[a7mad 3abdo]

اليوم سأقوم بشرح مهم جدا عن مراحل تحويل الصوت من انالوج او تماثلي الي ديجيتال او رقمي في نظام GSM من اول الميكروفون الي الاشارة الصادره من الهوائي

اول مرحله هي تحويل الصوت من انالوج او تماثلي الي رقمي اوديجيتال :

من المعروف ان الاشارة الانالوج او التماثليه متصله غير متقطعه عكس الاشارة الديجيتال او الرقمية فهمي متقطعه وان ارسال البيانات بطريقه رقميه افضل بكثير من ارسالها بطريقه تماثليه .. لان الشوشرة او النويز طبعا هي عدو علم الاتصالات الاول تتراكب علي اي اشارة مرسله في الفراغ سواء انالوج او ديجيتال , والصورة التالية توضح الفرق بين ارسال اشارة رقمية و تماثلية





في الصورة الاولي يتم ارسال الاشارة الديجيتال حتي لو اي شوشرة اختلطت بها من السهل فصلها لان الصفر شكله واضح انه صفر حتي بعد الشوشرة والواحد نفس النظام شكله واضح جدا انه واحد يتم استعاده البيانات لتصبح عند المستقبل كما تم ارسالها عند المرسل ولكن في الشكل التاني واضح ان الاشارة التماثليه يستحيل فصلها عن الشوشرة عند المستقبل وهذا يظهر بشكل واضح في ارسال الراديو او التليفزيون الصوت او الصورة تكون غير واضحه وغير نقيه عند الاستقبال من المحطات الارضيه.. الارسال او الاستقبال عبر القمر الصناعي مثلا عكس ذلك تماما لانه بيعتمد علي الارسال الرقمي فتبدو الصورة ممتازة
الحل اذن هو تحويل البيانات من انالوج او تماثلي لرقمي وارسالها في الفراغ وعند المستقبل نقوم بتحويلها من رقميه لتماثليه لتفادي تاثير الشوشرة علي الاشارة
التحويل يتم عن طريق ادخال الاشارة الي مفتاح الكتروني يفتح ويغلق عدد محدد من المرات في الثانيه الواحده , المفتاح اسمه sampler فسنستطيع تحويل الاشارة من analog الي نبضات كما في الشكل الاتي



المفتاح تتحكم فيه دائرة الكترونيه لن نتطرق لشرحها حاليا ,, يفتح ويغلق يقوم بتقطيع الاشاره كما في الشكل السابق

ولكن لحظه فتح وغلق المفتاح كم مره يجب ان يكون في الثانيه الواحده ؟ للاجابه عن هذا السؤال سنكون مجبرين علي تحليل طبيعه الصوت البشري . بالتجربه اتضح ان صوت الانسان اقصي تردد يمكن ان يصدر منه هو 3400 هرتز او 3.4 كيلو هرتز وهناك نظريه صاغها عالم اسمه نيكويست , ملخص النظريه انه اذا اردت تحويل اشارة من تماثليه لرقميه يجب ان يكون عدد العينات الماخوذه من الاشارة في الثانية الواحده مساوياً لضعف اعلي تردد في تلك الاشارة .. وان زاد علي ذلك فلا بأس لكن اقل من ذلك لن تستطيع استرجاع الاشارة فيما بعد وستكون مشوهه .. ومعني عدد العينات هنا هي عدد المرات التي يفتح ويغلق فيها المفتاح في الثانيه الواحده ..الصورة الاتيه ستوضح



لاحظ ان عدد العينات اذا قل لن يمكن استرجاع الشكل كما كان

في نظام ال GSM عدد العينات هو 8000 عينه في الثانيه ( تطبيقا لشرط نيكويست ) يعني المفتاح يفتح ويغلق 8000 مره في الثانيه الواحده ليصبح لدينا 8000 نبضه في الثانيه يتم التعبير في المرحله التاليه عن كل نبضه بارقام ديجيتال صفر او واحد وهذا ما سنقوم بشرحه في المشاركات الاتيه " مرحله التكميم او Quantization "
يـتــــــبع

[a7mad 3abdo]

المرحلة الثاانية quantization او التكميم
الاشارة حاليا اصبحت نبضات لكن مازال لم يتم التعبير عنها بقيم رقميه 0 او 1
يتم ادخال الاشارة بعد ذلك الي دائرة quantizer . تلك الدائرة لديها مستويات مرجعيه مخزنه في داخلها ,, تقارن كل نبضه تدخل الهيا باقرب نبضه لها مخزنة في الدائرة لتبسيط المساله سنستعين بالمثال الاتي
بفرض ان لدينا quantizer 8 مستويات
المستوي الاول 0 مللي فولت يعطي خرج ديجيتال 000 كل خانه في الخرج اسمها "بت "
المستوي الثاني 1 مللي فولت يعطي خرج 001
المستوي الثالث 2 مللي فولت يعطي خرج 010
المستوي الرابع 3 ملي فولت يعطي خرج 011
المستوي الخامس 4 مللي فولت يعطي خرج100
المستوي السادس5 مللي فولت يعطي خرج101
المستوي السابع6 مللي فولت يعطي خرج110
المستوي الثامن7 مللي فولت يعطي خرج111

القيم الي اليسار هي قيم رقميه يعني 000 لو تم تحويلها لارقام عشرية تعطي صفر
111 تساوي سبعه
011 تساوي ثلاثه

كل ما سبق ذكره هو ثوابت للquantizer , ما يحدث هو يتم ادخال نبضه الي الكوانتيزر .. فرضا كان قيمتها 1.25 فولت .. ستقوم الدائره علي الفور باخراج اقرب قيمه له وهي 001 المكافئه ل 1 مللي فولت .. اذا كانت النبضه قيمتها 7 مللي فولت ستقوم الدائره باخرج 111 ,, اذا دخلت نبضه قدرها 4.75 ستعطي الدائره خرج101 وهكذا



ولكن عيب هذه الدائره ان فيها خطا تشويه للاشارة متعمد يعني مثلا ال 1.25 فولت اصبحت 1 فولت وهذا خطا كبير وتحريف للاشارة .. يتم التغلب علي ذلك بزياده عدد مستويات الكوانتيزر او المكمم يعني تصور مثلا في المثال السابق لو ان عندنا 16 مستوي وليس 8 مستويات .. سيكون التكميم هنا ادق .. ولكن علي حساب زياده عدد البتس (جمع بت) الخارجه من الكوانتيزر.اذا اصبح 16 مستوي سيصبح لدينا 4 بتس خرج من الكوانتيزر تبعا للعلاقه الاتيه 2 اس عدد البتس الخارجه = عدد مستويات الquantizer ... في نظام ال GSM يتم استخدام كوانتيزر فيه 8192 مستوي يعني 2 اس 13 مستوي وهذا رقم كبير لضمان عدم حدوث تشويه في الاشارة والتقريب الذي يتم داخل الدائرة نضمن انه لا يشوه الاشارة حتي نستطيع استرجاعها .. الخرج هنا يكون 13 بت لكل نبضه يعني يتم تمثيل كل نبضه ب 13 بت واصلا نحن لدينا 8000 نبضه في الثانيه فيصبح المجموع هو 8000*13 = 104000 بت في الثانيه او 104 كيلوبت في الثانية حتي خرج المكمم
يـتــبـــــــع

[ahmed.fat80]

شكرا على الموضوع الجميل و الرائع

[flaxder]

منتظر الباقي
وشكرا