مخطط الأبراج

مخطط الكوكبة هو تمثيل لإشارة مُعدَّلة بواسطة نظام تعديل رقمي ، مثل تعديل السعة التربيعية أو تعديل إزاحة الطور . ^{[ 1 ]} يعرض الإشارة كمخطط تشتت ثنائي الأبعاد في المستوى المركب عند لحظات أخذ عينات الرموز . وبطريقة مشابهة لمخطط الطور ، تمثل زاوية النقطة، المقاسة عكس اتجاه عقارب الساعة من المحور الأفقي، إزاحة طور الموجة الحاملة عن طور مرجعي؛ بينما تمثل المسافة بين النقطة ونقطة الأصل مقياسًا لسعة الإشارة أو قدرتها. ويمكن اعتباره خريطة حرارية لبيانات I/Q .

في نظام التضمين الرقمي ، تُرسل المعلومات على شكل سلسلة من العينات ، تشغل كل منها فترة زمنية منتظمة. خلال كل عينة، يكون للموجة الحاملة سعة وطور ثابتان ، يقتصران على قيمة واحدة من عدد محدود من القيم. بالتالي، تُشفّر كل عينة رمزًا واحدًا من عدد محدود من "الرموز"، والتي بدورها تُمثل رقمًا ثنائيًا واحدًا أو أكثر (بتات) من المعلومات. يُشفّر كل رمز بمزيج مختلف من سعة وطور الموجة الحاملة، لذا يُمثل كل رمز بنقطة على مخطط التشكيل، تُسمى نقطة التشكيل . يُظهر مخطط التشكيل جميع الرموز الممكنة التي يُمكن للنظام إرسالها كمجموعة من النقاط. في إشارة مُعدّلة التردد أو الطور ، تكون سعة الإشارة ثابتة، لذا تقع النقاط على دائرة حول نقطة الأصل.

يمكن إنشاء الموجة الحاملة التي تمثل كل رمز بجمع كميات مختلفة من موجة جيب التمام التي تمثل الموجة الحاملة "I" أو المتوافقة في الطور ، وموجة جيبية أخرى مزاحة بمقدار 90 درجة عن الموجة الحاملة "I"، وتُسمى الموجة الحاملة "Q" أو المتعامدة . وبالتالي، يمكن تمثيل كل رمز بعدد مركب ، ويمكن اعتبار مخطط التشكيل بمثابة مستوى مركب ، حيث يمثل المحور الحقيقي الأفقي المكون "I"، ويمثل المحور التخيلي الرأسي المكون "Q". يستطيع الكاشف المتماسك فك تشفير هذه الموجات الحاملة بشكل مستقل. يُعد مبدأ استخدام موجتين حاملتين معدلتين بشكل مستقل أساس التعديل التربيعي . في التعديل الطوري الخالص ، يكون طور الرمز المعدل هو طور الموجة الحاملة نفسها، وهذا هو أفضل تمثيل للإشارة المعدلة.

مخطط فضاء الإشارة هو مخطط كوكبة مثالي يُظهر الموضع الصحيح للنقطة التي تُمثل كل رمز. بعد مرور الإشارة عبر قناة اتصال ، قد يختلف كل من السعة والطور اللذان يستقبلهما جهاز فك التشفير عن القيمة الصحيحة للرمز، وذلك بسبب الضوضاء الإلكترونية أو التشوه المُضاف إليها. عند تمثيل هذه النقطة على مخطط الكوكبة، ستكون النقطة التي تُمثل العينة المُستقبلة مُزاحة عن الموضع الصحيح لذلك الرمز. يُمكن لجهاز اختبار إلكتروني يُسمى محلل الإشارة الاتجاهية عرض مخطط كوكبة الإشارة الرقمية عن طريق أخذ عينات من الإشارة وتمثيل كل رمز مُستقبل كنقطة. والنتيجة هي "كرة" أو "سحابة" من النقاط تُحيط بكل موضع رمز. يُمكن استخدام مخططات الكوكبة المقاسة لتحديد نوع التداخل والتشويه في الإشارة.

يُحدد عدد نقاط التشكيل في المخطط حجم "أبجدية" الرموز التي يمكن إرسالها بواسطة كل عينة، وبالتالي يُحدد عدد البتات المرسلة لكل عينة. وعادةً ما يكون هذا العدد قوةً للعدد 2. على سبيل المثال، يُمثل المخطط ذو الأربع نقاط نظام تعديل يُمكنه ترميز جميع التوليفات الأربع المكونة من بتين بشكل منفصل: 00، 01، 10، و11، وبالتالي يُمكنه إرسال بتين لكل رمز. وهكذا، بشكل عام، يُعد التعديل الذي${\displaystyle N}$نقاط الكوكبة تبث${\displaystyle \log _{2}N}$عدد البتات لكل رمز.

بعد مرور الإشارة عبر قناة الاتصال، يقوم جهاز فك التشفير بفك تشفيرها . وتتمثل وظيفة هذا الجهاز في تصنيف كل عينة كرمز. ويمكن تمثيل مجموعة قيم العينات التي يصنفها جهاز فك التشفير كرمز معين بمنطقة في المستوى مرسومة حول كل نقطة من نقاط التشكيل. إذا تسبب التشويش في انحراف النقطة التي تمثل عينة ما إلى المنطقة التي تمثل رمزًا آخر، فسيخطئ جهاز فك التشفير في تحديد تلك العينة على أنها الرمز الآخر، مما يؤدي إلى خطأ في الرمز. تختار معظم أجهزة فك التشفير، كتقدير لما تم إرساله فعليًا، نقطة التشكيل الأقرب (من حيث المسافة الإقليدية ) إلى نقطة العينة المستلمة؛ وهذا ما يُسمى بالكشف عن طريق الاحتمال الأقصى . ويمكن تمثيل مناطق الكشف هذه بسهولة على مخطط التشكيل بتقسيم المستوى بخطوط متساوية البعد عن كل زوج متجاور من النقاط.

نصف المسافة بين كل زوج من النقاط المتجاورة يمثل سعة التشويش أو التشوه الإضافي اللازم للتسبب في خطأ في تحديد إحدى النقاط على أنها الأخرى، وبالتالي حدوث خطأ في الرمز. لذلك، كلما زادت المسافة بين النقاط، زادت مقاومة التضمين للتشويش. تُصمم أنظمة التضمين العملية لتقليل التشويش اللازم لحدوث خطأ في الرمز إلى أدنى حد؛ وهذا يعني في مخطط التشكيل أن المسافة بين كل زوج من النقاط المتجاورة متساوية.

يمكن تحليل جودة الإشارة المستقبلة من خلال عرض مخطط التشكيل للإشارة عند جهاز الاستقبال على محلل إشارات متجهية . تظهر بعض أنواع التشوه كأنماط مميزة على المخطط:

• تتسبب الضوضاء الغاوسية في هبوط العينات في كرة عشوائية حول كل نقطة من نقاط الكوكبة
• يظهر التداخل أحادي التردد غير المتماسك على شكل عينات تشكل دوائر حول كل نقطة من نقاط المجموعة النجمية
• تظهر ضوضاء الطور على شكل نقاط كوكبة تنتشر في أقواس متمركزة حول نقطة الأصل.
• يؤدي ضغط المُضخِّم إلى تحريك نقاط الزاوية نحو المركز

يُصوّر مخطط الكوكبة ظواهر مشابهة لتلك التي يُصوّرها نمط العين للإشارات أحادية البعد. ويمكن استخدام نمط العين لرؤية اضطراب التوقيت في بُعد واحد من التضمين.

• مقدار متجه الخطأ
• مخطط العين
• نسبة خطأ التضمين
• تعديل السعة التربيعية