Constellation Diagram (કોંસ્ટેલેશન ડાયાગ્રામ)

 Constellation Diagram  (કોંસ્ટેલેશન ડાયાગ્રામ)

કોંસ્ટેલેશન ડાયાગ્રામ એ  ASK, PSK અને QAM ને ગ્રાફિકલ વે માં દર્શાવવા માટે થાય છે. કોંસ્ટેલેશન ડાયાગ્રામ બધા સંભવિત સિમ્બોલ બતાવે છે જે સિસ્ટમ દ્વારા ટ્રાન્સમિટ કરી શકાય છે.

અહીં  આકૃતિ માં બતાવેલ બિંદુ ( ગુલાબી કલર ) માટે

આડી x- અક્ષથી વિરુદ્ધ ઘડિયાળની દિશામાં બિંદુનો ખૂણો રજુ કરે છે જેના દ્વારા કેરિયર ની ફેઝ શિફ્ટ (રેફેરન્સ અક્ષ ના સંદર્ભ  માં) જાણી  શકાય  છે. 

અને મૂળથી બિંદુનું અંતર એ સિગ્નલ નું એમ્પલીટ્યુડ અથવા પાવર નું માપ રજૂ કરે છે. 

અહીં અલગ અલગ મોડ્યુલેશન માટે ના કોંસ્ટેલેશન ડાયાગ્રામ બતાવેલા છે.

ASK :  અહીં એમ્પલીટ્યુડ શિફટિંગ ની અંદર માત્ર એમ્પલીટ્યુડ બદલે છે. તેના ફેઝ માં કોઈજ બદલાવ થતો નથી. ( એટલે કે કોન્સ્ટન્ટ રહે છે )

તો એના ડાયાગ્રામ માં માત્ર એમ્પ્લીડ્યુડ અલગ અલગ છે . એક બિંદુ ઝીરો ઉપર અને એક બિંદુ બીજા કોઈ પણ અલગ એમ્પલીટ્યુડ પર બતાવવા માં આવેલ છે. જયારે બંને ના ફેઝ સરખા જ છે.

BPSK :  અહીં ફેઝ  શિફટિંગ ની અંદર માત્ર ફેઝ  બદલે છે. તેના એમ્પ્લીડ્યુડ  માં કોઈજ બદલાવ થતો નથી. ( એટલે કે કોન્સ્ટન્ટ રહે છે )

તો એના ડાયાગ્રામ માં માત્ર ફેઝ અલગ અલગ છે . એક બિંદુ ઝીરો ફેઝ ઉપર અને એક બિંદુ બીજા કોઈ ૧૮૦ ફેઝ શિફ્ટ પર બતાવવા માં આવેલ છે. જયારે બંને નું એમ્પલીટ્યુડ એટલે કે ઝીરો થી અંતર સરખું જ છે.

QPSK :  અહીં ફેઝ  શિફટિંગ ની અંદર માત્ર ફેઝ  બદલે છે. તેના એમ્પ્લીડ્યુડ  માં કોઈજ બદલાવ થતો નથી. ( એટલે કે કોન્સ્ટન્ટ રહે છે ) . પરંતુ અહીં ૪ અલગ અલગ ફેજ છે એટલે કે સિગ્નલ ૯૦ ને ફેજ શિફટિંગ (૩૬૦/૪ = ૯૦ ) માં જોવા મળે છે.

તો એના ડાયાગ્રામ માં માત્ર ફેઝ અલગ અલગ છે . દરેક બિંદુ એક બીજા થી  ૯૦ ફેઝ શિફ્ટ પર બતાવવા માં આવેલ છે. જયારે બધા નું એમ્પલીટ્યુડ એટલે કે ઝીરો થી અંતર સરખું જ છે.

અહીં બીજા કેટલાક PSK ના ઉદાહરણ રજુ કરેલા છે

અહીં બીજા કેટલાક QAM ના ઉદાહરણ રજુ કરેલા છે

QAM એ ASK અને PSK બંને નું મિશ્રણ કરી ને બનાવવા માં આવે છે.

એટલે કે અલગ અલગ બીટ ના કોમ્બિનેશન માટે એમ્પલીટ્યુડ અને ફેઝ બંને બદલે છે.

૪ - QAM  ની અંદર આપ જોઈ શકો છો કે સિગ્નલ માં ૪ બીટ માંથી ૨ ના કોમ્બિનેશન માટે ફેઝ બદલાવેલ છે અને ૨ બીટ ના કોમ્બીનેશન માટે એમ્પલીટ્યુડ બદલાવેલ છે

અહીં બીજા કેટલાક QAM ના ઉદાહરણ રજુ કરેલા છે

QAM (ક્વાડ્રેચાર એમ્પલીટ્યુડ મોડયુલેશન)

 QAM (ક્વાડ્રેચાર એમ્પલીટ્યુડ મોડયુલેશન)

ક્યુએએમ ​​(ક્વાડ્રેચાર એમ્પ્લિટ્યૂડ મોડ્યુલેશન) એ એક જ ચેનલમાં બે એમલિટ્યુડ-મોડ્યુલેટેડ (AM) સિગ્નલને જોડવાની એક પદ્ધતિ છે, જેનાથી બેન્ડવિડ્થ બમણી થાય છે. 

ક્યુએએમનો ઉપયોગ ડિજિટલ સિસ્ટમમાં, ખાસ કરીને વાયરલેસ એપ્લિકેશન્સમાં, પલ્સ એમ્પ્લિટ્યુડ મોડ્યુલેશન (PAM) સાથે થાય છે.

અહીં આપ ડાયાગ્રામ માં જોઈ શકો છો કે સિગ્નલ માં ફ્રીક્વન્સી સરખી જ છે. પરંતુ દરેક બીટ સિક્વનશ માટે એમ્પલીટ્યુડ અને ફેઝ એકબીજા થી બદલાતો રહે છે.

નીચે આપેલા ટેબલ પર થી તમે સમજી શકો કે

એમ્પલીટ્યુડ માં બે લેવલ વાપરેલ છે. એક L એટલે કે લો લેવલ અને બીજું H એટલે કે હૈ લેવલ.

જયારે ફેઝ માટે ૪ અલગ અલગ ફેઝ છે. ૦, ૯૦, -૯૦ અને ૧૮૦ ડિગ્રી.

બીટ કોમ્બિનેશન	એમલિટ્યુડ	ફેઝ
000	L	0 ડિગ્રી
001	H	0 ડિગ્રી
010	L	૯૦ ડિગ્રી
011	H	૯૦ ડિગ્રી
100	L	૧૮૦ ડિગ્રી.
101	H	૧૮૦ ડિગ્રી.
110	L	-૯૦ ડિગ્રી.
111	H	-૯૦ ડિગ્રી.

આમ આ એમ્પલીટ્યુડ અને ફેઝ ના કોમ્બીનેશ થી ૩ બીટ ના અલગ અલગ ૮ કોમ્બિનેશન માટે સિગ્નલ તૈયાર કરાયા છે.

અહીં બીટ રેટ વધી ને ૨૪ બીટ/સેકન્ડ થયો છે. 

ક્યુએએમનો ઉપયોગ ડિજિટલ ટેલિકમ્યુનિકેશન સિસ્ટમો માટે મોડ્યુલેશન સ્કીમ તરીકે મોટા પ્રમાણમાં થાય છે, જેમ કે 802.11 વાઇ-ફાઇ .

QPSK : ક્વાડ્રેચર ફેઝ શિફ્ટ કિયિંગ

 QPSK : ક્વાડ્રેચર ફેઝ શિફ્ટ કિયિંગ

આગળ જોયેલા ઉદાહરણ પ્રમાણે આપણે એક સિગ્નલ એલિમેન્ટ પર એક જ ઈટ ટ્રાન્સમિટ કરતા હતા. હવે અહીં આપણે એક સિગ્નલ એલિમેન્ટ પર એ થી વધુ સિગ્નલ પણ ટ્રાન્સમિટ કરી શકીયે છીએ.

તો હવે આપણે ક્વાડ્રેચર ફેઝ શિફ્ટ કિયિંગ દ્વારા આપણે એક સિગ્નલ એલિમેન્ટ માં ૨ ઈટ ટ્રાન્સમિટ કરીશું.

અહીં ૨ ઈટ એટલે કે ચાર કોડ તૈયાર થશે.. (૦૦ , ૦૧ , ૧૦ અને ૧૧ ) . આ દરેક ને ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે અલગ અલગ ટાઈપ ના સિગ્નલ એલિમેન્ટ ની જરૂર પડશે.

અહીં આપણે ફેઝ શિફ્ટ નું ઉદાહરણ જોઈશું એટલે અહીં આપણે અલગ અલગ ૪ ફેઝ ની જરૂર પડશે. એટલે એને ક્વાડ્રેચર ફેઝ શિફ્ટ કિયિંગ કહીશું.

નીચે આકૃતિ માં વેવફોર્મ અને મોડ્યુલેટર () છે.

અહીં ૨/૧ કન્વર્ટર ઇનપુટ માંથી આવતા એ ઈટ ને અલગ કરશે. એક ઈટ ને ઉપર ની તરફ અને ઇજા ઈટ ને નીચે ની તરફ મોકલશે.

ઓસીલેટર એ કેરિયર ફ્રીક્વન્સી જનરેટ કરશે અને તેને ૨ મલ્ટિપ્લાયર માં મોકલશે. અહીં આકૃતિ માં અટાવ્યા પ્રમાણે  ઉપર ના ઓસીલેટર માં કેરિયર સિગ્નલ એજ રીતે એપ્લાય થશે જયારે નીચેના મલ્ટીપ્લાયર માં સિગ્નલ નું  ૯૦ ડિગ્રી ફેસ શિફ્ટ થઇ ને અપ્લાય થશે.

આગળ જતા એની મલ્ટિપ્લાયર ના આઉટપુટ સમિંગ મોડ્યુલ માં જશે , જ્યાં તેમનો સરવાળો થશે અને ફાઇનલ આઉટપુટ QPSK   મળશે.

QPSK ના વેવફોર્મ સમજવા માટે નીચે વધુ એક ડાયાગ્રામ આપેલ છે

ફેઝ શિફ્ટ કિયિંગ (PSK)

 

1. ફેઝ શિફ્ટ કિયિંગ (PSK)

જે રીતે ઇન્ફોરમેશન સિગ્નલ ની બીટ વેલ્યુ માં બદલાવ આવે એ મુજબ કેરિયર ના ફેઝ ને બદલવામાં આવે છે એટલે કે અહીં કેરિયર ના ફેઝ ને બદલાવ કરવામાં આવે છે.

એટલે કે સિંગલ ૦ ડિગ્રી, ૯૦ ડિગ્રી, ૧૮૦ ડિગ્રી એમ અલગ અલગ  ફેઝ એંગલ થી બદલાતો રહેશે.

જેમ કે ૧ ને માટે : સિગ્નલ ૦ ડિગ્રી ફેઝ એંગલ થી શરુ થાય છે

જયારે ૦ માટે : સિગ્નલ ૧૮૦ ડિગ્રી ફેઝ એંગલ થી શરુ થાય છે

ASK ની અંદર સિગ્નલ ની ઇન્ફોર્મેશન એ કેરિયર ના એમ્પલીટ્યુડ સાથે સંકળાયેલી છે. બાહ્ય નોઇસ એ સિગ્નલ ના એમ્પલીટ્યુડ માં વધારે અસર કરે છે અને સિગ્નલ ને નુકશાન પહોંચાડે છે. તો આ ઉપર થી કહી શકાય કે ASK એ બાહ્ય નોઇસ થી ઝડપ થી નુકશાન પામી શકે છે અને સિગ્નલ ની ક્વાલિટી બગડી શકે છે.

જયારે PSK અને FSK ના કેસ માં આ પ્રકાર ના નોઇસ સિગ્નલ ની ક્વાલિટી ને વધુ નુકશાન પહોચાડી શકતા નથી કારણ કે PSK માં સિગ્નલ ની ઇન્ફોર્મેશન  કેરિયર સિગ્નલ ના ફેઝ માં હોય છે અને FSK માં સિગ્નલ ની ઇન્ફોરમેશન એ કેરિયર સિગ્નલ ની  ની ફ્રીક્વન્સી માં હોય છે. એટલે કે જો બાહ્ય નોઇસ થી નુકશાન થશે તો પણ એમ્પલીટ્યુડ માં થશે, ફેઝ કે ફ્રીક્વન્સી માં કોઈ જ અસર નહિ થાય અને ક્વાલિટી જળવાઈ રહેશે.

આથી કહી શકાય કે ASK એ નોઇસ માટે બધું સંવેદન શીલ છે.

ફ્રીક્વન્સી શિફ્ટ કિયિંગ (FSK)

 

1. ફ્રીક્વન્સી શિફ્ટ કિયિંગ (FSK)

જે રીતે ઇન્ફોરમેશન સિગ્નલ ની બીટ વેલ્યુ માં બદલાવ આવે એ મુજબ કેરિયર ની ફ્રીક્વન્સી બદલવામાં આવે છે એટલે કે અહીં કેરિયર ની ફ્રીક્વન્સી માં બદલાવ કરવામાં આવે છે.

અહીં આપણી પાસે ૨ બીટ હોવાથી આપણે અહીં બે અલગ અલગ ફ્રીક્વન્સી ની જરૂર પડશે.

એટલે તમે આકૃતિ માં જોઈ શકો છે freq1  અને freq2 એમ બે કરિયર ફ્રીક્વન્સી નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે

અહીં ઉપર આકૃતિ માં આપ જોઈ શકો છો

જેમ કે ૧ ને માટે : ૨ હર્ટઝ ની ફ્રીક્વન્સી

જયારે ૦ માટે : ૪  હર્ટઝ ની ફ્રીક્વન્સી

એમ્પલીટ્યુડ શિફ્ટ કિયિંગ (ASK)

 

1. એમ્પલીટ્યુડ શિફ્ટ કિયિંગ  (ASK)

અહીં કેરિયલ સિગ્નલ નું એમ્પલીટ્યુડ બદલવામાં આવે છે.  જે રીતે ઇન્ફોરમેશન સિગ્નલ ની બીટ વેલ્યુ માં બદલાવ આવે એ મુજબ કેરિયર નું એમ્પલીટ્યુડ બદલાય છે.

જેમ કે ૧ ને માટે : એમ્પલીટ્યુડ માં કોઈ જ બદલાવ નહિ

જયારે ૦ માટે : એમલિટ્યુડ શૂન્ય કરવામાં આવ્યું છે

(આકૃતિ માં જોવા થી ઝડપ થી સમજાશે)

ASK મોડ્યુલેટર: 

અહીં ઇનપુટ માં યુનીપોલાર સિગ્નલ છે જેની ખાસ નોંધ લેવી.

ઓસીલેટર એ કરિયર સિગ્નલ ઉત્પન્ન કરવાનું કામ કરે છે.

મલ્ટીપ્લાયર બંને સિગ્નલ નું ગુણાકાર કરવાનું કામ કરશે.

તમે જોઈ શકો છો મલ્ટિપ્લાયર નું આઉટપુટ એ અહીં એમ્પલીટ્યુડ શિફ્ટ કિયિંગ ઉત્પન્ન કરે છે

૧ ને માટે : એમ્પલીટ્યુડ માં કોઈ જ બદલાવ નહિ

૦ માટે : એમલિટ્યુડ શૂન્ય કરવામાં આવ્યું છે

ડિજિટલ ટુ એનાલોગ કન્વર્ઝન

 ડિજિટલ ટુ એનાલોગ કન્વર્ઝન 

ડિજિટલ થી એનાલોગ કન્વર્ઝન ની જરૂર ઘણી જગ્યા એ પડે છે.

ધારો કે કોઈ સિગ્નલ ને દૂર અંતર સુધી તમારે ટ્રાન્સમિટ કરવું છે તો આવા સમયે ડિજિટલ સિગ્નલ કરતા એનલગ સિગ્નલ ને વાપરવું વધુ હિતાવહ છે કારણ કે એમાં લોસ ઓછો જોવા મળશે.

અને બીજું કારણ એ કે એનાલોગ કરતા ડિજિટલ સિગ્નલ ની બેન્ડવિડ્થ ખુબ જ વધારે હોય છે એટલે જ  નજીક ના કે અંદર ના ડીવાઈસ માં ડિજિટલ સિગ્નલ અને દૂર ના ડીવાઈસ માં એનાલોગ સિગ્નલ વાપરવું વધુ હિતાવહ છે

ડિજિટલ-થી-એનાલોગ રૂપાંતર

• અહીં ડિજિટલ ડેટા ને એનાલોગ સિગ્નલ પર વહન કરી ને લઇ જવા માં આવે છે. 

• એકેરિયર સિગ્નલ ( ફ્રીક્વન્સી fc) એનાલોગ વેવફોર્મમાં ડિજિટલ ડેટાને પરિવહન કરવાનું કાર્ય કરે છે.

ડિજિટલ-થી-એનાલોગ રૂપાંતરના પ્રકાર

અહીં ડીઝીટલ થી એનાલોગ માટે ના અમુક પ્રકાર તમાંરામાં ભણવામાં મુકવામાં આવેલ છે . એ સિવાય પણ મોડ્યુલેશન સ્કીમ ઉપલબ્ધ છે.

જરૂરી એવી વ્યાખ્યા ઓ

બિટ રેટ (N):  બીટ પ્રતિ સેકંડ (bps) ની સંખ્યા છે. 

બાઉડ રેટ : પ્રતિ સેકન્ડ નંબર ઓફ સિગ્નલ એલિમેન્ટ ની સંખ્યા છે

મોડ્યુલેશન માટે ની જરૂરિયાત:

 મોડ્યુલેશન માટે ની જરૂરિયાત:

બેઝબેન્ડ સંકેતો સીધા ટ્રાન્સમિટ કરી શકાય છે, પરંતુ બેઝબેન્ડ ટ્રાન્સમિશનમાં ઘણી મર્યાદાઓ છે જે મોડ્યુલેશનની મદદથી દૂર થઈ શકે છે.

મોડ્યુલેશનની પ્રક્રિયામાં, બેઝબેન્ડ સિગ્નલનું ભાષાંતર થાય છે એટલે કે ઓછી આવર્તનથી ઊંચી આવર્તન તરફ સ્થળાંતર.

મોડ્યુલેશન પ્રક્રિયામાં નીચેના ફાયદા છે:

મોડ્યુલેશનના ફાયદા:

 

1.એન્ટેનાની ઊંચાઈ માં ઘટાડો:

 

જ્યારે ટ્રાન્સમિશન મુક્ત ગતિથી થાય છે, ત્યારે એન્ટેના સિગ્નલ બહાર ફેલાવે છે અને રીસીવર તેને પ્રાપ્ત કરે છે. અસરકારક રીતે કાર્ય કરવા માટે, એન્ટેના ટ્રાન્સમિટ કરેલા સિગ્નલની તરંગલંબાઇની તીવ્રતાના ક્રમમાં હોવું જરૂરી છે.

રેડિયો સંકેતોના પ્રસારણ માટે, એન્ટેનાની ઊંચાઈ  (λ / 4) ની બહુવિધ હોવી આવશ્યક છે. અહીં λ તરંગલંબાઇ છે.  λ=c/f જ્યાં c એ પ્રકાશનો વેગ છે અને f એ સંક્રમિત થવાની આવર્તન છે.

f  = 10 KHz ના બેઝબેન્ડ સિગ્નલને પ્રસારિત કરવા માટે લઘુત્તમ એન્ટેનાની 

ઊંચાઈ ની ગણતરી નીચે પ્રમાણે કરવામાં આવે છે:

ન્યૂનતમ એન્ટેનાની ઊંચાઈ  = λ / 4 = c / 4f  

                                                  = 3 × 108 / 4 × 10 × 103

                                                  = 7500 મીમી એટલે કે 7.5 કિ.મી.

 

આ મોટા એન્ટેનાનું નિર્માણ કરવું અશક્ય છે.

 

હવે f = 1 MHz પર મોડ્યુલેટેડ સિગ્નલ ધ્યાનમાં લો. લઘુતમ એન્ટેનાની ઊંચાઈ આ દ્વારા આપવામાં આવે છે,

ન્યૂનતમ એન્ટેનાની heightંચાઈ = λ / 4 = c / 4f 

                =  3 × 108 / 4 × 1 × 106          

           = 75 મીટર

એન્ટેનાની આ લંબાઈ સરળતાથી બનાવી શકાય છે અને આ ઉદાહરણ આપણને સ્પષ્ટ રીતે બતાવે છે કે મોડ્યુલેશનની પ્રક્રિયા સંદેશાવ્યવહાર સિસ્ટમોને કેવી રીતે સક્ષમ કરે છે.

 

2. સંકેતોના મિશ્રણ ને અટકાવે છે:

ધારો કે તમે બેસબેન્ડ સિગ્નલ જેમ કે કોઈ રીસીવરને છે તે ટ્રાન્સમિટ કરી રહ્યાં છો, તમારા મિત્રોનો ફોન કહો. તમારા જેવા જ, શહેરમાં પણ હજારો લોકો તેમના મોબાઇલ ફોનનો ઉપયોગ કરશે.

આવા સંકેતોને અલગ કહેવાનો કોઈ રસ્તો નથી અને તે એકબીજા સાથે દખલ કરશે, જેનાથી સિસ્ટમમાં ઘણું અવાજ થાય છે અને ખૂબ ખરાબ આઉટપુટ થાય છે.

ઊંચી આવર્તનની વાહક તરંગનો ઉપયોગ કરીને અને દરેક સંદેશને ફ્રીક્વન્સીઝના બેન્ડની ફાળવણી કરીને, ત્યાં સંકેતોનું મિશ્રણ થતું નથી અને પ્રાપ્ત કરેલા સંકેતો સંપૂર્ણપણે યોગ્ય છે.

 

3. સંદેશાવ્યવહારની રેન્જ માં વધારો:

સંકેતોને જગ્યા દ્વારા લાંબા અંતર સુધી પ્રસારિત કરવા માટે મોડ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરીને, સંચાર પ્રણાલીઓમાં વાયરની આવશ્યકતાને દૂર કરી છે.

મોડ્યુલેશનની તકનીકથી મનુષ્યને તેમના જીવનમાં સારી રીતે વાયરલેસ સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં મદદ મળી.

4. મલ્ટિપ્લેક્સિંગ શક્ય છે:

મલ્ટિપ્લેક્સિંગ એ એક પ્રક્રિયા છે જેમાં એક સાથે એક જ સંચાર ચેનલ પર બે અથવા વધુ સંકેતો પ્રસારિત કરી શકાય છે. આ ફક્ત મોડ્યુલેશનથી જ શક્ય છે.

મલ્ટિપ્લેક્સિંગ એ જ ચેનલને ઘણા સિગ્નલો દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે.

 

5. રિસેપ્શનની ગુણવત્તા સુધારે છે:

ફ્રીક્વન્સી મોડ્યુલેશન (એફએમ), અને પીસીએમ જેવી ડિજિટલ કમ્યુનિકેશન તકનીકીઓ સાથે, અવાજની અસર ઘણી હદ સુધી ઓછી થાય છે. આ રિસેપ્શનની ગુણવત્તામાં સુધારો કરે છે.