في أحد التعليقات على المقالات السابقة ، تم طرح السؤال عما إذا كان من الممكن تحديد نوع التعديل حسب نوع الإشارة. بدت فكرة النظر إلى الأنواع الرئيسية من التعديل مثيرة للاهتمام.
دعنا نحاول أن نفهم ، بدون معادلات وببساطة قدر الإمكان ، كيف يمكنك نقل البيانات من النقطة "أ" إلى النقطة "ب".
حسنًا (مفتاح تشغيل / إيقاف)
أبسط نوع من الترميز الرقمي. ما عليك
سوى تشغيل / إيقاف تشغيل جهاز الإرسال وفقًا للإشارة الثنائية: على الطيف ، تبدو مثل هذه الإشارة شيئًا كهذا ، هناك عدد قليل منها عند حوالي 433 ميجاهرتز:
دائرة الإرسال بسيطة للغاية ، لذلك يتم استخدامها بنشاط في أجهزة التحكم عن بعد اللاسلكية وأزرار الراديو والأجهزة الأخرى بسعر 1-2 دولار عادة لا يوجد تشفير هنا ، التردد وتسلسل البت متصلان ، يمكن لأي شخص إرسال واستقبال إشارة ، لذلك لن أضع جهاز التحكم عن بعد هذا على باب المرآب حيث يقف Lamborgini ، ولكنه سيفعل لمصباح بجانب السرير (مثل مصباح تم شراؤه من أقرب شركة MediaMarkt تعمل معي منذ 3 سنوات ، ولم تكن هناك أبدًا إيجابيات خاطئة ، مبدأ "جو المراوغ" في العمل).
من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن هذا ربما كان من الناحية التاريخية أحد الأساليب الأولى للإرسال اللاسلكي. إذا قمت بتشغيل / إيقاف تشغيل جهاز الإرسال بمفتاح واستقبلت الإشارة عن طريق الأذن أو على شريط ورقي ، فإننا نحصل على شفرة مورس القديمة الجيدة.
تعديل السعة (AM)
من المحتمل أن نكون قادرين على رؤية AM لفترة طويلة - يتم استخدام التعديل في كل من محطات البث وأجهزة الإرسال في النطاق الجوي 118-137 ميجا هرتز. السمة المميزة لـ AM هي أن الطيف متماثل حول التردد المركزي. "بالعين" يمكنك حتى أن تفهم تقريبًا ما يتم نقله أو الكلام أو الموسيقى. لقطة شاشة من جهاز استقبال Websdr Twente عبر الإنترنت:
تاريخيًا ، كانت AM إحدى الطرق الأولى لاستقبال ونقل الكلام - كانت دائرة استقبال الكاشف "المدرسة" المعروفة بسيطة للغاية ، ولم تتطلب حتى بطاريات للاستقبال - كان هناك ما يكفي من طاقة موجات الراديو لتشغيل سماعات عالية المقاومة. من الغريب أن مثل هذه المستقبلات تم إنتاجها بكميات كبيرة في الاتحاد السوفياتي حتى الستينيات من القرن الماضي:
مستقبل الكاشف "Komsomolets" (ج) ويكيبيديا
على ما يبدو ، كانت هناك بعض المشكلات المتعلقة بتوافر كل من أجهزة الاستقبال ومصادر الطاقة في المناطق النائية ، لذلك ظل مستقبل الكاشف مناسبًا لفترة طويلة.
تعديل التردد (FM)
تعمل إذاعة FM المعروفة في تعديل التردد. من المثير للاهتمام ملاحظة أنه لا يتم فقط ترميز الصوت في جهاز إرسال محطة FM - يتم إرسال إشارة معقدة ، بما في ذلك القنوات الأحادية والاستريو ، والنغمة التجريبية ، و RDS ، وما إلى ذلك. حتى لا يتم الخلط بينه وبين FM "العادي" ، يطلق المهندسون عادةً على هذا التعديل WFM (واسع FM). في برنامج HDSDR ، من السهل رؤية طيف محطة الراديو بعد فك التشفير:
على الإشارة (أسفل اليمين) من السهل رؤية النغمة التجريبية بتردد 19 كيلو هرتز ، و RDS ، وقنوات بث أحادية وستيريو FM. على عكس WFM ، تستخدم أجهزة مراقبة الأطفال وأجهزة الاتصال اللاسلكي والأجهزة المماثلة الأخرى تعديل FM (NFM و Narrow FM) ، حيث يتم نقل الصوت فقط.
يستخدم تعديل التردد بنشاط للإشارات الرقمية ، وفي هذه الحالة يمكن استخدام تبديل ترددين لإرسال كود ثنائي. ومن الأمثلة على ذلك إشارة المحطة الألمانية Pinneberg ، يظهر وجود ترددين بوضوح على الطيف:
يرسل Pinneberg تقارير الطقس إلى السفن على الموجات الطويلة والمتوسطة والقصيرة. يمكن أن تكون الترددات ، من حيث المبدأ ، أكثر من 2x. مثال على هذه الإشارة هو راديو الهواة FT8 :
باستخدام FT8 ، يمكن لهواة الراديو تبادل الرسائل القصيرة على مسافة عدة آلاف من الكيلومترات بقدرة قليلة فقط من واط.
من المثير للاهتمام أنه يمكن أيضًا دمج التعديل - على سبيل المثال ، في الطيران ، يتم استخدام النظام ACARS يحيل الرسائل النصية. تنتقل إشارة FM الرقمية من خلال جهاز إرسال AM. لما هو صعب جدا؟ ربما ، يتم استخدام جهاز إرسال جاهز ، يتم توصيل دارة رقمية بمدخله لتشكيل إشارة FM. إرث في أنقى صوره ، لكنه على الأرجح أرخص من تغيير ملايين أجهزة الإرسال في المطارات والطائرات حول العالم.
تعديل الطور (PSK)
بالإضافة إلى التردد ، يمكننا أيضًا تغيير مرحلة الإشارة ، مما يعطينا تعديل الطور. يمكن استقبال هذه الإشارات بشكل موثوق عبر مسافات طويلة ، وتستخدم بشكل خاص في اتصالات الأقمار الصناعية. من بين بروتوكولات راديو الهواة ، يمكن ملاحظة PSK31 ، والتي كانت تحظى بشعبية كبيرة في وقت ما.
بمساعدة PSK31 ، يمكنك تبادل المعلومات في شكل "دردشة نصية" عن طريق توصيل جهاز الإرسال والاستقبال بجهاز كمبيوتر. يمكن أن يكون هناك أكثر من مرحلتين ، على سبيل المثال 4 أو 18 أو 16 ، كل هذا يتوقف على السرعة وقناة الاتصال.
من الممكن تغيير كل من الطور والسعة في نفس الوقت ، مما يمنحنا سرعة أكبر ، ولكنه يتطلب تشفيرًا وفك تشفيرًا أكثر تعقيدًا. QAM هو مثال على هذه الإشارة. يتم تصور هذه الإشارة بسهولة أكبر على مستوى الطور:
صورة (ج)
يستخدم تعديل QAM Wikipedia QAM في نقل البيانات في معيار LTE وفي التلفزيون الرقمي DVB-T.
مضاعفة تقسيم التردد المتعامد (OFDM)
إحدى طرق التشكيل الحديثة هي OFDM . يكمن جوهرها في حقيقة أن البتات الفردية للإشارة يمكن إرسالها بالتوازي ، مما يمثل الإشارة كقنوات تردد تعمل بشكل مستقل (حوامل فرعية) ، كل منها ترسل بتة منفصلة خاصة بها. هناك قواعد رياضية معينة لضمان عدم عبور القنوات ويمكن فك تشفيرها.
مثال على ذلك هو DRM ، يمكن رؤية إشارات هذا التنسيق على نطاقات البث ، والفرق بين AM و DRM مرئي بوضوح على الطيف:
هذه إشارة رقمية 10 كيلو هرتز ، حيث يتم إرسال 206 موجة حاملة بالتوازي مع فاصل زمني قدره 47 هرتز. معيار DRM ( راديو مونديالي الرقمي) يستخدم للإرسال اللاسلكي الرقمي على الموجات المتوسطة والقصيرة ، يرجى عدم الخلط بينه وبين معيار إدارة الحقوق الرقمية الأخرى.
يستخدم OFDM أيضًا في WiFi (802.11a) ، وبنية الإشارة أكثر تعقيدًا هناك ، ويمكن لأولئك الذين يرغبون في دراسة ملف PDF بأنفسهم.
الوصول المتعدد بتقسيم الكود (CDMA)
طريقة أخرى لنقل النطاق العريض هي مشاركة البيانات. يمكن دمج البيانات الخاصة بالمستلمين المتعددين في إشارة واحدة باستخدام وظيفة خاصة (مثل رمز Walsh ) تضمن التحويل إلى الأمام والخلف. أحد العوامل الرئيسية في كل من OFDM و CDMA هو ما يسمى ب "التعامد" ، ولا ينبغي "خلط" الإشارات المستقبلة من أجل استخراج البيانات الأصلية من الإشارة الناتجة.
يستخدم ترميز CDMA في شبكات المحمول 3G. يمكن العثور هنا على مثال جيد لتحليل CDMA باستخدام القلم والورق ، أوصي المهتمين بالبحث.
استنتاج
كل ما ورد أعلاه ، بالطبع ، هو شرح موجز للغاية "على الأصابع" ، في الواقع ، يمكن لوصف وحدة فك ترميز واحدة فقط أن يأخذ نصًا أكثر عدة مرات ، ومن غير المرجح أن يحتاجه الكثيرون هنا - لا يزال هبر ليس مجلة علمية. ومع ذلك ، آمل أن يكون لدى القراء الانطباع العام. إذا كان هناك اهتمام من الجمهور (والذي سيتم تحديده من خلال تقديرات النص :) ، فيمكن تحليل أي من الإشارات بمزيد من التفصيل.
في الختام ، من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن مخططات التشفير المختلفة ليست مجرد نوع من التجريد الرياضي - كل هذا يستخدم بنشاط ، بما في ذلك للأغراض العسكرية (على سبيل المثال ، بروتوكول STANAG لمودم الناتو). تم التقاط لقطة الشاشة هذه أثناء كتابة نص باستخدام مستقبل Websdr عبر الإنترنت :
كما ترون ، على الرغم من وجود الإنترنت في أي مكان مأهول تقريبًا على هذا الكوكب ، فإن القدرة على نقل البيانات بشكل مباشر ومجهول وبدون وسطاء مهمة للغاية - كل سطر على الرسم البياني هو قناة اتصال تعمل الآن (ونعم ، يمكن للقراء اليقظين أن يلاحظوا ذلك كود مورس على الرغم من 2020).