বেতার যোগাযোগে ফেডিং-এর প্রাথমিক ধারণা এবং প্রকারভেদ

চ্যানেল-সম্পর্কিত বিভিন্ন প্রতিবন্ধকতা এবং ট্রান্সমিটার/রিসিভারের অবস্থান বিবেচনা করে ওয়্যারলেস কমিউনিকেশন সিস্টেমে নিম্নলিখিত ধরণের ফেডিং দেখা যায়।
➤বৃহৎ পরিসরের ফেডিং: এর মধ্যে পাথ লস এবং শ্যাডোইং এফেক্ট অন্তর্ভুক্ত।
➤স্মল স্কেল ফেডিং: এটিকে দুটি প্রধান ভাগে ভাগ করা হয়, যথা মাল্টিপাথ ডিলে স্প্রেড এবং ডপলার স্প্রেড। মাল্টিপাথ ডিলে স্প্রেডকে আবার ফ্ল্যাট ফেডিং এবং ফ্রিকোয়েন্সি সিলেক্টিভ ফেডিং-এ বিভক্ত করা হয়। ডপলার স্প্রেডকে ফাস্ট ফেডিং এবং স্লো ফেডিং-এ বিভক্ত করা হয়।
➤ফেডিং মডেল: উপরে উল্লিখিত ফেডিং প্রকারগুলি বিভিন্ন মডেল বা ডিস্ট্রিবিউশনে প্রয়োগ করা হয়, যার মধ্যে রয়েছে রেলে, রাইসিয়ান, নাকাগামি, ওয়েইবুল ইত্যাদি।

আমরা জানি, মাটি ও আশেপাশের ভবন থেকে প্রতিফলনের পাশাপাশি বিস্তৃত এলাকায় উপস্থিত গাছপালা, মানুষ ও টাওয়ার থেকে বিক্ষিপ্ত সংকেতের কারণে সংকেত ক্ষীণ হয়ে আসে। সংকেত ক্ষীণতা দুই প্রকার, যথা— বৃহৎ পরিসরের ক্ষীণতা এবং ক্ষুদ্র পরিসরের ক্ষীণতা।

১.) বৃহৎ পরিসরে বিবর্ণতা

ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের মাঝে কোনো বাধা এলে ব্যাপক ফেডিং ঘটে। এই ধরনের ব্যতিচারের কারণে সিগন্যালের শক্তি উল্লেখযোগ্য পরিমাণে কমে যায়। এর কারণ হলো, বাধাটি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গকে আড়াল বা অবরুদ্ধ করে। এটি দূরত্বের সাথে সিগন্যালের ব্যাপক ওঠানামার সাথে সম্পর্কিত।

১.ক) পথ ক্ষতি

মুক্ত স্থানের পথ ক্ষয়কে নিম্নরূপে প্রকাশ করা যায়।
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)^২/ λ^২} = (4*π*f*d)^২/c^২
কোথায়,
Pt = প্রেরণ শক্তি
Pr = প্রাপ্ত শক্তি
λ = তরঙ্গদৈর্ঘ্য
d = প্রেরক এবং গ্রাহক অ্যান্টেনার মধ্যবর্তী দূরত্ব
c = আলোর গতি অর্থাৎ 3 x 10⁸

সমীকরণটি থেকে বোঝা যায় যে, প্রেরণ প্রান্ত থেকে গ্রহণ প্রান্তের দিকে সংকেতটি ক্রমশ বৃহত্তর এলাকা জুড়ে ছড়িয়ে পড়ার কারণে দূরত্বের সাথে সাথে প্রেরিত সংকেত ক্ষীণ হয়ে যায়।

১.খ) ছায়া প্রভাব

• এটি বেতার যোগাযোগে পরিলক্ষিত হয়। শ্যাডোইং হলো তড়িৎচুম্বকীয় সংকেতের প্রাপ্ত শক্তির গড় মান থেকে বিচ্যুতি।
• এটি ট্রান্সমিটার ও রিসিভারের মধ্যবর্তী পথে থাকা বাধার ফল।
• এটি ভৌগোলিক অবস্থান এবং তড়িৎ-চুম্বকীয় (EM) তরঙ্গের রেডিও কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে।

২. ক্ষুদ্র পরিসরে বিবর্ণতা

ক্ষুদ্র পরিসরের ফেডিং বলতে খুব অল্প দূরত্ব ও স্বল্প সময়ের মধ্যে প্রাপ্ত সংকেত শক্তির দ্রুত ওঠানামাকে বোঝায়।

ভিত্তি করেমাল্টিপাথ ডিলে স্প্রেডক্ষুদ্র পরিসরের ফেডিং দুই প্রকারের হয়, যথা ফ্ল্যাট ফেডিং এবং ফ্রিকোয়েন্সি সিলেক্টিভ ফেডিং। এই মাল্টিপাথ ফেডিংয়ের প্রকারভেদগুলো তরঙ্গ সঞ্চালন পরিবেশের উপর নির্ভর করে।

২.ক) ফ্ল্যাট ফেডিং

একটি ওয়্যারলেস চ্যানেলকে ফ্ল্যাট ফেডিং বলা হয় যদি প্রেরিত সংকেতের ব্যান্ডউইথের চেয়ে বেশি একটি ব্যান্ডউইথ জুড়ে এর গেইন স্থির থাকে এবং ফেজ রেসপন্স রৈখিক হয়।

এই ধরনের ফেডিং-এ প্রাপ্ত সিগন্যালের সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সি উপাদান একই অনুপাতে একযোগে ওঠানামা করে। এটি নন-সিলেক্টিভ ফেডিং নামেও পরিচিত।

• সিগন্যাল BW << চ্যানেল BW
• প্রতীক সময়কাল >> বিলম্ব বিস্তার

ফ্ল্যাট ফেডিং-এর প্রভাব SNR হ্রাস হিসাবে দেখা যায়। এই ফ্ল্যাট ফেডিং চ্যানেলগুলি অ্যামপ্লিচিউড ভ্যারিইং চ্যানেল বা ন্যারোব্যান্ড চ্যানেল নামে পরিচিত।

২.খ) ফ্রিকোয়েন্সি সিলেক্টিভ ফেডিং

এটি একটি রেডিও সিগন্যালের বিভিন্ন বর্ণালী উপাদানকে ভিন্ন ভিন্ন বিস্তার বা অ্যাম্প্লিটিউড দিয়ে প্রভাবিত করে। এই কারণেই এর নাম সিলেক্টিভ ফেডিং।

• সিগন্যাল BW > চ্যানেল BW
• প্রতীক সময়কাল < বিলম্ব বিস্তার

ভিত্তি করেডপলার স্প্রেডফেডিং দুই প্রকারের হয়, যথা—ফাস্ট ফেডিং এবং স্লো ফেডিং। এই ডপলার স্প্রেড ফেডিংয়ের প্রকারভেদ মোবাইলের গতির উপর নির্ভর করে, অর্থাৎ ট্রান্সমিটারের সাপেক্ষে রিসিভারের গতির উপর।

২.গ) দ্রুত ম্লান হয়ে যাওয়া

ফাস্ট ফেডিং ঘটনাটি ক্ষুদ্র পরিসরে (অর্থাৎ ব্যান্ডউইথ) সিগন্যালের দ্রুত ওঠানামার মাধ্যমে প্রকাশ পায়। যখন তলের সকল দিক থেকে সিগন্যাল এসে পৌঁছায়, তখন গতির সকল দিকের জন্যই ফাস্ট ফেডিং পরিলক্ষিত হবে।

সিম্বল ডিউরেশনের মধ্যে চ্যানেল ইম্পালস রেসপন্স খুব দ্রুত পরিবর্তিত হলে ফাস্ট ফেডিং ঘটে।

• উচ্চ ডপলার স্প্রেড
• প্রতীক পর্যায়কাল > সঙ্গতি সময়
• সিগন্যাল পরিবর্তন < চ্যানেল পরিবর্তন

এই প্যারামিটারগুলোর ফলে ডপলার স্প্রেডিং-এর কারণে ফ্রিকোয়েন্সি ডিসপারশন বা টাইম সিলেক্টিভ ফেডিং ঘটে। স্থানীয় বস্তুসমূহের প্রতিফলন এবং সেই বস্তুগুলোর সাপেক্ষে অন্যান্য বস্তুর গতির ফলে ফাস্ট ফেডিং হয়।

ফাস্ট ফেডিং-এ, প্রাপ্ত সংকেত হলো বিভিন্ন পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত অসংখ্য সংকেতের সমষ্টি। এই সংকেতটি হলো একাধিক সংকেতের যোগফল বা বিয়োগফল, যা তাদের মধ্যকার আপেক্ষিক দশা পরিবর্তনের উপর ভিত্তি করে গঠনমূলক বা ধ্বংসাত্মক হতে পারে। দশার সম্পর্ক গতির বেগ, সঞ্চালনের কম্পাঙ্ক এবং আপেক্ষিক পথ দৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে।

দ্রুত ফেইডিং বেসব্যান্ড পালসের আকৃতিকে বিকৃত করে। এই বিকৃতি রৈখিক এবং সৃষ্টি করেআইএসআই(ইন্টার সিম্বল ইন্টারফারেন্স)। অ্যাডাপ্টিভ ইকুয়ালাইজেশন চ্যানেলের কারণে সৃষ্ট রৈখিক বিকৃতি দূর করে আইএসআই (ISI) হ্রাস করে।

২.ঘ) ধীরে ধীরে ম্লান হয়ে যাওয়া

পথের উপর থাকা ভবন, পাহাড়, পর্বত এবং অন্যান্য বস্তুর ছায়ার ফলেই ধীরে ধীরে রঙ মিলিয়ে যায়।

• নিম্ন ডপলার বিস্তার
• প্রতীকের সময়কাল <
• সিগন্যাল পরিবর্তন >> চ্যানেল পরিবর্তন

ফেডিং মডেল বা ফেডিং ডিস্ট্রিবিউশনের বাস্তবায়ন

ফেডিং মডেল বা ফেডিং ডিস্ট্রিবিউশনের বাস্তবায়নের মধ্যে রয়েছে রেলে ফেডিং, রাইসিয়ান ফেডিং, নাকাগামি ফেডিং এবং ওয়েইবুল ফেডিং। এই চ্যানেল ডিস্ট্রিবিউশন বা মডেলগুলো ফেডিং প্রোফাইলের প্রয়োজনীয়তা অনুসারে বেসব্যান্ড ডেটা সিগন্যালে ফেডিং অন্তর্ভুক্ত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

রেইলি ফেইডিং

• রেলে মডেলে, ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের মধ্যে শুধুমাত্র নন-লাইন অফ সাইট (NLOS) উপাদানগুলো সিমুলেট করা হয়। এটি ধরে নেওয়া হয় যে ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের মধ্যে কোনো LOS পথ নেই।
• MATLAB-এ রেলে চ্যানেল মডেল সিমুলেট করার জন্য 'rayleighchan' ফাংশনটি রয়েছে।
• ক্ষমতা সূচকীয়ভাবে বণ্টিত হয়।
• ফেজ সুষমভাবে বণ্টিত এবং অ্যাম্প্লিটিউড থেকে স্বাধীন। ওয়্যারলেস কমিউনিকেশনে এটি ফেডিং-এর সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত ধরন।

রাইসিয়ান ম্লান

• রাইসিয়ান মডেলে, ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের মধ্যে লাইন অফ সাইট (LOS) এবং নন-লাইন অফ সাইট (NLOS) উভয় উপাদানই সিমুলেট করা হয়।
• MATLAB-এ রাইসিয়ান চ্যানেল মডেল সিমুলেট করার জন্য "ricianchan" ফাংশনটি রয়েছে।

নাকাগামি ম্লান হয়ে যাচ্ছে

নাকাগামি ফেডিং চ্যানেল হলো একটি পরিসংখ্যানগত মডেল যা এমন বেতার যোগাযোগ চ্যানেল বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয়, যেখানে প্রাপ্ত সংকেত মাল্টিপাথ ফেডিংয়ের শিকার হয়। এটি মাঝারি থেকে তীব্র ফেডিংযুক্ত পরিবেশ, যেমন শহুরে বা শহরতলির এলাকাগুলোকে প্রতিনিধিত্ব করে। নাকাগামি ফেডিং চ্যানেল মডেলটি সিমুলেট করতে নিম্নলিখিত সমীকরণটি ব্যবহার করা যেতে পারে।