बहुपथ प्रसार

रेडियो संचार में, बहुपथ रेडियो संचरण घटना है जिसके परिणामस्वरूप रेडियो संकेतन (दूरसंचार) दो या दो से अधिक पथों से प्राप्त एंटीना (इलेक्ट्रानिकी) तक पहुंचता है। बहुपथ के कारणों में वायुमंडलीय वाहिका, आयनमंडली प्रभाव प्रतिबिंब और अपवर्तन, और जल निकायों और पहाड़ों और भवनों जैसे स्थलीय वस्तुओं से प्रतिबिंब (भौतिकी) सम्मिलित हैं। जब एक ही संकेत एक से अधिक पथों पर प्राप्त होता है, तो यह संकेत के अंतःक्षेप (तरंग संचरण) और चरण (तरंगों) का निर्माण कर सकता है। विनाशकारी अंतःक्षेप क्षीणन का कारण बनता है; इससे कुछ क्षेत्रों में पर्याप्त रूप से प्राप्त होने के लिए एक रेडियो संकेत बहुत दुर्बल हो सकता है। इस कारण से, इस प्रभाव को बहुपथ अंतःक्षेप या बहुपथ विरूपण के रूप में भी जाना जाता है।

जहां विभिन्न पथों से आने वाले संकेतों के परिमाण का वितरण रेले वितरण के रूप में जाना जाता है, इसे रेले क्षीणन के रूप में जाना जाता है। जहां एक घटक (प्रायः, परन्तु आवश्यक नहीं कि दृष्टि की एक रेखा (दूरसंचार) घटक) प्रमुख हो, एक रिसीयन वितरण एक अधिक यथार्थ मॉडल प्रदान करता है, और इसे वैधानिक द्वारा आरआई शब्द के रूप में जाना जाता है। जहां दो घटक प्रमुख होते हैं, व्यवहार को दो-तरंग के साथ फैलाने वाली शक्ति लुप्त होती | दो-लहर फैलाने वाली शक्ति (TWDP) वितरण के साथ सबसे अच्छा मॉडल किया जाता है। ये सभी विवरण आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं और स्वीकार किए जाते हैं और परिणाम की ओर ले जाते हैं। हालांकि, वे सामान्य हैं और अंतर्निहित भौतिकी को सार/छुपाएं/अनुमानित करते हैं।

अंतःक्षेप
बहुपथ अंतःक्षेप तरंगों के भौतिकी में एक घटना है जिससे एक स्रोत से एक तरंग दो या दो से अधिक पथों के माध्यम से डिटेक्टर तक जाती है और तरंग के दो (या अधिक) घटक रचनात्मक या विनाशकारी रूप से अंतःक्षेप करते हैं। बहुपथ अंतःक्षेप एनालॉग टेलीविजन संचरणण और रेडियो तरंगों के लुप्त होने का एक सामान्य कारण है।

आवश्यक शर्त यह है कि तरंग के घटक अपनी पूरी यात्रा के दौरान संसक्ति (भौतिकी) बने रहें।

तरंग के दो (या अधिक) घटकों के कारण अंतःक्षेप उत्पन्न होगा, सामान्य रूप से, एक अलग लंबाई की यात्रा की (जैसा कि ऑप्टिकल पथ की लंबाई - ज्यामितीय लंबाई और अपवर्तन (अलग-अलग ऑप्टिकल गति) द्वारा मापा जाता है), और इस प्रकार डिटेक्टर पर पहुंचना एक दूसरे के साथ चरण से बाहर।

अप्रत्यक्ष पथों के कारण संकेत आयाम के साथ-साथ चरण में आवश्यक संकेत के साथ अंतःक्षेप करता है जिसे बहुपथ फेडिंग कहा जाता है।

उदाहरण
एनालॉग फैक्स और टेलीविजन ट्रांसमिशन (दूरसंचार) में, बहुपथ घबराहट और घोस्टिंग का कारण बनता है, जिसे मुख्य छवि के दाईं ओर एक फीकी डुप्लिकेट छवि के रूप में देखा जाता है। भूत तब होते हैं जब संचरणण एक पहाड़ या अन्य बड़ी वस्तु से उछलता है, जबकि एंटीना पर एक छोटे, सीधे मार्ग से पहुंचता है, जिसमें रिसीवर दो संकेतों को देरी से अलग करता है।

रडार प्रसंस्करण में, बहुपथ घोस्ट टारगेट को प्रकट करने का कारण बनता है, जो रडार रिसीवर (रेडियो) को धोखा देता है। ये भूत विशेष रूप से कष्टप्रद होते हैं क्योंकि वे चलते हैं और सामान्य लक्ष्य (जो वे प्रतिध्वनित करते हैं) की तरह व्यवहार करते हैं, और इसलिए रिसीवर को सही लक्ष्य प्रतिध्वनि को अलग करने में कठिनाई होती है। इन समस्याओं को राडार के आसपास के जमीनी मानचित्र को सम्मिलित करके और जमीन के नीचे या एक निश्चित ऊंचाई (ऊंचाई) से उत्पन्न होने वाली सभी प्रतिध्वनियों को समाप्त करके कम किया जा सकता है।

डिजिटल रेडियो संचार (जैसे जीएसएम) में बहुपथ त्रुटियों का कारण बन सकता है और संचार की गुणवत्ता को प्रभावित कर सकता है। त्रुटियां इंटरसिंबल अंतःक्षेप (ISI) के कारण होती हैं। आईएसआई को सही करने के लिए प्रायः समानता (संचार) का उपयोग किया जाता है। वैकल्पिक रूप से, ऑर्थोगोनल फ्रीक्वेंसी डिवीजन मॉड्यूलेशन और रेक रिसीवर जैसी तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है।

ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम रिसीवर में, बहुपथ प्रभाव एक स्थिर रिसीवर के आउटपुट को इंगित करने का कारण बन सकता है जैसे कि यह यादृच्छिक रूप से कूद रहा था या रेंग रहा था। जब इकाई चलती है तो कूदना या रेंगना छिपा हो सकता है, परन्तु यह अभी भी स्थान और गति की प्रदर्शित यथार्थता को कम करता है।

वायर्ड मीडिया में
बहुपथ प्रचार बिजली लाइन संचार और टेलीफोन स्थानीय लूप में समान है। किसी भी मामले में, प्रतिबाधा मिलान संकेत प्रतिबिंब का कारण बनता है।

हाई-स्पीड पावर लाइन कम्युनिकेशन सिस्टम आमतौर पर बहु-वाहक मॉड्यूलेशन (जैसे ओएफडीएम या छोटा लहर ओएफडीएम) को नियोजित करते हैं ताकि बहुपथ संचरण के कारण होने वाले इंटरसिंबल अंतःक्षेप से बचा जा सके। ITU-T G.hn मानक मौजूदा होम वायरिंग (पॉवर लाइन कम्युनिकेशन, फोन लाइन, और मनाना पर ईथरनेट) का उपयोग करके हाई-स्पीड (1 गीगाबिट प्रति सेकंड तक) लोकल एरिया नेटवर्क बनाने का एक तरीका प्रदान करता है। G.hn, ISI से बचने के लिए चक्रीय उपसर्ग के साथ OFDM का उपयोग करता है। क्योंकि बहुपथ संचरण प्रत्येक प्रकार के तार में अलग तरह से व्यवहार करता है, G.hn प्रत्येक मीडिया के लिए अलग-अलग OFDM पैरामीटर (OFDM प्रतीक अवधि, गार्ड अंतराल अवधि) का उपयोग करता है।

बहुपथ के बावजूद डीएसएल मॉडेम अपने डीएसएलएएम के साथ संवाद करने के लिए ऑर्थोगोनल फ्रीक्वेंसी-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग का भी उपयोग करते हैं। इस मामले में मिश्रित तार गेज के कारण प्रतिबिंब हो सकते हैं, परन्तु पुल के नल से आमतौर पर अधिक तीव्र और जटिल होते हैं। जहां ओएफडीएम प्रशिक्षण असंतोषजनक है, वहां ब्रिज के नलों को हटाया जा सकता है।

गणितीय मॉडलिंग
बहुपथ का गणितीय मॉडल रैखिक प्रणालियों के अध्ययन के लिए प्रयुक्त आवेग प्रतिक्रिया की विधि का उपयोग करके प्रस्तुत किया जा सकता है।

मान लीजिए कि आप समय 0 पर विद्युत चुंबकत्व शक्ति के एकल, आदर्श डिराक डेल्टा समारोह को संचरणित करना चाहते हैं, अर्थात।


 * $$x(t)=\delta(t)$$

रिसीवर पर, कई विद्युत चुम्बकीय पथों की उपस्थिति के कारण, एक से अधिक पल्स प्राप्त होंगे, और उनमें से प्रत्येक अलग-अलग समय पर पहुंचेगा। वास्तव में, चूंकि विद्युत चुम्बकीय संकेत प्रकाश की गति से यात्रा करते हैं, और चूँकि प्रत्येक पथ की एक ज्यामितीय लंबाई होती है जो संभवत: दूसरे पथों से भिन्न होती है, इसलिए अलग-अलग हवाई यात्रा समय होते हैं (विचार करें कि, मुक्त स्थान में, प्रकाश 3 μs लेता है 1 किमी की अवधि पार करने के लिए)। इस प्रकार, प्राप्त संकेत द्वारा व्यक्त किया जाएगा


 * $$y(t)=h(t)=\sum_{n=0}^{N-1}{\rho_n e^{j\phi_n} \delta(t-\tau_n)}$$

कहाँ $$N$$ प्राप्त आवेगों की संख्या है (विद्युत चुम्बकीय पथों की संख्या के बराबर, और संभवतः बहुत बड़ी), $$\tau_n$$ जेनेरिक का समय विलंब है $$n^{th}$$ आवेग, और $$\rho_n e^{j\phi_n}$$ जेनेरिक प्राप्त पल्स के जटिल आयाम (यानी, परिमाण और चरण) का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक परिणाम के रूप में, $$y(t)$$ आवेग प्रतिक्रिया समारोह का भी प्रतिनिधित्व करता है $$h(t)$$ समतुल्य बहुपथ मॉडल का।

अधिक सामान्य रूप से, ज्यामितीय प्रतिबिंब स्थितियों के समय भिन्नता की उपस्थिति में, यह आवेग प्रतिक्रिया समय बदलती है, और इस तरह हमारे पास है


 * $$\tau_n=\tau_n(t)$$
 * $$\rho_n=\rho_n(t)$$
 * $$\phi_n=\phi_n(t)$$

बहुत बार, बहुपथ स्थितियों की गंभीरता को दर्शाने के लिए केवल एक पैरामीटर का उपयोग किया जाता है: इसे बहुपथ समय कहा जाता है, $$T_M$$, और इसे पहले और अंतिम प्राप्त आवेगों के बीच मौजूद समय की देरी के रूप में परिभाषित किया गया है


 * $$T_M=\tau_{N-1}-\tau_0$$

व्यावहारिक परिस्थितियों और माप में, बहुपथ समय की गणना अंतिम आवेग के रूप में की जाती है, जो कुल संचरित शक्ति (वायुमंडलीय और संचरण हानियों द्वारा मापी गई) की निर्धारित मात्रा प्राप्त करने की अनुमति देता है, उदा। 99%।

अपने उद्देश्य को रैखिक, समय अपरिवर्तनीय प्रणालियों पर रखते हुए, हम चैनल ट्रांसफर फ़ंक्शन द्वारा बहुपथ घटना को भी चिह्नित कर सकते हैं $$H(f)$$, जिसे आवेग प्रतिक्रिया के निरंतर समय फूरियर रूपांतरण के रूप में परिभाषित किया गया है $$h(t)$$
 * $$H(f)=\mathfrak{F}(h(t))=\int_{-\infty}^{+\infty}{h(t)e^{-j 2\pi f t} d t}=\sum_{n=0}^{N-1}{\rho_n e^{j\phi_n} e^{-j2 \pi f \tau_n}}$$

जहां पिछले समीकरण का अंतिम दाहिना हाथ आसानी से याद करके प्राप्त किया जाता है कि डायराक पल्स का फूरियर रूपांतरण एक जटिल घातीय कार्य है, प्रत्येक रैखिक प्रणाली का एक eigenfunction है।

प्राप्त चैनल स्थानांतरण विशेषता में चोटियों और घाटियों के अनुक्रम की एक विशिष्ट उपस्थिति होती है (जिसे पायदान भी कहा जाता है); यह दिखाया जा सकता है कि, औसतन, दो लगातार घाटियों (या दो लगातार चोटियों) के बीच की दूरी (हर्ट्ज में), मोटे तौर पर बहुपथ समय के व्युत्क्रमानुपाती होती है। तथाकथित सुसंगतता बैंडविड्थ को इस प्रकार परिभाषित किया गया है


 * $$B_C \approx \frac{1}{T_M}$$

उदाहरण के लिए, 3μs के बहुपथ समय के साथ (अंतिम प्राप्त आवेग के लिए 1 किमी की अतिरिक्त ऑन-एयर यात्रा के अनुरूप), लगभग 330 kHz का एक सुसंगत बैंडविड्थ है।

यह भी देखें

 * चोक रिंग एंटीना, एक ऐसा डिज़ाइन जो बाहरी प्रतिबिंब संकेतों को अस्वीकार कर सकता है
 * विविधता योजनाएं
 * डॉपलर फैल गया
 * लुप्त होती
 * लॉयड का दर्पण
 * ओलिविया एमएफएसके
 * समकोणकार आवृति विभाजन बहुसंकेतन
 * रिकियन फेडिंग
 * संकेत प्रवाह
 * दो-किरण भू-प्रतिबिंब मॉडल
 * अल्ट्रा वाइड बैंड

संदर्भ

 * MIL-STD-188
 * Federal Standard 1037C