ما الفرق بين أنظمة الاتصالات PAM وPWM وPPM

في نظام الاتصالات، يُعد التعديل خطوة مهمة، والتعديل هو عملية إرسال إشارة رسالة أي إشارة النطاق الأساسي بتردد منخفض من المرسل إلى المستقبل دون تغيير معالمها، مثل السعة والتردد والطور وباستخدام إشارة حاملة أي تردد عالٍ والتي تختلف وفقاً للقيم اللحظية للموجة ذات التردد المنخفض بالحفاظ على ترددها وثابت طورها، كما يتم تصنيف أساليب التعديل إلى نوعين رئيسيين هما التماثلية والرقمية أو التعديل النبضي.

ما هو تعديل النبض PM؟

تعديل النبض “PM”: هو نوع من التعديل يتم فيه استخدام سلسلة النبضات كموجة حاملة ويتم تعديل إحدى معلماتها، مثل السعة من أجل نقل المعلومات، كما ينقسم تعديل النبض إلى نوعين مثل التعديل التمثيلي والرقمي، وتم تصنيف تقنيات تعديل النبض التماثلي إلى تعديل سعة النبض “PAM” وتعديل عرض النبض “PWM” وتعديل موضع النبض “PPM”.

ملاحظة:“PM” هي اختصار لـ “Pulse Modulation”.

ملاحظة:“PAM” هي اختصار لـ “Pulse Amplitude Modulation”.

ملاحظة:“PPM” هي اختصار لـ “Pulse Position Modulation”.

أنواع التعديل النبضي:

1- تعديل سعة النبض PAM:

تعديل اتساع النبضة “PAM”: هو تقنية تعديل تمثيلي يتغير فيها اتساع الموجة الحاملة للنبضة بشكل متناسب مع السعة اللحظية لإشارة الرسالة.

يوضح الشكل السابق تمثيل المجال الزمني لتقنية “PAM” الذي يذكر الرسالة التماثلية والإشارة المشكّلة “PAM” كمخرج، كما يستخدم تعديل سعة النبضة في معيار اتصالات “Ethernet” الشائع، وكذلك دارات مُعدِّل ومزيل التشكيل “PAM” بسيطة مقارنةً بأنواع أخرى من تقنيات التعديل وإلغاء التشكيل وهناك فئتان من تقنيات “PAM”، الأولى هي أنّ النبضات لها نفس القطبية، والأخرى حيث يمكن أن يكون للنبضات قطبية موجبة وسالبة اعتماداً على اتساع إشارة التعديل.

2- تعديل عرض النبض PWM:

تعديل عرض النبضة “PWM”: هو عبارة عن تقنية تعديل تمثيلي يتغير فيها عرض الموجة الحاملة للنبضة بشكل متناسب مع السعة اللحظية لإشارة الرسالة.

يختلف عرض النبضة، لكن سعة النبضة تبقى ثابتة، كما تُستخدم محددات السعة لجعل السعة ثابتة حيث تقطع هذه الدوائر السعة إلى مستوى مفضل، وبالتالي تكون الضوضاء مقيدة، وهناك ثلاثة أنواع من “PWM”، وهي:

• نظراً لكون الحافة الأمامية للنبضة ثابتة، فإنّ الحافة الخلفية تختلف وفقاً لإشارة الرسالة.

• نظراً لكون الحافة الخلفية للنبضة ثابتة، فإنّ الحافة الأمامية تختلف وفقاً لإشارة الرسالة.

• كون مركز النبضة ثابتاً، تختلف الحافة الأمامية والحافة الخلفية وفقاً لإشارة الرسالة.

ملاحظة:“PWM” هي اختصار لـ “Pulse Width Modulation”.

3- تعديل موضع النبض PPM:

تعديل موضع النبض “PPM”: هو أسلوب تعديل تماثلي يتم فيه الحفاظ على ثبات اتساع وعرض النبضات ويختلف موضع كل نبضة، فيما يتعلق بموضع النبضة المرجعية وفقاً لقيمة العينة اللحظية لإشارة الرسالة .

يكون تعديل “PPM” عن طريق تغيير موضع النبضات أي إشارة الموجة الحاملة بما يتناسب مع القيم اللحظية للإشارة التماثلية أي إشارة الرسالة، كما يتم تحسين موضع النبضة وفقاً لإشارة تعديل عرض النبضة، وتصبح كل إشارة متأخرة لعرض النبضة نقطة البداية للنبضات في إشارة جزء في المليون.

وبعد ذلك، فإنّ موضع هذه النبضات يتناسب مع عرض نبضات “PWM”، لكن العيب الرئيسي لتقنية التشكيل “PPM” هو ضرورة التزامن بين المرسل والمستقبل.

في جميع الحالات المذكورة سابقاً، يتم اكتشاف رسالة الإشارة النبضية المعدلة ويتم إعادة بناء الإشارة التماثلية الأصلية.

ما هو الفرق بين PAM وPWM وPPM؟

تم تقديم ارتباط اتصال تسلسلي قائم على تعديل اتساع النبضة مع تعديل موضع النبضة، وتم حل مشكلة التوقيت التي تحدث عند الجمع بين تعديل موضع النبضة وتعديل اتساع النبضة، وباستخدام التقنية المقترحة من خلال تطبيق تعديل “AM” على إشارة البيانات وإشارة الساعة، وباستخدام البنية المقترحة لن يتأثر استقبال البتات المشكّلة في موضع النبضة بدمج تعديل السعة ويمكن زيادة عدد مستويات الاتساع قدر الإمكان.

يتم الجمع بين تقنية “PPM” وتقنية “AM” لزيادة العدد الإجمالي للبتات المرسلة دون التأثير على عرض نطاق إشارة البيانات المرسلة، كما تم تصميم وصلة “5 بت” أي “4 جيجابايت / ثانية” لـ “PAM-PPM” ومحاكاتها بتقنية “CMOS” حوالي “130 نانومتر” باستخدام إشارة ساعة إدخال “800 ميجاهرتز”.

وتدل نتائج المحاكاة إلى أنّ الجمع بين تقنية “PAM” وتقنية “PPM” يزيد من عدد البتات المرسلة لكل دورة ساعة لإشارة البيانات دون تغيير عرض النطاق الترددي، واستهلاك الطاقة المحاكي لجهاز الإرسال والاستقبال المصمم أقل من “90 ميجاواط”.

ملاحظة:“AM” هي اختصار لـ “Amplitude Modulation”.

ملاحظة:“FM” هي اختصار لـ “Frequency modulation”.

ملاحظة: “CMOS” هي اختصار لـ “complementary metal oxide semiconductor”.

الاختلافات الرئيسية بين PAM وPWM وPPM:

• العامل الذي يولد اختلافاً رئيسياً بين “PAM” و”PWM” و”PPM”، هو أنّه في “PAM” يُظهر اتساع النبض التناسب مع اتساع إشارة التعديل.

• يُظهر عرض النبضات في “PWM” التناسب مع اتساع إشارة الرسالة، بينما في “PPM” يكون موضع النبضات متناسباً مع سعة إشارة التعديل التماثلية.

• تُظهر تقنية “PAM” مناعة منخفضة تجاه الضوضاء، ومقابل “PWM” و”PPM “لها عامل تداخل منخفض الضوضاء؛ لأنّ مناعتها ضد الضوضاء عالية.

• في تقنيات “PAM” و”PWM” المرسل والمستقبل، ولا يلزم التزامن، لكن تقنية “PPM” تحتاج إلى التزامن بين قسم المرسل والمستقبل.

• تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء “SNR” منخفضة في حالة الإشارات المعدلة بسعة النبضة بينما تكون معتدلة في حالة الإشارات المعدلة لعرض النبضة والأعلى في حالة الإشارات المعدلة لموضع النبض.

• إنّ قدرة الإرسال في حالة “PAM” و”PWM” متغيرة بسبب الاختلاف في السعة والعرض على التوالي، ومع ذلك فهو ثابت في حالة “PPM” لأنّ كل من السعة والعرض ثابتان في حالة “PPM”.

• في “PAM”، يعتمد عرض نطاق قناة الإرسال على عرض النبضة، ولكن في حالة “PWM” و”PPM”، فإنّ وقت ارتفاع النبضة هو عامل يعتمد عليه عرض النطاق الترددي لقناة الإرسال.

• نظراً لتغير موضع النبضات في جزء في المليون، فإنّه يتطلب نبضات التزامن، بينما لا يتطلب كل من “PAM” و”PWM” نبضات التزامن.

• تظهر جميع “PAM” و”PWM” و”PPM” تشابهاً في التنفيذ مع “AM” و”FM” و”PM” على التوالي.

• متطلبات النطاق الترددي منخفضة في حالة “PAM” ولكنّها مرتفعة نسبياً في حالة “PWM” و”PPM”.

ملاحظة:“SNR” هي اختصار لـ “Signal to noise ratio”.