نقل النطاق العالي - Passband Transmission

عملية التعديل التي يتم من خلالها تحويل إشارة معلومات النطاق الأساسي إلى إشارة نطاق (Passband) يمكنها عبور قناة نطاق مقيدة بعرض النطاق، ومن أجل الحفاظ على عرض النطاق الترددي ويتم دمج إشارة المعلومات على إشارة الناقل الجيبية، فإنّ أنظمة الطيف المنتشرة تعدّل بشكل فعال إشارات المعلومات على الموجات الحاملة عريضة النطاق.

ما هو نطاق – Passband؟

نطاق (Passband): هو نطاق الترددات أو الأطوال الموجية التي يمكن أن تمر عبر مرشح، على سبيل المثال يحتوي مستقبل الراديو على مرشح تمرير النطاق لتحديد تردد إشارة الراديو المطلوبة من بين جميع موجات الراديو التي يلتقطها الهوائي ويعتبر نطاق المرور لجهاز الاستقبال هو نطاق الترددات التي يمكنه استقبالها.

أنواع تضمين النطاق العالي – Passband Modulation:

1. مفتاح تغيير السعة – Amplitude Shift Keying:

يتنوع اتساع الإشارة لتمثيل مستويات الإشارة بينما يظل التردد والمرحلة ثابتين، ومن أجل تمثيل (0 و1) يتم استخدام سعتين مختلفتين.

2. مفتاح تغيير التردد – Frequency Shift Keying:

يتم تعديل تردد الإشارة لتمثيل مستويات الإشارة بينما يبقى الاتساع والمرحلة ثابتاً، ولتمثيل مستويات الإشارة (0 و1) يتم استخدام ترددين مختلفين.

3. مفتاح تغيير المرحلة – Phase Shift Keying:

يتم تشكيل طور إشارة الموجة الحاملة لتمثيل مستويات الإشارة بينما يظل الاتساع والتردد ثابتاً، يعد مفتاح تحول الطور الثنائي (BPSK) أبسط أشكال (PSK) حيث يوجد عنصرين للإشارة يتم تمثيلهما بمرحلتين مختلفتين، في (Quadrature PSK – QPSK) يتم إرسال بتين من المعلومات لكل رمز باستخدام أربع مراحل مختلفة.

4. تربيع سعة التضمين – Quadrature Amplitude Modulation:

تقوم هذه العملية على مزج كل من (ASK وPSK)، حيث يتم تغيير كل من السعة والمرحلة لإرسال المزيد من البتات لكل رمز.

ما الفرق بين إرسال النطاق الأساسي – Baseband وإرسال نطاق العالي – Passband؟

1. إرسال النطاق الأساسي: هو إرسال الإشارة المشفرة باستخدام ترددات النطاق الأساسي الخاصة بها أي بدون أي تحول إلى نطاقات تردد أعلى، في حين أنّ إرسال نطاق العالي هو الإرسال بعد تحويل ترددات النطاق الأساسي إلى بعض نطاق التردد الأعلى (يسمى نطاق المرور) باستخدام التشكيل والذي يمكن أن يشمل ترشيح نطاق العالي لضمان فصل إشارتنا في نطاق المرور الخاص به من (Passband) المجاورة، وتتراوح ترددات النطاق الأساسي من ما يقرب من الصفر إلى (4 كيلو هرتز) للصوت الهاتفي بينما يصل إخراج فيديو الكاميرا إلى (5.5 ميجا هرتز).
   
2. يقتصر الاتصال باستخدام النطاق الأساسي بشكل أساسي على الاتصال السلكي، على سبيل المثال في الكاميرا والشاشة (CCTV) يتم إرسال الفيديو مباشرة عبر كابل (coax) حيث أنّ اتصال النطاق الأساسي يمكن أن يكون تماثلياً أو رقمياً، الاتصال باستخدام النطاق الأساسي عبر الهواء محدود حيث سيتم خلط الترددات المنخفضة مع ترددات النطاق الأساسي الأخرى.
   
3. نلجأ إلى اتصالات نطاق الإرسال العالي للإرسال عبر الهواء وكذلك عبر الأسلاك من أجل تعدد إرسال العديد من الإشارات معاً، فإنّ إرسال المكالمات الهاتفية عبر كيبل يربط التبادلات في مدن مختلفة أو عبر رابط قمر صناعي يتطلب أن يتم تحويل إشارة النطاق الأساسي (0 – 4 كيلو هرتز) إلى مكان ما في (MHz أو GHz) لضبطها معاً جنباً إلى جنب مع إشارات النطاق الأساسي المتحولة الأخرى أي مكالمات أخرى، تحتاج إلى فك تعدد الإرسال والتحول لأسفل أي إزالة التشكيل إلى ترددات النطاق الأساسي في الطرف الآخر.
   
4. الإرسال في (Passband) لديه القدرة على القيام بالتعديل وتعدد الإرسال وذلك نظراً لارتفاع التردد حيث يمكن استخدام هوائي صغير.
   
5. تتراوح قناة النطاق الأساسي من 0 إلى 100 هرتز، ولاستخدام هذه القناة بالكامل نستخدم إشارة مجال زمنية تحتوي على (FFT) ثابت من 0 إلى 100 هرتز.
   
6. إشارات المعلومات مثل الصوت والصورة والفيديو وكذلك البيانات التي تتضمن الإشارات الرقمية الثنائية هي جميع إشارات النطاق الأساسي التي تشغل نطاق قدرة الطيف الترددي، يمكن نقلها بالشكل الذي تم إنشاؤها فيه وهذا ما يسمى نقل النطاق الأساسي مثل خط الهاتف الثابت، ومن أجل إرسال الإشارة على نطاقات تردد أعلى يتعين على المرء أن يحول تردد النطاق الأساسي إلى نطاق التردد المطلوب من خلال عملية تسمى الخلط أو التشكيل وبعد تحويل الترددات ستغطي الترددات الناتجة نطاقاً من الترددات تتمحور حول تردد الموجة الحاملة التي لها خصائص نطاق (Passband)، وفي الواقع جميع أنظمة الاتصالات اللاسلكية هي نظام نطاق (Passband).
   

إشارة (Passband): هي إشارة تقع في نطاق مرور مرشح معين، أي أنّها تعتمد على نوع الفلتر الذي تستخدمه.

إشارة (Baseband): هي إشارة مرت عبر مرشح تمرير النطاق.