વાયરલેસ કમ્યુનિકેશનમાં ફેડિંગના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો અને પ્રકારો

ચેનલ સંબંધિત વિવિધ ક્ષતિઓ અને ટ્રાન્સમીટર/રીસીવરની સ્થિતિને ધ્યાનમાં લેતા, વાયરલેસ કમ્યુનિકેશન સિસ્ટમમાં ફેડિંગના પ્રકારો નીચે મુજબ છે.
➤ મોટા પાયે ફેડિંગ: તેમાં પાથ લોસ અને શેડોઇંગ ઇફેક્ટ્સનો સમાવેશ થાય છે.
➤સ્મોલ સ્કેલ ફેડિંગ: તેને બે મુખ્ય શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે જેમ કે. મલ્ટીપાથ ડિલે સ્પ્રેડ અને ડોપ્લર સ્પ્રેડ. મલ્ટીપાથ ડિલે સ્પ્રેડને ફ્લેટ ફેડિંગ અને ફ્રીક્વન્સી સિલેક્ટિવ ફેડિંગમાં પણ વિભાજિત કરવામાં આવે છે. ડોપ્લર સ્પ્રેડને ફાસ્ટ ફેડિંગ અને સ્લો ફેડિંગમાં પણ વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
➤ ફેડિંગ મોડેલ્સ: ઉપરોક્ત ફેડિંગ પ્રકારો વિવિધ મોડેલ્સ અથવા વિતરણોમાં લાગુ કરવામાં આવે છે જેમાં રેલે, રિકિયન, નાકાગામી, વેઇબુલ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

જેમ આપણે જાણીએ છીએ, જમીન અને આસપાસની ઇમારતોમાંથી આવતા પ્રતિબિંબ તેમજ મોટા વિસ્તારમાં હાજર વૃક્ષો, લોકો અને ટાવરોમાંથી છૂટાછવાયા સિગ્નલોને કારણે ફેડિંગ સિગ્નલો થાય છે. ફેડિંગ બે પ્રકારના હોય છે જેમ કે મોટા પાયે ફેડિંગ અને નાના પાયે ફેડિંગ.

૧.) મોટા પાયે વિલીન થવું

જ્યારે ટ્રાન્સમીટર અને રીસીવર વચ્ચે અવરોધ આવે છે ત્યારે મોટા પાયે ફેડિંગ થાય છે. આ પ્રકારના હસ્તક્ષેપથી સિગ્નલની શક્તિમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે. આનું કારણ એ છે કે EM તરંગ અવરોધ દ્વારા પડછાયો અથવા અવરોધિત થાય છે. તે અંતર પર સિગ્નલના મોટા વધઘટ સાથે સંબંધિત છે.

૧.એ) પાથ લોસ

મુક્ત જગ્યાના માર્ગના નુકસાનને નીચે મુજબ વ્યક્ત કરી શકાય છે.
➤ પં/પ્ર = {(4 * π * d)^૨/ λ^૨} = (૪*π*f*d)^૨/c^૨
ક્યાં,
Pt = ટ્રાન્સમિટ પાવર
Pr = પાવર પ્રાપ્ત કરો
λ = તરંગલંબાઇ
d = ટ્રાન્સમિટિંગ અને રિસીવિંગ એન્ટેના વચ્ચેનું અંતર
c = પ્રકાશની ગતિ એટલે કે 3 x 10⁸

સમીકરણ પરથી એવું સૂચવે છે કે ટ્રાન્સમિટેડ સિગ્નલ અંતર પર ક્ષીણ થાય છે કારણ કે સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ એન્ડથી રિસીવ એન્ડ તરફ મોટા અને મોટા વિસ્તારમાં ફેલાય છે.

૧.બી) પડછાયાની અસર

• વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશનમાં તે જોવા મળે છે. શેડોઇંગ એ EM સિગ્નલની પ્રાપ્ત શક્તિનું સરેરાશ મૂલ્યથી વિચલન છે.
• તે ટ્રાન્સમીટર અને રીસીવર વચ્ચેના માર્ગ પરના અવરોધોનું પરિણામ છે.
• તે ભૌગોલિક સ્થિતિ તેમજ EM (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક) તરંગોની રેડિયો આવર્તન પર આધાર રાખે છે.

2. નાના પાયે વિલીન થવું

નાના પાયે ફેડિંગ ખૂબ જ ટૂંકા અંતર અને ટૂંકા સમયગાળામાં પ્રાપ્ત સિગ્નલ શક્તિમાં ઝડપી વધઘટ સાથે સંબંધિત છે.

પર આધારિતમલ્ટીપાથ વિલંબ ફેલાવોનાના પાયે ફેડિંગના બે પ્રકાર છે જેમ કે ફ્લેટ ફેડિંગ અને ફ્રીક્વન્સી સિલેક્ટિવ ફેડિંગ. આ મલ્ટીપાથ ફેડિંગ પ્રકારો પ્રચાર વાતાવરણ પર આધાર રાખે છે.

૨.એ) ફ્લેટ ફેડિંગ

જો વાયરલેસ ચેનલમાં ટ્રાન્સમિટેડ સિગ્નલની બેન્ડવિડ્થ કરતા વધારે બેન્ડવિડ્થ પર સતત ગેઇન અને રેખીય તબક્કા પ્રતિભાવ હોય તો તેને ફ્લેટ ફેડિંગ કહેવામાં આવે છે.

આ પ્રકારના ફેડિંગમાં પ્રાપ્ત સિગ્નલના બધા ફ્રીક્વન્સી ઘટકો એકસાથે સમાન પ્રમાણમાં વધઘટ થાય છે. તેને નોન-સિલેક્ટિવ ફેડિંગ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

• સિગ્નલ BW << ચેનલ BW
• પ્રતીક સમયગાળો >> વિલંબ ફેલાવો

ફ્લેટ ફેડિંગની અસર SNR માં ઘટાડો તરીકે જોવામાં આવે છે. આ ફ્લેટ ફેડિંગ ચેનલોને એમ્પ્લિટ્યુડ વેરિઅંગ ચેનલો અથવા નેરોબેન્ડ ચેનલો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

2.b) આવર્તન પસંદગીયુક્ત ફેડિંગ

તે રેડિયો સિગ્નલના વિવિધ વર્ણપટ ઘટકોને વિવિધ કંપનવિસ્તાર સાથે અસર કરે છે. તેથી તેનું નામ પસંદગીયુક્ત ફેડિંગ છે.

• સિગ્નલ BW > ચેનલ BW
• પ્રતીક સમયગાળો વિલંબ ફેલાવો

પર આધારિતડોપ્લર સ્પ્રેડફેડિંગ બે પ્રકારના હોય છે જેમ કે ફાસ્ટ ફેડિંગ અને સ્લો ફેડિંગ. આ ડોપ્લર સ્પ્રેડ ફેડિંગ પ્રકારો મોબાઇલ સ્પીડ એટલે કે ટ્રાન્સમીટરના સંદર્ભમાં રીસીવરની ગતિ પર આધાર રાખે છે.

૨.c) ઝડપી ઝાંખું થવું

નાના વિસ્તારો (એટલે ​​કે બેન્ડવિડ્થ) પર સિગ્નલના ઝડપી વધઘટ દ્વારા ઝડપી ફેડિંગની ઘટના દર્શાવવામાં આવે છે. જ્યારે સિગ્નલો પ્લેનમાં બધી દિશાઓમાંથી આવે છે, ત્યારે ગતિની બધી દિશાઓ માટે ઝડપી ફેડિંગ જોવા મળશે.

જ્યારે પ્રતીક સમયગાળામાં ચેનલ ઇમ્પલ્સ પ્રતિભાવ ખૂબ જ ઝડપથી બદલાય છે ત્યારે ઝડપી ફેડિંગ થાય છે.

• ઉચ્ચ ડોપ્લર ફેલાવો
• પ્રતીક સમયગાળો > સુસંગતતા સમય
• સિગ્નલ ભિન્નતા <ચેનલ ભિન્નતા

આ પરિમાણો ડોપ્લર સ્પ્રેડિંગને કારણે ફ્રીક્વન્સી ડિસ્પરશન અથવા સમય પસંદગીયુક્ત ફેડિંગમાં પરિણમે છે. ઝડપી ફેડિંગ એ સ્થાનિક પદાર્થોના પ્રતિબિંબ અને તે પદાર્થોની સાપેક્ષમાં પદાર્થોની ગતિનું પરિણામ છે.

ફાસ્ટ ફેડિંગમાં, રીસીવ સિગ્નલ એ વિવિધ સપાટીઓ પરથી પ્રતિબિંબિત થતા અસંખ્ય સિગ્નલોનો સરવાળો છે. આ સિગ્નલ એ બહુવિધ સિગ્નલોનો સરવાળો અથવા તફાવત છે જે તેમની વચ્ચેના સંબંધિત તબક્કા પરિવર્તનના આધારે રચનાત્મક અથવા વિનાશક હોઈ શકે છે. તબક્કા સંબંધો ગતિની ગતિ, ટ્રાન્સમિશનની આવર્તન અને સંબંધિત પાથ લંબાઈ પર આધાર રાખે છે.

ઝડપી ફેડિંગ બેઝબેન્ડ પલ્સના આકારને વિકૃત કરે છે. આ વિકૃતિ રેખીય છે અને બનાવે છેઆઈએસઆઈ(ઇન્ટર સિમ્બોલ ઇન્ટરફરન્સ). અનુકૂલનશીલ સમાનતા ચેનલ દ્વારા પ્રેરિત રેખીય વિકૃતિને દૂર કરીને ISI ઘટાડે છે.

૨.ડી) ધીમી ઝાંખપ

રસ્તા પર ઇમારતો, ટેકરીઓ, પર્વતો અને અન્ય વસ્તુઓના પડછાયાને કારણે ધીમે ધીમે ઝાંખું થવું એ થાય છે.

• ઓછો ડોપ્લર ફેલાવો
• પ્રતીક સમયગાળો <
• સિગ્નલ ભિન્નતા >> ચેનલ ભિન્નતા

ફેડિંગ મોડેલ્સ અથવા ફેડિંગ વિતરણોનું અમલીકરણ

ફેડિંગ મોડેલ્સ અથવા ફેડિંગ ડિસ્ટ્રિબ્યુશનના અમલીકરણમાં રેલે ફેડિંગ, રિકિયન ફેડિંગ, નાકાગામી ફેડિંગ અને વેઇબુલ ફેડિંગનો સમાવેશ થાય છે. આ ચેનલ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન અથવા મોડેલ્સ ફેડિંગ પ્રોફાઇલ આવશ્યકતાઓ અનુસાર બેઝબેન્ડ ડેટા સિગ્નલમાં ફેડિંગનો સમાવેશ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે.

રેલે ઝાંખું થઈ રહ્યું છે

• રેલે મોડેલમાં, ટ્રાન્સમીટર અને રીસીવર વચ્ચે ફક્ત નોન લાઇન ઓફ સાઇટ (NLOS) ઘટકોનું જ સિમ્યુલેટર કરવામાં આવે છે. એવું માનવામાં આવે છે કે ટ્રાન્સમીટર અને રીસીવર વચ્ચે કોઈ LOS પાથ અસ્તિત્વમાં નથી.
• MATLAB રેલે ચેનલ મોડેલનું અનુકરણ કરવા માટે "રેલેચેન" ફંક્શન પૂરું પાડે છે.
• શક્તિ ઘાતાંકીય રીતે વિતરિત થાય છે.
• તબક્કો એકસરખી રીતે વિતરિત અને કંપનવિસ્તારથી સ્વતંત્ર છે. વાયરલેસ સંચારમાં તે ફેડિંગનો સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો પ્રકાર છે.

રિકિયન ઝાંખો પડી રહ્યો છે

• રિશિયન મોડેલમાં, ટ્રાન્સમીટર અને રીસીવર વચ્ચે લાઇન ઓફ સાઇટ (LOS) અને નોન લાઇન ઓફ સાઇટ (NLOS) બંને ઘટકોનું અનુકરણ કરવામાં આવે છે.
• MATLAB rician ચેનલ મોડેલનું અનુકરણ કરવા માટે "ricianchan" ફંક્શન પૂરું પાડે છે.

નાકાગામી ઝાંખું થઈ રહ્યું છે

નાકાગામી ફેડિંગ ચેનલ એ એક આંકડાકીય મોડેલ છે જેનો ઉપયોગ વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશન ચેનલોનું વર્ણન કરવા માટે થાય છે જેમાં પ્રાપ્ત સિગ્નલ મલ્ટીપાથ ફેડિંગમાંથી પસાર થાય છે. તે શહેરી અથવા ઉપનગરીય વિસ્તારો જેવા મધ્યમથી ગંભીર ફેડિંગવાળા વાતાવરણનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. નાકાગામી ફેડિંગ ચેનલ મોડેલનું અનુકરણ કરવા માટે નીચેના સમીકરણનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.