वायरलेस संचार में फ़ेडिंग की मूल बातें और फ़ेडिंग के प्रकार

विभिन्न चैनल संबंधी बाधाओं और ट्रांसमीटर/रिसीवर की स्थिति को ध्यान में रखते हुए, वायरलेस संचार प्रणाली में निम्न प्रकार के फ़ेडिंग होते हैं।
➤बड़े पैमाने पर फ़ेडिंग: इसमें पाथ लॉस और शैडोइंग प्रभाव शामिल हैं।
➤ लघु-स्तरीय लुप्तन: इसे दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया गया है, जैसे कि मल्टीपाथ विलंब प्रसार और डॉप्लर प्रसार। मल्टीपाथ विलंब प्रसार को आगे समतल लुप्तन और आवृत्ति चयनात्मक लुप्तन में विभाजित किया गया है। डॉप्लर प्रसार को तीव्र लुप्तन और धीमी लुप्तन में विभाजित किया गया है।
➤फेडिंग मॉडल: ऊपर बताए गए फेडिंग प्रकारों को विभिन्न मॉडलों या वितरणों में लागू किया जाता है, जिनमें रेले, राइसियन, नाकागामी, वेइबुल आदि शामिल हैं।

जैसा कि हम जानते हैं, जमीन और आसपास की इमारतों से परावर्तन के साथ-साथ पेड़ों, लोगों और टावरों से बिखरने वाले संकेतों के कारण सिग्नल कमजोर हो जाते हैं। सिग्नल कमजोर होने के दो प्रकार होते हैं: बड़े पैमाने पर सिग्नल कमजोर होना और छोटे पैमाने पर सिग्नल कमजोर होना।

1.) बड़े पैमाने पर रंग फीका पड़ना

ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच कोई बाधा आने पर व्यापक स्तर पर सिग्नल क्षीणता उत्पन्न होती है। इस प्रकार की बाधा से सिग्नल की शक्ति में काफी कमी आती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि विद्युत चुम्बकीय तरंग बाधा द्वारा अवरुद्ध या बाधित हो जाती है। यह दूरी के साथ सिग्नल में होने वाले बड़े उतार-चढ़ाव से संबंधित है।

1.क) पथ हानि

मुक्त स्थान पथ हानि को निम्नलिखित रूप में व्यक्त किया जा सकता है।
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)²/ λ²} = (4*π*f*d)²/c²
कहाँ,
Pt = संचारित शक्ति
Pr = प्राप्त शक्ति
λ = तरंगदैर्ध्य
d = संचारित और प्राप्त करने वाले एंटेना के बीच की दूरी
c = प्रकाश की गति, यानी 3 x 10⁸

इस समीकरण से यह तात्पर्य है कि प्रेषित संकेत दूरी के साथ क्षीण होता जाता है क्योंकि संकेत प्रेषण छोर से प्राप्ति छोर की ओर बढ़ते हुए बड़े से बड़े क्षेत्र में फैलता जाता है।

1.ख) छाया प्रभाव

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

2. छोटे पैमाने पर धुंधलापन

लघु पैमाने पर होने वाला लुप्तन बहुत कम दूरी और कम समय अवधि में प्राप्त सिग्नल की शक्ति में होने वाले तीव्र उतार-चढ़ाव से संबंधित है।

पर आधारितमल्टीपाथ विलंब प्रसारलघु स्तर के लुप्त होने के दो प्रकार होते हैं: समतल लुप्त होना और आवृत्ति चयनात्मक लुप्त होना। ये बहुपथ लुप्त होने के प्रकार प्रसार वातावरण पर निर्भर करते हैं।

2.क) सपाट लुप्त होना

वायरलेस चैनल को फ्लैट फेडिंग कहा जाता है यदि इसमें प्रेषित सिग्नल की बैंडविड्थ से अधिक बैंडविड्थ पर स्थिर लाभ और रैखिक चरण प्रतिक्रिया हो।

इस प्रकार के फ़ेडिंग में प्राप्त सिग्नल के सभी आवृत्ति घटक एक ही अनुपात में एक साथ घटते-बढ़ते हैं। इसे नॉन-सेलेक्टिव फ़ेडिंग भी कहा जाता है।

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

फ्लैट फेडिंग का प्रभाव SNR में कमी के रूप में देखा जाता है। इन फ्लैट फेडिंग चैनलों को एम्प्लीट्यूड वेरिंग चैनल या नैरोबैंड चैनल के रूप में जाना जाता है।

2.बी) आवृत्ति चयनात्मक लुप्त होना

यह रेडियो सिग्नल के विभिन्न आयामों वाले विभिन्न स्पेक्ट्रल घटकों को प्रभावित करता है। इसीलिए इसे सेलेक्टिव फेडिंग कहा जाता है।

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

पर आधारितडॉपलर प्रसारसिग्नल फेडिंग दो प्रकार की होती है: तीव्र फेडिंग और धीमी फेडिंग। डॉप्लर स्प्रेड फेडिंग के ये प्रकार मोबाइल की गति पर निर्भर करते हैं, यानी ट्रांसमीटर के सापेक्ष रिसीवर की गति पर।

2.ग) तेजी से फीका पड़ना

तीव्र लुप्तता की घटना को छोटे क्षेत्रों (अर्थात बैंडविड्थ) में सिग्नल के तीव्र उतार-चढ़ाव द्वारा दर्शाया जाता है। जब सिग्नल समतल में सभी दिशाओं से आते हैं, तो गति की सभी दिशाओं के लिए तीव्र लुप्तता देखी जाएगी।

फास्ट फेडिंग तब होती है जब सिंबल अवधि के भीतर चैनल इंपल्स रिस्पॉन्स बहुत तेजी से बदलता है।

• उच्च डॉप्लर प्रसार
• प्रतीक अवधि > सुसंगति समय
• सिग्नल में भिन्नता < चैनल में भिन्नता

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

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

तेज़ फ़ेडिंग बेस बैंड पल्स के आकार को विकृत कर देती है। यह विकृति रैखिक होती है और उत्पन्न करती है।आईएसआई(इंटर सिंबल इंटरफेरेंस)। एडेप्टिव इक्वलाइजेशन चैनल द्वारा उत्पन्न लीनियर डिस्टॉर्शन को हटाकर आईएसआई को कम करता है।

2.घ) धीरे-धीरे लुप्त होना

धीरे-धीरे धुंधलापन रास्ते में पड़ने वाली इमारतों, पहाड़ियों, पहाड़ों और अन्य वस्तुओं की छाया का परिणाम है।

• कम डॉप्लर स्प्रेड
• प्रतीक अवधि <
• सिग्नल में बदलाव >> चैनल में बदलाव

फ़ेडिंग मॉडल या फ़ेडिंग वितरण का कार्यान्वयन

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

रेले लुप्त हो रहा है

• रेले मॉडल में, ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच केवल नॉन लाइन ऑफ साइट (एनएलओएस) घटकों का ही 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 का वितरण घातीय रूप से होता है।
• इसमें फेज समान रूप से वितरित होता है और आयाम से स्वतंत्र होता है। वायरलेस संचार में फेडिंग का यह सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला प्रकार है।

राइसियन लुप्त हो रहा है

• राइसियन मॉडल में, ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच लाइन ऑफ साइट (एलओएस) और नॉन लाइन ऑफ साइट (एनएलओएस) दोनों घटकों का अनुकरण किया जाता है।
• MATLAB, राइसियन चैनल मॉडल का अनुकरण करने के लिए "ricianchan" फ़ंक्शन प्रदान करता है।

नाकागामी लुप्त हो रहा है

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