Halaman ini menjelaskan dasar-dasar Fading dan jenis-jenis fading dalam komunikasi nirkabel. Jenis-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 fading multipath, sedangkan fading cepat dan fading lambat merupakan bagian dari fading sebaran Doppler. Jenis-jenis fading ini diimplementasikan berdasarkan distribusi atau model Rayleigh, Rician, Nakagami, dan Weibull.
Perkenalan:
Seperti yang kita ketahui, sistem komunikasi nirkabel terdiri dari pemancar dan penerima. Jalur dari pemancar ke penerima tidak mulus dan sinyal yang ditransmisikan dapat mengalami berbagai jenis redaman, termasuk kehilangan jalur, redaman multijalur, dll. Redaman sinyal melalui jalur bergantung pada berbagai faktor, yaitu waktu, frekuensi radio, dan jalur atau posisi pemancar/penerima. Kanal antara pemancar dan penerima dapat bervariasi waktu atau tetap, tergantung pada apakah pemancar/penerima tetap atau bergerak relatif satu sama lain.
Apa itu memudar?
Variasi daya sinyal yang diterima akibat perubahan media atau jalur transmisi dikenal sebagai fading. Fading bergantung pada berbagai faktor seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Dalam skenario tetap, fading bergantung pada kondisi atmosfer seperti curah hujan, petir, dll. Dalam skenario bergerak, fading bergantung pada hambatan di jalur yang bervariasi terhadap waktu. Hambatan-hambatan ini menciptakan efek transmisi yang kompleks pada sinyal yang ditransmisikan.
Gambar 1 menggambarkan grafik amplitudo versus jarak untuk jenis pemudaran lambat dan pemudaran cepat yang akan dibahas nanti.
Jenis memudar
Dengan mempertimbangkan berbagai gangguan terkait saluran dan posisi pemancar/penerima, berikut adalah jenis-jenis pemudaran dalam sistem komunikasi nirkabel.
➤ Pemudaran Skala Besar: Meliputi efek hilangnya jalur dan bayangan.
➤Small Scale Fading: Fading ini dibagi menjadi dua kategori utama, yaitu multipath delay spread dan doppler spread. Multipath delay spread selanjutnya dibagi lagi menjadi flat fading dan frequency selective fading. Doppler spread dibagi lagi 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 yang memudar terjadi karena pantulan dari tanah dan bangunan di sekitarnya, serta sinyal yang tersebar dari pepohonan, orang, dan menara yang berada di area yang luas. Terdapat dua jenis pemudaran, yaitu pemudaran skala besar dan pemudaran skala kecil.
1.) Pemudaran Skala Besar
Fading skala besar terjadi ketika ada penghalang di antara pemancar dan penerima. Jenis interferensi ini menyebabkan penurunan kekuatan sinyal yang signifikan. Hal ini disebabkan oleh bayangan atau hambatan pada gelombang elektromagnetik. Hal ini berkaitan dengan fluktuasi sinyal yang besar seiring 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 = Daya pancar
Pr = Daya terima
λ = panjang gelombang
d = jarak antara antena pemancar dan penerima
c = kecepatan cahaya yaitu 3 x 108
Dari persamaan tersebut tersirat bahwa sinyal yang dipancarkan melemah seiring bertambahnya jarak karena sinyal disebarkan ke area yang lebih luas dari ujung transmisi ke ujung penerima.
1.b) Efek bayangan
• Hal ini diamati dalam komunikasi nirkabel. Bayangan adalah penyimpangan daya terima sinyal EM dari nilai rata-rata.
• Hal ini disebabkan adanya hambatan pada jalur antara pemancar dan penerima.
• Tergantung pada posisi geografis serta frekuensi radio gelombang EM (ElektroMagnetik).
2. Pemudaran Skala Kecil
Pemudaran skala kecil berkaitan dengan fluktuasi cepat kekuatan sinyal yang diterima dalam jarak yang sangat pendek dan periode waktu yang singkat.
Berdasarkanpenyebaran penundaan multipathTerdapat dua jenis pemudaran skala kecil, yaitu pemudaran datar dan pemudaran selektif frekuensi. Jenis pemudaran multipath ini bergantung pada lingkungan propagasi.
2.a) Fading datar
Saluran nirkabel dikatakan mengalami flat fading jika memiliki penguatan konstan dan respons fase linear pada lebar pita yang lebih besar daripada lebar pita sinyal yang ditransmisikan.
Dalam jenis pemudaran ini, semua komponen frekuensi sinyal yang diterima berfluktuasi dalam proporsi yang sama secara bersamaan. Hal ini juga dikenal sebagai pemudaran non-selektif.
• Sinyal BW << Saluran BW
• Periode simbol >> Delay Spread
Efek flat fading terlihat sebagai penurunan SNR. Kanal-kanal flat fading ini dikenal sebagai kanal yang bervariasi amplitudo atau kanal pita sempit.
2.b) Fading Selektif Frekuensi
Hal ini memengaruhi berbagai komponen spektral sinyal radio dengan amplitudo yang berbeda-beda. Oleh karena itu, disebut selective fading.
• Sinyal BW > Saluran BW
• Periode simbol < Delay Spread
Berdasarkanpenyebaran dopplerTerdapat dua jenis fading, yaitu fading cepat dan fading lambat. Jenis fading sebaran Doppler ini bergantung pada kecepatan seluler, yaitu kecepatan penerima terhadap pemancar.
2.c) Memudar dengan cepat
Fenomena fast fading direpresentasikan oleh fluktuasi sinyal yang cepat pada area kecil (yaitu bandwidth). Ketika sinyal datang dari semua arah pada bidang tersebut, fast fading akan teramati di semua arah gerak.
Pemudaran cepat terjadi ketika respons impuls saluran berubah sangat cepat dalam durasi simbol.
• Penyebaran doppler tinggi
• Periode simbol > Waktu koherensi
• Variasi Sinyal < Variasi Saluran
Parameter ini menghasilkan dispersi frekuensi atau pemudaran selektif waktu akibat penyebaran Doppler. Pemudaran cepat merupakan hasil pantulan objek lokal dan gerakan objek relatif terhadap objek tersebut.
Dalam fading cepat, sinyal terima merupakan penjumlahan dari sejumlah sinyal yang dipantulkan dari berbagai permukaan. Sinyal ini merupakan penjumlahan atau selisih dari beberapa sinyal yang dapat bersifat konstruktif atau destruktif berdasarkan pergeseran fasa relatif di antara sinyal-sinyal tersebut. Hubungan fasa bergantung pada kecepatan gerak, frekuensi transmisi, dan panjang lintasan relatif.
Fading cepat mendistorsi bentuk pulsa pita dasar. Distorsi ini bersifat linear dan menciptakanISI(Interferensi Simbol Antar). Ekualisasi adaptif mengurangi ISI dengan menghilangkan distorsi linier yang disebabkan oleh saluran.
2.d) Memudar secara perlahan
Pemudaran lambat terjadi akibat bayangan bangunan, bukit, gunung, dan objek lain di jalur.
• Penyebaran Doppler Rendah
• Simbol titik <
• Variasi Sinyal >> Variasi Saluran
Implementasi model Fading atau distribusi fading
Implementasi model fading atau distribusi fading meliputi fading Rayleigh, fading Rician, fading Nakagami, dan fading Weibull. Distribusi atau model kanal ini dirancang untuk mengintegrasikan fading ke dalam sinyal data pita dasar sesuai dengan persyaratan profil fading.
Rayleigh memudar
• Dalam 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.
• Daya terdistribusi secara eksponensial.
• Fase terdistribusi secara seragam dan tidak bergantung pada amplitudo. Ini adalah jenis Fading yang paling umum digunakan dalam komunikasi nirkabel.
Rician memudar
• Dalam model Ricoh, 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
Kanal fading Nakagami adalah model statistik yang digunakan untuk menggambarkan kanal komunikasi nirkabel di mana sinyal yang diterima mengalami fading multipath. Model ini merepresentasikan lingkungan dengan fading sedang hingga parah seperti wilayah perkotaan atau pinggiran kota. Persamaan berikut dapat digunakan untuk mensimulasikan model kanal fading Nakagami.
• Dalam kasus ini kita menyatakan h = r*ejΦdan sudut Φ terdistribusi secara seragam pada [-π, π]
• Variabel r dan Φ diasumsikan saling independen.
• 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 sesaat berdistribusi Gamma. • Dengan k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull memudar
Kanal ini merupakan model statistik lain yang digunakan untuk mendeskripsikan kanal komunikasi nirkabel. Kanal fading Weibull umumnya digunakan untuk merepresentasikan lingkungan dengan berbagai jenis kondisi fading, termasuk fading lemah dan parah.
Di mana,
2σ2= E{r2}
• Distribusi Weibull merupakan generalisasi lain dari distribusi Rayleigh.
• Ketika X dan Y adalah variabel gaussian rata-rata nol iid, amplop R = (X2+ Y2)1/2berdistribusi Rayleigh. • Namun amplop didefinisikan R = (X2+ Y2)1/2, dan pdf yang sesuai (profil distribusi daya) terdistribusi Weibull.
• Persamaan berikut dapat digunakan untuk mensimulasikan model pemudaran Weibull.
Di halaman ini, kita telah membahas berbagai topik tentang fading, seperti apa itu kanal fading, jenis-jenisnya, model fading, aplikasinya, fungsinya, dan sebagainya. Informasi yang tersedia di halaman ini dapat digunakan untuk membandingkan dan membedakan antara fading skala kecil dan fading skala besar, perbedaan antara fading datar dan fading selektif frekuensi, perbedaan antara fading cepat dan fading lambat, perbedaan antara fading Rayleigh dan fading Rician, dan sebagainya.
E-mail:info@rf-miso.com
Telepon: 0086-028-82695327
Situs web: www.rf-miso.com
Waktu posting: 14-Agu-2023
