हे पृष्ठ वायरलेस कम्युनिकेशनमध्ये फेडिंग बेसिक्स आणि फेडिंगचे प्रकार वर्णन करते.फेडिंग प्रकार मोठ्या प्रमाणात फेडिंग आणि स्मॉल स्केल फेडिंग (मल्टीपाथ डिले स्प्रेड आणि डॉपलर स्प्रेड) मध्ये विभागले गेले आहेत.
फ्लॅट फेडिंग आणि फ्रिक्वेंसी सिलेक्टिंग फेडिंग हे मल्टीपाथ फेडिंगचा भाग आहेत जिथे फास्ट फेडिंग आणि स्लो फेडिंग हे डॉपलर स्प्रेड फेडिंगचा भाग आहेत.हे फेडिंग प्रकार Rayleigh, Rician, Nakagami आणि Weibull वितरण किंवा मॉडेलनुसार लागू केले जातात.
परिचय:
जसे आपल्याला माहित आहे की वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर असतात.ट्रान्समीटरपासून रिसीव्हरपर्यंतचा मार्ग गुळगुळीत नसतो आणि प्रसारित सिग्नल विविध प्रकारच्या ऍटेन्युएशनमधून जाऊ शकतो ज्यामध्ये पथ गमावणे, मल्टीपाथ ॲटेन्युएशन इ. मार्गाद्वारे सिग्नलचे क्षीणन विविध घटकांवर अवलंबून असते.ते वेळ, रेडिओ वारंवारता आणि मार्ग किंवा ट्रान्समीटर/रिसीव्हरची स्थिती आहेत.ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर दरम्यानचे चॅनेल ट्रान्समीटर/रिसीव्हर स्थिर आहेत किंवा एकमेकांच्या संदर्भात फिरत आहेत यावर अवलंबून वेळ बदलू शकतो किंवा निश्चित असू शकतो.
लुप्त होणे म्हणजे काय?
ट्रान्समिशन माध्यम किंवा मार्गांमधील बदलांमुळे प्राप्त झालेल्या सिग्नल पॉवरच्या वेळेतील फरक फेडिंग म्हणून ओळखला जातो.वर नमूद केल्याप्रमाणे फेडिंग विविध घटकांवर अवलंबून असते.स्थिर परिस्थितीत, लुप्त होणे हे पर्जन्यमान, विजा इत्यादीसारख्या वातावरणीय परिस्थितीवर अवलंबून असते. फिरत्या परिस्थितीत, लुप्त होणे हे मार्गावरील अडथळ्यांवर अवलंबून असते जे वेळेच्या संदर्भात बदलत असतात.हे अडथळे प्रसारित सिग्नलवर जटिल प्रसारित प्रभाव निर्माण करतात.
आकृती-1 मंद लुप्त होणे आणि जलद लुप्त होणे प्रकारांसाठी मोठेपणा विरुद्ध अंतर चार्ट दर्शविते ज्याची आपण नंतर चर्चा करू.
लुप्त होणारे प्रकार
चॅनेलशी संबंधित विविध दोष आणि ट्रान्समीटर/रिसीव्हरची स्थिती लक्षात घेता वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टीममधील लुप्त होण्याचे प्रकार खालीलप्रमाणे आहेत.
➤मोठ्या प्रमाणात फेडिंग: यात पथ गमावणे आणि सावलीचे परिणाम समाविष्ट आहेत.
➤लहान स्केल फेडिंग: हे दोन मुख्य श्रेणींमध्ये विभागलेले आहे उदा.मल्टीपाथ विलंब स्प्रेड आणि डॉपलर स्प्रेड.मल्टीपाथ विलंब स्प्रेड पुढे फ्लॅट फेडिंग आणि फ्रिक्वेंसी सिलेक्टिव्ह फेडिंगमध्ये विभागलेला आहे.डॉपलर स्प्रेड फास्ट फेडिंग आणि स्लो फेडिंगमध्ये विभागलेला आहे.
➤ फेडिंग मॉडेल्स: वरील फेडिंग प्रकार विविध मॉडेल्स किंवा वितरणांमध्ये लागू केले जातात ज्यात रेले, रिशियन, नाकागामी, वेइबुल इ.
आपल्याला माहित आहे की, जमिनीवर आणि आजूबाजूच्या इमारतींच्या प्रतिबिंबांमुळे तसेच मोठ्या परिसरात असलेल्या झाडे, लोक आणि टॉवर्सच्या विखुरलेल्या सिग्नलमुळे लुप्त होणारे सिग्नल उद्भवतात.लुप्त होण्याचे दोन प्रकार आहेत उदा.मोठ्या प्रमाणात लुप्त होणे आणि लहान प्रमाणात लुप्त होणे.
1.) मोठ्या प्रमाणात लुप्त होणे
जेव्हा ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हरमध्ये अडथळा येतो तेव्हा मोठ्या प्रमाणात फेडिंग होते.या हस्तक्षेप प्रकारामुळे लक्षणीय प्रमाणात सिग्नल शक्ती कमी होते.कारण ईएम वेव्ह ही अडथळ्याने सावली किंवा अवरोधित केली आहे.हे अंतरावरील सिग्नलच्या मोठ्या चढ-उतारांशी संबंधित आहे.
1.a) पथ तोटा
मुक्त जागा मार्ग तोटा खालीलप्रमाणे व्यक्त केला जाऊ शकतो.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
कुठे,
Pt = शक्ती प्रसारित करा
Pr = शक्ती प्राप्त करा
λ = तरंगलांबी
d = अँटेना प्रसारित करणे आणि प्राप्त करणे यामधील अंतर
c = प्रकाशाचा वेग म्हणजे 3 x 108
समीकरणावरून असे सूचित होते की प्रसारित सिग्नल अंतरावर कमी होतो कारण सिग्नल ट्रान्समिट एंडपासून रिसीव्ह एंडपर्यंत मोठ्या आणि मोठ्या क्षेत्रामध्ये पसरला जातो.
1.b) सावलीचा प्रभाव
• हे वायरलेस कम्युनिकेशनमध्ये दिसून येते.सावली म्हणजे सरासरी मूल्यापासून EM सिग्नलच्या प्राप्त शक्तीचे विचलन.
• हा ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हरमधील मार्गावरील अडथळ्यांचा परिणाम आहे.
• हे भौगोलिक स्थितीवर तसेच EM (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक) लहरींच्या रेडिओ फ्रिक्वेन्सीवर अवलंबून असते.
2. लहान स्केल फेडिंग
स्मॉल स्केल फेडिंग हे अगदी कमी अंतरावर आणि कमी कालावधीत प्राप्त झालेल्या सिग्नलच्या सामर्थ्याच्या जलद चढउतारांशी संबंधित आहे.
आधारीतमल्टीपथ विलंब पसरलालहान स्केल फेडिंगचे दोन प्रकार आहेत उदा.फ्लॅट लुप्त होणे आणि वारंवारता निवडक लुप्त होणे.हे मल्टीपाथ फेडिंग प्रकार प्रसार वातावरणावर अवलंबून असतात.
2.a) सपाट लुप्त होणे
प्रसारित सिग्नलच्या बँडविड्थपेक्षा जास्त असलेल्या बँडविड्थवर सतत वाढ आणि रेखीय फेज प्रतिसाद असल्यास वायरलेस चॅनेल फ्लॅट फेडिंग असल्याचे म्हटले जाते.
या प्रकारच्या फेडिंगमध्ये प्राप्त झालेल्या सिग्नलचे सर्व वारंवारता घटक एकाच वेळी समान प्रमाणात चढ-उतार होतात.याला नॉन-सिलेक्टिव्ह फेडिंग असेही म्हणतात.
• सिग्नल BW << चॅनल BW
• प्रतीक कालावधी >> विलंब प्रसार
फ्लॅट फेडिंगचा परिणाम SNR मध्ये घट म्हणून दिसून येतो.या सपाट फेडिंग चॅनेलला ॲम्प्लीट्यूड व्हेरिंग चॅनेल किंवा नॅरोबँड चॅनेल म्हणून ओळखले जाते.
2.b) वारंवारता निवडक लुप्त होणे
हे रेडिओ सिग्नलच्या वेगवेगळ्या स्पेक्ट्रल घटकांना वेगवेगळ्या आयामांसह प्रभावित करते.म्हणून नाव निवडक लुप्त होत आहे.
• सिग्नल BW > चॅनल BW
• प्रतीक कालावधी < विलंब प्रसार
आधारीतडॉपलर पसरलालुप्त होण्याचे दोन प्रकार आहेत उदा.जलद लुप्त होणे आणि मंद लुप्त होणे.हे डॉपलर स्प्रेड फेडिंग प्रकार मोबाईलच्या गतीवर अवलंबून असतात म्हणजेच ट्रान्समीटरच्या संदर्भात रिसीव्हरच्या गतीवर.
2.c) जलद लुप्त होणे
जलद लुप्त होण्याची घटना लहान क्षेत्रांवर (म्हणजे बँडविड्थ) सिग्नलच्या वेगवान चढउतारांद्वारे दर्शविली जाते.जेव्हा विमानातील सर्व दिशानिर्देशांमधून सिग्नल येतात, तेव्हा गतीच्या सर्व दिशानिर्देशांसाठी वेगवान लुप्त होत असल्याचे दिसून येईल.
जेव्हा चॅनेल आवेग प्रतिसाद चिन्ह कालावधीमध्ये खूप वेगाने बदलतो तेव्हा जलद लुप्त होणे उद्भवते.
• उच्च डॉपलर स्प्रेड
• प्रतीक कालावधी > सुसंगतता वेळ
• सिग्नल भिन्नता < चॅनेल भिन्नता
या पॅरामीटर्सचा परिणाम फ्रिक्वेंसी डिस्पर्शन किंवा डॉपलर स्प्रेडिंगमुळे वेळ निवडक लुप्त होतो.जलद लुप्त होणे हे स्थानिक वस्तूंचे प्रतिबिंब आणि त्या वस्तूंच्या सापेक्ष वस्तूंच्या गतीचा परिणाम आहे.
जलद लुप्त होत असताना, सिग्नल प्राप्त करणे ही विविध पृष्ठभागांवरून परावर्तित होणाऱ्या असंख्य सिग्नलची बेरीज असते.हा सिग्नल एकापेक्षा जास्त सिग्नलची बेरीज किंवा फरक आहे जो त्यांच्या दरम्यानच्या सापेक्ष फेज शिफ्टवर आधारित रचनात्मक किंवा विनाशकारी असू शकतो.टप्पा संबंध गतीचा वेग, प्रसाराची वारंवारता आणि सापेक्ष मार्ग लांबी यावर अवलंबून असतात.
फास्ट फेडिंग बेसबँड पल्सचा आकार विकृत करते.ही विकृती रेखीय आहे आणि निर्माण होतेआयएसआय(इंटर सिम्बॉल इंटरफेरन्स).चॅनेलद्वारे प्रेरित रेखीय विकृती काढून अनुकूली समानीकरण ISI कमी करते.
2.d) हळूहळू लुप्त होणे
मार्गावरील इमारती, टेकड्या, पर्वत आणि इतर वस्तूंच्या सावलीचा परिणाम हळूहळू लुप्त होत आहे.
• कमी डॉपलर स्प्रेड
• प्रतीक कालावधी <
• सिग्नल व्हेरिएशन >> चॅनल व्हेरिएशन
फेडिंग मॉडेल्स किंवा फेडिंग डिस्ट्रिब्युशनची अंमलबजावणी
फेडिंग मॉडेल्स किंवा फेडिंग डिस्ट्रिब्युशनच्या अंमलबजावणीमध्ये रेले फॅडिंग, रिशियन फेडिंग, नाकागामी फेडिंग आणि वेइबुल फेडिंग यांचा समावेश होतो.हे चॅनेल वितरण किंवा मॉडेल्स बेसबँड डेटा सिग्नलमध्ये फेडिंग प्रोफाइल आवश्यकतांनुसार फेडिंग समाविष्ट करण्यासाठी डिझाइन केले आहेत.
रेले लुप्त होत आहे
• रेले मॉडेलमध्ये, ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हरमध्ये केवळ नॉन लाइन ऑफ साइट (NLOS) घटकांचे अनुकरण केले जाते.असे गृहीत धरले जाते की ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर दरम्यान कोणताही LOS मार्ग अस्तित्वात नाही.
• MATLAB rayleigh चॅनेल मॉडेलचे अनुकरण करण्यासाठी "rayleighchan" फंक्शन प्रदान करते.
• शक्ती वेगाने वितरीत केली जाते.
• टप्पा समान रीतीने वितरीत केला जातो आणि मोठेपणापासून स्वतंत्र असतो.हे वायरलेस कम्युनिकेशनमध्ये फेडिंगचे सर्वाधिक वापरलेले प्रकार आहे.
Rician लुप्त होत आहे
• रिशियन मॉडेलमध्ये, लाईन ऑफ साईट (LOS) आणि नॉन लाईन ऑफ साईट (NLOS) दोन्ही घटक ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर दरम्यान सिम्युलेट केले जातात.
• MATLAB रिशियन चॅनेल मॉडेलचे अनुकरण करण्यासाठी "ricianchan" कार्य प्रदान करते.
नाकागामी लुप्त होत आहे
नाकागामी फॅडिंग चॅनेल हे वायरलेस कम्युनिकेशन चॅनेलचे वर्णन करण्यासाठी वापरले जाणारे सांख्यिकीय मॉडेल आहे ज्यामध्ये प्राप्त झालेले sgnal मल्टीपाथ फेडिंगमधून जात आहे.हे शहरी किंवा उपनगरी भागांसारख्या मध्यम ते गंभीर लुप्त होत असलेल्या वातावरणाचे प्रतिनिधित्व करते.खालील समीकरण नाकागामी फेडिंग चॅनेल मॉडेलचे अनुकरण करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.
• या प्रकरणात आपण h = r*e दर्शवतोjΦआणि कोन Φ हे [-π, π] वर एकसमान वितरीत केले जाते.
• चल r आणि Φ परस्पर स्वतंत्र असल्याचे गृहीत धरले आहे.
• Nakagami pdf वरीलप्रमाणे व्यक्त केली आहे.
• नाकागामी pdf मध्ये, 2σ2= E{r2}, Γ(.) हे गामा फंक्शन आहे आणि k >= (1/2) ही लुप्त होत जाणारी आकृती आहे (जोडलेल्या Gaussion यादृच्छिक चलांच्या संख्येशी संबंधित स्वातंत्र्याचे अंश).
• हे मूलत: मोजमापांवर आधारित प्रायोगिकरित्या विकसित केले गेले.
• तात्काळ प्राप्त शक्ती गामा वितरित आहे.• k = 1 Rayleigh = Nakagami सह
Weibull लुप्त होत आहे
हे चॅनेल वायरलेस कम्युनिकेशन चॅनेलचे वर्णन करण्यासाठी वापरले जाणारे दुसरे सांख्यिकीय मॉडेल आहे.Weibull fading चॅनेलचा वापर सामान्यतः कमकुवत आणि गंभीर फेडिंगसह विविध प्रकारच्या लुप्त होत असलेल्या परिस्थितींसह वातावरणाचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी केला जातो.
कुठे,
2σ2= E{r2}
• Weibull वितरण रेले वितरणाचे आणखी एक सामान्यीकरण दर्शवते.
• जेव्हा X आणि Y हे iid शून्य म्हणजे गॉसियन चल असतात, तेव्हा R = (X) चा लिफाफा2+ य2)1/2Rayleigh वितरित आहे.• तथापि लिफाफा R = (X2+ य2)1/2, आणि संबंधित pdf (पॉवर वितरण प्रोफाइल) Weibull वितरित आहे.
• खालील समीकरण Weibull fading मॉडेलचे अनुकरण करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.
या पेजमध्ये आम्ही फेडिंग चॅनल म्हणजे काय, त्याचे प्रकार, फेडिंग मॉडेल्स, त्यांचे ॲप्लिकेशन, फंक्शन्स इत्यादीसारख्या विविध विषयांवर गेलो आहोत.स्मॉल स्केल फेडिंग आणि लार्ज स्केल फेडिंग, फ्लॅट फेडिंग आणि फ्रिक्वेंसी सिलेक्टिव्ह फेडिंग मधील फरक, फास्ट फेडिंग आणि स्लो फेडिंग मधील फरक, रेले फॅडिंग आणि रिशियन फेडिंग मधील फरक आणि रिसियन फेडिंगमधील फरक यांची तुलना करण्यासाठी आणि मिळवण्यासाठी या पानावर दिलेल्या माहितीचा वापर करू शकतो. असेच
E-mail:info@rf-miso.com
फोन: ००८६-०२८-८२६९५३२७
वेबसाइट: www.rf-miso.com
पोस्ट वेळ: ऑगस्ट-14-2023
