DIGITAL MODULATION - டிஜிட்டல் மாடுலேஷன்

MODULATION TECHNIQUES

Digital modulation techniques - Introduction

Bandpass Bandpass transmission-னில் digital signal ஆனது அதிக frequency கொண்ட sinusoidal carrier-ஐ modulate செய்கின்றது. இவைகள் digital modulation முறைகள் எனப்படும். இம்முறைகளை பயன்படுத்துவதன் மூலம் data-வை அதிக தூரத்திற்கு transmit செய்துக் கொள்ளலாம். Baseband transmission-னில் data ஆனது modulate செய்யப்படாமல் transmit செய்யப்படுகிறது.

Analog system-களுக்கு பயன்படுத்தப்பட்ட அதே modulation முறைதான் digital system - த்திற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆனால் digital system-த்தில் linear signalக்கு பதிலாக square wave-ஆனது carrier frequencyக்கு modulate செய்யப்படுகிறது. Amplitude modulation ஆனது amplitude shift keying (ASK) எனவும், frequency modulation ஆனது frequency shift keying (FSK) எனவும், phase modulation ஆனது phase shift keying (PSK) எனவும் மற்றும் dual-balanced quadrature modulation (Television-னில் உள்ள colour signalக்கு அளிக்கப்படுகின்ற modulation ஆனது quadrature amplitude modulation (QAM) எனவும் குறிப்பிடப்படுகின்றது. Digital data-வை carrier signal-ஐக் கொண்டு modulate செய்ய முடியும். பொதுவாக carrier ஆனது digital data-வை baseband பகுதியில் இருந்து frequency spectrumத்தில் உள்ள pass band பகுதிக்கு shift செய்கின்றது.

ASK) Amptitude shift keying(ASK) modulation-னில் கொடுக்கப்படுகின்ற digital signal ஆனது digital signal-ன் amplitude அளவுகளுக்கு இடையில் switch செய்யப்படுகின்றது. இந்த அமைப்பில் carrier signal ஆனது digital signal-ன் தன்மைக்கு தகுந்தவாறு ON மற்றும் OFF செய்யப்படுகின்றது. அதாவது (digital input signal ஆனது 1 (high) ஆக இருக்கின்ற போது carrier signal ஆனது transmit செய்யப்படுகிறது. மாறாக digital input signal ஆனது 0 (low) ஆக இருக்கின்ற போது carrier signal ஆனது தடுக்கப்படுகிறது இந்த முறையானது ON-OFF keying (OOK) முறை எனவும் அழைக்கப்படும்.

J– இதில் உள்ள carrier oscillator ஆனது carrier frequency கொண்ட sine wave signal-ஐ உருவாக்குகின்றது. Digital controlled switch-ன் செயலானது அதற்கு கொடுக்கப்படுகின்ற binary input signal-ன் தன்மையைப் பொறுத்து இருக்கும் அதாவது digital input ஆனது 1 (high) ஆக இருந்தால் switch ஆனது close ஆகும். மாறாக digital input ஆனது 0 (low) ஆக இருந்தால் switch ஆனது open ஆகும். Digital input ஆனது 1 (high) ஆக இருக்கின்ற போது switch ஆனது close செய்யப்படுவதன் காரணமாக carrier signal ஆனது அப்படியே output-ல் கிடைக்கின்றது. Spigital ital input ஆனது 0 (low) -ஆக இருக்கின்ற போது switch ஆனது open செய்யப்படுவதன் காரணமாக எவ்வித signal-ம் output-ல் கிடைப்பதில்லை. எனவே இதன் output-ல் கிடைக்கின்ற signal ஆனது amplitude shift keying signal ஆக இருக்கும்.

ASK democulator

இந்த demodulator ஆனது ஒரு carrier recovery circuit-ஐக் கொண்டிருக்கும். இது transmit செய்யப்பட்டு வருகின்ற carrier-க்கு மிகச் சரியாக synchronize ஆகின்ற வகையில் 1 Carrier உள்ள ஒரு local carrier signal-ஐ உருவாக்குகின்றது. recovery circuit உருவாக்குகின்ற carrier frequency ஆனது PLL-ல் உள்ள VCO-ஐ lock செய்வதற்கு பயன்படுகிறது. "Carrier recovery circuit மூலம் கிடைக்கப்பெறுகின்ற carrie signal-ம் மற்றும் receive செய்யப்படுகின்ற modulate செய்யப்பட்ட carrier signal-ம் multiplier circuit-க்கு கொடுக்கப்படுகிறது.

FSK modulator

Modulate செய்யப்பட வேண்டிய வரிசையாக உள்ள binary digital input signal ஆனது mark switch-க்கும் மற்றும் inverter-க்கும் கொடுக்கப்படுகின்றது. Mark oscillator ஆனது sine wave கொண்ட signal-ஐ f,-என்கிற carrier frequency-ல் XMa உருவாக்குகின்றது. அதே போன்று space oscillator ஆனது sine wave கொண்ட signal-ஐ f2 என்கிற மற்றொரு carrier frequency-ல் உருவாக்குகின்றது. Binary digital input signal-ம் மற்றும் mark oscillator-ல் இருந்து வருகின்ற signal-ம் mark switch-க்கு கொடுக்கப்படுகின்றது. அதே போன்று invert ஆகி வருகின்ற binary digital input signal-ம் மற்றும் space oscillator-ல் இருந்து வருகின்ற signal-ம் space switch-க்கு கொடுக்கப்படுகின்றது.

கொடுக்கப்படுகின்ற input binary signal ஆனது ‘1' (high) ஆக இருந்தால் mark switch ஆனது close ஆகின்றது இந்நிலையில் mark oscillator உருவாக்குகின்ற f, என்கிற frequency கொண்ட carrier signal ஆனது mark switch வழியாக summing amplifier-க்கு செல்கின்றது. அதே நேரத்தில் inverter-ன் output-ல் கிடைக்கின்ற 0 (low) என்கிற signat-ன் மூலம் space switch ஆனது open ஆகின்றது. எனவே இப்பொழுது space oscillator உற்பத்தி செய்கின்ற f2 என்கிற carrier frequency கொண்ட signal ஆனது summing amplifier-க்கு கிடைப்பதில்லை

Digital binary input signal ஆனது 0 (low) ஆக இருக்கின்ற போது mark switch ஆனது open ஆகின்றது.இந்நிலையில் inverter-ன் output ஆனது 1(high) ஆக இருப்பதன் காரணமாக space switch ஆனது close ஆகின்றது. எனவே இந்நிலையில் space switch வழியாக, space oscillator உற்பத்தி செய்கின்ற f, என்கிற carrier frequency கொண்ட signal ஆனது summing amplifier-க்கு கிடைக்கின்றது Mark oscillator உற்பத்தி செய்கின்ற f,என்கிற frequency கொண்ட signal ஆனது summing amplifier-க்கு செல்வதில்லை.

Frequency shift keying

அதாவது digital input signal ஆனது 1(high) ஆக இருந்தால் summing amplifier-ன் output-ல் f, என்கிற frequency கொண்ட signal கிடைக்கும். மாறாக digital input signal ஆனது 0 (low) ஆக இருந்தால் summing amplifier-ன் output-ல் f, என்கிற frequency கொண்ட signal கிடைக்கும். அதாவது summing amplifier வழியாக, இரண்டு மாறுபட்ட frequency-களைக் கொண்ட signal-களும் digital input-ன் தன்மையை பொறுத்து மாறி மாறிச் செல்கின்றது. Modulate செய்யப்பட்ட FSK signal ஆனது demodulator-ன் input-க்கு கொடுக்கப்படுகிறது. Frequency f, கொண்ட mark signal ஆனது mark band pass flter வழியாக சென்று mark detector-ஐ சென்றடைகின்றது. Mark detector ஆனது mark signal-ஐ தனியே பிரிக்கின்றது. Mark detector-ன் output-ல்

FSK demodulator

அதே போன்று f2 என்கிற frequency கொண்ட space signal ஆனது space band_pass filter வழியாக space detector-ஐ சென்றடைகின்றது. Space detector ஆனது f2 என்கிற space signal-ஐ தனியாக பிரிக்கின்றது. Demodulate செய்யப்பட்ட space signal ஆனது difference amplifier-ன் inverting input-க்கு கொடுக்கப்படுகின்றது. Difference amplifier-ன் input-ல் f, என்கிற signal வருகின்ற போது difference amplifier-ன் output ஆனது 1(high) ஆக இருக்கும். அதாவது positive voltage கொண்டதாக இருக்கும். மாறாக difference amplifier-ன் input-ல் f2 என்கிற signal வருகின்ற போது difference amplifier-ன் output ஆனது O (low) ஆக இருக்கும். அதாவது negative voltage கொண்டதாக இருக்கும். இதன் மூலம் input-ல் வருகின்ற signal-ன் frequency தன்மையைப் பொறுத்து high (1) level கொண்ட அல்லது low (O) level கொண்ட output signal கிடைக்கின்றது.

PSK Generation (Modulator)

இந்த அமைப்பில் carrier signal-ன் phase ஆனது digital signal-ன் தன்மையைப் பொறுத்து மாறுபடுகின்றது Digital input signal ஆனது mark கொடுக்கப்படுகின்றது. ஒரு inverter வழியாக அதே போன்று digital input signal ஆனது space switch-க்கு கொடுக்கப்படுகிறது. Inverter ஆனது digital input signal-ஐ invert செய்கின்றது, அதாவது 180° phase shift செய்கிறது. Oscillator ஆனது "f" என்கிற frequency கொண்ட sin wave carrier signal-ஐ உருவாக்குகின்றது. இந்த signal ஆனது Mark switch-க்கு நேரடியாகவும் மற்றும் Space switch-க்கு 180° phase shifter வழியாகவும் கொடுக்கப்படுகிறது. இரண்டு switch-களுக்கும் கொடுக்கப்படுகின்ற carrier signal-கள் ஒரே frequency-ஐக் கொண்டிருக்கும், ஆனால் 180° phase வித்தியாசம் கொண்டதாக இருக்கும்.

PSK modulator

கொடுக்கப்படுகின்ற digital input signal ஆனது 1 (high) ஆக இருக்கின்ற போது mark switch ஆனது close ஆகின்றது. இந்நிலையில் oscillator உருவாக்குகின்ற carrier signal ஆனது நேரடியாக summing amplifier-க்கு கிடைக்கின்றது. அதே போன்று digital input signal ஆனது 0 (low) ஆக இருக்கின்ற போது space switch ஆனது close ஆகின்றது தற்போது 180° phase shift செய்யப்பட்ட carrier signal ஆனது space_switch வழியாக summing amplifier-ஐ சென்றடைகின்றது. Summing amplifier ஆனது இரண்டு signal-களையும் ஒன்றாக சேர்த்து output-ல் தருகின்றது. Summing amplifier-ன் output-ல் கிடைக்கின்ற signal ஆனது phase வித்தியாசம் (difference) கொண்டதாக இருக்கும். அதாவது input signal ஆனது 0-ல் இருந்து 1-க்கும் அல்லது 1-ல் இருந்து 0-க்கும் மாறுகின்ற போது output-ல் கிடைக்கின்ற signal-ன் phase ஆனது மாறுபடுகின்றது.

PLL ஆனது lock நிலைக்கு சென்ற பின்பு, synchronous local oscillator-ன் output- ல் கிடைக்கின்ற signal ஆனது உண்மையான carrier frequency-ல் இருக்கும். (Synchronous local oscillator-ன் output-ல் கிடைக்கின்ற signal ஆனது difference amplifier-ன் non-inverting input-க்கு கொடுக்கப்படுகின்றது PSK signal ஆனது அதே difference amplifier-ன் inverting input-க்கு நேரடியாக கொடுக்கப்படுகிறது. Difference amplifier ஆனது இந்த இரண்டு signal-களையும் ஒப்பிட்டுப் பார்த்து அதனுடைய output-ஐ detector circuit-ன் input-க்கு கொடுக்கின்றது.(Detector ஆனது உண்மையான digital output signal-ஐ தருகின்றது. பொதுவாக multiple PSK system ஆனது single bit கொண்ட PSK system-த்தை விட பல நன்மைகளைக் கொண்டிருக்கும். இதனுடைய வேகமானது phase மாறுதல்களின் எண்ணிக்கைகளைப் பொறுத்து மாறுபடுகின்றது. PSK system-த்தில் noise-ன் அளவு குறைவாக இருப்பதன் காரணமாக இது அதிகளவில் பயன்படுகிறது.

QPSK

COPSKY QPSK என்பது quaternary phase shift keying அல்லது quadrature phase shift keying எனப்படும். இது நிலையான amplitude தன்மையுடன் angle modulate செய்யப்படுகின்ற, மற்றொரு digital modulation முறையாகும். ÅPSK ஆனது ஒரு தனி carrier frequency-க்காக நான்கு &utput phase-களைக் கொண்டிருக்கும். இதற்காக நான்கு மாறுபட்ட input நிலைகள் தேவைப்படுகிறது. QPSK modulator-க்கு கொடுக்கப்படுகின்ற digital input ஆனது binary signal-ஆக இருப்பதன் காரணமாக, நான்கு மாறுபட்ட input கோர்வைகளை உருவாக்குவதற்கான, input நிலையை கண்டுபிடிப்பதற்கு, ஒரு தனி்”input bit-ஐ விடவும் அதிக bit-கள் modulator-க்கு தேவைப்படுகின்றது. இரண்டு bit-களைக் கொண்டு 00,01,10 மற்றும் 11 என்கிற நான்கு நிலைகளை உருவாக்கலாம். எனவே QPSK-ல் binary input data ஆனது இரண்டு bit-களை கொண்ட group ஆக சேர்க்கப்படுகிறது. இரண்டு bit-களைக் கொண்ட group ஆனது dibit எனப்படும்.

Modulator-ல் ஒவ்வொரு dibit code-ம் நான்கு வகையான output phase-களில் (+45°, +135°, -45° and -1359) ஒன்றினை உருவாக்குகின்றது. எனவே இரண்டு bit-களைக் கொண்ட ஒவ்வொரு dibit-ம் modulator-க்கு clock செய்யப்படுகின்ற போது, ஒரு தனி output-ல் மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகின்றது. Output-ல் ஏற்படுகின்ற மாறுதலுக்கான அளவானது input-க்கான bit rate-ல் பாதியளவிற்கு சமமாக இருக்கும். அதாவது இரண்டு input bit-கள் சேர்ந்து ஒரு output phase மாற்றத்தை உருவாக்கும்.

CPSK Generation

இதில் இரண்டு bit-கள் (ஒரு dibit) சேர்ந்து ஒரு bit splitter-க்கு clock செய்யப்படுகிறது. இரண்டு bit-களையும் serial முறையில் input ஆக கொடுத்த பின்பு அவைகள் ஒரே நேரத்தில் parallel output ஆக மாறுகின்றது. ஒரு bit ஆனது I channel-க்கும் மற்றொரு bit ஆனது Q channel-க்கும் செல்கின்றது.

"l" bit ஆனது carrier-ஐ reference oscillator-க்கான அதே phase-ல் (எனவே I என்பது "inphase" channel எனப்படும்) modulate செய்கின்றது. Q bit ஆனது carrier-ஐ reference carrier-க்கு 90° "out of phase”-ல் (அல்லது quadrature) modulate செய்கின்றது (எனவே Q என்பது "quadrature” channel எனப்படும்). அதாவது இதன் மூலம் dibit ஆனது I மற்றும் Q என்கிற இரண்டு channel-களாக பிரிகின்றது. போது phase அளவில் + 45° ஆனது - 45° அளவு shift ஆகின்றது. இத்தகைய phase மாறுபாட்டினை receiver-ல் demodulation செயல் நடைபெறுகின்ற வரை அப்படியே வைத்துக் கொள்கின்றது. Modulate செய்யப்பட்டு கிடைக்கப்பெறுகின்ற carrier wave-களில் உள்ள தேவையற்ற signal-கள் bandpass filter-களால் நீக்கப்படுகிறது. QPSK modulator-க்கான truth table ஆனது கீழே உள்ள அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

Power splitter ஆனது input QPSK signal-ஐ மற்றும் Q product detector-களுக்கும் மற்றும் carrier recovery circuit-க்கும் கொடுக்கின்றது. Carrier recovery circuit ஆனது, transmit செய்யப்பட்ட உண்மையான carrier oscillator signal-ஐ திரும்பும் உருவாக்குகின்றது. இவ்வாறு உருவாக்கப்படுகின்ற carrier ஆனது, transmit செய்யப்பட்டு கிடைக்கப்பெறுகின்ற reference carrier-ன் frequency மற்றும் phase coherent-ஐக் கொண்டிருக்க வேண்டும். QPSK signal ஆனது | மற்றும் Q product detector-களின் மூலம் demodulate செய்யப்படுகிறது. இதன் மூலம் உண்மையான மற்றும் Q data bit-கள் கிடைக்கப் பெறுகின்றது. Product detector-ன் output-கள் bit combining circuit-க்கு கொடுக்கப்படுகின்றது. இதன் மூலம் parallel தன்மை கொண்ட 1 மற்றும் Q data channel-கள் ஒரு தனி binary output கொண்ட data stream-ஆக மாற்றப்படுகிறது.

Comparison of modulation techniques

QPSK மற்றும் ASK இரண்டும் amplitude மாற்றங்களை கொண்டிருப்பதன் காரணமாக noise interference ஆனது அதிக அளவில் இருக்கும். சாதாரணமாக PSK மற்றும் FSK முறைகள் குறைவான அளவு noise interference-ஐக் கொண்டிருக்கும். கீழே உள்ள அட்டவணையில் modulation முறைகளின் தன்மைகள் ஒப்பிடப்பட்டு கூறப்பட்டுள்ளது. தன்மையில் தொடர்ச்சியாக இருக்கும். எனவே amplitude-ல் எவ்வித எதிர்பாராத மாற்றமும் இருப்பதில்லை. MSK-ன் side lobe-கள் MSK MSK முறையில் output waveform ஆனது phase சிறியதாக இருப்பதன் காரணமாக interchannel interference-ஐ நீக்குவதற்கு bandpass filter ஆனது தேவைப்படுவதில்லை.

MSK transmitter

MSK transmitter-ன் block diagram ஆனது கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. இதில் உள்ள இரண்டு input sinusodial wave-களில் ஒன்றின் freque:icy ஆனது f = n/4T, என இருக்கும் (n என்பது நிலையான integer ஆக இருக்கும). மற்றொன்றின் frequency ஆனது 1/4T, என இருக்கும். இரண்டும் முதலில் ஒரு product modulator-க்கு கொடுக்கப்படுகின்றது. இதன் மூலம் f, மற்றும் f, என்கிற frequency-களைக் கொண்ட இரண்டு phase-coherent sine wave-கள் உருவாக்கப்படுகின்றது. இவற்றின் frequenicy-கள், f. மற்றும் bit rate 1/T, ஆகியவற்றிற்கு தொடர்பு கொண்டதாக இருக்கும். இந்த இரண்டு sinusoidal wave-களும், இரண்டு narrow band filter-களின் மூலம் ஒன்றில் இருந்து மற்றொன்று தனியே பிரிக்கப்படுகின்றது. இந்த filter-கள் f, மற்றும் f, என்கிற centre frequency-களைக் கொண்டிருக்கும்.multiply செய்யப்படுகிறது. இரண்டும் 1/27 -க்கு சமமான bit rate-ஐக் கொண்டிருக்கும். இந்த இரண்டு binary wave-களும் உள்ளே வருகின்ற binary wave b(t)-ல் இருந்து பெறப்படுகிறது. Multiplier-களின் output-கள் பின்பு add செய்யப்பட்டு MSK signal ஆனது உருவாக்கப்படுகின்றது.

MSK Receiver.

Multiplier-களின் output-கள் integrator-களுக்கு கொடுக்கப்படுகின்றது. Integrator-கள் 2T, என்கிற period-க்கு integrate செய்கின்றது. இதன் முடிவில் கிடைக்கப்பெறுகின்ற inphase மற்றும் quadrature தன்மை கொண்ட channel correlator output-கள் (x, மற்றும் x2) பின்பு zero volt கொண்ட ஒரு threshold உடன் ஒப்பிடப்படுகிறது. இதன் மூலம் 8(0) மற்றும் 8 (T) என்கிற signal-கள் கிடைக்கின்றது. கடைசியாக இந்த phase தீர்வுகள் interleave செய்யப்படுகிறது. இதன் மூலம் குறைவான symbol error-களைக் கொண்ட உண்மையான input binary wave ஆனது திரும்ப கிடைக்கப் பெறுகின்றது.

TDM (Time Division Multiplexing)

CT₁ Time division multiplexing (TDM) என்பது digital (அல்லது எப்பொழுதாவது analog) multiplexing-ன் ஒரு வகையாகும். TDM-ல் ஒவ்வொரு signal-ம் channel-ன் முழு bandwidth அளவிலும் அமையப்பெற்றிருக்கும்.) ஆனால் ஒவ்வொரு signal-ம் ஒரு குறைவான நேரத்திற்கு மட்டுமே transmit செய்யப்படும். அதாவது பலதரப்பட்ட signal-கள் ஒரு தனி/channel மூலம் ஒன்றன் பின் ஒன்றாக transmit செய்யப்படும். ஒவ்வொரு channel-க்கும் ஒரு குறிப்பிட்ட நேரம் ஒதுக்கப்படும். அனைத்து signal-களும் transmit செய்யப்பட்ட பின்பு மீண்டும் முதலில் இருந்து signal-களின் வரிசை ஆரம்பமாகும். இவ்வாறு மீண்டும் மீண்டும், signal-கள் transmit செய்யப்படும்.

பலதரப்பட்ட digital signal-களை transmit செய்வதற்கு transmit செய்யப்பட வேண்டிய data ஆனது serial ஆக உள்ள data word-களாக format செய்யப்பட வேண்டும். உதாரணமாக, data ஆனது வரிசையாக byte-களை கொண்டிருப்பதாக வைத்துக் கொள்வோம். ஒரு குறிப்பிட்ட channel-க்காக நிர்ணயிக்கப்பட்ட கால இடைவெளியில் ஒரு byte அளவு கொண்ட data ஆனது transmit செய்யப்படலாம். ஒவ்வொரு channel-ம் ஒரு cycle கொண்ட செயலை ஒவ்வொரு input message signal-ம் முதலில் low pass prealias filter-க்கு கொடுக்கப்பட்டு அதன் bandwidth அளவு குறைக்கப்படுகிறது. இதன் மூலம் signal-க்கு தேவையில்லாத frequency-கள் நீக்கப்படுகிறது. Pre-alias filter-ன் output-கள் அதன் பின்பு ஒரு commutator-க்கு கொடுக்கப்படுகின்றது. இது பொதுவாக electric முறையில் switch ஆகின்ற circuit-ஐப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்டிருக்கும்.

Commutation செயலைத் தொடர்ந்து multiplex செய்யப்பட்ட signal ஆனது ஒரு pulse amplitude modulator-க்கு கொடுக்கப்படுகின்றது. Modulator ஆனது multiplex செய்யப்பட்ட signal-ஐ communication channel வழியாக transmit செய்வதற்கு பொருத்தமான signal ஆக மாற்றுகின்றது. ஒருவேளை, multiplex செய்யப்பட இருக்கின்ற N message signal-களும் ஒரே மாதிரியான spectral பண்புகளை கொண்டிருந்தால், ஒவ்வொரு signal-க்கான sampling rate-ம் sampling theorem-த்தைப் பொருத்து தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இந்த அமைப்பிற்கான receiver முனையில், receive செய்யப்பட்ட signal pulse amplitude demodulator-க்கு கொடுக்கப்படுகின்றது. இது pulse amplitude ஆனது

ஆதரிகி modulator-க்கு எதிர்மறையான செயலைச் செய்கின்றது. Pulse modulator-க்கான output-ல் உருவாகின்ற short pulse-கள், decommutator-ன் மூலம் அதற்குரிய low pass reconstruction filter-களுக்கு பிரித்து கொடுக்கப்படுகிறது. இதன் செயலானது transmitter-ல் உள்ள commutator உடன் synchronize ஆகின்ற மாதிரி இருக்க வேண்டும். TDM அமைப்பானது சிறந்த முறையில் செயலாற்ற Time domain ஆனது, ஒவ்வொரு sub channel-க்கும் ஒன்று என, நிலையான நீளம் கொண்ட பலதரப்பட்ட time slot-களாக பிரிக்கப்படுகின்றது. Subchannel 1-க்கான மாதிரி byte அல்லது data block ஆனது time slot 1-ன் போது transmit செய்யப்படுகிறது. அதே போன்று sub channel 2-க்கான மாதிரி byte அல்லது data block ஆனது time slot 2-ன் போது transmit செய்யப்படுகிறது. இவ்வாறு மீதமுள்ள subchannel-கள் transmit செய்யப்படுகிறது.

TDMA ஆனது Global System for Mobile Communication (GSM), Personal Digital Cellular (PDC) மற்றும் iDEN, மற்றும் portable phone-களுக்கான Digital Enhanced Cordless Telecommunication (DECT) போன்ற digital 2G cellular அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும் இது satellite அமைப்புகளிலும் பயன்படுகிறது.

TDM Frame structure -

TDM-க்கான frame-ன் அமைப்பானது fig.3.16-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. TDM அமைப்பானது அதன் transmission medium - த்தை frame-களாக பிரிக்கின்றது. இவைகள் கணக்கில் அடங்காத அளவு திரும்ப திரும்ப கிடைக்கப்பெறும். ஒவ்வொரு TDM frame-ம், ஒரே மாதிரியான நீளம் கொண்ட time slot-களாக பிரிக்கப்படுகின்றது. இவைகள் தனித்தனி பயனாளிகளுக்காக அமையப் பெற்றிருக்கும். ஒவ்வொரு தனித்தனி பயனாளியும், அதன் பின்பு

TDMA frame structure

ஒரு TDM frame ஆனது ஒரு subchannel-க்கு ஒரு time slot-ஐயும் மற்றும் கூடுதலாக ஒரு synchronization channel-ஐயும் கொண்டிருக்கும். சில நேரங்களில் error-ஐ சரி செய்கின்ற channel ஆனது synchronization-க்கு முன்பாக அமையப் பெற்றிருக்கும். கடைசி chanrel-ஐ அடுத்து, error correction மற்றும் synchronization உடன் அடுத்த cycle ஆனது புதிய frame உடன் ஆரம்பமாகும்.

GSM radio interface-கள் போன்ற சில TDMA அமைப்புகளில், time slot-ன் தொடக்கத்திலும் மற்றும் முடிவிலும் கூடுதலாக guard period-கள் (பாதுகாப்பு bit-கள்) சேர்க்கப்படுகிறது. இதன் மூலம் பயனாளிகளுக்கான data transmission-னில் synchronization ஏற்பட அனுமதிக்கப்படுகிறது. G.704 போன்ற வேறு TDM அமைப்புகளில் இத்தகைய guard period-கள் தேவைப்படுவதில்லை. ஏனெனில் இவற்றில் synchronization-க்க வேறு முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகிறது. G.704-ல் ஒரு E1-க்கு ஒரே ஒரு transmitter-ம் மற்றும் ஒரே ஒரு receiver-ம் மட்டுமே இருக்கும். எனவே பயனாளிகளுக்கு இடையில் synchronization தேவையில்லை. ஒட்டு மொத்த frame-ம் time slot-ஐப் பயன்படுத்தி synchronize செய்யப்படுகிறது.

ASCII framing

2 KASCII mode-ல் message-கள் "colon" (:) என்கிற character (ASCII 3A hex) கொண்டு ஆரம்பிக்கப்படுகின்றது. அதே போன்று “carriage return - line feed" (CRLP) இணை (ASCII OD மற்றும் 0A hex) கொண்டு முடிவுறுகின்றது. இதைத்தவிர, transmit செய்யப்படுகின்ற வேறுஅனைத்து field-களும் hexadecimal எண்களை (0 - 9, A - F) கொண்டிருக்கும். Network-ல் உள்ள device-கள் "colon" character-க்காக network-ஐ தொடர்ச்சியாக கண்காணிக்கின்றது. ஏதாவது தகவல் receive செய்யப்படுகின்ற போது, ஒவ்வொரு device-ம் அடுத்த field-ஐ (address field) decode செய்வதன் மூலம் அது address செய்யப்பட்ட device தானா என்பதை கண்டுபிடிக்கின்றது. இதில் message-ல் இருக்கின்ற character-களுக்கு இடையில் ஒரு வினாடி அளவு நேரம் காலாவதி ஏற்படுகின்றது. கூடுதலான இடைவெளி ஏற்பட்டால், error ஏற்பட்டு உள்ளது என்பதை receive செய்கின்ற device ஆனது கண்டுபிடிக்கின்றது.

SYNC: இது ஒரே ஒரு characer-ஐக் கொண்டிருக்கும்.
Message length: இது 006 முதல் 252 வரை உள்ள மூன்று charactor-களைக் கொண்டிருக்கும்.
Slave address: இது 00 முதல் 99 வரை உள்ள இரண்டு character-களைக் கொண்டிருக்கும்.
Message type: இது host ஆனது எத்தகைய முறையில் வேண்டுகின்றது என்பதை குறிப்பிடுவதற்காக ஒரே ஒரு character-ஐக் கொண்டிருக்கும். இதில் உள்ள capital மற்றும் small ஆங்கில எழுத்துக்கள் தனித்தன்மை பெற்றிருக்கும். சில வகையான message வகைகள் கீழே உள்ள அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
Message body: இதில் message parameter-கள் ASCII கொண்டு குறிப்பிடப்பட்டிருக்கும். Data field ஆனது data வகையைப் பொறுத்து பலதரப்பட்ட நீளங்களைக் கொண்டிருக்கலாம்.
Checksum: இரண்டு byte கொண்ட word-ல் உள்ள #2, #3, #4, மற்றும் 5 என்கிற field-களை arithmetic முறையில் கூட்டி checksum-ஆனது உருவாக்கப்பட்டிருக்கும்.
Trailer: Message-ன் முடிவானது இரண்டு ASCII character-களைக் கொண்டிருக்கும்.

Digital telecommunication-களில், தனியாக உள்ள இணையான wire ஆனது ஒரே நேரத்தில் நடைபெறுகின்ற பல voice உரையாடல்களை time division multiplexing முறையில் செயலாற்றச் செய்வதற்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதற்காக உலகளாவிய standard-கள் உருவாக்கப்பட்டு செயல்படுத்தப்பட்டு வருகின்றது. "European Conference of Postal and Telecommunication Administrations" (CEPT) ஆனது E carrier அமைப்பினை உண்மையாகவே standard ஆக மாற்றியுள்ளது. இது ஏற்கனவே உள்ள American T carrier தொழில்நுட்பத்தை மாற்றி அதனை முன்னேற்றம் அடையச் செய்துள்ளது. இது தற்போது International Union Telecommunication Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) மூலம் ஏற்றுக் கொள்ளப்பட்டுள்ளது.' இது தற்போது அமெரிக்கா, கனடா மற்றும் ஜப்பான் தவிர ஓரளவு அனைத்து நாடுகளிலும் அதிக அளவில் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றது.

E1 circuit-கள் பெரும்பாலான telephone exchange-களுக்கு மிகவும் பொதுவானதாக இருக்கும். இது நடுத்தர மற்றும் பெரிய கம்பெனிகளை தூரத்தில் உள்ள exchange-களுடன் மற்றும் பல இடங்களில் exchange-களுக்கு இடையில் இணைப்பினை ஏற்படுத்தப் பயன்படுகிறது. ஒரு E1 இணைப்பானது தனித்தனியாக உள்ள இரண்டு தனித்தனி wire-களில் செயல்படுகின்றது. இதற்கு பொதுவாக co-axial cable ஆனது பயன்படுத்தப்படுகிறது. பொதுவாக 3V peak அளவு கொண்ட signal ஆனது அதிக கால இடைவெளியிலும் polarity மாறாத வகையில் ஏதாவது முறையைப் பயன்படுத்தி pulse-களுடன் சேர்த்து encode செய்யப்படுகிறது.

இதில் line data அளவானது 2.048 Mbit/s (full duplex, அதாவது 2.048 Mbit/s கொண்ட down stream மற்றும் 2.048 Mbit/s கொண்ட up stream) என இருக்கும். இது 32 time slot-களாக பிரிக்கப்படுகின்றது. ஒவ்வொன்றும் 8 bit-களைக் கொண்டிருக்கும். ஒவ்வொரு time slot-ம் 8 bit கொண்ட PCM sample-ஐ அனுப்புகின்றது அல்லது பெறுகின்றது. PCM sample ஆனது வழக்கமாக A law algorithm கொண்டு, வினாடிக்கு 8000 என்கிற அளவில் encode செய்யப்படுகிறது. Voice ஆனது அதே data அளவில் sample செய்யப்படுகின்ற இடங்களில், இது பொதுவாக voice telephone call-களுக்கு மிகவும் பொருத்தமாக இருக்கும். இதன் time slot-கள் 0-ல் இருந்து 31 வரை என எண்களால் குறிக்கப்படுகிறது.

E1 frame ஆனது framing-க்காக ஒரு byte-ஐப் பயன்படுத்துகின்றது. E1 format ஆனது in-band signal-லில் பயன்படுத்தப்படுகின்ற போது, அதனை signal செய்வதற்காக ஒரு channel-ஐக் கொண்டிருக்கும். E1 frame format ஆனது 32 time slot-களைச் கொண்டிருக்கும். ஒவ்வொரு time slot-ம் 8 bit-களைக் கொண்டிருக்கும். இவைகள் 0 முதல் 31 வரை என எண்களால் குறிப்பிடப்படுகின்றது. Time slot-களை TS0 முதல் TS31 வரை எனவும் குறித்துக் கொள்ளலாம். இதில் உள்ள. TS என்பது time slot-ஐக் குறிப்பிடும். E1 frame-ன் repetition rate ஆனது 8000Hz என

TSO

E1 frame-ல் உள்ள இந்த time slot ஆனது synchronization, alarm-கள் மற்றும் message-கள் போன்றவற்றிற்காக பயன்படுகிறது. இவைகள் framing செயலுக்காக reserve செய்யப்பட்டுள்ளது. ஒவ்வொரு frame வருகின்ற போதும் அதன் தொடக்கத்தை lock செய்வதற்கு, இது அனுமதி அளிக்கின்றது. மேலும் இது ஒவ்வொரு channel-ன் போதும் match செய்கின்றது. TS1 - TS15

TS16

E1 signalling data ஆனது TS16-ல் கொண்டு செல்லப்படுகிறது. பொதுவாக இவைகள் control, call set up மற்றும் tear down போன்றவற்றினைக் கொண்டிருக்கும். Tone signalling-ம் பயன்படுத்தப்படலாம். இது voice circuit-களின் வழியாக செல்கின்றது.

T1 Framing

G1 I1 என்பது ஒரு digital carrier ஆகும். இது DS-1 signal-ஐ transmit செய்கின்றது. இதன் data rate ஆனது 1.544 Mega bits/sec என இருக்கும். ண்மையிலேயே T1 format ஆனது 24 என்கிற எண்ணிக்கையில் pulse code modulate செய்யப்பட்ட, time division முறையில் multiplex செய்யப்பட்ட speech signal-களைக் கொண்டு செல்லும். ஒவ்வொன்றும் 64 Kbit/s stream-களை encode செய்திருக்கும். Framing தகவல்களின் இடைவெளியானது 8 Kbit/s என இருக்கும். இதன் மூலம் receiver பக்கத்தில் synchronization மற்றும் demultiplexing போன்ற செயல்கள் எளிதாக ஏற்படுகின்றது.

T1 ஆனது 24 digital channel-களைக் கொண்டிருக்கும். எனவே digital இணைப்புக்காக ஒரு கருவி தேவைப்படுகிறது. இத்தகைய digital இவை இணைப்பானது CSU/DSU (Customer Switching Unit அல்லது Digital Switching Unit) என அழைக்கப்படுகிறது. T1-ன் scalability ஆனது 200-ஐ விடவும் அதிக பயனாளிகளைக் கொண்டிருக்கும். மேலும் இது internet provider போன்று சில service-களையும் கொண்டிருக்கும். பெரும்பாலான computer-கள் T1 இணைப்பினை பயன்படுத்துகின்றது. இந்த தொழில் நுட்பம் ஆனது நமது modem-த்தை அதிக வேகத்தில் செயல்பட வைக்கின்றது.

T1 ஆனது 1.544 Mbps என்கிற base band bit அளவில் செயல்படுகின்றது. Pay load data-க்காக 1.536 Mbps மட்டும் access செய்யப்படுகிறது. மீதமுள்ள 8 Kbps-ஆனது framing-க்காக ஒதுக்கப்பட்டுள்ளது. T1 ஆனது time division multiplexing முறையில் transmit செய்யப்படுகிறது. இது சில நேரங்களில் channel-களாக அல்லது time slot-களாக கருதப்படுகிறது.

T1 ஆனது சிறப்பு தன்மை வாய்ந்த, குறைவான capacitance அளவு கொண்ட, shield செய்யப்பட்ட twisted இணை cable-லில் செயல்படுகின்றது. சில அமைப்புகளில், cross talk எதுவும் ஏற்படாத வண்ணம் அமையப் பெற்ற shield செய்யப்படாத twist செய்யப்பட்ட இணையான cable ஆனது பயன்படுத்தப்படுகிறது. அதிக frequency கொண்ட T1-ஐ lieu (live) செய்கின்ற போது, signal செல்கின்ற பாதையில் ஒவ்வொரு 6000 அடி தூரத்திலும் repeater-கள் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். இத்தகைய repeater-களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் line loss-ம் மற்றும் signal distortion-ம் சரி செய்யப்படுகிறது.

T1 framing format.

இரண்டு இடங்களுக்கு இடையில் உள்ள T1 line ஆனது twist. செய்யப்பட்ட, இரண்டு இணையான line-களைக் கொண்டிருக்கும். இதில் ஒன்று transmit செய்வதற்கும் மற்றொன்று reveive செய்வதற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. T1 line ஆனது customer site-ல் இருந்து central office வரை அமையப் பெற்றிருக்கும T1 framing-க்கான format ஆனது fig.3.19-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. T1 frame ஆனது framing-க்காக ஒரு தனி bit-ஐப் பயன்படுத்துகின்றது. T1 format ஆனது in-band signalling-ஐப் பயன்படுத்துகின்ற போது "robbed bit என்கிற signalling-ஐப் பயன்படுத்துகின்றது. "Robbed bit" என்கிற வார்த்தையானது, ON/OFF hook status மற்றும் winks என்கிற trunk supervisory signal-களைக் கொண்டுள்ள PCM data-ல் உள்ள bit-களில் இருந்து உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. இது A/B bit signalling என கருதப்படுகிறது. ஒவ்வொரு ஆறாவது frame-யிலும் உள்ள ஒவ்வொரு PCM sample-ன் LSB bit-களும் signalling bit-களாக பயன்படுத்தப்படுகிறது.

T1 ஆனது இரண்டு வகையான framing format-களைக் கொண்டிருக்கும். இதில் ஒன்று D4 (12 bit-களைக் கொண்டது) எனப்படும். இது framing-க்காக பயன்படுத்தப்படுகின்ற equipment-ஐ align செய்வதில் பயன்படுகிறது. மற்றொன்று ESF (24 bit-களைக் கொண்டது) எனப்படும். இது frame-களை align செய்வதில் பயன்படுகிறது. மேலும் இது data link-ல் பயன்படுத்தப்படுகின்ற channel-ஐ பராமரிக்கின்ற தன்மையும் கொண்டது.

CONCLUSION

E1 ஆனது T1-ஐப் போன்றே இருக்கும். T1 என்பது வட அமெரிக்காவில் உள்ள transmission (digital)-க்கான வார்த்தை ஆகும். E1 என்பது ஐரோப்பாவைச் சார்ந்த transmission-க்கான (digital) வார்த்தையாகும். E1-க்கான data rate ஆனது ஒரு வினாடிக்கு 2 mega bit-கள் என்கிற அளவில் இருக்கும். இது 64 Kbps என்கிற வேகத்தில் செயல்படுகின்ற 32 channel-களைக் கொண்டிருக்கும். இதில் 2 channel-கள் ஏற்கனவே பதிவு செய்யப்பட்டிருக்கும். அதாவது ஒரு channel ஆனது signalling-க்கும் மற்றொன்று controlling-க்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.