اقرأ في هذا المقال
- ما هو تلاشي الإشارة
- أساسيات معدل تلاشي الإشارة
- مبدأ عمل معدل تلاشي الإشارة
- أنواع تلاشي الإشارة
- أسباب ظهور تلاشي الإشارة
تجعل عروض الحزمة الضيقة المرتبطة بوصلات الاتصال البصري بين السواتل مثل هذه الروابط عرضة لتلاشي الإشارة بسبب اهتزاز التوجيه، كما يمكن أن يتفاقم هذا الخبو بسبب التعويضات الثابتة في التأشير، وكما تم حساب معدلات الخبو في حالة تلسكوبين محملين في الفضاء لهما ملامح شعاع غاوسي وإزاحة تأشير وارتعاش في التأشير يمكن وصفه بواسطة إحصاءات غاوس.
ما هو تلاشي الإشارة
تلاشي الإشارة: هو جزء مهم من أي تصميم للاتصالات اللاسلكية ومن المهم وضع النماذج والتنبؤ بدقة وهناك نوعان مختلفان تماماً من الخبو، وهو الخبو على نطاق صغير والخبو على نطاق واسع أو التظليل وغالباً ما يتم التعامل مع الخبو على نطاق صغير في نظام لاسلكي مع مخططات متنوعة، ومن ناحية أخرى يعتمد التظليل على نطاق واسع بشكل كبير على الموقع فيما يتعلق بالعقبات وغالباً ما تتكون نمذجتها من توقع احتمالية انقطاع التيار الكهربائي.
أساسيات معدل تلاشي الإشارة
تنتشر إشارة الاتصالات المتنقلة من المحطة الأساسية وتصل إلى المحطة المتنقلة أو الهاتف المحمول على شكل موجات متعددة جزئية من اتجاهات مختلفة، كما يُعرف هذا بالانتشار متعدد المسارات ويؤدي هذا التأثير إلى التلاشي متعدد المسارات، ونتيجة لذلك تنخفض قوة الإشارة المستقبلة وأحياناً يتعذر التعرف عليها، لذا من المهم توصيف ونمذجة القناة اللاسلكية.
وتُقاس قوة الإشارة المستقبلة من حيث القدرة باستخدام مسجل “RF” للتحليل في المحطة المتنقلة في فترات زمنية معينة والإشارة بالديسيبل، ويُفترض أنّها تُستقبل في بيئة متعددة المسارات وتتكون من خبو سريع ناجم عن الانتشار المحلي متعدد المسارات وبطيء يتلاشى بسبب التظليل.
كما يتم تحليل بيانات الهاتف المحمول في الوقت الفعلي عن طريق فصل مكونات التلاشي السريع باستخدام مرشح المتوسط المتحرك، ثم يتم تحليل التقريب لوظائف التوزيع الاحتمالية “PDF” والتوزيعات التراكمية “CDF”، كما يتم اشتقاق حل متكامل للحالة العامة لنظام غير متماثل مع وبدون انحياز الإشارة ويتم تقديم حلول الشكل المغلق لحالة النظام المتماثل أي الأنظمة الأساسية والبصريات المتطابقة.
وتبين أنّه بالنسبة لنظام بهامش “3 ديسيبل” يجب إبقاء اهتزاز التأشير لجذر متوسط التربيع أقل من “7%” من عرض الحزمة الكامل للإبقاء على معدل التلاشي أقل من مرة واحدة في السنة، كما يفحص بعض الأوصاف الإحصائية المحددة لدالة كثافة الاحتمال ودالة التوزيع التراكمي بناءً على التوزيعات العشوائية والقوانين المعروفة.
وللحصول على وصف كامل للقناة الضوئية للأشعة المتعددة تُستخدم معلمات تمديد التأخير في المجال الزمني وعرض نطاق الاتساق في مجال التردد في نفس الوقت، كما يؤدي تمديد التأخير الزمني متعدد المسيرات إلى تشتت الوقت وخبو انتقائي للتردد، بينما يؤدي تمديد تردد دوبلر إلى تشتت التردد وخبو انتقائي بمرور الوقت.
وفي قنوات الاتصال اللاسلكية الضوئية الثابتة أو الديناميكية يستخدم توزيع رايلي بشكل شائع لوصف النطاق المكاني الصغير للإشارة أو الانتشار السريع الزمني، حيث تؤدي التأثيرات العشوائية للظلال أو الانعراج عن العوائق إلى خبو بطيء أو واسع النطاق، كما تضعف الإشارة المرسلة بين المرسل والمستقبل، حيث يمكن تخيل التلاشي على أنّه رسم تباين لهذا التوهين على طول القناة مع الوقت أو التردد.
- “RF” هي اختصار لـ “Radio frequency”.
- “PDF” هي اختصار لـ “Probability Distribution Functions”.
- “CDF” هي اختصار لـ “Cumulative Distribution Functions”.
مبدأ عمل معدل تلاشي الإشارة
إذا كان هناك انتقال متعدد المسارات ممّا يعني أنّ الإشارة تنتقل عبر العديد من الطرق بين المرسل والمستقبل بسبب الانعكاس والانكسار والانحراف والتشتت وما إلى ذلك، ومن خلال مواجهة بعض الوسائط مثل الصخور والأشجار وجزيئات الماء على طول الهواء وأنواع التلاشي القائمة على التردد تحدث تسمى التلاشي المسطح والتلاشي الانتقائي للتردد.
وإذا كان هناك جهاز إرسال متحرك أو جهاز استقبال متحرك أو مشتت متحرك على القناة فإنّ أنواع التلاشي المستند إلى الوقت تحدث تسمى التلاشي البطيء والتلاشي السريع، ومم مصطلحات التلاشي:
- الانتشار: هو الفرق بين نقطتين
- انتشار التأخير: هو فرق الوقت بين أول إشارة مستلمة وآخر إشارة مستلمة
- انتشار دوبلر: هو فرق التردد بين أحد ترددات الرمز الموجود على النظام الثابت والتردد الأقصى المقابل على النظام المتحرك مع الصيغة “F carrier ∗ v relative / v light”.
- عرض نطاق التماسك: هو عرض نطاق القناة على أي قناة يعطي تقريباً استجابة مسطحة على طول التردد، ويمكن حسابه تقريباً بأخذ معكوس “انتشار التأخير” بسبب مبدأ عدم اليقين في تحويل فورييه، والذي ينص على “أنّ استجابة الوقت والتردد لا يمكن أن تصبح واسعة أو ضيقة، وإذا كان أحدهما ضيقاً فسيكون الآخر عريضًا أو العكس، كما أنّ الاستجابة الترددية للاستجابة النبضية ثابتة على طول جميع الترددات، وبالإضافة إلى ذلك إنّه إذا لم يكن هناك متعدد المسارات فسيكون انتشار التأخير صفرياً وسيكون عرض النطاق الترددي غير محدود”.
- وقت الاتساق: هو مدة القناة التي تعطي فيها القناة تقريباً استجابة ثابتة طوال الوقت ويمكن حسابه تقريباً بأخذ معكوس “انتشار دوبلر” بسبب مبدأ عدم اليقين في تحويل فورييه.
أنواع تلاشي الإشارة
1- أنواع التلاشي القائمة على التردد
- التلاشي المسطح، إذا كان عرض نطاق الاتساق أكبر من عرض النطاق الترددي للإشارة المرسلة، فإنّ الإشارة تضعف بشكل متساوٍ تقريباً على طول عرض النطاق الترددي للإشارة.
- التلاشي الانتقائي للتردد، إذا كان عرض النطاق الترددي أصغر من عرض النطاق الترددي للإشارة المرسلة، تضعف الإشارة بكميات مختلفة على طول عرض النطاق الترددي للإشارة.
2- أنواع التلاشي المستندة إلى الوقت
- التلاشي البطيء، إذا كان وقت الاتساق أكبر من مدة الرمز المرسل تضعف الإشارة بشكل متساوٍ تقريباً على طول مدة الإشارة.
- التلاشي السريع، إذا كان وقت التماسك أصغر من مدة الرمز المرسل تضعف الإشارة بكميات مختلفة على طول مدة الإشارة.
أسباب ظهور تلاشي الإشارة
يحدث التلاشي في الغالب عبر مسارات اتصالات لاسلكية طويلة المدى، حيث تتدهور قوة الإشارة أو جودتها عادةً بسبب الظواهر الطبيعية، هناك العديد من الآليات المختلفة التي يمكن أن تسبب التلاشي:
التغيرات في الأحوال الجوية، حيث يمكن للأمطار الغزيرة أو الثلوج أن تتداخل مع انتشار إشارة الراديو وفي بعض الأحيان مع الإشارات التلفزيونية التماثلية القديمة، كما يمكن اعتبار ذلك بمثابة ظلال على الصورة وغالباً ما يرتبط هذا النوع من التلاشي بإشارات خط الرؤية “UHF”.
بالنسبة لوصلات الميكروويف المحلية بين المباني، قد يترافق تلاشي الإشارة مع الأشجار وأوراقها إذا كان هذا يؤثر على مسار الإشارة، ومع تحرك الأشجار في مهب الريح يمكن أن تصبح الإشارة أضعف أو أقوى وعادة ما تكون أسوأ في الصيف، وبالنسبة للراديو “HF” وخاصةً بالنسبة للإشارات التي لا تنتقل على خط مسارات الموقع تعتمد هذه الإشارات على الانعكاسات إمّا من السحب أو من الطبقات المتأينة المختلفة فوق الغلاف الجوي.
كما يمكن أن تتغير هذه الطبقات في أوقات مختلفة من النهار أو الليل وقد تتعطل أيضاً بسبب التغيرات في الرياح الشمسية، والتي تؤدي أيضاً إلى ظهور نظارات مثل “Aurora Borealis” أو “Northern Lights” وفي بعض الأحيان يرسل الراديو إشارات تنتشر لآلاف الأميال حول الأرض، وفي مناسبات أخرى قد يكون من الصعب الحصول على إشارة تزيد عن مائة ميل.
- “UHF” هي اختصار لـ “Ultra high frequency”.
- “HF” هي اختصار لـ “High frequency”.
