دورة في ال radio relay network

بسم الله الرحمن الرحيم

اليوم سوف نتكلم عن ال fade

كلمة fade في تعني هي ضعف الاشارة نتيجة الانتقال هذه الاشارة في الغلاف الجوي بوجود ظروف معينة مثل المطر وهذه الضعف بالتالي سوف يؤثر على

على قوة الاشارة المستلمة من قبل ال reciever , هنالك نوعين اساسين من ال fade هما

1) flat fading

في هذا النوع من ال fading سوف يتاثر ال spectrum الخاص بالاشارة , بمعنى اخر ان الاشارة باكملها سوف تتاثر

2) selective fading

في هذا النوع من ال fading جزء من الاشارة سوف يتاثر

الان سوف ناخذ الاسباب المسببة لل fade وما هي نوعها وما هي طرق التقليل من تاثير ال fade

1) تغير انكسار الموجة الكهرومغناطيسية بسسب ظروف الغلاف الجوي

الحقيقة نسيت ان اشير الى ان الغاز الموجود في طبقة الغلاف الجوي والرطوبة ودرجة الحرارة تغير مسار الموجة الكهرومغناطيسية اثناء انتقالها في الغلاف

الجوي وبالتالي سوف يتغير ال line of sight وكذلك ال first fresnel zone سوف تتاثر ايظا بمعنى اخر ان الموجة الكهرومغناطيسية سوف

تنحني باتجاه الارض مما يسبب ذلك الى وقوف عائق امام ال line of sight نتيجة الارتفاع درجات الحرارة او وجود الرطوبة او التراب طبعا هذا

مشكلة كيبرة بالنسبة الى ال microwave designer الان بهذة الحالة سوف لن يكون هنالك line of sight بين البرجين مما يؤدي ذلك

الى عدم وصول الاشارة الى البرج المستلم بسسب وجود العائق ويعتبر هذا النوع من ال flat fading

الحل لهذه المشكلة هو باختيار ارتفاع مناسب لل antennas الخاصة بالبرجين اي لا يعني فقط كون ال line of sight تجاوز العائق بمسافة قصيرة

ثبت التصميم بل يجب الاخذ بنظر الاعتبار هدة الامور ورفع الانتنة وجعل مسافة بين ال LOS والعائق

الشكل التالي يوضح هذا النوع من اسباب ال fading

2) تاثير المطر

المطر يعتبر احد اسباب ال fading ولكن انة يؤثر على الترددات التي تكون اكبر من 10 كيكهرتز ولكن ما هو السبب ؟

السبب هو الطول الموجي لهذه الترددات ومن معادلة الطول الموجي التي هي

الطول الموجي = F \ c

حيث ان c هي سرعة الضوء

F هو التردد

من هذه المعادلة نلاحظ ان العلاقة بين الطول الموجي والتردد هي علاقة عكسية وبذلك الترددات التي تكون اكبر من 10 كيكهرتز هي ذات اطوال موجية

قصيرة لذلك فان قطرات المطر عندما تعترض طريق هذه الموجات فانها سوف تسبب لها امتصاص تام وخاصة للترددات التي تكون اكبر من 15 كيكهرتز

اما في الترددات ذات الاطوال الموجية الطويلة فان قطرات المطر سوف تسبب لها بعثرة وتاثيرها يكون قليل .

اما بالنسبة الى الثلج والضباب فان تاثيرة يبدء من الترددات التي تكون اكبر من 18 كيكهرتز

يعتبر هذا النوع من ال flat fading

طبعا كلما زادت كثافة المطر زاد التاثير لذلك في المناطق ذات الكثافة المطرية العالية يتم تقسيم اللنك الى مسافات قصيرة

ويزداد التاثير ايظا كلما ازداد حجم قطرة المطر

الحل لهذا النوع هو استخادم ال fade margin سوف نتكلم عنة في نهاية هذا الموضوع

3) ducting

في بعض المناطق المعينة مثل الخليج العربي وبالرقرب البحر الاحمر وكذلك في افريقيا بالقرب من خط الاستواء هنالك تيارات هوائية صاعدة ونازلة هذه

التيارات سوف تسبب منطقة عازلة بينها وبين الغلاف الجوي بطبقة سميكة لا تتمكن الموجة الكهرومغناطيسية من اختراقها لذلك عند دخول الموجة الكهرومغناطيسية

في احدى هذه التيارت فان ذلك سوف يسبب ضياع للاشارة وعدم وصولها الى الطرف المستلم بسب ارتدادها في طبقات هذه التيارات وعدم تمكنها من

المرور خلال هذه الطبقات الكثيفة والصورة التالية توضح لنا ذلك

اما الحلول لتقيليل هذا التاثير

نستخدم نظامين من ال outdoor and antennas يفصل بين هذه الانظمة مسافه لا تقل عن 100 متر

الحل الثاني هو استخادم تقنية تدعى hi_lo configuration

يعتبر هذا النوع هو flat fading

4) multipath fading

تتختلف طبقات الغلاف الجوي بالكثافة حيث ان كثافة الغلاف الجوي تقل كلما ارتفعنا لذلك تتكون عدة طبقات في هذا الغلاف الموجات الكهرومغناطيسية ترتد

من الفواصل الموجودة بين هذه الطبقات ذلك سوف يؤدي الى وصل وكثر من موجه كهرومغناطيسية الى الطرف المستلم وكذلك الموجات المرتدة من سطح

الارض وخصوصا عند ارتفاع او انخفاض درجات الحرارة بالقرب من سطح الارض

يعتبر من النوع selective fading

الحل لهذه النوع من ال fading نستخدم تقنية تدعى ال space diversity التي سوف نذكرها في ما بعد ان شاء الله

اما بالنسبة الى ال fade margin

وهو عبارة عن طاقة اضافية تضاف الى الاشارة المبثة لكي نقلل من تاثير المطر , بمعنى اخر هو غلاف يحيط بالاشارة الاصلية ويحميها من العوامل الخارجية

فاي خسارة في الطاقة بفعل ال fading وخاصتا المطر فان هذا الطاقة الاضافية هي التي تتاثر وبذلك نضمن وصول الاشارة الرقمية بسلام

يمكن تعريفة بمعنى رياضيا

fade margin = receiver threshold level - receiver signal level

حيث ان

receiver threshold level يقصد بها حساسية الجهاز المستقبل او عتبة الجهاز المستقبل

receiving signal level

يقصد بها هي الاشارة المستقبلة يمكن حسابها رياضيا باستخادم المعادلة

RSL = G1+G2+P-FSL-Otherlosses

حيث ان

G1 و G2 هي الربح في الانتنة في طرف المستلم وفي طرف الباث antenna gain

P هي الطاقة البث

FSL هي معادلة ال Free Space Loss ويمكن حسابها من المعادلة التالية

FSL = 92.45 + 20log D + 20 log F

حيث ان

D هي المسافه بين البرجين طبعا تقاس بالكيلو متر

F هو التردد بالكيكهرتز

الحقيقة من هذه المعادلة نستطيع ان نستنتج استنتاج مهم جدا وهو عند تصميم لنك اذا كانت المسافة طويلة بين البرجين نستخدم الترددات القليلة اما في حاله كون

هذه المسافة قصيرة نستخدم ترددات عالية وهذا الامر ايظا لة علاقة بال first fresnel zone لاحظ الترددات العالية مثل 38 كيكهرتز يستخدم داخل

المدن فتكون هذه المنطقة صغيرة عند استخادم هذا التردد

بصورة عامة وحسب تجربتي من استخدام البرنامج pathloss استطيع ان اقول

* اذا كان طول اقل او يساوي من 2 كيلو متر نستخدم التردد 38 كيكهرتز

*اذا كان اللنك اقل من 5 كيلومتر الى 2 كيلو متر نستخدم التردد 18 كيكهرتز

* اذا كان اللنك اكبر من 10 كيلومتر نستخدم التردد 7 كيكهرتز

طبعا هذا هي الترددات المصرحه للاستخادم من ال itu لشركات الهواتف النقالة

الحقيقة هذا الموضوع جميل جدا وكبير جدا ايظا لا يمكن اختصارة في عدة سطور ولكن اتمنى ان اكون قد وفقت لايصال ولو فكرة للقارئ

وشكرا لكم مع تحياتي

بسم الله الرحمن الرحيم

ماذا عن ال losses (الخسائر ) هو الخسائر الناتجة نتيجة انتقال الموجة الكهرومغناطيسية في الكوكسل كيبل وهو الكيبل الذي يربط بين الانتنة و الاندور يونت هذه الخسائر تنتج بسبب مقاومة الكيبل جزء صغير جدا من الطاقة المنتقلة في هذه الاسلاك سوف تتحول الى حرارة طبعا هنالك ايظا حسائر تنتج من الكونكتر الذي يربط الكيبل بالانتنة او اي كونكتر موجود في المنظومة ولكن هذه الخسائر تكون قليلة جدا بحيث انها قد تصل الى نصف dB او اقل في بعض الاحيان يمكن تجاهلها هنالك نقطة مهمة وهي انة كلما زاد طول السلك زاد هذا النوع من الخسائر

ماذا عن ال dB وهي وحدة قياس تستخدم في علم الاتصلات خصوصا وهنالك عدة وحدات مشتقة من هذه الوحدة مثل dBm,dBi and dB وهي عبارة عن logarithmic with the number base 10 هنالك الكثير من العمليات التي نتتطيع القيام بها باستخادم ال dB وهذا العمليات لا نستطيع التعامل معها باستخادم الوحدات الخطية (linear units) مثال على ذلك عند استخادم ال dB نستطيع جمع الربح مع الخسارة طبعا غالبا الربح ياخذ علامة الجمع (+) قبل الرقم والخسارة تاخذ علامة الطرح (-) اما بالنسبة للوحدات المشتقة وهي

dBm

وهي وحدة قياس تستخدم غالبا لقياس كمية الطاقة المبثوثة في الطرب الباث للاشارة وهنا اقصد بها ال (transmited power ) وهي مختصر الى ديسيبيل اوفر ميلي واط (decibel over mwatt)

dBi

وهي وحدة قياس تستخدم غالبا لقياس الربح في الانتنة (gain ) وذلك بمقارنة ربح انتنة معينة مع انتنة افتراضية (نظرية ) Ideal or isotropic antenna وهذا الانتنة هي عبارة عن نقطة تبث وتستلم في جميع الاتجاهات بنفس الكمية وبنفس الوقت طبعا لا توجد مثل هذه الانتنة في الحقيقة dBi هي مختصر الى ديسيبيل اوفير ازيوتروبك انتينا (decibel over isotropic antenna )

طبعا المطر يعتبر من الخسائر التي تتعراض لة الاشارة لكني اشرت لة ضمن موضوع ال fadin