الصفقة السيبرانية
التحويرات الرقمية: كيف تعمل وسبب أهميتها
- لويس باتريسيو كوادرادو تاكر
- لا يوجد تعليقات
- حصة هذه المادة
فيسبوك
تويتر
لينكدين:
الواتساب
تیلیجرام
التشكيلات الرقمية هي نوع من التشكيل يتم من خلاله نقل المعلومات الرقمية عن طريق تعديل واحد أو أكثر من معلمات إشارة الموجة الحاملة التناظرية. يتم تمثيل المعلومات الرقمية على شكل إشارات ثنائية، وهي عبارة عن نبضات جهد أو تيار لها قيمتان محتملتان: عالية أو منخفضة، 1 أو 0.
تُستخدم التشكيلات الرقمية في مجموعة واسعة من التطبيقات، مثل نقل البيانات عبر الكابلات والراديو والألياف الضوئية والأقمار الصناعية. كما أنها تستخدم في أنظمة التحكم، حيث يكون من الضروري إرسال الإشارات الرقمية بشكل موثوق.
خصائص التشكيلات الرقمية
تتمتع التشكيلات الرقمية بسلسلة من الخصائص التي تميزها عن التشكيلات التناظرية:
مقاومة التدخل
تعد التشكيلات الرقمية أكثر مقاومة للتداخل من التشكيلات التناظرية. وذلك لأن المعلومات الرقمية يتم تمثيلها على شكل نبضات، والتي يسهل اكتشافها واستعادتها من الإشارات التناظرية.
كفاءة عرض النطاق الترددي
تعد التعديلات الرقمية أكثر كفاءة في عرض النطاق الترددي من التشكيلات التناظرية. وذلك لأنه يمكن نقل المعلومات الرقمية بطاقة أقل وبالتالي عرض نطاق ترددي أقل.
بساطة التنفيذ
تعد التعديلات الرقمية أسهل في التنفيذ من التعديلات التناظرية. وذلك لأن المعلومات الرقمية يمكن تمثيلها بسهولة على شكل نبضات.
تطبيقات التحويرات الرقمية
تُستخدم التعديلات الرقمية في مجموعة واسعة من التطبيقات، مثل:
نقل البيانات بالكابل
تُستخدم التعديلات الرقمية في نقل البيانات عبر الكابلات، مثل Ethernet وUSB وHDMI.
نقل البيانات الراديوية
تُستخدم التشكيلات الرقمية في نقل البيانات الراديوية، مثل Wi-Fi وBluetooth و4G/5G.
نقل البيانات بالألياف الضوئية
تُستخدم التعديلات الرقمية في نقل البيانات عبر الألياف الضوئية، مثل الإنترنت عالي السرعة.
أنظمة التحكم
تُستخدم التشكيلات الرقمية في أنظمة التحكم، حيث يكون من الضروري إرسال الإشارات الرقمية بشكل موثوق.
عملية
التشكيلات الرقمية هي تقنيات تسمح بنقل المعلومات الرقمية (البتات) عبر وسيط اتصال تناظري. تعتبر هذه التقنيات ضرورية في أنظمة الاتصالات الرقمية، لأنها تسمح بنقل البيانات الثنائية بكفاءة وموثوقية. أشرح هنا كيفية عمل التعديلات الرقمية بشكل عام:
تمثيل البيانات الثنائية
يتم تمثيل المعلومات الرقمية بتسلسل من البتات، حيث يمكن أن يكون لكل بت قيمة 0 أو 1. وتمثل هذه المعلومات الإشارة المراد إرسالها.
رسم الخرائط إلى الرموز
قبل التعديل، يتم تجميع البتات في رموز. يمثل كل رمز مجموعة محددة من البتات. يعتمد عدد البتات لكل رمز على مخطط التشكيل المستخدم.
تعديل السعة أو الطور أو التردد
في التعديل الرقمي، يتم "دمج" المعلومات في موجة حاملة. هناك عدة أنواع من التعديل، بما في ذلك:
- تعديل السعة (AM): يختلف سعة الموجة الحاملة حسب المعلومات.
- تعديل الطور (PM أو PSK – مفتاح تحويل الطور): يعدل مرحلة الموجة الحاملة لتمثيل المعلومات.
- تعديل التردد (FM أو FSK - مفتاح تحويل التردد): يغير تردد الموجة الحاملة استجابة للمعلومات.
كوكبة ومساحة المرحلة
في أنظمة التعديل الأكثر تعقيدًا، مثل تعديل السعة التربيعية (QAM)، يتم استخدام مساحة الطور أو الكوكبة لتمثيل بتات متعددة في رمز واحد. في الكوكبة، تمثل كل نقطة مزيجًا فريدًا من السعة والطور.
النقل عن طريق وسائل الإعلام
يتم إرسال الإشارة المعدلة عبر وسيط الاتصال، والذي يمكن أن يكون كبلًا أو قناة لاسلكية أو وسيطًا بصريًا.
الاستقبال وإزالة التشكيل
في الطرف المتلقي، يتم إزالة تشكيل الإشارة لاستخراج المعلومات. تعمل عملية إزالة التشكيل على عكس عملية التعديل، واستعادة الرموز، ثم البتات الأصلية لاحقًا.
فك
يتم فك تشفير البتات المزيل تشكيلها لاستعادة المعلومات الأصلية. يتضمن ذلك تحويل الرموز مرة أخرى إلى تسلسل البت الأصلي.
معالجة الأخطاء
من الشائع في أنظمة الاتصالات الرقمية تضمين تقنيات لتصحيح الأخطاء أو اكتشافها. يتضمن ذلك إضافة بتات متكررة (رموز تصحيح الأخطاء) التي تسمح باستعادة المعلومات حتى في حالة حدوث أخطاء أثناء الإرسال.
تصف هذه الخطوات الأساسية التشغيل العام للتشكيلات الرقمية. يعتمد اختيار نظام التشكيل المحدد على عوامل مثل عرض النطاق الترددي المتوفر وظروف قناة الإرسال وتعقيد النظام.
أنواع التحويرات الرقمية
هناك عدة أنواع من التشكيلات الرقمية، كل منها مصمم للتكيف مع ظروف الإرسال المختلفة ومتطلبات عرض النطاق الترددي. أدناه سأصف بعض الأنواع الأكثر شيوعًا:
تعديل الطور (PSK - مفتاح تحويل الطور):
- في PSK، يتم تعديل مرحلة الموجة الحاملة لتمثيل البتات. في BPSK (Binary PSK)، يتم استخدام مرحلتين لتمثيل 0 و 1، بينما في QPSK (Quadrature PSK) يتم استخدام أربع مراحل.
- يتم استخدامه في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية وأنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS) وفي بعض أنظمة الهاتف المحمول.
تعديل التردد (FSK - مفتاح تحويل التردد):
- في FSK، يتم تعديل تردد الموجة الحاملة لتمثيل البتات. قد يكون هناك ترددان أو أكثر لتمثيل قيم ثنائية مختلفة.
- يتم استخدامه في أنظمة الاتصالات اللاسلكية، مثل أجهزة الاتصال اللاسلكي وبعض أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.
تعديل السعة (ASK - مفتاح تحويل السعة):
- في ASK، يتم تعديل سعة الموجة الحاملة لتمثيل البتات. يشير وجود أو عدم وجود الإشارة في فترة زمنية معينة إلى قيمة ثنائية.
- يتم استخدامه في أنظمة الاتصالات قصيرة المدى، مثل أنظمة التحكم عن بعد وأنظمة تحديد الترددات الراديوية (RFID).
مفتاح إزاحة الطور التربيعي (QPSK - مفتاح إزاحة الطور التربيعي):
- وهو أحد أشكال PSK حيث يتم إرسال بتتين لكل رمز عن طريق التغييرات في طور الموجة الحاملة.
- يستخدم في أنظمة الاتصالات الفضائية الرقمية والشبكات اللاسلكية واتصالات الألياف الضوئية.
تعديل سعة التربيع (QAM):
- في QAM، يتم تعديل سعة ومرحلة الموجة الحاملة في وقت واحد. يسمح هذا بتمثيل عدة بتات لكل رمز، حيث يمكن أن يحتوي كل رمز على مجموعات مختلفة من السعة والطور.
- يتم استخدامه في أنظمة الاتصالات ذات النطاق العريض مثل تلفزيون الكابل واتصالات مودم الكابل.
هذه مجرد أمثلة قليلة على التعديلات الرقمية. يعتمد اختيار التشكيل على عوامل مثل معدل الخطأ المسموح به وسعة القناة ومقاومة الضوضاء. ولكل نوع من أنواع التعديل مزاياه وعيوبه، ويعتمد اختياره على ظروف التطبيق المحددة وبيئة الإرسال.
متغيرات تعديل QAM
تمثل تشكيلات QAM بأرقام محددة باسمها، مثل 16-QAM، و64-QAM، و256-QAM، و1024-QAM، و2048-QAM، وما إلى ذلك، مستويات مختلفة من السعة والطور في كوكبة QAM. تُستخدم هذه المتغيرات بشكل شائع في أنظمة الاتصالات الرقمية لنقل بتات متعددة لكل رمز.
مع زيادة عدد النقاط في الكوكبة (أي ترتيب QAM)، يمكن نقل المزيد من المعلومات لكل رمز، ولكن هذا يأتي بشكل عام مع قابلية أكبر للضوضاء.
16-QAM (تعديل سعة التربيع):
- وفي 16-QAM، يُستخدم 16 رمزًا مختلفًا في الكوكبة. يمثل كل رمز نمطًا فريدًا من السعة ومجموعة الطور. نظرًا لوجود 16 رمزًا، يمثل كل رمز 4 بتات (بما أن 2^4=16).
- يتم ترتيب نقاط الكوكبة في شبكة 4x4 في المستوى المعقد، مع 4 مستويات من السعة و4 مراحل مختلفة.
64-قم:
- في 64-QAM، يوجد 64 رمزًا في الكوكبة، مما يعني أن كل رمز يمثل 6 بتات (2^6 = 64).
- يتم توزيع نقاط الكوكبة في شبكة 8 × 8 في المستوى المعقد، مع 8 مستويات من السعة و8 مراحل مختلفة.
256-قم:
- في 256-QAM، يوجد 256 رمزًا في الكوكبة، ويمثل كل رمز 8 بتات (2^8 = 256).
- يتم توزيع نقاط الكوكبة في شبكة 16 × 16 في المستوى المعقد، مع 16 مستويات من السعة و16 مراحل مختلفة.
1024-قم:
- في 1024-QAM، يوجد 1024 رمزًا في الكوكبة، مما يسمح بتمثيل 10 بتات لكل رمز (2^10 = 1024).
- يتم توزيع نقاط الكوكبة في شبكة 32 × 32 في المستوى المعقد، مع 32 مستويات من السعة و32 مراحل مختلفة.
2048-قم:
- في 2048-QAM، تحتوي الكوكبة على 2048 رمزًا، مما يسمح بتمثيل 11 بت لكل رمز (2^11 = 2048).
- ويتم تحقيق ذلك من خلال الجمع بين 32 مستوى سعة و64 مرحلة في كوكبة QAM. يتم توزيع نقاط الكوكبة على شبكة 32x64.
ومن المهم ملاحظة أنه على الرغم من أن التشكيلات ذات الترتيب الأعلى مثل 1024-QAM و2048-QAM توفر كفاءة طيفية أكبر (بتات أكثر لكل هرتز)، إلا أنها أيضًا أكثر حساسية للضوضاء وقد تتطلب ظروف قناة أكثر ملاءمة. في حالات التداخل العالي أو مستويات الإشارة المنخفضة، قد يكون من الأفضل إجراء تشكيلات ذات ترتيب أقل لضمان إرسال أكثر موثوقية.
يتم اختيار ترتيب QAM بناءً على جودة القناة وعرض النطاق الترددي المتاح ومعدل الخطأ المسموح به لتطبيق معين.
ملخص
يعد التعديل الرقمي عملية أساسية في الاتصالات، حيث يقوم بتشفير المعلومات الثنائية إلى إشارات تناظرية. يجمع تعديل السعة التربيعية (QAM) بين السعة والطور لنقل البيانات الرقمية بكفاءة. تشمل المتغيرات الشائعة 16-QAM و64-QAM و256-QAM و1024-QAM و2048-QAM.
مع زيادة ترتيب QAM، تتحسن الكفاءة الطيفية، لكن الحساسية للضوضاء تزداد أيضًا. يعتمد اختيار التعديل على جودة القناة والمتطلبات المحددة للتطبيق.
باختصار، توفر QAM المرونة لنقل المعلومات الرقمية بكفاءة، والتكيف مع ظروف النقل المختلفة.
مسابقة المعرفة وجيزة
ما رأيك في هذا المقال؟
هل تجرؤ على تقييم معرفتك المكتسبة؟
الكتاب الموصى به لهذه المادة
مقالات ذات صلة
مقالات ذات صلة
ميكرولابز
(ML-001) كيفية إدارة عناوين IP العامة أو الخاصة المتعددة بشكل صحيح على جهاز التوجيه الطرفي
$8,99
(ML-002) طرق تعيين عناوين IP العامة للعملاء باستخدام MikroTik
$9,99
(ML-003) دليل لتكوين مسارات الخروج من الإنترنت مع اثنين أو أكثر من مقدمي الخدمة (تجاوز الفشل والتكرار في موازنة PCC)
$8,99
(ML-004) تصفية إستراتيجيات التنفيذ لتقييد الوصول إلى صفحات الويب باستخدام MikroTik
$7,99
مواضيع أخرى قد تهمك
طرق تعيين عناوين IPv6 (الجزء الأول)
مسيرة 25، 2024
WireGuard على MikroTik RouterOS: حل VPN آمن وفعال
مسيرة 13، 2024
طرق تعيين عناوين IPv6 (الجزء الأول)
مسيرة 11، 2024
هل تريد اقتراح موضوع؟
كل أسبوع ننشر محتوى جديد. هل تريدنا أن نتحدث عن شيء محدد؟
