۱-۱) آشنايي با ميكروكنترلرها
گر چه كامپيوترها تنها چند دهه اي است كه با ما همراهند، با اين حال تأثير عميق آنها بر زندگي ما با تأثير تلفن، اتومبيل و تلويزيون رقابت مي كنند … تصور ما از كامپيوتر معمولاً «داده پردازي» است كه محاسبات عددي را بطور خستگي ناپذير انجام مي‎دهد.

ما كامپيوترها را به عنوان جزء مركزي بسياري از فرآورده هاي صنعتي و مصرفي از جمله درسوپرماركت ها،‌ داخل صندوق هاي پول و ترازو، در اجاق ها و ماشين هاي لباسشويي،‌ ساعتهاي داراي سيستم خبر دهنده و ترموستات ها، VCR ها و … در تجهيزات صنعتي مانند مته هاي فشاري و دستگاه هاي حروفچيني نوري مي يابيم. در اين مجموعه ها كامپيوترها وظيفه «كنترل» را در ارتباط با «دنياي واقعي»، براي روشن و خاموش كردن وسايل و نظارت بر وضعيت آنها انجام مي دهند. ميكروكنترلرها (برخلاف ريزكامپيوترها و ريز پرازنده ها) اغلب در چنين كاربردهايي يافت مي‎شوند.
با اين كه بيش از بيست سال از تولد ريزپردازنده ها نمي گذرد، تصور وسايل الكترونيكي و اسباب بازيهاي امرزوي بدون آن كار مشكلي است. در ۱۹۷۱ شركت اينتل، ۸۰۸۰ را به عنوان اولين ريزپردازنده موفق عرضه كرد.

مدت كوتاهي پس از آن شركت موتورولا، RCA و سپس تكنولوژي MOS و شركت زايلوگ انواع مشابهي را به ترتيب به نامهاي ۶۸۰۰ و ۱۸۰۱ و ۶۵۰۲ و Z80 عرضه كردند. گر چه اين IC ها (مدارهاي مجتمع) به خودي خود فايده اي زيادي نداشتند اما به عنوان بخشي از يك كامپيوتر تك بورد يا SBC ، به جزء مركزي فرآورده هاي مفيدي براي آموزش طراحي با ريزپردازنده ها تبديل شدند. از اين SBC ها كه به سرعت به آزمايشگاه هاي طراحي در كالج ها و شركهاي الكترونيك راه پيدا كردند مي‎توان براي نمونه از D2 ساخت موتورولا، KIM-1 ساخت Mos Technology و SCK-85 متعلق به شركت اينتل نام برد.

«ريزكنترلگر» قطعه اي شبيه به ريز پردازندها ست در ۱۹۷۶ اينتل ۸۷۴۸ را به عنوان اولين قطعه ي خانواده ي ريزكنترلرگرهاي MCS-48TM معرفي كرد. ۸۷۴۸ با ۱۷۰۰۰ ترانزيستور در يك مدار مجتمع شامل يك CPU ، ۱ كيلوبايت EPROM ، ۶۴ بايت RAM ،‌۲۷ پايه ورودي – خروجي (I/O) ويك تايمر ۸ بيتي بود.
اين IC و ديگر اعضاي MCS-48TM كه پس از آن آمدند، خيلي زود به يك استاندارد صنعتي در كاربردهاي كنترل گرا تبديل شدند. جايگزين كردن اجزاء الكترومكانيكي در فرآورده هايي مثل ماشينهاي لباسشويي و چراغ هاي راهنمايي از ابتداي كار يك كاربرد مورد توجه براي اين ميكروكنترلرها بودند و همين طور باقي ماندند. ديگر فرآورده هايي كه در آنها مي‎توان ميكروكنترلر را يافت عبارتند از اتومبيلها، تجهيزات صنعتي، وسايل سردرگمي و ابزارهاي جانبي كامپيوتر (افرادي كه يك PC از IBM دارند كافي است به داخل صفحه كليد نگاه كنند تا مثالي ازيك ميكروكنترلر را در يك طراحي با كمترين اجزاء ممكن ببينند).

توان ، ابعاد و پيچيدگي ميكروكنترلرها با اعلام ساخت ۸۰۵۱ يعني اولين عضو خانواده ميكروكنترلر MCS-51TM در ۱۹۸۰ توسط اينتل پيشرفت چمشگيري كرد. در مقايسه با ۸۰۸۴ اين قطعه شامل بيش از ۶۰۰۰۰ ترانزيستور، ۴K بايت ROM ،‌۱۲۸ بايت RAM ، ۳۲ خط I/O، يك درگاه سريال و دو تايمر ۱۶ بيتي است كه از لحاظ مدارات داخلي براي يك IC ، بسيار قابل ملاحظه است.

امروزه انواع گوناگوني از اين IC وجو ددارند كه به طور مجازي اين مشخصات را دو برابر كرده اند. شركت زيمنس كه دومين توليد كننده قطعات MCS-51TM است ، SAB 80515 را بعنوان يك ۸۰۵۱ توسعه يافته در يك بسته ي ۶۸ پايه با ۶ درگاه (پورت) I/O بيتي، ۱۳ منبع وقفه و يك مبدل آنالوگ به ديجيتال با ۸ كانال ورودي عرضه كرده است. وخانواده ي ۸۰۵۱ به عنوان يكي از جامعترين و قدرتمندتر ين ميكروكنترلرهاي ۸ بيتي شناخته شده و جايگاهش را به عنوان يك ميكروكنترلر مهم براي سالهاي آينده يافته است.

 

۲-۱) مقايسه ي ريزپردازنده ها با ميكروكنترلرها
فرق يك ميكروكنترلر با يك پردازنده چيست؟ با اين سوال از سه جنبه مي‎توان برخورد كرد:
۱-۲-۱) معماري سخت افزار
در حالي كه ريزپردازنده يك CPUي تك تراشه اي است، ميكروكنترلر در يك تراشه ي واحد شامل يك CPU و بسياري از مدارات لازم براي يك سيستم ميكروكامپيوتري كامل است. اجزاي داخل خط چين بخش كاملي از اغلب IC هاي ميكروكنترلر هستند (شكل ۲-۱). علاوه بر CPU ميكروكنترلرها شامل ROM, RAM يك رابطه سريال، يك رابط موازي، تايمر و مدارات زمان بندي وقفه هستند كه همگي در يك IC قرار دارند. البته مقدار RAM روي تراشه حتي به ميزان آن در يك سيستم ميكروكامپيوتري كوچك هم نمي رسد ولي اين مساله محدوديتي ايجاد مي‎كند براي كاربردهاي ميكروكنترلر بسيار متفاوت است.

يك ويژگي مهم ميكروكنترلرها، سيستم وقفه موجود در آنهاست. ميكروكنترلرها به عنوان ابزارهاي كنترلرگرا، اغلب براي پاسخ بي درنگ به وقفه ها – محرك هاي خارجي- مورد استفاده قرار مي گيرند، يعني بايد در پاسخ به يك «اتفاق» سريعا يك فرآيند را معوق گزارده، به فرآيند ديگر بپردازند. باز شدن در يك اجاق مايكروو مثالي است ازيك اتفاق كه ممكن است باعث ايجاد يك وقفه در يك سيستم ميكروكنترلري شود. البته اغلب ريزپردازنده ها مي‎توانند سيستم هاي وقفه ي قدرتمندي را به اجرا بگذارند اما براي اين كار معمولاً به اجزاي خارجي نياز دارند. حال آنكه مدارات روي يك تراشه ي يك ميكروكنترلر شامل تمام مدارات مورد نياز براي به كارگيري وقفه ها است.

۲-۲-۱) كاربردها
ريزپردازنده ها اغلب به عنوان CPU در يك سيستم ميكروكامپيوتري به كار مي روند ولي ميكروكنترلرها در طراحي هاي كوچك با كمترين اجزاء ممكن كه فعاليت كنترلرگرا انجام مي دهند نيز يافت مي‎شوند. اين طراحي ها در گذشته با چند ودجين و يا حتي صدها IC ديجيتال انجام مي شد و اكنون يك ميكروكنترلر مي‎تواند در كاهش تعداد كل اجزاء كمك كند. آنچه مورد نياز است شامل يك ميكروكنترلر تعداد كمي اجزاء پشتيبان و يك برنامه كنترلي در ROM مي‎باشد. ميكروكنترلرها براي «كنترل» ابزارهاي I/O در طراحي هايي با كمترين تعداد اجزاء ممكن مناسبند، حال آنكه ريزپردازنده ها مناسب «پردازش» اطلاعات در سيستم هاي كامپيوتري مناسبند.

۳-۲-۱) ويژگي هاي مجموعه ي دستور العمل ها
بدليل تفاوت در كاربردها، مجموعه دستورالعمل هاي مورد نياز براي ميكروكنترلر تا حدودي با ريزپردازنده ها تفاوت دارد. مجموعه دستور العملهاي ريزپردازند ها بر عمل پردازش تمركز يافته اند و در نتيجه داراي روشهاي آدرس دهي قدرتمند به همراه دستور العمل هايي انجام عمليات روي حجم زياد داده هستند.

دستور العمل ها روي چهاربيت ها، بايت ها، كلمه ها يا حتي كلمات مضاعف عمل مي كنند. روش هاي آدرس دهي با استفاده از فاصله هاي نسبي و اشاره گرهاي آدرس، امكان دسترسي به آرايه هاي بزرگ داده را فراهم مي كنند. حالتهاي افزايش يك واحدي اتوماتيك و كاهش يك واحدي اتوماتيك، حركت گام به گام روي بايت ها، كلمه ها و كلمه هاي مضاعف را در آرايه ها آسان مي كنند. دستور العمل هاي رمزي نمي توانند در داخل برنامه ي كاربردي اجرا شوند و بسياري ويژگي هاي ديگر از اين قبيل.

از سوي ديگر ميكروكنترلرها ، مجموعه دستور العمل هايي مناسب براي كنترل وروديها و خروجي ها دارند. ارتباط بسياري از ورودي ها و خروجي ها تنها نيازمند يك بيت است. براي مثال يك موتور مي‎تواند توسط يك سيم پيچ كه توسط يك درگاه خروجي يك بيتي، انرژي دريافت مي‎كند روشن و خاموش شود. ميكروكنترلرها دستور العمل هايي براي ۱ كردن و ۰ كردن بيت هاي جداگانه دارند و ديگر عمليات روي بيت ها مثل OR ،‌AND يا EXOR كردن منطقي بيت ها، پرش در صورت ۱ يا ۰ بودن يك بيت و مانند آنها را نيز انجام مي دهند. اين ويژگي مفيد به ندرت در ريزپردازنده ها يافت مي‎شود زيرا آنها معمولاً براي كار روي بايت ها يا واحدهاي بزرگتر داده طراحي مي‎شوند.

ميكروكنترلرها ، براي كنترل و نظارت بر ابزارها (شايد توسط يك رابط تك بيتي)، مدارات داخلي و نيز دستور العملهايي براي عمليات ورودي – خروجي زمان بندي اتفاقات و فعال كردن و تعيين اولويت كردن وقفه هاي ناشي از محرك هاي خارجي دارند. ريزپردازنده ها اغلب به مدارات اضافي ( IC هاي رابط سريال، كنترل كننده هاي وقفه، تايمرها و غيره) براي انجام اعمال مشابه نياز دارند. با اين همه در قدرت پردازش محض، يك ميكروكنترلر هرگز به ميكروپروسسور نمي رسد (اگر در بقيه موارد هم يكسان باشند) زيرا بخش عمده «فضاي واقعي» IC ميكروكنترلر صرف تهيه امكانات روي تراشه مي‎شود، البته به قيمت كاهاش توان پردازش.

از آنجا كه فضاهاي واقعي در تراشه ها براي ميكروكنترلرها اهميت دارند، دستور العمل ها بايد بي نهايت فشرده باشند و اساسا در يك بايت پياده سازي شوند. يكي از نكات در طراحي،‌جا دادن برنامه كنترلي در داخل ROM روش تراشه است، زيرا افزودن حتي يك ROM خارجي، هزينه نهايي توليد را بسيار افزايش مي‎دهد. كد گذاري (به رمز در آوردن) فشرده براي مجموعه دستور العملهاي ميكروكنترلر، ضروري است، در حالي كه ريز پردازنده ها به ندرت داراي اين ويژگي هستند و روشهاي آدرس دهي آنها باعث به رمز در آوردن غير فشرده ي دستور العمل ها مي‎شود.

فصل دوم:

اصول و نحوه عملكرد فرستنده ها
و گيرنده هاي راديويي

۱-۲) روشهاي مدولاسيون دامنه
به طور كلي شكل موج ASK M تايي داراي M-1 دامنه گسسته و يك حالت خاموش است. چون وارونگي فاز و تغييرات ديگر رخ نمي دهد، مي توانيم مولفه q سيگنال (t) را برابر صفر قرار داده مولفه I را يك سيگنال تك قطبيNRZ در نظر بگيريم.
(۲ الف)
ميانگين و واريانس رشته ديجيتال عبارت است از
(۲ ب)
پس طيف معادل پايين گذر عبارت است از
(۱)

اكثر توان سيگنال در گستره قرار دارد و افت طيف از فركانس مركزي به آن طرف به صورت مرتبه دوم، يعني متناسب با است. اين ملاحظات مي گويد پهناي باند انتقال تقريبا است. اگر يك سيگنال ASK M تايي نشان دهنده داده دو دويي با آهنگ باشد آنگاه يا
(۲)
اين نسبت آهنگ بيت به پهناي باند انتقال معيار«سرعت» مدولاسيون يا كارايي طيف آن است. OOK دودويي ضعيفترين كارايي طيفي را دارد زيرا به ازاي .
با توسل به اصل مالتي پلكس حامل ربعي ميت وان با AM حامل ربعي (QAM) به سرعتي دو برابر ASK دودويي دست يافت. شكل۱-۲ الف نمودار جعبه اي يك فرستنده QAM دودويي با ورودي دودويي قطبي داراي آهنگ rb را نشان مي‎دهد. مبدل سري به موازي ورودي را به دو رشته متشكل از بيتهاي يك در ميان با آهنگ r=rb/2 تقسيم مي‎كند. پس سيگنالهاي مدوله كننده I و q به صورت زير نشان داده مي‎شوند.

كه در آن مقادير اوج سيگنال مدوله كننده در فاصله دلخواه است. شكل ۱۴٫ ۱- ۳ ب اين اطلاعات را به صورت منظومه سيگنال دو بعدي نشان مي‎دهد چهار نقطه سيگنال با زوج بيتهاي متناظر منبع موسوم به دو بيتي مشخص شده اند. سرانجام با جمع كردن حاملهاي مدوله شده QAM معادله (۱) به دست مي‎آيد. مولفه هاي I و q مستقل اند ولي شكل پالس و مقادير آماري يكساني دارند، يعني . پس
(۱-۲)

كه در آن معادلات (۴ ب) و (۵ب) با استفاده كرده ايم. با QAM دو دويي مي توانيم به دست يابيم. زيرا آهنگ دو بيتي ها نصف آهنگ بيت ورودي است، و پهناي باند انتقال به تقليل مي يابد.
ولي به خاطر داشته باشيد كه طيف ASK و QAM در واقع فراتر از پهناي باند انتقال تقريبي است. اين «سرزير» طيفي به خارج BT در انتقال راديويي و سيستمهاي مالتي پلكس تقسيم فركانس بسيار مهم است. زيرا به تداخل با سيگنالهاي ديگر كانالها مي‎انجامد. با فيلتر كردن خروجي مدولاتور مي‎توان سر زير را كنترل كرد، ولي فيلتر كردن شديد باعث بروز ISI درسيگنال مدوله شده مي‎شود و بايد از آن اجتناب كرد.

براي دست يابي به كارايي طيف بدون سرريز مي‎توان مدولاتر VBS شكل ۱۴٫ ۱-۴ الف را به كار برد. فيلتر VBS تنها ردي به عرض ازيك كنار باند را باقي مي گذارد و چيزي شبيه شكل ۲-۲ مي‎شود كه طيفي باند محدود با دارد. پس اگر آنگاه
(۳)
حد بالا به ازاي حاصل مي‎شود.
۲-۲) اجزا و محدوديت هاي سيستم هاي مخابراتي
سيستم مخابراتي اطلاعات را از مبدا به مقصدي آن طرفتر مي فرستند. كاربرد سيستمهاي مخابراتي چنان متعدد است كه نمي توانيم تمام انواع آن را در اينجا ذكر كنيم. همچنين نمي توانيم تمام بخشهاي تشكيل دهنده يك سيستم را نيز به تفضيل بيان كنيم يك سيستم نوعي اجزاي متعددي دارد كه تمام رشته مهندسي برق را مي پوشاند مدار ، الكترونيك، الكترومغناطيس، پردازش سيگنال، ميكروپروسسور، و شبكه هاي مخابراتي تنها تعدادي از رشته هاي مربوط به اين زمينه است. به علاوه برسي جزء به جزء اين نكته اساسي را در بوته ابهام باقي مي گذارد كه يك سيستم مخابراتي در كل فراتر از مجموع اجزاي آن است.

به همين خاطر موضوع را از ديدگاهي كلي تر بررسي مي كنيم با توجه به اينكه كار اصلي تمام سيستم هاي مخابراتي انتقال اطلاعات است. اصول و مسائل انتقال اطلاعات به صورت الكتريكي را مورد توجه قرار مي‎دهيم. اين كار را با چنان عمقي انجام مي‎دهيم كه بتوانيم روشهاي تحليل وطراحي مناسبي براي كاربردهايي بسيار وسيع پي ريزي كنيم. به طور خلاصه اين كتاب به سيستم مخابراتي به عنوان يك سيستم نظر دارد.

۳-۲) اطلاعات، پيام، سيگنال
مسلماً مفهوم اطلاع در مخابرات مفهومي محوري است. ولي اطلاع واژه اي متضمن معاني زبان شناختي و فلسفي است كه كار تعريف آن را دشوار مي‎كند. براي پرهيز از اين دشواريها پيام را در نظر مي گيريم كه به صورت تبلور فيزيكي اطلاعات ايجاد شده توسط منبع تعريف مي‎شود. پيام هر شكلي داشته باشد هدف سيستم باز سازي قابل قبولي از آن در مقصد است.
منابع اطلاعاتي انواع گوناگوني دارند از منابع ماشيني گرفته تا منابع انساني، و پيام شكلهاي مختلفي دارد. به طور كلي دو نوع پيام مجزا مي‎توان در نظر گرفت، آنالوگ و ديجيتال، اين تمايز به نوبه خود معياري براي موفقيت سيستم مخابراتي تعيين مي‎كند.

شكل ۱٫ ۱-۱ سيستم مخابراتي با مبدلهاي ورودي و خروجي.

پيام آنالوگ كميتي فيزيكي است كه با زمان تغيير مي كند و اين تغيير معمولاً به صورتي هموار و پيوسته صورت مي‎گيرد. فشار اكوستيكي حاصل از صحبت كردن، موقعيت زاويه اي ژيروسكوپ هواپيما،‌ يا شدت نور در نقطه اي از تصوير تلويزيوني نمونه هايي از پيامدهاي آنالوگ هستند. چون اطلاعات در شكل موج تغيير با زمان نهفته است سيستم مخابراتي آنالوگ بايد بتواند اين شكل موج را با ميزان هماندهي قابل قبولي بازسازي كند .

پيام ديجيتال رشته مرتبي از نمادهاي برگزيده از يك مجموعه متناهي از عناصر گسسته است. حروف چاپ شده بر روي اين صفحه، فهرست تغييرات ساعت به ساعت دما، يا كليدهايي كه از صفحه كليد فشرده مي‎شوند نمونه هايي از پيام هاي ديجيتال هستند. چون اطلاعات در نمادهاي گسسته نهفته اند، سيستم مخابرات ديجيتال بايد بتواند اين نمادها را در مقصد با دقت قابل قبولي در يك زمان معين بازسازي كند.

به ندرت مي‎توان منبع پيامي آنالوگ يا ديجيتال، يافت كه به خودي خود الكتريكي باشد. پس چنانچه در شكل ۱٫ ۱-۱ نشان داده شده اكثرسيستم هاي مخابراتي در ورودي و خروجي مبدلهايي دارند. مبدل ورودي پيام رابه سيگنال الكتريكي ولتاژ يا جريان، مبدل خروجي سيگنال خروجي را به پيام مطلوب تبديل مي‎كند. براي مثال مبدلهاي يك سيستم مخابراتي صوتي، ميكروفون در ورودي و بلندگو در خروجي هستند. از اين پس فرض مي كنيم مبدلهاي مناسبي وجود دارند و كار خود را به انتقال سيگنال متمركز مي كنيم. به اين ترتيب اصطلاحات سيگنال و پيام را به جاي هم نيزبه كار مي بريم زيرا سيگنال نيز مثل پيام تبلور فيزيكي اطلاعات است.
۴-۲) اجزاي سيستم مخابراتي
شكل ۱٫ ۲-۱ اجزاي كي سيستم مخاربراتي را با حذف مبدلها و در نظر گرفتن آلودگيهاي ناخواسته نشان مي‎دهد. هرسيستم مخابراتي چند جزء اصلي دارد، فرستنده ، كانال مخابراتي، و گيرنده. هر بخش نقشي خاص در انتقال سيگنال دارد كه در زير تشريح مي‎شود.

فرستنده سيگنال ورودي را پردازش مي‎كند تا يك سيگنال مخابراتي مناسب با مشخصات كانال انتقال ايجاد كند. پردازش سيگنال براي انتقال تقريبا هميشه با مدولاسيون همراه است و مي‎تواند شامل كد گذاري هم بشود.
كانال مخابراتي محيطي الكتريكي است كه پلي بين منبع و مقصد است. اين كانال مي‎تواند يك زوج سيم يك كابل هم محور يك منبع راديويي، يا پرتوليزر باشد. هر كانالي مقداري تلفات و تضعيف انتقال دارد. پس با افزايش فاصله توان سيگنال به تدريج كم مي‎شود .
گيرنده روي سيگنال خروجي كانال عمل كرده سيگنال مناسب را براي مبدل وقع در مقصد فراهم مي‎كند.

شكل ۱٫ ۱-۲ اجزاي سيستم مخابراتي
در عمل گيرنده شامل تقويت براي جبران تلفات انتقال، دمدولاسيون و كدگشايي براي معكوس كردن پردازش سيگنال انجام شده در فرستنده مي‎باشد. فيلتر كردن نيز عمل مهم ديگري است كه در گيرنده به دلايلي كه بعدا خواهيم گفت انجام مي‎شود.
اثرهاي ناخواسته و نامطلوبي در مسير انتقال سيگنال تضعيف نامطلوب است، زيرا قدرت سيگنال را در گيرنده كاهش مي‎دهد. ولي اعوجاج، تداخل، و نويز، كه باعث تغيير شكل سيگنال مي‎شوند مهمتر از تضعيف هستند. اگر چه اين آلودگيها در هر نقطه اي مي‎تواند رخ دهد ولي طبق قرارداد تمام تقصير به گردن كانال مخابراتي گذاشته شده فرستنده و گيرنده ايده ال فرض مي‎شوند. شكل ۱٫ ۲-۱ بازتاب اين قرارداد است
اعوجاج تغيير شكل موجي است كه در اثر نقصان پاسخ خود سيستم به سيگنال مطلوب ايجاد مي‎شود. اعوجاج برخلاف نويز و تداخل در صورت نبودن سيگنال از بين مي رود. اگر كانال پاسخي خطي ولي با اعوجاج كاهش داشته باشد مي‎توان اعوجاج را به كمك فيلترهاي خاصي موسوم به متعادل كننده حذف كرد يا حداقل كاهش داد.
تداخل آلودگي توسط سيگنالهاي خارجي داراي منابع انساني – مثل فرستنده هاي ديگر، خطوط انتقال توان و ماشينها مدارهاي سوييچينگ و غيره است. تداخل غالباً در سيستمهاي راديويي كه آنتنهايشان معمولاً سيگنالهاي ديگر را دريافت مي كنند صورت مي‎گيرد. تداخل RF (فركانس راديويي) در سيستم هاي كابلي نيز كه مدارهاي گيرنده هايشان سيگنالهاي تابشي از منابع نزديك را مي گيرند رخ مي‎دهد. با فيلتر كردن مي‎توان تداخل را كم كرد به شرطي كه سيگنالهاي تداخلي در باند فركانسي ديگري غير از باند فركانسي سيگنال مطلوب قرار داشته باشد.

نويز سيگنال الكتريكي گاوتره اي و غير قابل پيش بيني يي است كه به طور طبيعي در فرايندهاي سيستمهاي داخلي و خارجي به وجود مي‎آيد. وقتي اين تغييرات گاتوره اي روي سيگنال حاوي اطلاعات سوار مي شود، ممكن است پيام تا حدي خراب شود يا به طور كلي از بين برود فيلتر كردن آلودگي نويز را كاهش مي‎دهد ولي نويز باقي مانده و غير قابل حذف اجتناب ناپذير است. اين نويز يكي از محدوديتهاي اساسي سيستم است.

سرانجام بايد بگوييم كه شكل ۱٫ ۱-۲ يك انتقال يكطرفه ( يا simplex به اختصار SX) را نشان مي‎دهد. براي مخابره دو طرفه بايد در هر دو طرف هم فرستنده داشت و هم گيرنده سيستم دو طرفه كامل ( Full- duplex به اختصار FDX ) كانالي دارد كه مخابره همزمان در دو جهت را ممكن مي‎كند. سيستم نيمه دو طرفه ( half- duplex به اختصار HDX ) انتقال در هر دو طرف را اجازه مي‎دهد ولي نه به طور همزمان .
۵-۲) مدولاسيون و كدگذاري
مدولاسيون و كدگذاري عملياتي هستند كه در فرستنده براي دستيابي به انتقال مؤثر و قابل اعتماد انجام مي‎شوند. اين عمليات آنقدر مهم هستند كه در اينجا راجع به آنها صحبتي بكنيم. بعدا چند فصضل را به روشهاي مدولاسيون و كدگذاري اختصاص خواهيم داد.
۶-۲) روشهاي مدولاسيون

در مودولاسيون دو شكل موج دخيل اند: سيگنال مدوله كننده كه پيام را نشان مي‎دهد و موج حاصل كه بايد براي آن كاربرد خاص مناسب باشد. مدولاتور موج حامل را به صورتي متناظر با تغييرات سيگنال مدوله كننده تغيير مي‎دهد. پس موج مدوله شده حاصل اطلاعات پيام را «حمل مي‎كند». مدولاسيون بايد عملي برگشت پذير باشد تا بتوان عمل مكمل دمدولاسيون را انجام داد.
شكل ۱٫ ۲-۱ بخشي از يك سيگنال مدوله كنننده (الف) و شكل موج مدوله شده حاصل از تغيير دامنه موج حامل سينوسي (ب) را نشان مي‎دهد. اين همان مدولاسيون دامنه متداول (AM) درپخش راديو و يكاربردهاي ديگرست. پيام را مي توان با مدولاسيون فركانسي (FM) يا مدولاسيون فاز (PM) نيزبر حامل سينوسي سوار كرد. تمام روشهاي مدولاسيون حامل سينوسي تحت نام مدولاسيون موج پيوسته (CW) قرار مي گيرند.

جالب اينكه شما هنگام حرف زدن به صورت مدولاتور CW عمل مي‎كنيد. انتقال صوت از طريق هوا با ايجاد تونهاي حامل در تارهاي صوتي و مدوله كردن آنها با زبان، دندان، لبهاو غيره۸ انجام مي‎شود. پس آنچه گوش مي شنود يك موج اكوستيكي مدوله شده، شبيه سيگنال AM است.
در اكثر سيستمهاي انتقال دوربرد از مدولاسيون CW با حاملي كه فركانس آن بسيار بزرگتر از بزرگترين مولفة فركانسي سيگنال مدوله كننده است، استفاده مي‎شود. به اين ترتيب طيف سيگنال مدوله شده، يك باند فركانسي متمركز در حول فركانس حامل خواهد بود. در اين شرايط مي گوييم مدلاسيون CW انتقال فركانسي ايجاد مي‎كند. مثلا در پخش AM طيف پسام نوعاً از Hz 100 تا KHz 5 است؛ اگر فركانس حامل KHz 600 باشد، طيف موج مدوله شده گسترة KHz 595 تا KHz 605 را مي پوشاند.
در يك روش مدولاسيون ديگر موسوم به مدولاسيون پالسي يك قطار متناوب از پالسهاي كوتاه به عنوان موج حامل به كار مي رود. شكل ۱٫ ۲-۱ ج يك شكل موج با مدولاسيون دامنه پالس (PAM) را نشان مي‎دهد. توجه كنيد كه اين موح PAM نمونه هاي كوتاهي از سيگنال آنالوگ واقع در بالاي شكل را استخراج كرده است. نمونه برداري يك روش پردازش سيگنال بسيار مهم است. و تحت شرايط خاص مي‎توان شكل امواج اصلي را به طور كامل از روي نمونه ها بازسازي كرد.
ولي مدولاسيون پالسي به خودي خود انتقال فركانسي ايجاد نمي كند انتقالي كه براي انتقال مؤثر سيگنال ضروري است. در بعضي از فرستنده ها مدولاسيون پالسي و CW تركيب مي‎شوند. در روشهاي ديگر مدولاسيون كه به زودي شرح خواهيم داد از تركيب مدولاسيون پالسي و كدگذاري استفاده مي‎شود.

۷-۲) مزايا و كاربردهاي مدولاسيون
هدف اصلي مدولاسيون در يك سيستم مخابراتي ايجاد سيگنال مدوله شده اي است كه با مشخصات كانال مخابراتي همخواني داشته باشد. در واقع مدولاسيون چند مزيت و كاربرد عملي دارد كه در زير به اختصار در مورد آنها صحبت خواهيم كرد.

مدولاسيون براي انتقال مؤثر انتقال سيگنال به فواصل دور هميشه با حركت امواج الكترومغناطيسي همراه است چه محيط هدايت كننده اي باشد و چه نباشد بازده هر روش انتقالي به فركانس سيگنال منتقل شده بستگي دارد با استفاده از خاصيت انتقال فركانسي مدولاسيون CW مي‎توان اطلاعات پيام را روي حاملي سوار كرد كه فركانسش براي روش انتقال برگزيده شده مناسب باشد.

به عنوان مثال در مخاربره راديوي در خط ديد بايد انتنهايي به كاربرده شود كه ابعادشان حداقل يك دهم طول موج سيگنال باشد. انتقال يك سيگنال صوتي مدوله نشده كه مولفه هاي فركانسي آن تا KHz هم مي رسد، مستلزم به كارگيري آنتنهايي با ابعاد حدود km 300 است. انتقال سيگنال مدوله شده در MHz 100 به صورت FM اين امكان را مي‎دهد كه مخابره با آنتنهاي داراي اندازه هاي معقول بازده بهتري دارند. Tomasi مبحث فشرده اي راجع به انتشار امواج و آنتنها دارد.

مدولاسيون براي غلبه بر محدوديتهاي سخت افزاري: طراحي سيستم مخابراتي ممكن است با قيودي راجع به هزينه و در دسترس بودن امكانات سخت افزاري همراه باشد، سخت افزارهايي كه عملكردشان غالباً به فركانس مورد استفاده بستگي دارد. مدولاسيون به طراحي اين امكان را مي‎دهد كه سيگنال را در گستره اي قرار دهد كه در آن محدوديت سخت افزاري وجود ندارد. يك نكته در اين ارتباط مسئله پهناي باند كسري است كه به صورت پهناي باند مطلق تقسيم بر فركانس

مركزي تعريف مي‎شود. هزينه ها و پيچيدگي هاي سخت افزاري در صورت پهناي باند مطلق تقيسم بر فركانس مركزي تعريف مي‎شود. هزينه ها و پيچيدگي هاي سخت افزاري در صورت قرارداشتن پهناي باند كسري در محدوده ۱ تا ۱۰ درصد مي نيمم مي‎شود . ملاحظات پهناي باند كسري از آنجا ناشي مي شوند كه واحد مدولاسيون هم در گيرنده ها وجود دارد و هم در فرستنده ها