ڈیجیٹل فیز ماڈلن: بی پی ایس کے ، کیو پی ایس کے ، ڈی کیو پی ایس کے

ریڈیو فریکوئینسی ماڈلن
ڈیجیٹل مرحلے کی ماڈیولین ایک وائرلیس طور پر ڈیجیٹل ڈیٹا کی منتقلی کا ایک ورسٹائل اور وسیع پیمانے پر استعمال شدہ طریقہ ہے۔

پچھلے صفحے میں ، ہم نے دیکھا ہے کہ ہم کسی کیریئر کے طول و عرض یا تعدد میں متغیر تغیرات کو نمائندگی کرنے والے افراد اور زیرو کو استعمال کرسکتے ہیں۔ یہ حیرت کی بات نہیں ہونی چاہئے کہ ہم مرحلے کا استعمال کرتے ہوئے ڈیجیٹل ڈیٹا کی نمائندگی بھی کرسکتے ہیں۔ اس تکنیک کو فیز شفٹ کیجنگ (PSK) کہا جاتا ہے۔

بائنری فیز شفٹ کیئنگ
پی ایس کے کی سیدھی سیدھی قسم بائنری فیز شفٹ کینگ (بی پی ایس کے) کہلاتی ہے ، جہاں "بائنری" سے مراد دو فیز آفسیٹس (ایک منطق اعلی ، منطق کم کے لئے ایک) استعمال ہوتا ہے۔

ہم بدیہی طور پر یہ پہچان سکتے ہیں کہ اگر ان دونوں مراحل کے درمیان زیادہ سے زیادہ علیحدگی ہوگی تو نظام زیادہ مضبوط ہوگا course یقینا rece وصول کنندہ کے لئے اس مرحلے کے 90 symbol with مرحلے کی علامت اور کسی علامت کے مابین تمیز کرنا مشکل ہوگا۔ 91 °. 

ہمارے پاس کام کرنے کے لئے صرف 360 with مرحلہ باقی ہے ، لہذا منطق اعلی اور منطق سے کم مراحل کے درمیان زیادہ سے زیادہ فرق 180 ° ہے۔ لیکن ہم جانتے ہیں کہ کسی سائنوسائڈ کو 180 by میں تبدیل کرنا ایک ہی طرح کا ہے۔ اس طرح ، ہم بی پی ایس کے کے بارے میں سوچ سکتے ہیں کہ ایک منطق کی کیفیت کے جواب میں کیریئر کو محض الٹا اور دوسری منطقی حالت کے جواب میں اسے تنہا چھوڑ دیا جائے۔

اس کو مزید ایک قدم اٹھانے کے ل we ، ہم جانتے ہیں کہ سائنوسائڈ کو منفی طور پر ضرب کرنا اس کو الٹا کرنے کے مترادف ہے۔ یہ مندرجہ ذیل بنیادی ہارڈویئر ترتیب کا استعمال کرتے ہوئے BPSK کے نفاذ کے امکان کی طرف جاتا ہے:

تاہم ، اس اسکیم کے نتیجے میں آسانی سے کیریئر ویوفارم میں اونچی ڈھال میں تبدیلی آسکتی ہے: اگر کیریئر اپنی زیادہ سے زیادہ قیمت پر ہوتا ہے تو ، منطق ریاستوں کے مابین منتقلی اس وقت ہوتی ہے ، جب کیریئر وولٹیج کو تیزی سے کم سے کم وولٹیج میں منتقل ہونا پڑتا ہے۔




اعلی ڈھلوان واقعات جیسے ناپسندیدہ ہیں کیونکہ وہ اعلی تعدد توانائی پیدا کرتے ہیں جو دوسرے آریف اشارے میں مداخلت کرسکتے ہیں۔ نیز ، امپلیفائروں میں آؤٹ پٹ وولٹیج میں اعلی ڈھال تبدیلیاں پیدا کرنے کی محدود صلاحیت ہے۔

اگر ہم دو اضافی خصوصیات کے ساتھ مذکورہ بالا عمل کو بہتر بنائیں تو ہم علامتوں کے مابین ہموار منتقلی کو یقینی بناسکتے ہیں۔ پہلے ، ہمیں یہ یقینی بنانا ہوگا کہ ڈیجیٹل بٹ کی مدت ایک یا زیادہ مکمل کیریئر سائیکل کے برابر ہے۔ 

دوسرا ، ہمیں کیریئر ویوفارم کے ساتھ ڈیجیٹل ٹرانزیشن کو ہم وقت ساز کرنے کی ضرورت ہے۔ ان بہتریوں کے ساتھ ، ہم سسٹم کو اس طرح ڈیزائن کرسکتے ہیں کہ جب کیریئر سگنل صفر کراسنگ پر (یا بہت قریب) ہوتا ہے تو 180 ° مرحلے کی تبدیلی واقع ہوتی ہے۔

 

QPSK
BPSK فی علامت تھوڑا سا منتقل کرتا ہے ، یہی ہے جو ہم اب تک کے عادی ہیں۔ ڈیجیٹل ماڈیول کے سلسلے میں ہم نے جو بھی بات کی ہے اس میں یہ فرض کیا گیا ہے کہ کیریئر سگنل میں اس کے مطابق ترمیم کی گئی ہے کہ آیا ڈیجیٹل وولٹیج منطق کم ہے یا منطق زیادہ ہے ، اور وصول کنندہ ہر علامت کو 0 یا 1 کی تشریح کرکے ڈیجیٹل ڈیٹا تشکیل دیتا ہے۔

اس سے پہلے کہ ہم کواڈریٹج فیز شفٹ کینگ (QPSK) پر تبادلہ خیال کریں ، ہمیں مندرجہ ذیل اہم تصور کو متعارف کرانے کی ضرورت ہے: اس کی کوئی وجہ نہیں ہے کہ ایک علامت صرف تھوڑا سا منتقل کر سکے۔ یہ سچ ہے کہ ڈیجیٹل الیکٹرانکس کی دنیا سرکٹری کے گرد بنائی گئی ہے جس میں وولٹیج ایک انتہائی یا دوسرے مقام پر ہے ، اس طرح کہ وولٹیج ہمیشہ ایک ڈیجیٹل سا کی نمائندگی کرتا ہے۔ 

لیکن آریف ڈیجیٹل نہیں ہے۔ اس کے بجائے ، ہم ڈیجیٹل ڈیٹا کی منتقلی کے لئے ینالاگ ویوفارمس کا استعمال کررہے ہیں ، اور یہ ایسا نظام تیار کرنا بالکل قابل قبول ہے جس میں ینالاگ ویوفورمز کو انکوڈ کرکے اس کی ترجمانی کی جائے جس سے ایک علامت دو (یا زیادہ) بٹس کی نمائندگی کرسکے۔

کیو پی ایس کے ایک ماڈلن اسکیم ہے جو ایک علامت کو دو بٹس ڈیٹا منتقل کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ چار ممکنہ دو بٹ ​​نمبر (00 ، 01 ، 10 ، 11) ہیں ، اور اس کے نتیجے میں ہمیں چار مرحلے کی آفسیٹس کی ضرورت ہے۔ ایک بار پھر ، ہم مرحلے کے اختیارات کے درمیان زیادہ سے زیادہ علیحدگی چاہتے ہیں ، جو اس معاملے میں 90 ° ہے۔

فائدہ اعداد و شمار کی شرح زیادہ ہے: اگر ہم ایک ہی علامت کی مدت کو برقرار رکھتے ہیں تو ، ہم اس شرح کو دگنا کرسکتے ہیں جس پر ڈیٹا ٹرانسمیٹر سے وصول کنندہ میں منتقل ہوتا ہے۔ منفی پہلو نظام کی پیچیدگی ہے۔ (آپ کو لگتا ہے کہ بی پی ایس کے کے مقابلے میں کیو پی ایس کے بھی تھوڑی غلطیوں کے لئے نمایاں طور پر زیادہ حساس ہے ، کیوں کہ ممکنہ مرحلے کی اقدار کے مابین کم علیحدگی ہوتی ہے۔ یہ ایک معقول مفروضہ ہے ، لیکن اگر آپ ریاضی سے گزریں تو یہ پتہ چلتا ہے کہ غلطی کے امکانات اصل میں ہیں۔ بہت ملتا ہوا، بہت یکساں.)

متغیرات
کیو پی ایس کے ، مجموعی طور پر ، ایک موثر ماڈلن اسکیم ہے۔ لیکن اس میں بہتری آسکتی ہے۔

فیز چھلانگ
معیاری کیو پی ایس کے اس بات کی ضمانت دیتا ہے کہ اعلی ڈھلوان علامت سے علامت منتقلی واقع ہو گی۔ کیونکہ مرحلے کے چھلانگ ± 90 be ہوسکتے ہیں ، لہذا ہم بی پی ایس کے ماڈلن کے ذریعہ تیار کردہ 180 use مرحلے کے چھلانگ کے لئے بیان کردہ نقطہ نظر کو استعمال نہیں کرسکتے ہیں۔

دو میں سے ایک کیو پی ایس کے مختلف حالتوں کو استعمال کرکے اس مسئلے کو کم کیا جاسکتا ہے۔ آفسیٹ کیو پی ایس کے ، جس میں ماڈیولیشن کے عمل میں استعمال ہونے والے دو ڈیجیٹل ڈیٹا اسٹریمز میں سے کسی ایک میں تاخیر شامل ہے ، زیادہ سے زیادہ مرحلے کی چھلانگ کو 90 ° تک کم کردیتا ہے۔ دوسرا آپشن π / 4-QPSK ہے ، جس سے زیادہ سے زیادہ مرحلے کی چھلانگ 135 to رہ جاتی ہے۔ اس طرح آفسیٹ کیو پی ایس کے مرحلہ کی کمی کو کم کرنے کے سلسلے میں بہتر ہے ، لیکن π / 4-QPSK فائدہ مند ہے کیونکہ یہ تفریقاتی انکوڈنگ کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے (اگلے سب سیکشن میں زیر بحث)۔

علامت سے علامت بندیوں سے نمٹنے کا ایک اور طریقہ یہ ہے کہ اضافی سگنل پروسیسنگ کو نافذ کیا جائے جو علامتوں کے مابین ہموار منتقلی پیدا کردے۔ اس نقطہ نظر کو ایک ماڈلن اسکیم میں شامل کیا گیا ہے جسے کم سے کم شفٹ کینگ (ایم ایس کے) کہا جاتا ہے ، اور ایم ایس کے میں ایک بہتری بھی ہے جسے گاوشی ایم ایس کے نام سے جانا جاتا ہے۔

ڈیفرنشل انکوڈنگ
ایک اور مشکل یہ ہے کہ ایف ایس کے ویوفارمس کے مقابلے میں پی ایس کے ویوفارمس کے ساتھ تخریب کاری زیادہ مشکل ہے۔ 

فریکوئینسی اس معنی میں "مطلق" ہے کہ وقت کے سلسلے میں سگنل کی مختلف حالتوں کا تجزیہ کرکے تعدد بدلاؤ کی ہمیشہ ترجمانی کی جاسکتی ہے۔ تاہم ، مرحلہ اس لحاظ سے رشتہ دار ہے کہ اس کا کوئی آفاقی حوالہ نہیں ہے — ٹرانسمیٹر وقت کے ایک نقطہ کے حوالے سے مرحلے کی مختلف حالتوں کو پیدا کرتا ہے ، اور وصول کنندہ مرحلے کی مختلف حالتوں کی ترجمانی وقت کے ساتھ ایک علیحدہ نقطہ کے ساتھ کرسکتا ہے۔

اس کا عملی مظہر مندرجہ ذیل ہے: اگر ماڈیولیشن اور ڈیموڈولیشن کے ل used استعمال کیے جانے والے دوچکولوں کے مرحلے (یا تعدد) کے مابین اختلافات موجود ہیں تو ، پی ایس کے ناقابل اعتبار ہوجاتا ہے۔ اور ہمیں یہ سمجھنا ہوگا کہ مرحلے میں اختلافات پائے جائیں گے (جب تک کہ وصول کنندہ کیریئر ریکوری سرکٹری کو شامل نہ کرے)۔

ڈیفرنٹینٹل کیو پی ایس کے (ڈی کیو پی ایس کے) ایک ایسی شکل ہے جو نون کویرنٹ وصول کنندگان کے ساتھ مطابقت رکھتی ہے (یعنی ، وصول کنندگان جو ڈیموڈولیشن آسکیلیٹر کو ماڈیولن آسکیلیٹر کے ساتھ ہم آہنگ نہیں کرتے ہیں)۔ 

امتیازی QPSK سابقہ ​​علامت کے نسبت ایک خاص مرحلے کی شفٹ تیار کرکے ڈیٹا کو انکوڈ کرتا ہے۔ پچھلے علامت کے مرحلے کو اس طرح استعمال کرتے ہوئے ، ڈیموڈولیشن سرکٹری کسی علامت کے اس مرحلے کا تجزیہ کرتا ہے جس کا حوالہ دیتے ہوئے وہ وصول کنندہ اور ٹرانسمیٹر کے لئے عام ہوتا ہے۔

خلاصہ
* بائنری فیز شفٹ کینگ ایک سیدھی سیدھی ماڈلن اسکیم ہے جو علامت میں تھوڑا سا منتقل کر سکتی ہے۔

* کواڈٹریٹ مرحلے کی شفٹ کینگ زیادہ پیچیدہ ہے لیکن اعداد و شمار کی شرح کو دگنا کردیتی ہے (یا آدھی بینڈوتھ کے ساتھ اسی ڈیٹا کی شرح کو حاصل کرتی ہے)۔

* آفسیٹ کیو پی ایس کے ، π / 4-QPSK ، اور کم سے کم شفٹ کیجنگ موڈولیشن اسکیمیں ہیں جو اعلی ڈھلوان کی علامت سے علامت وولٹیج کی تبدیلیوں کے اثرات کو کم کرتی ہیں۔

* متنازعہ کیو پی ایس کے ٹرانسمیٹر اور وصول کنندہ کے مابین مرحلے کی ہم آہنگی کی کمی سے وابستہ مسائل سے بچنے کے لئے متصل علامتوں کے درمیان مرحلے کے فرق کا استعمال کرتا ہے۔

ایک پیغام چھوڑ دیں 

پیغام کی فہرست