വയർലെസ് ആശയവിനിമയത്തിലെ മങ്ങലിന്റെ അടിസ്ഥാനങ്ങളും തരങ്ങളും

ചാനലുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വിവിധ തകരാറുകളും ട്രാൻസ്മിറ്റർ/റിസീവറിന്റെ സ്ഥാനവും കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ വയർലെസ് ആശയവിനിമയ സംവിധാനത്തിലെ മങ്ങലിന്റെ തരങ്ങളാണ്.
➤ലാർജ് സ്കെയിൽ ഫേഡിംഗ്: ഇതിൽ പാത്ത് ലോസും ഷാഡോയിംഗ് ഇഫക്റ്റുകളും ഉൾപ്പെടുന്നു.
➤ചെറിയ തോതിലുള്ള മങ്ങൽ: ഇത് രണ്ട് പ്രധാന വിഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു, അതായത് മൾട്ടിപാത്ത് ഡിലേ സ്പ്രെഡ്, ഡോപ്ലർ സ്പ്രെഡ്. മൾട്ടിപാത്ത് ഡിലേ സ്പ്രെഡിനെ ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗ്, ഫ്രീക്വൻസി സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗ് എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഡോപ്ലർ സ്പ്രെഡിനെ ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗ്, സ്ലോ ഫേഡിംഗ് എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു.
➤മങ്ങിപ്പോകുന്ന മോഡലുകൾ: മുകളിലുള്ള ഫേഡിംഗ് തരങ്ങൾ വിവിധ മോഡലുകളിലോ വിതരണങ്ങളിലോ നടപ്പിലാക്കുന്നു, അതിൽ റെയ്‌ലീ, റീഷിയൻ, നകഗാമി, വെയ്‌ബുൾ മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

നമുക്കറിയാവുന്നതുപോലെ, നിലത്തുനിന്നും ചുറ്റുമുള്ള കെട്ടിടങ്ങളിൽ നിന്നുമുള്ള പ്രതിഫലനങ്ങൾ മൂലവും, വലിയ പ്രദേശത്ത് കാണപ്പെടുന്ന മരങ്ങൾ, ആളുകൾ, ഗോപുരങ്ങൾ എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള ചിതറിക്കിടക്കുന്ന സിഗ്നലുകൾ മൂലവും സിഗ്നലുകൾ മങ്ങുന്നത് സംഭവിക്കുന്നു. വലിയ തോതിലുള്ള മങ്ങൽ, ചെറിയ തോതിലുള്ള മങ്ങൽ എന്നിങ്ങനെ രണ്ട് തരം മങ്ങലുകൾ ഉണ്ട്.

1.) വലിയ തോതിലുള്ള മങ്ങൽ

ട്രാൻസ്മിറ്ററിനും റിസീവറിനും ഇടയിൽ ഒരു തടസ്സം വരുമ്പോൾ വലിയ തോതിലുള്ള മങ്ങൽ സംഭവിക്കുന്നു. ഈ ഇടപെടൽ തരം സിഗ്നൽ ശക്തിയിൽ ഗണ്യമായ കുറവുണ്ടാക്കുന്നു. കാരണം, EM തരംഗത്തെ തടസ്സം നിഴലിലോ തടയുകയോ ചെയ്യുന്നു. ദൂരത്തിനനുസരിച്ച് സിഗ്നലിന്റെ വലിയ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളുമായി ഇത് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

1.a) പാത നഷ്ടം

സ്വതന്ത്ര സ്ഥല പാത നഷ്ടം ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ പ്രകടിപ്പിക്കാം.
➤ പോയിന്റ്/പ്രോ = {(4 * π * d)²/ λ²} = (4*π*f*d)²/c²
എവിടെ,
Pt = ട്രാൻസ്മിറ്റ് പവർ
Pr = പവർ സ്വീകരിക്കുക
λ = തരംഗദൈർഘ്യം
d = പ്രക്ഷേപണ ആന്റിനയും സ്വീകരിക്കുന്ന ആന്റിനയും തമ്മിലുള്ള ദൂരം
c = പ്രകാശവേഗത അതായത് 3 x 10⁸

സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന്, ട്രാൻസ്മിറ്റ് അറ്റത്ത് നിന്ന് റിസീവ് എൻഡിലേക്ക് കൂടുതൽ വലിയ പ്രദേശത്ത് സിഗ്നൽ വ്യാപിക്കുമ്പോൾ, ട്രാൻസ്മിറ്റ് ചെയ്ത സിഗ്നൽ ദൂരത്തിൽ കുറയുന്നുവെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

1.b) നിഴൽ പ്രഭാവം

• വയർലെസ് ആശയവിനിമയത്തിൽ ഇത് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. ഷാഡോയിംഗ് എന്നത് ശരാശരി മൂല്യത്തിൽ നിന്ന് EM സിഗ്നലിന്റെ സ്വീകരിച്ച ശക്തിയുടെ വ്യതിയാനമാണ്.
• ഇത് ട്രാൻസ്മിറ്ററിനും റിസീവറിനും ഇടയിലുള്ള പാതയിലെ തടസ്സങ്ങളുടെ ഫലമാണ്.
• ഇത് ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ സ്ഥാനത്തെയും EM (ഇലക്ട്രോമാഗ്നറ്റിക്) തരംഗങ്ങളുടെ റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസിയെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

2. ചെറുകിട മങ്ങൽ

വളരെ കുറഞ്ഞ ദൂരത്തിലും കുറഞ്ഞ സമയത്തിലും ലഭിക്കുന്ന സിഗ്നൽ ശക്തിയിലെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളെയാണ് ചെറിയ തോതിലുള്ള മങ്ങൽ ബാധിക്കുന്നത്.

ഇതിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിമൾട്ടിപാത്ത് ഡിലേ സ്പ്രെഡ്ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗ്, ഫ്രീക്വൻസി സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗ് എന്നിങ്ങനെ രണ്ട് തരം ചെറിയ തോതിലുള്ള ഫേഡിംഗ് ഉണ്ട്. ഈ മൾട്ടിപാത്ത് ഫേഡിംഗ് തരങ്ങൾ പ്രജനന പരിസ്ഥിതിയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

2.a) ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗ്

പ്രക്ഷേപണം ചെയ്ത സിഗ്നലിന്റെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിനേക്കാൾ കൂടുതലായ ഒരു ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിൽ സ്ഥിരമായ ഗെയ്നും ലീനിയർ ഫേസ് പ്രതികരണവും ഉണ്ടെങ്കിൽ വയർലെസ് ചാനലിനെ ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ഈ തരത്തിലുള്ള ഫേഡിംഗിൽ, സ്വീകരിക്കുന്ന സിഗ്നലിന്റെ എല്ലാ ഫ്രീക്വൻസി ഘടകങ്ങളും ഒരേസമയം ഒരേ അനുപാതത്തിൽ ചാഞ്ചാടുന്നു. ഇത് നോൺ-സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗ് എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു.

• സിഗ്നൽ BW << ചാനൽ BW
• ചിഹ്ന കാലയളവ് >> കാലതാമസ വ്യാപനം

ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗിന്റെ പ്രഭാവം SNR-ൽ കുറവായി കാണപ്പെടുന്നു. ഈ ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗ് ചാനലുകളെ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് വേരിയിംഗ് ചാനലുകൾ അല്ലെങ്കിൽ നാരോബാൻഡ് ചാനലുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

2.b) ഫ്രീക്വൻസി സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗ്

വ്യത്യസ്ത ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡുകളുള്ള ഒരു റേഡിയോ സിഗ്നലിന്റെ വ്യത്യസ്ത സ്പെക്ട്രൽ ഘടകങ്ങളെ ഇത് ബാധിക്കുന്നു. അതുകൊണ്ടാണ് സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗ് എന്ന പേര് വന്നത്.

• സിഗ്നൽ BW > ചാനൽ BW
• ചിഹ്ന കാലയളവ് കാലതാമസം വ്യാപിക്കൽ

ഇതിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിഡോപ്ലർ സ്പ്രെഡ്രണ്ട് തരം ഫേഡിംഗുകൾ ഉണ്ട്, അതായത് ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗ്, സ്ലോ ഫേഡിംഗ്. ഈ ഡോപ്ലർ സ്പ്രെഡ് ഫേഡിംഗ് തരങ്ങൾ മൊബൈൽ വേഗതയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, അതായത് ട്രാൻസ്മിറ്ററുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ റിസീവറിന്റെ വേഗത.

2.c) വേഗത്തിൽ മങ്ങൽ

ചെറിയ പ്രദേശങ്ങളിൽ (ഉദാഹരണത്തിന് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്) സിഗ്നലുകളുടെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളാണ് ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗ് എന്ന പ്രതിഭാസത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്. തലത്തിലെ എല്ലാ ദിശകളിൽ നിന്നും സിഗ്നലുകൾ എത്തുമ്പോൾ, ചലനത്തിന്റെ എല്ലാ ദിശകളിലും ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗ് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടും.

ചിഹ്ന കാലയളവിനുള്ളിൽ ചാനൽ ഇംപൾസ് പ്രതികരണം വളരെ വേഗത്തിൽ മാറുമ്പോഴാണ് ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗ് സംഭവിക്കുന്നത്.

• ഉയർന്ന ഡോപ്ലർ വ്യാപനം
• ചിഹ്ന കാലയളവ് > സമന്വയ സമയം
• സിഗ്നൽ വ്യതിയാനം < ചാനൽ വ്യതിയാനം

ഈ പാരാമീറ്ററുകൾ ഡോപ്ലർ വ്യാപനം മൂലം ഫ്രീക്വൻസി ഡിസ്പർഷൻ അല്ലെങ്കിൽ സമയ തിരഞ്ഞെടുക്കൽ മങ്ങലിന് കാരണമാകുന്നു. പ്രാദേശിക വസ്തുക്കളുടെ പ്രതിഫലനങ്ങളുടെയും ആ വസ്തുക്കളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ വസ്തുക്കളുടെ ചലനത്തിന്റെയും ഫലമായാണ് വേഗത്തിലുള്ള മങ്ങൽ സംഭവിക്കുന്നത്.

ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗിൽ, റിസീവ് സിഗ്നൽ എന്നത് വിവിധ പ്രതലങ്ങളിൽ നിന്ന് പ്രതിഫലിക്കുന്ന നിരവധി സിഗ്നലുകളുടെ ആകെത്തുകയാണ്. ഈ സിഗ്നൽ ഒന്നിലധികം സിഗ്നലുകളുടെ ആകെത്തുകയോ വ്യത്യാസമോ ആണ്, അവ തമ്മിലുള്ള ആപേക്ഷിക ഘട്ടം മാറ്റത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി സൃഷ്ടിപരമോ വിനാശകരമോ ആകാം. ഘട്ടം ബന്ധങ്ങൾ ചലന വേഗത, പ്രക്ഷേപണത്തിന്റെ ആവൃത്തി, ആപേക്ഷിക പാത ദൈർഘ്യം എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

വേഗത്തിലുള്ള മങ്ങൽ ബേസ്‌ബാൻഡ് പൾസിന്റെ ആകൃതിയെ വികലമാക്കുന്നു. ഈ വികലത രേഖീയമാണ്, സൃഷ്ടിക്കുന്നുഐ.എസ്.ഐ.(ഇന്റർ സിംബൽ ഇന്റർഫറൻസ്). ചാനൽ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ലീനിയർ ഡിസ്റ്റോർഷൻ നീക്കം ചെയ്തുകൊണ്ട് അഡാപ്റ്റീവ് ഇക്വലൈസേഷൻ ISI കുറയ്ക്കുന്നു.

2.d) പതുക്കെ മങ്ങൽ

പാതയിലെ കെട്ടിടങ്ങൾ, കുന്നുകൾ, പർവതങ്ങൾ, മറ്റ് വസ്തുക്കൾ എന്നിവയുടെ നിഴൽ മൂലമാണ് സാവധാനത്തിലുള്ള മങ്ങൽ സംഭവിക്കുന്നത്.

• കുറഞ്ഞ ഡോപ്ലർ സ്പ്രെഡ്
• ചിഹ്ന കാലഘട്ടം <
• സിഗ്നൽ വ്യതിയാനം >> ചാനൽ വ്യതിയാനം

ഫേഡിംഗ് മോഡലുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഫേഡിംഗ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനുകൾ നടപ്പിലാക്കൽ

ഫേഡിംഗ് മോഡലുകളുടെയോ ഫേഡിംഗ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനുകളുടെയോ ഇംപ്ലിമെന്റേഷനുകളിൽ റെയ്‌ലീ ഫേഡിംഗ്, റീഷിയൻ ഫേഡിംഗ്, നകഗാമി ഫേഡിംഗ്, വെയ്‌ബുൾ ഫേഡിംഗ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഫേഡിംഗ് പ്രൊഫൈൽ ആവശ്യകതകൾക്കനുസരിച്ച് ബേസ്‌ബാൻഡ് ഡാറ്റ സിഗ്നലിൽ ഫേഡിംഗ് ഉൾപ്പെടുത്തുന്നതിനാണ് ഈ ചാനൽ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനുകൾ അല്ലെങ്കിൽ മോഡലുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്.

റെയ്‌ലീ മങ്ങുന്നു

• റെയ്‌ലീ മോഡലിൽ, ട്രാൻസ്മിറ്ററിനും റിസീവറിനും ഇടയിൽ നോൺ ലൈൻ ഓഫ് സൈറ്റ് (NLOS) ഘടകങ്ങൾ മാത്രമേ സിമുലേറ്റ് ചെയ്തിട്ടുള്ളൂ. ട്രാൻസ്മിറ്ററിനും റിസീവറിനും ഇടയിൽ LOS പാത്ത് ഇല്ലെന്ന് അനുമാനിക്കപ്പെടുന്നു.
• റേലീ ചാനൽ മോഡൽ അനുകരിക്കുന്നതിന് MATLAB "റേലീച്ചാൻ" ഫംഗ്ഷൻ നൽകുന്നു.
• ശക്തി ക്രമാതീതമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
• ഘട്ടം ഏകതാനമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുകയും ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡിൽ നിന്ന് സ്വതന്ത്രമാവുകയും ചെയ്യുന്നു. വയർലെസ് ആശയവിനിമയത്തിൽ ഏറ്റവും കൂടുതൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫേഡിംഗ് തരമാണിത്.

റീഷ്യൻ ഫേഡിംഗ്

• റേഷ്യൻ മോഡലിൽ, ലൈൻ ഓഫ് സൈറ്റ് (LOS), നോൺ ലൈൻ ഓഫ് സൈറ്റ് (NLOS) ഘടകങ്ങൾ ട്രാൻസ്മിറ്ററിനും റിസീവറിനും ഇടയിൽ സിമുലേറ്റ് ചെയ്തിരിക്കുന്നു.
• റേഷ്യൻ ചാനൽ മോഡൽ അനുകരിക്കുന്നതിന് MATLAB "റിച്ചിയാൻചാൻ" ഫംഗ്ഷൻ നൽകുന്നു.

നകഗാമി മങ്ങുന്നു

സ്വീകരിച്ച സിഗ്നൽ മൾട്ടിപാത്ത് ഫേഡിംഗിന് വിധേയമാകുന്ന വയർലെസ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ചാനലുകളെ വിവരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ മോഡലാണ് നകഗാമി ഫാഡിംഗ് ചാനൽ. നഗരപ്രദേശങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ സബർബൻ പ്രദേശങ്ങൾ പോലുള്ള മിതമായതോ കഠിനമോ ആയ ഫേഡിംഗ് ഉള്ള പരിതസ്ഥിതികളെ ഇത് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. നകഗാമി ഫേഡിംഗ് ചാനൽ മോഡലിനെ അനുകരിക്കാൻ ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം ഉപയോഗിക്കാം.