Friday, February 24, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 49

Spread Spectrum (SS)

SS යනු ඔස්ට්‍රියාවේ හැදීවැඩුණු සුරූපි නිලියක වන Hedy Lamarr මූලික වී 1941 දී සොයා ගනු ලැබූ රේඩියෝ තාක්ෂණයකි (ඇත්තටම මීට පෙර වෙනත් අයද මේ ගැන කතා කර ඇත). ඇය එය යෝජනා කළේ (දෙවැනි ලෝක යුද්ධය සඳහා) රහස් රේඩියෝ සංඥාවන් කඩාකප්පල් කිරීමට සතුරන්ට නොහැකි ක්‍රමයක් ලෙසයි. එහෙත් එය සොයා ගෙන යම් කාලයක් යන තුරු යොදා ගත්තේ නැති අතර, ඉන්පසු හමුදාවල රහසිගත සන්නිවේදනයන් සඳහා යොදා ගෙන තිබුණි. ඉතාම පසුකාලීනවයි මෙම තාක්ෂණය සාමාන්‍ය ජනයා අතර ප්‍රචලිත වූයේ. අද මෙය නැතිවම බැරි රේඩියෝ තාක්ෂණයක් බවට පත්ව ඇත.

SS ක්‍රමය එන්නට පෙර සාමාන්‍යයෙන් සන්නිවේදනයන් සිදු වූයේ යවන සංඥාව සඳහා අවශ්‍ය අවම සංඛ්‍යාත පරාසයක් පමණක් උපයෝගි කරගෙන කරන සන්නිවේදන ක්‍රමවේදයන්ය. ඊට හේතුව රේඩියෝ සංඛ්‍යාත ඉතාම සීමිත සම්පතක් වීම බව ඔබ දනී. එනිසා එම පැරණි (හා තවමත් බහුලව භාවිතා වෙන) සාමාන්‍ය රේඩියෝ සන්නිවේදන ක්‍රම පටුපරාස සන්නිවේදනය (narrowband communication) ලෙස හැඳින්විය හැකියි. එහෙත් SS යනු යම් සංඥාවක් ඊට අවශ්‍ය අවම බෑන්ඩ්විත් එකට වඩා ඉතා විශාල සංඛ්‍යාත පරාසයක් පුරා විසුරුවා හරින ක්‍රමයකි. එනිසා එය පුලුල් පරාස සන්නිවේදනය (wideband communication) ලෙස හැඳින්විය හැකියි. පුලුල්ව පැතිරුණු සංඛ්‍යාත පරාසය කියන අර්ථයයි spread spectrum යන්නෙහි තිබෙන්නේ.

ඇත්තෙන්ම SS යනු මූර්ජන ක්‍රමයක් නොවේ (සමහර පතපොතෙහි හා සමහර අවස්ථාවල මූර්ජනයක් කියා හැඳින්වෙන තැන්ද හමු නොවෙනවා නොවේ). මෙය එකවරම මල්ටිප්ලෙක්සිං ක්‍රමයක්ද නොවේ. එහෙත් මෙය CDM යන මල්ටිප්ලෙක්සිං ක්‍රමයේදී පදනම ලෙස යොදා ගන්නවා (එහි හදවත බදුයි). එනිසා කෙනෙකුට SS යනු මල්ටිප්ලෙක්සිං ක්‍රමයක් ලෙස සිතීමටත් හැකියාවක් තිබෙනවා. වඩා නිවැරදි වන්නේ මෙය එක්තරා රේඩියෝ තාක්ෂණයක් පමණක් කියා හැඳින ගැනීමයි. එවිට මෙම රේඩියෝ තාක්ෂණය විවිධ තැන්වල විවිධ අරමුණුවලින් යොදා ගැනීමට හැකිය.

මූලිකව දැනට බහුලව භාවිතා කෙරෙන SS ක්‍රම දෙකක් තිබෙනවා. මින් පැරණිතම ක්‍රමය FHSS වන අතර, ලැමාර් විසින් සොයා ගනු ලැබුවේද එයයි. DSSS ක්‍රමය FHSS ට වඩා බොහෝම සංකීර්ණ වේ (න්‍යායාත්මකව).

1. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
2. Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

ඇත්තෙන්ම මේ වන විටත් අප වඩා සංකීර්ණ DSSS ක්‍රමය ගැන සාකච්ඡා කර තිබෙනවා DSSS යන වචනය භාවිතා නොකරමින්. CDM ගැන කතා කරන විට අපි ඉගෙන ගත්තේ DSSS තමයි. CDM යන ක්‍රමය පදනම් වන්නේම SS . SS නොතිබුණේ නම් CDM මල්ටිප්ලෙක්සිං කියා එකක් නැත.

ඉතිං, ඉතා වටිනා සීමිත සම්පතක් වන සංඛ්‍යාතයන් අවශ්‍ය අවම ප්‍රමාණයටත් වඩා යොදාගෙන සන්නිවේදනයන් සිදු කරන්නේ එහි ඇති විශේෂිත වාසි නිසා විය යුතුයිනෙ. ඔව්, බොහෝ වාසි ඇත. SS වල පොදුවේ හොඳ ලක්ෂණ කිහිපයක් දැන් බලමු.

1. ස්වාභාවයෙන්ම SS ක්‍රමයෙන් කරන සියලු සන්නිවේදනය බොහෝ ආරක්ෂිතයි. එනම්, පිටස්තරයකුට එම සංඥාවලින් තේරුමක් ගත නොහැකිය (නොහැකිමත් නොවේ; එහෙත් ඒ සඳහා විශාල මහන්සියක් ගැනීමට සිදු වේ). එනිසයි මුල් කාලයේ (හා දැනුත්) හමුදා විසින් මේ ක්‍රමය යොදා ගත්තේ. මොහොතකින් මේ ගැන විස්තර විමසමු.

2. භාහිර අවහිරතාවලට (interference) ඉතා හොඳින් ඔරොත්තු දෙයි. ඊට හේතුව අවහිරතා සාමාන්‍යයෙන් කුඩා සංඛ්‍යාත පරාසයක් තුල ඉඳහිට ඇති වන්නක් වන අතර, SS සංඥාව ඊට වඩා විශාල සංඛ්‍යාත පරාසයක් පුරා පැතිර තිබේ.

3. multipath fading නම් දෝෂය ඉතාම අවම වීම.

DSSS වුවත් FHSS වුවත් SS ක්‍රමය ක්‍රියාත්මක කිරීමට අවශ්‍ය මූලිකම අවශ්‍යතාවක් තිබෙනවා. එනම් ස්ප්‍රෙඩ් ස්පෙක්ට්‍රම් යන නමින්ම කියන පරිදි පටු සංඛ්‍යාත සංඥාවක් පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසයක් පුරා පැතිරවීමයි. ඒ සඳහා යොදා ගන්නා උපක්‍රමය අපි CDM පාඩමේදී ඉගෙන ගත්තා. එනම්, ඒ සඳහා pseudo random number sequence හෙවත් spreading sequence එකක් අවශ්‍යයි. එය නිපදවා ගන්නා ආකාරයත් අපි දැන් දන්නවා. ඇත්තටම, එම කෝඩ් එක යොදා ගන්නේ කෙසේද යන්න මතයි DSSS හා FHSS දෙක වෙනස් වන්නේ.

DSSS

CDM පාඩමේදී මීට අදාල කරුණු හා සංකල්ප බොහොමයක්ම ඉගෙන ගත් නිසා මේ ගැන තවත් අමතර විස්තර පමණයි මා දක්වන්නේ. ඇත්තෙන්ම එම පාඩම සම්පූර්ණයෙන්ම පදනම් වූයේ DSSS මතයි. එනිසා නැවතත් එම පාඩම කියවා බලන්න.

ස්ප්‍රෙඩිං කෝඩ් එක සමඟ ඍජුවම සංඥා බිට් XNOR (හෝ XOR) කිරීම මෙහි සිදු විය. එනිසයි Direct Sequence යන නම ලැබී තිබෙන්නෙත්. ස්ප්‍රෙඩිං කෝඩ් එකට තිබෙනවානේ විශේෂ තත්වයක්/කොන්දේසියක් - එනම්, තවත් ස්ප්‍රෙඩිං කෝඩ් එකක් සමඟ පැටලෙන්නේ නැතිව පැවතීමේ හැකියාව (එනම් කොරිලේෂන් කිරීමේදී ඉහල ධන අගයක් ලැබෙන්නේ කෝඩ් එකයි එම කෝඩ් එකෙන් ස්ප්‍රෙඩ් කරපු අදාල සංඥාවයි තිබෙනවා නම් පමණයි). මෙම ලක්ෂණය නිසාම සංඥා කිහිපයක්ම එකම සංඛ්‍යාතයේ පැවතීමට හැකියාව තිබෙන නිසයි එය මල්ටිප්ලෙක්සිං එකක් (CDM) හැටියට යොදා ගත්තෙත්. මේ සියලු විස්තර අපි දීර්ඝ වශයෙන් සලකා බැලුවනේ CDM පාඩමේදී. DSSS ක්‍රමවේදය යොදා ගෙන එලෙස සාදා ගත් CDMA ක්‍රමය DS-CDMA (Direct Sequence CDMA) ලෙසත් හැඳින්වෙනවා.

එහෙත් DSSSහි ඇති අනෙක් වැදගත් ලක්ෂණ කිහිපයකුත් දැන් ඉගෙන ගමු. ඉහතදිත් පැවසූ ආකාරයට ඕනෑම SS ක්‍රමයක් ස්වභාවයෙන්ම ආරක්ෂිතයි. DSSS හිදි එම ආරක්ෂිත බව ඇති වීමට හේතුව මෙයයි. සාමාන්‍යයෙන් ස්ප්‍රෙඩිං කෝඩ් එකේ බිට්/චිප් ගණන විශාලය (දහස් ගණනක් විය හැකියි). හමුදාවල ආරක්ෂිත සන්නිවේදනයන්හිදි නම් එය බිට් කෝටි ගණනක් දිග විය හැකියි (උදාහරණයක් ලෙස, GPS චන්ද්‍රිකාවල සිට එන ඇමරිකානු හමුදාවේ භාවිතාව සඳහා එවන මිලිටරි සංඥාවේ කෝඩ් කොතරම් විශාලද කිව්වොත්, දවස් 7ක් පුරා එක දිගට එක කෝඩ් එකක් එවනවා; අගයක් ලෙස එම කෝඩ් එකේ බිට් බිලියන 6000කට වඩා ඇත). එම කෝඩ් එක නැතිව අදාල සංඥාව ඝෝෂාවෙන් ඉහලට ගත නොහැකියිනෙ. ඒ කියන්නේ නිවැරදි කෝඩ් එක නැති විට අදාල සංඥාව උකහ ගත නොහැකිය (එය හරියට නිවැරදි යතුර නැති නිසා ඉබ්බා අරින්න බැහැ වගෙයි). කෝඩ් එක විශාල නම්, එය අහඹු ලෙස අනුමාන කර (guess) යොදා ගැනීමටද බැරි වෙනවා. එය එනිසා ඉතා හොඳ ආරක්ෂාවකි.

තවත් ආකාරයක ආරක්ෂාවක්ද තිබේ. එනම්, ස්ප්‍රෙඩ් කරපු සංඥාව සාමාන්‍යයෙන් අඩු ජවයක් (low power) සහිතය. එනිසා එය පසුබිම් ඝෝෂාවේ ගිලී පවතිනවා. එවිට වෙනත් අයෙකු උපකරණයකින් රේඩියෝ සංඛ්‍යාතයන් ස්කෑන් කර බැලුවත් නිශ්චිතවම ස්ප්‍රෙඩ් කරපු තනි තනි සංඥා දැක ගත නොහැකි වනු ඇත. එය හරියට ගඟක යමක් ගිලී තිබීමකට උපමා කළ හැකියි (ගිලී තිබෙන දේ වතුර තුල සැඟව පවතින අතර කොක්කක් වැනි දෙයක් දමා එය උඩට ඔසවන තුරු එය දර්ශනය නොවේ). මෙම තත්වය Low Probability of Intercept (LPI) ලෙසද හැඳින්වෙනවා.


ඇත්තටම, ඉහත රූපය සරල වැඩිය. ප්‍රායෝගිකව සත්‍ය ලෙසම DSSS සංඥාවක හැඩයත් (හීන වී යන සයිඩ්බෑන්ඩ්/සයිඩ්ලෝබ් සහිතව), එය පසුබිම් ඝෝෂාව තුල ගිලී පවතින අයුරුත් පහත රූපයේ දැක්වේ. මේන් ලෝබ් එකේ තමයි සංඥාවේ ජවයෙන් වැඩිම ප්‍රමාණයක් රැඳී තිබෙන්නේ. 2Rc යනු එම මේන් ලෝබ් එක යනු සංඛ්‍යාත අක්ෂය කපන ස්ථාන දෙක අතර පරාසය (null-to-null bandwidth ලෙස මෙය හැඳින්වේ) වන අතර, එය චිපිං රේට් එක මෙන් දෙගුණයකි. DSSS සංඥාවේ බෑන්ඩ්විත් එක සේ සලකන්නේද මෙම නල්-ටු-නල් බෑන්ඩ්විත් එක තමයි.


නල්-ටු-නල් බෑන්ඩ්විත් එක වගේම half-power bandwidth යන සංකල්පයක්ද/වචනයක්ද සමහරවිට භාවිතා වන අතර, එය දළ වශයෙන් 1.2Rc වේ. ඕනෑම සංඥාවක උපරිම විස්තාර අගයේ සිට දෙපසට ක්‍රමයෙන් බෑවුම් වී ගෙන යෑමේදී එම සංඥා කොටසේ ජවය 50%ක් වන අවස්ථාව වන විට පවතින බෑන්ඩ්විත් එක හාෆ් පවර් බෑන්ඩ්විත් වේ. ජවය යන රාශිය ගත් විට 50%ක් ලෙස ගත් අගයම, වෝල්ටියතාව යන රාශියට සාපේක්ෂව පවසන විට (1/2) = 0.707 (හෙවත් ප්‍රතිශතයක් ලෙස 70.7%) ලෙසද දැක්විය හැකිය. මීට හේතුව ජවය හා වෝල්ටියතාව අතර ජවය = වෝල්ටියතාව2/ප්‍රතිරෝධය යන සම්බන්දතාව පැවතීමයි. ඉතිං, ජවය වෝල්ටියතාවේ වර්ගයට සමානුපාතික වන නිසා, ජවයෙන් 0.5 (ප්‍රතිශත්යක් ලෙස 50%), යන්න 0.52 = 0.707 වේ.


එම සංඥාව සාමාන්‍ය පටු පරාස සංඥාවක් වූවා නම්, ඔබට එම සංඥාව නිශ්චිතවම ඝෝෂාවට වඩා උස කන්දක් සේ දිස් වනු ඇත පහත රූපයේ ආකාරයට. එවිට ඉබේම කාටත් පෙනෙනවා එය කාගේ හෝ රේඩියෝ සංඥාවක් කියා. මෙවිට ස්කැනරයෙන් එම ප්‍රබල සංඥාව පවතින පටු සංඛ්‍යාත පරාසය බලාගෙන, එම සංඥාව පහසුවෙන්ම විකෘති කළ හැකියි (එම සංඛ්‍යාතයෙන්ම ඊටත් වඩා ප්‍රබල වෙනත් සංඥාවක් සම්ප්‍රේෂනය කිරීමෙන්).


ඉහත ආකාරයේ ඉබේම සැලසෙන ආරක්ෂා දෙක හැරුණහම කැමති නම්, අදාල දත්ත සංඥාව සාමාන්‍ය encryption ක්‍රම යොදාද ආරක්ෂා කිරීමට බාධාවක් නැත.

ඇත්තටම යම් සංඥාවක් සම්ප්‍රේෂණය කිරීම සඳහා යොදා ගන්නා සංඛ්‍යාත පරාසය පුලුල් වන්නට වන්නට එම සංඥාව ශක්තිමත් වේ. එය තේරුම් ගන්නට අප පසුවට සලකා බලන්නට නියමිත Shannon Hartley Law ලෙස හැඳින්වෙන නියමය වෙත කෙටියෙන් හෝ අවධානය යොමු කළ යුතුය. එම නියමය පහත දැක්වේ.


එම නියමයෙන් පෙනෙන පරිදි යම් ඩිජිටල් සංඥාවක් සම්ප්‍රේෂණය කරන උපරිම වේගය සාධක දෙකක් මත රඳනවා. එකක්, SNR (පසුබිම් ඝෝෂාවට සාපේක්ෂව සංඥාවේ ප්‍රබලතාව) වේ; අනෙක සංඥාව සම්ප්‍රේෂනය කිරීම සඳහා යොදන සංඛ්‍යාත පරාසය (බෑන්ඩ්විත්) වේ. ඉතිං මේ දෙකම හෝ එක සාධකයක් වැඩි කළොත් සංඥා සම්ප්‍රේෂණ වේගය වැඩි වේ.

එම නියමය මෙලෙසත් තර්ක කර බලන්න. දත්ත සම්ප්‍රේෂණ වේගය අඩු හෝ වැඩි නොකර තබා ගෙන, එහි බෑන්ඩිත් සාධකය වැඩි කළොත්, එවිට අපට හැකියි SNR අගය පහල යවන්නට; ඒ කියන්නේ මෙවන් අවස්ථාවක සංඥාවට වඩා ඝෝෂාව වැඩි වූවාට කමක් නැහැ කියන එකයි. ඝෝෂාවට සාපේක්ෂව ඉතා දුර්වල සංඥාවක් වුවද අපට පහසුවෙන් සම්ප්‍රේෂණය කර ග්‍රහනය කිරීමට හැකි වේ. එහිදී බෑන්ඩ්විත් යන සාධකය කැප කර ඝෝෂාවට ඔරොත්තු දෙන ගතිය ලබා ගත්තා.

DSSS ක්‍රමය CDM (එනම් මල්ටිප්ලෙක්සිං) සඳහා යොදා ගැනීමට අමතරව, විශේෂ වාසි නිසා යොදා ගත හැකියි එක් තනි සන්නිවේදනයක් සඳහාත්. මෙවිට, එක් ට්‍රාන්ස්මිටරයක් තනියෙන් යම් සංඛ්‍යාත පරාසයක් භාවිතා කරන නිසා පසුබිම් ඝෝෂාව ඉතාම අඩු මට්ටමකයි දැන් තිබෙන්නේ (මොකද තවත් ට්‍රාන්ස්මිටර්වලින් එම සංඛ්‍යාතය ඔස්සේම එවන සංඥා තිබුණොත්නෙ එම සංඥාද ඝෝෂා බවට පත් වන්නේ). එවිට ඝෝෂාව තවත් අඩු වේ; එහි ප්‍රතිපලයක් ලෙස සංඥාවේ ප්‍රබලතාව/ජවය අපට තවත් අඩු කළ හැකියි නේද? ඒ කියන්නේ DSSS යොදා ගන්නා විට, ඉතා අඩු ජවයකින් ඉතා හොඳ සන්නිවේදනයක් සිදු කළ හැකියි. එවිට අපට යම් “කැප කිරීමක්” කිරීමට සිදු වෙනවා - එනම්, වැඩි සංඛ්‍යාත පරාසයක් යොදා ගැනීමයි.

මෙනිසා අභ්‍යවකාශ යානාවල සන්නිවේදනය මේ ක්‍රමයෙන් සිදු කළ හැකිය. එවිට, ඉතා ඈත තිබෙන යානයකින් අඩු විදුලි ශක්තියකින් රේඩියෝ පණිවුඩ මේ ක්‍රමයෙන් පෙලොවට එවනවා. දුර ඉතාම වැඩි නිසා පොලොවට එන විට සංඥා ඉතාම ඉතා දුර්වල මට්ටමකයි පවතින්නේ. කොතරම් දුර්වලද කියතොත් ස්වාභාවිකව විශ්වය/අභ්‍යවකාශය පුරා පැතිරී තිබෙන පසුබිම් ඝෝෂාවටත් වඩා දුර්වල වේ (එනම් ඝෝෂාව තුල සංඥාව ගිලී පවතී). අපි දැන් දන්නවා කොරිලේෂන් මඟින් එම ගිලී පවතින ඉතාම දුර්වල සංඥාව උකහ ගත හැකි බව. උදාහරණයක් ලෙස සමහර අභ්‍යවකාශ යානා (space probes) දැන් පොලොවේ සිට කිලෝමීටර් මිලියන (සමහර ඒවා බිලියන) ගණනක් ඈතින් තිබේ. එම යානාවල තිබෙන ට්‍රාන්ස්මීටර්වල ජවය ඉතා කුඩාය. සූර්යාගෙන් ඈතට යන නිසා සූර්ය පැනල භාවිතා කළ නොහැකි නිසා RTIG වැනි තාක්ෂණික ක්‍රමවලින් තමයි ඊට අවශ්‍ය විදුලි බලය සපයා ගන්නේ. එනිසා විදුලි ජවය ඉතාම පරිස්සමින් භාවිතා කළ යුතුය. ඉතිං, මෙවැනි කුඩා ජවයකින් එන සංඥා පොලොවට එන විට -140dBm (මෙය වොට්වලින් 10-17 ක් වැනි තරමේ කුඩා අගයක්) පමණ වේ.

ස්ප්‍රෙඩ් කිරීමේදී එක් දත්ත බිට් එකක් බිට් ගණනාවක් බවට පත් වෙනවානෙ (බිට් “පැටව් ගහනවා”; බිට්වල “කොපි ගණනාවක්” සෑදෙනවා). මෙලෙස වැඩිවන බිට් ගණන ඉතා වැදගත් සාධකයකි. බිට් ගණන වැඩි වන්නට වැඩි වන්නට අවසාන සංඥාවේ බෑන්ඩිවිත් එකත් වැඩි වෙනවානේ ඊට සමානුපාතිකව. එවිට, එම සංඥාවේ ඝෝෂාවට ඔරොත්තු දීමේ හැකියාවත් වැඩි වෙනවා ඒ අනුපාතයටම. ඊට හේතුව කොරිලේෂන් එකේදී එකම දත්ත බිට් එක සඳහා චිප් වැඩි ගණනක් තිබීමයි. එවිට කොරිලේෂන් අගය තවත් වැඩි වෙනවා. එය හරියට හරහාට තබා තිබෙන ගඩොල් කැට ටික එකක් මත එකක් තබනවා වැනිය. හරහාට තිබෙන ගඩොල් ගණන වැඩි වන විට, ඒවා අරන් එක උඩ එක තබන විට තවත් උස යනවානෙ.


ඇත්තටම දත්ත බිට් එකකට තිබෙන චිප් ගණන පදනම් කරගෙන processing gain යන වැදගත් සාධකයක්ද නිර්වචනය කරගෙන තිබෙනවා. සූත්‍රයක් වශයෙන් එය පහත ආකාරයට ලිවිය හැකිය.


මින් කියන්නේ යම් දත්ත බිට් එකක් වෙනුවෙන් වැඩිපුර යොදන බිට් ගණනට සමානුපාතිකව ප්‍රොසෙසිං ගේන් එකද වැඩි වෙන බවයි. උදාහරණයක් ලෙස, 10kHz ක බේස්බෑන්ඩ් (සාමාන්‍ය) සංඥාවක් ස්ප්‍රෙඩ් කළාම 100kHz ක සංඥාවක් බවට පත් වෙනවා කියා. එවිට ඉහත සූත්‍රය අනුව, 10log(100/10) = 10log(10) = 10x1 = 10dB වේ.

යම් සංඥාවක් සම්බන්දයෙන් මෙලෙස DSSS හි ස්ප්‍රෙඩිං ක්‍රියාව නිසා ලැබෙන ප්‍රොසෙසිං ගේන් එක අපට ප්‍රායෝගිකව සැලකිය හැකියි එම සංඥාව ජව වර්ධකයක් හරහා යැවීමෙන් ලබා ගන්නා ජව වර්ධනයක් (power gain/amplification) ලෙසම. ඉතිං යම් අවස්ථාවක ප්‍රොසෙසිං ගේන් එක ඩෙසිබල් 3ක් නම්, එය හරියට ඩෙසිබල් 3ක ජව වර්ධකයක් හරහා සංඥාව වර්ධනය කර ගන්නවා බඳුය.

තවත් විදියකින් ප්‍රොසෙසිං ගේන් ගැන සැලකිය හැකිය. එනම්, පසුබිම් ඝෝෂාවට ඔරොත්තු දීමේ හැකියාවක් ලෙසත් එය සැලකිය හැකියිනෙ. SNR යනු ඝෝෂාවට වඩා සංඥාවේ ප්‍රබලතාව/ජවය දක්වන මිම්මක්නෙ. ඉතිං ප්‍රොසෙසිං ගේන් යනු සංඥාවේ ප්‍රබලතාව වැඩි වීමකි (වර්ධනය වීමකි). ඒ කියන්නේ SNR අගයේ ඉහල යෑමකි.

DSSS ක්‍රමයෙන් කෙටිදුර සන්නිවේදන පද්ධතියක් (වයිෆයි වැනි) සාදාගන්නා විට, ඒ සඳහා යොදා ගන්නා සංඥාවල ජවය ඉතා කුඩා මට්ටමක පැවතිය හැකියිනෙ (පසුබිම් ඝෝෂාවටත් වඩා අඩුවෙන්). ඉතිං මෙය තවත් ආකාරයක වාසියකට හරවා ගත හැකිය. DSSS සඳහා යොදා ගන්නේ පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසයක්නෙ. ඉතිං, එම පරාසය තුලම පිහිටා තිබෙන යම් පටු සංඛ්‍යාත පරාසයක් ඔස්සේ සිදු කරන තවත් සාමාන්‍ය නැරෝබෑන්ඩ් සම්ප්‍රේෂණයක්ද සිදු කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, 3GHz – 3.1GHz යන පුලුල් පරාසය තුල DSSS ක්‍රමයට සම්ප්‍රේෂනයක් සිදුවන අතරම, 3.0100GHz – 3.0101GHz යන පටු සංඛ්‍යාත පරාසය තුල යම් රේඩියෝ චැනයක් සම්ප්‍රේෂණය කළද හැකිය. මෙහිදී DSSS පද්ධතියට අනෙක් පටුපරා‍ස චැනලය ඉන්ටර්ෆරන්ස් එකක් ලෙස දැනෙන අතර, පටුපරාස චැනලයට DSSS සංඥා දැනෙන්නේවත් නැත (එය තරමක පසුබිම් ඝෝෂාවක් ලෙස පවතින නිසා, වෙනත් සම්ප්‍රේෂණයක් නැතැයි එයට දැනේ).

DSSS සංඥා කොහොමද මල්ටිපාත් ෆේඩිංවලට ඔරොත්තු දෙන්නේ? ඔබ දැන් දන්නවා රිසීවරයට විවිධ පැතිවලින් එකම සංඥාව පරාවර්තනය වෙමින් පැමිනෙනවා. ඒ අතර තිබෙනවා කෙටිම මඟ ඔස්සේ එන සංඥාවත්. රිසීවරය පළමුව ලබන්නේ මෙම කෙටිම මඟ ඔස්සේ ආ DSSS සංඥාවනෙ. එවිට රිසීවරය තමන්ගේ ස්ප්‍රෙඩිං කෝඩ් එක ඒ සංඥාව සඳහා සින්ක්‍රොනයිස් කර ගන්නවා. ඉතිං, ඊට පසුව ලැබෙන සංඥා සමඟ අර සින්ක්‍රොනයිස් කරපු කෝඩ් එක ඔටෝකොරිලේෂන් කරන විට, උපරිම අගය නොව ශූන්‍ය/අවම අගය ලැබේ. ඒ කියන්නේ දැන් රිසීවරයට පරක්කු වී පැමිණි “හරි සංඥාව” පවා දැනෙන්නේ ඝෝෂාවක් ලෙස පමණි. එවිට එම පරක්කු වී පැමිණෙන සංඥා සියල්ල නොසලකා හැරී මල්ටිපාත් ෆේඩිං එක අහෝසි වේ.

RAKE නම් ක්‍රමයකුත් සමහර DSSS රිසීවර් භාවිතා කරනවා මල්ටිපාත් ෆේඩිං වලට පිලිතුරක් ලෙස. ඇත්තටම මෙහිදී විවිධ පැතිවලින් විවිධ වෙලාවල්වලදී රිසීවරයට ඇතුලු වන සංඥා කරදරයක් නොව වාසියක් බවට පත් කරගැනීමකුයි සිදු වෙන්නේ. විවිධ පැතිවලින් පැමිණෙන සංඥා කොපි සියල්ලම තාවකාලිකව රිසීවරයේ ගබඩා කර ගන්නවා සියලුම/බොහෝ කොපි ගණනක් ලැබෙන තෙක්. ඉන්පසු එම කොපි සියල්ලම එක මත එක පිහිටන සේ සකස් කරනවා (align). එවිට, constructive superposition වීම නිසා තනි ප්‍රබල සංඥාවක් බවට එය පත් වෙනවා. (මේ ක්‍රියාදාමය ගැන මීට පෙර අප ඉගෙන ගත්තා.) එම සංඥාව තමයි දැන් ඩිස්ප්‍රෙඩ් කරනු ලබන්නේ. මෙහි රේක් යන වචනය භාවිතා කර තිබෙන්නේ “රේක්කය” යන තේරුමින්ය (ඔබ දන්නවා රේක්කය යනු දේවල් ගොඩක් එක්තැන් කරන්නට ගන්නා වටිනා උපකරණයක්; මෙහිදී එය ගොඩගහ ගන්නේ රේඩියෝ සංඥා කොපි ගොඩකි).

DSSS ක්‍රමය යොදා ගන්නා CDMA රිසීවර්වලට එන සංඥා සඳහා බුද්ධිමත් ජව/විදුලිය පාලනයක් සිදු විය යුතුය. සමහර ට්‍රාන්ස්මිටර් දුරින් තිබේවි. සමහර ඒවා ළඟින් තිබේවි. ඉතිං දුරින් පිහිටි ඒවායේ සිට එන සංඥාවලට වඩා ළඟින් පිහිටි ඒවායේ සංඥා ප්‍රබල වේවි. එවිට ප්‍රබල හා දුබල සංඥා දෙවර්ගයම ග්‍රහනය කරන රිසීවරයට කියවන්නට අවශ්‍ය වන්නේ දුර පිහිටි රිසීවරයක සිට එන දුබල සංඥාවක් නම් දැන් ගැටලුවක් ඇති වේ. එනම්, අර ප්‍රබල සංඥා රිසීවරයට දැනෙන්නේ විශාල ඝෝෂාවක් ලෙසයි (දුබල සංඥාව ඩිස්ප්‍රෙඩ් කරන්නට යන විට). එනිසා, එම ප්‍රශ්නය විසඳීමට කරන්නට තිබෙන්නේ සියලු සංඥා දළ වශයෙන් එකම ප්‍රබලතාවකට පළමුව රිසීවරය විසින් පත් කිරීමයි. මෙම ක්‍රියාවලිය adaptive power control ලෙස හැඳින්වේ. ඇත්තටම, DS-CDMA පද්ධතියක සාර්ථකත්වයට හෝ අසාර්ථකත්වයට බලපාන ප්‍රධානතම සාධකය එයයි.

FHSS

මෙහිදීත් PRN කෝඩ් එකක් තිබිය යුතුය. එහෙත් DSSS තරම් න්‍යායාත්මකව සංකීර්ණ ක්‍රමයක් වෙනුවට ඉතා සරල ක්‍රමයකටයි එම කෝඩ් එක භාවිතා වෙන්නේ. මෙහිදී පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසය ඇත්තටම පටු සංඛ්‍යාත පරාස ගණනාවකට බෙදනවා (පටුසංඛ්‍යාත පරාසයන් channels ලෙස FHSS ක්‍රමය තුල හැඳින්වෙනවා).

FHSS සඳහා තනි පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසයක්ම (contiguous frequency range) අවශ්‍ය නැත. තැනින් තැනින් (එනම් කොටස් වශයෙන්) තිබෙන සංඛ්‍යාත පරාසවල් කිහිපයක් වුවද යොදා ගත හැකියි. උදාහරණයකින් මේ ගැන බලමු. FHSS පද්ධතියක් සඳහා මෙගාහර්ට්ස් 100ක පුලුල් පරාසයක් අවශ්‍ය යැයි සිතමු. එය ලබා ගත හැකි ක්‍රම දෙකක් තිබේ.

එකක් නම්, යම් සංඛ්‍යාත දෙකක් අතර මෙගාහර්ට්ස් 100ක තනි පරාසයක් ලෙස ගත හැකිය (උදාහරණයක් සේ, 2GHz සිට 2.1GHz දක්වා). දෙවැනි ක්‍රමය නම්, තැනින් තැන තිබෙන සේ පවතින සංඛ්‍යාත පරාස කිහිපයක් ගත හැකිය (උදාහරණයක් සේ, 2GHz සිට 2.05GHz දක්වා වූ මෙගාහර්ට්ස් 50ක පරාසයත්, 2.6GHz සිට 2.62GHz ක මෙගාහර්ට්ස් 20ක පරාසයත්, 2.8GHz සිට 2.83GHz දක්වා මෙගාහර්ට්ස් 30ක පරාසයත් යන පරාස තුන එකතු කළ විට මෙගාහර්ට්ස් 100ක පරාසය ලැබේ). මෙම හැකියාව DSSS ට නැත (DSSS හිදී පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසය එක ගොඩට තිබෙන සංඛ්‍යාත පරාසයක් සේම පැවතිය යුතුය).

DSSS මෙන්ම මෙයත් අපට හැකියි තනි සංඥාවක් යැවීමට යොදා ගන්නත්; සංඥා කිහිපයක් එකවර සිදු කිරීමට (එනම් මල්ටිප්ලෙක්සිං කිරීමට) යොදා ගන්නත්. පළමුව බලමු තනි සංඥාවක් සඳහා එය යොදා ගන්නා අයුරු.

මෙහිදී චැනල් ගණනාවක් ඇතත්, එක් නිමේෂයකදී සංඥා විසුරුවා හරින්නේ ඉන් එක් චැනලයක පමණි (එනම් DSSS හිදි මෙන් එකම බිට්වල කොපි ගණනාවක් ඇති නොවේ). තවද, සෑම කුඩා කාල පරාසයකට සැරයක් සංඥාව එක් චැනලයක සිට වෙනත් චැනලයකට මාරු වෙනවා. මෙම මාරු වීම තමයි frequency hopping (සංඛ්‍යාත පැනීම/මාරුවීම) ලෙස හැඳින්වෙන්නේ.

සංඛ්‍යාත මාරුව සිදු වන ආකාරයෙහි තමයි මැජික් එක තිබෙන්නේ. පිට සිට බලන කෙනෙකුට එහි පැටර්න් එකක් එකවර පෙනෙන්නේ නැත; අහඹු ආකාරයට එක් සංඛ්‍යාතයකින්/චැනලයකින් තවත් සංඛ්‍යාතයකට/චැනලයකට පනිනවා සේ පෙනේවි. එහෙත් මෙම පැනීම සිදු වන්නේ අහඹු ලෙස පෙනුනත් ඇත්තට අහඹු නොවන (pseudorandom) ආකාරයකටයි. ඒ කියන්නේ මෙම සංඛ්‍යාත පැනීම සිදු වන්නෙත් අප මීට පෙර ඉගෙන ගත් pseudorandom noise (PRN) code එකට (හෙවත් ස්ප්‍රෙඩිං කෝඩ් එකට) අනුවයි. පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසය බෙදා ඇති චැනල් සියල්ලටම Channel table කියා කියමු. PRN කෝඩ් එකෙන් කරන්නේ මෙම චැනල් ටේබල් එකෙන් තැනින් තැනින් චැනල තෝරන එක තමයි.


ඉතිං ට්‍රාන්ස්මිටරය එක් සුලු කාලයක් සඳහා එක් චැනලයකින් දත්ත සම්ප්‍රේෂනය සිදු කර, එම චැනලයෙන් වෙන චැනලයකට පැන එම අලුත් චැනලය ඔස්සේ දැන් එවැනිම සුලු කාලයක් ඉතිරි දත්ත සම්ප්‍රේෂණය කරයි. මෙම නව චැනලයෙන් නැවත තවත් චැනලයකට පනී. මෙලෙස ටික කාලයකට සැරයක් වෙනස් වෙනස් චැනල ඔස්සේයි දත්ත සම්ප්‍රේෂනය සිදු වන්නේ. පහත දැක්වෙන්නේ FHSS යොදා ගන්නා ට්‍රාන්ස්මිටරයක සැකැස්මයි.


චැනලයෙන් චැනලය පැන පැන සම්ප්‍රේෂනය කළත්, එම සංඥා යම් කිසි ක්‍රමයකින් මූර්ජනය කර තිබිය යුතුයිනෙ. ඉතිං අපට කැමති මූර්ජනය ක්‍රමයක් යොදා ගත හැකියි.

මෙම ක්‍රමයට දත්ත සම්ප්‍රේෂනය කරන විට, වෙනත් අයට එම දත්ත කියවීමට නොහැකි වෙනවා නේද? සාමාන්‍ය රිසීවරයක් වරකට එක් සංඛ්‍යාතයකටනෙ ටියුන් කර තබන්නේ. ඉතිං වේගයෙන් සංඛ්‍යාත මාරු කරමින් කරන සම්ප්‍රේෂනයක් එවැනි රිසීවරයකින් ග්‍රහනය කරන්නට කොහෙත්ම බැහැ. ග්‍රහනය කර ගත හැක්කේ ට්‍රාන්ස්මිටරය පනින විදියටම ඒ එක්කම සංඛ්‍යාතයන්වලට පනිමින් සංඥා ග්‍රහනය කළ හැකි ලෙස සෑදූ විශේෂිත රිසීවරයකට පමණි. ට්‍රාන්ස්මිටරය මෙන් පැනීම මෙන්ම, ට්‍රාන්ස්මීටරය පනින සංඛ්‍යාතයන්ටම හරියට පනින විදියටත් තිබිය යුතුයි. ඒ සඳහා ට්‍රාන්ස්මිටරය යොදා ගන්නා PRN කෝඩ් එක රිසීවරය සතුවත් තිබිය යුතුයි. ඒ අනුව, FHSS රිසීවරයකට වුවද යම් සංඥාවක් ග්‍රහනය කර ගන්නට නම්, නිවැරදි PRN කෝඩ් එක අත්‍යවශ්‍යමයි. මෙය තමයි මෙම ක්‍රමයේ ස්වභාවයෙන්ම ලැබෙන ආරක්ෂාව. පහත දැක්වෙන්නේ FHSS රිසීවරයක සැකැස්මයි.


මෙහි ඇති තවත් වාසියක් නම් භාහිර අවහිරතාවලට (interference) ඔරොත්තු දීමේ හැකියාවයි. විශාල සංඛ්‍යාත පරාසයක් පුරාවට තැනින් තැනට පනිමින් සම්ප්‍රේෂනය සිදුවන නිසා, යම් කුඩා සංඛ්‍යාත පරාසයකට තාවකාලිකව ඇතිවන අවහිරතාවක් බොහෝවිට බල නොපායි (මොකද එම අවහිරතාව ඇතිවන පටු සංඛ්‍යාත කලාපයේ එම අවස්ථාවේදී ට්‍රාන්ස්මිටරය දත්ත සම්ප්‍රේෂනය නොකර වෙනත් සංඛ්‍යාතයක සම්ප්‍රේෂනය සිදු කරනවා විය හැකියි).

FHSS DSSS හිදි මෙන් ප්‍රොසෙසිං ගේන් එකක් නැත. ඊට හේතුව යම් සංඥාවක කොපි කිහිපයක් මෙහිදී ඇති නොවීමයි; එකම සංඥාවක් වරකට එක් චැනලයක පමණක් යැවේ. එනිසා, රිසීවරයෙන් ග්‍රහනය කරන විට සංඥාව වර්ධනය වීමක් සිදු නොවේ. එනිසා පසුබිම් ඝෝෂාවට අර තරම් ඔරොත්තු දීමේ හැකියාවක් නැත. එනිසා FHSS ක්‍රමයෙන් සංඥා යවන විට, වැඩි ජවයකින් එය කළ යුතුය.

FHSS ක්‍රමයේ සංඥා කලාපය මේ අනුව පසුබිම් ඝෝෂාවට වඩා ඉහලට පැමිණ පැහැදිලිව පෙනේ. එම සංඥා පසුබිම් ඝෝෂාව තුල ගිලී පැවතිය නොහැකිය. තවද, සංඥාව එක් එක් චැනලයකට මාරු වුවත්, එකම ජවයකින්/ප්‍රබලතාවකින් එය සිදු වෙන නිසා, පහත රූපයේ ආකාරයට සංඥාව පෙනේවි. බලන්න මෙහි පෙනුම DSSS හි තිබූ පෙනුමට වඩා කොතරම් වෙනස්ද කියා.



ඈතින් ඈත පවතින සංඛ්‍යාත පරාසවල් කිහිපයක් යොදාගෙන FHSS පද්ධතියක් සෑදුවොත්, එවැනි පද්ධතියක් වුවමනාවක් තිබුණත් අඩපන කිරීමට නොහැකි වේවි. යම් රේඩියෝ සන්නිවේදනයක් වුවමනාවෙන් අඩපන කිරීම jamming ලෙස හැඳින්වේ. බොහෝවිට යම් රේඩියෝ චැනලයක් ජෑම් කරන්නේ එම සංඛ්‍යාතයෙන්ම තවත් ප්‍රබලව විසුරුවා හරින රේඩියෝ තරංගයකිනි. එහෙත් ඈතින් ඈතට තිබෙන සංඛ්‍යාතයන් යොදා ගන්නා විට, එවන් අති පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසයක්ම ප්‍රායෝගිකව ජෑම් කිරීමේ අපහසුතාවක් තිබේ. ඉතිං, FHSS එවැනි ක්‍රමයකට යොදා ගතහොත් ජෑම් කිරීමට ඔරොත්තු දෙන (anti-jamming - AJ) ආරක්ෂිත සන්නිවේදන පද්ධතියක් සෑදිය හැකිය. ඇත්තටම සමහර හමුදාවන් විසින් එවැනි පද්ධති භාවිතා කරනවා.

ඉහත විස්තර කළේ FHSS ක්‍රමයට තනි ට්‍රාන්ස්මිටරයක් පමණත් ක්‍රියාත්මක අවස්ථාවකි. එහෙත් මුලදිත් සඳහන් කළ ආකාරයට මෙම ක්‍රමයම යොදා ගන්න පුලුවන් ට්‍රාන්ස්මිටර් කිහිපයකට එකවර ක්‍රියාත්මක වන පරිදි (එනම් මල්ටිප්ලෙක්සිං ක්‍රමයකට). මෙම මල්ටිප්ලෙක්සිං ක්‍රමයත් හඳුන්වන්නේ CDMA (Code Division Multiple Access) කියාය. CDMA නම ලැබීමට සුදුසුයි මොකද මෙම ක්‍රමයේද පදනම වන්නේ PRN කෝඩ්ය. DSSS ක්‍රමය මත පදනම්ව ක්‍රියාත්මක වන CDMA ක්‍රමය DS-CDMA ලෙස හඳුන්වන්නා සේම, FHSS මත පදනම්ව ක්‍රියාත්මක වන CDMA ක්‍රමය FH-CDMA (Frequency Hopping CDMA) ලෙස හඳුන්වනවා.

චැනල් ගණනාවක් තිබුණත් වරකට එක් චැනයක් විතරයි එක් ට්‍රාන්ස්මිටරයක් යොදා ගන්නේ. ඉතිං, එම මොහොතේ නිකං තිබෙන (idle) චැනල්වල වෙනත් අයගේ දත්ත යැවිය හැකියිනෙ. උදාහරණයක් ලෙස චැනල් ටේබල් එකේ චැනල් 100කි තිබේ නම්, එකවර ට්‍රාන්ස්මිටර් 100ක් ක්‍රියාත්මක කළ හැකියි.

මෙවිටත් එක් එක් ට්‍රාන්ස්මීටරයට ලැබෙන්නේ වෙනස් වෙනස් ස්ප්‍රෙඩිං කෝඩ්ය. එනිසා අදාල ට්‍රාන්ස්මිටරයේ කෝඩ් එක රිසීවරය සතුව තිබුණොත් පමණයි නිවැරදිව එම දත්ත/සංඥාව ලබා ගත හැක්කේ.

එහෙත් මෙම ස්ප්‍රෙඩිං කෝඩ් මඟින් ඇත්තටම එක් වරකට එක් චැනලයක් ඔස්සේ එක් ට්‍රාන්ස්මීටරයක් පමණක් සම්ප්‍රේෂනය කරනවා කියා ගැරන්ටියක් නැත. මෙම කෝඩ් අහඹු ආකාරයක් පෙන්නුම් කරන නිසා බොහෝවිට එකිනෙකට නොගැටේවි. එහෙත් අනිවාර්යෙන්ම එකිනෙකට ගැටෙන (collision) අවස්ථාත් ඇති වෙනවාමයි. ට්‍රාන්ස්මිටර් ගණන වැඩි වන විට ඇතිවිය හැකි කොලිෂන් ගණනත් වැඩි වේ. එය වැලැක්විය නොහැකියි. DSSS ක්‍රමයේදී නම්, ගැටීම් ඇතිවන්නේ නැති බවද සිහිතබා ගන්න.

මේ නිසා අනිවාර්යෙන්ම CDMA ක්‍රමයට FHSS භාවිතා වන විට (එනම් ට්‍රාන්ස්මිටර් කිහිපයක් එකවර ක්‍රියාත්මක කරන විට), මෙලෙස ඇතිවිය හැකි ගැටුම්වලට යම් විසඳුමක් ලබා දිය යුතුය. ඒ සඳහා වැරදි හඳුනාගැනීමේ (error detection) උපක්‍රමයක් පද්ධතිය තුල ක්‍රියාත්මක විය යුතුය.

FHSS ක්‍රමයේ තවත් වෙනස් ආකාරයක් තිබෙනවා Adaptive FHSS (AFH) ලෙස. එයත් FHSS ම තමයි. එහෙත් මෙහිදී ට්‍රාන්ස්මිටරයට හා රිසීවරයට දැනෙනවා නම් සමහර චැනල් භාවිතා කිරීමට නුසුදුසුයි කියා (බොහෝ කාලයක් පුරාම යම් චැනලයක් එක දිගටම ඉන්ටර්ෆරන්ස් වලට හසු වෙන විට), ඒ දෙදෙනා තීරණය කරනවා නැවත එම චැනලය භාවිතා නොකර මඟ හැර යන්නට. මෙහිදී නරක චැනල් හඳුනා ගැනීමට මෙන්ම එම නරක චැනල් නැවත හොඳ තත්වයට පත්ව ඇත්දැයි නිරන්තරයෙන් මොනිටර් කිරීමටද උපක්‍රම පරිපථවල තිබිය යුතුය. Bluetooth ඇත්තටම AFH ක්‍රමයටයි වැඩ කරන්නේ.

FHSS දෙයාකාරයකට ක්‍රියාත්මක කළ හැකියි - Fast FHSS හා Slow FHSS. මේ දෙක දැනගැනීමට පෙර තවත් වචන දෙකක් තිබෙනවා දැනගත යුතු. ඒවා නම්, chip rate හා hop rate වේ.
චිප් රේට් යන්න මීට කලිනුත් අපට හමු වුණා. එහි තේරුම ස්ප්‍රෙඩිං කෝඩ් එකේ වේගයයි. උදාහරණයක් ලෙස, ස්ප්‍රෙඩිං කෝඩ් එක බිට් 1000ක් දිග නම් හා එම සම්පූර්ණ බිට් ටික එක් මිලිතත්පරයක් තුල යවනවා නම්, චිප් රේට් එක වන්නේ තත්පරයට බිට් 1,000,000 හෙවත් 1Mbps වේ.

හොප් රේට් යනු එක් චැනලයකින් අනෙක් චැනලයට මාරු වෙන වේගයයි. උදාහරණයක් ලෙස, FHSS ක්‍රමයට සන්නිවේදනය සිදු වන විට, තත්පරයක් තුල චැනල් 100ක් මාරු වේ නම් (එනම්, එක චැනලයක් ඔස්සේ දත්ත සම්ප්‍රේෂනය වන්නේ මිලිතත්පර 10ක් වැනි කුඩා කාලයක් පමණි), හොප් රේට් එක තත්පරයට 100කි.

Fast FHSS හිදි එක් සිම්බල් එකක් (එක් සිම්බලයකට බිට් 1 හෝ කිහිපයක් තිබිය හැකිය) යැවීමට හොප් කිහිපයක් අවශ්‍ය වේ. සමහරවිට එක බිට් එකක් පමණක් එක හොප් එකකින් යැවිය හැකිය (බිට් එකක භාග/කොටස් යවන්නට බැහැනෙ). එනම්, සංඥාවට අදාල එක් සිම්බල් එකක් යවන කාලය තුල, ට්‍රාන්ස්මිටරය චැනල කිහිපයක් පුරා පැන පැන ගොස් ඇත. එක සිම්බලයක් යවන කාලය තුල හොප් (පැනීම්) කිහිපයක් සිදුවන නිසා, අනිවාර්යෙන්ම සිම්බල් රේට් එකටත් වඩා හොප් රේට් එක වැඩිය. බලන්න පහත රූපයේ බිට් 2ක් (එක සිම්බල් එකක්) හොප් දෙකක පුරා පැතිර පවතිනවා.


මෙම ක්‍රමයෙන් යවන පනිවුඩ හොරෙන් තේරුම් ගන්නට ඉතාම අපහසුවීම මෙම ක්‍රමයේ ඇති වාසියකි. ඔබ එක් මොහොතක යම් එක් චැනලයක සංඛ්‍යාතයකට ටියුන් කරගෙන සිට එහි කාලයක් තිස්සේ යන බිට් ටික කොපි කරගත්තා යැයි සිතමු. එහෙත් එම කොපි කරගත් බිට් ටිකෙන් වැඩක් නැහැ මොකද එතැන අඩුම ගානේ එක සිම්බලයකට අයත් බිට් ටිකවත් නැත. උපමාවකින් කිව්වොත් එය හරියට යම් කවියක් ලියා තිබෙන කොලයක එක් එක් තැන්වලින් එක් අකුරක් බැගින් ලැබුණා වැනිය. කවි කොලයේ එක් එක් තැන්වලින් උකහාගත් අකුරු ගොඩකින් කුමක්වත් සිතා ගත නොහැකියිනෙ. අඩුම ගානේ කවියේ එක් එක් තැනින් උකහාගත් වචනයක් (සිම්බල් එකක්) බැගින් තිබුණා නම් කුමක් හෝ හිඟියක් ලැබේවි කවිය හරි පිලිවෙලට සම්පූර්ණයෙන්ම එහි වචන නොලැබුණත්.

Slow FHSS හිදි සිම්බල් කිහිපයක් (බිට් රැසක්) එක චැනලයක් තුල යවනවා. ඒ කියන්නේ හොප් රේට් එක මෙහිදී අඩුය. එවිට වැඩි කාල පරාසයක් එක චැනල් එකක් පවතිනවා. එම වැඩි කාලය තුල සිම්බල් කිහිපයක් යැවිය හැකියි. එනිසා සිම්බල් රේට් එකට වඩා හොප් රේට් එක අඩුය. අර තරම් ආරක්ෂාවක් නැත මොකද යමෙකු එක් චැනලයක් දිගටම මොනිටර් කරන විට, සමස්ථ සංඥාවෙන් යම් සැලකිය යුතු ප්‍රමාණයක් කොපි කර ගැනීමට හැකි වේවි (කවි කොලයේ වචන කිහිපය බැගින් දැනගත හැකි වෙනවා).


ඇත්තටම ලෝකයේ සමහර සන්නිවේදන පද්ධති (විශේෂයෙන් හමුදාවන් භාවිතා කරන) ක්‍රියාත්මක වෙනවා FHSS, DSSS යන ක්‍රම දෙකම එකට යොදා ගනිමින් (hybrid SS). මෙහිදී යම් සංඥාවක් මේ දෙවර්ගයේම ක්‍රියාවලියට ලක් වේ. එමඟින් මේ දෙවර්ගයෙන්ම වෙනස් ආකාරවලින් ඊටම සුවිශේෂි ලක්ෂණ සියල්ලම ලැබේ. උදාහරණයක් ලෙස, ඇමරිකානු හා නේටෝ හමුදාවන් භාවිතා කරන JTIDS datalink නමින් හැඳින්වෙන සන්නිවේදන පද්ධතිය දැක්විය හැකිය. තවද OFDM සමඟද SS තාක්ෂණය මිශ්‍ර කරමින් Multi-Carrier CDMA (MC-CDMA) වැනි දෙමුහුම් ක්‍රම ඇත.


Ultra Wideband Modulation (UWB)

ultraband හා pulse radio යන නමවලින්ද හැඳින්වෙන මෙය තාමත් එතරම් ප්‍රචලිත නැති හා එතරම් දියුණු කර නැති රේඩියෝ තාක්ෂණයකි; මූර්ජන ක්‍රමයකි. මෙහි ඇති විශේෂතා කිහිපයකි.

1. ඉතාම කුඩා ජවයකින් සංඥා සම්ප්‍රේෂනය කෙරේ (Very low power).

2. එනිසාම ඉතාම කුඩා දුර ප්‍රමාණයක් පමණක් සංඥා ගමන් කෙරේ (very low-ranged).

3. ඉතා විශාල සංඛ්‍යාත පරාසයක් පුරා සංඥාව විසිරී පවතී (very high bandwidth).

ITU යන ජාත්‍යන්තර සංවිධානයේ හා ඇමරිකාවේ විදුලිසංදේශ නියාමන අධිකාරිය වන FCC (Federal Communication Commission) යන ආයතන දෙක විසින්ම සම්මත කර ගෙන තිබෙනවා අල්ට්‍රාබෑන්ඩ් සඳහා යොදාගත යුතු අවම බෑන්ඩ්විත් එක දෙයාකාරයකින් නිර්වචනය කර තිබෙනවා.

1. සංඥාව සඳහා වැය කරන බෑන්ඩ්විත් එක මෙගාහර්ට්ස් 500 හෝ ඊට වැඩි විය යුතුය.

2. සංඥාව සඳහා තෝරාගත් මධ්‍ය වාහක සංඛ්‍යාතයෙන් 20%ක් හෝ ඊට වැඩි විය යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස, UWB සංඥාවක් සඳහා ට්‍රාන්ස්මිටරය තෝරාගත් මධ්‍ය වාහක සංඛ්‍යාතය ගිගාහර්ට්ස් 10 නම්, ඒ කියන්නේ ඉන් 20% ක් වන 10,000MHz x 20/100 = 2000MHz හෙවත් ගිගාහර්ට්ස් 2 ක බෑන්ඩ්විත් එකක් සංඥාවේ බෑන්ඩ්විත් එක විය යුතුය.

ඇත්තටම එම රෙගුලාසිවලින් අවසර දී තිබෙනවා ඉහත දෙයාකාරයෙන්ම ගණනය කර බැලූ විට ලැබෙන අඩු අගය බෑන්ඩ්විත් එක සඳහා ගත හැකි බව. ඒ අනුව, ගිගාහර්ට්ස් 10 කැරියර් සංඛ්‍යාතය ලෙස යොදා ගෙන UWB සම්ප්‍රේෂනයක් සිදු කිරීමට මට අවශ්‍ය නම්, ඉහත පෙන්වා දුන් ලෙස, මෙගාහර්ට්ස් 500 හා මෙගාහර්ට්ස් 2000 යන අගයන් දෙකෙන් අඩු අගය වන මෙගාහර්ට්ස් 500 මාගේ සම්ප්‍රේෂණයේ බෑන්ඩ්විත් එක ලෙස ගත හැකියි. එලෙසම කැරියර් සංඛ්‍යාතය ගිගාහර්ට්ස් 1ක වූවා නම්, 500MHz හා 1GHz හි 20% වන 200MHz යන අගයන් දෙකෙන් 200MHz යන්න ගත හැකිය.

අතිදැවැන්ත සංඛ්‍යාත පරාසයක් යොදා ගන්නා නිසාත්, ඉතාම කෙටි දුර සන්නිවේදනයක් සිදු වන නිසාත් එවැනි සම්ප්‍රේෂණයක් ඉතාම ඉතා අඩු ජවයකින් සිදු කළ යුතුය.

එවිට පසුබිම් ඝෝෂාවට වඩා ඉතාම අඩු ප්‍රබලතාවකින් යුතුව සංඥා යැවේවි; නමුත් මීට පෙර සලකා බැලූ ෂැනොන් නීතිය අනුව, රිසීවරයට හැකියි එතරම් දුර්වල සංඥාව වුවත් ග්‍රහණය කර ගන්නට. අතිදැවැන්ත සංඛ්‍යාත පරාසය නිසා භාහිරින් ඇති වන ඉන්ටර්ෆරන්ස් ගැටලුවක් නොවේ.

තවද, සංඥා යැවෙන්නේ ඉතා දුර්වල ජවයකින් නිසා, එම සංඛ්‍යාත පරාසයේම වෙනත් සාමාන්‍ය (නැරෝබෑන්ඩ්) සම්ප්‍රේණයන්ට පැවතීමටත් ඉඩ තිබේ. වෙනත් සාමාන්‍ය සංඥාවලට UWB සංඥාවක් තිබෙනවාද යන්නත් නොදැනේවි.

මෙම ක්‍රමය යොදා ගත හැකියි ෆෝන් 2ක් අතර, හෝ පරිගනක දෙකක් අතර, හෝ පරිගනකය හා මවුසය/ප්‍රින්ටරය අතර, හෝ එවැනි ඕනෑම කෙටි දුරකින් වෙන්ව තිබෙන උපකරණ දෙකක් අතර පනිවුඩ හුවමාරු කිරීම සඳහා යොදා ගන්නට.

OFDM ක්‍රමයේදිත් පටුපරාස සංඛ්‍යාත රාශියක් යොදා ගන්නා නිසා අවසානයේ පුලුලු සංඛ්‍යාත පරාසයක් ඒ සඳහා අවශ්‍ය වෙනවානේ. මෙම අවසාන පුලුලු සංඛ්‍යාත පරාසය නිකමට හෝ ඉහත ITU/FCC කොන්දේසි දෙකෙන් එකකට යටත් වෙනවා නම්, එවන් අවස්ථාවකදී OFDM පවා UWB ලෙස ගනන් ගැනේ. උදාහරණයක් ලෙස, OFDM සඳහා යොදා ගන්නා පුලුල් සංඛ්‍යාත පරාසය 500MHz ක් හෝ ඊට වැඩි වේ නම්, එය UWB සම්ප්‍රේෂණයකි.

මේවන විට ඇමරිකාව තුල මූලික අවසර ගැනීමකින් තොරව (unlicensed), 3.1GHz – 10.6GHz යන කලාපය තුල UWB සම්ප්‍රේෂණයන් සිදු කිරීමට ඉඩ දී ඇත. එහිදි කොන්දේසි පනවා තිබේ. එනම්, spectral power density (හර්ට්ස් එකකට වොට් ගණන) අගය -41.3dBm/MHz ට අඩු විය යුතුය. මෙම අගය අනුව මෙගාහර්ට්ස් 500ක පරාසයක් යොදා ගන්නා විට, ට්‍රාන්ස්මිටරයේ ජවය මයික්‍රොවොට් 50ක් පමණ වේ (බලන්න කොතරම් අඩු ජවයක්ද එය). වෙනත් සංඛ්‍යාත පරාසවල එය සිදු කරනවා නම් (අවසර ඇතිව), එම අගය -75dBm/MHz ට අඩු විය යුතුය.

මෙම ක්‍රමය තවමත් ලංකාවේ භාවිතා කිරීමට අවසර නැත (මා දන්නා පරිදි). තවද, එතරම් විශාල බෑන්ඩ්විත් එකක් පුරා සංඥාවක් මූර්ජනය කිරීමේ තාක්ෂණික ගැටලුද පවතී. බොහෝවිට ඉදිරියේදී මෙය තවදුරටත් දියුණුවට පත් වේවි.

No comments:

Post a Comment