وائرلیس مواصلات میں دھندلاہٹ کی بنیادی باتیں اور دھندلاہٹ کی اقسام

چینل سے متعلق مختلف خرابیوں اور ٹرانسمیٹر/رسیور کی پوزیشن کو مدنظر رکھتے ہوئے وائرلیس کمیونیکیشن سسٹم میں دھندلاہٹ کی اقسام درج ذیل ہیں۔
➤ بڑے پیمانے پر دھندلاہٹ: اس میں راستے کا نقصان اور سایہ دار اثرات شامل ہیں۔
➤ چھوٹے پیمانے پر دھندلاہٹ: اسے دو اہم زمروں میں تقسیم کیا گیا ہے۔ ملٹی پاتھ تاخیر کا پھیلاؤ اور ڈوپلر پھیلاؤ۔ ملٹی پاتھ ڈیلی اسپریڈ کو مزید فلیٹ فیڈنگ اور فریکوئنسی سلیکٹیو فیڈنگ میں تقسیم کیا گیا ہے۔ ڈوپلر پھیلاؤ کو تیز دھندلاہٹ اور سست دھندلاہٹ میں تقسیم کیا گیا ہے۔
➤ دھندلاہٹ کے ماڈل: اوپر کی دھندلاہٹ کی اقسام کو مختلف ماڈلز یا تقسیم میں لاگو کیا جاتا ہے جس میں Rayleigh، Rician، Nakagami، Weibull وغیرہ شامل ہیں۔

جیسا کہ ہم جانتے ہیں، مٹتے ہوئے سگنلز زمین اور اردگرد کی عمارتوں کے انعکاس کے ساتھ ساتھ بڑے علاقے میں موجود درختوں، لوگوں اور ٹاورز سے بکھرے ہوئے سگنلز کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ دھندلاہٹ کی دو قسمیں ہیں یعنی۔ بڑے پیمانے پر دھندلاہٹ اور چھوٹے پیمانے پر دھندلاہٹ۔

1.) بڑے پیمانے پر دھندلاہٹ

بڑے پیمانے پر دھندلاہٹ اس وقت ہوتی ہے جب ٹرانسمیٹر اور ریسیور کے درمیان کوئی رکاوٹ آجاتی ہے۔ مداخلت کی یہ قسم سگنل کی طاقت میں نمایاں کمی کا سبب بنتی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ EM لہر رکاوٹ سے سایہ دار یا مسدود ہے۔ یہ فاصلے پر سگنل کے بڑے اتار چڑھاو سے متعلق ہے۔

1.a) راستے کا نقصان

خالی جگہ کے راستے کے نقصان کا اظہار اس طرح کیا جا سکتا ہے۔
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)²/λ²} = (4*π*f*d)²/c²
کہاں،
Pt = ٹرانسمٹ پاور
Pr = طاقت حاصل کریں۔
λ = طول موج
d = ٹرانسمیشن اور اینٹینا وصول کرنے کے درمیان فاصلہ
c = روشنی کی رفتار یعنی 3 x 10⁸

مساوات سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ٹرانسمٹڈ سگنل فاصلے پر کم ہوتا ہے کیونکہ سگنل ٹرانسمٹ اینڈ سے ریسیو اینڈ کی طرف بڑے اور بڑے علاقے میں پھیلا ہوا ہے۔

1.b) شیڈونگ اثر

• یہ وائرلیس کمیونیکیشن میں دیکھا جاتا ہے۔ شیڈونگ اوسط قدر سے EM سگنل کی موصول ہونے والی طاقت کا انحراف ہے۔
• یہ ٹرانسمیٹر اور رسیور کے درمیان راستے میں رکاوٹوں کا نتیجہ ہے۔
• یہ جغرافیائی پوزیشن کے ساتھ ساتھ EM (الیکٹرو میگنیٹک) لہروں کی ریڈیو فریکوئنسی پر منحصر ہے۔

2. چھوٹے پیمانے پر دھندلاہٹ

چھوٹے پیمانے پر دھندلاہٹ کا تعلق بہت کم فاصلے اور مختصر وقت کے دوران موصول ہونے والے سگنل کی طاقت کے تیزی سے اتار چڑھاؤ سے ہے۔

کی بنیاد پرکثیر راستہ تاخیر پھیلاؤچھوٹے پیمانے پر دھندلاہٹ کی دو قسمیں ہیں۔ فلیٹ دھندلاہٹ اور فریکوئنسی منتخب دھندلاہٹ. یہ ملٹی پاتھ دھندلاہٹ کی اقسام پھیلاؤ کے ماحول پر منحصر ہیں۔

2.a) فلیٹ دھندلاہٹ

وائرلیس چینل کو فلیٹ فیڈنگ کہا جاتا ہے اگر اس کا ایک بینڈوتھ پر مستقل فائدہ اور لکیری فیز رسپانس ہے جو ٹرانسمیٹڈ سگنل کی بینڈوڈتھ سے زیادہ ہے۔

اس قسم کے دھندلاہٹ میں موصولہ سگنل کے تمام فریکوئنسی اجزاء بیک وقت ایک ہی تناسب میں اتار چڑھاؤ آتے ہیں۔ اسے غیر منتخب دھندلاہٹ کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔

• سگنل BW << چینل BW
• علامت کی مدت >> پھیلاؤ میں تاخیر

فلیٹ دھندلاہٹ کا اثر SNR میں کمی کے طور پر دیکھا جاتا ہے۔ یہ فلیٹ دھندلاہٹ چینلز طول و عرض میں مختلف چینلز یا تنگ بینڈ چینلز کے نام سے جانے جاتے ہیں۔

2.b) فریکوئینسی سلیکٹیو فیڈنگ

یہ مختلف طول و عرض کے ساتھ ریڈیو سگنل کے مختلف سپیکٹرل اجزاء کو متاثر کرتا ہے۔ اس لیے نام سلیکٹیو فیڈنگ۔

• سگنل BW > چینل BW
• علامت کی مدت < اسپریڈ میں تاخیر

کی بنیاد پرڈوپلر پھیلاؤدھندلاہٹ کی دو قسمیں ہیں۔ تیزی سے دھندلاہٹ اور سست دھندلاہٹ. یہ ڈوپلر اسپریڈ فیڈنگ اقسام کا انحصار موبائل کی رفتار پر ہے یعنی ٹرانسمیٹر کے حوالے سے ریسیور کی رفتار۔

2.c) تیزی سے ختم ہونا

تیز دھندلاہٹ کے رجحان کو چھوٹے علاقوں (یعنی بینڈوتھ) پر سگنل کے تیز اتار چڑھاو سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ جب جہاز میں تمام سمتوں سے سگنل آتے ہیں، تو حرکت کی تمام سمتوں کے لیے تیزی سے دھندلاہٹ کا مشاہدہ کیا جائے گا۔

تیز دھندلا پن اس وقت ہوتا ہے جب چینل امپلس ردعمل علامت کی مدت کے اندر بہت تیزی سے تبدیل ہوتا ہے۔

• ہائی ڈوپلر پھیلاؤ
• علامت کی مدت > ہم آہنگی کا وقت
• سگنل کی تبدیلی < چینل کی تبدیلی

اس پیرامیٹرز کے نتیجے میں فریکوئنسی بازی یا ڈوپلر پھیلنے کی وجہ سے وقت کا انتخابی دھندلاہٹ ہوتا ہے۔ تیزی سے دھندلاہٹ مقامی اشیاء کی عکاسی اور ان اشیاء کی نسبت اشیاء کی حرکت کا نتیجہ ہے۔

تیزی سے دھندلاہٹ میں، سگنل وصول کرنا متعدد سگنلز کا مجموعہ ہے جو مختلف سطحوں سے منعکس ہوتے ہیں۔ یہ سگنل متعدد سگنلز کا مجموعہ یا فرق ہے جو ان کے درمیان رشتہ دار فیز شفٹ کی بنیاد پر تعمیری یا تباہ کن ہو سکتا ہے۔ مرحلے کے تعلقات حرکت کی رفتار، ترسیل کی فریکوئنسی اور رشتہ دار راستے کی لمبائی پر منحصر ہوتے ہیں۔

تیز دھندلاہٹ بیس بینڈ پلس کی شکل کو بگاڑ دیتی ہے۔ یہ تحریف لکیری ہے اور تخلیق کرتی ہے۔آئی ایس آئی(Inter Symbol Interference)۔ موافقت پذیر مساوات چینل کی طرف سے حوصلہ افزائی کی لکیری مسخ کو ہٹا کر ISI کو کم کرتی ہے۔

2.d) آہستہ دھندلاہٹ

آہستہ آہستہ دھندلاہٹ راستے پر عمارتوں، پہاڑیوں، پہاڑوں اور دیگر اشیاء کے سائے کا نتیجہ ہے۔

• کم ڈوپلر اسپریڈ
• علامت کی مدت <
• سگنل کی تبدیلی >> چینل کی تبدیلی

دھندلاہٹ ماڈلز یا دھندلاہٹ کی تقسیم کا نفاذ

دھندلاہٹ کے ماڈلز یا دھندلاہٹ کی تقسیم کے نفاذ میں Rayleigh fading، Rician fading، Nakagami fading اور Weibull fading شامل ہیں۔ یہ چینل ڈسٹری بیوشنز یا ماڈلز کو ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ دھندلاہٹ کو بیس بینڈ ڈیٹا سگنل میں مدھم پروفائل کی ضروریات کے مطابق شامل کیا جا سکے۔

Rayleigh دھندلاہٹ

• Rayleigh ماڈل میں، ٹرانسمیٹر اور ریسیور کے درمیان صرف Non Line of Sight (NLOS) اجزاء کی نقل کی جاتی ہے۔ یہ فرض کیا جاتا ہے کہ ٹرانسمیٹر اور وصول کنندہ کے درمیان کوئی LOS راستہ موجود نہیں ہے۔
• MATLAB "rayleighchan" فنکشن فراہم کرتا ہے تاکہ rayleigh چینل ماڈل کی تقلید کرے۔
• طاقت کو تیزی سے تقسیم کیا جاتا ہے۔
• مرحلہ یکساں طور پر تقسیم اور طول و عرض سے آزاد ہے۔ یہ وائرلیس کمیونیکیشن میں فیڈنگ کی سب سے زیادہ استعمال ہونے والی قسم ہے۔

Rician دھندلاہٹ

• ریشین ماڈل میں، لائن آف سائیٹ (LOS) اور نان لائن آف Sight (NLOS) دونوں اجزاء ٹرانسمیٹر اور ریسیور کے درمیان بنائے جاتے ہیں۔
• MATLAB rician چینل ماڈل کی تقلید کے لیے "ricianchan" فنکشن فراہم کرتا ہے۔

ناکاگامی دھندلاہٹ

ناکاگامی فیڈنگ چینل ایک شماریاتی ماڈل ہے جو وائرلیس کمیونیکیشن چینلز کو بیان کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جس میں موصولہ sgnal ملٹی پاتھ فیڈنگ سے گزرتا ہے۔ یہ اعتدال سے شدید دھندلاہٹ والے ماحول کی نمائندگی کرتا ہے جیسے شہری یا مضافاتی علاقے۔ Nakagami دھندلاہٹ چینل ماڈل کی نقل کرنے کے لیے درج ذیل مساوات کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔