वायरलेस संचार में फीकेपन की मूल बातें और प्रकार

विभिन्न चैनल संबंधी कमियों और ट्रांसमीटर/रिसीवर की स्थिति को ध्यान में रखते हुए वायरलेस संचार प्रणाली में फेडिंग के प्रकार निम्नलिखित हैं।
➤बड़े पैमाने पर लुप्त होती: इसमें पथ हानि और छाया प्रभाव शामिल हैं।
➤लघु स्तर फीकेपन: इसे दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया गया है: बहुपथ विलंब प्रसार और डॉप्लर प्रसार। बहुपथ विलंब प्रसार को आगे समतल फीकेपन और आवृत्ति चयनात्मक फीकेपन में विभाजित किया गया है। डॉप्लर प्रसार को तीव्र फीकेपन और धीमे फीकेपन में विभाजित किया गया है।
➤फेडिंग मॉडल: उपरोक्त फेडिंग प्रकार विभिन्न मॉडलों या वितरणों में कार्यान्वित किए जाते हैं जिनमें रेले, रिशियन, नाकागामी, वेइबुल आदि शामिल हैं।

जैसा कि हम जानते हैं, सिग्नल का क्षीणन ज़मीन और आसपास की इमारतों से परावर्तन के साथ-साथ बड़े क्षेत्र में मौजूद पेड़ों, लोगों और टावरों से बिखरे सिग्नलों के कारण होता है। क्षीणन दो प्रकार का होता है: बड़े पैमाने पर क्षीणन और छोटे पैमाने पर क्षीणन।

1.) बड़े पैमाने पर लुप्त होना

बड़े पैमाने पर फीकीपन तब होता है जब ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच कोई बाधा आ जाती है। इस प्रकार के हस्तक्षेप से सिग्नल की शक्ति में उल्लेखनीय कमी आती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि विद्युत चुम्बकीय तरंगें बाधा द्वारा छायांकित या अवरुद्ध हो जाती हैं। यह दूरी के साथ सिग्नल में बड़े उतार-चढ़ाव से संबंधित है।

1.a) पथ हानि

मुक्त स्थान पथ हानि को निम्न प्रकार से व्यक्त किया जा सकता है।
➤ पीटी/पीआर = {(4 * π * डी)²/ λ²} = (4*π*f*d)²/c²
कहाँ,
Pt = संचारित शक्ति
Pr = प्राप्त शक्ति
λ = तरंगदैर्ध्य
d = प्रेषक और प्राप्तकर्ता एंटीना के बीच की दूरी
c = प्रकाश की गति अर्थात 3 x 10⁸

समीकरण से यह तात्पर्य निकलता है कि प्रेषित सिग्नल दूरी के साथ क्षीण होता जाता है, क्योंकि सिग्नल प्रेषित छोर से प्राप्त छोर की ओर बड़े से बड़े क्षेत्र में फैलता जाता है।

1.b) छाया प्रभाव

• यह वायरलेस संचार में देखा जाता है। शैडोइंग, EM सिग्नल की प्राप्त शक्ति का औसत मान से विचलन है।
• यह ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच मार्ग में आने वाली बाधाओं का परिणाम है।
• यह भौगोलिक स्थिति के साथ-साथ ईएम (इलेक्ट्रोमैग्नेटिक) तरंगों की रेडियो आवृत्ति पर भी निर्भर करता है।

2. छोटे पैमाने पर लुप्त होना

छोटे पैमाने पर फीकेपन का संबंध बहुत कम दूरी और कम समयावधि में प्राप्त सिग्नल की शक्ति में तेजी से उतार-चढ़ाव से है।

पर आधारितबहुपथ विलंब प्रसारछोटे पैमाने पर फीकेपन के दो प्रकार होते हैं: समतल फीकेपन और आवृत्ति-चयनात्मक फीकेपन। ये बहुपथ फीकेपन प्रकार प्रसार वातावरण पर निर्भर करते हैं।

2.a) फ्लैट फेडिंग

वायरलेस चैनल को फ्लैट फेडिंग कहा जाता है यदि इसमें निरंतर लाभ और रैखिक चरण प्रतिक्रिया होती है, जो बैंडविड्थ पर प्रेषित सिग्नल की बैंडविड्थ से अधिक होती है।

इस प्रकार के फीडिंग में प्राप्त सिग्नल के सभी आवृत्ति घटक एक साथ समान अनुपात में उतार-चढ़ाव करते हैं। इसे गैर-चयनात्मक फीडिंग भी कहा जाता है।

• सिग्नल BW << चैनल BW
• प्रतीक अवधि >> विलंब प्रसार

फ्लैट फ़ेडिंग का प्रभाव SNR में कमी के रूप में देखा जाता है। इन फ्लैट फ़ेडिंग चैनलों को आयाम परिवर्तनशील चैनल या नैरोबैंड चैनल कहा जाता है।

2.b) आवृत्ति चयनात्मक क्षीणन

यह विभिन्न आयामों वाले रेडियो सिग्नल के विभिन्न वर्णक्रमीय घटकों को प्रभावित करता है। इसलिए इसका नाम चयनात्मक क्षीणन है।

• सिग्नल BW > चैनल BW
• प्रतीक अवधि < विलंब प्रसार

पर आधारितडॉपलर प्रसारफीकेपन के दो प्रकार होते हैं: तेज़ फीकेपन और धीमी फीकेपन। ये डॉप्लर स्प्रेड फीकेपन प्रकार मोबाइल की गति, यानी ट्रांसमीटर के सापेक्ष रिसीवर की गति पर निर्भर करते हैं।

2.सी) तेजी से लुप्त होना

तीव्र क्षीणन की घटना छोटे क्षेत्रों (अर्थात बैंडविड्थ) पर सिग्नल के तीव्र उतार-चढ़ाव द्वारा दर्शायी जाती है। जब सिग्नल समतल में सभी दिशाओं से आते हैं, तो गति की सभी दिशाओं में तीव्र क्षीणन देखा जाएगा।

तीव्र क्षीणन तब होता है जब चैनल आवेग प्रतिक्रिया प्रतीक अवधि के भीतर बहुत तेजी से बदलती है।

• उच्च डॉपलर प्रसार
• प्रतीक अवधि > सुसंगतता समय
• सिग्नल भिन्नता < चैनल भिन्नता

इन मापदंडों के परिणामस्वरूप डॉप्लर प्रसार के कारण आवृत्ति विक्षेपण या समय-चयनात्मक क्षीणन होता है। तीव्र क्षीणन स्थानीय वस्तुओं के परावर्तन और उन वस्तुओं के सापेक्ष वस्तुओं की गति का परिणाम है।

तीव्र क्षीणन में, प्राप्त संकेत विभिन्न सतहों से परावर्तित होने वाले अनेक संकेतों का योग होता है। यह संकेत अनेक संकेतों का योग या अंतर होता है, जो उनके बीच सापेक्ष कला-परिवर्तन के आधार पर रचनात्मक या विनाशकारी हो सकते हैं। कला-संबंध गति की गति, संचरण की आवृत्ति और सापेक्ष पथ-लंबाई पर निर्भर करते हैं।

तेज़ फीकी पड़ने से बेसबैंड पल्स का आकार विकृत हो जाता है। यह विकृति रैखिक होती है औरआईएसआई(अंतर प्रतीक हस्तक्षेप)। अनुकूली समीकरण चैनल द्वारा प्रेरित रैखिक विरूपण को हटाकर आईएसआई को कम करता है।

2.d) धीमी गति से लुप्त होना

धीरे-धीरे धुंधलापन रास्ते पर इमारतों, पहाड़ियों, पर्वतों और अन्य वस्तुओं की छाया का परिणाम है।

• कम डॉपलर प्रसार
• प्रतीक अवधि <
• सिग्नल परिवर्तन >> चैनल परिवर्तन

लुप्त होती मॉडल या लुप्त होती वितरण का कार्यान्वयन

फ़ेडिंग मॉडल या फ़ेडिंग वितरणों के कार्यान्वयन में रेले फ़ेडिंग, रिशियन फ़ेडिंग, नाकागामी फ़ेडिंग और वेइबुल फ़ेडिंग शामिल हैं। ये चैनल वितरण या मॉडल फ़ेडिंग प्रोफ़ाइल आवश्यकताओं के अनुसार बेसबैंड डेटा सिग्नल में फ़ेडिंग को शामिल करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

रेले लुप्त होती

• रेले मॉडल में, ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच केवल नॉन लाइन ऑफ साइट (एनएलओएस) घटकों का अनुकरण किया जाता है। यह माना जाता है कि ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच कोई एलओएस पथ मौजूद नहीं है।
• MATLAB रेले चैनल मॉडल का अनुकरण करने के लिए "rayleighchan" फ़ंक्शन प्रदान करता है।
• शक्ति चरघातांकी रूप से वितरित होती है।
• कला समान रूप से वितरित होती है और आयाम से स्वतंत्र होती है। यह वायरलेस संचार में फ़ेडिंग का सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला प्रकार है।

रिशियन लुप्त होती

• रिशियन मॉडल में, दृष्टि रेखा (एलओएस) और गैर दृष्टि रेखा (एनएलओएस) दोनों घटकों को ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच सिम्युलेट किया जाता है।
• MATLAB रिशियन चैनल मॉडल का अनुकरण करने के लिए "ricianchan" फ़ंक्शन प्रदान करता है।

नाकागामी लुप्त होती

नाकागामी फ़ेडिंग चैनल एक सांख्यिकीय मॉडल है जिसका उपयोग उन वायरलेस संचार चैनलों का वर्णन करने के लिए किया जाता है जिनमें प्राप्त सिग्नल मल्टीपाथ फ़ेडिंग से गुज़रते हैं। यह शहरी या उपनगरीय क्षेत्रों जैसे मध्यम से गंभीर फ़ेडिंग वाले वातावरणों का प्रतिनिधित्व करता है। नाकागामी फ़ेडिंग चैनल मॉडल का अनुकरण करने के लिए निम्नलिखित समीकरण का उपयोग किया जा सकता है।