వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్‌లో ఫేడింగ్ ప్రాథమిక అంశాలు మరియు ఫేడింగ్ రకాలు

వివిధ ఛానల్ సంబంధిత లోపాలు మరియు ట్రాన్స్‌మిటర్/రిసీవర్ స్థానాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లో ఫేడింగ్ రకాలు ఈ క్రింది విధంగా ఉంటాయి.
➤పెద్ద స్థాయి ఫేడింగ్: ఇందులో పాత్ లాస్ మరియు షాడోయింగ్ ఎఫెక్ట్స్ ఉంటాయి.
➤చిన్న స్థాయి ఫేడింగ్: దీనిని మల్టీపాత్ డిలే స్ప్రెడ్ మరియు డాప్లర్ స్ప్రెడ్ అనే రెండు ప్రధాన వర్గాలుగా విభజించారు. మల్టీపాత్ డిలే స్ప్రెడ్‌ను ఫ్లాట్ ఫేడింగ్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ సెలెక్టివ్ ఫేడింగ్‌గా విభజించారు. డాప్లర్ స్ప్రెడ్‌ను ఫాస్ట్ ఫేడింగ్ మరియు స్లో ఫేడింగ్‌గా విభజించారు.
➤ఫేడింగ్ నమూనాలు: పైన పేర్కొన్న ఫేడింగ్ రకాలు రేలీ, రైసియన్, నకగామి, వెయిబుల్ మొదలైన వివిధ నమూనాలు లేదా పంపిణీలలో అమలు చేయబడతాయి.

మనకు తెలిసినట్లుగా, నేల మరియు చుట్టుపక్కల భవనాల నుండి ప్రతిబింబాలు, అలాగే విశాలమైన ప్రాంతంలో ఉన్న చెట్లు, ప్రజలు మరియు టవర్ల నుండి వెలువడే చెల్లాచెదురైన సంకేతాల కారణంగా సంకేతాలు బలహీనపడతాయి. ఈ బలహీనతలో రెండు రకాలు ఉన్నాయి, అవి: పెద్ద-స్థాయి బలహీనత మరియు చిన్న-స్థాయి బలహీనత.

1.) పెద్ద ఎత్తున మసకబారడం

ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్ మధ్య అడ్డంకి వచ్చినప్పుడు పెద్ద ఎత్తున ఫేడింగ్ సంభవిస్తుంది. ఈ రకమైన అంతరాయం సిగ్నల్ బలాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. ఎందుకంటే, అడ్డంకి వల్ల విద్యుదయస్కాంత తరంగం నీడపడటం లేదా నిరోధించబడటం జరుగుతుంది. ఇది దూరాన్ని బట్టి సిగ్నల్‌లో వచ్చే పెద్ద హెచ్చుతగ్గులకు సంబంధించినది.

1.ఎ) మార్గ నష్టం

ఫ్రీ స్పేస్ పాత్ లాస్‌ను ఈ క్రింది విధంగా వ్యక్తీకరించవచ్చు.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)²/ λ²} = (4*π*f*d)²/c²
ఎక్కడ,
Pt = ప్రసార శక్తి
Pr = శక్తిని స్వీకరించండి
λ = తరంగదైర్ఘ్యం
d = ప్రసార మరియు స్వీకరణ యాంటెన్నాల మధ్య దూరం
c = కాంతి వేగం అంటే 3 x 10⁸

సమీకరణం ప్రకారం, ప్రసార చివర నుండి స్వీకరణ చివర వైపుకు సిగ్నల్ పెద్ద విస్తీర్ణంలో వ్యాపించడం వలన, ప్రసారం చేయబడిన సిగ్నల్ దూరం పెరిగే కొద్దీ బలహీనపడుతుంది.

1.బి) నీడ ప్రభావం

• ఇది వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్‌లో గమనించబడుతుంది. షాడోయింగ్ అంటే EM సిగ్నల్ యొక్క స్వీకరించిన శక్తి సగటు విలువ నుండి విచలనం చెందడం.
• ఇది ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్ మధ్య మార్గంలో ఉన్న అడ్డంకుల ఫలితం.
• ఇది భౌగోళిక స్థానంతో పాటు విద్యుదయస్కాంత (EM) తరంగాల రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీపై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది.

2. చిన్న స్థాయి క్షీణత

స్మాల్ స్కేల్ ఫేడింగ్ అనేది చాలా తక్కువ దూరం మరియు తక్కువ సమయ వ్యవధిలో స్వీకరించిన సిగ్నల్ బలం యొక్క వేగవంతమైన హెచ్చుతగ్గులకు సంబంధించినది.

ఆధారంగామల్టీపాత్ డిలే స్ప్రెడ్చిన్న స్థాయి ఫేడింగ్‌లో రెండు రకాలు ఉన్నాయి, అవి: ఫ్లాట్ ఫేడింగ్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ సెలెక్టివ్ ఫేడింగ్. ఈ మల్టీపాత్ ఫేడింగ్ రకాలు ప్రసార వాతావరణంపై ఆధారపడి ఉంటాయి.

2.ఎ) ఫ్లాట్ ఫేడింగ్

ప్రసారం చేయబడిన సిగ్నల్ యొక్క బ్యాండ్‌విడ్త్ కంటే ఎక్కువ బ్యాండ్‌విడ్త్ పరిధిలో స్థిరమైన గెయిన్ మరియు లీనియర్ ఫేజ్ రెస్పాన్స్ కలిగి ఉంటే, ఆ వైర్‌లెస్ ఛానెల్‌ను ఫ్లాట్ ఫేడింగ్ అని అంటారు.

ఈ రకమైన ఫేడింగ్‌లో, స్వీకరించిన సిగ్నల్ యొక్క అన్ని ఫ్రీక్వెన్సీ భాగాలు ఒకే నిష్పత్తిలో ఏకకాలంలో హెచ్చుతగ్గులకు లోనవుతాయి. దీనిని నాన్-సెలెక్టివ్ ఫేడింగ్ అని కూడా అంటారు.

• సిగ్నల్ బ్యాండ్‌విడ్త్ << ఛానల్ బ్యాండ్‌విడ్త్
• చిహ్న కాలం >> ఆలస్య వ్యాప్తి

ఫ్లాట్ ఫేడింగ్ ప్రభావం SNR తగ్గుదలగా కనిపిస్తుంది. ఈ ఫ్లాట్ ఫేడింగ్ ఛానెల్‌లను ఆంప్లిట్యూడ్ వేరియింగ్ ఛానెల్స్ లేదా నారోబ్యాండ్ ఛానెల్స్ అని పిలుస్తారు.

2.బి) ఫ్రీక్వెన్సీ సెలెక్టివ్ ఫేడింగ్

ఇది రేడియో సిగ్నల్ యొక్క విభిన్న వర్ణపట భాగాలను వేర్వేరు వ్యాప్తితో ప్రభావితం చేస్తుంది. అందుకే దీనికి సెలెక్టివ్ ఫేడింగ్ అని పేరు వచ్చింది.

• సిగ్నల్ బ్యాండ్‌విడ్త్ > ఛానల్ బ్యాండ్‌విడ్త్
• చిహ్న కాలం < ఆలస్య వ్యాప్తి

ఆధారంగాడాప్లర్ వ్యాప్తిఫేడింగ్‌లో రెండు రకాలు ఉన్నాయి, అవి: ఫాస్ట్ ఫేడింగ్ మరియు స్లో ఫేడింగ్. ఈ డాప్లర్ స్ప్రెడ్ ఫేడింగ్ రకాలు మొబైల్ వేగంపై, అంటే ట్రాన్స్‌మిటర్‌తో పోలిస్తే రిసీవర్ వేగంపై ఆధారపడి ఉంటాయి.

2.సి) వేగంగా క్షీణించడం

ఫాస్ట్ ఫేడింగ్ అనే దృగ్విషయం చిన్న ప్రాంతాలలో (అంటే బ్యాండ్‌విడ్త్) సిగ్నల్ యొక్క వేగవంతమైన హెచ్చుతగ్గుల ద్వారా సూచించబడుతుంది. సిగ్నల్స్ తలంలో అన్ని దిశల నుండి వచ్చినప్పుడు, అన్ని చలన దిశలకు ఫాస్ట్ ఫేడింగ్ గమనించబడుతుంది.

సింబల్ వ్యవధిలో ఛానల్ ఇంపల్స్ రెస్పాన్స్ చాలా వేగంగా మారినప్పుడు ఫాస్ట్ ఫేడింగ్ సంభవిస్తుంది.

• అధిక డాప్లర్ వ్యాప్తి
• చిహ్న కాలం > పొందిక సమయం
• సిగ్నల్ వైవిధ్యం < ఛానల్ వైవిధ్యం

ఈ పారామితులు డాప్లర్ వ్యాప్తి కారణంగా ఫ్రీక్వెన్సీ డిస్పర్షన్ లేదా టైమ్ సెలెక్టివ్ ఫేడింగ్‌కు దారితీస్తాయి. స్థానిక వస్తువుల ప్రతిబింబాలు మరియు ఆ వస్తువులకు సాపేక్షంగా వస్తువుల కదలికల ఫలితంగా ఫాస్ట్ ఫేడింగ్ ఏర్పడుతుంది.

ఫాస్ట్ ఫేడింగ్‌లో, స్వీకరించే సిగ్నల్ అనేది వివిధ ఉపరితలాల నుండి పరావర్తనం చెందిన అనేక సిగ్నల్స్ యొక్క మొత్తం. ఈ సిగ్నల్ అనేది బహుళ సిగ్నల్స్ యొక్క మొత్తం లేదా వ్యత్యాసం, ఇది వాటి మధ్య సాపేక్ష ఫేజ్ షిఫ్ట్ ఆధారంగా నిర్మాణాత్మకంగా లేదా విధ్వంసకరంగా ఉండవచ్చు. ఫేజ్ సంబంధాలు చలన వేగం, ప్రసార పౌనఃపున్యం మరియు సాపేక్ష మార్గ పొడవులపై ఆధారపడి ఉంటాయి.

వేగవంతమైన క్షీణత బేస్‌బ్యాండ్ పల్స్ ఆకారాన్ని వక్రీకరిస్తుంది. ఈ వక్రీకరణ రేఖీయంగా ఉండి సృష్టిస్తుంది.ఐఎస్ఐ(ఇంటర్ సింబల్ ఇంటర్‌ఫియరెన్స్). అడాప్టివ్ ఈక్వలైజేషన్, ఛానల్ వల్ల కలిగే లీనియర్ డిస్టార్షన్‌ను తొలగించడం ద్వారా ISIని తగ్గిస్తుంది.

2.డి) నెమ్మదిగా క్షీణించడం

దారిలో ఉన్న భవనాలు, కొండలు, పర్వతాలు మరియు ఇతర వస్తువుల నీడల ఫలితంగా నెమ్మదిగా మసకబారడం జరుగుతుంది.

• తక్కువ డాప్లర్ వ్యాప్తి
• చిహ్న పీరియడ్ <
• సిగ్నల్ వైవిధ్యం >> ఛానల్ వైవిధ్యం

ఫేడింగ్ నమూనాలు లేదా ఫేడింగ్ పంపిణీల అమలు

ఫేడింగ్ నమూనాలు లేదా ఫేడింగ్ పంపిణీల అమలులలో రేలీ ఫేడింగ్, రైసియన్ ఫేడింగ్, నకగామి ఫేడింగ్ మరియు వెయిబుల్ ఫేడింగ్ ఉన్నాయి. ఈ ఛానల్ పంపిణీలు లేదా నమూనాలు, ఫేడింగ్ ప్రొఫైల్ అవసరాలకు అనుగుణంగా బేస్‌బ్యాండ్ డేటా సిగ్నల్‌లో ఫేడింగ్‌ను చేర్చడానికి రూపొందించబడ్డాయి.

రేలీ మసకబారడం

• రేలీ నమూనాలో, ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్ మధ్య నాన్ లైన్ ఆఫ్ సైట్ (NLOS) అంశాలు మాత్రమే అనుకరించబడతాయి. ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్ మధ్య LOS మార్గం ఏదీ లేదని భావించబడుతుంది.
• రేలీ ఛానల్ మోడల్‌ను అనుకరించడానికి MATLAB "rayleighchan" ఫంక్షన్‌ను అందిస్తుంది.
• శక్తి ఘాతాంక రూపంలో విస్తరించి ఉంటుంది.
• ఫేజ్ ఏకరీతిగా పంపిణీ చేయబడుతుంది మరియు ఆంప్లిట్యూడ్‌పై ఆధారపడదు. ఇది వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్‌లో అత్యంత ఎక్కువగా ఉపయోగించే ఫేడింగ్ రకాల్లో ఒకటి.

రిసియన్ క్షీణత

• రిషియన్ నమూనాలో, ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్ మధ్య లైన్ ఆఫ్ సైట్ (LOS) మరియు నాన్ లైన్ ఆఫ్ సైట్ (NLOS) భాగాలు రెండూ అనుకరించబడతాయి.
• రైసియన్ ఛానల్ మోడల్‌ను అనుకరించడానికి MATLAB "ricianchan" ఫంక్షన్‌ను అందిస్తుంది.

నకగామి మసకబారుతోంది

నకగామి ఫేడింగ్ ఛానల్ అనేది, స్వీకరించిన సిగ్నల్ మల్టీపాత్ ఫేడింగ్‌కు గురయ్యే వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్ ఛానెల్‌లను వివరించడానికి ఉపయోగించే ఒక గణాంక నమూనా. ఇది పట్టణ లేదా శివారు ప్రాంతాల వంటి మధ్యస్థం నుండి తీవ్రమైన ఫేడింగ్ ఉన్న వాతావరణాలను సూచిస్తుంది. నకగామి ఫేడింగ్ ఛానల్ నమూనాను అనుకరించడానికి కింది సమీకరణాన్ని ఉపయోగించవచ్చు.