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 frequency picking fading merupakan bagian dari multipath fading sedangkan fast fading dan slow fading merupakan bagian dari doppler spread fading. Jenis-jenis fading ini diimplementasikan sesuai dengan 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 tidaklah mulus dan sinyal yang dikirim dapat mengalami berbagai jenis redaman termasuk kehilangan jalur, redaman multijalur, dll. Redaman sinyal melalui jalur bergantung pada berbagai faktor. Faktor-faktor tersebut adalah waktu, frekuensi radio, dan jalur atau posisi pemancar/penerima. Saluran antara pemancar dan penerima dapat bervariasi menurut waktu atau tetap, tergantung pada apakah pemancar/penerima tetap atau bergerak terhadap satu sama lain.
Apa itu memudar?
Variasi waktu daya sinyal yang diterima akibat perubahan media atau jalur transmisi dikenal sebagai fading. Fading bergantung pada berbagai faktor seperti yang disebutkan di atas. Dalam skenario tetap, fading bergantung pada kondisi atmosfer seperti hujan, petir, dll. Dalam skenario bergerak, fading bergantung pada hambatan di jalur yang bervariasi terhadap waktu. 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 kita bahas nanti.
Jenis memudar
Dengan mempertimbangkan berbagai gangguan terkait saluran dan posisi pemancar/penerima, berikut ini adalah jenis-jenis pemudaran pada sistem komunikasi nirkabel.
➤ Pemudaran Skala Besar: Meliputi efek hilangnya lintasan dan bayangan.
➤Small Scale Fading: Dibagi menjadi dua kategori utama yaitu multipath delay spread dan doppler spread. Multipath delay spread selanjutnya dibagi menjadi flat fading dan frequency selective fading. Doppler spread 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 yang memudar terjadi karena pantulan dari tanah dan bangunan di sekitarnya serta sinyal yang tersebar dari pohon, orang, dan menara yang ada di area yang luas. Ada dua jenis pemudaran yaitu pemudaran skala besar dan pemudaran skala kecil.
1.) Pemudaran Skala Besar
Fading skala besar terjadi saat ada halangan di antara pemancar dan penerima. Jenis interferensi ini menyebabkan pengurangan kekuatan sinyal yang signifikan. Hal ini karena gelombang elektromagnetik dibayangi atau terhalang oleh halangan. Hal ini terkait 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 x π x f x d)2/c2
Di mana,
Pt = Daya pancar
Pr = Daya terima
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 dipancarkan melemah seiring bertambahnya jarak karena sinyal tersebut disebarkan ke area yang semakin luas dari ujung transmisi ke ujung penerima.
1.b) Efek bayangan
• Hal ini terlihat dalam komunikasi nirkabel. Shadowing adalah penyimpangan daya terima sinyal EM dari nilai rata-rata.
• Terjadi karena adanya halangan pada jalur antara pemancar dan penerima.
• Bergantung pada posisi geografis dan frekuensi radio gelombang EM (ElektroMagnetik).
2. Pemudaran Skala Kecil
Pemudaran skala kecil berkaitan dengan fluktuasi cepat kekuatan sinyal terima dalam jarak sangat pendek dan periode waktu pendek.
Berdasarkanpenyebaran penundaan multijalurTerdapat dua jenis small scale fading yaitu flat fading dan frequency selective fading. Jenis multipath fading ini bergantung pada lingkungan propagasi.
2.a) Memudar datar
Saluran nirkabel dikatakan mengalami flat fading jika ia memiliki penguatan konstan dan respons fase linear pada lebar pita yang lebih besar daripada lebar pita sinyal yang ditransmisikan.
Dalam jenis fading ini, semua komponen frekuensi dari 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 flat fading terlihat sebagai penurunan SNR. Saluran flat fading ini dikenal sebagai saluran amplitudo yang bervariasi atau saluran pita sempit.
2.b) Fading selektif frekuensi
Hal ini memengaruhi komponen spektral yang berbeda dari sinyal radio dengan amplitudo yang berbeda. Oleh karena itu dinamakan selective fading.
• Sinyal BW > Saluran BW
• Periode simbol < Delay Spread
Berdasarkanpenyebaran dopplerTerdapat dua jenis fading yaitu fading cepat dan fading lambat. Jenis fading penyebaran doppler ini bergantung pada kecepatan seluler, yaitu kecepatan penerima terhadap pemancar.
2.c) Memudar dengan cepat
Fenomena fast fading direpresentasikan oleh fluktuasi cepat sinyal pada area kecil (yaitu bandwidth). Ketika sinyal datang dari semua arah di bidang tersebut, fast fading akan diamati untuk semua arah gerakan.
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 fast fading, sinyal terima merupakan jumlah dari sejumlah sinyal yang dipantulkan dari berbagai permukaan. Sinyal ini merupakan jumlah atau selisih dari beberapa sinyal yang dapat bersifat membangun atau merusak berdasarkan pergeseran fase relatif di antara sinyal-sinyal tersebut. Hubungan fase bergantung pada kecepatan gerak, frekuensi transmisi, dan panjang lintasan relatif.
Fading cepat mendistorsi bentuk pulsa baseband. Distorsi ini bersifat linear dan menciptakanISI(Inter Symbol Interference). Ekualisasi adaptif mengurangi ISI dengan menghilangkan distorsi linier yang disebabkan oleh saluran.
2.d) Memudar secara perlahan
Pemudaran secara lambat merupakan hasil dari bayangan bangunan, bukit, gunung, dan objek lain pada jalur.
• Penyebaran Doppler Rendah
• Simbol titik <
• Variasi Sinyal >> Variasi Saluran
Implementasi model Fading atau distribusi fading
Implementasi model fading atau distribusi fading meliputi Rayleigh fading, Rician fading, Nakagami fading, dan Weibull fading. Distribusi atau model kanal ini dirancang untuk menggabungkan fading dalam sinyal data pita dasar sesuai persyaratan profil fading.
Rayleigh memudar
• Dalam model Rayleigh, hanya komponen Non Line of Sight (NLOS) yang disimulasikan antara pemancar dan penerima. Diasumsikan bahwa tidak ada jalur LOS antara pemancar dan penerima.
• MATLAB menyediakan fungsi "rayleighchan" untuk mensimulasikan model saluran rayleigh.
• Daya 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 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 menggambarkan lingkungan dengan fading sedang hingga parah seperti daerah 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 yang terkait dengan jumlah variabel acak Gaussion yang ditambahkan).
• Awalnya dikembangkan secara empiris berdasarkan pengukuran.
• Daya terima sesaat terdistribusi Gamma. • Dengan k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibull memudar
Saluran ini merupakan model statistik lain yang digunakan untuk menggambarkan saluran komunikasi nirkabel. Saluran fading Weibull umumnya digunakan untuk menggambarkan lingkungan dengan berbagai jenis kondisi fading, termasuk fading lemah dan parah.
Di mana,
2s2= E{r2}
• Distribusi Weibull merupakan generalisasi lain dari distribusi Rayleigh.
• Ketika X dan Y adalah variabel Gaussian dengan rata-rata nol, amplop R = (X2+ Kamu2)1/2berdistribusi Rayleigh. • Namun amplop didefinisikan R = (X2+ Kamu2)1/2, dan pdf (profil distribusi daya) yang sesuai terdistribusi Weibull.
• Persamaan berikut dapat digunakan untuk mensimulasikan model fading Weibull.
Di halaman ini, kami telah membahas berbagai topik tentang fading seperti apa itu fading channel, jenis-jenisnya, model-model fading, aplikasinya, fungsinya, dan sebagainya. Seseorang dapat menggunakan informasi yang tersedia di halaman ini untuk membandingkan dan menyimpulkan perbedaan antara small scale fading dan large scale fading, perbedaan antara flat fading dan frequency selective fading, perbedaan antara fast fading dan slow fading, perbedaan antara rayleigh fading dan rician fading, dan sebagainya.
E-mail:info@rf-miso.com
Telepon: 0086-028-82695327
Situs web:www.rf-miso.com
Waktu posting: 14-Agu-2023
