مثير للإعجاب

تعدد المسارات يتلاشى

تعدد المسارات يتلاشى

يؤثر الخبو متعدد المسارات على معظم أشكال وصلات الاتصالات الراديوية بشكل أو بآخر.

يمكن أن يؤثر الخبو متعدد المسارات على الإشارات على الترددات من الجزء LF من الطيف وأسفله وصولاً إلى جزء الميكروويف من الطيف.

يحدث الخبو متعدد المسيرات في أي بيئة يوجد فيها انتشار متعدد المسيرات وتغير المسيرات لسبب ما. سيؤدي هذا إلى تغيير ليس فقط قوتها النسبية ولكن أيضًا مراحلها ، حيث ستتغير أطوال المسار.

قد يتسبب الخبو متعدد المسارات أيضًا في تشويه إشارة الراديو. نظرًا لأن المسارات المختلفة التي يمكن أن تسلكها الإشارات تختلف في الطول ، فإن الإشارة المرسلة في حالة معينة ستصل إلى جهاز الاستقبال على مدى فترات زمنية. يمكن أن يتسبب ذلك في حدوث مشكلات في تشوه الطور والتداخل بين الرموز عند إرسال البيانات. نتيجة لذلك ، قد يكون من الضروري دمج ميزات في نظام الاتصالات اللاسلكية تمكن من تقليل آثار هذه المشكلات إلى الحد الأدنى.

أساسيات الخبو متعدد المسارات

يعد الخبو متعدد المسارات ميزة يجب أخذها في الاعتبار عند تصميم أو تطوير نظام اتصالات لاسلكي. في أي نظام اتصالات لاسلكي للأرض ، ستصل الإشارة إلى جهاز الاستقبال ليس فقط عبر المسار المباشر ، ولكن أيضًا نتيجة انعكاسات من كائنات مثل المباني والتلال والأرض والمياه وما إلى ذلك المجاورة للمسار الرئيسي.

الإشارة الإجمالية في مستقبل الراديو هي عبارة عن تجميع لمجموعة متنوعة من الإشارات التي يتم استقبالها. نظرًا لأن لديهم جميعًا أطوال مسار مختلفة ، فإن الإشارات ستجمع وتطرح من الإجمالي الذي يعتمد على مراحلها النسبية.

في بعض الأحيان ستكون هناك تغييرات في أطوال المسار النسبي. قد ينتج هذا عن تحرك جهاز الإرسال أو الاستقبال اللاسلكي ، أو تحرك أي من الكائنات التي توفر سطحًا عاكسًا. سيؤدي ذلك إلى تغيير مراحل الإشارات التي تصل إلى المستقبل ، وهذا بدوره سيؤدي إلى تغير قوة الإشارة نتيجة للطريقة المختلفة التي ستجمع بها الإشارات معًا. هذا هو الذي يسبب الخبو الموجود في العديد من الإشارات.

يتلاشى انتقائي ومسطحة

يمكن أن يؤثر الخبو متعدد المسارات على قنوات الاتصالات اللاسلكية بطريقتين رئيسيتين. يمكن أن يعطي هذا الطريقة التي يتم بها تخفيف آثار الخبو متعدد المسيرات.

  • يتلاشى مسطح: يؤثر هذا الشكل من الخبو متعدد المسارات على جميع الترددات عبر قناة معينة إما بالتساوي أو بالتساوي تقريبًا. عند حدوث خبو مسطح متعدد المسارات ، ستتغير الإشارة فقط في الاتساع ، وترتفع وتنخفض على مدار فترة زمنية ، أو مع الحركة من موضع إلى آخر.
  • التلاشي الانتقائي: يحدث الخبو الانتقائي عندما يؤثر الخبو متعدد المسارات على ترددات مختلفة عبر القناة بدرجات مختلفة. سيعني ذلك أن مراحل واتساع الإشارة ستختلف عبر القناة. في بعض الأحيان قد يتم اختبار أصفار عميقة نسبيًا ، وقد يؤدي ذلك إلى بعض مشاكل الاستقبال. إن مجرد الحفاظ على السعة الإجمالية للإشارة المستقبلة لن يتغلب على تأثيرات الخبو الانتقائي ، وقد تكون هناك حاجة إلى شكل من أشكال التعادل. بعض تنسيقات الإشارات الرقمية ، على سبيل المثال يستطيع تعدد الإرسال بتقسيم تعامدي للتردد (OFDM) أن ينشر البيانات عبر قناة واسعة بحيث لا يفقد أي أصفار سوى جزء من البيانات. ويمكن إعادة تشكيل ذلك باستخدام تقنيات التصحيح الأمامي للأخطاء وبهذه الطريقة يمكن أن يخفف من آثار الخبو الانتقائي متعدد المسيرات.

    يحدث الخبو الانتقائي متعدد المسارات لأنه على الرغم من أن طول المسار سيتغير بنفس الطول المادي (مثل نفس عدد الأمتار ، الياردات ، الأميال ، إلخ) ، فإن هذا يمثل نسبة مختلفة من الطول الموجي. وفقًا لذلك ، ستتغير المرحلة عبر النطاق الترددي المستخدم.

    يمكن أن يحدث الخبو الانتقائي عبر العديد من الترددات. يمكن ملاحظته غالبًا عند استقبال محطات بث الموجة المتوسطة في المساء عبر الموجة الأرضية والموجة السماوية. تتغير مراحل الإشارات المستلمة عبر وسيلتي الانتشار بمرور الوقت وهذا يؤدي إلى تغيير إجمالي الإشارة المستقبلة. نظرًا لأن الخبو بسبب تعدد المسيرات يعتمد بشكل كبير على طول المسير ، فقد وجد أنه يؤثر على الترددات حتى على عرض النطاق الترددي لإشارة إذاعة AM بحيث تتأثر بشكل مختلف ونتائج التشويه.

    يحدث الخبو الانتقائي متعدد المسارات أيضًا عند الترددات الأعلى ، ومع انتشار إشارات معدل البيانات المرتفع ، هناك حاجة إلى عروض نطاق أوسع. ونتيجة لذلك ، قد تحدث الأصفار والقمم عبر عرض النطاق الترددي لإشارة واحدة.

تتلاشى إشارة الهاتف الخليوي

تخضع اتصالات الهاتف المحمول إلى الخبو متعدد المسارات. هناك أسباب متنوعة لذلك.

  • مستخدم الجوال يتحرك:، الأول هو أن المحطة المتنقلة أو المستخدم من المحتمل أن يتحرك ، ونتيجة لذلك تتغير أطوال مسار جميع الإشارات التي يتم استقبالها. والثاني هو أن العديد من الأشياء قد تتحرك أيضًا. سوف تسبب السيارات وحتى الأشخاص انعكاسات سيكون لها تأثير كبير على الإشارة المستقبلة. وبناءً على ذلك ، فإن الخبو متعدد المسارات له تأثير كبير على الاتصالات الخلوية.
  • أشياء أخرى تتحرك: غالبًا ما يُعرف الخبو متعدد المسارات الذي يؤثر على الهواتف المحمولة باسم التلاشي السريع لأنه يحدث على مسافة قصيرة نسبيًا. يحدث التلاشي البطيء عندما يتحرك الهاتف الخلوي خلف عائق وتتلاشى الإشارة ببطء.
  • >

    يمكن الكشف عن التغيرات السريعة في الإشارة الناتجة عن الخبو متعدد المسارات حتى على مسافة قصيرة. افترض ترددًا يبلغ 2 جيجاهرتز (على سبيل المثال ، قيمة تردد تقريبية نموذجية للعديد من الهواتف). يمكن حساب الطول الموجي على النحو التالي:

    λ=جF

    λ=31082109

    λ=0.15أمتار

    أين:
    ج = سرعة الضوء بالأمتار في الثانية
    f = التردد بالهرتز

    للانتقال من إشارة في الطور إلى إشارة خارج الطور يعادل زيادة طول المسار بمقدار نصف طول موجي أو 0.075 م ، أو 7.5 سم. هذا المثال يلقي نظرة على مثال مبسط للغاية. في الواقع ، الوضع أكثر تعقيدًا بكثير مع تلقي الإشارات عبر العديد من المسارات. ومع ذلك ، فإنه يعطي إشارة إلى المسافات المعنية للتغيير من حالة في المرحلة إلى حالة خارج المرحلة.

    يتلاشى الأيونوسفير

    تشتهر الاتصالات الراديوية ذات الموجة القصيرة بتلاشيها. الإشارات التي تنعكس عبر الأيونوسفير ، تختلف بشكل كبير في قوة الإشارة. هذه الاختلافات في القوة ناتجة بشكل أساسي عن الخبو متعدد المسيرات.

    عندما تنتشر الإشارات عبر الأيونوسفير ، فمن الممكن أن تنتشر الطاقة من المرسل إلى المستقبل عبر العديد من المسارات المختلفة. تظهر الرسوم البيانية البسيطة شعاعًا واحدًا أو مسارًا تأخذه الإشارة. في الواقع ، فإن المظهر الجانبي لكثافة الإلكترون في الأيونوسفير (هو ملف تعريف كثافة الإلكترون الذي يتسبب في انكسار الإشارات) ليس سلسًا ونتيجة لذلك فإن أي إشارات تدخل إلى الغلاف الأيوني ستكون مبعثرة وستتخذ مسارات متعددة للوصول إلى معين المتلقي. مع التغيرات في الأيونوسفير التي تتسبب في تغيير أطوال المسار ، سيؤدي ذلك إلى تغيير المراحل وتغير التجميع الكلي في المستقبل.

    تنشأ التغييرات في الأيونوسفير من عدد من العوامل. الأول هو أن مستويات التأين تختلف ، على الرغم من أن هذه التغييرات تحدث عادة ببطء نسبي ، ولكن مع ذلك لها تأثير. بالإضافة إلى ذلك توجد رياح أو حركات هواء في طبقة الأيونوسفير. نظرًا لأن مستويات التأين ليست ثابتة ، فإن أي حركة هوائية ستؤدي إلى تغييرات في المظهر الجانبي لكثافة الإلكترون في الأيونوسفير. وهذا بدوره سيؤثر على أطوال المسار.

    ولهذا السبب تتغير قوة الإشارات على نطاقات الموجة القصيرة باستمرار.

    يتلاشى التروبوسفير

    تتأثر العديد من الإشارات التي تستخدم الترددات على الموجات المترية (VHF) وما فوقها بطبقة التروبوسفير. تنكسر الإشارة نتيجة للتغيرات التي تحدث في معامل الانكسار ، لا سيما ضمن الكيلومترات الأولى فوق سطح الأرض. يمكن أن يتسبب ذلك في انتقال الإشارات إلى ما وراء خط البصر. في الواقع ، بالنسبة لتطبيقات البث ، يتم استخدام شكل 4/3 من خط الرؤية المرئي لأفق الراديو. ومع ذلك ، في بعض الظروف ، يمكن أن تؤدي التغييرات المفاجئة نسبيًا في معامل الانكسار التي تحدث نتيجة لظروف الطقس إلى زيادة المسافات التي تنتقل خلالها الإشارات. ويمكن بعد ذلك "توصيل" الإشارات بواسطة طبقة الأيونوسفير عبر مسافات تصل إلى بضع مئات من الكيلومترات.

    عندما يتم توجيه الإشارات بهذه الطريقة ، فإنها ستكون عرضة للخبو متعدد المسارات. هنا ، ستضمن الحرارة المتصاعدة من سطح الأرض أن المسار يتغير دائمًا وستتغير قوة الإشارات. عادةً ما تكون هذه التغييرات بطيئة نسبيًا مع انخفاض الإشارات وزيادة قوتها على مدى عدد من الدقائق.

    يعد خبو الراديو متعدد المسارات عاملاً يظهر في معظم الإشارات بدرجة أكبر أو أقل. نظرًا لأن الإشارات الراديوية تميل إلى الوصول إلى جهاز استقبال عبر مسارات متعددة بغض النظر عن مدى جودة ظهور المسار فمن المحتمل دائمًا أن تكون انعكاسات من كائنات أخرى. الاستثناء الوحيد هو الفضاء الخارجي حيث يوجد عدد قليل جدًا من الأجسام المهمة التي يحتمل أن تسبب مشاكل كبيرة.

    في ضوء حقيقة أن الإشارات تأخذ مسارات متعددة ومن المحتمل دائمًا أن تكون هناك بعض الحركة التي تتسبب في تغيير أطوال المسار وتغير قوة الإشارة ، سيكون الخبو متعدد المسارات مشكلة في كثير من الحالات.


شاهد الفيديو: تيد I ماذا عن تعدد الأكوان وكيف يتوسع كوننا وماذا تعرفون عن الطاقة المظلمة والسرعة الكونية (قد 2021).