تعديل موضع النبض PPM

بعد تعديل الموجة المستمر يكون التقسيم التالي هو تعديل النبض، وينقسم تعديل النبض إلى تعديل تمثيلي ورقمي، كما يتم تصنيف تقنيات التعديل التماثلي بشكل أساسي إلى تعديل سعة النبض وتعديل مدة النبض أو تعديل عرض النبض وتعديل موضع النبض.

ما هو تعديل موضع النبض PPM؟

تعديل موضع النبض “PPM”: هو مخطط تعديل تمثيلي يتم فيه الحفاظ على ثبات اتساع وعرض النبضات، بينما يختلف موضع كل نبضة مع الإشارة إلى موضع النبضة المرجعية وفقاً لقيمة العينة الفورية للرسالة الإشارة.

يجب أن يرسل جهاز الإرسال نبضات متزامنة أو ببساطة مزامنة النبضات للحفاظ على التزامن بين المرسل والمستقبل، حيث تساعد نبضات المزامنة هذه في الحفاظ على موضع النبضات، كما يتم تعديل موضع النبضة وفقاً لإشارة تعديل عرض النبضة، وتكون كل إشارة متأخرة لعرض النبضة نقطة ابتداء للنبضات في إشارة “PPM”، ومن ثم فإنّ موضع هذه النبضات له علاقة مع عرض نبضات “PWM“.

• “PPM” هي اختصار لـ “Pulse Position Modulation”.

• “PWM” هي اختصار لـ “Pulse Width Modulation”.

أساسيات تعديل موضع النبض PPM:

تكون سعة النبضة وعرض النبضة هما الثابتان اللذان لا يظهران تبايناً مع اتساع إشارة التعديل ولكن الموضع فقط يظهر التباين، وتجدر الإشارة هنا إلى أنّ موضع النبضة يتغير وفقاً للنبضات المرجعية، وهذه النبضات المرجعية ليست سوى نبضات “PWM”، حيث في الأساس تعمل الحافة المتساقطة لنبضات “PWM” كبداية لنبضات “PPM”.

يُعد تعديل موضع النبضة “PPM” بأنّه شكل من أشكال إرسال الإشارات، حيث يمثل كل رمز مرسل أكثر من بت واحد، كما يتم إرسال كل رمز أي نبضة في إحدى الفتحات “M” في إطار ما، ويمثل كل رمز “k بت“، حيث “k = log 2 M”، ويُفضل استخدامه بين أنظمة الاتصالات المشكّلة أو الكشف المباشر “IM / DD” إذا كان النظام متوسط ​​القدرة محدوداً.

ويرجع ذلك إلى أنّه بالنسبة لنفس متوسط ​​القدرة ينقل السجل بمقدار “2M بتات” أكثر من مخططات تعديل عدم العودة إلى الصفر “NRZ”، ومع ذلك تأتي هذه الميزة على حساب الكفاءة الطيفية لأنظمة “M- ary PPM”، كما يمكن تعريف هذه الأنظمة من حيث الفاصل الزمني “Ts” مقابل معدل البيانات “R” والعلاقة “M”؛ لأنّ “20 * Ts / ns سم” تحدد تكمية خط التأخير المطلوبة في معماريات المرسل والمستقبل.

يوفر تعديل موضع النبضة “PPM” وسيلة لاستخدام ليزر ذروة القدرة لإرسال إشارات الاتصالات من المركبات الفضائية الكوكبية إلى محطات الاستقبال الأرضية، كما سيتم استخدام تلسكوبات ذات فتحة كبيرة قطرها “10 أمتار تقريباً” لتجميع وتركيز إشارة اتصالات الليزر الصادرة من جهاز إرسال في الفضاء السحيق إلى جهاز استقبال “PPM”، ومساحة كبيرة أي قطر “1-3 مم” مسبوقة بمرشحات تمرير نطاق ضوئي مناسبة ضيقة “0.1 نانومتر” – “0.2 نانومتر” تليها مكبرات ضوضاء منخفضة وعالية الكسب تعمل كواجهة أمامية لمستقبل “PPM”.

سيشكل التجميع الرقمي العمود الفقري لجهاز الاستقبال، وسيحقق مستقبل “PPM” مزامنة الفتحة ويحافظ عليها بناءً على مجاميع الفواصل الفرعية، والتي تم إنشاؤها بواسطة مصفوفة ذات بوابة قابلة للبرمجة “FPGA”، كما يجب أن تؤخذ في الاعتبار ديناميكيات المركبات الفضائية وقضايا التوقيت بين جهاز الاستقبال الموجود على الأرض وجهاز الإرسال الموجود على متن المركبة الفضائية.

وفي هذا التقرير سيتم وضع متطلبات وتصميم نموذج أولي لمستقبل “PPM” خلال العام المقبل، كما أنّ التصميم المدفوع بالحاجة إلى إثبات استقبال “PPM”، والتحقق من صحته باستخدام مجموعة متنوعة من أجهزة الكشف في ظل ظروف محاكاة ممثلة لتلك التي يمكن مواجهتها في ارتباط اتصالات بصرية في الفضاء السحيق.

في تعديل موضع النبضة يختلف موضع كل نبضة في إشارة عن طريق أخذ الإشارة المرجعية وفقاً لقيمة عينة الرسالة أو تعديل الإشارة على الفور، وفي تعديل موضع النبضة يبقى العرض والسعة ثابتاً، كما إنّها تقنية تستخدم نبضات من نفس النفس والارتفاع، ولكن يتم إزاحتها في الوقت المناسب من بعض المواقع الأساسية وفقاً لسعة الإشارة في وقت أخذ العينات

وموضع النبضة هو “1: 1” وهو مقترح لعرض النبضة وأيضاَ اقتراح السعة اللحظية لإشارة التعديل المأخوذة، ويُعد موضع تعديل موضع النبضة أمراً سهلاً عند مقارنته بالتعديل الآخر، حيث يتطلب مولد عرض النبض وهزاز متعدد أحادي، كما يتم استخدام مولد عرض النبض لتوليد إشارة تعديل عرض النبضة والتي ستساعد على تشغيل الهزاز المتعدد الأحادي

وهنا يتم استخدام الحافة التجريبية لإشارة “PWM” لتشغيل الهزاز المتعدد الأحادي، وبعد تشغيل الهزاز المتعدد الأحادي يتم تحويل إشارة “PWM” إلى إشارة تعديل موضع النبض، ومن أجل إزالة التشكيل فإنّه يتطلب مولد نبض مرجعي ومزيل تشكيل تعديل عرض النبض والقلب، وبالنظر إلى “PWM” وتوليدها مرة أخرى يُلاحظ أنّ كل نبضة لها حافة رائدة وحافة خلفية.

ومع ذلك في “PWM” يتم إصلاح مواقع الحواف الأمامية بينما لا يتم إصلاح مواقع الحواف الخلفية، حيث يعتمد موضعها على عرض النبضة، والذي يتم تحديده بواسطة سعة الإشارة في تلك اللحظة، وكما أنّ الحواف الخلفية لنبضات “PWM” هي في الواقع موضع تعديل، أمّا إذا تم تمييز قطار النبض الذي يتم الحصول عليه، ينتج عنه قطار نبضي آخر، وهذا له نبضات ضيقة موجبة تقابل الحواف الأمامية ونبضات الانتقال السلبية المقابلة للحواف الخلفية.

أمّا إذا تم حساب الموضع المقابل للحافة الخلفية لنبضة غير مشكلة أي نبضة “PWM” غير مشكلة هي التي يتم الحصول عليها عندما تكون قيمة الإشارة الآنية صفراً ومحسوبة على أنّها صفر إزاحة، فإنّ الحواف الخلفية الأخرى تصل في وقت سابق أو لاحقاً، وبالتالي فإنّ إزاحتها الزمنية غير “0”، وإنّ إزاحة الوقت هذه تتناسب مع القيمة اللحظية لجهد الإشارة، كما تتم إزالة النبضات المختلفة المقابلة للحواف الأمامية باستخدام مقص أو مقوم الصمام الثنائي ويتم تعديل الموضع النبضات المتبقية.

• “FPGA” هي اختصار لـ “Field Programmable Gate Array”.

مزايا تعديل موضع النبض PPM:

• يحتوي تعديل موضع النبض على تداخل ضوضاء منخفض عند مقارنته بـ “PAM”؛ لأنّ اتساع وعرض النبضات يكونان ثابتان أثناء التشكيل.

• من السهل جداً إزالة الضوضاء وفصلها في تعديل موضع النبض.

• استخدام الطاقة منخفض جداً أيضاً عند مقارنته بالتشكيلات الأخرى بسبب ثبات سعة النبضة وعرضها وبسبب النبض قصير المدة.

• “PPM” هو أمر بسيط من جهاز إرسال إلى جهاز استقبال.

• انتاج الطاقة الثابتة المنقولة.

• أعلى كفاءة للطاقة بين الأنواع الثلاثة.

• في هذا التشكيل، يبقى الاتساع ثابتاً وبالتالي تداخل ضوضاء أقل.

عيوب تعديل موضع النبض PPM:

• مطلوب التزامن بين المرسل والمستقبل، وهو أمر غير ممكن في كل مرة ونحتاج إلى قناة مخصصة لذلك.

• عرض النطاق الترددي الكبير مطلوب للإرسال، مثل تعديل اتساع النبضة.

• معدات خاصة مطلوبة في هذا النوع من التعديلات.

• النظام الأكثر تعقيداً في التنفيذ.

• شديدة الحساسية للتداخل متعدد المسارات.

• كلا الجهازين متزامنين أو يتم استخدام تعديل موضع النبض التفاضلي “PPM”.

تطبيقات تعديل موضع النبض PPM:

• تستخدم في الكشف غير المتماسك، حيث لا يحتاج المستقبل إلى أي حلقة قفل طور لتتبع طور الموجة الحاملة.

• تستخدم في اتصالات التردد اللاسلكي “RF”.

• تستخدم أيضاً في البطاقات الذكية التي لا تلامس والتردد العالي وعلامات معرف تردد الراديو “RFID” وما إلى ذلك.

ملاحظة:“RFID” هي اختصار لـ ” Radio Frequency Identification” و”RF” هي اختصار لـ “Radio frequency”.