کوانتیزاسیون و aliasing (نایکوئیست) در پردازش سیگنال های دیجیتال و آنالوگ (علوم مخابرات) مهندسی برق _الکترونیک
نویسنده : مهندس افشین رشید
نکته : دیجیتال کردن سیگنال شامل دو مرحله نمونه برداری و کوانتیزه کردن سیگنال است. شما در این فایل با نمونه برداری سیگنال پیوسته در زمان و پدیده aliasing و نیز کوانتیزه کردن سیگنال نیز میگویند.
پدیده aliasing و نایکوئیست در علوم مخابرات
پدیده aliasing زمانی رخ میدهد که فرکانس نمونه برداری کمتر از نرخ نایکوئیست باشد. این پدیده در حوزه فرکانس، به صورت نمایش فرکانس های بالا در محدوده فرکانس های پایین ظاهر میشود. در حوزه زمان نیز، این پدیده باعث از بین رفتن اطلاعات سیگنال میگردد. لذا aliasing یک پدیده مزاحم بوده و باید رفع شود .راههای مختلفی برای مقابله با aliasing وجود دارد که رعایت نرخ نایکوئیست یکی از آنهاست. متاسفانه بسیاری از سیگنالها در محیط اطراف، محدوده فرکانسی معینی ندارند و برای این سیگنالها، امکان رعایت نرخ نایکوئیست وجود ندارد. یک راه حل مناسب برای ذخیره سازی این نوع سیگنال ها، حذف فرکانسهای بالای سیگنال به وسیله یک فیلتر پایین گذر آنالوگ پیش از ذخیره سازی سیگنال است.
کوانتیزاسیون در پردازش سیگنال:
نمونه برداری یکی از گام ها در جهت ذخیره سازی و پردازش سیگنال ها است. گام بعدی، کوانتیزاسیون این سیگنال های نمونه برداری شده است.
کوانتیزاسیون، در کل به معنای فرایند تبدیل گستره ای از مقادیر ورودی، به گستره ی کوچکتری از مقادیر، در خروجی است، به طوری که مقادیر خروجی، تقریبی از مقادیر ورودی باشند.
آسانترین راه برای کوانتیزاسیون یک سیگنال، این است که نزدیک ترین عدد دیجیتال به مقدار سیگنال آنالوگ در لحظه را، جایگزین آن کنیم.
تلفات مقادیر و خطا، از اتفاقات ناگزیر حین انجام فرایند فشرده سازی است. تفاوت بین مقدار ورودی و مقدار کوانتیزه شده، خطای کوانتیزاسیون نام دارد. دستگاه یا الگوریتمی که عملیات کوانتیزاسیون را انجام می دهد، Quantizer نام دارد. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال، مثالی از یک کوانتیزر است.
نویسنده :مهندس افشین رشید
کارشناسی ارشد برق _ الکترونیک از دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران