فریکوئینسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ: بلاک ڈایاگرام، ورکنگ اور اس کی ایپلی کیشنز

ملٹی پلیکسنگ تکنیک 1870 میں تیار کی گئی تھی، تاہم 20 ویں صدی کے آخر میں؛ یہ ڈیجیٹل ٹیلی کمیونیکیشنز کے لیے بہت زیادہ لاگو ہو گیا۔ ٹیلی کمیونیکیشن میں، ملٹی پلیکسنگ تکنیک کا استعمال ایک ہی میڈیم پر متعدد ڈیٹا اسٹریمز کو یکجا کرنے اور بھیجنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ لہذا، ہارڈ ویئر جو ملٹی پلیکسنگ کے لیے استعمال ہوتا ہے اسے ملٹی پلیکسر یا MUX کے نام سے جانا جاتا ہے جو n ان پٹ لائنوں کو ملا کر ایک o/p لائن تیار کرتا ہے۔ ملٹی پلیکسنگ کا طریقہ ٹیلی کمیونیکیشنز میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے جہاں ایک ہی تار میں متعدد ٹیلی فون کالز کی جاتی ہیں۔ ملٹی پلیکسنگ کو تین اقسام میں درجہ بندی کیا گیا ہے جیسے؛ تعدد کی تقسیم، طول موج ڈویژن (WDM) ، اور وقت کی تقسیم۔ فی الحال، یہ تین ملٹی پلیکسنگ تکنیک ٹیلی کمیونیکیشن کے عمل میں ایک بہت ہی اہم اثاثہ بن گئی ہیں اور انہوں نے ٹیلی فون لائنوں، AM اور FM ریڈیو، اور آپٹیکل فائبرز پر آزاد سگنل بھیجنے اور وصول کرنے کے طریقے کو بہت بہتر کیا ہے۔ یہ مضمون ملٹی پلیکسنگ کی ایک قسم پر بحث کرتا ہے جسے FDM یا کہا جاتا ہے۔ تعدد ڈویژن ملٹی پلیکسنگ - کام کرنا اور اس کی ایپلی کیشنز۔

فریکوئینسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کیا ہے؟

فریکوئینسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کی تعریف یہ ہے: ایک ملٹی پلیکسنگ تکنیک جو مشترکہ میڈیم پر ایک سے زیادہ سگنل کو یکجا کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ اس قسم کی ملٹی پلیکسنگ میں، مختلف فریکوئنسی والے سگنلز کو کنکرنٹ ٹرانسمیشن کے لیے ملایا جاتا ہے۔ FDM میں، ایک چینل یا واحد کمیونیکیشن لائن پر ٹرانسمیشن کے لیے ایک سے زیادہ سگنل ضم کیے جاتے ہیں جہاں ہر سگنل کو مرکزی چینل میں مختلف فریکوئنسی کے لیے مختص کیا جاتا ہے۔

فریکوئینسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ بلاک ڈایاگرام

فریکوئنسی ڈویژن بلاک ڈایاگرام ذیل میں دکھایا گیا ہے جس میں ایک ٹرانسمیٹر اور ایک وصول کنندہ شامل ہے۔ FDM میں، m1(t)، m2(t) اور m3(t) جیسے مختلف پیغاماتی سگنلز fc1، fc2 اور fc3 جیسے مختلف کیریئر فریکوئنسیوں پر ماڈیول کیے جاتے ہیں۔ اس طریقے سے، مختلف ماڈیولڈ سگنلز فریکوئنسی ڈومین کے اندر ایک دوسرے سے الگ ہو جاتے ہیں۔ یہ ماڈیولڈ سگنلز کو ایک ساتھ ملا کر کمپوزٹ سگنل کی شکل دی جاتی ہے جو چینل/ٹرانسمیشن میڈیم پر منتقل ہوتا ہے۔

دو میسج سگنلز کے درمیان مداخلت سے بچنے کے لیے ان دو سگنلز کے درمیان ایک گارڈ بینڈ بھی رکھا جاتا ہے۔ ایک گارڈ بینڈ تعدد کی دو وسیع رینجوں کو الگ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ بیک وقت استعمال کیے جانے والے مواصلاتی چینلز مداخلت کا تجربہ نہیں کرتے ہیں جس سے ٹرانسمیشن کے کم معیار پر اثر پڑے گا۔

جیسا کہ اوپر کے اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے، تین مختلف میسج سگنلز مختلف فریکوئنسیوں پر ماڈیول کیے جاتے ہیں۔ اس کے بعد، وہ ایک واحد جامع سگنل میں ضم ہو جاتے ہیں. ہر سگنل کی کیریئر فریکوئنسیوں کا انتخاب کرنا ضروری ہے تاکہ ماڈیولڈ سگنلز کی اوورلیپنگ نہ ہو۔ اس طرح، ملٹی پلیکس سگنل کے اندر ہر ماڈیولڈ سگنل فریکوئنسی کے ڈومین کے اندر ایک دوسرے سے الگ ہوتا ہے۔

ریسیور کے آخر میں، بینڈ پاس فلٹرز کا استعمال ہر ماڈیولڈ سگنل کو کمپوزٹ سگنل اور ڈیملٹی پلیکس سے الگ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ LPF کے ذریعے ڈیملٹیپلیکسڈ سگنل کو منتقل کرنے سے، ہر پیغام کے سگنل کو بازیافت کرنا ممکن ہے۔ اس طرح ایک عام FDM (فریکوئنسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ) طریقہ ہے۔

فریکوئینسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کیسے کام کرتی ہے؟

FDM سسٹم میں، ٹرانسمیٹر اینڈ میں کئی ٹرانسمیٹر ہوتے ہیں اور ریسیور اینڈ میں کئی ریسیورز ہوتے ہیں۔ ٹرانسمیٹر اور رسیور کے درمیان، مواصلاتی چینل موجود ہے۔ FDM میں، ٹرانسمیٹر کے آخر میں، ہر ٹرانسمیٹر ایک مختلف فریکوئنسی کے ساتھ سگنل منتقل کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، پہلا ٹرانسمیٹر 30 kHz فریکوئنسی کے ساتھ سگنل منتقل کرتا ہے، دوسرا ٹرانسمیٹر 40 kHz فریکوئنسی کے ساتھ سگنل منتقل کرتا ہے اور تیسرا ٹرانسمیٹر 50 kHz فریکوئنسی کے ساتھ سگنل منتقل کرتا ہے۔

اس کے بعد، مختلف تعدد کے ساتھ ان سگنلز کو ایک ڈیوائس کے ساتھ ملایا جاتا ہے جسے ملٹی پلیکسر کہا جاتا ہے جو ایک مواصلاتی چینل کے ذریعے ملٹی پلیکس سگنلز کو منتقل کرتا ہے۔ ایف ڈی ایم ایک ینالاگ طریقہ ہے جو ایک بہت مشہور ملٹی پلیکسنگ طریقہ ہے۔ ریسیور کے آخر میں ملٹی پلیکسر کو ملٹی پلیکس سگنلز کو الگ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے پھر یہ ان الگ کیے گئے سگنلز کو مخصوص ریسیورز تک پہنچاتا ہے۔

ایک عام FDM میں کل n چینلز ہوتے ہیں، جہاں n ایک عدد 1 سے بڑا ہوتا ہے۔ ہر چینل میں کچھ معلومات ہوتی ہیں اور اس کی اپنی کیرئیر فریکوئنسی ہوتی ہے۔ ہر چینل کا آؤٹ پٹ دوسرے تمام چینلز سے مختلف فریکوئنسی پر بھیجا جاتا ہے۔ ہر چینل کے ان پٹ میں ایک رقم dt کی تاخیر ہوتی ہے، جسے وقت یا سائیکل فی سیکنڈ کی اکائیوں میں ماپا جا سکتا ہے۔

ہر چینل کے ذریعے تاخیر کا حساب اس طرح لگایا جا سکتا ہے:

dI(t) = I(t) + I(t-dt)/2 − I(t-dt)/2، جہاں I(t) = 1/T + C1 *

I(t) = 1/T + C2 *

I(t) = 1/T + C3 *

جہاں T = وقت کی اکائیوں میں سگنل کی مدت (ہمارے معاملے میں یہ نینو سیکنڈ ہے)۔ C1، C2 اور C3 مستقل ہیں جو سگنل کی منتقلی کی قسم اور اس کی ماڈیولیشن اسکیم پر منحصر ہیں۔

ہر چینل فوٹوونک کرسٹل کی ایک صف پر مشتمل ہوتا ہے جو ان میں سے گزرنے والی روشنی کی لہروں کے لیے فلٹر کا کام کرتا ہے۔ ہر کرسٹل روشنی کی صرف مخصوص طول موج سے گزر سکتا ہے۔ دوسروں کو ان کی ساخت یا ملحقہ کرسٹل سے منعکس کرکے مکمل طور پر بلاک کردیا جاتا ہے۔

FDM کو ہر صارف کے لیے ایک اضافی رسیور کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے، جو کہ مہنگا اور موبائل آلات میں انسٹال کرنا مشکل ہو سکتا ہے۔ اس مسئلہ کو فریکوئنسی ماڈیولیشن تکنیک جیسے استعمال کرکے حل کیا گیا ہے۔ آرتھوگونل فریکوئنسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ (OFDM) . OFDM ٹرانسمیشن ایک ہی کیریئر فریکوئنسی پر مختلف صارفین کو مختلف سب کیرئیر تفویض کر کے ریسیورز کی مطلوبہ تعداد کو کم کر دیتی ہے۔

اس کے لیے اضافی ریسیورز کی ضرورت ہوتی ہے کیونکہ بیس اسٹیشن اور ہر موبائل یونٹ کو وقت کے ساتھ ہم آہنگ ہونا پڑتا ہے۔ اس ملٹی پلیکسنگ میں ڈیٹا کو برسٹ موڈ میں نہیں بھیجا جا سکتا اس لیے ڈیٹا مسلسل بھیجا جاتا ہے، اس لیے وصول کنندہ کو اگلا پیکٹ موصول ہونے تک انتظار کرنا چاہیے، اس سے پہلے کہ وہ اگلا پیکٹ وصول کر سکے۔ اس کے لیے خصوصی ریسیورز کی ضرورت ہوتی ہے کہ وہ مختلف بیس اسٹیشنوں سے مختلف نرخوں پر پیکٹ وصول کر سکیں، بصورت دیگر وہ انہیں صحیح طریقے سے ڈی کوڈ نہیں کر سکیں گے۔

FDM سسٹمز میں شامل ٹرانسمیٹر اور ریسیورز کی تعداد کو 'ٹرانسمیٹر وصول کرنے والا جوڑا' یا مختصراً TRP کہا جاتا ہے۔ TRPs کی تعداد جو دستیاب ہونی چاہیے درج ذیل فارمولے کا استعمال کر کے شمار کی جا سکتی ہے۔

NumberOfTRPs = (# ٹرانسمیٹر) (# پوائنٹس وصول کریں) (# انٹینا)

مثال کے طور پر اگر ہمارے پاس تین ٹرانسمیٹر ہیں اور چار وصول پوائنٹس (RPs) ہیں، تو ہمارے پاس نو TRPs ہوں گے کیونکہ تین ٹرانسمیٹر اور چار RPs ہیں۔ چیزوں کو آسان رکھنے کے لیے، فرض کریں کہ ہر RP میں ایک RP اینٹینا ہے اور ہر TRP میں دو RP اینٹینا ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ ہمیں مزید نو ٹی آر پی ایس کی ضرورت ہوگی:

یہ ملٹی پلیکسنگ یا تو ہو سکتی ہے۔ ایک جگہ سے دوسری جگہ یا ملٹی پوائنٹ کی طرف اشارہ کریں۔ . پوائنٹ ٹو پوائنٹ موڈ میں، ہر صارف کے پاس اپنا ٹرانسمیٹر، رسیور اور اینٹینا کے ساتھ اپنا ایک مخصوص چینل ہوتا ہے۔ اس صورت میں، فی صارف ایک سے زیادہ ٹرانسمیٹر ہو سکتا ہے اور تمام صارفین مختلف چینلز استعمال کریں گے۔ پوائنٹ ٹو ملٹی پوائنٹ موڈ میں، تمام صارفین ایک ہی چینل کا اشتراک کرتے ہیں، لیکن ہر صارف کا ٹرانسمیٹر اور وصول کنندہ ایک ہی چینل کے دوسرے صارفین سے جڑے ہوتے ہیں۔

فریکوئینسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ بمقابلہ ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ

فریکوئنسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ اور ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کے درمیان فرق ذیل میں زیر بحث ہے۔

فائدے اور نقصانات

دی فریکوئنسی ڈویژن ملٹی پلیکسن کے فوائد g میں درج ذیل شامل ہیں۔

• FDM کے ٹرانسمیٹر اور وصول کنندہ کو کسی بھی مطابقت پذیری کی ضرورت نہیں ہے۔
• یہ آسان ہے اور اس کی تخفیف آسان ہے۔
• سست تنگ بینڈ کی وجہ سے صرف ایک چینل پر اثر پڑے گا۔
• FDM ینالاگ سگنلز کے لیے لاگو ہوتا ہے۔
• چینلز کی ایک بڑی تعداد بیک وقت منتقل کی جا سکتی ہے۔
• یہ مہنگا نہیں ہے۔
• یہ ملٹی پلیکسنگ اعلی وشوسنییتا ہے.
• اس ملٹی پلیکسنگ کا استعمال کرتے ہوئے، کم شور اور مسخ کے ساتھ اور اعلی کارکردگی کے ساتھ ملٹی میڈیا ڈیٹا کی ترسیل ممکن ہے۔

دی فریکوئنسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کے نقصانات مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• FDM میں کراس ٹاک کا مسئلہ ہے۔
• FDM صرف اس وقت لاگو ہوتا ہے جب چند کم رفتار چینلز کو ترجیح دی جائے۔
• ثالثی کی تحریف ہوتی ہے۔
• ایف ڈی ایم سرکٹری پیچیدہ ہے۔
• اسے مزید بینڈوتھ کی ضرورت ہے۔
• یہ کم تھرو پٹ دیتا ہے۔
• TDM کے مقابلے میں، FDM کی طرف سے فراہم کردہ تاخیر زیادہ ہے۔
• اس ملٹی پلیکسنگ میں متحرک ہم آہنگی نہیں ہے۔
• FDM کو فلٹرز اور ماڈیولٹرز کی ایک بڑی تعداد کی ضرورت ہے۔
• اس ملٹی پلیکسنگ کا چینل وائیڈ بینڈ دھندلاہٹ سے متاثر ہو سکتا ہے۔
• چینل کی مکمل بینڈوتھ کو FDM پر استعمال نہیں کیا جا سکتا۔
• FDM کے نظام کو کیریئر سگنل کی ضرورت ہوتی ہے۔

ایپلی کیشنز

فریکوئنسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کی درخواستوں میں درج ذیل شامل ہیں۔

• اس سے پہلے، ایف ڈی ایم سیلولر ٹیلی فون سسٹم اور ہارمونک ٹیلی گرافی میں استعمال ہوتا ہے۔ مواصلاتی نظام .
• فریکوئینسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ بنیادی طور پر ریڈیو براڈکاسٹنگ میں استعمال ہوتی ہے۔
• ایف ڈی ایم ٹی وی نشریات میں بھی استعمال ہوتا ہے۔
• اس قسم کی ملٹی پلیکسنگ ٹیلی فون سسٹم میں لاگو ہوتی ہے تاکہ ایک لنک یا سنگل ٹرانسمیشن لائن پر کئی فون کالز کی ترسیل میں مدد مل سکے۔
• FDM استعمال کیا جاتا ہے a سیٹلائٹ مواصلاتی نظام مختلف ڈیٹا چینلز کی ترسیل کے لیے۔
• یہ ایف ایم ٹرانسمیشن سسٹم یا سٹیریو فریکوئنسی ماڈیولیشن میں استعمال ہوتا ہے۔
• یہ AM ریڈیو ٹرانسمیشن سسٹم/Amplitude Modulation میں استعمال ہوتا ہے۔
• یہ عوامی ٹیلی فون اور کیبل ٹی وی سسٹم کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
• یہ نشریات میں استعمال ہوتا ہے۔
• یہ AM اور FM نشریات میں استعمال ہوتا ہے۔
• یہ وائرلیس نیٹ ورکس، سیلولر نیٹ ورکس وغیرہ میں استعمال ہوتا ہے۔
• ایف ڈی ایم براڈ بینڈ کنکشن سسٹمز اور ڈی ایس ایل (ڈیجیٹل سبسکرائبر لائن) موڈیم میں بھی استعمال ہوتا ہے۔
• FDM سسٹم بنیادی طور پر ملٹی میڈیا ڈیٹا جیسے آڈیو، ویڈیو اور امیج ٹرانسمیشن کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

اس طرح یہ ہے۔ فریکوئینسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کا ایک جائزہ یا FDM. یہ ایک ملٹی پلیکسنگ تکنیک ہے جو موجودہ بینڈوتھ کو کئی ذیلی بینڈز میں الگ کرتی ہے جہاں ہر ایک سگنل لے جا سکتا ہے۔ لہذا، یہ ملٹی پلیکسنگ مشترکہ مواصلاتی ذریعہ کے اوپر بیک وقت ٹرانسمیشن کی اجازت دیتا ہے۔ یہ ملٹی پلیکسنگ سسٹم کو آزاد فریکوئنسی ذیلی بینڈ کے اوپر منتقل ہونے والے متعدد حصوں میں ڈیٹا کی ایک بڑی مقدار کو منتقل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کیا ہے؟