کاربردهای پردازش سیگنال دیجیتال

با استفاده از قابلیت های تکنولوژی های دیجیتال در پردازش سیگنال ها، می توان گفت که احتیاجی به درک ارتباط آنها با تکنولوژی های آنالوگ نیست. در ادامه به سه کاربرد در پردازش سیگنال دیجیتال می پردازیم.

1. کابرد CD خوان یا خواننده ی لوح فشرده

 لوح های فشرده، در سال 1982 برای اولین بار در آلمان ساخته شدند. به تغییرات ولتاژ ذخیره شده طی زمان و بر اساس یک صوت، سیگنال آنالوگ گفته می شود. با استفاده از یک CD خوان، می توان یک سیگنال باینری غیر قابل فهم  را به یک سیگنال آنالوگ قابل فهم تبدیل نمود. دستگاه CD خوان دستگاه بسیار جذابی است. 

 برای ذخیره ی یک سیگنال صوتی انالوگ، بعنوان مثال یک صدای انسان یا موزیک که روی یک cd قرار دارد می توان از یک مبدل آنالوگ به دیجیتال استفاده نمود. و سپس می توان به طرز خاصی آنها را رمزگذاری کرد تا بتوان این اطلاعات را فشرده سازی نمود تا هنگام پخش cd به مشکل و خطا بر نخوریم. در ساخت یک cd، حفره ها و برآمدگی ها،که مشخص کننده ی صفرها و یک ها ی کوانتیزه و فرآیند رمزگذاری هستند، بر روی سطح دیسک تاثیر گذاشته اند. این چنین حفره ها و برآمدگی ها می توانند توسط دستگاه cd خوان، تشخیص داده شوند و سپس به یک سیگنال آنالوگ تبدیل می شوند که به طور تقریبی، به هنگام اجرا شدن cd سیگنال اصلی را مشخص می کند. برای تبدیل یک سیگنال دیجیتال به آنالوگ، از یک مبدل دیجیتال به آنالوگ استفاده می شود. همان طور که در فصل ۸ مشاهده خواهید نمود، یک سیگنال صوتی با نرخ ۴۴۰۰۰ نمونه در ثانیه نمونه گیری می شود( که برای یک سیگنال صوتی معمولی، معادل است با یک فرکانس ماکزیمم در حدود 22khz . ). و هر یک از این نمونه ها، حاوی یا مشخص کننده ی چند بیت هستند. برای ایجاد صوت های استریو، باید دو کانال را ضبط کنیم. به هر حال، تعداد بیت های تشکیل دهنده ی یک سیگنال بسیار زیاد است و نیاز دارد تا به طور خاصی فشرده سازی شده و رمزگذاری شود. داده های حاصل شده که به شکل حفره ها و برآمدگی ها هستند و بر روی محیط cd قرار دارند، در یک مسیر مارپیچی که از درون به بیرون دیسک قرار دارد، قرار می گیرند.  

در کنار تبدیل باینری به آنالوگ، باید گفت که دستگاه CD خوان، یک سیستم بسیار جذاب دارد( به عکس 0.1 توجه کنید). همان طور که مشاهده می کنید، دستگاه CD خوان، با سرعت های متفاوتی بسته به موقعیت مسیر می چرخد. سپس لیزر بر روی CD تابیده می شود و لنز حفره ها و برآمدگی های CD را می خواند. حالا برای اینکه لیزر بتواند مسیر در حال خوانده شدن را دنبال کند، حرکت داده می شود. برای درک این موضوع، فرض کنید عرض مسیر کمتر از یک میکرومتر است و ارتفاع برآمدگی ها یک نانومتر است. 

 هنگامی که یک CD اجرا می شود، دستگاه پخش کننده ی CD با تاباندن لیزر بر روی مسیرها، همان طور که CD می چرخد، آنها را دنبال می کند. لیزر نوری را بر روی CD می تاباند که توسط حفره ها و برآمدگی های رو سطح CD منعکس می شود. سپس یک حسگر(سنسور) نور منعکس شده را دریافت می کند و آن را به یک سیگنال دیجیتال تبدیل می کند. سپس این سیگنال دیجیتال، با استفاده از مبدل دیجیتال به آنالوگ(DAC) به یک سیگنال آنالوگ تبدیل می شود. در ادامه این سیگنال تقویت می شود و با استفاده از بلندگوها به یک سیگنال صوتی مشابه با سیگنال اصلی ضبط شده تبدیل می گردد.

رادیوی نرم افزاری و رادیوی شناختی

رادیوی نرم افزاری(Software-defined radio ) و رادیوی شناختی(cognitive radio) تکنولوژی های جدیدی در زمینه ی اتباطات بی سیم هستند. در رادیوهای نرم افزاری(SDR) عملیات سخت افزاری، به صورت نرم افزاری پیاده سازی می شوند.  رادیوی شناختی(CR) انعطاف پذیری لازم برای استفاده ی موثر از طیف فرکانس رادیویی را ارائه می دهد و سرویس های جدیدی را در دسترس کابران قرار می دهد. در سازمان های مختلف، برای کابران مختلف(مثل کاربران تلویزیون و رادیو و یا بیسیم پلیس)  پهنای باند مخصوصی اختصاص داده می شود. چون که اکثر پهنای باندها به کاربران اختصاص داده شده اند، پس برای کاربران جدید با کمبود طیف مواجه خواهیم شد. اما مشاهده شده است که آن طیف های اختصاص داده شده در بیشتر مواقع کاملا مورد استفاده قرار نمی گیرند. رادیوی شناختی، این مشکل را حل می کند. 

• قبلی