التعديل الهرمي

التعديل الهرمي ، ويسمى أيضًا التعديل الطبقي ، هو أحد تقنيات معالجة الإشارات لدمج وتعديل تدفقات البيانات المتعددة في تدفق رمز واحد، حيث يتم تراكب رموز الطبقة الأساسية ورموز طبقة التحسين بشكل متزامن قبل الإرسال .

يُستخدم التعديل الهرمي بشكل خاص للتخفيف من تأثير انقطاع الإشارة المفاجئ في البث التلفزيوني الرقمي ، ولا سيما التلفزيون عبر الهاتف المحمول ، وذلك بتوفير إشارة احتياطية (أقل جودة) في حالة ضعف الإشارة، مما يسمح بتدهور تدريجي بدلاً من فقدان الإشارة بالكامل. وقد أثبت هذا التعديل فعاليته على نطاق واسع، وتم تضمينه في معايير مختلفة، مثل DVB-T و MediaFLO وUMB ( النطاق العريض فائق السرعة عبر الهاتف المحمول ، وهو معيار جديد لشبكات الجيل الثالث والنصف للهواتف المحمولة تم تطويره بواسطة 3GPP2)، ويجري دراسته حاليًا لدمجه في معيار DVB-H .

يُعتبر التضمين الهرمي أحد التطبيقات العملية للترميز المسبق بالتراكب ، مما يُساعد على تحقيق أقصى معدل بيانات إجمالي لقنوات البث. عند إرسال الإشارات المُضمّنة هرميًا، يستطيع المستخدمون ذوو الاستقبال الجيد وأجهزة الاستقبال المتطورة فك تشفير طبقات متعددة. أما المستخدمون ذوو أجهزة الاستقبال التقليدية أو ذوي الاستقبال الضعيف، فقد لا يتمكنون إلا من فك تشفير تدفق البيانات المُضمّن في الطبقة الأساسية. بفضل التضمين الهرمي، يُمكن لمشغل الشبكة استهداف فئات مُختلفة من المستخدمين بخدمات أو مستويات جودة خدمة مُختلفة .

ومع ذلك، يعاني التعديل الهرمي التقليدي من تداخل خطير بين الطبقات (ILI) مما يؤثر على معدل الرموز الذي يمكن تحقيقه.

على سبيل المثال، يوضح الشكل مخططًا للطبقات يتكون من طبقة أساسية بتقنية QPSK وطبقة تحسين بتقنية 64QAM . الطبقة الأولى تتكون من بتتين (ممثلة بالدوائر الخضراء). يحتاج كاشف الإشارة فقط إلى تحديد الربع الذي تقع فيه الإشارة لاستعادة قيمتها (وهي '10'، الدائرة الخضراء في الزاوية السفلية اليمنى). في ظروف إشارة أفضل، يستطيع الكاشف تحديد الطور والسعة بدقة أكبر، لاستعادة أربع بتات إضافية من البيانات ('1101'). بالتالي، تحمل الطبقة الأساسية القيمة '10'، وتحمل طبقة التحسين القيمة '1101'.

بالنسبة لرمز مُعدَّل هرميًا بطبقة أساسية QPSK وطبقة تحسين 16QAM، يصل فقدان معدل نقل البيانات في الطبقة الأساسية إلى حوالي 1.5 بت/رمز، مع نسبة إشارة إلى ضوضاء  (SNR) إجمالية عند الاستقبال تبلغ حوالي 23 ديسيبل ، وهي تقريبًا الحد الأدنى المطلوب للتعديل غير الهرمي المماثل، 64QAM. لكن 16QAM غير الطبقي بنفس نسبة الإشارة إلى الضوضاء يقترب من معدل النقل الكامل. هذا يعني، بسبب التداخل بين الطبقات (ILI)، فقدانًا بنسبة 37.5% تقريبًا من معدل النقل الممكن تحقيقه في الطبقة الأساسية. علاوة على ذلك، وبسبب التداخل بين الطبقات وعدم اكتمال فك تشفير رموز الطبقة الأساسية، يزداد معدل خطأ فك تشفير رموز الطبقات العليا أيضًا.

• تكييف الرابط
• ترميز الفيديو القابل للتوسيع H.264
• امتدادات قابلية التوسع لـ H.265 (SHVC)
• ترميز الفيديو القابل للتطوير AV1
• MPEG-4 SLS
• MPEG-5 الجزء 2 / ترميز الفيديو المحسن منخفض التعقيد / LC EVC
• DTS-HD MA
• تقشير معدل البت لـ Ogg Vorbis
• وضع WavPack الهجين
• قابلية توسيع نطاق نسبة الإشارة إلى الضوضاء في JPEG 2000

• H. Méric, J. Lacan, F. Arnal, G. Lesthievent, M.-L. Boucheret, Combining adaptive Coding and Modulation With Hierarchical Modulation in Satcom Systems , IEEE Transactions on Broadcasting , Vol. 59, No. 4 (2013), pp 627-637.
• شو وانغ، سونييل كوون ويي، بي كي، حول تعزيز التعديل الهرمي ، ندوة IEEE الدولية حول أنظمة الوسائط المتعددة ذات النطاق العريض والبث ، 31 مارس 2008 - 2 أبريل 2008، لاس فيغاس، نيفادا، (2008)، ص 1-6.
• شيموس أوليري، " أنظمة الإرسال الهرمي وأنظمة COFDM "، نُشر في: معاملات IEEE في البث (المجلد: 43، العدد: 2، يونيو 1997)، الصفحات: 166-174

• شرح التعديل الهرمي في موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 25-03-2012)
• التعديل الهرمي في إطار DVB