પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]#
સિગ્નલને વ્યાખ્યાયિત કરો અને તેનું વર્ગીકરણ આપો.
જવાબ: સિગ્નલ એ એક ભૌતિક માત્રા છે જે સમય, સ્થળ અથવા અન્ય સ્વતંત્ર ચલ સાથે બદલાય છે અને તેમાં માહિતી સમાયેલી હોય છે.
સિગ્નલનું વર્ગીકરણ:
વર્ગીકરણ માપદંડ | સિગ્નલના પ્રકાર |
---|---|
સમય ડોમેન | કંટીન્યુઅસ-ટાઈમ સિગ્નલ, ડિસ્ક્રીટ-ટાઈમ સિગ્નલ |
એમ્પ્લિટ્યુડ | એનાલોગ સિગ્નલ, ડિજિટલ સિગ્નલ |
પ્રકૃતિ | ડીટર્મિનિસ્ટિક સિગ્નલ, રેન્ડમ સિગ્નલ |
સિમેટ્રી | ઈવન સિગ્નલ, ઓડ સિગ્નલ |
એનર્જી/પાવર | એનર્જી સિગ્નલ, પાવર સિગ્નલ |
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “CADEN” (Continuous/Discrete, Analog/Digital, Deterministic/Random, Even/Odd, Energy/Power)
પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]#
કંટીન્યુઅસ અને ડિસ્ક્રીટ ટાઈમ સિગ્નલ સમજાવો.
જવાબ:
કંટીન્યુઅસ-ટાઈમ સિગ્નલ | ડિસ્ક્રીટ-ટાઈમ સિગ્નલ |
---|---|
સમયના તમામ મૂલ્યો માટે વ્યાખ્યાયિત | માત્ર ચોક્કસ સમય અંતરાલ પર વ્યાખ્યાયિત |
x(t) તરીકે રજુ થાય છે | x[n] અથવા x(nT) તરીકે રજુ થાય છે |
ઉદાહરણ: સાઇન વેવ જેવા એનાલોગ સિગ્નલ | ઉદાહરણ: સેમ્પલ કરેલા સ્પીચ જેવા ડિજિટલ સિગ્નલ |
ગ્રાફ પર સળંગ વક્ર | ગ્રાફ પર બિંદુઓની શ્રેણી |
પ્રોસેસિંગ માટે એનાલોગ સર્કિટની જરૂર પડે | પ્રોસેસિંગ ડિજિટલ પ્રોસેસર દ્વારા કરી શકાય |
આકૃતિ:
graph LR A[સિગ્નલ] --> B[કંટીન્યુઅસ-ટાઈમ] A --> C[ડિસ્ક્રીટ-ટાઈમ] B --> D[બધા t માટે વ્યાખ્યાયિત] C --> E[ચોક્કસ સમય nT પર વ્યાખ્યાયિત] D --> F[ઉદાહરણ: sin(t)] E --> G[ઉદાહરણ: sin(nT)]
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “CAD” - Continuous signals are Analog and Defined for all time; Discrete signals are digital and defined at specific points.
પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]#
યુનિટ ઇમ્પલ્સ અને યુનિટ સ્ટેપ ફંક્શન સમજાવો.
જવાબ:
યુનિટ ઇમ્પલ્સ ફંક્શન (δ(t)) | યુનિટ સ્ટેપ ફંક્શન (u(t)) |
---|---|
t=0 પર અનંત ઊંચાઈ, બાકી જગ્યાએ શૂન્ય | t≥0 માટે મૂલ્ય 1, t<0 માટે 0 |
વક્ર નીચેનું ક્ષેત્રફળ = 1 | ઇન્ટિગ્રલ રેમ્પ ફંક્શન આપે છે |
તાત્કાલિક ઘટનાઓને રજૂ કરવા માટે | અચાનક બદલાવને રજૂ કરવા માટે |
LTI સિસ્ટમ એનાલિસિસનો ગાણિતિક આધાર | સિસ્ટમ રિસ્પોન્સ એનાલિસિસ માટે ઉપયોગી |
લાપ્લાસ ટ્રાન્સફોર્મ = 1 | લાપ્લાસ ટ્રાન્સફોર્મ = 1/s |
આકૃતિ:
ગુણધર્મો:
- સેમ્પલિંગ પ્રોપર્ટી: ∫f(t)δ(t-t₀)dt = f(t₀)
- યુનિટ સ્ટેપ ઇમ્પલ્સનું ઇન્ટિગ્રલ છે: u(t) = ∫δ(τ)dτ from -∞ to t
- ઇમ્પલ્સ યુનિટ સ્ટેપનો ડેરિવેટિવ છે: δ(t) = du(t)/dt
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “SHARP-FLAT” - Impulse is Sharp and momentary; Step is Flat and persistent.
પ્રશ્ન 1(ક) OR [7 ગુણ]#
ડિજિટલ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમનો બ્લોક ડાયાગ્રામ સમજાવો.
જવાબ:
ડિજિટલ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમનો બ્લોક ડાયાગ્રામ:
flowchart LR A[સોર્સ] --> B[સોર્સ એન્કોડર] B --> C[ચેનલ એન્કોડર] C --> D[ડિજિટલ મોડ્યુલેટર] D --> E[ચેનલ] E --> F[ડિજિટલ ડિમોડ્યુલેટર] F --> G[ચેનલ ડિકોડર] G --> H[સોર્સ ડિકોડર] H --> I[ડેસ્ટિનેશન]
સમજૂતી:
બ્લોક | કાર્ય |
---|---|
સોર્સ | ટ્રાન્સમિટ કરવાનો મેસેજ ઉત્પન્ન કરે છે |
સોર્સ એન્કોડર | મેસેજને ડિજિટલ ફોર્મમાં રૂપાંતરિત કરે છે, રિડન્ડન્સી દૂર કરે છે |
ચેનલ એન્કોડર | એરર ડિટેક્શન/કરેક્શન માટે નિયંત્રિત રિડન્ડન્સી ઉમેરે છે |
ડિજિટલ મોડ્યુલેટર | ડિજિટલ બિટ્સને ટ્રાન્સમિશન માટે યોગ્ય સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે |
ચેનલ | ભૌતિક માધ્યમ જેના દ્વારા સિગ્નલ પ્રવાસ કરે છે |
ડિજિટલ ડિમોડ્યુલેટર | પ્રાપ્ત સિગ્નલમાંથી ડિજિટલ ડેટા પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે |
ચેનલ ડિકોડર | ઉમેરેલી રિડન્ડન્સીનો ઉપયોગ કરીને એરર શોધે/સુધારે છે |
સોર્સ ડિકોડર | પ્રાપ્ત બિટ્સમાંથી મૂળ સંદેશ પુનઃનિર્માણ કરે છે |
ડેસ્ટિનેશન | પ્રેષિત સંદેશ પ્રાપ્ત કરે છે |
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “SECDCSD” - “Seven Engineers Can Design Communication Systems Diligently”
પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]#
સિગ્નલમાં 8000 બીટ/સેકન્ડનો બીટ રેટ અને 1000 બોડનો બોડ દર હોય છે. દરેક સિગ્નલ એલીમેંટ દ્વારા કેટલા ડેટા એલીમેંટ વહન કરવામાં આવે છે?
જવાબ:
દરેક સિગ્નલ એલિમેન્ટ દ્વારા વહન કરાતા ડેટા એલિમેન્ટ (બિટ્સ)ની સંખ્યા: = બીટ રેટ ÷ બોડ રેટ = 8000 બિટ્સ/સેકન્ડ ÷ 1000 બોડ = 8 બિટ્સ/સિગ્નલ એલિમેન્ટ
કોષ્ટક:
પેરામીટર | મૂલ્ય | સંબંધ |
---|---|---|
બીટ રેટ | 8000 બિટ્સ/સેક | આપેલ |
બોડ રેટ | 1000 બોડ | આપેલ |
બિટ્સ/સિગ્નલ | 8 બિટ્સ | બીટ રેટ ÷ બોડ રેટ |
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “Bits Divided By Bauds” (BDBB)
પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]#
એનર્જી અને પાવર સિગ્નલ સમજાવો.
જવાબ:
એનર્જી સિગ્નલ | પાવર સિગ્નલ |
---|---|
અંતિમ કુલ એનર્જી | અનંત કુલ એનર્જી પરંતુ અંતિમ સરેરાશ પાવર |
શૂન્ય સરેરાશ પાવર | બિન-શૂન્ય સરેરાશ પાવર |
E = ∫|x(t)|²dt (અંતિમ) | P = lim(T→∞) 1/2T ∫|x(t)|²dt (અંતિમ) |
ઉદાહરણ: પલ્સ, ક્ષયિત એક્સપોનેન્શિયલ | ઉદાહરણ: સાઇન વેવ, સ્ક્વેર વેવ |
સમયમાં સીમિત | બધા સમય માટે અસ્તિત્વમાં |
આકૃતિ:
graph TD A[સિગ્નલ] --> B[એનર્જી સિગ્નલ] A --> C[પાવર સિગ્નલ] B --> D[અંતિમ એનર્જી] B --> E[શૂન્ય સરેરાશ પાવર] C --> F[અનંત એનર્જી] C --> G[અંતિમ સરેરાશ પાવર] D --> H[ઉદાહરણ: પલ્સ] G --> I[ઉદાહરણ: સાઇન વેવ]
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “FEZIL” - Finite Energy is Zero in Long-term; Power signals are Infinite in Length
પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]#
FSK મોડ્યુલેટર અને ડી-મોડ્યુલેટરના બ્લોક ડાયાગ્રામને વેવફોર્મ સાથે સમજાવો.
જવાબ:
FSK મોડ્યુલેટર અને ડિમોડ્યુલેટર:
flowchart LR subgraph મોડ્યુલેટર A[ડિજિટલ ઇનપુટ] --> B[વોલ્ટેજ કંટ્રોલ્ડ ઓસિલેટર] B --> C[FSK આઉટપુટ] end subgraph ડિમોડ્યુલેટર D[FSK ઇનપુટ] --> E[બેન્ડપાસ ફિલ્ટર 1\nફ્રીક્વન્સી f1] D --> F[બેન્ડપાસ ફિલ્ટર 2\nફ્રીક્વન્સી f2] E --> G[એન્વેલપ ડિટેક્ટર 1] F --> H[એન્વેલપ ડિટેક્ટર 2] G --> I[કમ્પેરેટર] H --> I I --> J[ડિજિટલ આઉટપુટ] end
વેવફોર્મ:
મુખ્ય સિદ્ધાંતો:
- બિટ 0: ફ્રીક્વન્સી f₁ તરીકે ટ્રાન્સમિટ થાય છે
- બિટ 1: ફ્રીક્વન્સી f₂ તરીકે ટ્રાન્સમિટ થાય છે
- ડિમોડ્યુલેશન: ફ્રીક્વન્સીઓને અલગ કરવા માટે બેન્ડપાસ ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ કરે છે
- ડિટેક્શન: એન્વેલપ ડિટેક્ટર્સ ડિજિટલ સિગ્નલને પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “FIST” - Frequency Is Shifted for Transmission
પ્રશ્ન 2(અ) OR [3 ગુણ]#
સિગ્નલ 4 બીટ/સિગ્નલ એલીમેંટ ધરાવે છે. જો 1000 સિગ્નલ એલીમેંટ પ્રતિ સેકન્ડ મોકલવામાં આવે છે. તો બીટ રેટ શોધો.
જવાબ:
બીટ રેટ = સિગ્નલ એલિમેન્ટ દીઠ બિટ્સની સંખ્યા × પ્રતિ સેકન્ડ સિગ્નલ એલિમેન્ટ બીટ રેટ = 4 બિટ્સ/સિગ્નલ એલિમેન્ટ × 1000 સિગ્નલ એલિમેન્ટ/સેકન્ડ બીટ રેટ = 4000 બિટ્સ/સેકન્ડ
કોષ્ટક:
પેરામીટર | મૂલ્ય | સંબંધ |
---|---|---|
સિમ્બોલ દીઠ બિટ્સ | 4 | આપેલ |
સિમ્બોલ રેટ | 1000 સિમ્બોલ/સેક | આપેલ |
બીટ રેટ | 4000 બિટ્સ/સેક | બિટ્સ/સિમ્બોલ × સિમ્બોલ રેટ |
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “BBS” - Bit rate equals Bits per symbol times Symbol rate
પ્રશ્ન 2(બ) OR [4 ગુણ]#
ઈવન અને ઓડ સિગ્નલ સમજાવો.
જવાબ:
ઈવન સિગ્નલ | ઓડ સિગ્નલ |
---|---|
y-અક્ષની આસપાસ સિમેટ્રિક | y-અક્ષની આસપાસ એન્ટી-સિમેટ્રિક |
x(-t) = x(t) | x(-t) = -x(t) |
ઉદાહરણ: cos(t) | ઉદાહરણ: sin(t) |
ફૂરિયર ટ્રાન્સફોર્મ વાસ્તવિક છે | ફૂરિયર ટ્રાન્સફોર્મ કાલ્પનિક છે |
ઈવન સિગ્નલનો સરવાળો ઈવન છે | ઓડ સિગ્નલનો સરવાળો ઓડ છે |
આકૃતિ:
ગુણધર્મો:
- કોઈપણ સિગ્નલને ઈવન અને ઓડ ઘટકોના સરવાળા તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છે
- ઈવન ઘટક: x₁(t) = [x(t) + x(-t)]/2
- ઓડ ઘટક: x₂(t) = [x(t) - x(-t)]/2
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “SAME-FLIP” - Even signals are the SAME when flipped; Odd signals FLIP their sign.
પ્રશ્ન 2(ક) OR [7 ગુણ]#
QPSK મોડ્યુલેટર અને ડી-મોડ્યુલેટરના બ્લોક ડાયાગ્રામને કોન્સોલેશન ડાયાગ્રામ સાથે સમજાવો.
જવાબ:
QPSK મોડ્યુલેટર અને ડિમોડ્યુલેટર:
flowchart LR subgraph મોડ્યુલેટર A[બાઇનરી ઇનપુટ] --> B[સીરિયલ ટુ પેરેલલ\nકન્વર્ટર] B --> C[ઈવન બિટ્સ] B --> D[ઓડ બિટ્સ] C --> E[મલ્ટિપ્લાયર] D --> F[મલ્ટિપ્લાયર] G[cos(2πft)] --> E H[sin(2πft)] --> F E --> I[સમર] F --> I I --> J[QPSK આઉટપુટ] end subgraph ડિમોડ્યુલેટર K[QPSK ઇનપુટ] --> L[મલ્ટિપ્લાયર 1] K --> M[મલ્ટિપ્લાયર 2] N[cos(2πft)] --> L O[sin(2πft)] --> M L --> P[ઇન્ટિગ્રેટર 1] M --> Q[ઇન્ટિગ્રેટર 2] P --> R[ડિસિઝન ડિવાઇસ 1] Q --> S[ડિસિઝન ડિવાઇસ 2] R --> T[પેરેલલ ટુ સીરિયલ\nકન્વર્ટર] S --> T T --> U[બાઇનરી આઉટપુટ] end
કોન્સ્ટેલેશન ડાયાગ્રામ:
મુખ્ય લક્ષણો:
- ઇનપુટ: દરેક સિમ્બોલ 2 બિટ્સ દ્વારા નક્કી થાય છે
- ફેઝ: 4 ફેઝ (0°, 90°, 180°, 270°)
- બિટ્સથી ફેઝ:
- 00: 45°
- 01: 135°
- 11: 225°
- 10: 315°
- બેન્ડવિડ્થ એફિશિયન્સી: 2 બિટ્સ પ્રતિ સિમ્બોલ
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “QUADrature” - 4 phases for 4 possible 2-bit combinations
પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]#
ASK મોડ્યુલેટરનું કાર્ય બ્લોક ડાયાગ્રામ અને વેવફોર્મ સાથે સમજાવો.
જવાબ:
ASK મોડ્યુલેટર બ્લોક ડાયાગ્રામ:
flowchart LR A[ડિજિટલ ઇનપુટ] --> B[મલ્ટિપ્લાયર] C[કેરિયર જનરેટર\nsin(2πft)] --> B B --> D[ASK આઉટપુટ]
વેવફોર્મ:
કાર્ય સિદ્ધાંત:
- ડિજિટલ 1: કેરિયર સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ થાય છે
- ડિજિટલ 0: કોઈ સિગ્નલ નહીં (અથવા ઓછી એમ્પ્લિટ્યુડ) ટ્રાન્સમિટ થાય છે
- આઉટપુટ એમ્પ્લિટ્યુડ ઇનપુટ ડિજિટલ સિગ્નલ સાથે બદલાય છે
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “ASKY” - Amplitude Switches the Carrier? Yes!
પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]#
8-PSK અને 16-QAM ના કોન્સોલેશન ડાયાગ્રામ દોરો.
જવાબ:
8-PSK કોન્સ્ટેલેશન ડાયાગ્રામ:
16-QAM કોન્સ્ટેલેશન ડાયાગ્રામ:
મુખ્ય તફાવતો:
- 8-PSK: 8 સિમ્બોલ, સમાન એમ્પ્લિટ્યુડ, 45° અંતરે ફેઝ
- 16-QAM: 16 સિમ્બોલ, બદલાતી એમ્પ્લિટ્યુડ અને ફેઝ
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “P-Phase Q-Quantity” - PSK varies Phase only; QAM varies both amplitude (Quantity) and phase
પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]#
1100101101 ના ક્રમ માટે ASK અને FSK મોડ્યુલેશન વેવફોર્મ દોરો.
જવાબ:
મોડ્યુલેશન વેવફોર્મ:
મુખ્ય લક્ષણો:
- ASK: બિટ 1 માટે કેરિયર હાજર, બિટ 0 માટે ગેરહાજર
- FSK: બિટ 1 માટે ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સી (f₂), બિટ 0 માટે નીચી ફ્રીક્વન્સી (f₁)
મોડ્યુલેશન પદ્ધતિનું કોષ્ટક:
મોડ્યુલેશન | બિટ 0 | બિટ 1 | બદલાતો પેરામીટર |
---|---|---|---|
ASK | શૂન્ય અથવા ઓછી એમ્પ્લિટ્યુડ | ઉચ્ચ એમ્પ્લિટ્યુડ | એમ્પ્લિટ્યુડ |
FSK | ફ્રીક્વન્સી f₁ | ફ્રીક્વન્સી f₂ | ફ્રીક્વન્સી |
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “AFRO” - Amplitude For 1, Remove for 0 (ASK); Frequency Rises for 1, Off-peak for 0 (FSK)
પ્રશ્ન 3(અ) OR [3 ગુણ]#
PSK મોડ્યુલેટરનું કાર્ય બ્લોક ડાયાગ્રામ અને વેવફોર્મ સાથે સમજાવો.
જવાબ:
PSK મોડ્યુલેટર બ્લોક ડાયાગ્રામ:
flowchart LR A[ડિજિટલ ઇનપુટ] --> B[પોલર કન્વર્ટર\n0→-1, 1→+1] B --> C[મલ્ટિપ્લાયર] D[કેરિયર જનરેટર\nsin(2πft)] --> C C --> E[PSK આઉટપુટ]
વેવફોર્મ:
કાર્ય સિદ્ધાંત:
- ડિજિટલ 1: 0° ફેઝ સાથે કેરિયર સિગ્નલ
- ડિજિટલ 0: 180° ફેઝ સાથે કેરિયર સિગ્નલ (ઉલટું)
- એમ્પ્લિટ્યુડ સ્થિર રહે છે, માત્ર ફેઝ બદલાય છે
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “PSKIT” - Phase Shift Keeps Information True
પ્રશ્ન 3(બ) OR [4 ગુણ]#
1101001101 ના ક્રમ માટે MSK મોડ્યુલેશન વેવફોર્મ દોરો.
જવાબ:
MSK મોડ્યુલેશન વેવફોર્મ:
MSKના લક્ષણો:
- સતત ફેઝ ટ્રાન્ઝિશન (કોઈ ફેઝ જમ્પ નહીં)
- f₁ અને f₂ વચ્ચે ફ્રીક્વન્સી શિફ્ટ
- ન્યૂનતમ ફ્રીક્વન્સી સેપરેશન: Δf = 1/(2T)
- FSK કરતાં વધુ સ્મૂધ ટ્રાન્ઝિશન
કોષ્ટક:
લક્ષણ | MSK લક્ષણ |
---|---|
ફેઝ કન્ટિન્યુઇટી | સતત, કોઈ અચાનક બદલાવ નહીં |
ફ્રીક્વન્સી ડેવિએશન | ન્યૂનતમ શક્ય (1/2T) |
સ્પેક્ટ્રલ એફિશિયન્સી | પરંપરાગત FSK કરતાં વધુ સારી |
બેન્ડવિડ્થ | બીટ રેટનો 1.5 ગણો |
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “MINIMUM SMOOTH” - MSK uses Minimum frequency separation with Smooth transitions
પ્રશ્ન 3(ક) OR [7 ગુણ]#
1100101011 માટે BPSK અને QPSK મોડ્યુલેશન વેવફોર્મ દોરો.
જવાબ:
BPSK અને QPSK મોડ્યુલેશન વેવફોર્મ:
મુખ્ય તફાવતો:
- BPSK: 1 બીટ પ્રતિ સિમ્બોલ, 2 ફેઝ (0° અને 180°)
- QPSK: 2 બીટ પ્રતિ સિમ્બોલ, 4 ફેઝ (45°, 135°, 225°, 315°)
- QPSK જોડી: 00, 01, 10, 11 અલગ-અલગ ફેઝને મેપ કરે છે
કોષ્ટક:
મોડ્યુલેશન | બીટ્સ/સિમ્બોલ | ફેઝની સંખ્યા | બેન્ડવિડ્થ એફિશિયન્સી |
---|---|---|---|
BPSK | 1 | 2 | 1 બીટ/Hz |
QPSK | 2 | 4 | 2 બીટ/Hz |
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “ONE-TWO” - ONE bit for BPSK, TWO bits for QPSK
પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]#
નીચેની પ્રોબેબીલીટી ક્રમ માટે હફમેન કોડનો ઉપયોગ કરીને ડેટાને એન્કોડ કરો. P = { 0.4, 0.2, 0.2, 0.1, 0.1}
જવાબ:
હફમેન કોડિંગ પ્રક્રિયા:
સિમ્બોલ | પ્રોબેબિલિટી | હફમેન કોડ |
---|---|---|
A | 0.4 | 0 |
B | 0.2 | 10 |
C | 0.2 | 11 |
D | 0.1 | 110 |
E | 0.1 | 111 |
હફમેન ટ્રી:
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “Higher Probability Means Shorter Code”
પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]#
સંભાવના અને એન્ટ્રોપી વ્યાખ્યાયિત કરો.
જવાબ:
સંકલ્પના | વ્યાખ્યા | સૂત્ર | મહત્વ |
---|---|---|---|
સંભાવના | ઘટના ઘટવાની સંભાવનાનું માપ | P(A) = અનુકૂળ પરિણામોની સંખ્યા / કુલ શક્ય પરિણામોની સંખ્યા | કોમ્યુનિકેશનમાં અનિશ્ચિતતા મોડેલ કરવા માટે ઉપયોગી |
એન્ટ્રોપી | સિસ્ટમમાં અનિશ્ચિતતા અથવા રેન્ડમનેસનું માપ | H(X) = -∑ P(xi) log₂ P(xi) | સરેરાશ માહિતી સામગ્રી દર્શાવે છે |
મુખ્ય લક્ષણો:
- સંભાવના રેન્જ: 0 ≤ P(A) ≤ 1
- એન્ટ્રોપી એકમો: બિટ્સ (log₂નો ઉપયોગ કરીને)
- મહત્તમ એન્ટ્રોપી: જ્યારે બધી ઘટનાઓ સમાન સંભાવના ધરાવે છે
- ન્યૂનતમ એન્ટ્રોપી: જ્યારે પરિણામ નિશ્ચિત હોય (સંભાવના = 1)
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “PURE” - Probability Underpins Randomness Estimation
પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]#
CDMA ટેકનિકને વિગતવાર સમજાવો.
જવાબ:
CDMA (કોડ ડિવિઝન મલ્ટિપલ એક્સેસ):
flowchart LR A[યુઝર ડેટા] --> B[યુનિક કોડ સાથે\nસ્પ્રેડિંગ] B --> C[મોડ્યુલેશન] C --> D[ટ્રાન્સમિશન] D --> E[રિસેપ્શન] E --> F[ડિમોડ્યુલેશન] F --> G[મેચિંગ કોડ સાથે\nડિસ્પ્રેડિંગ] G --> H[મૂળ યુઝર ડેટા]
CDMA લક્ષણોનું કોષ્ટક:
લક્ષણ | વર્ણન |
---|---|
એક્સેસ મેથડ | બહુવિધ વપરાશકર્તાઓ એક જ ફ્રીક્વન્સી અને સમય શેર કરે છે |
વિભાજન | વપરાશકર્તાઓને અનન્ય સ્પ્રેડિંગ કોડ દ્વારા અલગ પાડવામાં આવે છે |
સ્પ્રેડિંગ કોડ | ઓર્થોગોનલ અથવા પ્સ્યુડો-ઓર્થોગોનલ સિક્વન્સ |
પ્રોસેસિંગ ગેઇન | સ્પ્રેડ બેન્ડવિડ્થનો મૂળ બેન્ડવિડ્થ સાથેનો ગુણોત્તર |
મલ્ટિપલ એક્સેસ | ફ્રીક્વન્સી અથવા સમય વિભાજનને બદલે કોડ સ્પેસનો ઉપયોગ કરે છે |
ઇન્ટરફેરન્સ રિજેક્શન | નેરોબેન્ડ ઇન્ટરફેરન્સને નકારવાની અંતર્ગત ક્ષમતા |
મુખ્ય ફાયદાઓ:
- ક્ષમતા: ઘણા કિસ્સાઓમાં FDMA/TDMA કરતાં વધારે
- સુરક્ષા: સ્પ્રેડિંગ કોડ દ્વારા અંતર્ગત એન્ક્રિપ્શન
- મલ્ટિપાથ રિજેક્શન: રેક રિસીવર મલ્ટિપાથ ઘટકોને જોડી શકે છે
- સોફ્ટ હેન્ડઓફ: મોબાઇલ એક સાથે બહુવિધ બેઝ સ્ટેશનો સાથે વાતચીત કરી શકે છે
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “CODES” - Capacity Optimized with Direct-sequence Encoding Schemes
પ્રશ્ન 4(અ) OR [3 ગુણ]#
નીચેના પ્રોબેબીલીટી ક્રમ માટે શેનોન ફેનો કોડનો ઉપયોગ કરીને ડેટાને એન્કોડ કરો. P = { 0.5, 0.25, 0.125, 0.125}
જવાબ:
શેનોન-ફેનો કોડિંગ પ્રક્રિયા:
સિમ્બોલ | પ્રોબેબિલિટી | શેનોન-ફેનો કોડ |
---|---|---|
A | 0.5 | 0 |
B | 0.25 | 10 |
C | 0.125 | 110 |
D | 0.125 | 111 |
શેનોન-ફેનો ટ્રી:
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “Split For Optimum” - Shannon-Fano splits groups for optimum coding
પ્રશ્ન 4(બ) OR [4 ગુણ]#
ઈન્ફોર્મેશન અને ચેનલ કેપેસિટી વ્યાખ્યાયિત કરો.
જવાબ:
સંકલ્પના | વ્યાખ્યા | સૂત્ર | મહત્વ |
---|---|---|---|
ઈન્ફોર્મેશન | અનિશ્ચિતતામાં ઘટાડાનું માપ | I(x) = -log₂ P(x) | ઓછી સંભાવના ધરાવતી ઘટનાઓ વધુ માહિતી ધરાવે છે |
ચેનલ કેપેસિટી | મહત્તમ દર જે પર નિર્ધારિત ત્રુટિ સાથે માહિતી પ્રસારિત કરી શકાય | C = B log₂(1 + S/N) | વિશ્વસનીય કોમ્યુનિકેશનની મૂળભૂત મર્યાદા |
મુખ્ય મુદ્દાઓ:
- ઈન્ફોર્મેશન એકમો: બિટ્સ (log₂નો ઉપયોગ કરીને)
- ચેનલ કેપેસિટી એકમો: બિટ્સ પ્રતિ સેકન્ડ
- કેપેસિટીને અસર કરતા પરિબળો:
- બેન્ડવિડ્થ (B)
- સિગ્નલ-ટુ-નોઇઝ રેશિયો (S/N)
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “INCHES” - Information Numerically Calculated, Hopping through Efficient Shannon limit
પ્રશ્ન 4(ક) OR [7 ગુણ]#
TDMA ટેકનિકને વિગતવાર સમજાવો.
જવાબ:
TDMA (ટાઇમ ડિવિઝન મલ્ટિપલ એક્સેસ):
flowchart LR A[યુઝર 1] --> B[ટાઇમ સ્લોટ 1] C[યુઝર 2] --> D[ટાઇમ સ્લોટ 2] E[યુઝર 3] --> F[ટાઇમ સ્લોટ 3] G[યુઝર 4] --> H[ટાઇમ સ્લોટ 4] B --> I[મલ્ટિપ્લેક્સર] D --> I F --> I H --> I I --> J[ટ્રાન્સમિશન ચેનલ] J --> K[ડિમલ્ટિપ્લેક્સર] K --> L[ટાઇમ સ્લોટ 1] K --> M[ટાઇમ સ્લોટ 2] K --> N[ટાઇમ સ્લોટ 3] K --> O[ટાઇમ સ્લોટ 4] L --> P[યુઝર 1] M --> Q[યુઝર 2] N --> R[યુઝર 3] O --> S[યુઝર 4]
TDMA લક્ષણોનું કોષ્ટક:
લક્ષણ | વર્ણન |
---|---|
એક્સેસ મેથડ | બહુવિધ વપરાશકર્તાઓ એક જ ફ્રીક્વન્સી અલગ-અલગ ટાઇમ સ્લોટમાં શેર કરે છે |
ફ્રેમ સ્ટ્રક્ચર | સમય ફ્રેમમાં વિભાજિત, ફ્રેમ સ્લોટમાં વિભાજિત |
ગાર્ડ ટાઇમ | ઓવરલેપ ટાળવા માટે સ્લોટ વચ્ચે ટૂંકા સમયગાળા |
સિન્ક્રોનાઇઝેશન | ટ્રાન્સમિટર અને રિસીવર વચ્ચે ચોક્કસ ટાઇમિંગની જરૂર |
કાર્યક્ષમતા | ઉચ્ચ સ્પેક્ટ્રમ ઉપયોગ |
પાવર કન્ઝમ્પશન | ટ્રાન્સમિટર માત્ર સોંપાયેલા સ્લોટ દરમિયાન ચાલુ |
TDMA ફ્રેમ સ્ટ્રક્ચર:
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “TIME” - Transmission In Measured Epochs
પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]#
T1 કેરિયર સિસ્ટમ સમજાવો.
જવાબ:
T1 કેરિયર સિસ્ટમ:
લક્ષણ | સ્પેસિફિકેશન |
---|---|
ડેટા રેટ | 1.544 Mbps |
ચેનલ | 24 વોઇસ ચેનલ |
વોઇસ સેમ્પલિંગ | 8000 સેમ્પલ/સેકન્ડ |
સેમ્પલ સાઇઝ | 8 બિટ્સ પ્રતિ સેમ્પલ |
ફ્રેમ સાઇઝ | 193 બિટ્સ (24×8 + 1) |
ફ્રેમ રેટ | 8000 ફ્રેમ/સેકન્ડ |
T1 ફ્રેમ સ્ટ્રક્ચર:
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “T1-24-8-8” - T1 has 24 channels, 8 bits, 8kHz
પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]#
ટાઈમ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ ટેકનિક (TDM) ને વિગતવાર સમજાવો.
જવાબ:
ટાઇમ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ (TDM):
flowchart LR A[સિગ્નલ 1] --> E[મલ્ટિપ્લેક્સર] B[સિગ્નલ 2] --> E C[સિગ્નલ 3] --> E D[સિગ્નલ 4] --> E E --> F[ટ્રાન્સમિશન ચેનલ] F --> G[ડિમલ્ટિપ્લેક્સર] G --> H[સિગ્નલ 1] G --> I[સિગ્નલ 2] G --> J[સિગ્નલ 3] G --> K[સિગ્નલ 4]
TDM લક્ષણોનું કોષ્ટક:
લક્ષણ | વર્ણન |
---|---|
સિદ્ધાંત | બહુવિધ સિગ્નલ વારાફરતી લઈને એક ચેનલ શેર કરે છે |
સમય ફાળવણી | દરેક સિગ્નલને નિશ્ચિત સમય સ્લોટ ફાળવવામાં આવે છે |
સિન્ક્રોનાઇઝેશન | મલ્ટિપ્લેક્સર અને ડિમલ્ટિપ્લેક્સર વચ્ચે ચોક્કસ ટાઇમિંગની જરૂર |
ઇન્ટરલીવિંગ | વિવિધ સ્ત્રોતોના સેમ્પલ સમયમાં ઇન્ટરલીવ્ડ |
પ્રકારો | સિન્ક્રોનસ TDM અને એસિન્ક્રોનસ (સ્ટેટિસ્ટિકલ) TDM |
TDM ફ્રેમ સ્ટ્રક્ચર:
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “TWIST” - Time Windows Interleaving Signals Together
પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]#
ઇન્ફોમેશન સિક્યોરિટીમાં આવતા સિક્યોરિટી ઘટકોને વિગતવાર સમજાવો.
જવાબ:
ઇન્ફોર્મેશન સિક્યોરિટી ઘટકો:
graph TD A[ઇન્ફોર્મેશન સિક્યોરિટી] --> B[કોન્ફિડેન્શિયાલિટી] A --> C[ઇન્ટેગ્રિટી] A --> D[એવેલેબિલિટી] B --> E[એન્ક્રિપ્શન] B --> F[એક્સેસ કંટ્રોલ] C --> G[ડિજિટલ સિગ્નેચર] C --> H[હેશિંગ] D --> I[રેડન્ડન્સી] D --> J[બેકઅપ સિસ્ટમ]
સિક્યોરિટી ઘટકોનું કોષ્ટક:
ઘટક | વર્ણન | અમલીકરણ પદ્ધતિઓ |
---|---|---|
કોન્ફિડેન્શિયાલિટી | માહિતી માત્ર અધિકૃત વપરાશકર્તાઓને જ ઉપલબ્ધ થાય તેની ખાતરી | એન્ક્રિપ્શન, એક્સેસ કંટ્રોલ, ઓથેન્ટિકેશન |
ઇન્ટેગ્રિટી | ડેટાની સચોટતા અને સુસંગતતા જાળવવી | ડિજિટલ સિગ્નેચર, હેશિંગ, ચેકસમ |
એવેલેબિલિટી | જ્યારે જરૂર હોય ત્યારે માહિતી ઉપલબ્ધ થાય તેની ખાતરી | રેડન્ડન્સી, બેકઅપ સિસ્ટમ, ડિઝાસ્ટર રિકવરી |
ઓથેન્ટિકેશન | વપરાશકર્તાઓની ઓળખની ચકાસણી | પાસવર્ડ, બાયોમેટ્રિક્સ, ડિજિટલ સર્ટિફિકેટ |
નોન-રેપ્યુડિએશન | માહિતી મોકલવા/પ્રાપ્ત કરવાના ઇન્કારને રોકવું | ડિજિટલ સિગ્નેચર, ઓડિટ ટ્રેઇલ્સ |
સામાન્ય સુરક્ષા ધમકીઓ:
- માલવેર: વાયરસ, વોર્મ્સ, ટ્રોજન, રેન્સમવેર
- સોશિયલ એન્જિનિયરિંગ: ફિશિંગ, પ્રીટેક્સ્ટિંગ
- મેન-ઇન-ધ-મિડલ એટેક: વાતચીતને અવરોધવી
- ડિનાયલ-ઓફ-સર્વિસ: કાયદેસર એક્સેસને રોકવી
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “CIA” - Confidentiality, Integrity, Availability
પ્રશ્ન 5(અ) OR [3 ગુણ]#
E1 કેરિયર સિસ્ટમ સમજાવો.
જવાબ:
E1 કેરિયર સિસ્ટમ:
લક્ષણ | સ્પેસિફિકેશન |
---|---|
ડેટા રેટ | 2.048 Mbps |
ચેનલ | 32 ટાઇમ સ્લોટ (30 વોઇસ + 2 સિગ્નલિંગ) |
વોઇસ સેમ્પલિંગ | 8000 સેમ્પલ/સેકન્ડ |
સેમ્પલ સાઇઝ | 8 બિટ્સ પ્રતિ સેમ્પલ |
ફ્રેમ સાઇઝ | 256 બિટ્સ (32×8) |
ફ્રેમ રેટ | 8000 ફ્રેમ/સેકન્ડ |
E1 ફ્રેમ સ્ટ્રક્ચર:
સ્પેશિયલ ટાઇમ સ્લોટ:
- TS0: ફ્રેમ એલાઇનમેન્ટ સિગ્નલ
- TS16: સિગ્નલિંગ ચેનલ
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “E1-32-8-8” - E1 has 32 channels, 8 bits, 8kHz
પ્રશ્ન 5(બ) OR [4 ગુણ]#
ફ્રીક્વન્સી ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ ટેકનિક (FDM) ને વિગતવાર સમજાવો.
જવાબ:
ફ્રીક્વન્સી ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ (FDM):
flowchart LR A[સિગ્નલ 1] --> B[મોડ્યુલેટર 1\nf1] C[સિગ્નલ 2] --> D[મોડ્યુલેટર 2\nf2] E[સિગ્નલ 3] --> F[મોડ્યુલેટર 3\nf3] G[સિગ્નલ 4] --> H[મોડ્યુલેટર 4\nf4] B --> I[કમ્બાઇનર/મિક્સર] D --> I F --> I H --> I I --> J[ટ્રાન્સમિશન ચેનલ] J --> K[ફિલ્ટર્સ/સેપરેટર્સ] K --> L[ડિમોડ્યુલેટર 1\nf1] K --> M[ડિમોડ્યુલેટર 2\nf2] K --> N[ડિમોડ્યુલેટર 3\nf3] K --> O[ડિમોડ્યુલેટર 4\nf4] L --> P[સિગ્નલ 1] M --> Q[સિગ્નલ 2] N --> R[સિગ્નલ 3] O --> S[સિગ્નલ 4]
FDM લક્ષણોનું કોષ્ટક:
લક્ષણ | વર્ણન |
---|---|
સિદ્ધાંત | બહુવિધ સિગ્નલ અલગ-અલગ ફ્રીક્વન્સી બેન્ડનો ઉપયોગ કરીને એક ચેનલ શેર કરે છે |
ગાર્ડ બેન્ડ | ઇન્ટરફેરન્સને રોકવા માટે ચેનલો વચ્ચે વપરાય ન હોય તેવા ફ્રીક્વન્સી બેન્ડ |
ચેનલ બેન્ડવિડ્થ | દરેક સિગ્નલને ચોક્કસ ફ્રીક્વન્સી રેન્જ ફાળવેલી હોય છે |
અમલીકરણ | સિગ્નલને અલગ-અલગ ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં શિફ્ટ કરવા માટે મોડ્યુલેટર્સનો ઉપયોગ |
ઉપયોગો | રેડિયો બ્રોડકાસ્ટિંગ, ટેલિવિઝન, કેબલ સિસ્ટમ |
FDM સ્પેક્ટ્રમ:
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “FROG” - FRequencies Organized with Gaps
પ્રશ્ન 5(ક) OR [7 ગુણ]#
ઈન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સ (IoT) ના ખ્યાલ અને મુખ્ય લક્ષણો સમજાવો.
જવાબ:
ઈન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સ (IoT) ખ્યાલ:
graph TD A[ઈન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સ] --> B[કનેક્ટેડ ડિવાઇસીસ] A --> C[ડેટા કલેક્શન] A --> D[ડેટા એનાલિટિક્સ] A --> E[ઓટોમેશન] B --> F[સેન્સર્સ] B --> G[એક્ચ્યુએટર્સ] C --> H[ક્લાઉડ સ્ટોરેજ] D --> I[AI/મશીન લર્નિંગ] E --> J[સ્માર્ટ એપ્લિકેશન્સ]
IoTના મુખ્ય લક્ષણોનું કોષ્ટક:
લક્ષણ | વર્ણન |
---|---|
કનેક્ટિવિટી | ડિવાઇસીસ ઇન્ટરનેટ અને એકબીજા સાથે જોડાયેલી |
ઇન્ટેલિજન્સ | સ્માર્ટ પ્રોસેસિંગ, નિર્ણય લેવાની ક્ષમતાઓ |
સેન્સિંગ | સેન્સર્સ દ્વારા પર્યાવરણમાંથી ડેટા એકત્રિત કરવો |
એક્સપ્રેસિંગ | એક્ચ્યુએટર્સ દ્વારા કાર્યવાહી કરવી |
એનર્જી એફિશિયન્સી | બેટરી-સંચાલિત ડિવાઇસીસ માટે ઓછી પાવર વપરાશ |
સિક્યોરિટી | અનધિકૃત એક્સેસ અને હુમલાઓથી સુરક્ષા |
સ્કેલેબિલિટી | નેટવર્કમાં વધુ ડિવાઇસીસ ઉમેરવાની ક્ષમતા |
IoT આર્કિટેક્ચર લેયર્સ:
IoT એપ્લિકેશન્સ:
- સ્માર્ટ હોમ અને બિલ્ડિંગ
- હેલ્થકેર મોનિટરિંગ
- ઇન્ડસ્ટ્રિયલ ઓટોમેશન
- સ્માર્ટ સિટીઝ
- એગ્રીકલ્ચર મોનિટરિંગ
- સપ્લાય ચેઇન મેનેજમેન્ટ
યાદ રાખવાની યુક્તિ: “CASED” - Connected, Automated, Sensing, Expressing, Data-driven