Communication Engineering (1333201) - Summer 2024 Solution Gujarati

Question 1(a) [3 marks]

#

મોડ્યુલેશનની વ્યાખ્યા આપો અને તેનન જરુનિયાત સમજાવો.

Answer: મોડ્યુલેશન એ ઉચ્ચ આવૃત્તિની કેરિયર સિગ્નલના એક અથવા વધુ ગુણધર્મોને માહિતી ધરાવતા મોડ્યુલેટિંગ સિગ્નલ સાથે બદલવાની પ્રક્રિયા છે.

Table: મોડ્યુલેશનની જરૂરિયાત

Mnemonic: “ASPIM” - Antenna size, Signal propagation, Proper multiplexing, Interference reduction, Manage bandwidth

Question 1(b) [4 marks]

#

કોમ્યુનીકેશન સિસ્ટમનો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોિો અને સમજાવો.

Answer: કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ માહિતીને સ્ત્રોતથી ચેનલ મારફતે ગંતવ્ય સુધી પહોંચાડે છે.

graph LR
    A[માહિતી સ્ત્રોત] --> B[ટ્રાન્સમીટર]
    B --> C[ચેનલ]
    C --> D[રીસીવર]
    D --> E[ગંતવ્ય]
    F[નોઈઝ સ્ત્રોત] --> C

Table: કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમના ઘટકો

Mnemonic: “I Try Communicating Neatly, Receive Data” (I-T-C-N-R-D)

Question 1(c) [7 marks]

#

એમ્પ્લિટ્યુડ મોડ્યુલેશન માટેનાં વોલ્ટેજનુ સુત્ર તાિવો.

Answer: એમ્પ્લિટ્યુડ મોડ્યુલેશન કેરિયર સિગ્નલની એમ્પ્લિટ્યુડને મેસેજ સિગ્નલના પ્રમાણમાં બદલે છે.

ગાણિતિક ડેરિવેશન:

• ધારો કે કેરિયર સિગ્નલ: c(t) = Ac cos(ωct)
• મેસેજ સિગ્નલ: m(t) = Am cos(ωmt)
• AM સિગ્નલ: s(t) = Ac[1 + μ·m(t)/Am]cos(ωct)
• જ્યાં μ = મોડ્યુલેશન ઇન્ડેક્સ = Am/Ac
• m(t) ને સબ્સ્ટિટ્યુટ કરતા: s(t) = Ac[1 + μ·cos(ωmt)]cos(ωct)
• વિસ્તારીને: s(t) = Ac·cos(ωct) + μ·Ac·cos(ωmt)·cos(ωct)
• આઇડેન્ટિટી (cos A·cos B) વાપરીને: s(t) = Ac·cos(ωct) + (μ·Ac/2)[cos(ωc+ωm)t + cos(ωc-ωm)t]

Diagram: ટાઈમ ડોમેનમાં AM સિગ્નલ

%%{init: {"theme": "neutral", "themeVariables": {"primaryColor": "#f6f6f6"}}}%%
xychart-beta
    title "AM સિગ્નલ"
    x-axis "સમય" 0 --> 12
    y-axis "એમ્પ્લિટ્યુડ" -1.5 --> 1.5
    line [0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2, 0, -0.2, -0.4]
    line [0, 0.8, 1.2, 0.8, 0, -0.8, -1.2, -0.8, 0, 0.8, 1.2, 0.8, 0]

Mnemonic: “CAMDS” - Carrier Amplitude Modulated by Data Signal

Question 1(c) OR [7 marks]

#

AM માં ટોટલ પાવરનુ સુત્ર તાિવો તથા DSB અને SSBમાં થતા પાવર સેવિંગની ગણતરી કિો.

Answer: મોડ્યુલેશન ઇન્ડેક્સ μ વાળા AM સિગ્નલ માટે, કુલ પાવર કેરિયર પાવર અને સાઇડબેન્ડ પાવરનો સમાવેશ કરે છે.

Table: AM માં પાવર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન

પાવર સેવિંગ્સ ગણતરી:

• DSB-SC માં: 100% કેરિયર દબાવવાથી = (Pc/PT)×100% = 1/(1+μ²/2)×100%
  • μ = 1 માટે: સેવિંગ = 2/3×100% = 66.67%
• SSB માં: એક સાઇડબેન્ડ + કેરિયર દબાવવાથી = (Pc+PLSB)/PT×100% = (1+μ²/4)/(1+μ²/2)×100%
  • μ = 1 માટે: સેવિંગ = 5/6×100% = 83.33%

Mnemonic: “CAPS” - Carrier And Power in Sidebands

Question 2(a) [3 marks]

#

રેડિયો રીસીવરમાંઇમેજ ફ્રીક્વન્સીનેવ્યાખ્યાયિત કિો અનેતેનેયોગ્ય ઉદાહિણ સાથે સમજાવો.

Answer: ઇમેજ ફ્રીક્વન્સી એ અનચાહતી આવૃત્તિ છે જે સુપરહેટેરોડાઇન રિસીવરમાં ઇચ્છિત સિગ્નલની જેમ જ IF (ઇન્ટરમીડિયેટ ફ્રીક્વન્સી) ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

Table: ઇમેજ ફ્રીક્વન્સી

જો 100 MHz અને 120 MHz બંને સિગ્નલ મોજૂદ હોય, તો બંને 10 MHz IF ઉત્પન્ન કરશે, જેનાથી દખલ થશે.

Mnemonic: “LIDS” - Local oscillator plus/minus IF gives Desired signal and Signal image

Question 2(b) [4 marks]

#

એન્વેલપ ડીટેક્ટિ નો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોિો અને સમજાવો.

Answer: એન્વેલપ ડિટેક્ટર AM વેવમાંથી એન્વેલપને અનુસરીને મોડ્યુલેટિંગ સિગ્નલ કાઢે છે.

graph LR
    A[AM ઇનપુટ] --> B[ડાયોડ]
    B --> C[RC સર્કિટ]
    C --> D[એન્વેલપ આઉટપુટ]

Table: એન્વેલપ ડિટેક્ટર ઘટકો

Mnemonic: “DRCT” - Diode Rectifies, Capacitor Tracks

Question 2(c) [7 marks]

#

AM રેડીયો રિસિવરનો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોિો અને દિેક બ્લોકનુ કાિ્ય વિગતવાિ સમજાવો.

Answer: AM રિસીવર રેડિયો સિગ્નલને ઓડિયો આઉટપુટમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

graph LR
    A[એન્ટેના] --> B[RF એમ્પ્લિફાયર]
    B --> C[મિક્સર]
    D[લોકલ ઓસિલેટર] --> C
    C --> E[IF એમ્પ્લિફાયર]
    E --> F[ડિટેક્ટર]
    F --> G[AF એમ્પ્લિફાયર]
    G --> H[સ્પીકર]

Table: AM રિસીવરના બ્લોક્સ

Mnemonic: “ARMLIDAS” - Antenna Receives, Mixer Links Input and Detector, Audio to Speaker

Question 2(a) OR [3 marks]

#

રેડીયો રીસિવર ની કોઈ પણ ચાર લાક્ષણીકતાઓ વ્યાખ્યાયીત કિો.

Answer:

Table: રેડિયો રિસીવરની લાક્ષણિકતાઓ

Mnemonic: “SSFIS” - Super Sensitive Fidelity with Image Suppression

Question 2(b) OR [4 marks]

#

FM ડીટેક્શન માટેની રેશિયો ડીટેક્ટર સરકિટ સમજાવો.

Answer: રેશિયો ડિટેક્ટર FM સિગ્નલમાંથી એમ્પ્લિટ્યુડ વેરિએશન્સને અવગણીને ઓડિયો કાઢે છે.

graph LR
    A[FM ઇનપુટ] --> B[ટ્રાન્સફોર્મર]
    B --> C[ડાયોડ સર્કિટ]
    C --> D[સ્ટેબિલાઇઝિંગ કેપેસિટર]
    D --> E[ઓડિયો આઉટપુટ]

Table: રેશિયો ડિટેક્ટર ઘટકો

Mnemonic: “RADS” - Ratio detector Avoids Disturbance from Strength variations

Question 2(c) OR [7 marks]

#

સુપર હેટરોડાઈન રીસિવર નો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોિી અને વિગતવાિ સમજુતિ આપો.

Answer: સુપરહેટરોડાઇન રિસીવર બધા ઇનકમિંગ RF સિગ્નલને બેટર એમ્પ્લિફિકેશન માટે ફિક્સ્ડ IF માં રૂપાંતરિત કરે છે.

graph LR
    A[એન્ટેના] --> B[RF એમ્પ્લિફાયર]
    B --> C[મિક્સર]
    D[લોકલ ઓસિલેટર] --> C
    C --> E[IF એમ્પ્લિફાયર]
    E --> F[ડિટેક્ટર]
    F --> G[AGC]
    G --> B
    G --> E
    F --> H[AF એમ્પ્લિફાયર]
    H --> I[સ્પીકર]

Table: સુપરહેટરોડાઇન રિસીવર ઘટકો

Mnemonic: “ARMLIADS” - Antenna Receives, Mixer Links, Intermediate Amplifies, Detector Separates

Question 3(a) [3 marks]

#

નિચે આપેલા સિગ્નલનુ ટાઈમ અને ફ્રીક્વંસી ડોમેઈનમાં દોિો. ૧.એનાલોગ સિગ્નલ (સાઈન) ૨.ડિજિટલ સિગ્નલ (સ્ક્વેિ)

Answer:

Table: સિગ્નલ રેપ્રેઝન્ટેશન

Diagram: સિગ્નલ રેપ્રેઝન્ટેશન

Mnemonic: “SOFT” - Sine has One Frequency, square has Timeless harmonics

Question 3(b) [4 marks]

#

સેમ્પલિંગ થિયિમ સમજાવો.

Answer: સેમ્પલિંગ થિયરમ સેમ્પલમાંથી અચૂક સિગ્નલ પુનઃનિર્માણ માટેની શરતો જણાવે છે.

Table: સેમ્પલિંગ થિયરમ

Diagram: અલાયસિંગ ઇફેક્ટ

Mnemonic: “SNAP” - Sample at Nyquist And Prevent aliasing

Question 3(c) [7 marks]

#

PAM, PPM અને PWM સમજાવો.

Answer: આ પલ્સ મોડ્યુલેશન ટેકનિક્સ છે જ્યાં પલ્સના પેરામિટરને બદલવામાં આવે છે.

Table: પલ્સ મોડ્યુલેશન પ્રકારો

Diagram: પલ્સ મોડ્યુલેશન ટેકનિક્સ

Mnemonic: “AAA-PPW” - Amplitude, Position, Width are modulated in PAM, PPM, PWM

Question 3(a) OR [3 marks]

#

નાઈક્વિસ્ટ િેટની વ્યાખ્યા આપી સમજાવો.

Answer: નાઇક્વિસ્ટ રેટ એ અચૂક સિગ્નલ પુનઃનિર્માણ માટે જરૂરી ન્યૂનતમ સેમ્પલિંગ ફ્રીક્વન્સી છે.

Table: નાઇક્વિસ્ટ રેટ

Mnemonic: “TANS” - Twice As Needed for Sampling

Question 3(b) OR [4 marks]

#

ક્વોન્ટાઈઝેશન પ્રોસેસ વિગતવાિ સમજાવો.

Answer: ક્વોન્ટાઇઝેશન એનાલોગ-ટુ-ડિજિટલ કન્વર્ઝનમાં સેમ્પલ કરેલા મૂલ્યોને ડિસ્ક્રીટ એમ્પ્લિટ્યુડ લેવલ્સ આપે છે.

Table: ક્વોન્ટાઇઝેશન પ્રોસેસ

Diagram: ક્વોન્ટાઇઝેશન પ્રોસેસ

Mnemonic: “SLERN” - Sample, Level assign, Error occurs, Resolution determines Noise

Question 3(c) OR [7 marks]

#

આઈડિયલ, નેચિલ અને ફ્લેટ ટોપ સેમ્પલિંગ સમજાવો.

Answer: આ સેમ્પલિંગ પ્રક્રિયાના વિવિધ વ્યવહારિક અમલીકરણો છે.

Table: સેમ્પલિંગ પ્રકારોની તુલના

Diagram: સેમ્પલિંગ પ્રકારો

Mnemonic: “INF” - Ideal is theoretical, Natural is practical, Flat-top holds values

Question 4(a) [3 marks]

#

PCMનાં ફાયદાઓ અને ગેિફાયદાઓ લખો.

Answer:

Table: PCM ફાયદા અને ગેરફાયદા

Mnemonic: “NICHE” vs “BCQPS” - Noise immunity, Integration, Complex circuitry, Higher bandwidth, Error correction vs Bandwidth, Cost, Quantization, Power, Synchronization

Question 4(b) [4 marks]

#

ડેલ્ટા મોડ્યુલેશનનો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોિો અને સમજાવો.

Answer: ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન 1-બિટ ક્વોન્ટાઇઝેશનનો ઉપયોગ કરીને માત્ર સિગ્નલ લેવલમાં ફેરફારને ટ્રાન્સમિટ કરે છે.

graph LR
    A[ઇનપુટ સિગ્નલ] --> B[કમ્પેરેટર]
    B --> C[1-બિટ ક્વોન્ટાઇઝર]
    C --> D[આઉટપુટ]
    C --> E[ઇન્ટિગ્રેટર]
    E --> F[1-સેમ્પલ ડિલે]
    F --> B

Table: ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન ઘટકો

Mnemonic: “CQID” - Compare, Quantize with 1-bit, Integrate, Delay

Question 4(c) [7 marks]

#

PCM, DM અને DPCM ને સિખાવો.

Answer:

Table: ડિજિટલ મોડ્યુલેશન ટેકનિક્સની તુલના

Mnemonic: “PCM-DM-DPCM: More Bits Better Quality, More Complexity Needed”

Question 4(a) OR [3 marks]

#

DPCM સમજાવો.

Answer: ડિફરેન્શિયલ પલ્સ કોડ મોડ્યુલેશન વાસ્તવિક અને પ્રિડિક્ટેડ સેમ્પલ વચ્ચેના તફાવતને એન્કોડ કરે છે.

Table: DPCM લાક્ષણિકતાઓ

Mnemonic: “DPCM: Difference Predicted, Correlation Matters”

Question 4(b) OR [4 marks]

#

ડેલ્ટા મોડ્યુલેશનનાં ફાયદાઓ અને ગેિફાયદાઓ લખો.

Answer:

Table: ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન - ફાયદા અને ગેરફાયદા

Mnemonic: “SLSRL” vs “SGLSH” - Simple, Low bit-rate, Single bit, Robust, Low cost vs Slope overload, Granular noise, Limited range, Sampling high, SNR low

Question 4(c) OR [7 marks]

#

બેઝિક PCM-TDM સિસ્ટમનો બ્લોક ડાયાગ્રામ સમજાવો.

Answer: PCM-TDM મલ્ટિપલ ડિજિટાઇઝ્ડ સિગ્નલ્સને એક સિંગલ હાઇ-સ્પીડ ચેનલમાં જોડે છે.

graph LR
    A1[ઇનપુટ 1] --> B1[PCM એન્કોડર 1]
    A2[ઇનપુટ 2] --> B2[PCM એન્કોડર 2]
    A3[ઇનપુટ 3] --> B3[PCM એન્કોડર 3]
    B1 --> C[TDM મલ્ટિપ્લેક્સર]
    B2 --> C
    B3 --> C
    C --> D[ટ્રાન્સમિશન ચેનલ]
    D --> E[TDM ડીમલ્ટિપ્લેક્સર]
    E --> F1[PCM ડિકોડર 1]
    E --> F2[PCM ડિકોડર 2]
    E --> F3[PCM ડિકોડર 3]
    F1 --> G1[આઉટપુટ 1]
    F2 --> G2[આઉટપુટ 2]
    F3 --> G3[આઉટપુટ 3]

Table: PCM-TDM સિસ્ટમ ઘટકો

Mnemonic: “PETDSF” - PCM Encodes, TDM combines, Digital transmits, Separation occurs, Frames synchronize

Question 5(a) [3 marks]

#

અડેપ્ટિવ ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન સમજાવો.

Answer: અડેપ્ટિવ ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન સિગ્નલની લાક્ષણિકતાઓના આધારે સ્ટેપ સાઇઝને એડજસ્ટ કરે છે.

Table: અડેપ્ટિવ ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન

Diagram: સ્ટેપ સાઇઝ એડેપ્ટેશન

Mnemonic: “ASSG” - Adaptive Step Size Gives better performance

Question 5(b) [4 marks]

#

ટર્મ વ્યાખ્યાયિત કરો ૧.રેડિએશન પેટર્ન ૨.એન્ટેના ગેઈન

Answer:

Table: એન્ટેના ટર્મ્સ

Diagram: રેડિએશન પેટર્ન ટાઇપ્સ

Mnemonic: “RPGD” - Radiation Pattern shows Gain Direction

Question 5(c) [7 marks]

#

બેઝ સ્ટેશન અને મોબાઈલ સ્ટેશન એન્ટેના સમજાવો.

Answer: વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં વિવિધ એન્ટેના ડિઝાઇન વિવિધ હેતુઓ માટે સેવા આપે છે.

Table: બેઝ સ્ટેશન અને મોબાઇલ સ્ટેશન એન્ટેનાની તુલના

Diagram: એન્ટેના ટાઇપ્સ

Mnemonic: “BHPSTBD” - Base stations Have Power, Size, Tower mounting, Beamforming, Diversity

Question 5(a) OR [3 marks]

#

HF, VHF and UHF માટેની ફ્રીક્વન્સી રેન્જ લખો.

Answer:

Table: ફ્રીક્વન્સી બેન્ડ્સ

Mnemonic: “3-30-300-3000” - દરેક બેન્ડ 10 MHz ની પાવરના 3 ગણાથી શરૂ થાય છે

Question 5(b) OR [4 marks]

#

ટર્મ વ્યાખ્યાયિત કરો ૧.એન્ટેના ડાઈરેક્ટીવીટી ૨.પોલરાઈઝેશન.

Answer:

Table: એન્ટેના પ્રોપર્ટીઝ

Diagram: પોલરાઇઝેશન ટાઇપ્સ (Continued)

Mnemonic: “DIVE POLE” - DIrectivity shows Vector Excellence, POLarization shows Electric field

Question 5(c) OR [7 marks]

#

ગ્રાઉન્ડ વેવ અને સ્કાય વેવ પ્રોપોગેશન વિગતવાર સમજાવો.

Answer: આ નીચલા વાતાવરણમાં રેડિયો વેવ પ્રોપોગેશનના બે પ્રાથમિક મોડ છે.

Table: વેવ પ્રોપોગેશન તુલના

Diagram: ગ્રાઉન્ડ વેવ vs સ્પેસ વેવ પ્રોપોગેશન

ગ્રાઉન્ડ વેવ પ્રોપોગેશન:

• પૃથ્વીની સપાટી સાથે પ્રવાસ કરે છે
• અંતર સાથે સિગ્નલ સ્ટ્રેન્થ ઘટે છે
• જમીન કરતાં સમુદ્ર પર બેટર પ્રોપોગેશન
• ગ્રાઉન્ડ કન્ડક્ટિવિટી અને ડાયલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટથી અસર થાય છે
• AM બ્રોડકાસ્ટિંગ, મેરિટાઇમ કોમ્યુનિકેશન માટે ઉપયોગ થાય છે

સ્પેસ વેવ પ્રોપોગેશન:

• ડાયરેક્ટ વેવ અને ગ્રાઉન્ડ-રિફ્લેક્ટેડ વેવનો સમાવેશ કરે છે
• એટ્મોસ્ફેરિક રિફ્રેક્શન દ્વારા રેન્જ વિસ્તારિત થાય છે
• રેન્જ ફોર્મ્યુલા: d = √(2Rh) જ્યાં R પૃથ્વીની ત્રિજ્યા છે, h એન્ટેનાની ઊંચાઈ છે
• અવરોધો ઉપર ડિફ્રેક્શનથી અસર થાય છે
• લાઇન-ઓફ-સાઇટ કોમ્યુનિકેશન જેમ કે TV, FM, માઇક્રોવેવ લિંક્સ માટે ઉપયોગ થાય છે

Mnemonic: “GAFFS” - Ground Adheres to earth, Follows surface, Frequencies low, Short wavelengths