Menarik

Multipath Fading

Multipath Fading

Multipath fading mempengaruhi sebagian besar bentuk link komunikasi radio dalam satu bentuk atau lainnya.

Multipath fading dapat mempengaruhi sinyal pada frekuensi dari bagian LF spektrum dan di bawahnya sampai ke bagian gelombang mikro spektrum.

Pemudaran multi jalur terjadi di lingkungan mana pun di mana terdapat propagasi multi jalur dan jalur berubah karena beberapa alasan. Ini tidak hanya akan mengubah kekuatan relatif mereka tetapi juga fase mereka, karena panjang jalur akan berubah.

Multipath fading juga dapat menyebabkan distorsi pada sinyal radio. Karena berbagai jalur yang dapat diambil oleh sinyal bervariasi panjangnya, sinyal yang ditransmisikan pada contoh tertentu akan sampai ke penerima selama beberapa waktu. Hal ini dapat menyebabkan masalah dengan distorsi fase dan interferensi antar-simbol saat transmisi data dilakukan. Akibatnya, mungkin perlu untuk memasukkan fitur-fitur dalam sistem komunikasi radio yang memungkinkan efek masalah ini diminimalkan.

Dasar-dasar multipath fading

Multipath fading merupakan fitur yang perlu diperhatikan saat merancang atau mengembangkan sistem komunikasi radio. Dalam sistem komunikasi radio terestrial, sinyal akan sampai ke penerima tidak hanya melalui jalur langsung, tetapi juga sebagai hasil pantulan dari benda-benda seperti gedung, bukit, tanah, air, dll yang berdekatan dengan jalur utama.

Sinyal keseluruhan di penerima radio adalah penjumlahan dari berbagai sinyal yang diterima. Karena mereka semua memiliki panjang jalur yang berbeda, sinyal akan bertambah dan berkurang dari total tergantung pada fase relatifnya.

Terkadang akan ada perubahan dalam panjang jalur relatif. Hal ini dapat disebabkan oleh perpindahan pemancar atau penerima radio, atau salah satu objek yang memberikan permukaan reflektif yang bergerak. Hal ini akan mengakibatkan fase sinyal yang tiba di penerima berubah, dan pada gilirannya ini akan menghasilkan kekuatan sinyal yang bervariasi sebagai hasil dari cara yang berbeda di mana sinyal akan dijumlahkan. Inilah yang menyebabkan fading yang hadir pada banyak sinyal.

Pemudaran selektif dan datar

Multipath fading dapat mempengaruhi saluran komunikasi radio dengan dua cara utama. Ini dapat memberikan cara di mana efek dari multipath fading dimitigasi.

  • Pemudaran datar: Bentuk multipath fading ini mempengaruhi semua frekuensi di saluran tertentu baik sama atau hampir sama. Ketika flat multipath fading dialami, sinyal hanya akan berubah dalam amplitudo, naik dan turun selama periode waktu tertentu, atau dengan pergerakan dari satu posisi ke posisi lain.
  • Pemudaran selektif: Pemudaran selektif terjadi saat pemudaran multipath mempengaruhi frekuensi yang berbeda di saluran ke derajat yang berbeda. Ini berarti bahwa fase dan amplitudo sinyal akan bervariasi di seluruh saluran. Terkadang null yang relatif dalam mungkin dialami, dan ini dapat menimbulkan beberapa masalah penerimaan. Hanya dengan mempertahankan amplitudo keseluruhan dari sinyal yang diterima tidak akan mengatasi efek pemudaran selektif, dan beberapa bentuk pemerataan mungkin diperlukan. Beberapa format sinyal digital, mis. OFDM mampu menyebarkan data melalui saluran yang luas sehingga hanya sebagian dari data yang hilang oleh nol. Ini dapat disusun kembali menggunakan teknik koreksi kesalahan ke depan dan dengan cara ini dapat mengurangi efek fading multipath selektif.

    Pemudaran multipath selektif terjadi karena meskipun panjang jalur akan berubah dengan panjang fisik yang sama (mis. Jumlah meter, yard, mil, dll. Yang sama) ini menunjukkan proporsi panjang gelombang yang berbeda. Dengan demikian, fase tersebut akan berubah melintasi bandwidth yang digunakan.

    Pemudaran selektif dapat terjadi pada banyak frekuensi. Hal ini sering terlihat ketika stasiun penyiaran gelombang menengah diterima di malam hari melalui gelombang tanah dan gelombang langit. Fase sinyal yang diterima melalui dua cara propagasi berubah seiring waktu dan ini menyebabkan sinyal yang diterima secara keseluruhan berubah. Karena multipath fading sangat bergantung pada panjang jalur, ditemukan bahwa hal itu mempengaruhi frekuensi bahkan bandwidth sinyal siaran AM akan terpengaruh secara berbeda dan hasil distorsi.

    Pemudaran multipath selektif juga dialami pada frekuensi yang lebih tinggi, dan dengan sinyal kecepatan data tinggi yang menjadi umum, bandwidth yang lebih luas diperlukan. Akibatnya null dan puncak dapat terjadi di seluruh bandwidth sinyal tunggal.

Sinyal ponsel memudar

Komunikasi telepon seluler dapat mengalami multipath fading. Ada berbagai alasan untuk ini.

  • Pengguna seluler pindah:, Yang pertama adalah bahwa stasiun seluler atau pengguna kemungkinan besar akan berpindah, dan akibatnya panjang jalur dari semua sinyal yang diterima berubah. Kedua, banyak objek di sekitar yang mungkin juga bergerak. Mobil dan bahkan orang akan menyebabkan pantulan yang akan berdampak signifikan pada sinyal yang diterima. Dengan demikian, fading multipath memiliki pengaruh besar pada telekomunikasi seluler.
  • Benda lain yang bergerak: Seringkali multipath fading yang mempengaruhi telepon seluler dikenal sebagai fast fading karena terjadi dalam jarak yang relatif pendek. Pemudaran lambat terjadi saat ponsel bergerak di belakang penghalang dan sinyal perlahan menghilang.
  • >

    Variasi sinyal cepat yang disebabkan oleh multipath fading dapat dideteksi bahkan dalam jarak dekat. Asumsikan frekuensi 2 GHz (misalnya nilai frekuensi perkiraan tipikal untuk banyak telepon). Panjang gelombang dapat dihitung sebagai:

    λ=cf

    λ=31082109

    λ=0.15meter

    Dimana:
    c = kecepatan cahaya dalam meter per detik
    f = frekuensi dalam Hertz

    Untuk berpindah dari sinyal yang berada dalam fase ke sinyal yang keluar dari fase sama dengan meningkatkan panjang jalur setengah panjang gelombang atau 0,075 m, atau 7,5 cm. Contoh ini melihat contoh yang sangat sederhana. Pada kenyataannya situasinya jauh lebih rumit dengan sinyal yang diterima melalui banyak jalur. Namun itu memberikan indikasi jarak yang terlibat untuk mengubah dari situasi dalam-fase ke situasi di luar fase.

    Pemudaran ionosfer

    Komunikasi radio gelombang pendek terkenal karena sifatnya yang memudar. Sinyal yang dipantulkan melalui ionosfer, sangat bervariasi dalam kekuatan sinyalnya. Variasi kekuatan ini terutama disebabkan oleh multipath fading.

    Ketika sinyal disebarkan melalui ionosfer, energi dapat disebarkan dari pemancar ke penerima melalui banyak jalur yang berbeda. Diagram sederhana menunjukkan satu sinar atau jalur yang diambil sinyal. Pada kenyataannya profil kerapatan elektron ionosfer (profil kerapatan elektronlah yang menyebabkan sinyal dibiaskan) tidak mulus dan akibatnya setiap sinyal yang memasuki ionosfer akan tersebar dan akan mengambil banyak jalur untuk mencapai jalur tertentu. penerima. Dengan perubahan ionosfer yang menyebabkan panjang jalur berubah, ini akan mengakibatkan perubahan fase dan penjumlahan keseluruhan pada penerima berubah.

    Perubahan ionosfer muncul dari sejumlah faktor. Salah satunya adalah tingkat ionisasinya bervariasi, meskipun perubahan ini biasanya terjadi relatif lambat, namun memiliki pengaruh. Selain itu ada pergerakan angin atau udara di ionosfer. Karena tingkat ionisasi tidak konstan, setiap pergerakan udara akan menyebabkan perubahan profil kerapatan elektron di ionosfer. Pada gilirannya ini akan mempengaruhi panjang jalur.

    Karena alasan inilah sinyal pada pita gelombang pendek terus berubah kekuatan.

    Pemudaran troposfer

    Banyak sinyal yang menggunakan frekuensi pada VHF dan di atasnya dipengaruhi oleh troposfer. Sinyal dibiaskan sebagai akibat dari perubahan indeks bias yang terjadi, terutama dalam kilometer pertama di atas permukaan tanah. Hal ini dapat menyebabkan sinyal bergerak melampaui garis pandang. Bahkan untuk aplikasi siaran, gambar 4/3 dari garis pandang visual digunakan untuk cakrawala radio. Namun dalam beberapa keadaan, perubahan indeks bias yang relatif mendadak yang terjadi sebagai akibat kondisi cuaca dapat menyebabkan jarak perjalanan sinyal menjadi meningkat. Sinyal kemudian dapat "disalurkan" oleh ionosfer hingga jarak beberapa ratus kilometer.

    Ketika sinyal disalurkan dengan cara ini, mereka akan mengalami multipath fading. Di sini, panas yang naik dari permukaan bumi akan memastikan bahwa jalurnya selalu berubah dan kekuatan sinyal akan bervariasi. Biasanya, perubahan ini mungkin relatif lambat dengan sinyal turun dan naik selama beberapa menit.

    Multipath radio fading adalah faktor yang muncul pada kebanyakan sinyal ke tingkat yang lebih besar atau lebih kecil. Karena sinyal radio cenderung mencapai penerima melalui beberapa jalur terlepas dari seberapa bagus jalur tersebut, selalu ada kemungkinan refleksi dari objek lain. Satu-satunya pengecualian adalah di luar angkasa di mana hanya ada sedikit objek penting yang mungkin menyebabkan masalah besar.

    Mengingat fakta bahwa sinyal mengambil banyak jalur dan kemungkinan selalu ada beberapa pergerakan yang menyebabkan panjang jalur berubah dan kekuatan sinyal bervariasi, pemudaran multi jalur akan menjadi masalah dalam banyak kasus.


Tonton videonya: Lec 18 - Characterization of Multipath Fading Channels (Oktober 2021).