في تعديل “PCM” تقوم إشارة الذكاء بتحويل الموجة الحاملة إلى سلسلة من نبضات الاتساع الثابت متباعدة بطريقة يتم فيها احتواء الذكاء المطلوب في شكل مشفر، كما يتم تحويل الإشارات المستمرة مثل الرسائل الصوتية والصور التلفزيونية وبيانات الكمبيوتر عادةً إلى كود “Baudot” أو أشكاله المختلفة والتي تتكون من أنماط من “5 نبضات” أو “7 نبضات” تشغيل وإيقاف.
ما هو تعديل رمز النبض PCM؟
تعديل رمز النبض “PCM”: هي التقنية المستخدمة لإعادة صياغة الإشارة التماثلية إلى إشارة رقمية كما يمتلك إشارة جيدة أو معقولة لحصة الضوضاء، وللإرسال يحتاج إلى عرض نطاق ترددي عالٍ لجهاز الإرسال، وتنقسم التقنية إلى ثلاثة عناصر مبدئياً هو الإرسال في نهاية التزويد والتجديد الثاني في مسار الإرسال وكذلك الطرف المستقبل.
يقلل “PCM” من خسائر الإرسال ويزيل مشاكل الضوضاء والتداخل لأنّ وحدة الاستقبال تحتاج فقط إلى اكتشاف وتحديد أنماط النبضات البسيطة، وعلاوةً على ذلك فإنّ النبضات على عكس الإشارات المستمرة يمكن أن تتجدد إلكترونياً عن طريق محطات المكرر على طول مسار الإرسال دون أي تشويه تقريباً.
- “PCM” هي اختصار لـ “Pulse-code modulation”.
1- أساسيات “PCM”:
في تشكيل الشفرة النبضية يتم أولاً أخذ عينات من إشارة الرسالة التماثلية ثم يتم تقريب اتساع العينة إلى أقرب مجموعة من مستويات التكمية، وهذا يسمح بتمثيل الوقت والسعة بطريقة منفصلة وبالتالي توليد إشارة منفصلة، ثم يتم تحويل هذه الإشارة المنفصلة إلى شكلها الثنائي لنقل الإشارة.
وكما أنّه في تقنية “PCM” يتم إرسال الإشارة بتنسيق مشفر ويجب فك تشفيرها في جهاز الاستقبال للحصول على إشارة الرسالة الأصلية، وتم ظهور “PCM” في عام 1939م وتم توظيفه من قبل العديد من شركات ومؤسسات الاتصالات للإرسال التلغراف والهاتف والتلفاز، وأثبتت هذه التقنية أنّها مفيدة بشكل خاص في تبادل المعلومات الرقمية بين محطات الكمبيوتر.
كما تُعد بأنّها تقنية تستخدمها برامج الترميز لتحويل إشارة تماثلية إلى دفق بت رقمي، كما يتم أخذ عينات من سعة الإشارة التماثلية عادةً “8000 عينة في الثانية”، لخطوط الهاتف ذات جودة الصوت مع عرض نطاق ترددي “4000 هرتز” ويتم تحديد رمز رقمي لتمثيل قيمة العينة، كما يتم إرسال الكود الرقمي إلى الطرف المستقبل والذي يستخدمه لتوليد إشارة ناتجة تماثلية.
يمكن استخدام تقنيات التشفير لتقليل كمية البيانات التي يتم إرسالها بين المرسل والمستقبل بناءً على الخصائص المعروفة للإشارة التماثلية، وعلى سبيل المثال يقوم ترميز “μ-la” بتحويل الإشارة التماثلية إلى رمز رقمي بناءً على لوغاريتم قيمته بدلاً من التحويل الخطي.
2- جهاز إرسال “PCM”:
يُسمح لإشارة الرسالة الموجودة في شكل الوقت المستمر بالمرور عبر مرشح تمرير منخفض “LPF” وهذا “LPF” الذي يكون تردد القطع فيه “fm” يلغي مكونات التردد العالي للإشارة ويمرر فقط مكونات التردد التي تقع تحت التردد “fm”.
جهاز أخذ العينات، حيث يتم بعد ذلك تغذية ناتج “LPF” إلى جهاز أخذ العينات، حيث يتم أخذ عينات إشارة الإدخال التماثلية على فترات منتظمة، كما يتم أخذ عينات الإشارة بمعدل “fs” ويتم اختيار تردد أخذ العينات هذا بحيث يجب أن يتبع نظرية أخذ العينات التي يتم التعبير عنها على النحو التالي:
fs ≥ 2fm
كما يكون ناتج جهاز أخذ العينات عبارة عن إشارة عبارة عن إشارة اتساع مستمر للوقت منفصلة يشار إليها على أنّها “nTs” وهي ليست سوى إشارة “PAM“، والمُكَمِم هو وحدة تقرب كل عينة إلى أقرب مستوى منفصل، كما يوفر جهاز أخذ العينات إشارة نطاق مستمر وبالتالي لا يزال إشارة تماثلية.
ويقوم جهاز الكمي بتقريب كل عينة وبالتالي يعينها على مستوى منفصل معين، ونظراً لأنّه يقوم بتقريب القيمة إلى مستوى معين، فإنّ هذا يظهر بعض الاختلاف بالمبلغ الفعلي أي أنّ تكميم الإشارة يدخل فيها بعض التشويه أو الضوضاء، ويُعرف هذا باسم خطأ التكميم.
- “PAM” هي اختصار لـ “Pulse-amplitude modulation”.
- “LPF” هي اختصار لـ “Low Pass Filter”.
3- مزايا “PCM”:
- لديها مناعة أعلى ضد الضوضاء.
- لديها كفاءة إرسال أعلى.
- مضاعفة بسهولة.
- كفاءة “SCR” وكذلك مقايضة النطاق الترددي.
- جودة الإرسال الموحدة.
- تكلفة تصنيع منخفضة.
- دارة رقمية متكاملة.
- سهولة الإضافة والإفلات.
- إنّها آمنة.
- أكواد فعالة متاحة بسهولة.
- يمكن تخزين الإشارة وقياس الوقت بكفاءة.
- مفيد للاتصال لمسافات طويلة.
- زيادة الاستفادة من الدائرة الحالية.
- أداء أفضل للضوضاء من النظام التماثلي.
- في هذا التعديل توافق فئات مختلفة من حركة المرور في الشبكة.
- أداء جيد على مسار نقل سيء للغاية.
- “PCM” مناسب للاتصال لمسافات طويلة.
- يتم تقليل تأثير الضوضاء بشكل أكبر بسبب استخدام مكرر.
- نظراً لطبيعته الرقمية، يمكن بسهولة تخزين إشارات “PCM”.
- يمكن استخدام أنواع مختلفة من تقنيات التشفير حتى يتمكن الشخص المطلوب فقط من فك تشفير الإشارة المستقبلة
ملاحظة:“SCR” هي اختصار لـ “Success Call Ratio”.
4- عيوب “PCM”:
- يتطلب عرض نطاق ترددي كبير بالمقارنة مع طريقة أخرى تسمى النظام التماثلي.
- يظهر التحميل الزائد عندما تتغير إشارة التعديل بين أخذ العينات بمقدار أكبر من حجم الخطوة.
- يسمى الفرق بين الإشارة التماثلية الأصلية والإشارة الرقمية المترجمة خطأ التكميم.
- الترميز وفك التشفير وكذلك دارة تكميم “PCM” معقدة للغاية.
- الضوضاء والكلام المتقاطع يتركان منخفضين ولكن يزيدان التوهين.
- في هذا التعديل، لا يمكن تحقيق الشبكة الرقمية المتكاملة إلّا من خلال التمديد التدريجي للضوضاء.
5- تطبيقات “PCM”:
- يستخدم “PCM” في نظام الإرسال عبر الأقمار الصناعية.
- يتم استخدامه في الاتصالات الفضائية.
- يتم استخدامه في الاتصالات الهاتفية.
- القرص المضغوط “CD” هو تطبيق حديث لـ “PCM”.
ملاحظة:“CD” هي اختصار لـ “compact disc”.
ما هو التضمين التماثلي Analog Modulation؟
التضمين التماثيلي: هو إجراء إرسال إشارات منخفضة التردد مثل إشارات التلفاز أو الإشارات الصوتية مع إشارات الموجات الحاملة عالية التردد مثل إشارات تردد الراديو.
الإشارة التماثلية: هي موجة مستمرة، حيث يتم تمثيل متغير اختلاف الوقت للموجة في العلاقة مع اختلاف جودة الوقت الآخر وهو ما يماثل إشارات تغيير الوقت الأخرى.
في هذا النوع من التضمين تكون قناة ممر النطاق مطلوبة، حيث تتوافق مع النطاق المحدد من الترددات كما يتم إرسال هذه الترددات عبر مرشح ممر النطاق، والذي يسمح بترددات معينة لتمرير إشارات تمنع عند ترددات غير مرغوب فيها.
1- مزايا التضمين التماثلي:
- يدعم نطاقات عرض النطاق الترددي المرنة.
- حل مكونات الخطأ بطريقة مبسطة.
- عمر معزز.
- بسيطة في الإدارة باستخدام الحسابات والوظائف الرياضية.
- تتم إدارتها بسهولة عبر التوجيه الحساس.
- تبعيات الطقس المنتشر أقل.
2- عيوب التضمين التماثلي:
- تعقيد التنفيذ.
- يحتاج النقل الدقيق إلى أجهزة إرسال واستقبال مثالية.
- لا حماية لنقل المعلومات.
- لا يوجد خيار لحفظ البيانات.
3- تطبيقات التضمين التماثلي:
نظراً لأنّ التضمين التماثلي يتكون من أنواع مختلفة من السعة والتردد والمرحلة، فهناك مجموعة واسعة من التطبيقات التي تستخدم هذه التقنيات، وبعض التطبيقات هي:
- تُستخدم تقنيات “AM” في الطائرات لإنشاء اتصال بين الطيار والمحطة والعكس أيضاً.
- في الاتصالات الفضائية.
- يطبق القياس عن بعد والمعالجة الزلزالية والرادار طرق تعديل التردد.
- تُستخدم في إنشاء الموسيقى وأيضاً لنقل الفيديو وسيناريوهات تسجيل الشريط المغناطيسي.
- تستخدم مراقبة إشارات “EEG” أيضاً أنواع التضمين التماثلي.
- تستخدم في تسجيلات أشرطة “VCR”.
ملاحظة:“FM” هي اختصار لـ “Frequency modulation”.
ملاحظة:“AM” هي اختصار لـ “Amplitude Modulation”.
ملاحظة:“EEG” هي اختصار لـ “electroencephalogram”.
ملاحظة:“VCR” هي اختصار لـ “videocassette recorder”.
