Carrier interferometry
કેરિયર ઇન્ટરફેરોમેટ્રી (સી. આઈ.) એ એક સ્પ્રેડ સ્પેક્ટ્રમ યોજના છે જે મલ્ટિપ્લેક્સિંગ અને બહુવિધ ઍક્સેસ માટે ઓર્થોગોનલ ફ્રિક્વન્સી-ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ (ઓ. એફ. ડી. એમ.) સંચાર પ્રણાલીમાં ઉપયોગમાં લેવા માટે રચાયેલ છે, જે સિસ્ટમને સમાન ફ્રિક્વન્સી બેન્ડ પર એક જ સમયે બહુવિધ વપરાશકર્તાઓને ટેકો આપવા માટે સક્ષમ બનાવે છે. એમ. સી.-સી. ડી. એમ. એ. ની જેમ, સી. આઈ.-ઓ. એફ. ડી. એમ. ફ્રિક્વન્સી ડોમેનમાં દરેક ડેટા પ્રતીક ફેલાવે છે. એટલે કે, દરેક ડેટા પ્રતીક બહુવિધ ઓએફડીએમ સબકેરિયર્સ પર વહન કરવામાં આવે છે. પરંતુ એમસી-સીડીએમએથી વિપરીત, જે દ્વિસંગી-તબક્કાના હેડમર્ડ કોડ (0 અથવા 180 ડિગ્રીના કોડ મૂલ્યો) અથવા દ્વિસંગી સ્યુડોનોઇઝનો ઉપયોગ કરે છે, સીઆઇ કોડ જટિલ-મૂલ્યવાન ઓર્થોગોનલ કોડ છે. સૌથી સરળ કિસ્સામાં, CI કોડ મૂલ્યો એ સ્વતંત્ર ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ (DFT) મેટ્રિક્સના ગુણાંક છે. ડી. એફ. ટી. મેટ્રિક્સની દરેક પંક્તિ અથવા સ્તંભ ઓર્થોગોનલ સી. આઈ. સ્પ્રેડિંગ કોડ પ્રદાન કરે છે જે ડેટા પ્રતીક ફેલાવે છે. કોડેડ ડેટા પ્રતીકોના વેક્ટરનું ઉત્પાદન કરવા માટે ડી. એફ. ટી. મેટ્રિક્સ દ્વારા ડેટા પ્રતીકોના વેક્ટરનો ગુણાકાર કરીને પ્રસાર પ્રાપ્ત થાય છે, પછી દરેક કોડેડ ડેટા પ્રતીકને ઇન્વર્સ ફાસ્ટ ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ (આઇ. એફ. એફ. ટી.) ના ઇનપુટ બિન દ્વારા ઓ. એફ. ડી. એમ. સબકેરિયર સાથે મેપ કરવામાં આવે છે. સંલગ્ન સબકેરિયર્સનો એક બ્લોક પસંદ કરી શકાય છે, અથવા વધુ સારી આવર્તન વિવિધતા પ્રાપ્ત કરવા માટે, વિશાળ આવર્તન બેન્ડ પર વિતરિત બિન-સંલગ્ન સબકેરિયર્સનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. રક્ષક અંતરાલ, જેમ કે ચક્રીય ઉપસર્ગ (CP), રેડિયો ફ્રન્ટ-એન્ડ દ્વારા સિગ્નલને RF સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે તે પહેલાં બેઝબેન્ડ CI-OFDM સિગ્નલમાં ઉમેરવામાં આવે છે, જે પછી એન્ટેના દ્વારા પ્રસારિત થાય છે. અન્ય ઓ. એફ. ડી. એમ. તકનીકો પર સી. આઈ.-ઓ. એફ. ડી. એમ. નો નોંધપાત્ર ફાયદો એ છે કે સી. આઈ. ફેલાવો પ્રસારિત તરંગ સ્વરૂપની સમય-ક્ષેત્રની લાક્ષણિકતાઓને આકાર આપે છે. આમ, અન્ય પ્રકારના ઓ. એફ. ડી. એમ. ની સરખામણીમાં સી. આઈ.-ઓ. એફ. ડી. એમ. સંકેતોમાં પીક-ટુ-એવરેજ-પાવર રેશિયો (પી. એ. પી. આર.) અથવા ક્રેસ્ટ ફેક્ટર ઘણો ઓછો હોય છે. આ વીજ કાર્યક્ષમતામાં ઘણો સુધારો કરે છે અને રેડિયો ટ્રાન્સમીટરમાં ઉપયોગમાં લેવાતા પાવર એમ્પ્લીફાયર્સની કિંમત ઘટાડે છે. CI-OFDM રીસીવર પ્રાપ્ત CI-OFDM ટ્રાન્સમિશનમાંથી ચક્રીય ઉપસર્ગને દૂર કરે છે અને સામાન્ય રીતે OFDM રીસીવરોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા DFT (દા. ત., એક FFT) સાથે OFDM ડિમોડ્યુલેશન કરે છે. CI-સ્પ્રેડ સિમ્બોલ મૂલ્યો તેમના સંબંધિત સબકેરિયર્સ પાસેથી ઇન્વર્સ-મેપિંગ પ્રક્રિયામાં એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને મલ્ટીપાથ ફેડિંગની ભરપાઈ કરવા અથવા અવકાશી ડિમલ્ટીપ્લેક્સિંગ માટે પ્રક્રિયા કરવા માટે સમાન કરી શકાય છે. CI ડી-સ્પ્રેડર મૂળ ડેટા પ્રતીકોને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે સ્પ્રેડ પ્રતીકો પર ઇન્વર્સ-DFT કરે છે. CI કોડિંગ પ્રસારિત તરંગરૂપની સમય-ક્ષેત્ર લાક્ષણિકતાઓને આકાર આપી શકે છે, તેથી તેનો ઉપયોગ વિવિધ તરંગરૂપોનું સંશ્લેષણ કરવા માટે થઈ શકે છે, જેમ કે ડાયરેક્ટ-સિક્વન્સ સ્પ્રેડ સ્પેક્ટ્રમ અને ફ્રિક્વન્સી શિફ્ટ કી [4] સંકેતો. ફાયદો એ છે કે રીસીવર ટ્રાન્સમિશન ચેનલમાં કેટલું સ્કેટરિંગ થાય છે તેના આધારે ટાઇમ-ડોમેન અથવા ફ્રિક્વન્સી-ડોમેન ઇક્વલાઇઝેશન પસંદ કરી શકે છે. સમૃદ્ધ સ્કેટરિંગ વાતાવરણ માટે, એફ. એફ. ટી. નો ઉપયોગ કરીને ફ્રીક્વન્સી-ડોમેન ઇક્વલાઇઝેશન માટે પરંપરાગત ટાઇમ-ડોમેન ઇક્વલાઇઝેશન કરતાં ઓછી ગણતરીની જરૂર પડે છે અને નોંધપાત્ર રીતે વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે. સીઆઇઆઇનો ઇતિહાસ યુ. એસ. પેટમાં ઇડ્રિસ કોમ્યુનિકેશન્સના વૈજ્ઞાનિક સ્ટીવ શાટિલ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો. નં. 5,955,992,12 ફેબ્રુઆરી, 1998 ના રોજ દાખલ કરવામાં આવ્યું હતું અને એપ્રિલ, 1999 માં ઘણા કાગળોમાંથી પ્રથમ દાખલ કરવામાં આવ્યું હતું. આ ખ્યાલ ઓપ્ટિકલ મોડ-લોકિંગ દ્વારા પ્રેરિત હતો જેમાં પ્રતિધ્વનિત પોલાણનો ઉપયોગ કરીને આવર્તન-ડોમેન સંશ્લેષણ પ્રસારિત ઓપ્ટિકલ સિગ્નલમાં ઇચ્છિત સમય-ડોમેન સુવિધાઓ ઉત્પન્ન કરે છે. રેડિયો પ્રણાલીઓમાં, વપરાશકર્તાઓ સમાન સબકેરિયર્સ શેર કરે છે, પરંતુ સ્પેક્ટ્રલ ઇન્ટરફેરોમેટ્રી મિકેનિઝમ્સ દ્વારા કેરિયર ઇન્ટરફરેન્સ મલ્ટિપલ એક્સેસ (CIMA) પ્રાપ્ત કરવા માટે વિવિધ ઓર્થોગોનલ CI કોડનો ઉપયોગ કરે છે. સીઆઇ સિદ્ધાંતોની ઘણી એપ્લિકેશનો અનુગામી ડઝનેક પેટન્ટ ફાઇલિંગ્સ, પરિષદના કાગળો અને જર્નલ લેખોમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવી હતી. ફ્રિક્વન્સી-હોપડ ઓ. એફ. ડી. એમ. માં સી. આઈ. નું વર્ણન આંતરરાષ્ટ્રીય પેટન્ટ અરજી WO 9941871 માં કરવામાં આવ્યું છે. ઓપ્ટિકલ ફાઇબર સંચારમાં CI અને MIMO નું વર્ણન US 7076168 માં કરવામાં આવ્યું છે. યુ. એસ. 6331837 મલ્ટીકેરિયર સંકેતોનો ઉપયોગ કરીને અવકાશી ડિમલ્ટીપ્લેક્સિંગનું વર્ણન કરે છે જે બહુવિધ રીસીવર એન્ટેનાની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે. સંદર્ભ સંકેતોની CI કોડિંગ US 7430257 માં જાહેર કરવામાં આવી છે. રેખીય નેટવર્ક કોડિંગ અને ડુંગળી કોડિંગ માટે CI નો ઉપયોગ US 20080095121 માં જાહેર કરવામાં આવ્યો છે જેમાં કુદરતી મલ્ટીપાથ ચેનલ પર આધારિત રેન્ડમ રેખીય કોડનો ઉપયોગ મલ્ટી-હોપ પીઅર-ટુ-પીઅર નેટવર્કમાં નોડ્સ દ્વારા રૂટ કરેલા પ્રસારિત સંકેતોને એન્કોડ કરવા માટે થાય છે. એન્ટેના એરે પ્રોસેસિંગ અને CI પ્રોસેસિંગ વચ્ચેની સમાનતાને CI માં પ્રારંભિક કાર્યથી ઓળખવામાં આવી હતી. જ્યારે CI ને તબક્કાવાર એરે સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે સબકેરિયર્સ વચ્ચે સતત તબક્કામાં ફેરફાર એરેની બીમ પેટર્નને અવકાશમાં સ્કેન કરવાનું કારણ બને છે, જે ટ્રાન્સમિટ વિવિધતા પ્રાપ્ત કરે છે અને ચક્રીય વિલંબ વિવિધતાના પ્રારંભિક સ્વરૂપને રજૂ કરે છે. MIMO પ્રીકોડિંગ સાથે CI કોડિંગના સંયોજનોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે, અને કેન્દ્રીય સંકલન સાથે MIMO પૂર્વ-કોડેડ વિતરિત એન્ટેના પ્રણાલીઓમાં CI નો ઉપયોગ કરવાનો વિચાર સૌપ્રથમ 2001 માં કામચલાઉ પેટન્ટ અરજીમાં જાહેર કરવામાં આવ્યો હતો. CI-આધારિત સોફ્ટવેર-નિર્ધારિત રેડિયો (SDR) કે જેણે ચાર જુદા જુદા પ્રોટોકોલ સ્ટેક્સનો અમલ કર્યો હતો તે 2000માં ઇદ્રિસ ખાતે વિકસાવવામાં આવ્યો હતો અને US 7418043માં તેનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું હતું. ગાણિતિક વર્ણન સ્પ્રેડ-ઓએફડીએમમાં, x = F − 1Sb દ્વારા વ્યક્ત ટ્રાન્સમિટ સિગ્નલ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઓર્થોગોનલ સબકેરિયર્સમાં સ્પ્રેડિંગ કરવામાં આવે છે જ્યાં F − 1 એ ઇન્વર્સ ડીએફટી છે, S એ સ્પ્રેડ-ઓએફડીએમ કોડ મેટ્રિક્સ છે, અને b એ ડેટા સિમ્બોલ વેક્ટર છે. ઇન્વર્સ DFT સામાન્ય રીતે ઓવર-સેમ્પલિંગ ફેક્ટરનો ઉપયોગ કરે છે, તેથી તેનું પરિમાણ KxN છે (જ્યાં K> N એ OFDM પ્રતીક બ્લોક દીઠ સમય-ડોમેન નમૂનાઓની સંખ્યા છે), જ્યારે સ્પ્રેડ-OFDM કોડ મેટ્રિક્સનું પરિમાણ NxN છે. રીસીવર પર, પ્રાપ્ત સ્પ્રેડ-ઓ. એફ. ડી. એમ. સંકેત r = HF − 1Sb દ્વારા વ્યક્ત થાય છે, જ્યાં H ચેનલ મેટ્રિક્સનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. ઓ. એફ. ડી. એમ. માં ચક્રીય ઉપસર્ગનો ઉપયોગ ટોઇપ્લિટ્ઝ જેવા ચેનલ મેટ્રિક્સને સર્ક્યુલન્ટ મેટ્રિક્સમાં બદલે છે, તેથી પ્રાપ્ત સંકેત r = F − 1λHF − 1Sb = F − 1λHSb દ્વારા રજૂ થાય છે જ્યાં સંબંધ H = F − 1λHF સર્ક્યુલન્ટ મેટ્રિક્સની વ્યાખ્યામાંથી છે, અને λH એક વિકર્ણ મેટ્રિક્સ છે જેના વિકર્ણ તત્વો સર્ક્યુલન્ટ ચેનલ મેટ્રિક્સ H ના પ્રથમ સ્તંભને અનુરૂપ છે. તુચ્છ કિસ્સામાં, S = I, જ્યાં I એ ઓળખ મેટ્રિક્સ છે, તે ફેલાવ્યા વિના નિયમિત OFDM આપે છે. પ્રાપ્ત સંકેતને આ રીતે પણ વ્યક્ત કરી શકાય છેઃ r = F − 1λHF − 1 (λCF) b, જ્યાં S = λCF, અને C એ C = F − 1λCF દ્વારા વ્યાખ્યાયિત પરિભ્રમણ મેટ્રિક્સ છે, જ્યાં λC એ પરિભ્રમણનું કર્ણ મેટ્રિક્સ છે. આમ, પ્રાપ્ત સંકેત, r, ને r = F − 1λHLCFb = F − 1λCλHFb તરીકે લખી શકાય છે, અને પ્રાપ્તકર્તાના DFT પછીનો સંકેત y એ y = λCλHFb છે સ્પ્રેડિંગ મેટ્રિક્સ S માં પ્રી-ઇક્વલાઇઝેશન ડાયાગોનલ મેટ્રિક્સ (દા. ત., શૂન્ય-ફોર્સિંગના કિસ્સામાં λC = λH − 1) નો સમાવેશ થઈ શકે છે, અથવા DFT (OFDM ડિમોડ્યુલેટર) અને ઇન્વર્સ-DFT (CI ડી-સ્પ્રેડર) વચ્ચે પ્રાપ્તકર્તા પર ઇક્વલાઇઝેશન કરી શકાય છે. CI-OFDM ના સૌથી સરળ કિસ્સામાં, સ્પ્રેડિંગ મેટ્રિક્સ S = F છે (એટલે કે, λC = I, તેથી CI સ્પ્રેડિંગ મેટ્રિક્સ માત્ર NxN DFT મેટ્રિક્સ છે). ઓ. એફ. ડી. એમ. નું વધુ પડતું નમૂનાવાળું ડી. એફ. ટી. કે. એક્સ. એન. હોવાથી, કે> એન સાથે, મૂળભૂત સી. આઈ. સ્પ્રેડિંગ મેટ્રિક્સ સિંક પલ્સ-શેપિંગ ફિલ્ટરની જેમ કાર્ય કરે છે જે દરેક ડેટા પ્રતીકને ઓ. એફ. ડી. એમ. સબકેરિયર્સના સુપરપોઝિશનમાંથી રચાયેલી ચક્રીય રીતે સ્થાનાંતરિત અને ઓર્થોગોનલી સ્થિત પલ્સ સાથે મેપ કરે છે. CI ની અન્ય આવૃત્તિઓ વિવિધ કર્ણ મેટ્રિસીસ λC પસંદ કરીને વૈકલ્પિક પલ્સ આકારો ઉત્પન્ન કરી શકે છે. ઉપયોગી ગુણધર્મો ઓછી પી. એ. પી. આર. (ક્રેસ્ટ ફેક્ટર) બિન-રેખીય વિકૃતિ માટે ઓછી સંવેદનશીલતા વાહક-આવર્તન માટે ઓછી સંવેદનશીલતા ઊંડા ફેડ્સ (સ્પેક્ટ્રલ નલ) માટે મજબૂતાઈને સરભર કરે છે સબકેરિયર મલ્ટિપ્લેક્સિંગ એમસી-સી. ડી. એમ. એ. ઓ. એફ. ડી. એમ. સંદર્ભો ચેનલ ઍક્સેસ પદ્ધતિઓ પણ જુઓ