जहां A और φ 0 स्थिरांक हैं, ω वाहक आवृत्ति है।
जानकारी चरण φ(t) द्वारा एन्कोड की गई है। चूँकि सुसंगत डिमोड्यूलेशन के दौरान रिसीवर के पास एक पुनर्निर्मित वाहक s C (t) = Acos(ωt +φ 0) होता है, तो वाहक के साथ सिग्नल (2) की तुलना करके वर्तमान चरण शिफ्ट φ(t) की गणना की जाती है। चरण परिवर्तन φ(t) सूचना संकेत c(t) से संबंधित एक-से-एक है।
बाइनरी चरण मॉड्यूलेशन (बीपीएसके - बाइनरीफेजशिफ्टकीइंग)
सूचना संकेत मानों का सेट (0,1) विशिष्ट रूप से चरण परिवर्तन (0, π) के सेट को सौंपा गया है। जब सूचना सिग्नल का मान बदलता है, तो रेडियो सिग्नल का चरण 180º तक बदल जाता है। इस प्रकार, BPSK सिग्नल को इस प्रकार लिखा जा सकता है
इस तरह, एस(टी)=ए⋅2(सी(टी)-1/2)cos(ωt + φ 0)। इस प्रकार, BPSK मॉड्यूलेशन को लागू करने के लिए, वाहक सिग्नल को सूचना सिग्नल से गुणा करना पर्याप्त है, जिसमें कई मान (-1,1) हैं। बेसबैंड मॉड्यूलेटर के आउटपुट पर सिग्नल
मैं(टी)= ए⋅2(सी(टी)-1/2), Q(t)=0
सिग्नल का समय आकार और उसका तारामंडल चित्र 3 में दिखाया गया है।
चावल। 12. बीपीएसके सिग्नल का अस्थायी रूप और सिग्नल तारामंडल: ए - डिजिटल संदेश; बी - मॉड्यूलेटिंग सिग्नल; सी - संग्राहक एचएफ दोलन; जी– संकेत नक्षत्र
चतुर्भुज चरण मॉड्यूलेशन (QPSK - QuadraturePhaseShiftKeying)
चतुर्भुज चरण मॉड्यूलेशन एक चार-स्तरीय चरण मॉड्यूलेशन (M=4) है, जिसमें उच्च-आवृत्ति दोलन का चरण π/2 की वृद्धि में 4 अलग-अलग मान ले सकता है।
सेट (±π / 4,±3π / 4) से मॉड्यूलेटेड दोलन के चरण बदलाव और डिजिटल संदेश प्रतीकों (00, 01, 10, 11) के सेट के बीच संबंध प्रत्येक विशिष्ट मामले में मानक द्वारा स्थापित किया जाता है। रेडियो चैनल और चित्र 4 के समान सिग्नल तारामंडल द्वारा प्रदर्शित किया जाता है। तीर एक चरण अवस्था से दूसरे चरण में संभावित संक्रमण का संकेत देते हैं।
चावल। 13. क्यूपीएसके मॉड्यूलेशन तारामंडल
यह चित्र से देखा जा सकता है कि प्रतीकों के मूल्यों और सिग्नल के चरण के बीच पत्राचार इस तरह से स्थापित किया गया है कि सिग्नल तारामंडल के पड़ोसी बिंदुओं पर संबंधित प्रतीकों के मान केवल एक में भिन्न होते हैं अंश। शोर की स्थिति में संचारण करते समय, सबसे संभावित त्रुटि आसन्न तारामंडल बिंदु के चरण का निर्धारण करने में होगी। इस एन्कोडिंग के साथ, हालांकि एक प्रतीक का अर्थ निर्धारित करने में त्रुटि हुई है, यह जानकारी के एक (दो नहीं) बिट्स में त्रुटि के अनुरूप होगा। इस प्रकार, बिट त्रुटि संभावना में कमी हासिल की जाती है। इस कोडिंग विधि को ग्रे कोड कहा जाता है।
बहु-स्थिति चरण मॉड्यूलेशन (एम-पीएसके)
एम-पीएसके का गठन, अन्य बहु-स्थिति मॉड्यूलेशन की तरह, प्रतीकों में के = लॉग 2 एम बिट्स को समूहीकृत करके और प्रतीक मूल्यों के एक सेट और मॉड्यूलेटेड वेवफॉर्म चरण शिफ्ट मूल्यों के एक सेट के बीच एक-से-एक पत्राचार शुरू करके किया जाता है। सेट से चरण बदलाव मान समान मात्रा में भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, चित्र 4 ग्रे कोडिंग के साथ 8-पीएसके के लिए सिग्नल तारामंडल दिखाता है।
चावल। 14. 8-पीएसके मॉड्यूलेशन सिग्नल तारामंडल
आयाम-चरण प्रकार के मॉड्यूलेशन (QAM)
जाहिर है, प्रेषित जानकारी को एन्कोड करने के लिए, आप एक वाहक तरंग पैरामीटर का नहीं, बल्कि दो का एक साथ उपयोग कर सकते हैं।
यदि सिग्नल तारामंडल में आसन्न बिंदुओं के बीच की दूरी समान है, तो प्रतीक त्रुटियों का न्यूनतम स्तर प्राप्त किया जाएगा, अर्थात। तारामंडल में अंकों का वितरण समतल पर एक समान होगा। इसलिए, सिग्नल तारामंडल में एक जालीदार उपस्थिति होनी चाहिए। इस प्रकार के सिग्नल तारामंडल के साथ मॉड्यूलेशन को क्वाडरेचर एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन (QAM - क्वाडरेचर एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन) कहा जाता है।
QAM बहु-स्थिति मॉड्यूलेशन है। जब M=4 यह QPSK से मेल खाता है, इसलिए इसे औपचारिक रूप से QAM M ≥ 8 के लिए माना जाता है (चूंकि प्रति प्रतीक k = लॉग 2 M ,k∈N बिट्स की संख्या, तो M केवल 2 की शक्तियों का मान ले सकता है: 2, 4, 8, 16, आदि)। उदाहरण के लिए, चित्र 5 ग्रे कोडिंग के साथ 16-क्यूएएम सिग्नल समूह दिखाता है।
चावल। 15.16-क्यूएएम मॉड्यूलेशन तारामंडल
मॉड्यूलेशन के आवृत्ति प्रकार (एफएसके, एमएसके, एम-एफएसके, जीएफएसके, जीएमएसके)।
आवृत्ति मॉड्यूलेशन के मामले में, वाहक कंपन का पैरामीटर - सूचना वाहक - वाहक आवृत्ति ω(t) है। मॉड्यूलेटेड रेडियो सिग्नल का रूप है:
| s(t)= Acos(ω(t)t +φ 0)= Acos(ω c t +ω d c(t)t +φ 0)= | ||
| Acos(ω c t +φ 0) cos(ω d c(t)t) - Asin(ω c t+φ 0)sin(ω d c(t)t), | ||
जहां ω c सिग्नल की निरंतर केंद्रीय आवृत्ति है, ω d आवृत्ति का विचलन (परिवर्तन) है, c(t) सूचना संकेत है, φ 0 प्रारंभिक चरण है।
यदि सूचना सिग्नल में 2 संभावित मान हैं, तो बाइनरी फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन होता है (एफएसके - फ़्रिक्वेंसीशिफ्टकीइंग)। (4) में सूचना संकेत ध्रुवीय है, अर्थात। मान (-1,1) लेता है, जहां -1 मूल (गैर-ध्रुवीय) सूचना संकेत 0 के मान से मेल खाता है, और 1 एक से मेल खाता है। इस प्रकार, बाइनरी आवृत्ति मॉड्यूलेशन के साथ, मूल सूचना सिग्नल (0,1) के मूल्यों का सेट मॉड्यूलेटेड रेडियो सिग्नल की आवृत्ति के मूल्यों के सेट से जुड़ा होता है (ω सी −ω डी,ω सी + ω डी). एफएसके सिग्नल का प्रकार चित्र 1.11 में दिखाया गया है।
चावल। 16. एफएसके सिग्नल: ए - सूचना संदेश; बी- मॉड्यूलेटिंग सिग्नल; सी - एचएफ दोलन का मॉड्यूलेशन
(4) से एफएसके मॉड्यूलेटर का प्रत्यक्ष कार्यान्वयन इस प्रकार है: सिग्नल I(t) और Q(t) का रूप है: I (t) = Acos(ω d c(t)t), Q(t) = Asin( ω d c(t )t) . चूंकि फ़ंक्शन पाप और कॉस अंतराल [-1..1] में मान लेते हैं, एफएसके सिग्नल का सिग्नल तारामंडल त्रिज्या ए के साथ एक सर्कल है।
चतुर्भुज चरण मॉड्यूलेशन QPSK (क्वाड्रेट चरण शिफ्ट कीइंग) एक चार-स्तरीय चरण मॉड्यूलेशन (एम = 4) है, जिसमें आरएफ दोलन का चरण एक चरण के बराबर चार अलग-अलग मान ले सकता है
π/2. प्रत्येक |
चरण मान |
संग्राहक संकेत |
|||
इसमें जानकारी के दो टुकड़े शामिल हैं। क्योंकि |
निरपेक्ष |
||||
चरण मान |
कोई फर्क नहीं पड़ता, चलो चुनें |
||||
± π 4, ± 3 π 4. |
पत्र-व्यवहार |
मान |
|||
मॉड्यूलेटेड सिग्नल ± π 4, ± 3 π 4 |
और प्रेषित |
||||
सूचना अनुक्रम 00, 01, 10, 11 के डिबिट ग्रे कोड (चित्र 3.13 देखें) या किसी अन्य एल्गोरिदम द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। यह स्पष्ट है कि QPSK मॉड्यूलेशन के साथ मॉड्यूलेटिंग सिग्नल का मान BPSK मॉड्यूलेशन (समान सूचना हस्तांतरण दर पर) की तुलना में आधा बदल जाता है।
QPSK मॉड्यूलेशन के साथ जटिल लिफ़ाफ़ा g(t)।
एक छद्म-यादृच्छिक ध्रुवीय बेसबैंड सिग्नल है, जिसके अनुसार चतुर्भुज घटक
(3.41), संख्यात्मक मान ± 1 2 लें। जिसमें
जटिल लिफ़ाफ़े के प्रत्येक प्रतीक की अवधि मूल डिजिटल मॉड्यूलेटिंग सिग्नल के प्रतीकों से दोगुनी लंबी है। जैसा कि ज्ञात है, एक बहुस्तरीय सिग्नल का पावर स्पेक्ट्रल घनत्व बाइनरी सिग्नल के पावर स्पेक्ट्रल घनत्व के साथ मेल खाता है
एम = 4 और इसलिए टी एस = 2 टी बी। तदनुसार, QPSK सिग्नल की शक्ति वर्णक्रमीय घनत्व (के लिए)
सकारात्मक आवृत्तियों) समीकरण (3.28) के आधार पर अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है:
पी(एफ) = के × ( |
पाप 2 |
||||
पी×(एफ - एफ |
)×2×टी |
||||
समीकरण (3.51) से यह पता चलता है कि QPSK सिग्नल की शक्ति वर्णक्रमीय घनत्व में पहले शून्य के बीच की दूरी D f = 1 T b के बराबर है, जो इससे दो गुना कम है
बीपीएसके मॉड्यूलेशन के लिए. दूसरे शब्दों में, चतुर्भुज QPSK मॉड्यूलेशन की वर्णक्रमीय दक्षता बाइनरी चरण मॉड्यूलेशन BPSK की तुलना में दोगुनी है।
क्योंकि(ωc t ) |
||||||
रचनात्मक |
||||||
डब्ल्यू(टी) |
शेपर |
|||||
वर्ग निकालना |
एडर |
|||||
अवयव |
||||||
यह) |
पाप(ωc t ) |
|||||
रचनात्मक |
||||||
चित्र.3.15. चतुर्भुज मॉड्यूलेटर QPSK सिग्नल
चतुर्भुज QPSK मॉड्यूलेटर का कार्यात्मक आरेख चित्र 3.15 में दिखाया गया है। कोड कनवर्टर गति आर पर एक डिजिटल सिग्नल प्राप्त करता है। कोड कनवर्टर कॉम्प्लेक्स के चतुर्भुज घटकों को उत्पन्न करता है
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तालिका 3.2 के अनुसार लिफाफा मूल गति से दो गुना कम गति पर। शेपिंग फ़िल्टर मॉड्यूलेटिंग (और तदनुसार मॉड्यूलेटेड) सिग्नल का एक दिया गया फ़्रीक्वेंसी बैंड प्रदान करते हैं। वाहक आवृत्ति के चतुर्भुज घटकों को आवृत्ति सिंथेसाइज़र सर्किट से आरएफ मल्टीप्लायरों को आपूर्ति की जाती है। योजक के आउटपुट पर परिणामी QPSK मॉड्यूलेटेड सिग्नल s (t) होता है
(3.40) के अनुसार।
तालिका 3.2
QPSK सिग्नल जनरेशन
क्योंकि[θk ] |
|||||||||||||||
पाप[θk ] |
|||||||||||||||
अवयव |
|||||||||||||||
मैं-घटक |
|||||||||||||||
QPSK सिग्नल, BPSK सिग्नल की तरह, इसके स्पेक्ट्रम में वाहक आवृत्ति नहीं होती है और इसे केवल एक सुसंगत डिटेक्टर का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जो मॉड्यूलेटर सर्किट की दर्पण छवि है और
अनुसूचित जनजाति) |
||||||
क्योंकि(ωc t ) |
||||||
वसूली |
||||||
डिजिटल |
||||||
पाप(ωc t ) |
||||||
यह)
चित्र.3.16. क्वाडरेचर डेमोडुलेटर QPSK सिग्नल
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चित्र 3.16 में दिखाया गया है।
3.3.4. विभेदक बाइनरी चरण मॉड्यूलेशन डीबीपीएसके
कुछ मामलों में मॉड्यूलेटेड सिग्नल के स्पेक्ट्रम में वाहक आवृत्ति की मौलिक अनुपस्थिति रिसीवर में डेमोडुलेटर की अनुचित जटिलता को जन्म देती है। क्यूपीएसके और बीपीएसके सिग्नल केवल एक सुसंगत डिटेक्टर द्वारा प्राप्त किए जा सकते हैं, जिसके कार्यान्वयन के लिए सिग्नल के साथ एक संदर्भ आवृत्ति संचारित करना या रिसीवर में एक विशेष वाहक रिकवरी सर्किट लागू करना आवश्यक है। डिटेक्टर सर्किट का एक महत्वपूर्ण सरलीकरण तब प्राप्त होता है जब चरण मॉड्यूलेशन को विभेदक रूप डीबीपीएसके (डिफरेंशियल बाइनरी फेज़ शिफ्ट कीइंग) में लागू किया जाता है।
विभेदक कोडिंग का विचार किसी सूचना प्रतीक के पूर्ण मूल्य को नहीं, बल्कि पिछले मूल्य के सापेक्ष उसके परिवर्तन (या गैर-परिवर्तन) को बताना है। दूसरे शब्दों में, प्रत्येक बाद के प्रेषित चरित्र में पिछले चरित्र के बारे में जानकारी होती है। इस प्रकार, डिमॉड्यूलेशन के दौरान मूल जानकारी निकालने के लिए, संदर्भ संकेत के रूप में वाहक आवृत्ति के मॉड्यूलेटेड पैरामीटर के पूर्ण नहीं, बल्कि सापेक्ष मूल्य का उपयोग करना संभव है। विभेदक बाइनरी कोडिंग एल्गोरिदम को निम्नलिखित सूत्र द्वारा वर्णित किया गया है:
डीके = |
एम के Å डी के −1 |
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जहां (एम के) मूल बाइनरी अनुक्रम है; (डीके)-
परिणामी द्विआधारी अनुक्रम; Å योग मॉड्यूल 2 का प्रतीक है।
विभेदक कोडिंग का एक उदाहरण तालिका 3.3 में दिखाया गया है।
तालिका 3.3 |
||||||||||
बाइनरी की विभेदक कोडिंग |
||||||||||
डिजिटल सिग्नल |
||||||||||
(डी के |
||||||||||
(डी के |
||||||||||
हार्डवेयर डिफरेंशियल कोडिंग को बाइनरी सूचना अनुक्रम और मॉड्यूलो 2 अतिरिक्त सर्किट (चित्र 3.17) में एक प्रतीक की अवधि के बराबर समय अंतराल के लिए सिग्नल विलंब सर्किट के रूप में कार्यान्वित किया जाता है।
तर्क सर्किट |
|||||
डीके = |
|||||
एम के Å डी के −1 |
|||||
विलंब रेखा
चित्र 3.17. विभेदक DBPSK सिग्नल एनकोडर
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मध्यवर्ती आवृत्ति पर डीबीपीएसके सिग्नल का एक अंतर असंगत डिटेक्टर चित्र 3.18 में दिखाया गया है।
डिटेक्टर प्राप्त पल्स को एक प्रतीक अंतराल से विलंबित करता है, और फिर प्राप्त और विलंबित प्रतीकों को गुणा करता है:
एस के × एस के −1 = डी के पाप(डब्ल्यू सी टी )डी के −1 × पाप(डब्ल्यू सी टी ) = 1 2 डी के × डी के −1 ×।
फ़िल्टर करने के बाद लो-पास फ़िल्टर का उपयोग करें या मिलान करें
यह स्पष्ट है कि न तो जटिल लिफाफे का अस्थायी आकार और न ही अंतर डीबीपीएसके सिग्नल की वर्णक्रमीय संरचना सामान्य बीपीएसके सिग्नल से भिन्न होगी।
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3.3.5. विभेदक चतुर्भुज चरण मॉड्यूलेशन π/4 DQPSK
π/4 डीक्यूपीएसके (डिफरेंशियल क्वाड्रेट फेज़ शिफ्ट कीइंग) मॉड्यूलेशन विभेदक चरण मॉड्यूलेशन का एक रूप है जो विशेष रूप से चार-स्तरीय क्यूपीएसके सिग्नल के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस प्रकार के मॉड्यूलेशन सिग्नल को एक गैर-सुसंगत डिटेक्टर द्वारा डिमोड्युलेट किया जा सकता है, जैसा कि डीबीपीएसके मॉड्यूलेशन सिग्नल के लिए विशिष्ट है।
π/4 डीक्यूपीएसके मॉड्यूलेशन में अंतर कोडिंग और डीबीपीएसके मॉड्यूलेशन में अंतर कोडिंग के बीच अंतर यह है कि सापेक्ष परिवर्तन मॉड्यूलेटिंग डिजिटल प्रतीक में प्रसारित नहीं होता है, बल्कि मॉड्यूलेटेड पैरामीटर में, इस मामले में चरण में होता है। मॉड्यूलेटेड सिग्नल उत्पन्न करने के लिए एल्गोरिदम को तालिका 3.4 में समझाया गया है।
तालिका 3.4
सिग्नल जनरेशन एल्गोरिदम π/4 DQPSK
जानकारी |
|||||
ny डेबिट |
|||||
वेतन वृद्धि |
ϕ = π 4 |
ϕ = 3 π 4 |
ϕ = −3 π 4 |
ϕ = − π 4 |
|
अवस्था कोण |
|||||
क्यू-घटक |
क्यू = पाप (θk ) = पाप (θk − 1 + |
||||
मैं-घटक |
I = cos(θ k ) = cos(θ k − 1 + |
||||
मूल सूचना अनुक्रम का प्रत्येक अंक वाहक आवृत्ति के एक चरण वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है। चरण कोण वृद्धि π/4 का गुणज है। नतीजतन, पूर्ण चरण कोण θ k वेतन वृद्धि में आठ अलग-अलग मान ले सकता है
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π/4, और जटिल लिफ़ाफ़े का प्रत्येक चतुर्भुज घटक पाँच संभावित मानों में से एक है:
0, ±1 2, ±1. वाहक आवृत्ति के एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण को चित्र 3.13 में एम = 8 के लिए राज्य आरेख का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है, वैकल्पिक रूप से चार-स्थिति से वाहक आवृत्ति चरण के पूर्ण मूल्य का चयन करके।
π/4 DQPSK मॉड्यूलेटर का ब्लॉक आरेख चित्र 3.19 में दिखाया गया है। मूल बाइनरी डिजिटल मॉड्यूलेटिंग सिग्नल कोड-चरण कनवर्टर में प्रवेश करता है। कनवर्टर में, सिग्नल को एक प्रतीक अंतराल से विलंबित करने के बाद, वर्तमान डिबिट मान और वाहक आवृत्ति के संबंधित चरण वृद्धि φ k निर्धारित की जाती है। यह
चरण वृद्धि को जटिल लिफाफे के चतुर्भुज I Q घटकों के कैलकुलेटर में फीड किया जाता है (तालिका 3.3)। बाहर निकलना
आई क्यू कैलकुलेटर पांच स्तर का है
दो बार पल्स अवधि के साथ डिजिटल सिग्नल |
||||||||||
Q = cos(θk –1 + Δφ) |
आकार देने वाला फ़िल्टर |
|||||||||
क्योंकि(ωc t ) |
||||||||||
Δφk |
||||||||||
सप्ताह(टी) |
||||||||||
कनवर्टर |
||||||||||
Δφk |
||||||||||
पाप(ωc t ) |
||||||||||
मैं = पाप(θk –1 + Δφ) |
आकार देने वाला फ़िल्टर |
|||||||||
चित्र.3.19. π/4 DQPSK मॉड्यूलेटर का कार्यात्मक आरेख |
||||||||||
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मूल बाइनरी डिजिटल सिग्नल की पल्स अवधि से अधिक होना। इसके बाद, जटिल लिफाफे के चतुर्भुज I (t), Q (t) घटक गुजरते हैं
आकार देने वाले फिल्टर और उच्च-आवृत्ति सिग्नल के चतुर्भुज घटकों को बनाने के लिए उच्च-आवृत्ति मल्टीप्लायरों को खिलाया जाता है। उच्च-आवृत्ति योजक के आउटपुट पर एक पूरी तरह से गठित होता है
π/4 डीक्यूपीएसके सिग्नल।
π/4 डीक्यूपीएसके सिग्नल डेमोडुलेटर (चित्र 3.20) को मॉड्यूलेटिंग सिग्नल के चतुर्भुज घटकों का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसकी संरचना डीबीपीएसके सिग्नल डेमोडुलेटर की संरचना के समान है। मध्यवर्ती आवृत्ति पर इनपुट आरएफ सिग्नल r (t) = cos(ω c t + θ k)।
आरआई(टी)
आर(टी)
विलंब τ = टी एस
w(t) निर्णय उपकरण
चरण बदलाव Δφ = π/2
आरक्यू(टी)
चित्र.3.20. मध्यवर्ती आवृत्ति पर डेमोडुलेटर π/4 DQPSK सिग्नल
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विलंब सर्किट और आरएफ गुणक के इनपुट पर जाता है। प्रत्येक गुणक के आउटपुट पर सिग्नल (उच्च-आवृत्ति घटकों को हटाने के बाद) का रूप होता है:
r I (t) = cos(w c t + q k) × cos(w c t + q k −1) = cos(Df k); |
||
आर क्यू (टी) = कॉस (डब्ल्यू सी टी + क्यू के) × पाप (डब्ल्यू सी टी + क्यू के -1) = पाप (डीएफ के)। |
||
सॉल्वर प्रत्येक लो-पास फिल्टर के आउटपुट पर बेसबैंड सिग्नल का विश्लेषण करता है। चरण कोण वृद्धि का चिह्न और परिमाण निर्धारित किया जाता है, और, परिणामस्वरूप, प्राप्त डेबिट का मान। उच्च-आवृत्ति विलंब सर्किट की सटीकता और स्थिरता के लिए उच्च आवश्यकताओं के कारण एक मध्यवर्ती आवृत्ति पर डेमोडुलेटर का हार्डवेयर कार्यान्वयन (चित्र 3.20 देखें) एक आसान काम नहीं है। बेसबैंड रेंज में मॉड्यूलेटेड सिग्नल के सीधे हस्तांतरण के साथ π/4 DQPSK सिग्नल डेमोडुलेटर सर्किट का एक अधिक सामान्य संस्करण, जैसा कि चित्र 3.21 में दिखाया गया है।
आर(टी) |
आर11(टी) |
आरक्यू(टी) |
|||||||||
τ = टी एस |
|||||||||||
cos(ωc t + γ) |
आर1(टी) |
आर12(टी) |
आरआई(टी) |
||||||||
आर21(टी) |
|||||||||||
पाप(ωc t + γ) |
|
आर2(टी) |
|
r22(टी) |
|
τ = टी एस |
|
चित्र.3.21. बेसबैंड रेंज में डेमोडुलेटर π/4 QPSK सिग्नल
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बेसबैंड रेंज में मॉड्यूलेटेड सिग्नल का सीधा स्थानांतरण आपको पूरी तरह से कार्यान्वित करने की अनुमति देता है
मॉड्यूलेटेड ऑसीलेशन स्पेक्ट्रम को बेसबैंड रेंज में स्थानांतरित करना। संदर्भ सिग्नल, जो आरएफ मल्टीप्लायरों के इनपुट को भी आपूर्ति किए जाते हैं, मॉड्यूलेटेड दोलन की वाहक आवृत्ति के साथ चरण-लॉक नहीं होते हैं। परिणामस्वरूप, लो-पास फिल्टर के आउटपुट पर बेसबैंड सिग्नल में एक मनमाना चरण बदलाव होता है, जिसे प्रतीक अंतराल के दौरान स्थिर माना जाता है:
(t) = cos(w c t + q k) × cos(w c t + g) = cos(q k - g); |
|||
आर 2 (टी) = कॉस(डब्ल्यू सी टी + क्यू के) × पाप (डब्ल्यू सी टी + जी) = पाप (क्यू के - जी), |
|||
जहां γ प्राप्त और संदर्भ संकेतों के बीच चरण बदलाव है।
डिमॉड्यूलेटेड बेसबैंड सिग्नल दो विलंब सर्किट और चार बेसबैंड मल्टीप्लायरों को खिलाए जाते हैं, जिनके आउटपुट पर निम्नलिखित सिग्नल होते हैं:
आर 11 (टी) = कॉस(क्यू के - जी) × कॉस(क्यू के −1 - जी); |
|
आर 22 (टी) = पाप(क्यू के - जी) × पाप(क्यू के −1 - जी); |
|
आर 12 (टी) = कॉस(क्यू के - जी) × पाप(क्यू के −1 - जी); |
आर 21 (टी) = पाप (क्यू के - जी) × कॉस (क्यू के −1 - जी)।
गुणकों के आउटपुट संकेतों के योग के परिणामस्वरूप, एक मनमाना चरण बदलाव γ समाप्त हो जाता है, जिससे केवल वाहक आवृत्ति के चरण कोण में वृद्धि के बारे में जानकारी बचती है:
डीजे के);
आर आई (टी) = आर 12 (टी) + आर 21 (टी) =
आर 12 (टी) = कॉस(क्यू के - जी) × पाप(क्यू के −1 - जी) + आर 21 (टी) =
पाप(क्यू के - जी ) × कॉस(क्यू के −1 - जी ) = पाप(क्यू के - क्यू के −1 ) = पाप(डीजे के ).
बेसबैंड रेंज में विलंब सर्किट का कार्यान्वयन और
डिमोड्युलेटेड सिग्नल के बाद के डिजिटल प्रसंस्करण से सर्किट की स्थिरता और सूचना रिसेप्शन की विश्वसनीयता में काफी वृद्धि होती है।
3.3.6. चतुर्भुज चरण शिफ्ट मॉड्यूलेशन
OQPS (ऑफसेट क्वाड्रेट फेज़ शिफ्ट कीइंग) QPSK का एक विशेष मामला है। QPSK सिग्नल का वाहक आवृत्ति आवरण सैद्धांतिक रूप से स्थिर है। हालाँकि, जब मॉड्यूलेटिंग सिग्नल की आवृत्ति बैंड सीमित होती है, तो चरण-मॉड्यूलेटेड सिग्नल के आयाम की स्थिरता की संपत्ति खो जाती है। बीपीएसके या क्यूपीएसके मॉड्यूलेशन के साथ सिग्नल संचारित करते समय, प्रतीक अंतराल पर चरण परिवर्तन π या पी 2 हो सकता है। intuitively
यह स्पष्ट है कि वाहक चरण में तात्कालिक छलांग जितनी अधिक होगी, सिग्नल स्पेक्ट्रम सीमित होने पर एएम उतना ही अधिक होगा। वास्तव में, जब सिग्नल का चरण बदलता है तो उसके आयाम में तात्कालिक परिवर्तन का परिमाण जितना अधिक होता है, इस समय छलांग के अनुरूप स्पेक्ट्रम के हार्मोनिक्स का परिमाण उतना ही अधिक होता है। दूसरे शब्दों में, जब सिग्नल स्पेक्ट्रम सीमित होता है
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परिणामी आंतरिक एएम का परिमाण वाहक आवृत्ति में तात्कालिक चरण कूद के परिमाण के समानुपाती होगा।
QPSK सिग्नल में, यदि आप Q और I चैनलों के बीच T b के टाइम शिफ्ट का उपयोग करते हैं, तो आप अधिकतम वाहक चरण छलांग को सीमित कर सकते हैं, अर्थात। तत्व दर्ज करें
चैनल Q या I में T b मान का विलंब। प्रयोग
समय परिवर्तन इस तथ्य को जन्म देगा कि पूर्ण आवश्यक चरण परिवर्तन दो चरणों में होगा: पहला, एक चैनल की स्थिति बदलती है (या नहीं बदलती है), फिर दूसरे की। चित्र 3.22 में पल्स क्यू (टी) और आई (टी) को मॉड्यूलेट करने का क्रम दिखाया गया है
पारंपरिक QPSK मॉड्यूलेशन के लिए चतुर्भुज चैनल।
क्यू(टी)
यह) |
||||||||||||||||
मैं(टी-टीबी) |
||||||||||||||||
2टी |
||||||||||||||||
चित्र.3.22. QPSK के साथ I/Q चैनलों में सिग्नलों को संशोधित करना
और OQPSK मॉड्यूलेशन
प्रत्येक पल्स की अवधि T s = 2 T b है। I या Q में कोई प्रतीक बदलने पर कैरियर चरण बदल जाता है
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5. मॉड्यूलेशन प्रकारों का अवलोकन
संचरित सूचना अनुक्रम में परिवर्तन के नियम के अनुसार वाहक हार्मोनिक दोलन (इसके एक या अधिक मापदंडों) के परिवर्तन को मॉड्यूलेशन कहा जाता है। एनालॉग रूप में डिजिटल सिग्नल प्रसारित करते समय, वे हेरफेर की अवधारणा के साथ काम करते हैं।
गलत रिसेप्शन की दी गई संभावना के लिए अधिकतम संभव सूचना संचरण दर प्राप्त करने में मॉड्यूलेशन विधि एक प्रमुख भूमिका निभाती है। ट्रांसमिशन सिस्टम की अधिकतम क्षमताओं का आकलन प्रसिद्ध शैनन फॉर्मूला का उपयोग करके किया जा सकता है, जो प्रयुक्त आवृत्ति बैंड एफ पर सफेद गॉसियन शोर के साथ एक सतत चैनल की क्षमता सी की निर्भरता और सिग्नल और शोर शक्तियों का अनुपात पीसी/ निर्धारित करता है। पी.एस.एच.
जहां पीसी औसत सिग्नल शक्ति है;
पीएसएच आवृत्ति बैंड में औसत शोर शक्ति है।
बैंडविड्थ को वास्तविक सूचना प्रसारण दर वी की ऊपरी सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है। उपरोक्त अभिव्यक्ति हमें संचरण दर का अधिकतम मूल्य खोजने की अनुमति देती है जिसे गाऊसी चैनल में दिए गए मानों के साथ प्राप्त किया जा सकता है: आवृत्ति रेंज की चौड़ाई जिसमें ट्रांसमिशन होता है (डीएफ) और सिग्नल-टू-शोर अनुपात (पीसी/आरएसएच)।
किसी विशेष ट्रांसमिशन सिस्टम में बिट के गलत रिसेप्शन की संभावना PC/РШ के अनुपात से निर्धारित होती है। शैनन के सूत्र से यह पता चलता है कि विशिष्ट संचरण दर वी/डीएफ में वृद्धि के लिए प्रति बिट ऊर्जा लागत (पीसी) में वृद्धि की आवश्यकता होती है। सिग्नल-टू-शोर अनुपात पर विशिष्ट ट्रांसमिशन गति की निर्भरता चित्र में दिखाई गई है। 5.1.
चित्र 5.1 - सिग्नल-टू-शोर अनुपात पर विशिष्ट संचरण गति की निर्भरता
किसी भी ट्रांसमिशन सिस्टम को चित्र (क्षेत्र बी) में दिखाए गए वक्र के नीचे स्थित एक बिंदु द्वारा वर्णित किया जा सकता है। इस वक्र को अक्सर सीमा या शैनन सीमा कहा जाता है। क्षेत्र बी में किसी भी बिंदु के लिए, एक संचार प्रणाली बनाना संभव है जिसके गलत रिसेप्शन की संभावना आवश्यकतानुसार छोटी हो सकती है।
आधुनिक प्रणालियाँडेटा ट्रांसमिशन के लिए आवश्यक है कि अज्ञात त्रुटि की संभावना 10-4...10-7 से अधिक न हो।
आधुनिक डिजिटल संचार प्रौद्योगिकी में, सबसे आम हैं आवृत्ति मॉड्यूलेशन (एफएसके), सापेक्ष चरण मॉड्यूलेशन (डीपीएसके), क्वाडरेचर चरण मॉड्यूलेशन (क्यूपीएसके), ऑफसेट चरण मॉड्यूलेशन (ऑफसेट), जिसे ओ-क्यूपीएसके या एसक्यूपीएसके, क्वाडरेचर आयाम मॉड्यूलेशन ( QAM) .
आवृत्ति मॉड्यूलेशन के साथ, सूचना अनुक्रम के मान "0" और "1" एक स्थिर आयाम के साथ एनालॉग सिग्नल की कुछ आवृत्तियों के अनुरूप होते हैं। फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन बहुत शोर-प्रतिरोधी है, लेकिन फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन संचार चैनल की बैंडविड्थ को बर्बाद कर देता है। इसलिए, इस प्रकार के मॉड्यूलेशन का उपयोग कम गति वाले प्रोटोकॉल में किया जाता है जो कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात वाले चैनलों पर संचार की अनुमति देता है।
सापेक्ष चरण मॉड्यूलेशन के साथ, सूचना तत्व के मूल्य के आधार पर, केवल सिग्नल का चरण बदलता है जबकि आयाम और आवृत्ति अपरिवर्तित रहती है। इसके अलावा, प्रत्येक सूचना बिट चरण के पूर्ण मूल्य से नहीं, बल्कि पिछले मूल्य के सापेक्ष इसके परिवर्तन से जुड़ा है।
अधिक बार, चार-चरण डीपीएसके, या डबल डीपीएसके का उपयोग किया जाता है, जो चार संकेतों के संचरण पर आधारित होता है, जिनमें से प्रत्येक मूल बाइनरी अनुक्रम के दो बिट्स (डिबिट) के बारे में जानकारी रखता है। आमतौर पर चरणों के दो सेट का उपयोग किया जाता है: डिबिट मान (00, 01, 10 या 11) के आधार पर, सिग्नल का चरण 0°, 90°, 180°, 270° या 45°, 135°, 225 में बदल सकता है। °, 315° क्रमशः। इस मामले में, यदि एन्कोडेड बिट्स की संख्या तीन (8 चरण रोटेशन स्थिति) से अधिक है, तो डीपीएसके की शोर प्रतिरक्षा तेजी से कम हो जाती है। इस कारण से, डीपीएसके का उपयोग हाई-स्पीड डेटा ट्रांसमिशन के लिए नहीं किया जाता है।
4-स्थिति या चतुर्भुज चरण मॉड्यूलेशन मॉडेम का उपयोग उन प्रणालियों में किया जाता है जहां बीपीएसके ट्रांसमिट डिवाइस (1 बिट/(एस · हर्ट्ज)) की सैद्धांतिक वर्णक्रमीय दक्षता उपलब्ध बैंडविड्थ के लिए अपर्याप्त है। बीपीएसके सिस्टम में उपयोग की जाने वाली विभिन्न डिमोड्यूलेशन तकनीकों का उपयोग क्यूपीएसके सिस्टम में भी किया जाता है। QPSK के मामले में बाइनरी मॉड्यूलेशन विधियों के प्रत्यक्ष विस्तार के अलावा, शिफ्ट (ऑफसेट) के साथ 4-पोजीशन मॉड्यूलेशन का भी उपयोग किया जाता है। क्यूपीएसके और बीपीएसके की कुछ किस्में तालिका में दी गई हैं। 5.1.
चतुर्भुज आयाम मॉड्यूलेशन के साथ, सिग्नल का चरण और आयाम दोनों बदल जाते हैं, जो आपको एन्कोडेड बिट्स की संख्या बढ़ाने की अनुमति देता है और साथ ही शोर प्रतिरक्षा में काफी सुधार करता है। वर्तमान में, मॉड्यूलेशन विधियों का उपयोग किया जाता है जिसमें एक बॉड अंतराल में एन्कोड की गई सूचना बिट्स की संख्या 8...9 तक पहुंच सकती है, और सिग्नल स्पेस में सिग्नल पदों की संख्या 256...512 तक पहुंच सकती है।
तालिका 5.1 - क्यूपीएसके और बीपीएसके के प्रकार
| बाइनरी पीएसके | चार-स्थिति वाला पीएसके | संक्षिप्त वर्णन |
| बीपीएसके | क्यूपीएसके | पारंपरिक सुसंगत बीपीएसके और क्यूपीएसके |
| DEBPSK | DEQPSK | सापेक्ष कोडिंग और एसवीएन के साथ पारंपरिक सुसंगत बीपीएसके और क्यूपीएसके |
| डीबीएसके | डीक्यूपीएसके | ऑटोसहसंबंध डिमोड्यूलेशन के साथ QPSK (कोई EHV नहीं) |
| एफबीपीएसके | बीपीएसके या क्यूपीएसके पेटेंट फीयर प्रोसेसर के साथ गैर-रेखीय प्रवर्धन प्रणालियों के लिए उपयुक्त है शिफ्ट (ऑफ़सेट) के साथ QPSK शिफ्ट और रिलेटिव कोडिंग के साथ QPSK शिफ्ट और फीयर के पेटेंट प्रोसेसर के साथ QPSK पी/4 द्वारा सापेक्ष कोडिंग और चरण बदलाव के साथ क्यूपीएसके |
संकेतों का चतुर्भुज प्रतिनिधित्व उनका वर्णन करने का एक सुविधाजनक और काफी सार्वभौमिक साधन है। चतुर्भुज प्रतिनिधित्व कंपन को दो ऑर्थोगोनल घटकों - साइन और कोसाइन के रैखिक संयोजन के रूप में व्यक्त करना है:
S(t)=x(t)sin(wt+(j))+y(t)cos(wt+(j)), (5.2)
जहाँ x(t) और y(t) द्विध्रुवी असतत मात्राएँ हैं।
इस तरह का असतत मॉड्यूलेशन (हेरफेर) एक दूसरे के सापेक्ष 90° स्थानांतरित वाहकों पर दो चैनलों पर किया जाता है, अर्थात। चतुर्भुज में स्थित है (इसलिए प्रतिनिधित्व और सिग्नल उत्पादन विधि का नाम)।
आइए QPSK सिग्नल उत्पन्न करने के उदाहरण का उपयोग करके क्वाडरेचर सर्किट (चित्र 5.2) के संचालन की व्याख्या करें।
चित्र 5.2 - चतुर्भुज मॉड्यूलेटर सर्किट
अवधि टी के बाइनरी प्रतीकों के मूल अनुक्रम को एक शिफ्ट रजिस्टर का उपयोग करके, विषम वाई दालों में विभाजित किया जाता है, जो कि चतुर्भुज चैनल (coswt) को आपूर्ति की जाती है, और यहां तक कि एक्स दालों को इन-फेज चैनल (sinwt) को आपूर्ति की जाती है। दालों के दोनों क्रम संबंधित मैनिपुलेटिंग पल्स शेपर्स के इनपुट पर पहुंचते हैं, जिसके आउटपुट पर द्विध्रुवी दालों x(t) और y(t) के अनुक्रम बनते हैं।
हेरफेर करने वाली दालों का आयाम और अवधि 2T है। पल्स x(t) और y(t) चैनल मल्टीप्लायरों के इनपुट पर पहुंचते हैं, जिनके आउटपुट पर दो-चरण चरण-संग्राहक दोलन बनते हैं। योग के बाद, वे एक QPSK सिग्नल बनाते हैं।
सिग्नल का वर्णन करने के लिए उपरोक्त अभिव्यक्ति चैनलों में बहु-स्तरीय हेरफेर दालों x(t), y(t) की पारस्परिक स्वतंत्रता की विशेषता है, अर्थात। एक चैनल में एक का स्तर दूसरे चैनल में एक या शून्य के स्तर के अनुरूप हो सकता है। परिणामस्वरूप, चतुर्भुज सर्किट का आउटपुट सिग्नल न केवल चरण में, बल्कि आयाम में भी बदलता है। चूँकि प्रत्येक चैनल में आयाम हेरफेर किया जाता है, इस प्रकार के मॉड्यूलेशन को आयाम चतुर्भुज मॉड्यूलेशन कहा जाता है।
ज्यामितीय व्याख्या का उपयोग करके, प्रत्येक QAM सिग्नल को सिग्नल स्पेस में एक वेक्टर के रूप में दर्शाया जा सकता है।
केवल वैक्टर के सिरों को चिह्नित करके, QAM संकेतों के लिए हम एक सिग्नल बिंदु के रूप में एक छवि प्राप्त करते हैं, जिसके निर्देशांक x(t) और y(t) मानों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। सिग्नल बिंदुओं का सेट तथाकथित सिग्नल तारामंडल बनाता है।
चित्र में. 5.3 मॉड्यूलेटर का ब्लॉक आरेख दिखाता है, और चित्र। 5.4 - उस स्थिति के लिए संकेत तारामंडल जब x(t) और y(t) मान ±1, ±3 (QAM-4) लेते हैं।
चित्र 5.4 - क्यूएएम-4 सिग्नल आरेख
मान ±1, ±3 मॉड्यूलेशन स्तर निर्धारित करते हैं और प्रकृति में सापेक्ष होते हैं। तारामंडल में 16 सिग्नल बिंदु होते हैं, जिनमें से प्रत्येक चार प्रसारित सूचना बिट्स से मेल खाता है।
स्तरों ±1, ±3, ±5 का संयोजन 36 सिग्नल बिंदुओं का एक समूह बना सकता है। हालाँकि, इनमें से, ITU-T प्रोटोकॉल सिग्नल स्पेस में समान रूप से वितरित केवल 16 बिंदुओं का उपयोग करते हैं।
QAM-4 को व्यावहारिक रूप से लागू करने के कई तरीके हैं, जिनमें से सबसे आम तथाकथित सुपरपोज़िशन मॉड्यूलेशन (SPM) विधि है। इस पद्धति को लागू करने वाली योजना दो समान QPSK (चित्र 5.5) का उपयोग करती है।
QAM प्राप्त करने के लिए उसी तकनीक का उपयोग करके, आप QAM-32 के व्यावहारिक कार्यान्वयन के लिए एक आरेख प्राप्त कर सकते हैं (चित्र 5.6)।
चित्र 5.5 - QAM-16 मॉड्यूलेटर सर्किट
चित्र 5.6 - QAM-32 मॉड्यूलेटर सर्किट
QAM-64, QAM-128 और QAM-256 प्राप्त करना उसी तरह होता है। इन मॉड्यूलेशन को प्राप्त करने की योजनाएँ उनकी बोझिल प्रकृति के कारण नहीं दी गई हैं।
संचार सिद्धांत से यह ज्ञात होता है कि सिग्नल तारामंडल में समान अंकों के साथ, QAM और QPSK प्रणालियों की शोर प्रतिरोधक क्षमता भिन्न होती है। बड़ी संख्या में सिग्नल बिंदुओं के साथ, QAM स्पेक्ट्रम QPSK सिग्नल के स्पेक्ट्रम के समान है। हालाँकि, QAM सिग्नल हैं सर्वोत्तम विशेषताएँक्यूपीएसके सिस्टम की तुलना में। इसका मुख्य कारण यह है कि QPSK प्रणाली में सिग्नल बिंदुओं के बीच की दूरी QAM प्रणाली में सिग्नल बिंदुओं के बीच की दूरी से कम होती है।
चित्र में. चित्र 5.7 QAM-16 और QPSK-16 सिस्टम के सिग्नल तारामंडल को समान सिग्नल शक्ति के साथ दिखाता है। L मॉड्यूलेशन स्तर वाले QAM सिस्टम में सिग्नल तारामंडल के आसन्न बिंदुओं के बीच की दूरी d अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है:
(5.3)
इसी प्रकार QPSK के लिए:
(5.4)
जहाँ M चरणों की संख्या है।
उपरोक्त अभिव्यक्तियों से यह पता चलता है कि एम के मूल्य में वृद्धि और समान शक्ति स्तर के साथ, क्यूएएम सिस्टम क्यूपीएसके सिस्टम के लिए बेहतर हैं। उदाहरण के लिए, एम=16 (एल = 4) के साथ डीक्यूएएम = 0.47 और डीक्यूपीएसके = 0.396, और एम=32 (एल = 6) के साथ डीक्यूएएम = 0.28, डीक्यूपीएसके = 0.174।
इस प्रकार, हम कह सकते हैं कि क्यूपीएसके की तुलना में क्यूएएम बहुत अधिक कुशल है, जो समान सिग्नल-टू-शोर अनुपात के साथ अधिक बहु-स्तरीय मॉड्यूलेशन के उपयोग की अनुमति देता है। इसलिए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि QAM विशेषताएँ शैनन सीमा (चित्र 5.8) के सबसे करीब होंगी, जहाँ: 1 - शैनन सीमा, 2 - QAM, 3 - M-स्थिति ARC, 4 - M-स्थिति PSK।
चित्र 5.8 - सी/एन पर विभिन्न मॉड्यूलेशन की वर्णक्रमीय दक्षता की निर्भरता
सामान्य तौर पर, रैखिक लाभ एम-स्थिति क्यूएएम सिस्टम जैसे 16-क्यूएएम, 64-क्यूएएम, 256-क्यूएएम में रैखिक लाभ क्यूपीएसके की तुलना में वर्णक्रमीय दक्षता अधिक होती है, जिसकी सैद्धांतिक दक्षता सीमा 2 बिट्स/(एस∙हर्ट्ज) होती है।
QAM की विशिष्ट विशेषताओं में से एक आउट-ऑफ़-बैंड पावर का कम मान है (चित्र 5.9)।
चित्र 5.9 - QAM-64 का ऊर्जा स्पेक्ट्रम
अपने शुद्ध रूप में बहु-स्थिति QAM का उपयोग अपर्याप्त शोर प्रतिरक्षा की समस्या से जुड़ा है। इसलिए, सभी आधुनिक हाई-स्पीड प्रोटोकॉल में, QAM का उपयोग ट्रेलिस कोडिंग (TCM) के संयोजन में किया जाता है। टीसीएम सिग्नल तारामंडल में ट्रेलिस कोडिंग के बिना मॉड्यूलेशन के लिए आवश्यकता से अधिक सिग्नल बिंदु (सिग्नल स्थिति) शामिल हैं। उदाहरण के लिए, 16-बिट QAM एक ट्रेलिस-कोडित 32-QAM तारामंडल में परिवर्तित हो जाता है। अतिरिक्त नक्षत्र बिंदु सिग्नल अतिरेक प्रदान करते हैं और त्रुटि का पता लगाने और सुधार के लिए उपयोग किया जा सकता है। टीसीएम के साथ संयुक्त कन्वेन्शनल कोडिंग क्रमिक सिग्नल बिंदुओं के बीच निर्भरता का परिचय देती है। परिणाम एक नई मॉड्यूलेशन तकनीक थी जिसे ट्रेलिस मॉड्यूलेशन कहा जाता है। एक निश्चित तरीके से चयनित विशिष्ट QAM शोर-प्रतिरोधी कोड के संयोजन को सिग्नल-कोड संरचना (SCC) कहा जाता है। एससीएम चैनल में सिग्नल-टू-शोर अनुपात की आवश्यकताओं को 3 - 6 डीबी तक कम करने के साथ-साथ सूचना प्रसारण की शोर प्रतिरक्षा को बढ़ाना संभव बनाता है। डिमॉड्यूलेशन प्रक्रिया के दौरान, प्राप्त सिग्नल को विटर्बी एल्गोरिदम का उपयोग करके डिकोड किया जाता है। यह एल्गोरिदम है, शुरू की गई अतिरेक के उपयोग और रिसेप्शन प्रक्रिया के इतिहास के ज्ञान के माध्यम से, जो सिग्नल स्पेस से सबसे विश्वसनीय संदर्भ बिंदु का चयन करने के लिए अधिकतम संभावना मानदंड का उपयोग करने की अनुमति देता है।
QAM-256 का उपयोग आपको 1 बॉड में 8 सिग्नल स्टेट्स, यानी 8 बिट्स संचारित करने की अनुमति देता है। यह आपको डेटा ट्रांसफर गति को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने की अनुमति देता है। तो, डीएफ = 45 किलोहर्ट्ज़ (जैसा कि हमारे मामले में) की ट्रांसमिशन रेंज चौड़ाई के साथ, 1 बॉड, यानी 8 बिट्स, 1/डीएफ के समय अंतराल में प्रसारित किया जा सकता है। तब इस आवृत्ति रेंज पर अधिकतम संचरण गति होगी
चूँकि इस प्रणाली में संचरण समान चौड़ाई वाली दो आवृत्ति रेंजों पर किया जाता है, इस प्रणाली की अधिकतम संचरण गति 720 kbit/s होगी।
चूंकि प्रेषित बिट स्ट्रीम में न केवल सूचना बिट्स, बल्कि सेवा बिट्स भी शामिल हैं, इसलिए सूचना की गति प्रेषित फ्रेम की संरचना पर निर्भर करेगी। इस डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले फ़्रेम ईथरनेट और V.42 प्रोटोकॉल के आधार पर बनाए जाते हैं और इनकी अधिकतम लंबाई K=1518 बिट्स होती है, जिनमें से KS=64 सर्विस बिट्स होते हैं। तब सूचना प्रसारण की गति सूचना बिट्स और सेवा बिट्स के अनुपात पर निर्भर करेगी
यह गति तकनीकी विशिष्टताओं में निर्दिष्ट गति से अधिक है। इसलिए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि चुनी गई मॉड्यूलेशन विधि तकनीकी विशिष्टताओं में निर्धारित आवश्यकताओं को पूरा करती है।
चूँकि इस प्रणाली में ट्रांसमिशन एक साथ दो आवृत्ति रेंजों पर किया जाता है, इसलिए इसमें समानांतर में काम करने वाले दो मॉड्यूलेटर के संगठन की आवश्यकता होती है। लेकिन यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि सिस्टम के लिए मुख्य आवृत्ति रेंज से बैकअप पर स्विच करना संभव है। इसलिए, सभी चार वाहक आवृत्तियों का उत्पादन और नियंत्रण आवश्यक है। वाहक आवृत्तियों को उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किए गए आवृत्ति सिंथेसाइज़र में एक संदर्भ सिग्नल जनरेटर, डिवाइडर और उच्च गुणवत्ता वाले फिल्टर होते हैं। एक क्वार्ट्ज वर्ग पल्स जनरेटर एक संदर्भ सिग्नल जनरेटर के रूप में कार्य करता है (चित्र 5.10)।
चित्र 5.10 - क्वार्ट्ज स्थिरीकरण वाला जनरेटर
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चार-स्थिति चरण शिफ्ट कुंजीयन (QPSK)
संचार सिद्धांत से यह ज्ञात होता है कि बाइनरी चरण मॉड्यूलेशन बीपीएसके में सबसे अधिक शोर प्रतिरोधक क्षमता है। हालाँकि, कुछ मामलों में, संचार चैनल की शोर प्रतिरोधक क्षमता को कम करके, इसके थ्रूपुट को बढ़ाना संभव है। इसके अलावा, शोर प्रतिरोधी कोडिंग लागू करके, मोबाइल संचार प्रणाली द्वारा कवर किए गए क्षेत्र की अधिक सटीक योजना बनाई जा सकती है।
चार-स्थिति चरण मॉड्यूलेशन चार वाहक चरण मानों का उपयोग करता है। इस मामले में, अभिव्यक्ति (25) द्वारा वर्णित सिग्नल के चरण y(t) को चार मान लेने चाहिए: 0°, 90°, 180° और 270°। हालाँकि, अन्य चरण मान अधिक सामान्यतः उपयोग किए जाते हैं: 45°, 135°, 225° और 315°। चतुर्भुज चरण मॉड्यूलेशन का इस प्रकार का प्रतिनिधित्व चित्र 1 में दिखाया गया है।
वही आंकड़ा प्रत्येक वाहक चरण स्थिति द्वारा संप्रेषित बिट मान दिखाता है। प्रत्येक राज्य एक साथ दो उपयोगी जानकारी प्रसारित करता है। इस मामले में, बिट्स की सामग्री को इस तरह से चुना जाता है कि रिसेप्शन त्रुटि के कारण वाहक चरण की आसन्न स्थिति में संक्रमण से एक बिट से अधिक त्रुटि न हो।
आमतौर पर, क्यूपीएसके मॉड्यूलेशन सिग्नल उत्पन्न करने के लिए क्वाडरेचर मॉड्यूलेटर का उपयोग किया जाता है। चतुर्भुज मॉड्यूलेटर को लागू करने के लिए, आपको दो गुणक और एक योजक की आवश्यकता होगी। गुणक इनपुट को सीधे एनआरजेड कोड में इनपुट बिट स्ट्रीम के साथ आपूर्ति की जा सकती है। ऐसे मॉड्यूलेटर का ब्लॉक आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है।
चूँकि इस प्रकार के मॉड्यूलेशन के साथ इनपुट बिट स्ट्रीम के दो बिट एक प्रतीक अंतराल के दौरान एक साथ प्रसारित होते हैं, इस प्रकार के मॉड्यूलेशन की प्रतीक दर 2 बिट प्रति प्रतीक है। इसका मतलब यह है कि मॉड्यूलेटर को लागू करते समय, इनपुट स्ट्रीम को दो घटकों में विभाजित किया जाना चाहिए - इन-फेज घटक I और चतुर्भुज घटक Q। बाद के ब्लॉक को प्रतीक दर पर सिंक्रनाइज़ किया जाना चाहिए।
इस कार्यान्वयन के साथ, मॉड्यूलेटर के आउटपुट पर सिग्नल का स्पेक्ट्रम असीमित है और इसका अनुमानित रूप चित्र 3 में दिखाया गया है।
चित्र 3. एनआरजेड सिग्नल द्वारा संशोधित क्यूपीएसके सिग्नल का स्पेक्ट्रम।
स्वाभाविक रूप से, इस सिग्नल को मॉड्यूलेटर के आउटपुट में शामिल बैंडपास फ़िल्टर का उपयोग करके स्पेक्ट्रम में सीमित किया जा सकता है, लेकिन ऐसा कभी नहीं किया जाता है। नाइक्विस्ट फ़िल्टर बहुत अधिक कुशल है। नाइक्विस्ट फ़िल्टर का उपयोग करके निर्मित QPSK सिग्नल क्वाडरेचर मॉड्यूलेटर का ब्लॉक आरेख चित्र 4 में दिखाया गया है।
चित्र 4. नाइक्विस्ट फ़िल्टर का उपयोग करके QPSK मॉड्यूलेटर का ब्लॉक आरेख
नाइक्विस्ट फ़िल्टर को केवल डिजिटल तकनीक का उपयोग करके कार्यान्वित किया जा सकता है, इसलिए चित्र 17 में दिखाए गए सर्किट में, क्वाडरेचर मॉड्यूलेटर के सामने एक डिजिटल-टू-एनालॉग कनवर्टर (डीएसी) प्रदान किया जाता है। नाइक्विस्ट फ़िल्टर के संचालन की एक ख़ासियत यह है कि संदर्भ बिंदुओं के बीच के अंतराल में इसके इनपुट पर कोई सिग्नल नहीं होना चाहिए, इसलिए इसके इनपुट पर एक पल्स शेपर होता है जो केवल संदर्भ बिंदुओं के समय अपने आउटपुट पर सिग्नल आउटपुट करता है। बाकी समय इसके आउटपुट पर शून्य सिग्नल होता है।
नाइक्विस्ट फिल्टर के आउटपुट पर प्रसारित डिजिटल सिग्नल के आकार का एक उदाहरण चित्र 5 में दिखाया गया है।
चित्र 5. चार-स्थिति वाले क्यूपीएसके चरण मॉड्यूलेशन के लिए उदाहरण क्यू सिग्नल टाइमिंग आरेख
चूंकि रेडियो सिग्नल के स्पेक्ट्रम को संकीर्ण करने के लिए ट्रांसमिटिंग डिवाइस में नाइक्विस्ट फ़िल्टर का उपयोग किया जाता है, केवल सिग्नल बिंदुओं पर सिग्नल में कोई इंटरसिंबल विरूपण नहीं होता है। इसे चित्र 6 में दिखाए गए क्यू सिग्नल नेत्र आरेख से स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है।
सिग्नल स्पेक्ट्रम को संकीर्ण करने के अलावा, नाइक्विस्ट फिल्टर के उपयोग से उत्पन्न सिग्नल के आयाम में बदलाव होता है। सिग्नल के संदर्भ बिंदुओं के बीच के अंतराल में, आयाम या तो नाममात्र मूल्य के संबंध में बढ़ सकता है या लगभग शून्य तक घट सकता है।
QPSK सिग्नल के आयाम और उसके चरण दोनों में परिवर्तन को ट्रैक करने के लिए, वेक्टर आरेख का उपयोग करना बेहतर है। चित्र 5 और 6 में दिखाए गए समान सिग्नल का चरण आरेख चित्र 7 में दिखाया गया है।
चित्र 7 QPSK सिग्नल का वेक्टर आरेख a = 0.6 के साथ
QPSK सिग्नल के आयाम में परिवर्तन मॉड्यूलेटर आउटपुट पर QPSK सिग्नल के ऑसिलोग्राम पर भी दिखाई देता है। चित्र 6 और 7 में दिखाए गए सिग्नल टाइमिंग आरेख का सबसे विशिष्ट खंड चित्र 8 में दिखाया गया है। इस आंकड़े में, मॉड्यूलेटेड सिग्नल वाहक के आयाम में गिरावट और नाममात्र स्तर के सापेक्ष इसके मूल्य में वृद्धि दोनों स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं।
चित्र 8. a = 0.6 के साथ QPSK सिग्नल का समय आरेख
चित्र 5 ... 8 में सिग्नल एक गोलाई कारक a = 0.6 के साथ नाइक्विस्ट फ़िल्टर का उपयोग करने के मामले में दिखाए गए हैं। इस गुणांक के कम मूल्य के साथ एक नाइक्विस्ट फिल्टर का उपयोग करते समय, नाइक्विस्ट फिल्टर की आवेग प्रतिक्रिया के साइड लोब के प्रभाव का एक मजबूत प्रभाव होगा और चित्र 6 और 7 में स्पष्ट रूप से दिखाई देने वाले चार सिग्नल पथ एक निरंतर क्षेत्र में विलय हो जाएंगे। . इसके अलावा, सिग्नल आयाम में उछाल नाममात्र मूल्य के सापेक्ष बढ़ जाएगा।
चित्र 9 - क्यूपीएसके सिग्नल का स्पेक्ट्रोग्राम = 0.6 के साथ
सिग्नल के आयाम मॉड्यूलेशन की उपस्थिति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि इस प्रकार के मॉड्यूलेशन का उपयोग करने वाली संचार प्रणालियों में, अत्यधिक रैखिक शक्ति एम्पलीफायर का उपयोग करना आवश्यक है। दुर्भाग्य से, ऐसे पावर एम्पलीफायरों की दक्षता कम होती है।
न्यूनतम आवृत्ति रिक्ति MSK के साथ फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन आपको हवा में डिजिटल रेडियो सिग्नल द्वारा व्याप्त बैंडविड्थ को कम करने की अनुमति देता है। हालाँकि, इस प्रकार का मॉड्यूलेशन भी आधुनिक मोबाइल रेडियो सिस्टम की सभी आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है। आमतौर पर, रेडियो ट्रांसमीटर में MSK सिग्नल को पारंपरिक फिल्टर से फ़िल्टर किया जाता है। यही कारण है कि हवा पर रेडियो फ्रीक्वेंसी के और भी संकीर्ण स्पेक्ट्रम के साथ एक अन्य प्रकार का मॉड्यूलेशन सामने आया है।
ब्रॉडबैंड डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम में आशाजनक मॉड्यूलेशन विधियाँ
आज, संचार विशेषज्ञ रहस्यमय वाक्यांश स्प्रेड स्पेक्ट्रम से आश्चर्यचकित नहीं होंगे। ब्रॉडबैंड (और यही इन शब्दों के पीछे छिपा है) डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम डेटा ट्रांसमिशन की विधि और गति, मॉड्यूलेशन के प्रकार, ट्रांसमिशन रेंज, सेवा क्षमताओं आदि में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। यह आलेख ब्रॉडबैंड सिस्टम को इसके आधार पर वर्गीकृत करने का प्रयास करता है। उनमें मॉड्यूलेशन का उपयोग किया जाता है।
बुनियादी प्रावधान
ब्रॉडबैंड डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम (बीडीएसटीएस) प्रोटोकॉल के संदर्भ में एकीकृत आईईईई 802.11 मानक के अधीन हैं, और रेडियो फ्रीक्वेंसी भाग में - एफसीसी (यूएस फेडरल कम्युनिकेशंस कमीशन) के समान नियमों के अधीन हैं। हालाँकि, वे डेटा ट्रांसमिशन की विधि और गति, मॉड्यूलेशन के प्रकार, ट्रांसमिशन रेंज, सेवा क्षमताओं आदि में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।
ब्रॉडबैंड एक्सेसरी (संभावित खरीदार द्वारा) और एलिमेंट बेस (डेवलपर, संचार प्रणालियों के निर्माता द्वारा) चुनते समय ये सभी विशेषताएं महत्वपूर्ण हैं। इस समीक्षा में, तकनीकी साहित्य में सबसे कम कवर की गई विशेषता, अर्थात् उनके मॉड्यूलेशन के आधार पर ब्रॉडबैंड नेटवर्क को वर्गीकृत करने का प्रयास किया गया है।
2.4 गीगाहर्ट्ज़ रेंज में वाइडबैंड सिग्नल संचारित करते समय सूचना दर बढ़ाने के लिए चरण (बीपीएसके) और क्वाडरेचर चरण मॉड्यूलेशन (क्यूपीएसके) के साथ संयोजन में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के अतिरिक्त मॉड्यूलेशन का उपयोग करके, 11 एमबीपीएस तक की सूचना संचरण दर प्राप्त की जा सकती है। इस सीमा में संचालन के लिए एफसीसी द्वारा लगाई गई सीमाओं को ध्यान में रखते हुए। चूंकि ब्रॉडबैंड सिग्नलों को स्पेक्ट्रम लाइसेंस प्राप्त किए बिना प्रसारित किए जाने की उम्मीद की जाती है, इसलिए आपसी हस्तक्षेप को कम करने के लिए सिग्नल की विशेषताएं सीमित हैं।
ये मॉड्यूलेशन प्रकार एम-एरी ऑर्थोगोनल मॉड्यूलेशन (एमओके), पल्स चरण मॉड्यूलेशन (पीपीएम), क्वाडरेचर आयाम मॉड्यूलेशन (क्यूएएम) के विभिन्न रूप हैं। ब्रॉडबैंड में आवृत्ति (एफडीएमए) और/या समय (टीडीएमए) द्वारा अलग किए गए कई समानांतर चैनलों के एक साथ संचालन से प्राप्त सिग्नल भी शामिल हैं। विशिष्ट स्थितियों के आधार पर, एक या दूसरे प्रकार का मॉड्यूलेशन चुना जाता है।
मॉड्यूलेशन प्रकार का चयन करना
किसी भी संचार प्रणाली का मुख्य कार्य संदेश स्रोत से उपभोक्ता तक सूचना को सबसे किफायती तरीके से स्थानांतरित करना है। इसलिए, एक प्रकार का मॉड्यूलेशन चुना जाता है जो हस्तक्षेप और विरूपण के प्रभाव को कम करता है, जिससे अधिकतम सूचना गति और न्यूनतम त्रुटि दर प्राप्त होती है। विचाराधीन मॉड्यूलेशन प्रकारों को कई मानदंडों के अनुसार चुना गया था: बहुपथ प्रसार का प्रतिरोध; दखल अंदाजी; उपलब्ध चैनलों की संख्या; पावर एम्पलीफायर रैखिकता आवश्यकताएँ; प्राप्य संचरण सीमा और कार्यान्वयन की जटिलता।
डीएसएसएस मॉड्यूलेशन
इस समीक्षा में प्रस्तुत अधिकांश मॉड्यूलेशन प्रकार प्रत्यक्ष अनुक्रम वाइडबैंड सिग्नल (डीएसएसएस), क्लासिक वाइडबैंड सिग्नल पर आधारित हैं। डीएसएसएस वाले सिस्टम में, सिग्नल स्पेक्ट्रम को कई बार विस्तारित करने से सिग्नल की वर्णक्रमीय शक्ति घनत्व को उसी मात्रा में कम करना संभव हो जाता है। स्पेक्ट्रम का प्रसार आमतौर पर अपेक्षाकृत नैरोबैंड डेटा सिग्नल को वाइडबैंड स्प्रेडिंग सिग्नल से गुणा करके पूरा किया जाता है। प्रसार संकेत या प्रसार कोड को अक्सर शोर-जैसा कोड, या पीएन (स्यूडोनोइज़) कोड कहा जाता है। वर्णित स्पेक्ट्रम विस्तार का सिद्धांत चित्र में दिखाया गया है। 1.
बिट अवधि - सूचना बिट की अवधि
चिप अवधि - चिप ट्रैकिंग अवधि
डेटा सिग्नल - डेटा
पीएन-कोड - शोर जैसा कोड
कोडित सिग्नल - ब्रॉडबैंड सिग्नल
डीएसएसएस/एमओके मॉड्यूलेशन
एम-एरी ऑर्थोगोनल मॉड्यूलेशन (या संक्षेप में एमओके मॉड्यूलेशन) के साथ वाइडबैंड प्रत्यक्ष अनुक्रम सिग्नल लंबे समय से ज्ञात हैं, लेकिन एनालॉग घटकों पर लागू करना काफी मुश्किल है। डिजिटल माइक्रो-सर्किट का उपयोग करते हुए, आज इस मॉड्यूलेशन के अद्वितीय गुणों का उपयोग करना संभव है।
एमओके का एक रूप एम-एरी बायोरथोगोनल मॉड्यूलेशन (एमबीओके) है। समान चिप पुनरावृत्ति दर और स्पेक्ट्रम आकार को बनाए रखते हुए एक साथ कई ऑर्थोगोनल पीएन कोड का उपयोग करके सूचना गति में वृद्धि हासिल की जाती है। एमबीओके मॉड्यूलेशन स्पेक्ट्रम ऊर्जा का प्रभावी ढंग से उपयोग करता है, यानी इसमें सिग्नल ऊर्जा के लिए ट्रांसमिशन गति का काफी उच्च अनुपात होता है। यह हस्तक्षेप और बहुपथ प्रसार के प्रति प्रतिरोधी है।
चित्र में दिखाए गए से। क्यूपीएसके के साथ एमबीओके मॉड्यूलेशन योजना के 2 में, यह देखा जा सकता है कि पीएन कोड को नियंत्रण डेटा बाइट के अनुसार एम-ऑर्थोगोनल वैक्टर से चुना गया है। चूँकि I और Q चैनल ऑर्थोगोनल हैं, उन्हें एक साथ MBOK किया जा सकता है। बायोर्थोगोनल मॉड्यूलेशन में, उल्टे वैक्टर का भी उपयोग किया जाता है, जो सूचना गति को बढ़ाने की अनुमति देता है। 2 से विभाज्य वेक्टर आयाम के साथ वास्तव में ऑर्थोगोनल वॉल्श वैक्टर का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सेट। इस प्रकार, पूर्ण अनुपालन में 11 मेगाचिप्स प्रति सेकंड की पुनरावृत्ति दर के साथ, पीएन कोड के रूप में 8 और क्यूपीएसके के वेक्टर आयाम के साथ वॉल्श वैक्टर की एक प्रणाली का उपयोग करना। आईईईई 802.11 मानक के साथ, प्रति चैनल प्रतीक 8 बिट संचारित करना संभव है, जिसके परिणामस्वरूप चैनल गति 1.375 मेगासिम्बल प्रति सेकंड और सूचना गति 11 एमबीटी/एस है।
मॉड्यूलेशन मानक चिप गति पर चलने वाले और केवल QPSK का उपयोग करके ब्रॉडबैंड सिस्टम के साथ संयुक्त कार्य को व्यवस्थित करना काफी आसान बनाता है। इस मामले में, फ़्रेम हेडर 8 गुना कम गति (प्रत्येक विशिष्ट मामले में) पर प्रसारित होता है, जो धीमी प्रणाली को इस हेडर को सही ढंग से समझने की अनुमति देता है। तब डेटा ट्रांसफर की गति बढ़ जाती है।
1. इनपुट डेटा
2. स्क्रैम्बलर
3. मल्टीप्लेक्सर 1:8
4. 8 वॉल्श फ़ंक्शंस में से एक का चयन करें
5. 8 वॉल्श फ़ंक्शंस में से एक का चयन करें
6. आई-चैनल आउटपुट
7. क्यू-चैनल आउटपुट
सैद्धांतिक रूप से, एमबीओके में समान ईबी/एन0 अनुपात (इसके एन्कोडिंग गुणों के कारण) के लिए बीपीएसके की तुलना में थोड़ी कम त्रुटि दर (बीईआर) है, जो इसे सबसे अधिक ऊर्जा कुशल मॉड्यूलेशन बनाती है। बीपीएसके में प्रत्येक बिट को दूसरे से स्वतंत्र रूप से संसाधित किया जाता है, एमबीओके में चरित्र को पहचाना जाता है। यदि इसे गलत तरीके से पहचाना गया है, तो इसका मतलब यह नहीं है कि इस प्रतीक के सभी बिट्स गलत तरीके से प्राप्त हुए थे। इस प्रकार, एक गलत प्रतीक प्राप्त करने की संभावना एक गलत बिट प्राप्त करने की संभावना के बराबर नहीं है।
संग्राहक संकेतों का MBOK स्पेक्ट्रम IEEE 802.11 मानक में स्थापित स्पेक्ट्रम से मेल खाता है। वर्तमान में, एयरोनेट वायरलेस कम्युनिकेशंस, इंक. डीएसएसएस/एमबीओके तकनीक का उपयोग करके ईथरनेट और टोकन रिंग नेटवर्क के लिए वायरलेस ब्रिज प्रदान करता है और 4 एमबीटी/एस तक की गति से हवा में सूचना प्रसारित करता है।
मल्टीपाथ प्रतिरक्षा ईबी/एन0 अनुपात और सिग्नल चरण विरूपण पर निर्भर करती है। इमारतों के अंदर हैरिस सेमीकंडक्टर इंजीनियरों द्वारा किए गए ब्रॉडबैंड एमबीओके सिग्नल के प्रसारण के संख्यात्मक सिमुलेशन ने पुष्टि की है कि ऐसे सिग्नल इन हस्तक्षेप करने वाले कारकों1 के लिए काफी मजबूत हैं। देखें: एंड्रेन सी. 11 एमबीपीएस मॉड्यूलेशन तकनीक // हैरिस सेमीकंडक्टर न्यूज़लैटर। 05/05/98.
चित्र में. चित्र 3 संख्यात्मक परिणाम के परिणामस्वरूप प्राप्त 15 डीबी/मेगावाट (5.5 एमबीटी/एस - 20 डीबी/मेगावाट के लिए) की विकिरणित सिग्नल शक्ति पर दूरी के एक फ़ंक्शन के रूप में एक गलत डेटा फ्रेम (पीईआर) प्राप्त करने की संभावना के ग्राफ दिखाता है। विभिन्न सूचना डेटा दरों के लिए सिमुलेशन।
सिमुलेशन से पता चलता है कि विश्वसनीय प्रतीक पहचान के लिए आवश्यक Es/N0 में वृद्धि के साथ, मजबूत सिग्नल प्रतिबिंब की स्थितियों में PER काफी बढ़ जाता है। इसे खत्म करने के लिए, कई एंटेना द्वारा समन्वित रिसेप्शन का उपयोग किया जा सकता है। चित्र में. चित्र 4 इस मामले के परिणाम दिखाता है। एक इष्टतम मिलान वाले रिसेप्शन के लिए, PER, असंगठित रिसेप्शन के PER के वर्ग के बराबर होगा। चित्र पर विचार करते समय। 3 और 4, यह याद रखना आवश्यक है कि PER=15% के साथ विफल पैकेटों को पुनः प्रेषित करने की आवश्यकता के कारण सूचना गति में वास्तविक हानि 30% होगी।
MBOK के साथ QPSK का उपयोग करने के लिए एक शर्त सुसंगत सिग्नल प्रोसेसिंग है। व्यवहार में, यह चरण लूप को कॉन्फ़िगर करने के लिए बीपीएसके का उपयोग करके फ्रेम प्रस्तावना और हेडर प्राप्त करके प्राप्त किया जाता है प्रतिक्रिया. हालाँकि, यह सब, साथ ही सुसंगत सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए सीरियल सहसंबंधकों का उपयोग, डेमोडुलेटर की जटिलता को बढ़ाता है।
सीसीएसके मॉड्यूलेशन
वाइडबैंड एम-एरी ऑर्थोगोनल साइक्लिक कोड अनुक्रम (सीसीएसके) सिग्नल एमबीओके की तुलना में डिमोड्यूलेट करना आसान है क्योंकि केवल एक पीएन कोड का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार का मॉड्यूलेशन एक प्रतीक के भीतर सहसंबंध शिखर में अस्थायी बदलाव के कारण होता है। लंबाई 11 के बार्कर कोड और 1 मेगासिम्बल प्रति सेकंड की गति का उपयोग करके, शिखर को आठ स्थितियों में से एक में स्थानांतरित करना संभव है। शेष 3 स्थितियाँ उन्हें सूचना गति बढ़ाने के लिए उपयोग करने की अनुमति नहीं देती हैं। इस प्रकार, प्रति प्रतीक तीन सूचना बिट्स प्रसारित किए जा सकते हैं। बीपीएसके जोड़कर, आप प्रति प्रतीक एक और सूचना बिट प्रसारित कर सकते हैं, यानी कुल मिलाकर 4। परिणामस्वरूप, क्यूपीएसके का उपयोग करके हमें प्रति चैनल प्रतीक 8 सूचना बिट मिलते हैं।
पीपीएम और सीसीएसके के साथ मुख्य समस्या मल्टीपाथ प्रसार के प्रति संवेदनशीलता है जब सिग्नल प्रतिबिंबों के बीच देरी पीएन कोड की अवधि से अधिक हो जाती है। इसलिए, इस प्रकार के प्रतिबिंबों के साथ घर के अंदर इस प्रकार के मॉड्यूलेशन का उपयोग करना मुश्किल होता है। सीसीएसके को डिमोड्यूलेट करना काफी आसान है और पारंपरिक मॉड्यूलेटर/डिमोडुलेटर सर्किट से जटिलता में केवल थोड़ी वृद्धि की आवश्यकता होती है। सीसीएसके योजना क्यूपीएसके के साथ एमबीओके मॉड्यूलेशन योजना के समान है (चित्र 2 देखें), केवल 8 वॉल्श कार्यों में से एक को चुनने के लिए एक ब्लॉक के बजाय एक वर्ड शिफ्ट ब्लॉक है।
डीएसएसएस/पीपीएम मॉड्यूलेशन
वाइडबैंड डायरेक्ट सीक्वेंस पल्स फेज़ मॉड्यूलेटेड (डीएसएसएस/पीपीएम) सिग्नल एक प्रकार के सिग्नल हैं जो डायरेक्ट सीक्वेंस स्प्रेड स्पेक्ट्रम सिग्नल का एक और विकास है।
पारंपरिक वाइडबैंड सिग्नल के लिए पल्स चरण मॉड्यूलेशन का विचार यह है कि क्रमिक प्रतीकों के सहसंबंध शिखरों के बीच समय अंतराल को बदलकर सूचना गति में वृद्धि प्राप्त की जाती है। मॉड्यूलेशन का आविष्कार राजीव कृष्णमूर्ति और इज़राइल बार-डेविड ने नीदरलैंड में बेल लैब्स में किया था।
वर्तमान मॉड्यूलेशन कार्यान्वयन प्रतीक अंतराल (पीएन अनुक्रम अंतराल के भीतर) में सहसंबंध दालों की आठ समय स्थिति निर्धारित करना संभव बनाता है। यदि इस तकनीक को DQPSK में I- और Q-चैनलों पर स्वतंत्र रूप से लागू किया जाता है, तो 64 (8x8) विभिन्न सूचना अवस्थाएँ प्राप्त होती हैं। डीक्यूपीएसके मॉड्यूलेशन के साथ चरण मॉड्यूलेशन का संयोजन, जो आई चैनल में दो अलग-अलग राज्य और क्यू चैनल में दो अलग-अलग राज्य प्रदान करता है, 256 (64x2x2) राज्य प्राप्त होते हैं, जो प्रति प्रतीक 8 सूचना बिट्स के बराबर है।
डीएसएसएस/क्यूएएम मॉड्यूलेशन
प्रत्यक्ष अनुक्रम चतुर्भुज आयाम मॉड्यूलेशन (डीएसएसएस/क्यूएएम) वाइडबैंड सिग्नल को क्लासिक वाइडबैंड डीक्यूपीएसके मॉड्यूलेटेड सिग्नल के रूप में माना जा सकता है, जिसमें जानकारी भी आयाम में परिवर्तन के माध्यम से प्रसारित होती है। दो-स्तरीय आयाम मॉड्यूलेशन और DQPSK को लागू करने से, I चैनल में 4 अलग-अलग अवस्थाएँ और Q चैनल में 4 अलग-अलग अवस्थाएँ प्राप्त होती हैं। मॉड्यूलेटेड सिग्नल को पल्स चरण मॉड्यूलेशन के अधीन भी किया जा सकता है, जिससे सूचना की गति बढ़ जाएगी।
डीएसएसएस/क्यूएएम की सीमाओं में से एक यह है कि ऐसे मॉड्यूलेशन वाले सिग्नल मल्टीपाथ प्रसार के प्रति काफी संवेदनशील होते हैं। इसके अलावा, चरण और आयाम मॉड्यूलेशन दोनों के उपयोग के कारण, MBOK के समान BER मान प्राप्त करने के लिए Eb/N0 अनुपात बढ़ाया जाता है।
विकृति के प्रति संवेदनशीलता को कम करने के लिए, आप इक्वलाइज़र का उपयोग कर सकते हैं। परन्तु इसका प्रयोग दो कारणों से अवांछनीय है।
सबसे पहले, प्रतीकों के अनुक्रम को बढ़ाना आवश्यक है जो तुल्यकारक को समायोजित करता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रस्तावना की लंबाई बढ़ जाती है। दूसरे, इक्वलाइज़र जोड़ने से पूरे सिस्टम की लागत बढ़ जाएगी।
अतिरिक्त चतुर्भुज मॉड्यूलेशन का उपयोग फ़्रीक्वेंसी होपिंग वाले सिस्टम में भी किया जा सकता है। इस प्रकार, वेवएक्सेस ने जगुआर ब्रांड के साथ एक मॉडेम जारी किया है, जो 16QAM के साथ मिलकर फ्रीक्वेंसी होपिंग तकनीक, QPSK मॉड्यूलेशन का उपयोग करता है। इस मामले में आम तौर पर स्वीकृत एफएसके आवृत्ति मॉड्यूलेशन के विपरीत, यह 2.2 एमबीपीएस की वास्तविक डेटा ट्रांसफर दर की अनुमति देता है। वेवएक्सेस इंजीनियरों का मानना है कि कम ट्रांसमिशन रेंज (100 मीटर से अधिक नहीं) के कारण उच्च गति (10 एमबीपीएस तक) के साथ डीएसएसएस तकनीक का उपयोग अव्यावहारिक है।
ओसीडीएम मॉड्यूलेशन
एकाधिक ऑर्थोगोनल कोड डिवीजन मल्टीप्लेक्स (ओसीडीएम) सिग्नलों को मल्टीप्लेक्सिंग द्वारा उत्पादित वाइडबैंड सिग्नल एक ही आवृत्ति पर एक साथ कई वाइडबैंड चैनलों का उपयोग करते हैं।
ऑर्थोगोनल पीएन कोड का उपयोग करके चैनलों को अलग किया जाता है। शार्प ने इस तकनीक का उपयोग करके निर्मित 10-मेगाबिट मॉडेम की घोषणा की है। वास्तव में, 16-चिप ऑर्थोगोनल कोड वाले 16 चैनल एक साथ प्रसारित होते हैं। बीपीएसके को प्रत्येक चैनल में लागू किया जाता है, फिर चैनलों को एनालॉग विधि का उपयोग करके सारांशित किया जाता है।
डेटा मक्स - इनपुट डेटा मल्टीप्लेक्सर
बीपीएसके - ब्लॉक चरण मॉड्यूलेशन
स्प्रेड - प्रत्यक्ष अनुक्रम स्प्रेड स्पेक्ट्रम ब्लॉक
योग - आउटपुट योजक
ओएफडीएम मॉड्यूलेशन
ऑर्थोगोनल फ़्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्स (ओएफडीएम) के साथ कई ब्रॉडबैंड सिग्नलों को मल्टीप्लेक्स करके प्राप्त वाइडबैंड सिग्नल, विभिन्न वाहक आवृत्तियों पर चरण-मॉड्यूलेटेड सिग्नल के एक साथ संचरण का प्रतिनिधित्व करते हैं। मॉड्यूलेशन का वर्णन MIL-STD 188C में किया गया है। इसके फायदों में से एक मल्टीपाथ क्षीणन के परिणामस्वरूप स्पेक्ट्रम में अंतराल के प्रति इसका उच्च प्रतिरोध है। नैरोबैंड क्षीणन एक या अधिक वाहकों को बाहर कर सकता है। प्रतीक ऊर्जा को कई आवृत्तियों पर वितरित करके एक विश्वसनीय कनेक्शन सुनिश्चित किया जाता है।
यह समान QPSK प्रणाली की वर्णक्रमीय दक्षता से 2.5 गुना अधिक है। तैयार माइक्रो-सर्किट हैं जो ओएफडीएम मॉड्यूलेशन को लागू करते हैं। विशेष रूप से, मोटोरोला MC92308 OFDM डेमोडुलेटर और MC92309 "फ्रंट-एंड" OFDM चिप का उत्पादन करता है। एक विशिष्ट OFDM मॉड्यूलेटर का आरेख चित्र में दिखाया गया है। 6.
डेटा मक्स - इनपुट डेटा मल्टीप्लेक्सर
चैनल - आवृत्ति चैनल
बीपीएसके - ब्लॉक चरण मॉड्यूलेशन
योग - आवृत्ति चैनल योजक
निष्कर्ष
तुलना तालिका विभिन्न मानदंडों और अंतिम रेटिंग के अनुसार प्रत्येक मॉड्यूलेशन प्रकार की रेटिंग दिखाती है। कम स्कोर बेहतर स्कोर से मेल खाता है। चतुर्भुज आयाम मॉड्यूलेशन केवल तुलना के लिए लिया जाता है।
समीक्षा के दौरान, विभिन्न संकेतकों के लिए अस्वीकार्य मूल्यांकन मूल्यों वाले विभिन्न प्रकार के मॉड्यूलेशन को खारिज कर दिया गया। उदाहरण के लिए, 16-स्थिति चरण मॉड्यूलेशन (पीएसके) के साथ वाइडबैंड सिग्नल - हस्तक्षेप के लिए खराब प्रतिरोध के कारण, बहुत वाइडबैंड सिग्नल - आवृत्ति रेंज की लंबाई पर प्रतिबंध और संयुक्त संचालन के लिए कम से कम तीन चैनल होने की आवश्यकता के कारण आस-पास के रेडियो नेटवर्क।
ब्रॉडबैंड मॉड्यूलेशन के माने गए प्रकारों में, सबसे दिलचस्प एम-एरी बायोरथोगोनल मॉड्यूलेशन - एमबीओके है।
अंत में, मैं मॉड्यूलेशन पर ध्यान देना चाहूंगा, जो हैरिस सेमीकंडक्टर इंजीनियरों द्वारा किए गए प्रयोगों की श्रृंखला में शामिल नहीं था। हम बात कर रहे हैं फ़िल्टर्ड QPSK मॉड्यूलेशन (फ़िल्टर्ड क्वाडरेचर फेज़ शिफ्ट कीइंग - FQPSK) की। यह मॉड्यूलेशन कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के प्रोफेसर कामिलो फेहर द्वारा विकसित किया गया था और डिडकॉम, इंक. के साथ संयुक्त रूप से पेटेंट कराया गया था।
एफक्यूपीएसके प्राप्त करने के लिए, सिग्नल स्पेक्ट्रम की नॉनलाइनियर फ़िल्टरिंग का उपयोग ट्रांसमीटर में किया जाता है और इसके बाद रिसीवर में इसकी बहाली की जाती है। परिणामस्वरूप, FQPSK स्पेक्ट्रम QPSK स्पेक्ट्रम की तुलना में लगभग आधे क्षेत्र पर कब्जा कर लेता है, अन्य सभी पैरामीटर समान होते हैं। इसके अलावा, FQPSK का PER (पैकेट त्रुटि दर) GMSK की तुलना में 10-2-10-4 बेहतर है। जीएसएमके गॉसियन फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन है, जिसका उपयोग विशेष रूप से जीएसएम डिजिटल सेलुलर संचार मानक में किया जाता है। नए मॉड्यूलेशन को ईआईपी माइक्रोवेव, लॉकहीड मार्टिन, एल-3 कम्युनिकेशंस, साथ ही नासा जैसी कंपनियों द्वारा पर्याप्त रूप से सराहा गया है और अपने उत्पादों में उपयोग किया गया है।
यह स्पष्ट रूप से कहना असंभव है कि 21वीं सदी में ब्रॉडबैंड में किस प्रकार के मॉड्यूलेशन का उपयोग किया जाएगा। हर साल दुनिया में सूचना की मात्रा बढ़ रही है, इसलिए, अधिक से अधिक जानकारी संचार चैनलों के माध्यम से प्रसारित की जाएगी। चूंकि फ़्रीक्वेंसी स्पेक्ट्रम एक अद्वितीय प्राकृतिक संसाधन है, इसलिए ट्रांसमिशन सिस्टम द्वारा उपयोग किए जाने वाले स्पेक्ट्रम की आवश्यकताएं लगातार बढ़ेंगी। इसलिए, विकल्प सबसे अधिक है प्रभावी तरीकाब्रॉडबैंड के विकास में मॉड्यूलेशन सबसे महत्वपूर्ण मुद्दों में से एक बना हुआ है।