आवृति विभाजन बहुसंकेत

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

आवृत्ति-विभाजन बहुसंकेतन का सबसे आम उदाहरण रेडियो और दूरदर्शन प्रसारण है, जिसमें एक ही समय में विभिन्न आवृत्तियों पर कई रेडियो सिग्नल हवा से गुजरते हैं। एक अन्य उदाहरण केबल दूरदर्शन है, जिसमें एक ही केबल पर कई दूरदर्शन चैनल एक साथ प्रसारित किए जाते हैं। एफडीएम का उपयोग दूरभाष सिस्टम द्वारा उच्च क्षमता ट्रंकलाइन, संचार उपग्रहों के माध्यम से ऊर्ध्वयोजन और अधोयोजन रेडियो बीम पर डेटा के कई चैनलों को प्रसारित करने के लिए कई दूरभाष 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 व्यवर्तित युग्म दूरभाष लाइनों के माध्यम से प्रसारित करने के लिए।

तरंगदैर्घ्य विभाजन बहुसंकेत नामक एक समवृत्ति तकनीक का उपयोग तंतु प्रकाशिकी संचार में किया जाता है, जिसमें डेटा के कई चैनल विभिन्न तरंग दैर्ध्य (आवृत्तियों) का उपयोग करके एक प्रकाशिक तंतु पर प्रसारित होते हैं।

सिद्धांत

डिजिटल डेटा ले जाने वाले एक एफडीएम चैनल का पारणबैंड, ओपीएसके समकोणिक कला विस्थापन कुंजीयन द्वारा संशोधित।

कई अलग-अलग सूचना (अधिमिश्रण) सिग्नल जो एक एफडीएम सिस्टम पर भेजे जाते हैं, जैसे कि दूरदर्शन 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 इलेक्ट्रनिक दोलक एक वाहक संकेत उत्पन्न करता है, एक एकल आवृत्ति पर एक स्थिर दोलक 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 का अधिमिश्रण (मॉड्यूलेट) करने का परिणाम, आवृत्तियों के योग (f_C + f_B) और अंतर (f_C − f_B) पर, वाहक आवृत्ति के पास उप-आवृत्ति उत्पन्न करना है। संग्राहक सिग्नल से सूचना को वाहक आवृत्ति के प्रत्येक पक्ष पर पार्श्वबैंड (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 पारणबैंड 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 आवृत्ति में इतनी दूर तक फैलाया जाता है कि प्रत्येक चैनल, अलग-अलग चैनलों के पारणबैंड द्वारा अधिकृत की गई आवृत्तियों का बैंड अतिव्यापन न हो। सभी चैनलों को संचरण माध्यम से भेजा जाता है, जैसे कि समाक्षीय केबल, प्रकाशिक तंतु, या रेडियो ट्रांसमीटर का उपयोग करके हवा के माध्यम से। जब तक चैनल आवृत्तियों को इतना दूर रखा जाता है कि कोई भी पारणबैंड अतिव्यापन 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 अधिमिश्रित सिग्नल ले जा सकता है।

उदाहरण के लिए, केबल दूरदर्शन सिस्टम द्वारा उपयोग की जाने वाली समाक्षीय केबल की बैंडविड्थ लगभग 1000 MHz (मेगाहर्ट्ज) है, लेकिन प्रत्येक दूरदर्शन चैनल का पारणबैंड केवल 6 MHz (मेगाहर्ट्ज) चौड़ा होता 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 दूरदर्शन चैनल हो सकते हैं)।

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

दूरभाष

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

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

20वीं सदी के उत्तरार्ध से, अंकीय सशुल्क लाईन (डीएसएल) ने अपने स्पेक्ट्रम को आवृत्ति चैनलों में विभाजित करने के लिए असतत मल्टीटोन (डीएमटी) सिस्टम का उपयोग किया है।

प्रकाशिक डोमेन में आवृत्ति-विभाजन बहुसंकेतन के अनुरूप अवधारणा को तरंगदैर्घ्य विभाजन बहुसंकेत 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 MHz (मेगाहर्ट्ज) रेंज पर काम करती है, 8140 से 8188 kHz (किलोहर्ट्ज़) की सीमा में 48 kHz (किलोहर्ट्ज़) बैंडविड्थ 8140 से 8184 kHz (किलोहर्ट्ज़) की सीमा में वाहकों का चयन करके ऊपरी पार्श्वबैंड का चयन करके इस समूह को 8248 kHz (किलोहर्ट्ज़) के वाहक द्वारा मानक सीमा 60 से 108 kHz (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 वाच्य चैनल (2एसजी + 1जी) को डीटीएल प्लेन का उपयोग करके बनाया जा सकता है, अधिमिश्रण और आवृत्ति योजना एफआईजी1 में दिए गए हैं और एफआईजी2 डीटीएल तकनीक का उपयोग अधिकतम 132 वाच्य चैनल बनाने की अनुमति देता है जिन्हें सीधे लाइन में रखा जा सकता है। डीटीएल ग्रुप और सुपर ग्रुप उपकरण को हटा देता है।

डीएफएसजी इसी तरह के कदम उठा सकता है जहाँ 8 kHz (किलोहर्ट्ज़) में कई सुपर समूहों का प्रत्यक्ष गठन प्राप्त किया जा सकता है डीएफएसजी समूह उपकरण को भी समाप्त कर सकता है और पेशकश कर सकता है:

• लागत में 7% से 13% की कमी
• स्थापना और अनुरक्षण के लिए कम उपकरण
• कम उपकरणों की वजह से बढ़ी विश्वसनीयता

डीटीएल और डीएफएसजी दोनों कम घनत्व प्रणाली (डीटीएल का उपयोग करके) और उच्च घनत्व प्रणाली (डीएफएसजी 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 अति-समूह) डीएफएसजी पर आधारित एक उदाहरण है।

अन्य उदाहरण

एफडीएम का उपयोग वाहक तरंग पर अंतिम अधिमिश्रण से पहले सिग्नलों को संयोजित करने के लिए भी किया जा सकता है। इस मामले में वाहक सिग्नलों को उप-वाहक कहा जाता है: एक उदाहरण स्टीरियो एफएम संचरण है, जहां एक 38 kHz (किलोहर्ट्ज़) सबवाहक का उपयोग कंपोजिट सिग्नल के आवृत्ति अधिमिश्रण से पहले मध्य बाएँ-दाएँ योग चैनल से बाएँ-दाएँ अंतर सिग्नल को अलग करने के लिए किया जाता है। समधर्मी एनटीएससी दूरदर्शन चैनल को वीडियो, रंग और श्रव्य के लिए सबवाहक आवृत्तियों में विभाजित किया गया है। डीएसएल आवाज के लिए और एक ही चालक पर प्रतिप्रवाह और अनुप्रवाह डेटा संचरण के लिए अलग-अलग आवृत्तियों का उपयोग करता है, जो आवृत्ति द्वैध का भी एक उदाहरण है।

जहाँ आवृत्ति-विभाजन बहुसंकेतन का उपयोग कई उपयोगकर्ताओं को एक भौतिक संचार चैनल साझा करने की अनुमति देने के लिए किया जाता है, इसे आवृत्ति-डिवीज़न मल्टीपल एक्सेस (एफडीएमए) 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 वैद्युत् ध्वनिक तकनीक की एक प्रारंभिक समझ पैदा हुई, जिसके परिणामस्वरूप दूरभाष 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.

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