पथ ह्रास

पथ हानि, या पथ क्षीणन, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के शक्ति घनत्व (क्षीणन (विद्युत चुम्बकीय विकिरण)) में कमी है क्योंकि यह अंतरिक्ष के माध्यम से फैलता है। दूरसंचार प्रणाली के बजट को लिंक करें के विश्लेषण और डिजाइन में पाथ लॉस एक प्रमुख घटक है।

यह शब्द सामान्यतः वायरलेस संचार और सिग्नल प्रचार में प्रयोग किया जाता है। पाथ लॉस कई प्रभावों के कारण हो सकता है, जैसे मुक्त स्थान का हानि , अपवर्तन, विवर्तन, परावर्तन (भौतिकी), एपर्चर (एंटीना) संचरण माध्यम युग्मन हानि, और अवशोषण (विद्युत चुम्बकीय विकिरण)। पथ हानिक्षेत्र की रूपरेखा, पर्यावरण (शहरी या ग्रामीण, वनस्पति और पत्ते), प्रसार माध्यम (शुष्क या नम हवा), ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच की दूरी, और एंटेना की ऊंचाई और स्थान से भी प्रभावित होती है।

कारण

पाथ लॉस में सामान्यतः मुक्त स्थान में रेडियो तरंग फ्रंट के प्राकृतिक विस्तार (जो सामान्यतः एक बढ़ते हुए क्षेत्र का आकार ले लेता है), अवशोषण हानि(कभी-कभी पैठ हानि कहा जाता है) के कारण होने वाले प्रसार हानि सम्मिलित होते हैं, जब सिग्नल मीडिया से पारदर्शी नहीं होता है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए, विवर्तन हानि जब रेडियोवेव फ्रंट का भाग एक अपारदर्शी बाधा से बाधित होता है और अन्य घटनाओं के कारण हानि होता है।

एक ट्रांसमीटर द्वारा विकिरित सिग्नल एक साथ कई और अलग-अलग रास्तों से एक रिसीवर तक भी जा सकता है; इस प्रभाव को मल्टीपाथ प्रचार कहा जाता है। मल्टीपाथ तरंगें रिसीवर ऐन्टेना पर संयोजित होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक प्राप्त संकेत प्राप्त होता है जो व्यापक रूप से भिन्न हो सकता है, तरंगों की तीव्रता और सापेक्ष प्रसार समय और प्रेषित सिग्नल की बैंडविड्थ के आधार पर। रेले लुप्तप्राय परिदृश्य में हस्तक्षेप करने वाली तरंगों की कुल शक्ति अंतरिक्ष के कार्य के रूप में तेज़ी से बदलती है (जिसे छोटे मापदंड पर लुप्त होती के रूप में जाना जाता है)। छोटे मापदंड पर लुप्त होती समय की एक छोटी अवधि या यात्रा की दूरी में रेडियो सिग्नल आयाम में तेजी से परिवर्तन को संदर्भित करता है।

हानि प्रतिपादक

Main article: लॉग-दूरी पथ हानि मॉडल

वायरलेस संचार के अध्ययन में, पथ हानि को पथ हानि प्रतिपादक द्वारा दर्शाया जा सकता है, जिसका मान सामान्य रूप से 2 से 4 की सीमा में होता है (जहां 2 मुक्त स्थान में प्रसार के लिए है, 4 अपेक्षाकृत हानिपूर्ण वातावरण के लिए है और के स्थिती में पृथ्वी की सतह से पूर्ण स्पेक्युलर प्रतिबिंब-तथाकथित सपाट पृथ्वी मॉडल)। कुछ वातावरणों में, जैसे इमारतों, स्टेडियमों और अन्य इनडोर वातावरणों में, पथ हानि घातांक 4 से 6 की सीमा में मान तक पहुँच सकता है। दूसरी ओर, एक सुरंग एक वेवगाइड के रूप में कार्य कर सकती है, जिसके परिणामस्वरूप पथ हानि घातांक से कम 2 होता है।

पाथ लॉस सामान्यतः डेसिबल में व्यक्त किया जाता है। अपने सरलतम रूप में पथ हानि की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है

$L=10n\log _{10}(d)+C$

जहाँ $L$ डेसिबल में पथ हानि है, $n$ पथ हानि प्रतिपादक है, $d$ ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच की दूरी है, जिसे सामान्यतः मीटर में मापा जाता है, और $C$ एक स्थिरांक है जो सिस्टम हानियों के लिए खाता है।

रेडियो इंजीनियर सूत्र

रेडियो और एंटीना इंजीनियर मुक्त स्थान में दो आइसोट्रोपिक एंटेना के फ़ीड बिंदुओं के बीच सिग्नल पथ हानि के लिए निम्नलिखित सरलीकृत सूत्र (फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला से प्राप्त) का उपयोग करते हैं:

डेसीबल में पथ हानि:

$L=20\log _{10}\left({\frac {4\pi d}{\lambda }}\right)$

जहां $L$ डेसीबल में पथ हानि है, $\lambda$ तरंग दैर्ध्य है और $d$ तरंग दैर्ध्य के समान इकाइयों में ट्रांसमीटर-रिसीवर की दूरी है। ध्यान दें कि अंतरिक्ष में शक्ति घनत्व की $\lambda$ पर कोई निर्भरता नहीं है; आइसोट्रोपिक प्राप्त एंटीना के प्रभावी कैप्चर क्षेत्र के लिए चर $\lambda$ सूत्र में उपस्थित है।

पूर्वानुमान

पथ हानि की गणना को सामान्यतः पूर्वानुमान कहा जाता है। स्पष्ट पूर्वानुमान केवल सरल स्थितियों के लिए ही संभव है, जैसे कि ऊपर उल्लिखित मुक्त स्थान प्रसार या सपाट-पृथ्वी मॉडल व्यावहारिक स्थितियों के लिए विभिन्न अनुमानों का उपयोग करके पथ हानि की गणना की जाती है।

सांख्यिकीय विधियों (जिसे स्टोचैस्टिक या अनुभवजन्य भी कहा जाता है) रेडियो लिंक के विशिष्ट वर्गों के साथ मापा और औसत हानि पर आधारित होते हैं। सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली ऐसी विधियों में शहरी क्षेत्रों के लिए हाटा मॉडल या ओकुमुरा-हटा, कॉस्ट हाटा मॉडल, , डब्ल्यू.सी.वाई.ली, आदि सम्मिलित हैं। इन्हें रेडियो तरंग प्रसार मॉडल के रूप में भी जाना जाता है और सामान्यतः सेलुलर नेटवर्क और सार्वजनिक भूमि के डिजाइन में उपयोग किया जाता है। मोबाइल नेटवर्क (पीएलएमएन)। बहुत उच्च आवृत्ति (वीएचएफ) और अति उच्च आवृत्ति (यूएचएफ) आवृत्ति बैंड (वॉकी-टॉकी, पुलिस, टैक्सी और सेलुलर फोन द्वारा उपयोग किए जाने वाले बैंड) में बेतार संचार के लिए, सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली विधियों में से एक ओकुमुरा-हाटा है। जैसा कि कॉस्ट 231 मॉडल प्रोजेक्ट द्वारा परिष्कृत किया गया है। अन्य प्रसिद्ध मॉडल वाल्फिस्क-इकेगामी, डब्ल्यू.सी.वाई. ली और इर्सेग हैं। एफएम रेडियो और टीवी प्रसारण के लिए P.1546 (P.370 के उत्तराधिकारी) अनुशंसा में वर्णित आईटीयू मॉडल का उपयोग करके पथ हानि का अनुमान सबसे अधिक लगाया जाता है।

तरंग प्रसार के भौतिक नियमों के आधार पर नियतात्मक विधियों का भी उपयोग किया जाता है; किरण अनुरेखण (भौतिकी) एक ऐसी विधि है। अनुभवजन्य विधियों की तुलना में इन विधियों से पथ हानि की अधिक स्पष्ट और विश्वसनीय पूर्वानुमान करने की उम्मीद है; चूँकि वे कम्प्यूटेशनल प्रयास में बहुत अधिक मूल्यवान हैं और प्रसार स्थान में सभी वस्तुओं के विस्तृत और स्पष्ट विवरण पर निर्भर करते हैं, जैसे भवन, छत, खिड़कियां, दरवाजे और दीवारें इन कारणों से वे मुख्य रूप से छोटे प्रसार पथों के लिए उपयोग किए जाते हैं। एंटेना और फीड जैसे रेडियो उपकरण के डिजाइन में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली विधियों में परिमित-अंतर समय-डोमेन विधि है।

अन्य आवृति बैंड्स ( मध्यम लहर (मेगावाट), शॉर्टवेव (एसडब्ल्यू या एचएफ), माइक्रोवेव (एसएचएफ)) में पाथ लॉस की पूर्वानुमान समान विधियों से की जाती है, चूँकि ठोस एल्गोरिदम और सूत्र वीएचएफ/यूएचएफ के लिए बहुत भिन्न हो सकते हैं। एसडब्ल्यू/एचएफ बैंड में पथ हानि की विश्वसनीय पूर्वानुमान विशेष रूप से कठिन है, और इसकी स्पष्टता मौसम की भविष्यवाणियों के समान है।

रेडियो क्षितिज की दूरी से बहुत कम दूरी पर पथ हानि की गणना के लिए आसान अनुमान:

• मुक्त स्थान में पथ हानि 20 डीबी प्रति दशक के साथ बढ़ जाती है (एक दशक तब होता है जब ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच की दूरी दस गुना बढ़ जाती है) या 6 डीबी प्रति सप्तक (एक ऑक्टेव तब होता है जब ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच की दूरी दोगुनी हो जाती है) . यह (माइक्रोवेव) संचार लिंक के लिए एक बहुत ही मोटे प्रथम-क्रम सन्निकटन के रूप में उपयोग किया जा सकता है;
• यूएचएफ/वीएचएफ बैंड में पृथ्वी की सतह पर फैलने वाले संकेतों के लिए पथ हानि मोटे रूप से 35–40 डीबी प्रति दशक (10–12 डीबी प्रति सप्तक) के साथ बढ़ जाती है। इसका उपयोग सेलुलर नेटवर्क में पहले अनुमान के रूप में किया जा सकता है।

उदाहरण

सेलुलर नेटवर्क में, जैसे कि यूएमटीएस और जीएसएम, जो यूएचएफ बैंड में काम करते हैं, बिल्ट-अप क्षेत्रों में पथ हानि का मान बेस ट्रांसीवर स्टेशन (बीटीएस) और के बीच लिंक के पहले किलोमीटर के लिए 110–140 डीबी तक पहुँच सकता है। चल दूरभाष पहले दस किलोमीटर के लिए पथ हानि 150–190 डीबी हो सकती है (ध्यान दें: ये मान बहुत अनुमानित हैं और यहाँ केवल उस सीमा के उदाहरण के रूप में दिए गए हैं जिसमें पथ हानि मानों को व्यक्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली संख्याएँ अंततः हो सकती हैं, ये हैं निश्चित या बाध्यकारी आंकड़े नहीं - पथ हानि दो अलग-अलग पथों के साथ समान दूरी के लिए बहुत भिन्न हो सकती है और अलग-अलग समय पर मापे जाने पर समान पथ के साथ भी भिन्न हो सकती है।)

मोबाइल सेवाओं के लिए रेडियो तरंग वातावरण में मोबाइल एंटीना जमीन के समीप होता है। लाइन-ऑफ़-विज़न प्रचार (एलओएस) मॉडल अत्यधिक संशोधित हैं। सामान्य रूप से छत के ऊपर ऊपर उठाए गए बीटीएस एंटीना से सिग्नल पथ स्थानीय भौतिक पर्यावरण (पहाड़ियों, पेड़ों, घरों) में अपवर्तित होता है और एलओएस सिग्नल संभवतः ही कभी एंटीना तक पहुंचता है। पर्यावरण ऐन्टेना पर प्रत्यक्ष सिग्नल के कई विक्षेपण उत्पन्न करेगा, जहां सामान्यतः 2-5 विक्षेपित सिग्नल घटकों को सदिश रूप से जोड़ा जाएगा।

इन अपवर्तन और विक्षेपण प्रक्रियाओं के कारण सिग्नल की शक्ति में कमी आती है, जो मोबाइल एंटीना के हिलने पर बदल जाती है (रेले फ़ेडिंग), जिससे 20 डीबी तक की तात्कालिक भिन्नता होती है। इसलिए नेटवर्क को भौतिक वातावरण की प्रकृति के आधार पर एलओएस की तुलना में 8-25 डीबी की अतिरिक्त सिग्नल शक्ति प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और आंदोलन के कारण लुप्त होती पर नियंत्रण पाने के लिए अन्य 10 डीबी प्रदान किया गया है।

यह भी देखें

• वायु द्रव्यमान (खगोल विज्ञान)
• रेडियो प्रचार मॉडल
• लॉग-डिस्टेंस पाथ लॉस मॉडल
• दो किरण भू-प्रतिबिंब मॉडल
• वातावरण में रेडियो तरंग क्षीणन की गणना

संदर्भ

•  This article incorporates public domain material from Federal Standard 1037C. General Services Administration. (in support of MIL-STD-188).

बाहरी संबंध

• "Methods for Path loss Prediction".