വയർലെസ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷനിൽ ഫേഡിംഗ് അടിസ്ഥാനങ്ങളും മങ്ങുന്നതിൻ്റെ തരങ്ങളും

വിവിധ ചാനലുമായി ബന്ധപ്പെട്ട തകരാറുകളും ട്രാൻസ്മിറ്റർ/റിസീവറിൻ്റെ സ്ഥാനവും പരിഗണിക്കുമ്പോൾ വയർലെസ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റത്തിലെ മങ്ങലിൻ്റെ തരങ്ങളാണ് ഇനിപ്പറയുന്നത്.
➤ലാർജ് സ്കെയിൽ ഫേഡിംഗ്: പാത നഷ്ടവും നിഴൽ ഇഫക്റ്റുകളും ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.
➤സ്മോൾ സ്കെയിൽ ഫേഡിംഗ്: ഇത് രണ്ട് പ്രധാന വിഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. മൾട്ടിപാത്ത് കാലതാമസവും ഡോപ്ലർ വ്യാപനവും. മൾട്ടിപാത്ത് ഡിലേ സ്‌പ്രെഡ് ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗ്, ഫ്രീക്വൻസി സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗ് എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഡോപ്ലർ സ്‌പ്രെഡ് ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗ്, സ്ലോ ഫേഡിംഗ് എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു.
➤ഫേഡിംഗ് മോഡലുകൾ: റെയ്‌ലീ, റിസിയൻ, നകാഗാമി, വെയ്‌ബുൾ തുടങ്ങിയവ ഉൾപ്പെടുന്ന വിവിധ മോഡലുകളിലോ വിതരണങ്ങളിലോ മുകളിലുള്ള ഫേഡിംഗ് തരങ്ങൾ നടപ്പിലാക്കുന്നു.

നമുക്കറിയാവുന്നതുപോലെ, ഭൂമിയിൽ നിന്നും ചുറ്റുമുള്ള കെട്ടിടങ്ങളിൽ നിന്നുമുള്ള പ്രതിഫലനങ്ങളും വലിയ പ്രദേശത്തുള്ള മരങ്ങൾ, ആളുകൾ, ടവറുകൾ എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള ചിതറിയ സിഗ്നലുകളും കാരണം മങ്ങിപ്പോകുന്ന സിഗ്നലുകൾ സംഭവിക്കുന്നു. മങ്ങൽ രണ്ട് തരത്തിലുണ്ട്. വലിയ തോതിലുള്ള മങ്ങലും ചെറിയ തോതിലുള്ള മങ്ങലും.

1.) വലിയ തോതിലുള്ള മങ്ങൽ

ട്രാൻസ്മിറ്ററിനും റിസീവറിനുമിടയിൽ ഒരു തടസ്സം വരുമ്പോൾ വലിയ തോതിലുള്ള മങ്ങൽ സംഭവിക്കുന്നു. ഈ ഇടപെടൽ തരം സിഗ്നൽ ശക്തി ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു. കാരണം, ഇഎം തരംഗത്തെ തടസ്സം നിഴലിക്കുകയോ തടയുകയോ ചെയ്യുന്നു. ഇത് ദൂരത്തിൽ സിഗ്നലിൻ്റെ വലിയ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

1.a) പാത നഷ്ടം

സ്വതന്ത്ര ഇടം നഷ്ടം ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ പ്രകടിപ്പിക്കാം.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)²/ λ²} = (4*π*f*d)²/c²
എവിടെ,
Pt = പവർ ട്രാൻസ്മിറ്റ് ചെയ്യുക
Pr = ശക്തി സ്വീകരിക്കുക
λ = തരംഗദൈർഘ്യം
d = ആൻ്റിന കൈമാറ്റം ചെയ്യുന്നതിനും സ്വീകരിക്കുന്നതിനും ഇടയിലുള്ള ദൂരം
c = പ്രകാശവേഗത അതായത് 3 x 10⁸

സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, ട്രാൻസ്മിറ്റ് എൻഡിൽ നിന്ന് സ്വീകരിക്കുന്ന അവസാനത്തിലേക്ക് സിഗ്നൽ വലുതും വലുതുമായ പ്രദേശങ്ങളിൽ വ്യാപിക്കുന്നതിനാൽ ട്രാൻസ്മിറ്റ് ചെയ്ത സിഗ്നൽ ദൂരത്തിൽ കുറയുന്നു എന്നാണ്.

1.b) നിഴൽ പ്രഭാവം

• വയർലെസ് ആശയവിനിമയത്തിൽ ഇത് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. ശരാശരി മൂല്യത്തിൽ നിന്ന് EM സിഗ്നലിൻ്റെ സ്വീകരിച്ച ശക്തിയുടെ വ്യതിയാനമാണ് ഷാഡോയിംഗ്.
• ട്രാൻസ്മിറ്ററും റിസീവറും തമ്മിലുള്ള പാതയിലെ തടസ്സങ്ങളുടെ ഫലമാണിത്.
• ഇത് ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ സ്ഥാനത്തെയും EM (ഇലക്ട്രോ മാഗ്നറ്റിക്) തരംഗങ്ങളുടെ റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസിയെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

2. സ്മോൾ സ്കെയിൽ ഫേഡിംഗ്

ചെറിയ തോതിലുള്ള മങ്ങൽ വളരെ കുറഞ്ഞ ദൂരത്തിലും കുറഞ്ഞ സമയത്തിലും ലഭിച്ച സിഗ്നൽ ശക്തിയുടെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

ഇതിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിമൾട്ടിപാത്ത് കാലതാമസം വ്യാപനംചെറിയ തോതിലുള്ള മങ്ങൽ രണ്ട് തരത്തിലുണ്ട്. ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗും ഫ്രീക്വൻസി സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗും. ഈ മൾട്ടിപാത്ത് ഫേഡിംഗ് തരങ്ങൾ പ്രചരണ പരിതസ്ഥിതിയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

2.a) ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗ്

പ്രക്ഷേപണം ചെയ്ത സിഗ്നലിൻ്റെ ബാൻഡ്‌വിഡ്‌ത്തിനേക്കാൾ വലുതായ ബാൻഡ്‌വിഡ്‌ത്തിൽ സ്ഥിരമായ നേട്ടവും ലീനിയർ ഫേസ് പ്രതികരണവുമുണ്ടെങ്കിൽ വയർലെസ് ചാനൽ ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗ് ആണെന്ന് പറയപ്പെടുന്നു.

ഇത്തരത്തിലുള്ള മങ്ങലിൽ, ലഭിച്ച സിഗ്നലിൻ്റെ എല്ലാ ആവൃത്തി ഘടകങ്ങളും ഒരേ അനുപാതത്തിൽ ഒരേസമയം ചാഞ്ചാടുന്നു. നോൺ-സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗ് എന്നും ഇത് അറിയപ്പെടുന്നു.

• സിഗ്നൽ BW << ചാനൽ BW
• ചിഹ്ന കാലയളവ് >> കാലതാമസം സ്പ്രെഡ്

ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗിൻ്റെ പ്രഭാവം SNR-ൽ കുറയുന്നതായി കാണുന്നു. ഈ ഫ്ലാറ്റ് ഫേഡിംഗ് ചാനലുകൾ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് വേരിയിംഗ് ചാനലുകൾ അല്ലെങ്കിൽ നാരോബാൻഡ് ചാനലുകൾ എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്.

2.b) ഫ്രീക്വൻസി സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗ്

വ്യത്യസ്ത ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡുകളുള്ള ഒരു റേഡിയോ സിഗ്നലിൻ്റെ വിവിധ സ്പെക്ട്രൽ ഘടകങ്ങളെ ഇത് ബാധിക്കുന്നു. അതിനാൽ സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗ് എന്ന പേര്.

• സിഗ്നൽ BW > ചാനൽ BW
• ചിഹ്ന കാലയളവ് < കാലതാമസം വ്യാപിക്കുക

ഇതിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിഡോപ്ലർ സ്പ്രെഡ്മങ്ങൽ രണ്ട് തരത്തിലുണ്ട്, അതായത്. വേഗത്തിലുള്ള മങ്ങലും പതുക്കെ മങ്ങലും. ഈ ഡോപ്ലർ സ്പ്രെഡ് ഫേഡിംഗ് തരങ്ങൾ മൊബൈൽ വേഗതയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, അതായത് ട്രാൻസ്മിറ്ററുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് റിസീവറിൻ്റെ വേഗത.

2.c) ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗ്

ചെറിയ പ്രദേശങ്ങളിൽ (അതായത് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്) സിഗ്നലിൻ്റെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളാണ് ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗ് എന്ന പ്രതിഭാസത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്. വിമാനത്തിൻ്റെ എല്ലാ ദിശകളിൽ നിന്നും സിഗ്നലുകൾ എത്തുമ്പോൾ, ചലനത്തിൻ്റെ എല്ലാ ദിശകൾക്കും വേഗത്തിൽ മങ്ങുന്നത് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടും.

ചിഹ്ന കാലയളവിനുള്ളിൽ ചാനൽ ഇംപൾസ് പ്രതികരണം വളരെ വേഗത്തിൽ മാറുമ്പോൾ ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗ് സംഭവിക്കുന്നു.

• ഉയർന്ന ഡോപ്ലർ സ്പ്രെഡ്
• ചിഹ്ന കാലയളവ് > കോഹറൻസ് സമയം
• സിഗ്നൽ വ്യതിയാനം < ചാനൽ വ്യതിയാനം

ഈ പരാമീറ്ററുകൾ ഡോപ്ലർ സ്പ്രെഡിംഗ് കാരണം ഫ്രീക്വൻസി ഡിസ്പേർഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ടൈം സെലക്ടീവ് ഫേഡിംഗിൽ കലാശിക്കുന്നു. പ്രാദേശിക വസ്‌തുക്കളുടെ പ്രതിഫലനത്തിൻ്റെയും ആ വസ്തുക്കളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വസ്തുക്കളുടെ ചലനത്തിൻ്റെയും ഫലമാണ് ഫാസ്റ്റ് ഫേഡിംഗ്.

അതിവേഗം മങ്ങുമ്പോൾ, സിഗ്നൽ സ്വീകരിക്കുന്നത് വിവിധ ഉപരിതലങ്ങളിൽ നിന്ന് പ്രതിഫലിക്കുന്ന നിരവധി സിഗ്നലുകളുടെ ആകെത്തുകയാണ്. ഈ സിഗ്നൽ ഒന്നിലധികം സിഗ്നലുകളുടെ ആകെത്തുക അല്ലെങ്കിൽ വ്യത്യാസമാണ്, അവയ്ക്കിടയിലുള്ള ആപേക്ഷിക ഘട്ട ഷിഫ്റ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി സൃഷ്ടിപരമോ വിനാശകരമോ ആകാം. ഘട്ട ബന്ധങ്ങൾ ചലന വേഗത, പ്രക്ഷേപണത്തിൻ്റെ ആവൃത്തി, ആപേക്ഷിക പാത നീളം എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

വേഗത്തിലുള്ള മങ്ങൽ ബേസ്ബാൻഡ് പൾസിൻ്റെ ആകൃതിയെ വികലമാക്കുന്നു. ഈ വക്രീകരണം രേഖീയവും സൃഷ്ടിക്കുന്നതുമാണ്ഐ.എസ്.ഐ(ഇൻ്റർ സിംബൽ ഇടപെടൽ). അഡാപ്റ്റീവ് ഇക്വലൈസേഷൻ ചാനൽ പ്രേരിപ്പിച്ച ലീനിയർ ഡിസ്റ്റോർഷൻ നീക്കം ചെയ്തുകൊണ്ട് ISI കുറയ്ക്കുന്നു.

2.d) പതുക്കെ മങ്ങൽ

പാതയിൽ കെട്ടിടങ്ങളും കുന്നുകളും പർവതങ്ങളും മറ്റ് വസ്തുക്കളും നിഴലിക്കുന്നതിൻ്റെ ഫലമാണ് സാവധാനത്തിൽ മങ്ങുന്നത്.

• ലോ ഡോപ്ലർ സ്പ്രെഡ്
• ചിഹ്ന കാലയളവ് <
• സിഗ്നൽ വ്യതിയാനം >> ചാനൽ വ്യതിയാനം

ഫേഡിംഗ് മോഡലുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഫേഡിംഗ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനുകൾ നടപ്പിലാക്കൽ

ഫേഡിംഗ് മോഡലുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഫേഡിംഗ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനുകൾ നടപ്പിലാക്കുന്നതിൽ റെയ്‌ലീ ഫേഡിംഗ്, റിസിയൻ ഫേഡിംഗ്, നകാഗാമി ഫേഡിംഗ്, വെയ്‌ബുൾ ഫേഡിംഗ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ ചാനൽ വിതരണങ്ങളോ മോഡലുകളോ രൂപകൽപന ചെയ്തിരിക്കുന്നത് ഫേഡിംഗ് പ്രൊഫൈൽ ആവശ്യകതകൾക്കനുസരിച്ച് ബേസ്ബാൻഡ് ഡാറ്റാ സിഗ്നലിൽ ഫേഡിംഗ് ഉൾപ്പെടുത്തുന്നതിനാണ്.

റെയ്‌ലി മങ്ങുന്നു

• Rayleigh മോഡലിൽ, ട്രാൻസ്മിറ്ററിനും റിസീവറിനുമിടയിൽ നോൺ ലൈൻ ഓഫ് സൈറ്റ് (NLOS) ഘടകങ്ങൾ മാത്രമേ അനുകരിക്കൂ. ട്രാൻസ്മിറ്ററിനും റിസീവറിനുമിടയിൽ LOS പാത്ത് നിലവിലില്ലെന്ന് അനുമാനിക്കപ്പെടുന്നു.
• MATLAB റെയ്‌ലീ ചാനൽ മോഡൽ അനുകരിക്കാൻ "rayyleighchan" ഫംഗ്‌ഷൻ നൽകുന്നു.
• ശക്തി ക്രമാതീതമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
• ഘട്ടം ഒരേപോലെ വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുകയും വ്യാപ്തിയിൽ നിന്ന് സ്വതന്ത്രമാവുകയും ചെയ്യുന്നു. വയർലെസ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷനിൽ ഏറ്റവും കൂടുതൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫേഡിംഗ് തരമാണിത്.

റിയാൻ മങ്ങുന്നു

• റിഷ്യൻ മോഡലിൽ, ലൈൻ ഓഫ് സൈറ്റ് (LOS), നോൺ ലൈൻ ഓഫ് സൈറ്റ് (NLOS) ഘടകങ്ങൾ ട്രാൻസ്മിറ്ററിനും റിസീവറിനും ഇടയിൽ അനുകരിക്കപ്പെടുന്നു.
• MATLAB, rician channel മോഡൽ അനുകരിക്കാൻ "ricianchan" ഫംഗ്‌ഷൻ നൽകുന്നു.

നകാഗാമി മങ്ങുന്നു

സ്വീകരിച്ച സിഗ്നൽ മൾട്ടിപാത്ത് ഫേഡിംഗിന് വിധേയമാകുന്ന വയർലെസ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ചാനലുകളെ വിവരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ മോഡലാണ് നകാഗാമി ഫാഡിംഗ് ചാനൽ. നഗര അല്ലെങ്കിൽ സബർബൻ പ്രദേശങ്ങൾ പോലുള്ള മിതമായതും കഠിനവുമായ മങ്ങലുള്ള പരിസ്ഥിതികളെ ഇത് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. നകാഗാമി ഫേഡിംഗ് ചാനൽ മോഡൽ അനുകരിക്കാൻ ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം ഉപയോഗിക്കാം.