پدیده ی محو شدگی (Fading)

محو شدگی (Fading)‏ به تغییرات میزان تضعیف یک سیگنال مدوله شده مخابراتی در هنگام عبور از یک محیط مشخص تجربه می کند گفته می‌شود. محوشدگی ممکن است با زمان، مکان و یا فرکانس تغییر کند و معمولاً به صورت یک فرایند تصادفی مدل می شود. کانال محو شده (فیدینگ) کانالی است که محوشدگی را تجربه می کند. در سیستم های بی سیم محو شدگی ممکن است مربوط به انتشار چند مسیری (محو شدگی چند مسیری) و یا در اثر سایه (موانعی که در انتشار موج اثر می گذارند) باشد.

نگاه کلی

وجود اجسام منعکس کننده در محیط انتشار امواج بین فرستنده و گیرنده سبب ایجاد چند مسیر برای سیگنال ارسالی می نماید. در نتیجه، در گیرنده ما شاهد چند نمونه نیمه منطبق بر هم از یک سیگنال ارسالی می باشیم که از مسیر های مختلف دریافت می شوند. هر سیگنال تضعیف، تاخیر و شیفت فازی متفاوتی را تجربه خواهد کرد. این می تواند سبب تداخل سازنده و یا مخرب، و یا به نوعی تقویت و یا تضعیف در توان گیرنده باشد. تداخل مخرب قوی را معمولاً محوشدگی عمیق می نامیم و با توجه به تأثیر زیادش بر نسبت سیگنال به نویز ممکن است گاهی سبب خرابی داده شود.
مدل های محوشدگی کانال معمولاً برای نشان دادن اثرات انتقال الکترومغناطیسی اطلاعات در فضا در شبکه های سلولی و محیط های انتشار داده استفاده می شود. همچنین از این مدل ها برای نشان دادن اثرات اعوجاج آب در مخابرات آکوستیک زیر آب نیز استفاده می شود. از دید ریاضی، محو شدگی را با معمولاً به صورت توابع تغییر پذیر با زمان در اندازه و فاز سیگنال ارسالی، مدل می کنند.

محوشدگی سریع یا کند

اصطلاح محوشدگی سریع یا کند مربوط به نرخی می باشد که اندازه و فاز سیگنال توسط کانال تغییر می کند. همدوسی زمانی معیاری می باشد برای حداقل زمان لازم تا تغییر اندازه کانال نسبت به حالت قبلی خود ناهمبسته شود. یا به گفته دیگر حداکثر زمان لازم برای اینکه اندازه فعلی به مقدار قبلیش وابسته باشد.

* محوشدگی کند زمانی به وجود می آید که همدوسی زمانی کانال از تاخیر کانال بیشتر باشد. در این شرایط اندازه و فاز تغییر یافته توسط کانال (اندازه و فاز کانال) را در هر بازه زمانی مورد استفاده (تایم اسلات) می توان ثابت فرض کرد. محوشدگی کند می تواند متأثر از اثر سایه باشد که در آن یک مانع بزرگ مانند تپه یا ساختمان بزرگ مانع دریافت سیگنال ارسالی اصلی در گیرنده باشد. تغییرات اندازه در حالت سایه را معمولا با توزیع لگ نرمال با انحراف معیار لگاریتم تضعیف مسیر نمایش می دهند.

* محوشدگی سریع زمانی به وجود می آید که همدوسی زمانی کانال از تاخیر کانال کمتر باشد. در این حالت در بازه زمانی یک سیمبل نیز شرایط کانال ثابت نخواهد ماند و تغییر خواهد کرد.

یک مزیت محوشدگی سریع این است که با توجه به تغییرات زیاد کانال در دوره تناوب سمبل، گیرنده می تواند از مزایای دایورسیتی زمانی استفاده کند تا احتمال خطای سیستم را کاهش دهد و خود را در برابر محوشدگی های عمیق ایمن تر نماید. پارامتر همدوسی زمانی را می توان بر اساس گستردگی داپلر که متأثر از حرکت اجسام در کانال می باشند و بر اساس شیفت داپلر محاسبه نمود. در حالت کلی همدوسی زمانی را می توان بر اساس رابطه پایین محاسبه نمود که در آن همدوسی زمانی و گستردگی داپلر می باشد:

البته این یک رابطه تقریبی می باشد.

محوشدگی تخت یا فرکانس گزین

با توجه به اینکه فرکانس حامل سیگنال تغییر می کند، اندازه دامنه تفاوت خواهد کرد. همدوسی پهنای باند فاصله فرکانسی بین دو سیگنال را که محوشدگی ناهمبسته ای را تجربه می کنند را نشان می دهد.

* در محوشدگی تخت همدوسی پهنای باند کانال از پهنای باند سیستم بزرگتر است و در نتیجه فرکانس های مختلف یک سیگنال دامنه ثابتی را تجربه خواهند کرد.

در محوشدگی فرکانس گزین شرایط برعکس می باشد و فرکانس های مختلف سیگنال دامنه های متفاوتی را تجربه خواهند کرد.
در حالت فرکانس گزین به دلیل اینکه فرکانس های مختلف تجربه های متفاوتی دارند احتمال قرار گرفتن کامل سیگنال در محوشدگی عمیق کاهش می یابد. مدولاسیون های CDMAو OFDM به خوبی از این دایورسیتی فرکانسی برای مبارزه با محو شدگی استفاده می نمایند. مثلاً در OFDM ما پهنای باند را به زیر حامل های متعددی تقسیم می کنیم تا در هر زیر حامل که یک اطلاعات خاص روی آن قرار می گیرد در یک دوره تناوب سمبل دامنه در حوزه فرکانس ثابت باشد و یا اینکه زیر حامل هایی که دچار محوشدگی عمیق شده اند را مورد استفاده قرار ندهیم. در CDMA نیز به کمک گیرنده های شن کش می توانیم از مزایای این استقلال استفاده نمائیم.

مدل های محوشدگی

کانال های دارای محو شدگی را توسط یک سری مدل های توزیع احتمالی نمایش می دهیم که مطرح ترین آنها:

* محوشدگی رایلی
* محوشدگی رایسیان
* محوشدگی ناکاگامی

می باشد.

بهبود

اثر محوشدگی را می توان با دایورسیتی ترکیب نمود تا در گیرنده تجربه فیدینگ های مستقل را به صورت همدوس ترکیب نموده و به این ترتیب احتمال خطای سیستم را کاهش داد. راه های کلی که می توان با محوشدگی مبارزه کرد عبارتند از:

* دایورسیتی در گیرنده و یا فرستنده
* چند آنتنه بودن
* مدولاسیون تقسیم فرکانس عمود برهم[OFDM]
* گیرنده شن کش

* کد های زمان فضا

منبع : fa.wikipedia.org