Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Телекоммуникациядағы сигналдың әлсіреуі
Signal attenuation in telecommunications
Жолдық жоғалту немесе сигналдың әлсіреуі – электромагниттік толқын кеңістікте тарағанда қуат тығыздығының (әлсіреуінің) төмендеуі. Жолдық жоғалту телекоммуникациялық жүйенің байланыс бюджетін талдау және жобалаудағы маңызды компонент болып табылады. Бұл термин сымсыз байланыс және сигнал тарату салаларында жиі қолданылады. Жолдық жоғалту көптеген факторларға байланысты болуы мүмкін, мысалы, бос кеңістіктегі жоғалту, сыну, дифракция, шағылысу, апертуралық ортамен байланысты жоғалту және сіңіру. Жолдық жоғалтуға жер бедері, қоршаған орта (қалалық немесе ауылдық, өсімдіктер мен жапырақтар), таралу ортасы (құрғақ немесе ылғалды ауа), хабар беруші мен қабылдаушы арасындағы қашықтық, сондай-ақ антенналардың биіктігі мен орналасуы да әсер етеді.
Path loss, or path attenuation, is the reduction in power density (attenuation) of an electromagnetic wave as it propagates through space. Path loss is a major component in the analysis and design of the link budget of a telecommunication system. This term is commonly used in wireless communications and signal propagation. Path loss may be due to many effects, such as free space loss, refraction, diffraction, reflection, aperture medium coupling loss, and absorption. Path loss is also influenced by terrain contours, environment (urban or rural, vegetation and foliage), propagation medium (dry or moist air), the distance between the transmitter and the receiver, and the height and location of antennas.
Себептер
Жол жоғалтуы әдетте радио толқын фронтының бос кеңістікте табиғи түрде кеңеюінен (әдетте үнемі өсіп келе жатқан шар пішіндес) туындайтын таралу жоғалтуларын, сигнал электромагниттік толқындарға өткізгіш емес ортадан өткенде болатын сіңіру жоғалтуларын (кейде ену жоғалтулары деп те аталады), радио толқын фронтының бір бөлігі көлденең кедергіге кезіккендегі дифракция жоғалтуларын және басқа да құбылыстарға байланысты жоғалтуларды қамтиды. Трансмиттерден таратылған сигнал бір мезгілде қабылдағышқа көптеген әртүрлі жолмен жете алады; бұл құбылыс көп жолды таралу деп аталады. Көп жолды толқындар қабылдағыш антеннада бірігіп, алынған сигналдың күші толқындардың интенсивтілігі мен таралу уақытының арақатынасына және жіберілген сигналдың еніне байланысты айтарлықтай өзгеруіне әкеледі. Rayleigh көмескіленуі жағдайында кедергілес толқындардың жалпы қуаты кеңістік бойынша жылдам өзгереді (бұл кішкентай масштабты көмескілену деп аталады). Кішкентай масштабты көмескілену – бұл радиосигнал амплитудасының қысқа мерзім ішінде немесе қысқа қашықтықта тез өзгеруі.
Path loss normally includes propagation losses caused by the natural expansion of the radio wave front in free space (which usually takes the shape of an ever increasing sphere), absorption losses (sometimes called penetration losses), when the signal passes through media not transparent to electromagnetic waves, diffraction losses when part of the radiowave front is obstructed by an opaque obstacle, and losses caused by other phenomena. The signal radiated by a transmitter may also travel along many and different paths to a receiver simultaneously; this effect is called multipath. Multipath waves combine at the receiver antenna, resulting in a received signal that may vary widely, depending on the distribution of the intensity and relative propagation time of the waves and bandwidth of the transmitted signal. The total power of interfering waves in a Rayleigh fading scenario varies quickly as a function of space (which is known as small scale fading). Small scale fading refers to the rapid changes in radio signal amplitude in a short period of time or distance of travel.
Жоғалу көрсеткіші
Сымсыз байланыстарды зерттеуде жолдың жоғалуы жолдың жоғалу көрсеткіші арқылы сипатталады, оның мәні әдетте 2 мен 4 аралығында болады (мұнда 2 – еркін кеңістікте таралу үшін, 4 – салыстырмалы түрде жоғалтуға бейім орталар үшін және жер бетінен толық көкжиекті шағылысу жағдайында – «жалпақ жер моделі»). Кейбір орталарда, мысалы, ғимараттарда, стадиондарда және басқа да ішкі кеңістіктерде жолдың жоғалу көрсеткіші 4 пен 6 аралығындағы мәндерге жете алады. Ал, туннель толқын жетекші ретінде әрекет ете алады, нәтижесінде жолдың жоғалу көрсеткіші 2-ден кем болады. Жолдың жоғалуы әдетте дБ (dB) арқылы өрнектеледі. Ең қарапайым түрінде жолдың жоғалуын есептеу үшін келесі формула қолданылады:
In the study of wireless communications, path loss can be represented by the path loss exponent, whose value is normally in the range of 2 to 4 (where 2 is for propagation in free space, 4 is for relatively lossy environments and for the case of full specular reflection from the earth surface—the so called flat earth model). In some environments, such as buildings, stadiums and other indoor environments, the path loss exponent can reach values in the range of 4 to 6. On the other hand, a tunnel may act as a waveguide, resulting in a path loss exponent less than 2. Path loss is usually expressed in dB. In its simplest form, the path loss can be calculated using the formula
мұндағы – жолдың жоғалуы (децибелмен), – жолдың жоғалу көрсеткіші, – жібергіш пен қабылдағыш арасындағы қашықтық (әдетте метрмен өлшенеді), ал – жүйелік жоғалтуларды ескеретін тұрақты шама.
where is the path loss in decibels, is the path loss exponent, is the distance between the transmitter and the receiver, usually measured in meters, and is a constant which accounts for system losses.
Мысалдар
ҰМТС және GSM сияқты ұялы байланыс желілерінде, UHF жолағында жұмыс істейтін, салынған аймақтардағы сигнал жоғалтуының мәні базалық станция (BTS) мен мобильді құрылым арасындағы байланыстың алғашқы километрі үшін 110–140 дБ-ға дейін жете алады. Алғашқы он километрдегі сигнал жоғалтуы 150–190 дБ болуы мүмкін (Ескерту: Бұл мәндер шамамен берілген және сигнал жоғалтуының мәнін білдіретін сандардың мүмкін диапазонын көрсету үшін ғана келтірілген, бұл нақты немесе міндетті көрсеткіш емес. Бірдей қашықтықтағы екі түрлі маршрут бойынша сигнал жоғалтуы әртүрлі болуы мүмкін, тіпті бір маршрут бойынша да, әртүрлі уақытта өлшенсе, айырмашылықтар болуы мүмкін). Ұялы байланыс қызметтері үшін радио толқындар ортасында мобильді антенна жерге жақын орналасады. Көз алдындағы таралу (LOS) модельдері айтарлықтай өзгертіледі. BTS антеннасынан келетін сигнал, әдетте, үйлердің шатырларынан жоғары көтеріліп, жергілікті физикалық ортаға (төбелер, ағаштар, үйлер) сындырылады және LOS сигналы антеннаға сирек жетеді. Орта тікелей сигналды антеннаға бірнеше рет бұрып, әдетте 2–5 бұрылған сигнал компоненттері векторлық түрде қосылады. Бұл сыну және бұру процестері сигнал күшінің жоғалуына әкеледі, мобильді антенна қозғалғанда бұл күш өзгереді (Рейлидің әсері), нәтижесінде 20 дБ-ға дейін күрт өзгерістер пайда болады. Сондықтан, желі физикалық ортаның ерекшеліктеріне байланысты LOS-қа қарағанда 8–25 дБ-ға дейін сигнал күшін арттыруға және қозғалыс салдарынан болатын әлсіреуді жеңу үшін тағы 10 дБ-ға дейін қосымша қуатпен қамтамасыз етіледі.
In cellular networks, such as UMTS and GSM, which operate in the UHF band, the value of the path loss in built up areas can reach 110–140 dB for the first kilometer of the link between the base transceiver station (BTS) and the mobile. The path loss for the first ten kilometers may be 150–190 dB (Note: These values are very approximate and are given here only as an illustration of the range in which the numbers used to express the path loss values can eventually be, these are not definitive or binding figures—the path loss may be very different for the same distance along two different paths and it can be different even along the same path if measured at different times.) In the radio wave environment for mobile services the mobile antenna is close to the ground. Line of sight propagation (LOS) models are highly modified. The signal path from the BTS antenna normally elevated above the roof tops is refracted down into the local physical environment (hills, trees, houses) and the LOS signal seldom reaches the antenna. The environment will produce several deflections of the direct signal onto the antenna, where typically 2–5 deflected signal components will be vectorially added. These refraction and deflection processes cause loss of signal strength, which changes when the mobile antenna moves (Rayleigh fading), causing instantaneous variations of up to 20 dB. The network is therefore designed to provide an excess of signal strength compared to LOS of 8–25 dB depending on the nature of the physical environment, and another 10 dB to overcome the fading due to movement.