نعتمد بشكل كبير على تقنيات الاتصالات اللاسلكية للبقاء على اتصال. سواء كان ذلك الهواتف المحمولة أو شبكات Wi-Fi أو البث اللاسلكي.
ويتكون نظام الاتصالات اللاسلكية من جهاز إرسال وجهاز استقبال. لا يكون المسار من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال سلسًا وقد تمر الإشارة المرسلة عبر أنواع مختلفة من التوهين (Attenuation) بما في ذلك فقدان المسار، وتوهين المسارات المتعددة (Multi path) وما إلى ذلك.
يعتمد توهين (Attenuation) الإشارة عبر المسار على عوامل مختلفة. وهي الوقت والتردد اللاسلكي ومسار أو موضع جهاز الإرسال/جهاز الاستقبال.
يمكن أن تكون القناة بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال متغيرة زمنيًا أو ثابتة اعتمادًا على ما إذا كان جهاز الإرسال/جهاز الاستقبال ثابتًا أو متحركًا بالنسبة لبعضهما البعض.، يمكن أن تتأثر جودة اتصالاتنا بظاهرة تُعرف باسم تلاشي الإشارة (fading signal ).
يعد تلاشي الإشارة (fading signal حدثًا شائعًا في أنظمة الاتصالات اللاسلكية ويمكن أن يتسبب في حدوث انقطاعات وانخفاض الأداء وإحباط تجارب المستخدم.
في هذه المقالة، نتعمق في مفهوم تلاشي الإشارة، ونستكشف أسبابه وتأثيراته والحلول المحتملة… تابع معنا!
يحدث التلاشي في الاتصالات اللاسلكية نتيجة لتقلبات في قوة وجودة إشارة الراديو عبر الوقت والمسافة، وذلك بسبب عوامل مثل الانتشار المتعدد للمسارات Multi path والظروف الجوية وحركة الأشياء في مسار الإرسال.
هذا التأثير يمكن أن يكون كبيراً على أدا ء الأنظمة اللاسلكية، خاصة تلك التي تعمل في ترددات عالية مثل microwave
تتأثر قوة الإشارة المستقبلة بالتغيرات في وسيط الإرسال أو المسارات، وهذا ما يعرف بالتلاشي Fading.
يتأثر التلاشي Fading بعوامل متعددة كما ذكرت، حيث يمكن أن يعتمد على ظروف جوية مثل هطول الأمطار والعوامل البيئية الأخرى في السيناريو الثابت، بينما يعتمد في السيناريو المتحرك على عوائق متغيرة على المسار مع مرور الوقت.
تُظهر هذه التغييرات تأثيرات معقدة على إشارة الراديو المُرسلة، مما يُعنى بتقلبات في قوة أو جودة الإشارة أثناء انتقالها، ويمكن أن تكون هذه التقلبات سريعة ومؤقتة أو بطيئة وطويلة الأمد، مما يؤدي إلى انقطاعات متقطعة أو مستمرة في الاتصال.
قد يهمك: تقنيات الجيل الخامس التي غيّرت اللعبة | MIMO VS SISO
إن فهم أنواع تلاشي الإشارة أمر ضروري لتصميم أنظمة اتصالات قوية يمكنها التخفيف من آثارها وضمان نقل البيانات بشكل موثوق. تستكشف في هذه المقالة الأنواع المختلفة من تلاشي الإشارة وأسبابها .
التلاشي على نطاق صغير شائع في الاتصالات اللاسلكية. يحدث عندما تنتقل إشارة من جهاز إرسال إلى جهاز استقبال وتتعرض لمسارات إشارة متعددة بسبب الانعكاس والحيود والتشتت من الأشياء في البيئة.
تتسبب مسارات الإشارة هذه في حدوث تداخل وتشويه للإشارة، مما يؤدي إلى تقلبات في قوة الإشارة عند المستقبل. يُطلق عليه Small Scale Fading لأن الاختلافات تحدث على مسافات قصيرة، مثل بضعة أمتار.
من ناحية أخرى يمكن أن يحدث التلاشي على نطاق صغير Small Scale بسرعة كبيرة، وأحيانًا في ميكرو ثانية أو أقل.
يحدث في المقام الأول بسبب انتشار الإشارة عبر مسارات متعددة Multi path. بشكل عام، يعد التلاشي على نطاق صغير مشكلة شائعة في الاتصالات اللاسلكية تؤثر على جودة الإشارة المستقبلة.
ومع ذلك، باستخدام تقنيات التخفيف المناسبة، من الممكن الحفاظ على اتصال موثوق حتى في وجود تلاشي على نطاق صغير Small Scale Fading.
انتشار التأخير متعدد المسارات Multipath Delay Spread هو نوع من التلاشي على نطاق صغير Small Scale Fading يحدث عندما تأخذ الإشارة المرسلة مسارات متعددة للوصول إلى المستقبل.
بل وتصل المكونات المختلفة للإشارة إلى المستقبل في أوقات مختلفة، مما يتسبب في حدوث تداخل interferences وتغيرات سريعة في سعة الإشارة. ويتسبب انتشار التأخير متعدد المسارات في حدوث تداخل بين الرموز
Inter-Symbol Interference – ISI، إذ تتداخل الرموز في الإشارة المرسلة وتتداخل مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء في الإشارة المستقبلة.
يمكن التخفيف من انتشار التأخير متعدد المسارات Multipath Delay Spread باستخدام تقنيات مثل المعادلة Equalization والتنوع diversity,والتعديل التكيفي adaptive modulation
انتشار دوبلر هو نوع من التلاشي على نطاق صغير يحدث عندما تكون هناك حركة نسبية بين المرسل والمستقبل. تتسبب الحركة النسبية في تحول في تردد الإشارة المرسلة، والمعروف باسم تحول دوبلر Doppler shift.
يتسبب تحول دوبلر Doppler shift في وصول مكونات تردد مختلفة للإشارة إلى المستقبل بمراحل وسعات مختلفة. يؤدي هذا إلى اختلافات سريعة في سعة الإشارة ، مما قد يتسبب في التلاشي fading والأخطاء في الإشارة المستقبلة.
انتشار دوبلر Doppler Spread هو مقياس لمعدل تغير تحول دوبلر Doppler shift ويحدد خصائص القناة المتغيرة بمرور الوقت. يشير انتشار دوبلر الأعلى إلى تغير أسرع في الوقت في القناة، بينما يشير انتشار دوبلر الأقل إلى تغير أبطأ في الوقت. يمكن التخفيف من انتشار دوبلر باستخدام تقنيات المعادلة Equalization والتنوع diversity,و التعديل التكيفي adaptive modulation .
يعد انتشار دوبلر أحد الاعتبارات المهمة في تصميم أنظمة الاتصالات اللاسلكية، وخاصة للتطبيقات المحمولة حيث توجد غالبًا حركة نسبية كبيرة بين المرسل والمستقبل.
يحدث التلاشي على نطاق واسع عندما يأتي عائق بين المرسل والمستقبل. يتسبب هذا النوع من التداخل في تقليل قوة الإشارة بشكل كبير
فقدان المسار Path Loss هو انخفاض في قوة الإشارة أثناء انتقال الإشارة من المرسل إلى المستقبل. ويحدث ذلك بسبب عدة عوامل، بما في ذلك المسافة وتردد الإشارة والعقبات في مسار الإشارة وخصائص البيئة.
يتم عادةً ترميم الفقدان المسار باستخدام معادلة التوهين التي تأخذ هذه العوامل في الاعتبار. وهي ظاهرة بطيئة التغير بشكل عام وتؤثر على إجمالي قوة الإشارة المستقبلة.
يمكن التخفيف من فقدان المسار عن طريق زيادة القوة المرسلة، أو استخدام الهوائيات الاتجاهية، أو تقليل المسافة بين المرسل والمستقبل.
يمكن التعبير عن صيغة خسارة مسار الفضاء الحر على النحو التالي:
Pt/Pr = {(4 π d)2/ Gt Gr λ2} = (4 π f d)2/ Gt Gr c2
التظليل Shadowing هو نوع من التلاشي واسع النطاق يحدث بسبب وجود عوائق أو عوائق في مسار الإشارة. ويتسبب هذا في تغير قوة الإشارة مع تحرك المستقبل في البيئة.
التظليل Shadowing هو ظاهرة بطيئة التغير وتؤثر على قوة الإشارة المستلمة الإجمالية. يمكن التخفيف من ذلك باستخدام تقنيات مثل التنوع diversity، حيث يتم استخدام هوائيات متعددة لدمج مسارات إشارة متعددة، أو باستخدام تقنيات معالجة الإشارة لتقدير تأثيرات التظليل والتعويض عنها.
هناك عدة أنواع من للتوزيعات التلاشي fading و لكن في هذا المقال سنناقش نوعين الأكثر شيوعا في قناة الاتصال اللاسلكية:
التلاشي Rayleigh هو نوع من التلاشي متعدد المسارات يحدث عندما يكون هناك تحول طور عشوائي بين مسارات الإشارة المختلفة التي تصل إلى المستقبل. تُلاحظ هذه الظاهرة عادةً في القنوات اللاسلكية ذات العدد الكبير من المشتتات، مثل البيئات الحضرية والضواحي. يؤدي التلاشي Rayleigh إلى قوة إشارة مستقبلة متقلبة بسرعة، وغالبًا ما تُستخدم خصائصه الإحصائية في نمذجة القنوات والمحاكاة.
التلاشي Rician هو نوع آخر من التلاشي متعدد المسارات يحدث عندما يكون هناك مكون رئيسي لخط الرؤية (LOS) بالإضافة إلى مكونات متعددة المسارات متناثرة.
يسود التلاشي Rician في السيناريوهات التي يوجد فيها مسار خط رؤية واضح بين المرسل والمستقبل، مثل روابط الاتصالات الخارجية. في التلاشي Rician، يمكن لمكون خط الرؤية أن يؤثر بشكل كبير على قوة الإشارة وخصائص القناة.
يمكن أن تختلف تأثيرات تلاشي الإشارة اعتمادًا على شدة ومدة التقلبات. تتضمن بعض التأثيرات الشائعة ما يلي:
نضع بين يديك مجموعة من أهم الحلول لتخفيف تلاشي الإشارة
تتجلى ظاهرة تلاشي الإشارة كظاهرة طبيعية تؤثر بوضوح على أنظمة الاتصالات اللاسلكية.
فهم أسباب وتأثيرات هذه الظاهرة يعد أمرًا ذا أهمية بالغة لتصميم شبكات لاسلكية قوية وموثوقة. من خلال تبني تقنيات التخفيف المناسبة، مثل تنوع الهوائيات والمعادلة وضبط الطاقة، يمكننا تعزيز الأداء الشامل وتحسين تجربة المستخدم، بالإضافة إلى ضمان استقرار واستمرارية الاتصالات اللاسلكية في البيئات الصعبة.
ومع استمرار تطور التكنولوجيا، يبقى التركيز على معالجة تلاشي الإشارة ضرورة ماسة لدعم اتصالات سلسة ومتواصلة في عالمنا المتصل.
Optimized by Seraphinite Accelerator