Fadingkanäle

FadingKanäle bezeichnen zeitlich und räumlich variierende Übertragungsbedingungen in drahtlosen Kommunikationskanälen. Sie resultieren aus multipath-Ausbreitung, bei der das ausgesandte Signal über verschiedene Wege am Empfänger ankommt, wodurch Amplitude, Phase und Pfaddauer variieren. Diese Effekte treten besonders in Mobil- und urbanen Umgebungen auf.

Typische Unterformen sind flaches Fading und frequenzselektives Fading, sowie langsames und schnelles Fading. Flaches Fading bedeutet, dass der Kanal im Frequenzbereich über das Nutzsignal hinweg nahezu konstant bleibt, wohingegen frequenzselektives Fading zu unterschiedlichen Abschwächungen über verschiedene Frequenzen führt. Schnelles Fading entsteht durch hohe Dopplerfrequenzen durch Bewegung von Sender, Empfänger oder der Umgebung, langsames Fading durch geringe Bewegungen oder statische Pfade.

Statistische Modelle beschreiben die Verteilung der Kanallage. Zu den Standardmodellen gehören Rayleigh-Fading, wenn kein dominanter Direcktpfad vorhanden ist, Rician-Fading bei Vorhandensein eines LoS-Pfades und Nakagami-Fading als allgemeinere Form, die verschiedene Verteilungen umfasst. Diese Modelle helfen, die Zuverlässigkeit von Verbindungen unter realen Bedingungen abzuschätzen.

Wichtige Größen sind die Koherenztzeit und die Koherenzbandbreite, die angeben, über welchen Zeitraum bzw. Frequenzbereich der Kanal als stabil angenommen werden kann. Auswirkungen von Fading betreffen Bitfehlerraten, Spektraleffizienz und Reichweite von Verbindungen.

Typische Gegenmaßnahmen umfassen Diversity-Techniken (räumlich, zeitlich, frequenzbasiert), MIMO-Systeme, OFDM, Kanalabschätzung und Equalization, sowie adaptive Modulation und FEC-Codierung. In Mobilfunk, WLAN und Satellitenkommunikation sind Fadingkanäle ein zentrales Hindernis, dessen Verständnis die Leistungsfähigkeit moderner Systeme maßgeblich beeinflusst.