Carrier interferometry
کیریئر انٹرفیرومیٹری (سی آئی) ایک اسپریڈ سپیکٹرم اسکیم ہے جسے ملٹی پلیکسنگ اور ایک سے زیادہ رسائی کے لیے آرتھوگنل فریکوئنسی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ (او ایف ڈی ایم) مواصلاتی نظام میں استعمال کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، جو نظام کو ایک ہی فریکوئنسی بینڈ پر ایک ہی وقت میں متعدد صارفین کی مدد کرنے کے قابل بناتا ہے۔ ایم سی-سی ڈی ایم اے کی طرح، سی آئی-او ایف ڈی ایم فریکوئنسی ڈومین میں ہر ڈیٹا علامت کو پھیلاتا ہے۔ یعنی، ہر ڈیٹا کی علامت کو متعدد او ایف ڈی ایم ذیلی کیریئرز پر لے جایا جاتا ہے۔ لیکن ایم سی-سی ڈی ایم اے کے برعکس، جو بائنری فیز ہڈمارڈ کوڈز (0 یا 180 ڈگری کی کوڈ ویلیوز) یا بائنری سڈوونوئس استعمال کرتا ہے، سی آئی کوڈز پیچیدہ قدر والے آرتھوگنل کوڈز ہیں۔ آسان ترین صورت میں، سی آئی کوڈ کی اقدار ایک مجرد فورئیر ٹرانسفارم (ڈی ایف ٹی) میٹرکس کے گتانک ہیں۔ ڈی ایف ٹی میٹرکس کی ہر قطار یا کالم ایک آرتھوگنل سی آئی اسپریڈنگ کوڈ فراہم کرتا ہے جو ڈیٹا کی علامت کو پھیلاتا ہے۔ کوڈڈ ڈیٹا علامتوں کا ویکٹر تیار کرنے کے لیے ڈی ایف ٹی میٹرکس کے ذریعے ڈیٹا علامتوں کے ویکٹر کو ضرب دے کر پھیلاؤ حاصل کیا جاتا ہے، پھر ہر کوڈڈ ڈیٹا علامت کو الٹا تیز فورئیر ٹرانسفارم (آئی ایف ایف ٹی) کے ان پٹ بن کے ذریعے او ایف ڈی ایم سب کیریئر میں نقشہ بنایا جاتا ہے۔ ملحقہ ذیلی کیریئرز کا ایک بلاک منتخب کیا جا سکتا ہے، یا بہتر فریکوئنسی تنوع حاصل کرنے کے لیے، وسیع فریکوئنسی بینڈ پر تقسیم شدہ غیر ملحقہ ذیلی کیریئرز استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ ایک محافظ وقفہ، جیسے سائیکلک پریفیکس (سی پی)، بیس بینڈ سی آئی-او ایف ڈی ایم سگنل میں شامل کیا جاتا ہے اس سے پہلے کہ سگنل کو ریڈیو فرنٹ اینڈ کے ذریعے آر ایف سگنل میں تبدیل کرنے کے لیے پروسیس کیا جائے، جسے پھر اینٹینا کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔ دیگر او ایف ڈی ایم تکنیکوں کے مقابلے میں سی آئی-او ایف ڈی ایم کا ایک اہم فائدہ یہ ہے کہ سی آئی پھیلاؤ منتقل شدہ لہر کی شکل کی ٹائم ڈومین خصوصیات کی تشکیل کرتا ہے۔ اس طرح، سی آئی-او ایف ڈی ایم سگنلز میں او ایف ڈی ایم کی دیگر اقسام کے مقابلے میں بہت کم چوٹی سے اوسط طاقت کا تناسب (پی اے پی آر)، یا کریسٹ فیکٹر ہوتا ہے۔ یہ بجلی کی کارکردگی کو بہت بہتر بناتا ہے اور ریڈیو ٹرانسمیٹر میں استعمال ہونے والے پاور ایمپلیفائرز کی لاگت کو کم کرتا ہے۔ ایک سی آئی-او ایف ڈی ایم رسیور موصول شدہ سی آئی-او ایف ڈی ایم ٹرانسمیشن سے چکور سابقہ کو ہٹا دیتا ہے اور عام طور پر او ایف ڈی ایم ریسیورز میں استعمال ہونے والے ڈی ایف ٹی (مثال کے طور پر، ایک ایف ایف ٹی) کے ساتھ او ایف ڈی ایم ڈیموڈولیشن انجام دیتا ہے۔ CI-پھیلاؤ علامت کی اقدار کو ان کے متعلقہ ذیلی کیریئرز سے الٹا نقشہ سازی کے عمل میں جمع کیا جاتا ہے اور ملٹی پتھ فیڈنگ کی تلافی کے لیے برابر کیا جا سکتا ہے یا مقامی ڈیملٹپلیکسنگ کے لیے پروسیس کیا جا سکتا ہے۔ سی آئی ڈی-اسپریڈر اصل ڈیٹا علامتوں کو بازیافت کرنے کے لیے اسپریڈ علامتوں پر الٹا-ڈی ایف ٹی انجام دیتا ہے۔ چونکہ سی آئی کوڈنگ منتقل شدہ لہر کی شکل کی ٹائم ڈومین خصوصیات کی تشکیل کر سکتی ہے، اس لیے اسے مختلف لہر کی شکلوں کی ترکیب کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے کہ براہ راست ترتیب پھیلاؤ سپیکٹرم اور فریکوئنسی شفٹ کلیدی [4] سگنلز۔ فائدہ یہ ہے کہ رسیور ٹرانسمیشن چینل میں کتنا بکھرنا ہوتا ہے اس کی بنیاد پر ٹائم ڈومین یا فریکوئنسی ڈومین مساوات کا انتخاب کر سکتا ہے۔ بھرپور بکھرے ہوئے ماحول کے لیے، ایف ایف ٹی کا استعمال کرتے ہوئے فریکوئنسی ڈومین مساوات کے لیے روایتی ٹائم ڈومین مساوات کے مقابلے میں کم حساب کی ضرورت ہوتی ہے اور کافی بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے۔ سی آئی سی آئی کی تاریخ کو ایڈریس کمیونیکیشنز کے ایک سائنسدان اسٹیو شٹل نے یو ایس پیٹ میں متعارف کرایا تھا۔ نہیں۔ 5,955,992، 12 فروری 1998 کو دائر کیا گیا، اور اپریل 1999 میں بہت سے کاغذات میں سے پہلے میں۔ یہ تصور آپٹیکل موڈ-لاکنگ سے متاثر تھا جس میں گونج دار گہا کا استعمال کرتے ہوئے فریکوئنسی-ڈومین کی ترکیب منتقل شدہ آپٹیکل سگنل میں مطلوبہ ٹائم ڈومین خصوصیات پیدا کرتی ہے۔ ریڈیو سسٹمز میں، صارفین ایک ہی ذیلی کیریئر کا اشتراک کرتے ہیں، لیکن سپیکٹرل انٹرفیرومیٹری میکانزم کے ذریعے کیریئر انٹرفیرنس ملٹیپل ایکسیس (سی آئی ایم اے) حاصل کرنے کے لیے مختلف آرتھوگنل سی آئی کوڈز کا استعمال کرتے ہیں۔ سی آئی اصولوں کی بہت سی ایپلی کیشنز بعد کے درجنوں پیٹنٹ فائلنگ، کانفرنس پیپرز، اور جریدے کے مضامین میں شائع ہوئی تھیں۔ فریکوئنسی ہوپڈ او ایف ڈی ایم میں سی آئی کو بین الاقوامی پیٹنٹ درخواست ڈبلیو او 9941871 میں بیان کیا گیا ہے۔ آپٹیکل فائبر مواصلات میں CI اور MIMO کو US 7076168 میں بیان کیا گیا ہے۔ یو ایس 6331837 ملٹی کیریئر سگنلز کا استعمال کرتے ہوئے مقامی ڈیملٹی پلیکسنگ کو بیان کرتا ہے جو متعدد رسیور اینٹینا کی ضرورت کو ختم کرتا ہے۔ حوالہ اشاروں کی سی آئی کوڈنگ کا انکشاف یو ایس 7430257 میں کیا گیا ہے۔ لکیری نیٹ ورک کوڈنگ اور پیاز کوڈنگ کے لیے سی آئی کے استعمال کا انکشاف یو ایس 20080095121 میں کیا گیا ہے جس میں قدرتی ملٹی پتھ چینل پر مبنی بے ترتیب لکیری کوڈز کو ملٹی ہاپ پیئر ٹو پیئر نیٹ ورک میں نوڈس کے ذریعے منتقل کردہ منتقل شدہ سگنلز کو انکوڈ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اینٹینا ایرے پروسیسنگ اور سی آئی پروسیسنگ کے درمیان مماثلت کو سی آئی میں ابتدائی کام سے تسلیم کیا گیا تھا۔ جب سی آئی کو مرحلہ وار صفوں کے ساتھ جوڑا جاتا ہے، تو ذیلی کیریئرز کے درمیان مسلسل مرحلے کی تبدیلی صف کے بیم پیٹرن کو خلا میں اسکین کرنے کا سبب بنتی ہے، جو ٹرانسمیٹ تنوع کو حاصل کرتی ہے اور چکور تاخیر تنوع کی ابتدائی شکل کی نمائندگی کرتی ہے۔ ایم آئی ایم او پری کوڈنگ کے ساتھ سی آئی کوڈنگ کے امتزاج کا مطالعہ کیا گیا ہے، اور مرکزی ہم آہنگی کے ساتھ ایم آئی ایم او پری کوڈڈ ڈسٹری بیوٹڈ اینٹینا سسٹمز میں سی آئی کے استعمال کا خیال پہلی بار 2001 میں ایک عارضی پیٹنٹ درخواست میں ظاہر کیا گیا تھا۔ سی آئی پر مبنی سافٹ ویئر سے متعین ریڈیو (ایس ڈی آر) جس نے چار مختلف پروٹوکول اسٹیکس کو نافذ کیا تھا اسے 2000 میں ادیس میں تیار کیا گیا تھا اور یو ایس 7418043 میں بیان کیا گیا تھا۔ ریاضیاتی تفصیل پھیلاؤ-او ایف ڈی ایم میں، پھیلاؤ آرتھوگنل ذیلی کیریئرز میں انجام دیا جاتا ہے تاکہ ایکس = ایف − 1 ایس بی کے ذریعے ظاہر کردہ ٹرانسمیٹ سگنل تیار کیا جا سکے جہاں ایف − 1 ایک الٹا ڈی ایف ٹی ہے، ایس ایک پھیلاؤ-او ایف ڈی ایم کوڈ میٹرکس ہے، اور بی ڈیٹا کی علامت ویکٹر ہے۔ الٹا ڈی ایف ٹی عام طور پر ایک زیادہ نمونے لینے والے عنصر کو استعمال کرتا ہے، لہذا اس کا طول و عرض کے ایکس این ہے (جہاں کے> این فی او ایف ڈی ایم علامت بلاک میں ٹائم ڈومین نمونوں کی تعداد ہے)، جبکہ اسپریڈ-او ایف ڈی ایم کوڈ میٹرکس کا طول و عرض این ایکس این ہے۔ رسیور پر، موصولہ اسپریڈ-او ایف ڈی ایم سگنل کا اظہار r = HF−1Sb کے ذریعے کیا جاتا ہے، جہاں H چینل میٹرکس کی نمائندگی کرتا ہے۔ چونکہ او ایف ڈی ایم میں سائیکلک پریفیکس کا استعمال ٹوپلٹز جیسے چینل میٹرکس کو سرکلینٹ میٹرکس میں تبدیل کرتا ہے، اس لیے موصولہ سگنل کی نمائندگی r = F − 1λHF − 1Sb = F − 1λHSb کے ذریعے کی جاتی ہے جہاں رشتہ H = F − 1λHF سرکلینٹ میٹرکس کی تعریف سے ہے، اور λH ایک اخترن میٹرکس ہے جس کے اخترن عناصر سرکلینٹ چینل میٹرکس H کے پہلے کالم سے مطابقت رکھتے ہیں۔ رسیور y = λHSb پیدا کرنے کے لیے ایک DFT (جیسا کہ OFDM میں عام ہے) کا استعمال کرتا ہے۔ معمولی صورت میں، S = I، جہاں I شناختی میٹرکس ہے، پھیلاؤ کے بغیر باقاعدہ OFDM دیتا ہے۔ موصولہ سگنل کو اس طرح بھی ظاہر کیا جا سکتا ہے: r = F − 1λHF − 1 (λCF) b، جہاں S = λCF، اور C ایک گردشی میٹرکس ہے جس کی تعریف C = F − 1λCF سے ہوتی ہے، جہاں λC گردشی کا اخترن میٹرکس ہے۔ اس طرح، موصولہ سگنل، r، کو r = F − 1λHLCFb = F − 1λCλHFb کے طور پر لکھا جا سکتا ہے، اور رسیور کے DFT کے بعد سگنل y = λCλHFb ہے۔ اسپریڈنگ میٹرکس S میں پری ایکولائزیشن ڈائیگنل میٹرکس شامل ہو سکتا ہے (مثال کے طور پر، صفر فورسنگ کی صورت میں λC = λH − 1)، یا رسیور پر DFT (OFDM ڈیموڈولیٹر) اور انورس-DFT (CI ڈی-اسپریڈر) کے درمیان مساوات انجام دی جا سکتی ہے۔ CI-OFDM کے سب سے آسان معاملے میں، اسپریڈنگ میٹرکس S = F ہے (یعنی، λC = I، لہذا CI اسپریڈنگ میٹرکس صرف NxN DFT میٹرکس ہے)۔ چونکہ او ایف ڈی ایم کا زیادہ نمونے والا ڈی ایف ٹی کے ایکس این ہے، کے> این کے ساتھ، بنیادی سی آئی اسپریڈنگ میٹرکس سنک پلس کی تشکیل کرنے والے فلٹر کی طرح کام کرتا ہے جو ہر ڈیٹا علامت کو سائیکلکل طور پر منتقل اور آرتھوگونلی پوزیشن والی پلس کا نقشہ بناتا ہے جو او ایف ڈی ایم سب کیریئرز کی سپرپوزیشن سے بنتی ہے۔ سی آئی کے دیگر ورژن مختلف اخترن میٹرکس λC کو منتخب کرکے پلس کی متبادل شکلیں تیار کر سکتے ہیں۔ مفید خصوصیات کم پی اے پی آر (کریسٹ فیکٹر) غیر لکیری مسخ کے لیے کم حساسیت کیریئر فریکوئنسی کے لیے کم حساسیت گہرے دھندلاپن کے لیے مضبوطی کو دور کرتی ہے (سپیکٹرل نل) ذیلی کیریئر ملٹی پلیکسنگ ایم سی-سی ڈی ایم اے او ایف ڈی ایم حوالہ جات چینل تک رسائی کے طریقے بھی دیکھیں۔