रेडियो मॉड्यूलेशन

लेख "वाईमैक्स नेटवर्क्स में सिग्नल क्वालिटी क्राइटेरिया" के लिए टिप्पणियों में ज़िलोहा ने एक रेडियो चैनल के माध्यम से सूचना प्रसारण के भौतिक पक्ष का वर्णन करने वाले लेखों की अनुपस्थिति के बारे में शिकायत की।
हमने इस चूक को ठीक करने और वायरलेस डेटा ट्रांसफर पर कई पोस्ट लिखने का फैसला किया।
उनमें से पहले में हम एक रेडियो सिग्नल के माध्यम से सूचना के प्रसारण के मुख्य पहलू के बारे में बात करेंगे - मॉड्यूलेशन।


मॉड्यूलेशन (लैटिन मोडुलैटो - डायमेंशन) एक कम-आवृत्ति सूचना संकेत के कानून के अनुसार उच्च आवृत्ति वाहक तरंग के एक या अधिक मापदंडों को बदलने की प्रक्रिया है।
प्रेषित जानकारी नियंत्रण संकेत में अंतर्निहित है, और सूचना वाहक की भूमिका उच्च आवृत्ति दोलन करती है, जिसे वाहक कहा जाता है।
उच्च आवृत्ति वाहक के आयाम, चरण या आवृत्ति को बदलकर मॉड्यूलेशन किया जा सकता है।
यह तकनीक कई महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करती है:

1. आपको एक रेडियो सिग्नल उत्पन्न करने की अनुमति देता है जिसमें वाहक आवृत्ति के गुणों के अनुरूप गुण होंगे। विभिन्न आवृत्ति श्रेणियों की तरंगों के गुणों के बारे में, उदाहरण के लिए, यहां पाया जा सकता है ।
2. छोटे एंटेना के उपयोग की अनुमति देता है, क्योंकि एंटीना का आकार तरंग दैर्ध्य के आनुपातिक होना चाहिए।
3. अन्य रेडियो संकेतों के साथ हस्तक्षेप से बचा जाता है।

वाईमैक्स नेटवर्क में प्रेषित डेटा स्ट्रीम 11 kHz के क्षेत्र में एक आवृत्ति से मेल खाती है। यदि हम हवा के माध्यम से इस कम-आवृत्ति संकेत को प्रसारित करने की कोशिश करते हैं, तो हमें निम्नलिखित आकारों के एंटीना की आवश्यकता है:


24 किलोमीटर लंबा एक एंटीना उपयोग करने के लिए पर्याप्त सुविधाजनक नहीं लगता है।
यदि हम 2.5 गीगाहर्ट्ज (योटा वाईमैक्स में उपयोग की जाने वाली आवृत्ति) के वाहक आवृत्ति पर आरोपित इस सिग्नल को प्रसारित करते हैं, तो हमें 12 सेमी एंटीना की आवश्यकता होती है।

एनालॉग मॉडुलन।

डिजिटल मॉड्यूलेशन पर सीधे आगे बढ़ने से पहले, मैं एक चित्र दिखाता हूँ जो एनालॉग AM (आयाम) और FM (फ़्रीक्वेंसी) मॉड्यूलेशन है, जो कई स्कूल ज्ञान को ताज़ा करेगा:

स्रोत संकेत

AM (आयाम मॉडुलन)

एफएम (आवृत्ति मॉडुलन)

डिजिटल मॉड्यूलेशन और इसके प्रकार।

डिजिटल मॉड्यूलेशन में, एनालॉग कैरियर सिग्नल को डिजिटल बिटस्ट्रीम द्वारा संशोधित किया जाता है।
तीन बुनियादी प्रकार के डिजिटल मॉड्यूलेशन (या एन्क्रिप्शन) और एक हाइब्रिड हैं:

1. ASK - आयाम शिफ्ट कीिंग।
2. एफएसके - फ्रीक्वेंसी शिफ्ट कीइंग।
3. PSK - फेज शिफ्ट कींग।
4. ASK / PSK।

मैंने उल्लेख किया है कि डिजिटल सिग्नल को संशोधित करने के लिए "हेरफेर" शब्द का उपयोग करने के लिए रेडियो संचार की रूसी शब्दावली में एक परंपरा है।

आयाम एन्क्रिप्शन के मामले में, तार्किक शून्य के लिए संकेत आयाम एक तार्किक से कम दो बार (उदाहरण के लिए) हो सकता है।
इसी तरह से फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन शून्य से अधिक आवृत्ति के साथ अंतराल के साथ एक तार्किक इकाई का प्रतिनिधित्व करता है।
फेज शिफ्टिंग शिफ्ट के बिना सिग्नल के रूप में "0" और शिफ्ट के सिग्नल के रूप में "1" का प्रतिनिधित्व करता है।
हाँ, यहाँ हम एक "चरण बदलाव" के साथ काम कर रहे हैं :)
प्रत्येक योजना की अपनी ताकत और कमजोरियां हैं।

• बैंडविड्थ दक्षता के मामले में एएसके अच्छा है, लेकिन शोर की उपस्थिति में विकृति के अधीन है और बिजली की खपत के मामले में पर्याप्त कुशल नहीं है।
• एफएसके - बिल्कुल विपरीत, ऊर्जा कुशल है, लेकिन प्रभावी ढंग से आवृत्ति बैंड का उपयोग नहीं करता है।
• PSK दोनों पहलुओं में अच्छा है।
• ASK / PSK दो योजनाओं का एक संयोजन है। यह आवृत्ति बैंड के और भी बेहतर उपयोग की अनुमति देता है।

सबसे सरल PSK योजना (चित्र में दिखाया गया है) का अपना नाम है - बाइनरी चरण-शिफ्ट कींग। एकल चरण शिफ्ट का उपयोग "0" और "1" - 180 डिग्री, आधी अवधि के बीच किया जाता है।
QPSK और 8-PSK भी हैं:
QPSK 4 अलग-अलग चरण शिफ्ट्स (प्रति तिमाही अवधि) का उपयोग करता है और एक चरित्र (01, 11, 00, 10) में 2 बिट्स को एन्कोड कर सकता है। 8-PSK 8 अलग-अलग चरण शिफ्ट का उपयोग करता है और प्रति चरित्र 3 बिट्स को एन्कोड कर सकता है।
अधिक जानकारी यहाँ
QAM नामक निजी ASK / PSK कार्यान्वयन में से एक है Quadrature Amplitude Modulation (QAM)। यह एक चैनल में दो AM संकेतों के संयोजन की एक विधि है। यह प्रभावी बैंडविड्थ को दोगुना कर देता है। QAM समान आवृत्ति के साथ दो वाहक का उपयोग करता है। क्वार्टर-फ़ेज अंतर के साथ (इसलिए शब्द क्वाड्रेचर।) उच्च QAM स्तर PSK के समान सिद्धांतों पर बनाए गए हैं। यदि आप विवरण में रुचि रखते हैं, तो आप उन्हें आसानी से नेटवर्क पर पा सकते हैं।
सैद्धांतिक बैंडविड्थ दक्षता:

प्रारूप	दक्षता (बिट / एस / हर्ट्ज)
BPSK	1
QPSK	2
8-PSK	3
16-QAM	4
32-QAM	5
64-QAM	6
256-QAM	8

अधिक जटिल मॉडुलन योजना, ट्रांसमिशन विकृतियों के कारण जितनी अधिक हानिकारक होती है, और बेस स्टेशन से दूरी जितनी कम होती है उस पर सिग्नल सफलतापूर्वक प्राप्त किया जा सकता है।
PSK और QAM एक उच्च स्तर की योजनाएँ सैद्धांतिक रूप से संभव हैं, लेकिन व्यवहार में जब उनका उपयोग करते हैं तो बहुत अधिक त्रुटियां होती हैं।
अब जब हमने मुख्य बिंदुओं को कवर कर लिया है, तो हम लिख सकते हैं कि वाईमैक्स नेटवर्क में किन मॉड्यूलेशन योजनाओं का उपयोग किया जाता है।

वाईमैक्स नेटवर्क में सिग्नल मॉड्यूलेशन।

वाईमैक्स "डायनेमिक एडेप्टिव मॉड्यूलेशन" का उपयोग करता है, जो बेस स्टेशन को बैंडविड्थ और रिसीवर की अधिकतम दूरी के बीच चयन करने की अनुमति देता है। सीमा बढ़ाने के लिए, बेस स्टेशन 64-QAM, 16-QAM और QPSK के बीच बदल सकता है।

निष्कर्ष।

मुझे उम्मीद है कि मैं प्रस्तुति की लोकप्रियता और सामग्री की तकनीकी प्रकृति के बीच एक संतुलन बनाने में कामयाब रहा हूं। यदि यह लेख मांग में है, तो मैं इस दिशा में काम करना जारी रखूंगा। वाईमैक्स तकनीक में कई बारीकियां हैं जिनके बारे में आप बात कर सकते हैं।