वायरलेस संचार कैसे काम करता है?


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यह एक समस्या है जो मुझे हमेशा थोड़ा परेशान करती है। उच्च आवृत्ति (वैसे भी 100 मेगाहर्ट्ज से अधिक) वायरलेस संचार वास्तव में कैसे काम करता है? मैं समझता हूं कि इसमें एक एंटीना है और इसे प्राप्त करने के लिए इसे प्रवर्धित किया जाता है और तार्किक 1 या 0 के लिए जांचा जाता है और संचारण के लिए उलट दिया जाता है।

मुझे समझ में नहीं आता है कि एक आईसी ऐसी गति पर कैसे संवाद कर सकता है? उदाहरण के लिए वाईफाई लें, 2.4GHz। क्या एक चिप है जो वास्तव में प्रत्येक बिट 2.4 बिलियन बार प्रति सेकंड प्रसंस्करण कर रही है? यह असंभव लगता है। क्या कोई समझा सकता है कि एक ट्रांसमीटर और एक रिसीवर वास्तव में विद्युत रूप से कैसे काम करते हैं?


आपके उदाहरण में 2.4GHz वाहक आवृत्ति है, न कि डेटा दर (जिसे बॉड नॉट हज़ में मापा जाता है)। अधिकतम। वाहक दर की तुलना में डेटा दर लगभग 100-1000 गुना कम है (कई कारकों के आधार पर, उदाहरण के प्रकार, SNR, आदि)
दही

जवाबों:


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यहां ध्यान देने योग्य महत्वपूर्ण बात वाहक आवृत्ति और मॉड्यूलेशन है।

2.4GHz आपकी वाहक आवृत्ति है, आधुनिक मॉडुलन प्रारूपों में यह हर समय हवा में रहने वाला है। ट्रांसमीटर आपके द्वारा सिग्नल भेजने के पूरे समय को विकीर्ण करता है।

डेटा वास्तव में कैसे भेजा जाता है?

चरण मॉड्यूलेशन सबसे आम तरीका है। आप इस बारे में सोच सकते हैं कि बहुत स्पष्ट रूप से क्या हो रहा है, एक सेट टाइमर पर आप या तो चरण बदलने जा रहे हैं या नहीं। विकिपीडिया में QPSK का एक अच्छा ग्राफ है , जहाँ आप वास्तव में चरण से बाहर एक ही समय में दो संकेत भेज रहे हैं और प्रत्येक एक सा है। http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/be/QPSK_timing_diagram.png ">

यह थोड़ा भ्रमित करने वाला लग सकता है, लेकिन आप देखते हैं कि जब भी वे बदलते हैं कि वे क्या भेज रहे हैं तो संकेत में अचानक बदलाव होता है। पीएसके में एक ही बॉड दर के लिए अलग-अलग मॉडुलन तकनीकों की न्यूनतम बिट-त्रुटि दर है। इसका मतलब यह है कि समान स्वीकार्य त्रुटि दर के लिए आपके पास PSK के साथ उच्चतम लिंक गति है।

मुझे उम्मीद है कि छवि आपको यह समझने की अनुमति देती है कि पर्दे के पीछे क्या चल रहा है। अगर मैं इसे समझने में मदद करने के लिए और अधिक पोस्ट कर सकता हूं तो मुझे बताएं।

यह क्या हार्डवेयर करता है?

यह खंड मैं कम रख रहा हूं क्योंकि हार्डवेयर के साथ इसे प्राप्त करने के कई अलग-अलग तरीके हैं। सर्किट जो अधिकांश आईसी को आंतरिक TX या RX करने की अनुमति देता है, गिल्बर्ट सेल से आता है ।

कब करना है?

अगर आप रेडिएशन से पहले सही फ्रीक्वेंसी को सीधे मॉड्यूलेट करते हैं और सिग्नल प्राप्त करने से पहले सीधे डिमॉड्यूलेट करते हैं तो हर जगह आपके सर्किट डील धीमी गति के सिग्नल होने वाले हैं जो डिजिटल है और आपका सर्किट डील कर सकता है।


क्या चिप्स वास्तव में गिल्बर्ट सेल का उपयोग करते हैं, हालांकि? शोर, थर्मल विविधता, और उच्च बिजली की खपत के लिए प्रवण लगता है ...
tyblu

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@tyblu, आपने कितने कम बिजली रिसीवर देखे हैं। यह आईसी मॉड्यूलेशन और डिमॉड्यूलेशन की नींव है। उनके डिजाइन में बहुत सारे कारक हैं।
कोर्तुक

गिल्बर्ट कोशिकाएं निश्चित रूप से वैध हैं। गिल्बर्ट सेल का प्रमुख लाभ यह है कि आप इससे लाभ प्राप्त कर सकते हैं।
W5VO

@tyblu, @ w5vo, मेरा मानना ​​है कि आप गिल्बर्ट सेल को कम शक्ति का कारण बना सकते हैं, लेकिन आरएक्स लाइन से उच्चतर प्राप्त शक्ति की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, अधिकांश आईसी आरएक्स सर्क्युइटी को कम-पावर मोड में रखा जा सकता है।
कोर्तुक

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जब मैं मॉड्यूलेशन प्रश्न को चकमा देता हूं, तो मैं चीजों के आईसी पक्ष से अच्छी तरह परिचित हूं।

"100 मेगाहर्ट्ज से अधिक गति पर एक IC कैसे संचार कर सकता है?"

मैं एक साधारण मामले से शुरू करता हूँ। इंटेल ने एक प्रोसेसर डिज़ाइन किया है जो 3.8GHz की घड़ी आवृत्ति पर संचालित होता है। यह कई तर्क संचालन कर रहा है और प्रत्येक चक्र के परिणामों को संग्रहीत कर रहा है। इस प्रकार, न केवल संकेतों को 2.4GHz + पर संसाधित किया जा सकता है, आपका कंप्यूटर संभवतः पहले से ही ऐसा करता है।

इसका कारण यह है कि एक आईसी पर ट्रांजिस्टर फास्ट होते हैं! 130nm SiGe BiCMOS प्रक्रिया में, एकता लाभ आवृत्ति 230GHz के रूप में सूचीबद्ध है मुझे लगता है कि मैं एक सर्किट बना सकता हूं जो उस मूल्य का कम से कम 5-10% काम करता है, और यह एक अग्रणी बढ़त प्रक्रिया भी नहीं है।

यदि आप धारावाहिक की घड़ी की दर को अधिकतम करना चाहते हैं, तो आप एक सर्किट का उपयोग कर सकते हैं, जिसे डी-सीरीलाइज़र कहा जाता है, जो मूल रूप से एक उच्च आवृत्ति बदलाव रजिस्टर है। आपको इनपुट के लिए बहुत उच्च आवृत्ति सर्किटरी की आवश्यकता होगी, और फिर इसे कम डेटा दर पर एक समानांतर प्रारूप में परिवर्तित करें। यह आमतौर पर एचडीएमआई जैसे उच्च गति प्रोटोकॉल में उपयोग किया जाता है।


दिलचस्प है, मैंने ज्यादातर मॉड्यूलेशन पर ध्यान केंद्रित किया। आपने जो जोड़ा वह मुझे अच्छा लगा।
कोर्तुक

मुझे नहीं लगता कि आपका जवाब वास्तव में वही मिलता है जो वह पूछ रहा है। डेटा दर और वाहक आवृत्ति के बीच अंतर है। तर्क / ट्रांजिस्टर को केवल डेटा दर को संभालने में सक्षम होना चाहिए। मॉड्यूलेशन और डिमॉड्यूलेशन पहली आखिरी चीज के रूप में होता है और आपके सिस्टम में पहली चीज है।
कालेनजब

सिर्फ इसलिए कि एक कंप्यूटर 2.4ghz पर चलने में सक्षम है इसका मतलब यह नहीं है कि यह बैंडविड्थ के 2.4ghz को संभाल सकता है। यह नमूना सिद्धांत, प्रत्येक नमूने के आकार, आदि के साथ खेलना शुरू कर देता है
केलेनजेब

@Kellenjb, मैं उस कथन से असहमत हूं। हालांकि निश्चित रूप से डेटा दर और वाहक आवृत्ति के बीच अंतर है, यह तब भी ठीक होगा जब कोई अंतर नहीं था - अर्थात यदि डेटा दर 2.4GHz थी। मेरा तर्क है कि बहुत कम से कम, 2.4 गीगाहर्ट्ज़ कंप्यूटर में 2.4GHz की बैंडविड्थ होगी। यदि घड़ी संकेत (जो चिप पर उत्पन्न होता है) 2.4 गीगाहर्ट्ज है, तो संकेत 7.2GHz रेंज में हार्मोनिक्स होगा। मैं उनके प्रश्न के केवल एक हिस्से को संबोधित कर रहा हूं: "एक आईसी इस तरह की गति से कैसे संवाद कर सकता है।"
W5VO

@kellenjb, @ w5vo, आप दोनों कुछ अलग कह रहे हैं। हां, मॉड्यूलेशन एक आवृत्ति की आवृत्ति को कम करता है जो कि काम करने के लिए सस्ता है। हां, सर्किट उस तेजी से जा सकते हैं, लेकिन इससे लागत बढ़ जाती है। मुझे लगता है कि दोनों महत्वपूर्ण अवधारणाएं हैं।
कोर्तुक

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हालांकि कुछ विशेष अपवाद हैं, अधिकांश रेडियो संचार आमतौर पर अपसंस्कृति और डाउनकॉनवर्सन की सहायता से प्राप्त किया जाता है।

मूल रूप से, एक ट्रांसमीटर आसानी से कम आवृत्ति के संकेत पर सूचना को संशोधित करने के लिए एक सर्किट से शुरू होता है (यह आवाज या डेटा हो) जिसके साथ काम करना आसान है - कुछ दसियों या सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ संकीर्ण अनुप्रयोगों के लिए, अक्सर 10 और 45 हर्ट्ज के बीच कहीं व्यापक बैंड वालों के लिए। इन आवृत्तियों पर एनालॉग सर्किट अच्छी तरह से काम करते हैं, या कोई वास्तव में डीएसपी के आउटपुट पर डी / ए कनवर्टर का उपयोग कर सकता है जो कि गणितीय रूप से मॉड्यूलेशन करता है। (डेटा दरों के लिए "DSP चिप" की तुलना में अधिक है, एक ASIC या FPGA में समानांतर तर्क का उपयोग किया जाता है, इसलिए प्रत्येक व्यक्ति पथ को केवल प्रत्येक 8 वें या 32 वें या DA द्वारा आवश्यक जो भी नमूना की गणना करनी पड़ सकती है)।

ट्रांसमीटर में वांछित ट्रांसमीटर आवृत्ति के करीब एक सिग्नल उत्पन्न करने के लिए एक थरथरानवाला या सिंथेसाइज़र होता है, और एक मिक्सर जो दो संकेतों को एक साथ गुणा करता है, जिससे राशि और अंतर आवृत्तियों की उत्पत्ति होती है। या तो योग या अंतर वांछित संचरण आवृत्ति होगी, और एक फिल्टर द्वारा चयनित, प्रवर्धित और एंटीना को भेजा जाता है। (कभी-कभी रूपांतरण के कई चरणों की आवश्यकता होती है)

रिसीवर उसी तरह काम करता है, केवल रिवर्स में। एक स्थानीय थरथरानवाला संकेत प्रवर्धित ऐन्टेना संकेत (या अन्य तरह से) से घटाया जाता है, एक मध्यवर्ती अंतर आवृत्ति बनाता है जो काम करने के लिए अधिक सुविधाजनक सीमा में वापस आ जाता है (एएम प्रसारण रिसीवर में, आमतौर पर 455 किलोहर्ट्ज़ - एफएम के लिए, पारंपरिक रूप से) 10.7 KHz और उसके बाद फिर से 455 KHz में परिवर्तित हो गया, हालांकि आज 10.7 मेगाहर्ट्ज काम करता है)। इस मध्यवर्ती आवृत्ति को एक डिमोडुलेटर संचार द्वारा संसाधित किया जा सकता है, या एक तेज ए / डी कनवर्टर में डिजीटल किया जा सकता है और प्रक्रिया को पूरा करने के लिए एक संभावित समानांतर डीएसपी में खिलाया जा सकता है।

यदि प्रेषित किए जाने वाले डेटा की वांछित बैंडविड्थ लगभग 10 KHz से कम है, तो कोई वास्तव में एक उच्च प्रदर्शन रिसीवर या ट्रांसमीटर बनाने के लिए एक कंप्यूटर साउंडकार्ड का उपयोग कर सकता है, 10 kHz पर इंटरमीडिएट आवृत्ति को स्थिति में रखकर और 5 का विस्तार करने वाले बैंडविड्थ को संसाधित करने के लिए सॉफ़्टवेयर का उपयोग कर सकता है। -15 केएचजेड।

आज एक सामान्य तकनीक जटिल संख्याओं के कुछ गुणों का दोहन करना है, और 0 के केंद्र आवृत्ति के आसपास संतुलित मॉड्यूलेशन / डिमोड्यूलेशन करना है, जिसमें यह सकारात्मक और नकारात्मक दोनों आवृत्तियों को शामिल करता है। थरथरानवाला के दो चरणों का उपयोग करके और एक छवि को अस्वीकार मिक्सर कहा जाता है, दो परिणामी आवृत्तियों को रद्द करता है और दूसरा पुष्ट करता है। हालांकि, दो डी / ए या ए / डी कन्वर्टर्स की आवश्यकता है - एक "मैं" चरण के लिए और दूसरा "क्यू" के लिए। आप इसे एक स्टीरियो साउंडकार्ड के साथ कर सकते हैं, हालांकि डीसी अवरोधक कैप बीच में पासबैंड में एक छेद बनाएगा, जो 0 आवृत्ति में परिवर्तित हो जाता है।


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100 मेगाहर्ट्ज वाहक आवृत्ति है, न कि डेटा ट्रांसमिशन दर। वाहक आवृत्ति का एक मॉड्यूलेशन है जो डेटा को वहन करता है। AM रेडियो इसे संशोधित करने के लिए संकेत के आयाम को बदलता है। एफएम वाहक आवृत्ति से आवृत्ति को अलग-अलग बदलता है। पीएसके फेज शिफ्ट कीिंग है। यह वाहक सिग्नल के चरण को बदल देता है।

एक न्यूनाधिक डेटा को कार्य करता है और इसे भेजने के लिए वाहक पर मॉड्यूलेशन लागू करता है। एक डीमोडुलेटर वाहक को प्राप्त करता है और डेटा को निकालने से मॉड्यूलेशन को अलग करता है।

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