फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग: ब्लॉक डायग्राम, वर्किंग एंड इट्स एप्लिकेशन

बहुसंकेतन तकनीक का विकास 1870 में हुआ था, हालाँकि 20वीं शताब्दी के अंत में; यह डिजिटल दूरसंचार के लिए बहुत अधिक लागू हो गया। दूरसंचार में, बहुसंकेतन तकनीक का उपयोग एक ही माध्यम में कई डेटा स्ट्रीम को संयोजित करने और भेजने के लिए किया जाता है। तो, मल्टीप्लेक्सिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले हार्डवेयर को मल्टीप्लेक्सर या एमयूएक्स के रूप में जाना जाता है जो एक ओ/पी लाइन बनाने के लिए एन इनपुट लाइनों को मर्ज करता है। मल्टीप्लेक्सिंग पद्धति का व्यापक रूप से दूरसंचार में उपयोग किया जाता है जहां एक ही तार में कई टेलीफोन कॉल किए जाते हैं। बहुसंकेतन को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है जैसे; आवृत्ति विभाजन, वेवलेंथ डिवीजन (WDM) , और समय विभाजन। वर्तमान में, ये तीन बहुसंकेतन तकनीकें दूरसंचार प्रक्रियाओं में एक बहुत ही महत्वपूर्ण संपत्ति बन गई हैं और उन्होंने टेलीफोन लाइनों, एएम और एफएम रेडियो, और ऑप्टिकल फाइबर पर स्वतंत्र सिग्नल भेजने और प्राप्त करने के तरीके में बहुत सुधार किया है। यह आलेख एफडीएम या के रूप में ज्ञात मल्टीप्लेक्सिंग के प्रकारों में से एक पर चर्चा करता है आवृत्ति विभाजन बहुसंकेतन - कार्य और उसके अनुप्रयोग।

फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग क्या है?

फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग परिभाषा है: एक मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक जिसका उपयोग एक साझा माध्यम पर एक से अधिक संकेतों को संयोजित करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार के बहुसंकेतन में समवर्ती संचरण के लिए विभिन्न आवृत्तियों वाले संकेतों का विलय कर दिया जाता है। FDM में, एक चैनल या एकल संचार लाइन पर प्रसारण के लिए कई संकेतों को मर्ज किया जाता है, जहां हर संकेत को मुख्य चैनल में एक अलग आवृत्ति के लिए आवंटित किया जाता है।

फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग ब्लॉक आरेख

फ़्रीक्वेंसी डिवीजन ब्लॉक आरेख नीचे दिखाया गया है जिसमें एक ट्रांसमीटर और एक रिसीवर शामिल है। FDM में, विभिन्न संदेश संकेत जैसे m1(t), m2(t) और m3(t) विभिन्न वाहक आवृत्तियों जैसे fc1, fc2 और fc3 पर संशोधित होते हैं। इस तरीके से, आवृत्ति डोमेन के भीतर अलग-अलग मॉड्यूलेटेड सिग्नल एक दूसरे से अलग हो जाते हैं। चैनल/ट्रांसमिशन माध्यम पर प्रसारित होने वाले कंपोजिट सिग्नल को आकार देने के लिए इन संशोधित संकेतों को एक साथ मिला दिया जाता है।

दो संदेश संकेतों के बीच हस्तक्षेप से बचने के लिए इन दो संकेतों के बीच एक गार्ड बैंड भी रखा जाता है। आवृत्तियों की दो विस्तृत श्रृंखलाओं को अलग करने के लिए एक गार्ड बैंड का उपयोग किया जाता है। यह सुनिश्चित करता है कि एक साथ उपयोग किए जाने वाले संचार चैनल हस्तक्षेप का अनुभव नहीं करते हैं जो प्रसारण की कम गुणवत्ता को प्रभावित करेगा।

जैसा कि ऊपर दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है, तीन अलग-अलग संदेश सिग्नल हैं जो विभिन्न आवृत्तियों पर संशोधित होते हैं। उसके बाद, उन्हें एक समग्र सिग्नल में मिला दिया जाता है। प्रत्येक सिग्नल की वाहक आवृत्तियों को चुना जाना चाहिए ताकि संशोधित संकेतों का कोई ओवरलैपिंग न हो। इस तरह, मल्टीप्लेक्ड सिग्नल के भीतर प्रत्येक मॉड्यूलेटेड सिग्नल फ्रीक्वेंसी के डोमेन के भीतर एक दूसरे से अलग होता है।

रिसीवर के अंत में, बैंडपास फिल्टर का उपयोग प्रत्येक संग्राहक सिग्नल को समग्र सिग्नल से अलग करने और डीमुल्टिप्लेक्स करने के लिए किया जाता है। एलपीएफ के माध्यम से डिमल्टीप्लेक्स सिग्नल प्रसारित करके, प्रत्येक संदेश सिग्नल को पुनर्प्राप्त करना संभव है। यह एक विशिष्ट FDM (फ़्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग) विधि है।

फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग कैसे काम करता है?

एफडीएम प्रणाली में, ट्रांसमीटर अंत में कई ट्रांसमीटर होते हैं और रिसीवर अंत में कई रिसीवर होते हैं। ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच में संचार चैनल है। FDM में, ट्रांसमीटर के अंत में, प्रत्येक ट्रांसमीटर एक अलग आवृत्ति के साथ एक संकेत प्रसारित करता है। उदाहरण के लिए, पहला ट्रांसमीटर 30 kHz फ़्रीक्वेंसी के साथ सिग्नल ट्रांसमिट करता है, दूसरा ट्रांसमीटर 40 kHz फ़्रीक्वेंसी के साथ सिग्नल ट्रांसमिट करता है और तीसरा ट्रांसमीटर 50 kHz फ़्रीक्वेंसी वाला सिग्नल ट्रांसमिट करता है।

उसके बाद, विभिन्न आवृत्तियों वाले इन संकेतों को एक मल्टीप्लेक्सर के रूप में जाना जाने वाला एक उपकरण के साथ जोड़ा जाता है जो एक संचार चैनल के माध्यम से मल्टीप्लेक्स सिग्नल को प्रसारित करता है। FDM एक एनालॉग विधि है जो एक बहुत ही लोकप्रिय बहुसंकेतन विधि है। रिसीवर के अंत में मल्टीप्लेक्स सिग्नल को अलग करने के लिए डी-मल्टीप्लेक्सर का उपयोग किया जाता है, फिर यह इन अलग-अलग सिग्नल को विशेष रिसीवर तक पहुंचाता है।

एक विशिष्ट FDM में कुल n चैनल होते हैं, जहाँ n 1 से अधिक पूर्णांक होता है। प्रत्येक चैनल में एक बिट जानकारी होती है और इसकी अपनी वाहक आवृत्ति होती है। प्रत्येक चैनल का आउटपुट अन्य सभी चैनलों से भिन्न आवृत्ति पर भेजा जाता है। प्रत्येक चैनल के लिए इनपुट एक राशि dt द्वारा विलंबित होता है, जिसे समय या चक्र प्रति सेकंड की इकाइयों में मापा जा सकता है।

प्रत्येक चैनल के माध्यम से देरी की गणना निम्नानुसार की जा सकती है:

dI(t) = I(t) + I(t-dt)/2 - I(t-dt)/2, जहां I(t) = 1/T + C1 *

मैं(टी) = 1/टी + सी2 *

मैं(टी) = 1/टी + सी3 *

जहां टी = समय की इकाइयों में सिग्नल की अवधि (हमारे मामले में यह नैनोसेकंड है)। C1, C2 और C3 स्थिरांक हैं जो प्रेषित होने वाले सिग्नल के प्रकार और इसकी मॉडुलन योजना पर निर्भर करते हैं।

प्रत्येक चैनल में फोटोनिक क्रिस्टल की एक सरणी होती है जो उनके माध्यम से गुजरने वाली प्रकाश तरंगों के लिए फ़िल्टर के रूप में कार्य करती है। प्रत्येक क्रिस्टल प्रकाश की केवल कुछ तरंग दैर्ध्य को पार कर सकता है; दूसरों को उनकी संरचना या आसन्न क्रिस्टल से प्रतिबिंब द्वारा पूरी तरह से अवरुद्ध कर दिया जाता है।

FDM को प्रत्येक उपयोगकर्ता के लिए एक अतिरिक्त रिसीवर के उपयोग की आवश्यकता होती है, जो महंगा हो सकता है और मोबाइल उपकरणों में स्थापित करना मुश्किल हो सकता है। इस समस्या को फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन तकनीकों जैसे कि उपयोग करके हल किया गया है ऑर्थोगोनल फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (ओएफडीएम) . OFDM ट्रांसमिशन एक ही कैरियर फ्रीक्वेंसी पर अलग-अलग यूजर्स को अलग-अलग सबकैरियर असाइन करके रिसीवर्स की आवश्यक संख्या को कम करता है।

इसके लिए अतिरिक्त रिसीवर की आवश्यकता होती है क्योंकि बेस स्टेशन और प्रत्येक मोबाइल यूनिट को समय के साथ सिंक्रनाइज़ करना पड़ता है। इस बहुसंकेतन में डेटा को बर्स्ट मोड में नहीं भेजा जा सकता है, इसलिए डेटा लगातार भेजा जाता है, ताकि रिसीवर को अगला पैकेट प्राप्त होने तक इंतजार करना पड़े, इससे पहले कि वह अगला प्राप्त करना शुरू कर सके। इसके लिए अलग-अलग बेस स्टेशनों से अलग-अलग दरों पर पैकेट प्राप्त करने में सक्षम होने के लिए विशेष रिसीवर की आवश्यकता होती है, अन्यथा वे उन्हें सही ढंग से डिकोड नहीं कर पाएंगे।

FDM सिस्टम में शामिल ट्रांसमीटर और रिसीवर की संख्या को 'ट्रांसमीटर-रिसीवर जोड़ी' या संक्षेप में TRP कहा जाता है। उपलब्ध होने वाली टीआरपी की संख्या की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

NumberOfTRP = (# ट्रांसमीटर) (# अंक प्राप्त करें) (# एंटेना)

उदाहरण के लिए अगर हमारे पास तीन ट्रांसमीटर और चार रिसीव पॉइंट (आरपी) हैं, तो हमारे पास नौ टीआरपी होंगे क्योंकि तीन ट्रांसमीटर और चार आरपी हैं। चीजों को सरल रखने के लिए, मान लें कि प्रत्येक RP में एक RP एंटेना है और प्रत्येक TRP में दो RP एंटेना हैं; इसका मतलब है कि हमें नौ और टीआरपी की आवश्यकता होगी:

यह बहुसंकेतन या तो हो सकता है बिंदु से बिंदु या बिंदु से बहु बिंदु . पॉइंट-टू-पॉइंट मोड में, प्रत्येक उपयोगकर्ता का अपना ट्रांसमीटर, रिसीवर और एंटीना के साथ अपना समर्पित चैनल होता है। इस मामले में, प्रति उपयोगकर्ता एक से अधिक ट्रांसमीटर हो सकते हैं और सभी उपयोगकर्ता विभिन्न चैनलों का उपयोग करेंगे। पॉइंट-टू-मल्टीपॉइंट मोड में, सभी उपयोगकर्ता एक ही चैनल साझा करते हैं, लेकिन प्रत्येक उपयोगकर्ता के ट्रांसमीटर और रिसीवर उसी चैनल पर अन्य उपयोगकर्ताओं से जुड़े होते हैं।

फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग बनाम टाइम डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग

फ़्रीक्वेंसी डिवीज़न मल्टीप्लेक्सिंग और टाइम डिवीज़न मल्टीप्लेक्सिंग के बीच के अंतर पर नीचे चर्चा की गई है।

फायदे और नुकसान

फ़्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्स के लाभ जी निम्नलिखित शामिल करें।

• FDM के ट्रांसमीटर और रिसीवर को किसी सिंक्रोनाइज़ेशन की आवश्यकता नहीं है।
• यह आसान है और इसका डिमॉड्यूलेशन आसान है।
• स्लो नैरो बैंड के कारण केवल एक चैनल को प्रभाव मिलेगा।
• FDM एनालॉग सिग्नल के लिए लागू है।
• बड़ी संख्या में चैनल एक साथ प्रसारित किए जा सकते हैं।
• यह महंगा नहीं है।
• इस बहुसंकेतन की उच्च विश्वसनीयता है।
• इस मल्टीप्लेक्सिंग का उपयोग करके, कम शोर और विरूपण के साथ और उच्च दक्षता के साथ भी मल्टीमीडिया डेटा प्रसारित करना संभव है।

फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग के नुकसान निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• FDM में क्रॉस-टॉक समस्या है।
• FDM तभी लागू होता है जब कुछ कम गति वाले चैनलों को प्राथमिकता दी जाती है
• मध्यस्थता विकृति होती है।
• FDM सर्किटरी जटिल है।
• इसे और बैंडविड्थ की जरूरत है।
• यह कम थ्रूपुट देता है।
• TDM की तुलना में, FDM द्वारा प्रदान की जाने वाली विलंबता अधिक होती है।
• इस बहुसंकेतन में गतिशील समन्वय नहीं है।
• FDM को बड़ी संख्या में फ़िल्टर और मॉड्यूलेटर की आवश्यकता होती है।
• इस मल्टीप्लेक्सिंग का चैनल वाइडबैंड फेडिंग से प्रभावित हो सकता है
• FDM पर चैनल की पूरी बैंडविड्थ का उपयोग नहीं किया जा सकता है।
• FDM की प्रणाली को वाहक संकेत की आवश्यकता होती है।

अनुप्रयोग

फ़्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग के अनुप्रयोगों में निम्नलिखित शामिल हैं।

• इससे पहले, FDM का उपयोग सेलुलर टेलीफोन सिस्टम और हार्मोनिक टेलीग्राफी में किया जाता था संचार तंत्र .
• फ़्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग का उपयोग मुख्य रूप से रेडियो प्रसारण में किया जाता है।
• FDM का उपयोग टीवी प्रसारण में भी किया जाता है।
• इस प्रकार की बहुसंकेतन टेलीफोन प्रणाली में एक लिंक या एकल संचरण लाइन पर कई फोन कॉलों को प्रसारित करने में मदद करने के लिए लागू होती है।
• FDM का प्रयोग होता है a उपग्रह संचार प्रणाली विभिन्न डेटा चैनलों को प्रसारित करने के लिए।
• इसका उपयोग एफएम ट्रांसमिशन सिस्टम या स्टीरियो फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन में किया जाता है।
• इसका उपयोग एएम रेडियो ट्रांसमिशन सिस्टम / एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन में किया जाता है।
• इसका उपयोग सार्वजनिक टेलीफोन और केबल टीवी सिस्टम के लिए किया जाता है।
• इसका उपयोग प्रसारण में किया जाता है।
• इसका उपयोग AM और FM प्रसारण में किया जाता है।
• इसका उपयोग वायरलेस नेटवर्क, सेलुलर नेटवर्क आदि में किया जाता है।
• FDM का उपयोग ब्रॉडबैंड कनेक्शन सिस्टम और DSL (डिजिटल सब्सक्राइबर लाइन) मोडेम में भी किया जाता है।
• FDM सिस्टम मुख्य रूप से मल्टीमीडिया डेटा जैसे ऑडियो, वीडियो और इमेज ट्रांसमिशन के लिए उपयोग किया जाता है।

इस प्रकार यह है फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग का अवलोकन या एफडीएम। यह एक बहुसंकेतन तकनीक है जो मौजूदा बैंडविड्थ को कई उप-बैंडों में अलग करती है जहां प्रत्येक एक संकेत ले सकता है। तो, यह बहुसंकेतन एक साझा संचार माध्यम के ऊपर एक साथ प्रसारण की अनुमति देता है। यह बहुसंकेतन प्रणाली को स्वतंत्र आवृत्ति उप-बैंडों के ऊपर प्रसारित कई खंडों में भारी मात्रा में डेटा संचारित करने की अनुमति देता है। यहाँ आपके लिए एक प्रश्न है, टाइम डिवीज़न मल्टीप्लेक्सिंग क्या है?