasi sinyal yang besar dalam jarak.
1.a) Kehilangan jalur
Kehilangan jalur ruang bebas dapat dinyatakan sebagai berikut.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Di mana,
Pt = Mengirimkan daya
Pr = Menerima kekuatan
λ = panjang gelombang
d = jarak antara antena pengirim dan penerima
c = kecepatan cahaya yaitu 3 x 108
Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa sinyal yang ditransmisikan melemah seiring jarak ketika sinyal disebarkan ke area yang lebih luas dari ujung pengirim ke ujung penerima.
1.b) Efek bayangan
• Hal ini diamati dalam komunikasi nirkabel. Shadowing adalah penyimpangan daya terima sinyal EM dari nilai rata-rata.
• Hal ini disebabkan oleh adanya hambatan pada jalur antara pemancar dan penerima.
• Tergantung pada posisi geografis dan frekuensi radio gelombang EM (ElektroMagnetik).
2. Fading Skala Kecil
Fading skala kecil berkaitan dengan fluktuasi cepat kekuatan sinyal yang diterima dalam jarak yang sangat pendek dan periode waktu yang singkat.
Berdasarkanpenyebaran penundaan multipathada dua jenis fading skala kecil yaitu. pemudaran datar dan pemudaran selektif frekuensi. Tipe multipath fading ini bergantung pada lingkungan propagasi.
2.a) Memudar datar
Saluran nirkabel dikatakan flat fading jika mempunyai gain konstan dan respon fasa linier pada bandwidth yang lebih besar dari bandwidth sinyal yang ditransmisikan.
Dalam jenis fading ini semua komponen frekuensi sinyal yang diterima berfluktuasi dalam proporsi yang sama secara bersamaan. Hal ini juga dikenal sebagai fading non-selektif.
• Sinyal BW << Saluran BW
• Periode simbol >> Delay Spread
Efek dari flat fading terlihat pada penurunan SNR. Saluran datar yang memudar ini dikenal sebagai saluran yang bervariasi amplitudo atau saluran pita sempit.
2.b) Frekuensi Memudar selektif
Ini mempengaruhi komponen spektral sinyal radio yang berbeda dengan amplitudo yang berbeda. Oleh karena itu dinamakan pemudaran selektif.
• Sinyal BW > Saluran BW
• Periode simbol < Delay Spread
Berdasarkanpenyebaran dopplerada dua jenis fading yaitu. cepat memudar dan lambat memudar. Jenis pemudaran penyebaran doppler ini bergantung pada kecepatan seluler yaitu kecepatan penerima terhadap pemancar.
2.c) Memudar dengan cepat
Fenomena fast fading diwakili oleh fluktuasi sinyal yang cepat pada area kecil (yaitu bandwidth). Ketika sinyal datang dari segala arah pada bidang tersebut, pemudaran cepat akan teramati untuk semua arah gerak.
Fast fading terjadi ketika respon impuls saluran berubah sangat cepat dalam durasi simbol.
• Penyebaran doppler yang tinggi
• Periode simbol > Waktu koherensi
• Variasi Sinyal < Variasi saluran
Parameter ini menghasilkan dispersi frekuensi atau pemudaran selektif waktu akibat penyebaran doppler. Fading cepat merupakan akibat dari pantulan objek lokal dan pergerakan objek relatif terhadap objek tersebut.
Dalam fast fading, sinyal yang diterima adalah jumlah dari banyak sinyal yang dipantulkan dari berbagai permukaan. Sinyal ini merupakan jumlah atau perbedaan beberapa sinyal yang dapat bersifat konstruktif atau destruktif berdasarkan pergeseran fasa relatif di antara sinyal-sinyal tersebut. Hubungan fase bergantung pada kecepatan gerak, frekuensi transmisi, dan panjang jalur relatif.
Memudar cepat mendistorsi bentuk pulsa baseband. Distorsi ini linier dan menciptakanISI(Interferensi Antar Simbol). Pemerataan adaptif mengurangi ISI dengan menghilangkan distorsi linier yang disebabkan oleh saluran.
2.d) Memudar perlahan
Pemudaran lambat disebabkan oleh bayangan bangunan, bukit, gunung, dan benda lain di atas jalan.
• Spread Doppler Rendah
• Periode simbol <
• Variasi Sinyal >> Variasi Saluran
Implementasi model Fading atau distribusi fading
Implementasi model fading atau distribusi fading antara lain fading Rayleigh, fading Rician, fading Nakagami, dan fading Weibull. Distribusi atau model saluran ini dirancang untuk menggabungkan fading dalam sinyal data baseband sesuai persyaratan profil fading.
Rayleigh memudar
• Pada model Rayleigh, hanya komponen Non Line of Sight (NLOS) yang disimulasikan antara pemancar dan penerima. Diasumsikan tidak ada jalur LOS antara pemancar dan penerima.
• MATLAB menyediakan fungsi "rayleighchan" untuk mensimulasikan model saluran rayleigh.
• Kekuasaan didistribusikan secara eksponensial.
• Fase terdistribusi secara merata dan tidak bergantung pada amplitudo. Ini adalah jenis Fading yang paling banyak digunakan dalam komunikasi nirkabel.
Rician memudar
• Dalam model rician, komponen Line of Sight (LOS) dan non Line of Sight (NLOS) disimulasikan antara pemancar dan penerima.
• MATLAB menyediakan fungsi "ricianchan" untuk mensimulasikan model saluran rician.
Nakagami memudar
Saluran fadding Nakagami adalah model statistik yang digunakan untuk menggambarkan saluran komunikasi nirkabel di mana sinyal yang diterima mengalami multipath fading. Ini mewakili lingkungan dengan tingkat pemudaran sedang hingga parah seperti daerah perkotaan atau pinggiran kota. Persamaan berikut dapat digunakan untuk mensimulasikan model saluran fading Nakagami.
• Dalam hal ini kita menyatakan h = r*ejΦdan sudut Φ terdistribusi merata pada [-π, π]
• Variabel r dan Φ diasumsikan saling bebas.
• Pdf Nakagami diungkapkan seperti di atas.
• Dalam pdf Nakagami, 2σ2= E{r2}, Γ(.) adalah fungsi Gamma dan k >= (1/2) adalah angka memudar (derajat kebebasan terkait dengan jumlah variabel acak Gaussion yang ditambahkan).
• Awalnya dikembangkan secara empiris berdasarkan pengukuran.
• Daya terima seketika adalah Gamma yang didistribusikan. • Dengan k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull memudar
Saluran ini adalah model statistik lain yang digunakan untuk menggambarkan saluran komunikasi nirkabel. Saluran fading Weibull umumnya digunakan untuk mewakili lingkungan dengan berbagai jenis kondisi fading termasuk fading lemah dan fading berat.
Di mana,
2σ2= E{r2}
• Distribusi Weibull mewakili generalisasi lain dari distribusi Rayleigh.
• Jika X dan Y adalah variabel gaussian rata-rata iid nol, maka selubung R = (X2+ Y2)1/2apakah Rayleigh terdistribusi. • Namun amplop didefinisikan R = (X2+ Y2)1/2, dan pdf (profil distribusi daya) yang sesuai didistribusikan Weibull.
• Persamaan berikut dapat digunakan untuk mensimulasikan model fading Weibull.
Pada halaman kali ini kita telah membahas berbagai topik tentang fading seperti apa itu saluran fading, jenis-jenisnya, model fading, kegunaannya, fungsinya dan lain sebagainya. Seseorang dapat menggunakan informasi yang disediakan di halaman ini untuk membandingkan dan memperoleh perbedaan antara pemudaran skala kecil dan pemudaran skala besar, perbedaan antara pemudaran datar dan pemudaran selektif frekuensi, perbedaan antara pemudaran cepat dan pemudaran lambat, perbedaan antara pemudaran rayleigh dan pemudaran rician dan segera.
E-mail:info@rf-miso.com
Telepon:0086-028-82695327
Situs web: www.rf-miso.com
Waktu posting: 14 Agustus-2023
