كتاب تعليمي: مقدمة في معالجة الإشارات الرقمية في هندسة الاتصالات - (كتب هندسة الاتصالات) تأليف Tomasz P Zieliński

ملخص الكتاب يساعد هذا الكتاب التعليمي العملي، والقائم على التجارب المختبرية، القراء على فهم مبادئ معالجة الإشارات الرقمية (DSP) وأساسيات الاتصالات الرقمية القائمة على البرمجيات، لا سيما الشبكات المعرفة برمجياً (SDN) والراديو المعرف برمجياً (SDR). ويستعرض الكتاب أهم المفاهيم الأساسية فقط. يُعد كل فصل من فصول هذا الكتاب مقدمة للمختبر الحاسوبي، حيث يرافقه تمارين مختبرية كاملة وبرامج Matlab جاهزة للاستخدام مع الرسوم التوضيحية والتعليقات (متوفرة على الموقع الإلكتروني للكتاب وتعمل أيضاً على GNU Octave 5.2 مع حزم البرامج المجانية)، مما يوضح كافة التفاصيل أو معظمها للخوارزميات ذات الصلة. ويُكلف الطلاب بفهم البرامج وتعديلها، وتطبيق المفاهيم المقدمة على إشارات RF مسجلة حقيقية أو إشارات مستلمة محاكاة، مع ظروف إرسال ونماذج لعيوب الأجهزة. يتم تقديم المادة التعليمية من خلال عرض أمثلة وتعديلاتها لتناسب تطبيقات مختلفة تحاكي الواقع في مجال الاتصالات. يتكون الكتاب من ثلاثة أجزاء: مقدمة في معالجة الإشارات الرقمية (DSP) (التحليل الطيفي والترشيح الرقمي)، ومقدمة في المواضيع المتقدمة لمعالجة الإشارات الرقمية (DSP) (التحليل والمعالجة متعددة المعدلات، والتكيفية، والقائمة على النماذج، والوسائط المتعددة - الإشارات الصوتية والمرئية)، ومقدمة في أنظمة الاتصالات الحديثة المعرفة برمجياً (تقنية SDR، والتعديلات التماثلية والرقمية، وأنظمة الحامل الواحد والحوامل المتعددة، وتقدير القناة وتصحيحها، بالإضافة إلى قضايا المزامنة).

يتناول هذا الكتاب معالجة العديد من الإشارات الحقيقية؛ حيث يركز الجزء الأول بشكل أساسي على الكلام والصوت، بينما يركز الجزء الثاني بشكل أساسي على تسجيلات الترددات الراديوية (RF) المأخوذة من وحدة RTL-SDR USB ووحدة ADALM-PLUTO، مثل بيانات IQ الملتقطة لإشارة الملاحة الجوية VOR، وإذاعة FM الكلاسيكية مع نظام RDS، وإذاعة DAB/DAB+ الرقمية، و 4G-LTE الهاتف الرقمي. بالإضافة إلى ذلك، يتم اختبار نمذجة ومحاكاة بعض سيناريوهات الإرسال عبر البرامج في هذا الكتاب، لا سيما إشارات TETRA و ADSL و 5G. يقدم مقدمة في معالجة الإشارات الرقمية والاتصالات الرقمية القائمة على البرمجيات؛ ويستعرض الانتقال من معالجة الإشارات الرقمية إلى الاتصالات المتطورة المحددة برمجياً؛ ويتميز بمجموعة من المواد التعليمية التي تشمل منصة اختبار مختبرية وتمارين وتجارب حاسوبية.

عن الغلاف الخلفي يساعد هذا الكتاب التعليمي العملي، والقائم على التجارب المختبرية، القراء على فهم مبادئ معالجة الإشارات الرقمية (DSP) وأساسيات الاتصالات الرقمية القائمة على البرمجيات، لا سيما الشبكات المعرفة برمجياً (SDN) والراديو المعرف برمجياً (SDR). ويستعرض الكتاب أهم المفاهيم الأساسية فقط. يُعد كل فصل من فصول هذا الكتاب مقدمة للمختبر الحاسوبي، حيث يرافقه تمارين مختبرية كاملة وبرامج Matlab جاهزة للاستخدام مع الرسوم التوضيحية والتعليقات (متوفرة على الموقع الإلكتروني للكتاب وتعمل أيضاً على GNU Octave 5.2 مع حزم البرامج المجانية)، مما يوضح كافة التفاصيل أو معظمها للخوارزميات ذات الصلة. ويُكلف الطلاب بفهم البرامج وتعديلها، وتطبيق المفاهيم المقدمة على إشارات RF مسجلة حقيقية أو إشارات مستلمة محاكاة، مع ظروف إرسال ونماذج لعيوب الأجهزة. يتم تقديم المادة التعليمية من خلال عرض أمثلة وتعديلاتها لتناسب تطبيقات مختلفة تحاكي الواقع في مجال الاتصالات. يتكون الكتاب من ثلاثة أجزاء: مقدمة في معالجة الإشارات الرقمية (DSP) (التحليل الطيفي والترشيح الرقمي)، ومقدمة في المواضيع المتقدمة لمعالجة الإشارات الرقمية (DSP) (التحليل والمعالجة متعددة المعدلات، والتكيفية، والقائمة على النماذج، والوسائط المتعددة - الإشارات الصوتية والمرئية)، ومقدمة في أنظمة الاتصالات الحديثة المعرفة برمجياً (تقنية SDR، والتعديلات التماثلية والرقمية، وأنظمة الحامل الواحد والحوامل المتعددة، وتقدير القناة وتصحيحها، بالإضافة إلى قضايا المزامنة).

يتناول هذا الكتاب معالجة العديد من الإشارات الحقيقية؛ حيث يركز الجزء الأول بشكل أساسي على الكلام والصوت، بينما يركز الجزء الثاني بشكل أساسي على تسجيلات الترددات اللاسلكية (RF) المأخوذة من وحدة RTL-SDR USB ووحدة ADALM-PLUTO، مثل بيانات IQ الملتقطة لإشارة الملاحة الجوية VOR، وإذاعة FM الكلاسيكية مع نظام RDS، وإذاعة DAB/DAB+ الرقمية، و 4G-LTE للهاتف الرقمي. بالإضافة إلى ذلك، يتم اختبار نمذجة ومحاكاة بعض سيناريوهات الإرسال عبر البرامج في هذا الكتاب، لا سيما إشارات TETRA و ADSL و 5G. يقدم مقدمة في معالجة الإشارات الرقمية والاتصالات الرقمية القائمة على البرمجيات؛ ويستعرض الانتقال من معالجة الإشارات الرقمية إلى الاتصالات المتطورة المحددة برمجياً؛ ويتميز بمجموعة من المواد التعليمية التي تشمل منصة اختبار مختبرية وتمارين وتجارب حاسوبية.

نبذة عن المؤلف حصل Tomasz P. Zielinski على درجة الماجستير في الإلكترونيات، ودرجة الدكتوراه (التأهيل العلمي) في الهندسة الكهربائية ولقب الأستاذ العلمي في الاتصالات من AGH University of Science and Technology (AGH-UST) في كراكوف، بولندا، في الأعوام 1982 و1996 و2003 على التوالي، كما حصل على درجة الدكتوراه في الهندسة الكهربائية من معهد هندسة السيبرانية والروبوتات التابع للأكاديمية البلغارية للعلوم في صوفيا، بلغاريا، في عام 1988. يعمل منذ عام 1982 في قسم الأجهزة والقياس في AGH-UST بصفته مساعد باحث ومدرس (1982)، ثم أستاذ مشارك (1989)، وأستاذ مساعد (1996)، وأستاذ مشارك (2000). وفي عام 2006، انضم إلى قسم الاتصالات في AGH-UST كأستاذ كامل. وقد ألف وشارك في تأليف أكثر من 175 ورقة علمية في المجلات والمؤتمرات. وهو أيضاً مؤلف لثلاث دراسات متخصصة (جميعها باللغة البولندية): Time-Frequency and Time-Scale Representations of Non-stationary Signals (1996)، وFrom Theory to Digital Signal Processing (2002، 2004)، وDigital Signal Processing: From Theory to Applications (2005، 2007، 2009)، بالإضافة إلى كونه المحرر الرئيسي والمؤلف المشارك للكتاب البولندي Digital Signal Processing in Telecommunications - Fundamentals. Multimedia. Transmission (2014). لقد أشرف على أكثر من 10 مشاريع بحثية بولندية وشارك بنشاط في عدد من البرامج الدولية (EPSR Council UK، وECSON: شبكة الهندسة والعلوم الحسابية للأورام؛ وVECTOR EC FP6: كبسولة منظار متعددة الاستخدامات للتعرف على أورام الجهاز الهضمي وعلاجها؛ وNIH, USA: "فعالية التنظير المرئي عالي السرعة للحنجرة"). وتشمل اهتماماته البحثية معالجة الإشارات الرقمية المتقدمة في أنظمة الاتصالات والأنظمة الطبية الحيوية، وخاصة تحليل الإشارات في النطاق الزمني والترددي. وهو عضو في IEEE.