تعديل

تصنيف تعديل الإشارة بناءً على أنواع البيانات والناقلات

في الإلكترونيات والاتصالات ، يعد التعديل عملية تغيير خاصية واحدة أو أكثر من خصائص شكل الموجة الدورية ، والتي تسمى إشارة الناقل ، بإشارة منفصلة تسمى إشارة التعديل والتي تحتوي عادةً على معلومات يجب إرسالها. [1] على سبيل المثال، قد تكون إشارة التعديل إشارة صوتية تمثل الصوت من الميكروفون ، أو إشارة فيديو تمثل الصور المتحركة من كاميرا فيديو ، أو إشارة رقمية تمثل تسلسلًا من الأرقام الثنائية، أو تدفق بتات من جهاز كمبيوتر.

عادةً ما يكون لهذه الموجة الحاملة تردد أعلى بكثير من تردد إشارة الرسالة. وذلك لأنه من غير العملي إرسال إشارات بترددات منخفضة. عمومًا، لاستقبال موجة راديو ، نحتاج إلى هوائي راديو بطول ربع الطول الموجي. [2] بالنسبة للموجات الراديوية ذات التردد المنخفض، يكون الطول الموجي على مقياس الكيلومترات وبناء مثل هذا الهوائي الكبير غير عملي. في الاتصالات الراديوية ، يتم إرسال الموجة الحاملة المعدلة عبر الفضاء كموجة راديو إلى جهاز استقبال راديو .

الغرض الآخر من التعديل هو نقل قنوات متعددة من المعلومات من خلال وسيلة اتصال واحدة ، باستخدام تقسيم التردد المتعدد (FDM). على سبيل المثال، في التلفزيون الكبلي (الذي يستخدم FDM)، يتم نقل العديد من إشارات الناقل، كل منها معدلة بقناة تلفزيونية مختلفة، من خلال كابل واحد إلى العملاء. نظرًا لأن كل ناقل يشغل ترددًا مختلفًا، فإن القنوات لا تتداخل مع بعضها البعض. في الطرف الوجهة، يتم فك تشفير إشارة الناقل لاستخراج إشارة التعديل الحاملة للمعلومات.

المُعدِّل هو جهاز أو دائرة تقوم بالتعديل. أما مُزيل التعديل (يُطلق عليه أحيانًا الكاشف ) فهو دائرة تقوم بفك التعديل ، وهو عكس التعديل. ويمكن للمودم (من المُعدِّل إلى المُعدِّل )، المستخدم في الاتصالات ثنائية الاتجاه ، أن يقوم بكلتا العمليتين. ويُطلق على نطاق التردد الأدنى الذي تشغله إشارة التعديل اسم النطاق الأساسي ، بينما يُطلق على نطاق التردد الأعلى الذي تشغله الموجة الحاملة المعدلة اسم نطاق التمرير . [ بحاجة لمصدر ]

في التعديل التناظري ، يتم "طباعة" إشارة التعديل التناظري على الموجة الحاملة. ومن الأمثلة على ذلك التعديل السعوي (AM) حيث يتم تغيير سعة (قوة) الموجة الحاملة بواسطة إشارة التعديل، والتعديل الترددي (FM) حيث يتم تغيير تردد الموجة الحاملة بواسطة إشارة التعديل. كانت هذه أقدم أنواع التعديل [ بحاجة لمصدر ] ، وتُستخدم لنقل إشارة صوتية تمثل الصوت في البث الإذاعي AM وFM . تستخدم الأنظمة الأحدث التعديل الرقمي ، الذي يطبع إشارة رقمية تتكون من تسلسل من الأرقام الثنائية (بتات)، وهو عبارة عن تيار بتات ، على الموجة الحاملة، عن طريق تعيين البتات إلى عناصر من أبجدية منفصلة ليتم إرسالها. يمكن أن تتكون هذه الأبجدية من مجموعة من الأرقام الحقيقية أو المركبة ، أو التسلسلات، مثل تذبذبات الترددات المختلفة، ما يسمى بالتعديل بالتحول الترددي (FSK). يتم استخدام طريقة التعديل الرقمي الأكثر تعقيدًا والتي تستخدم موجات حاملة متعددة، وهي تقسيم التردد المتعامد (OFDM)، في شبكات WiFi ومحطات الراديو الرقمية ونقل التلفزيون الكبلي الرقمي.

طرق التعديل التناظرية

يمكن نقل إشارة رسالة ذات تردد منخفض (أعلى) بواسطة موجة راديو AM أو FM.
مخطط الشلال لموجة حاملة راديوية بتردد 146.52 ميجاهرتز، مع تعديل السعة بواسطة جيب تمام التردد 1000 هرتز. يظهر نطاقان جانبيان قويان عند + و- 1 كيلوهرتز من تردد الموجة الحاملة.
موجة حاملة يتم تعديل ترددها بواسطة جيب تمام 1000 هرتز. تم تعديل مؤشر التعديل إلى حوالي 2.4، لذا فإن تردد الموجة الحاملة له سعة صغيرة. تظهر عدة نطاقات جانبية قوية؛ من حيث المبدأ يتم إنتاج عدد لا نهائي منها في FM ولكن النطاقات الجانبية ذات الترتيب الأعلى تكون ذات حجم مهمل.

في التعديل التناظري ، يتم تطبيق التعديل بشكل مستمر استجابة لإشارة المعلومات التناظرية. تتضمن تقنيات التعديل التناظري الشائعة ما يلي:

طرق التعديل الرقمي

في التعديل الرقمي ، يتم تعديل إشارة الموجة الحاملة التناظرية بواسطة إشارة منفصلة. يمكن اعتبار طرق التعديل الرقمي تحويلًا من رقمي إلى تناظري وفك التعديل أو الكشف المقابل كتحويل من تناظري إلى رقمي. يتم اختيار التغييرات في إشارة الموجة الحاملة من عدد محدود من الرموز البديلة ( أبجدية التعديل ).

مخطط لرابط بيانات بمعدل 4 بود و8 بت/ثانية يحتوي على قيم مختارة بشكل عشوائي

مثال بسيط: تم تصميم خط الهاتف لنقل الأصوات المسموعة، على سبيل المثال، النغمات، وليس البتات الرقمية (الأصفار والواحدات). ومع ذلك، قد تتواصل أجهزة الكمبيوتر عبر خط الهاتف بواسطة أجهزة مودم، والتي تمثل البتات الرقمية بالنغمات، والتي تسمى الرموز. إذا كان هناك أربعة رموز بديلة (تتوافق مع آلة موسيقية يمكنها توليد أربع نغمات مختلفة، واحدة في كل مرة)، فقد يمثل الرمز الأول تسلسل البتات 00، والثاني 01، والثالث 10 والرابع 11. إذا لعب المودم لحنًا يتكون من 1000 نغمة في الثانية، فإن معدل الرمز هو 1000 رمز/ثانية، أو 1000 بود . نظرًا لأن كل نغمة (أي رمز) تمثل رسالة تتكون من بتين رقميين في هذا المثال، فإن معدل البت هو ضعف معدل الرمز، أي 2000 بت في الثانية.

وفقًا لتعريف واحد للإشارة الرقمية ، [3] فإن الإشارة المعدلة هي إشارة رقمية. ووفقًا لتعريف آخر، فإن التعديل هو شكل من أشكال التحويل من الرقمي إلى التناظري . تعتبر معظم الكتب المدرسية مخططات التعديل الرقمي شكلاً من أشكال النقل الرقمي ، مرادفًا لنقل البيانات؛ وقليل جدًا من الكتب تعتبرها نقلًا تناظريًا . [ بحاجة لمصدر ]

طرق التعديل الرقمي الأساسية

تعتمد تقنيات التعديل الرقمي الأساسية على المفاتيح :

في QAM، يتم تعديل سعة إشارة متزامنة الطور (أو I، مع وجود مثال على شكل موجة جيب التمام) وإشارة طور تربيعي (أو Q، مع وجود مثال على موجة جيبية) بعدد محدود من السعات ثم يتم جمعها. يمكن اعتباره نظامًا ثنائي القناة، كل قناة تستخدم ASK. الإشارة الناتجة تعادل مزيجًا من PSK وASK.

في كل الطرق المذكورة أعلاه، يتم تخصيص نمط فريد من البتات الثنائية لكل من هذه المراحل أو الترددات أو السعات . وعادةً ما يقوم كل مرحلة أو تردد أو سعة بتشفير عدد متساوٍ من البتات. ويشتمل هذا العدد من البتات على الرمز الذي يمثله الطور أو التردد أو السعة المعينة.

إذا كان الأبجدية تتكون من رموز بديلة، فإن كل رمز يمثل رسالة تتكون من N بت. إذا كان معدل الرمز (المعروف أيضًا بمعدل الباود ) هو رمز/ثانية (أو باود )، فإن معدل البيانات هو بت/ثانية.

على سبيل المثال، مع الأبجدية التي تتكون من 16 رمزًا بديلًا، يمثل كل رمز 4 بتات. وبالتالي، فإن معدل البيانات يساوي أربعة أضعاف معدل الباود.

في حالة PSK أو ASK أو QAM، حيث يكون تردد الموجة الحاملة للإشارة المعدلة ثابتًا، غالبًا ما يتم تمثيل أبجدية التعديل بشكل ملائم على مخطط كوكبة ، يوضح سعة إشارة I عند المحور x، وسعة إشارة Q عند المحور y، لكل رمز.

مبادئ تشغيل المغير والكاشف

غالبًا ما يتم إنشاء واكتشاف PSK وASK، وأحيانًا أيضًا FSK، باستخدام مبدأ QAM. يمكن دمج إشارات I وQ في إشارة ذات قيمة معقدة I + jQ (حيث j هي الوحدة التخيلية ). إن ما يسمى بإشارة التردد المنخفض المكافئة أو إشارة النطاق الأساسي المكافئة الناتجة هي تمثيل ذو قيمة معقدة للإشارة الفيزيائية المعدلة ذات القيمة الحقيقية (ما يسمى بإشارة النطاق الترددي أو إشارة RF ).

هذه هي الخطوات العامة التي يستخدمها المُعدِّل لنقل البيانات:

  1. قم بتجميع بتات البيانات الواردة في كلمات رمزية، واحدة لكل رمز سيتم إرساله.
  2. قم بربط الكلمات الرمزية بالسمات، على سبيل المثال، سعة إشارات I وQ (إشارة التمرير المنخفض المكافئة)، أو قيم التردد أو الطور.
  3. تكييف تشكيل النبضة أو بعض الترشيحات الأخرى لتحديد النطاق الترددي وتشكيل طيف إشارة التمرير المنخفض المكافئة، وذلك عادةً باستخدام معالجة الإشارة الرقمية.
  4. قم بإجراء تحويل رقمي إلى تناظري (DAC) لإشارات I و Q (نظرًا لأن كل ما سبق يتم تحقيقه اليوم عادةً باستخدام معالجة الإشارة الرقمية ، DSP).
  5. توليد موجة حاملة جيبية عالية التردد، وربما أيضًا مكون تربيع جيب التمام. قم بإجراء التعديل، على سبيل المثال عن طريق ضرب موجة الجيب وجيب التمام بإشارات I وQ، مما يؤدي إلى تحويل إشارة التمرير المنخفض المكافئة إلى إشارة نطاق التمرير المعدل أو إشارة RF. في بعض الأحيان يتم تحقيق ذلك باستخدام تقنية DSP، على سبيل المثال التوليف الرقمي المباشر باستخدام جدول الموجة، بدلاً من معالجة الإشارة التناظرية. في هذه الحالة، يجب إجراء خطوة DAC المذكورة أعلاه بعد هذه الخطوة.
  6. التضخيم وتصفية النطاق الترددي التناظري لتجنب التشوه التوافقي والطيف الدوري.

على جانب المستقبل، يقوم جهاز فك التشفير عادةً بما يلي:

  1. تصفية النطاق الترددي.
  2. التحكم التلقائي في المكسب ، AGC (للتعويض عن التوهين ، على سبيل المثال التلاشي ).
  3. تحويل تردد إشارة التردد اللاسلكي إلى إشارات النطاق الأساسي المكافئة I و Q، أو إلى إشارة تردد وسيط (IF)، عن طريق ضرب إشارة التردد اللاسلكي بموجة جيبية مذبذب محلي وتردد موجة جيب التمام (انظر مبدأ مستقبل الفوق هيترودين ).
  4. أخذ العينات والتحويل من التناظرية إلى الرقمية (ADC) (في بعض الأحيان قبل أو بدلاً من النقطة المذكورة أعلاه، على سبيل المثال عن طريق نقص أخذ العينات ).
  5. الترشيح المعادل، على سبيل المثال، مرشح مطابق ، تعويض عن انتشار المسارات المتعددة، وانتشار الوقت، وتشويه الطور، والتلاشي الانتقائي للتردد، لتجنب التداخل بين الرموز وتشويه الرموز.
  6. كشف سعة إشارات I و Q، أو التردد أو الطور لإشارة IF.
  7. كمية السعات أو الترددات أو المراحل إلى أقرب قيم رمزية مسموح بها.
  8. تعيين السعات أو الترددات أو المراحل الكمية إلى كلمات رمزية (مجموعات بتات).
  9. تحويل الكلمات المشفرة من التوازي إلى التسلسل إلى تيار بت.
  10. قم بتمرير تيار البت الناتج لمزيد من المعالجة مثل إزالة أي أكواد تصحيح الأخطاء.

كما هو شائع في جميع أنظمة الاتصالات الرقمية، يجب أن يتم تصميم كل من المغير وفك المغير في نفس الوقت. مخططات التعديل الرقمي ممكنة لأن زوج المرسل والمستقبل لديه معرفة مسبقة بكيفية ترميز البيانات وتمثيلها في نظام الاتصالات. في جميع أنظمة الاتصالات الرقمية، يتم هيكلة كل من المغير في المرسل وفك المغير في المستقبل بحيث يؤديان عمليات عكسية.

لا تتطلب الطرق غير المتزامنة إشارة ساعة مرجعية للمستقبل متزامنة الطور مع إشارة الناقل للمرسل . في هذه الحالة، يتم نقل رموز التعديل (بدلاً من البتات أو الأحرف أو حزم البيانات) بشكل غير متزامن . والعكس هو التعديل المتزامن .

قائمة تقنيات التعديل الرقمي الشائعة

أكثر تقنيات التعديل الرقمي شيوعًا هي:

إن MSK و GMSK هما حالتان خاصتان من التعديل المستمر للطور. في الواقع، يعد MSK حالة خاصة من العائلة الفرعية لـ CPM المعروفة باسم التحويل المستمر للترددات الطورية (CPFSK) والتي يتم تعريفها بواسطة نبضة تردد مستطيلة (أي نبضة طور متزايدة خطيًا) مدتها رمز واحد (إشارات الاستجابة الكلية).

يعتمد OFDM على فكرة الإرسال المتعدد بتقسيم التردد (FDM)، ولكن التدفقات المتعددة الإرسال هي كلها أجزاء من تدفق أصلي واحد. يتم تقسيم تدفق البتات إلى عدة تدفقات بيانات متوازية، يتم نقل كل منها عبر موجة حاملة فرعية خاصة بها باستخدام مخطط تعديل رقمي تقليدي. يتم جمع الموجات الحاملة الفرعية المعدلة لتكوين إشارة OFDM. يساعد هذا التقسيم وإعادة التجميع في التعامل مع إعاقات القناة. يعتبر OFDM تقنية تعديل وليس تقنية إرسال متعدد لأنه ينقل تيار بت واحد عبر قناة اتصال واحدة باستخدام تسلسل واحد من رموز OFDM. يمكن توسيع OFDM إلى طريقة الوصول إلى قناة متعددة المستخدمين في مخططات الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA) والوصول المتعدد بتقسيم الشفرة متعدد الموجات الحاملة (MC-CDMA)، مما يسمح لعدة مستخدمين بمشاركة نفس الوسيط المادي من خلال إعطاء موجات حاملة فرعية مختلفة أو نشر الرموز لمستخدمين مختلفين.

من بين النوعين من مكبرات القدرة RF ، فإن مكبرات التبديل ( مكبرات الفئة D ) تكلف أقل وتستخدم طاقة بطارية أقل من مكبرات الصوت الخطية بنفس طاقة الخرج. ومع ذلك، فهي تعمل فقط مع إشارات التعديل ذات السعة الثابتة نسبيًا مثل تعديل الزاوية (FSK أو PSK) و CDMA ، ولكن ليس مع QAM وOFDM. ومع ذلك، على الرغم من أن مكبرات التبديل غير مناسبة تمامًا لمجموعات QAM العادية، فغالبًا ما يتم استخدام مبدأ تعديل QAM لتشغيل مكبرات التبديل بهذه الموجات FM وغيرها، وفي بعض الأحيان يتم استخدام أجهزة فك تشفير QAM لاستقبال الإشارات الصادرة عن مكبرات التبديل هذه.

التعرف التلقائي على التعديل الرقمي (ADMR)

يعد التعرف التلقائي على التعديل الرقمي في أنظمة الاتصالات الذكية أحد أهم القضايا في الراديو المحدد بالبرمجيات والراديو المعرفي . وفقًا للتوسع التدريجي لأجهزة الاستقبال الذكية، أصبح التعرف التلقائي على التعديل موضوعًا صعبًا في أنظمة الاتصالات وهندسة الكمبيوتر. مثل هذه الأنظمة لها العديد من التطبيقات المدنية والعسكرية. علاوة على ذلك، فإن التعرف الأعمى على نوع التعديل يمثل مشكلة مهمة في الأنظمة التجارية، وخاصة في الراديو المحدد بالبرمجيات . عادةً في مثل هذه الأنظمة، توجد بعض المعلومات الإضافية لتكوين النظام، ولكن بالنظر إلى الأساليب العمياء في أجهزة الاستقبال الذكية، يمكننا تقليل التحميل الزائد للمعلومات وزيادة أداء الإرسال. من الواضح أنه مع عدم وجود معرفة بالبيانات المنقولة والعديد من المعلمات غير المعروفة في جهاز الاستقبال، مثل طاقة الإشارة وتردد الموجة الحاملة وإزاحات الطور ومعلومات التوقيت وما إلى ذلك، يصبح التعرف الأعمى على التعديل صعبًا إلى حد ما. يصبح هذا أكثر تحديًا في السيناريوهات الواقعية مع التلاشي متعدد المسارات والقنوات الانتقائية للتردد والمتغيرة بمرور الوقت. [4]

هناك طريقتان رئيسيتان للتعرف التلقائي على التعديل. يستخدم النهج الأول أساليب تعتمد على الاحتمالية لتعيين إشارة إدخال إلى فئة مناسبة. ويعتمد نهج حديث آخر على استخراج السمات.

تعديل النطاق الأساسي الرقمي

يؤدي تعديل النطاق الأساسي الرقمي إلى تغيير خصائص إشارة النطاق الأساسي، أي الإشارة التي لا تحتوي على موجة حاملة بتردد أعلى.

يمكن استخدام هذا كإشارة مكافئة لتحويل التردد لاحقًا إلى تردد حامل، أو للاتصال المباشر في النطاق الأساسي. تتضمن الطرق الأخيرة أكواد خطوط بسيطة نسبيًا ، كما هو مستخدم غالبًا في الحافلات المحلية، وأنظمة إشارات النطاق الأساسي المعقدة مثل المستخدمة في DSL .

طرق تعديل النبضة

تهدف مخططات التعديل النبضي إلى نقل إشارة تناظرية ضيقة النطاق عبر قناة ذات نطاق أساسي تناظري كإشارة ذات مستويين عن طريق تعديل موجة نبضية . تسمح بعض مخططات التعديل النبضي أيضًا بنقل الإشارة التناظرية ضيقة النطاق كإشارة رقمية (أي كإشارة كمية منفصلة الوقت ) بمعدل بت ثابت، والتي يمكن نقلها عبر نظام نقل رقمي أساسي، على سبيل المثال، بعض رموز الخطوط . هذه ليست مخططات تعديل بالمعنى التقليدي لأنها ليست مخططات ترميز قناة ، ولكن يجب اعتبارها مخططات ترميز مصدر ، وفي بعض الحالات تقنيات تحويل من تناظري إلى رقمي.

الأساليب التناظرية فوق التناظرية
طرق التحويل التناظري إلى الرقمي

تقنيات التعديل المتنوعة

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ "كيف يعمل التعديل؟ | أكاديمية تيت للإذاعة". أكاديمية تيت للإذاعة . 2014-10-22 . تم الاسترجاع في 2024-06-17 .
  2. ^ Herrera, Rodrigo "Rod" (23 أبريل 2024). "الهوائيات العامة: ما طول الهوائي الذي أحتاجه لأي تردد؟". wimo.com . تم الاسترجاع في 19 يونيو 2024 .
  3. ^ "طرق التعديل | أساسيات الإلكترونيات | ROHM". www.rohm.com . تم الاسترجاع في 2020-05-15 .
  4. ^ دوبري، أوكتافيا أ.، علي عبدي، يحسكل بار-نيس، ووي سو. كوميونيكيشنز، آي إي تي 1، العدد 2 (2007): 137-156. (2007). "مسح تقنيات تصنيف التعديل التلقائي: الأساليب الكلاسيكية والاتجاهات الجديدة" (ملف PDF) . آي إي تي كوميونيكيشنز . 1 (2): 137-156. doi :10.1049/iet-com:20050176. {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  5. ^ لين، جيمس سي. (20 أغسطس 2021). التأثيرات السمعية لإشعاع الميكروويف . شيكاغو: سبرينغر. ص. 326. ISBN 978-3030645434.
  6. ^ Justesen, Don (March 1, 1975). "Microwaves and Behavior" (PDF) . American Psychologist . واشنطن العاصمة: الجمعية الأمريكية لعلم النفس. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-09-10 . تم الاسترجاع في 5 أكتوبر 2021 .
  7. ^ Justesen, Don (1 مارس 1975). "Microwaves and Behavior". American Psychologist . المجلد 30، العدد 3. واشنطن العاصمة: الجمعية الأمريكية لعلم النفس. ص 391-401. doi :10.1037/0003-066x.30.3.391. PMID  1137231. تم الاسترجاع في 15 أكتوبر 2021 .

قراءة إضافية

  • حوار تماثلي بين المضاعفات والمعدّلات، يونيو 2013
  • عرض تفاعلي لإلغاء التعيين الناعم لقناة AWGN في عرض توضيحي على الويب معهد الاتصالات، جامعة شتوتغارت
  • المودم (التعديل وفك التعديل)
  • CodSim 2.0: مختبر افتراضي مفتوح المصدر لنموذج اتصالات البيانات الرقمية قسم هندسة الكمبيوتر، جامعة مالقة. يحاكي ترميزات الخطوط الرقمية والتعديلات الرقمية. مكتوب بلغة HTML لأي متصفح ويب.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Modulation&oldid=1248081265"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate