आवृति विभाजन बहुसंकेत

दूरसंचार में, आवृत्ति-विभाजन बहुसंकेतन (एफडीएम) एक ऐसी तकनीक है जिसके द्वारा संचार माध्यम में उपलब्ध कुल बैंडविड्थ (बैंड चौड़ाई) को गैर-अतिव्यापी आवृत्ति बैंड की एक श्रृंखला में विभाजित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक का उपयोग एक अलग सिग्नल ले जाने के लिए किया जाता है। यह एकल ट्रांसमिशन माध्यम जैसे केबल या प्रकाशित तंतु को कई स्वतंत्र संकेतों द्वारा साझा करने की अनुमति देता है। एक अन्य उपयोग समानांतर में अलग-अलग सीरियल बिट्स या उच्च दर सिग्नल के सेगमेंट को ले जाना है।

फ़्रीक्वेंसी-डिवीज़न मल्टीप्लेक्सिंग का सबसे आम उदाहरण रेडियो और टेलीविज़न प्रसारण है, जिसमें एक ही समय में विभिन्न आवृत्तियों पर कई रेडियो सिग्नल हवा से गुजरते हैं। एक अन्य उदाहरण केबल टेलीविज़न है, जिसमें एक ही केबल पर कई टेलीविजन चैनल एक साथ प्रसारित किए जाते हैं। एफडीएम का उपयोग टेलीफोन सिस्टम द्वारा उच्च क्षमता ट्रंकलाइन, संचार उपग्रहों के माध्यम से अपलिंक और डाउनलिंक रेडियो बीम पर डेटा के कई चैनलों को प्रसारित करने के लिए कई टेलीफोन कॉलों को प्रसारित करने के लिए भी किया जाता है, और ब्रॉडबैंड डीएसएल मोडेम कई अन्य उपयोगों के अलावा, बड़ी मात्रा में कंप्यूटर डेटा को ट्विस्टेड पेयर टेलीफोन लाइनों के माध्यम से प्रसारित करने के लिए। वेवलेंथ डिविज़न मल्टिप्लेक्सिंग नामक एक अनुरूप तकनीक का उपयोग फाइबर-ऑप्टिक संचार में किया जाता है, जिसमें डेटा के कई चैनल विभिन्न तरंग दैर्ध्य (आवृत्तियों) का उपयोग करके एक ऑप्टिकल फाइबर पर प्रसारित होते हैं।

सिद्धांत
कई अलग-अलग सूचना (मॉड्यूलेशन) सिग्नल जो एक एफडीएम सिस्टम पर भेजे जाते हैं, जैसे कि टेलीविजन चैनलों के वीडियो सिग्नल जो केबल टीवी सिस्टम पर भेजे जाते हैं, बेसबैंड सिग्नल कहलाते हैं। स्रोत के अंत में, प्रत्येक आवृत्ति चैनल के लिए, एक लेक्ट्रॉनिक थरथरानवाला एक वाहक संकेत उत्पन्न करता है, एक एकल आवृत्ति पर एक स्थिर थरथरानवाला तरंग जो सूचना को "वहन" करने का काम करता है। बेसबैंड सिग्नल की तुलना में वाहक आवृत्ति में बहुत अधिक है। वाहक संकेत और बेसबैंड संकेत एक न्यूनाधिक परिपथ में संयुक्त होते हैं। न्यूनाधिक वाहक संकेत के कुछ पहलू को बदल देता है, जैसे कि इसका आयाम, आवृत्ति, या चरण, बेसबैंड सिग्नल के साथ, वाहक पर डेटा को "पिगीबैकिंग" करता है।

बेसबैंड सिग्नल के साथ वाहक को मॉड्यूलेट (मिश्रण) करने का परिणाम, आवृत्तियों के योग (fC + fB) और अंतर (fC - fB) पर, वाहक आवृत्ति के पास उप-आवृत्ति उत्पन्न करना है। संग्राहक सिग्नल से सूचना को वाहक आवृत्ति के प्रत्येक पक्ष पर साइडबैंड में ले जाया जाता है। इसलिए, चैनल द्वारा वहन की जाने वाली सभी सूचनाएं वाहक आवृत्ति के चारों ओर क्लस्टर की गई आवृत्तियों के एक संकीर्ण बैंड में होती हैं, इसे चैनल का पासबैंड कहा जाता है।

इसी तरह, अतिरिक्त बेसबैंड सिग्नल का उपयोग अन्य आवृत्तियों पर वाहक को संशोधित करने के लिए किया जाता है, जिससे सूचना के अन्य चैनल बनते हैं। वाहकों को फ़्रीक्वेंसी में इतनी दूर तक फैलाया जाता है कि प्रत्येक चैनल, अलग-अलग चैनलों के पासबैंड द्वारा कब्जा की गई आवृत्तियों का बैंड ओवरलैप न हो। सभी चैनलों को ट्रांसमिशन माध्यम से भेजा जाता है, जैसे कि समाक्षीय केबल, ऑप्टिकल फाइबर, या रेडियो ट्रांसमीटर का उपयोग करके हवा के माध्यम से। जब तक चैनल आवृत्तियों को इतना दूर रखा जाता है कि कोई भी पासबैंड ओवरलैप नहीं होता है, अलग-अलग चैनल एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करेंगे। इस प्रकार उपलब्ध बैंडविड्थ को "स्लॉट्स" या चैनलों में विभाजित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक एक अलग मॉड्यूलेटेड सिग्नल ले जा सकता है।

उदाहरण के लिए, केबल टेलीविजन सिस्टम द्वारा उपयोग की जाने वाली समाक्षीय केबल की बैंडविड्थ लगभग 1000 मेगाहर्ट्ज है, लेकिन प्रत्येक टेलीविजन चैनल का पासबैंड केवल 6 मेगाहर्ट्ज चौड़ा है, इसलिए केबल पर कई चैनलों के लिए जगह है (आधुनिक डिजिटल केबल सिस्टम में प्रत्येक चैनल को बदले में उप-चैनलों में विभाजित किया जाता है और इसमें 10 डिजिटल टेलीविजन चैनल हो सकते हैं)।

केबल या फाइबर, या रेडियो रिसीवर के गंतव्य छोर पर, प्रत्येक चैनल के लिए एक स्थानीय थरथरानवाला उस चैनल की वाहक आवृत्ति पर एक संकेत उत्पन्न करता है, जो आने वाले मॉड्यूलेटेड सिग्नल के साथ मिलाया जाता है। आवृत्तियां घटती हैं, उस चैनल के लिए फिर से बेसबैंड सिग्नल उत्पन्न करती हैं। इसे डिमॉड्यूलेशन कहते हैं। परिणामी बेसबैंड सिग्नल को अन्य आवृत्तियों से फ़िल्टर किया जाता है और उपयोगकर्ता को आउटपुट दिया जाता है।

टेलीफोन
लंबी दूरी के टेलीफोन कनेक्शन के लिए, 20वीं सदी की टेलीफोन कंपनियों ने एल-वाहक और इसी तरह के समाक्षीय केबल सिस्टम का इस्तेमाल किया, जिसमें चैनल बैंकों द्वारा कई चरणों में हजारों वॉयस सर्किट को मल्टीप्लेक्स किया गया था।

कम दूरी के लिए, बेल सिस्टम के- और एन-कैरियर सहित विभिन्न प्रणालियों के लिए सस्ती संतुलित जोड़ी केबल का उपयोग किया गया था। उन केबलों ने इतने बड़े बैंडविड्थ की अनुमति नहीं दी थी, इसलिए केवल 12 वॉयस चैनल (डबल साइडबैंड) और बाद में 24 (सिंगल साइडबैंड) को चार तारों में मल्टीप्लेक्स किया गया था, प्रत्येक दिशा के लिए एक जोड़ी हर कई मील, लगभग 10 किमी पर रिपीटर्स के साथ। 12-चैनल वाहक प्रणाली देखें। 20वीं सदी के अंत तक, एफडीएम ध्वनि सर्किट दुर्लभ हो गए थे। आधुनिक टेलीफोन सिस्टम डिजिटल ट्रांसमिशन का उपयोग करते हैं, जिसमें एफडीएम के बजाय समय विभाजन बहुसंकेतन (टीडीएम) का उपयोग किया जाता है।

20वीं सदी के उत्तरार्ध से, डिजिटल सब्सक्राइबर लाइन्स (DSL) ने अपने स्पेक्ट्रम को फ़्रीक्वेंसी चैनलों में विभाजित करने के लिए डिस्क्रीट मल्टीटोन (DMT) सिस्टम का उपयोग किया है।

ऑप्टिकल डोमेन में फ़्रीक्वेंसी-डिवीज़न मल्टीप्लेक्सिंग के अनुरूप अवधारणा को वेवलेंथ डिविज़न मल्टिप्लेक्सिंग के रूप में जाना जाता है।

समूह और सुपरग्रुप
एक बार सामान्य एफडीएम प्रणाली, उदाहरण के लिए एल-वाहक में उपयोग की जाती है, क्रिस्टल फिल्टर का उपयोग करती है जो 12 चैनलों के चैनल समूह बनाने के लिए 8 मेगाहर्ट्ज रेंज पर काम करती है, 8140 से 8188 किलोहर्ट्ज़ की सीमा में 48 किलोहर्ट्ज़ बैंडविड्थ 8140 से 8184 किलोहर्ट्ज़ की सीमा में वाहकों का चयन करके ऊपरी साइडबैंड का चयन करके इस समूह को 8248 किलोहर्ट्ज़ के वाहक द्वारा मानक सीमा 60 से 108 किलोहर्ट्ज़ तक अनुवादित किया जा सकता है। इस तरह के सिस्टम का इस्तेमाल डीटीएल (डायरेक्ट टू लाइन) और डीएफएसजी (डायरेक्टली फॉर्मेटेड सुपर ग्रुप) में किया जाता है।

132 वॉयस चैनल (2SG + 1G) को DTL प्लेन का उपयोग करके बनाया जा सकता है, मॉड्यूलेशन और आवृत्ति योजना FIG1 में दिए गए हैं और FIG2 DTL तकनीक का उपयोग अधिकतम 132 वॉयस चैनल बनाने की अनुमति देता है जिन्हें सीधे लाइन में रखा जा सकता है। DTL ग्रुप और सुपर ग्रुप उपकरण को हटा देता है।

DFSG इसी तरह के कदम उठा सकता है जहाँ 8 kHz में कई सुपर समूहों का प्रत्यक्ष गठन प्राप्त किया जा सकता है DFSG समूह उपकरण को भी समाप्त कर सकता है और पेशकश कर सकता है:
 * लागत में 7% से 13% की कमी
 * स्थापना और रखरखाव के लिए कम उपकरण
 * कम उपकरणों की वजह से बढ़ी विश्वसनीयता

DTL और DFSG दोनों कम घनत्व प्रणाली (DTL का उपयोग करके) और उच्च घनत्व प्रणाली (DFSG का उपयोग करके) की आवश्यकता के अनुरूप हो सकते हैं। डीएफएसजी टर्मिनल डीटीएल टर्मिनल के समान है, दो सुपर ग्रुप के बजाय कई सुपर ग्रुप संयुक्त हैं। 600 चैनलों का एक मास्टरग्रुप (10 सुपर-ग्रुप्स) डीएफएसजी पर आधारित एक उदाहरण है।

अन्य उदाहरण
एफडीएम का उपयोग वाहक तरंग पर अंतिम मॉड्यूलेशन से पहले संकेतों को संयोजित करने के लिए भी किया जा सकता है। इस मामले में वाहक संकेतों को उप-वाहक कहा जाता है: एक उदाहरण स्टीरियो एफएम ट्रांसमिशन है, जहां एक 38 kHz सबकैरियर का उपयोग कंपोजिट सिग्नल के फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन से पहले सेंट्रल लेफ्ट-राइट सम चैनल से लेफ्ट-राइट डिफरेंस सिग्नल को अलग करने के लिए किया जाता है। एक एनालॉग एनटीएससी टेलीविज़न चैनल को वीडियो, रंग और ऑडियो के लिए सबकैरियर आवृत्तियों में विभाजित किया गया है। डीएसएल आवाज के लिए और एक ही कंडक्टर पर अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम डेटा ट्रांसमिशन के लिए अलग-अलग आवृत्तियों का उपयोग करता है, जो आवृत्ति डुप्लेक्स का भी एक उदाहरण है।

जहाँ फ़्रीक्वेंसी-डिवीज़न मल्टीप्लेक्सिंग का उपयोग कई उपयोगकर्ताओं को एक भौतिक संचार चैनल साझा करने की अनुमति देने के लिए किया जाता है, इसे फ़्रीक्वेंसी-डिवीज़न मल्टीपल एक्सेस (एफडीएमA) कहा जाता है।

एफडीएमए विभिन्न ट्रांसमीटरों से रेडियो सिग्नल को अलग करने का पारंपरिक तरीका है।

1860 और 70 के दशक में, कई आविष्कारकों ने ध्वनिक टेलीग्राफी और हार्मोनिक टेलीग्राफी के नाम से एफडीएम का प्रयास किया। प्रैक्टिकल एफडीएम इलेक्ट्रॉनिक युग में ही हासिल किया गया था। इस बीच, उनके प्रयासों से इलेक्ट्रोकॉस्टिक तकनीक की एक प्रारंभिक समझ पैदा हुई, जिसके परिणामस्वरूप टेलीफोन का आविष्कार हुआ।

यह भी देखें

 * ऑर्थोगोनल फ्रीक्वेंसी-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (ओएफडीएम)
 * गैर-ऑर्थोगोनल आवृत्ति-विभाजन बहुसंकेतन (एन-ओएफडीएम)

संदर्भ

 * General
 * Harold P.E. Stern, Samy A. Mahmoud (2006). "Communication Systems: Analysis and Design", Prentice Hall. ISBN 0-13-040268-0.

वह:ריבוב

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