Ovaj članak govori o Keyingu pomaka frekvencije. tipka shift ing (FSK)). Razmatraju se načela, prednosti, nedostaci i područja frekvencijske telegrafije.
Frequency Shift Keying(CT), kao i amplituda, koristi se za prijenos telegrafskih signala preko radio kanala, koji su niz pravokutnih elementarnih trenutnih (pozitivnih) i nestrujnih (negativnih) poruka. Za razliku od radijskih signala s pomakom amplitude, gdje odašiljač emitira elektromagnetske vibracije Samo kod izbijanja struje tijekom CT-a emitiranje radio signala se događa kontinuirano i sa strujnim i bez strujnih izbijanja. Stoga se ova metoda manipulacije ponekad naziva rad s aktivnom stankom.
Pri prijelazu sa strujnog impulsa na bezstrujni i obrnuto, amplituda visokofrekventnog titranja ostaje konstantna, a samo se njegova frekvencija mijenja za određenu konstantnu vrijednost fc, što se naziva frekvencijski pomak.
Trenutno su najčešće korišteni sustavi frekvencijske telegrafije oni s frekvencijskim pomacima od 125 (ChT-125), 250 (ChT-250), 500 (ChT-500), 1000 (ChT-1000), 1500 (ChT-1500) Hz . U tom slučaju odstupanje frekvencije pobudnika fm u odnosu na nazivnu (prosječnu) frekvenciju titranja predajnika iznosi + 62,5 Hz; + 125 Hz; + 500 Hz; +750 Hz.
Prosječna frekvencija fo naziva se nositelj (nominalno frekvencija. Treba napomenuti da je izraz "frekvencija nositelja" u frekvencijskoj telegrafiji uveden vrlo uvjetno, budući da u CT prijenosi nikada ne rade na frekvenciji fo. Svrsishodnost uvođenja ovog pojma je zbog samo na činjenicu da je nosiva frekvencija brojčano jednaka prosječnoj frekvenciji frekvencijskog spektra na izlazu odašiljača i stoga je nominalna radna frekvencija odašiljač.
Spektar CT signala ne ovisi samo o brzini telegrafiranja (o glavnoj telegrafskoj frekvenciji), već io veličini frekvencijskog pomaka i načinu generiranja CT signala. Postoje dva glavna načina generiranja CT signala: s prekidom u fazi visokofrekventne oscilacije i bez prekida u njoj.
U prvom slučaju CT signal nastaje naizmjeničnim spajanjem dva neovisna izvora visokofrekventnih oscilacija na stazu pojačanja odašiljača. Jedan od izvora generira oscilacije određene frekvencije i spaja se kada nema trenutnog (negativnog) slanja primarnog signala. Drugi generira oscilacije s frekvencijom koja se razlikuje od prve frekvencije (pomaknuta u odnosu na frekvenciju) za vrijednost fc. Ovaj izvor je povezan s trenutnim (pozitivnim) slanjem primarnog signala.
Budući da su oba izvora visokofrekventnih oscilacija neovisna, tijekom sklopke faza oscilacije poprima proizvoljnu vrijednost, tj. dolazi do prekida faze.
U drugom načinu generiranja signala koristi se jedan izvor visokofrekventnih oscilacija, koji kod bestrujnih (negativnih) slanja primarnog signala stvara oscilacije frekvencije fa, a kod strujnih (pozitivnih) oscilacije s frekvencija fv. Budući da se koristi jedan izvor, frekvencija titranja se kontinuirano mijenja, bez prekidanja faze visokofrekventnog titranja. CT signal ove vrste može se smatrati kao poseban slučaj frekvencijska modulacija visokofrekventnih oscilacija s diskretnim signalom
Koristeći metode frekvencijske telegrafije, moguće je prenijeti dvije različite telegrafske poruke preko radio kanala. Ova metoda prijenosa naziva se dvostruka frekvencijska telegrafija (DFT) i odgovara klasi emisije F.
OFDM · COFDM · TCM AIM · DM · PCM · ΣΔ · PWM · PFM · FIM FHSS · DSSS · CSS
Na pomak frekvencije(ChMn, engleski. Frequency Shift Keying (FSK)) vrijednosti "0" i "1" informacijskog niza odgovaraju određenim frekvencijama sinusoidnog signala s konstantnom amplitudom. Frequency shift keying je vrlo otporan na šum, budući da smetnje telefonskog kanala iskrivljuju uglavnom amplitudu, a ne frekvenciju signala. Međutim, frekvencijski pomak gubi širinu pojasa telefonskog kanala. Stoga se ova vrsta modulacije koristi u protokolima niske brzine koji omogućuju komunikaciju preko kanala s niskim omjerom signala i šuma.
Minimalna frekvencija pomaka(Engleski) Minimalna tipka pomaka (MSK)) je metoda modulacije u kojoj nema faznih skokova i promjena frekvencije se događa kada nositelj prijeđe nultu razinu. MSK je jedinstven jer se frekvencije koje odgovaraju logičkim "0" i "1" razlikuju za iznos jednak polovici brzine prijenosa podataka. Drugim riječima, indeks modulacije je 0,5:
Gdje , - trajanje bita.
Na primjer, pri brzini prijenosa od 1200 bps, MSK signal će biti formiran od oscilacija s frekvencijama od 1200 Hz i 1800 Hz koje odgovaraju logičkim "0" i "1".
U telegrafiji: Frequency Shift Keying proces promjene frekvencije generatora u skladu s porukama koje se odašilju
vidi također
- Gaussovo ključanje s minimalnim pomakom frekvencije
Napišite recenziju o članku "Frequency Shift Keying"
Linkovi
Izvadak koji karakterizira Frequency Shift Keying
- Quel beau regne aurait pu etre celui de l "Empereur Alexandre! [Sve bi to dugovao mom prijateljstvu... Oh, kakva divna vladavina, kakva divna vladavina! Oh, kakva je divna vladavina mogla biti vladavina cara Aleksandra bio je!]Sa žaljenjem je pogledao Balaševa i baš kad je Balašev htio nešto primijetiti, opet ga je žurno prekinuo.
“Što bi on mogao željeti i tražiti, a da ne bi našao u mom prijateljstvu?..”, rekao je Napoleon, začuđeno sliježući ramenima. - Ne, on je našao za najbolje da se okruži mojim neprijateljima, a koji? - nastavio je. - Pozvao je k sebi Steine, Armfelde, Wintzingerode, Bennigsenov, Stein - izdajica protjeran iz domovine, Armfeld - razvratnik i spletkaroš, Wintzingerode - odbjegli podanik Francuske, Bennigsen nešto vojničkiji od ostalih, ali ipak nesposoban , koji 1807. godine nisu mogli učiniti ništa i koji bi u cara Aleksandra trebali probuditi strašna sjećanja... Pretpostavimo, da su bili sposobni, mogli bi ih iskoristiti, - nastavio je Napoleon, jedva uspijevajući pratiti riječi koje neprestano naviru, pokazujući mu njegovu ispravnost ili snagu (što je u njegovom konceptu bilo jedno te isto) - ali ni to nije slučaj: oni nisu podobni ni za rat ni za mir. Barclay je, kažu, učinkovitiji od svih njih; ali neću to reći, sudeći po njegovim prvim pokretima. Što oni rade? Što rade svi ti dvorjani! Pfuhl predlaže, Armfeld tvrdi, Bennigsen smatra, a Barclay, pozvan djelovati, ne zna za što bi se odlučio, a vrijeme prolazi. Jedan Bagration je vojno lice. Glup je, ali ima iskustva, oka i odlučnosti... A kakvu ulogu ima vaš mladi suveren u ovoj ružnoj masi. Kompromitiraju ga i krive za sve što se događa. “Un souverain ne doit etre a l"armee que quand il est general, [Suveren bi trebao biti s vojskom samo kad je zapovjednik,] rekao je, očito šaljući te riječi izravno kao izazov suverenu u lice. Napoleon je znao kako car je htio da Aleksandar bude zapovjednik.
Esej A. B. Sergienka " Digitalna modulacija"
Danas je sve veliko podatak prenosi preko raznih komunikacijski kanali, postoji u digitalnom obliku. To znači da se ne odašilje kontinuirani (analogni) modulirajući signal, već niz cijelih brojeva n 0 , n 1 , n 2 , ..., koji može uzeti vrijednosti iz nekog fiksnog konačnog skupa. Ovi brojevi, pozvani simboli(simbol), dolaze iz izvora informacija s točkom T, a naziva se frekvencija koja odgovara tom razdoblju brzina simbola (brzina simbola): f T = 1/T.
Komentar. Opcija koja se često koristi u praksi je binarni(binarni) niz znakova kada svaki od brojeva n i može uzeti jednu od dvije vrijednosti - 0 ili 1.
Naknadna slijed preneseni likovi je očito diskretna signal. Budući da simboli uzimaju vrijednosti iz konačnog skupa, ovaj signal je zapravo kvantiziran, odnosno može se zvati digitalni signal. Zatim ćemo razmotriti pitanja vezana uz transformaciju ovoga digitalni signal u analogno modulirani signal.
Tipičan pristup prijenosu diskretnog niza simbola je sljedeći. Svaki od moguće vrijednosti simbolom, uspoređuje se određeni skup parametara nosive vibracije. Ovi parametri ostaju konstantni tijekom intervala T, odnosno dok ne dođe sljedeći simbol. To zapravo znači transformirati niz brojeva ( n k) u signal koraka s n(t) korištenjem komadno konstantne interpolacije:
s n(t) = f(n k), kT <= t < (k + 1)T.
Ovdje f- neka transformacijska funkcija. Primljeni signal s n(t) zatim se koristi kao modulirajući signal na uobičajeni način.
Ova metoda modulacije, kada se parametri titranja nositelja naglo mijenjaju, naziva se manipulacija(ključanje). Ovisno o tome koji se parametri mijenjaju, razlikuju se (AMn), (PSK), (FSK) i (SAMn) manipulacija.
Kao što će biti prikazano u nastavku, amplitude shift keying (AMn; engleski izraz - amplitude shift keying, ASK), u kojem amplituda nosivo titranje je poseban slučaj kvadraturne manipulacije (vidi dolje). Stoga ćemo ovdje samo kao primjer izgraditi graf AMn signala i reći nekoliko riječi o demodulaciji signala ove vrste.
Demodulacija AMn signala može se izvesti istim metodama kao u slučaju kvadraturnog ključanja (množenjem s valom nositeljem). Međutim, prisutnost samo dvije moguće vrijednosti početne faze nosača, koje se razlikuju jedna od druge za 180 °, omogućuje implementaciju automatske prilagodbe početne faze pomoću PLL petlje. Ovaj način demodulacije implementiran je funkcijama ddemod i ddemodce kada se navodi vrsta manipulacije "ask/costas".
Manipulaciju amplitudom provode funkcije dmod (formira se pravi izlazni signal) i dmodce (formira se složena ovojnica) Komunikacijskog paketa kada je u njima specificiran parametar vrste modulacije "ask". Sljedeći parametar M označava broj korištenih razina manipulacije. Znakovi koji se prenose moraju imati cjelobrojne vrijednosti u rasponu 0…M–1. Simbol 0 odgovara vrijednosti amplitude jednakoj –1, a simbol M–1 odgovara vrijednosti amplitude jednakoj 1. Preostale razine ravnomjerno su raspoređene između ovih vrijednosti. Stoga se, strogo govoreći, u ovom slučaju može promijeniti ne samo amplituda, već i faza nosive vibracije (negativni faktori amplitude odgovaraju promjeni faze od 180°).
Kao primjer, napravimo graf signala koji sadrži sve moguće simbole s AMN na 8 pozicija:
M = 8; % broj razina manipulacije
Fd = 1; % simbola
Fc = 4; % noseća frekvencija
FsFd = 40; % Fs/Fd omjer
% tvore AMn signal
Dmod(sy, Fc, Fd, Fs, "pitaj", M);
Na grafikonu se jasno vidi fazni skok u sredini signala. Osim toga, možete primijetiti da se faze poruka u prvoj i drugoj polovici signala, koje imaju iste amplitude, razlikuju za 180°.
Fazni pomak(PSK; engleski izraz - phase shift keying, PSK), kod kojega se faza titranja nositelja naglo mijenja, također je poseban slučaj kvadraturnog ključanja (vidi dolje).
U praksi, fazni pomak se koristi kada je broj mogućih početnih faznih vrijednosti mali - obično 2, 4 ili 8. Osim toga, teško je mjeriti prilikom primanja signala apsolutni vrijednost početne faze; puno lakše odrediti relativna fazni pomak između dva susjedna simbola. Stoga se obično koristi fazna razlika ključanje (sinonimi - diferencijalno fazno pomačno ključanje, relativno fazno pomačno ključanje; engleski izraz - differential phase shift keying, DPSK).
Demodulacija s faznim pomakom može se izvesti istom metodom kao i s kvadraturnim pomakom (množenjem s valnim oblikom nositelja). U odnosu na PSK, ova se metoda demodulacije često naziva korelacijski.
Fazni ključ se provodi funkcijama dmod (generira se pravi izlazni signal) i dmodce (generira se složena omotnica) komunikacijskog paketa kada je u njima naveden parametar vrste modulacije "psk". Sljedeći parametar M označava broj stupnjeva korištene početne faze. Znakovi koji se prenose moraju imati cjelobrojne vrijednosti u rasponu 0…M–1. Simbol k odgovara početnoj faznoj vrijednosti jednakoj 2p k/M radijan ili 360 k/M stupnjeva.
Kao primjer, napravimo grafikon signala koji sadrži sve moguće simbole s PSK-om na 4 pozicije:
M = 4; % broj manipulativnih pozicija
sy = 0:M-1; % prenesenih znakova
Fd = 1; % simbola
Fc = 4; % noseća frekvencija
FsFd = 40; % Fs/Fd omjer
Fs = Fd * FsFd; % učestalost uzorkovanja
% formiraju PSK signal
Dmod(sy, Fc, Fd, Fs, "psk", M);
Graf prikazuje fazne skokove od 90° koji se javljaju tijekom prijelaza s jednog simbola na drugi.
Kod pomaka frekvencije (FSK), svaka moguća vrijednost odaslanog simbola povezana je s vlastitom frekvencijom. Tijekom svakog intervala simbola, harmonijski val se odašilje na frekvenciji koja odgovara trenutnom simbolu. U ovom slučaju moguće su različite opcije koje se razlikuju u izboru početne faze pojedinačnih sinusoidnih parcela.
Prva metoda je kada sve parcele koje odgovaraju istom zakonu prenesenog simbola imaju istu početnu fazu, to jest, identične su. U ovom slučaju, moguće je unaprijed generirati skupove uzoraka za sve moguće diskretne simbole. Tada se implementacija frekvencijskog pomaka svodi na sekvencijalni prijenos unaprijed izračunatih nizova uzoraka koji odgovaraju dolaznim simbolima. Međutim, ako korištene frekvencije ključanja nisu višekratnici brzine simbola, tako generirani FSK signal će sadržavati diskontinuitete (skokove) na spojevima simbola. Kao rezultat toga, spektar signala će imati praske na frekvencijama koje su višekratnike brzine simbola.
Druga metoda je kontinuirano generiranje oscilacija svih potrebnih frekvencija i prebacivanje između tih signala u skladu s dolaznim simbolima. Ova metoda također ne jamči odsutnost skokova na spojevima simbola, ali zbog činjenice da se početne faze poruka mijenjaju od simbola do simbola, skokovi se ne pojavljuju na svim spojevima, a njihova veličina je različita . Kao rezultat toga, izboji spektra koji proizlaze iz skokova manje su izraženi u ovom slučaju. Upravo se ova varijanta generiranja FSK signala koristi u funkcijama dmod i dmodce komunikacijskog paketa.
Konačno, treća metoda je kada simboli koji stižu za prijenos kontroliraju brzinu povećanja trenutne faze, a signal s frekvencijskim pomakom se generira izračunavanjem kosinusa ove trenutne faze. U ovom slučaju, fazna funkcija, a time i sam FSK signal, pokazuje se kontinuiranim (bez skokova). Ovu je metodu teže implementirati, ali daje najkompaktniji spektar signala. Ovako dobiveni FSK signal naziva se signal s frekvencijskim pomakom s funkcijom kontinuirane faze(kontinuirana fazna pomaka frekvencije - CPFSK).
Frekvencijski pomak provode funkcije dmod (generira se stvarni izlazni signal) i dmodce (generira se složena ovojnica) Komunikacijski paket kada je u njima naveden parametar tipa modulacije "fsk". Sljedeći parametri M i ton pokazuju redom broj korištenih frekvencija ključanja i udaljenost između susjednih frekvencija (prema zadanim postavkama, vrijednost parametra tona jednaka je brzini simbola Fd). Znakovi koji se prenose moraju imati cjelobrojne vrijednosti u rasponu 0…M–1. Simbol k odgovara frekvencijskom pomaku (u odnosu na frekvenciju nosača Fc) jednakom tonu*(1–M+2*k)/2.
Kao primjer, mi ćemo generirati dvopoložajni (binarni) FSK signal u kojem moguće vrijednosti simbola 0 i 1 odgovaraju frekvencijama od 800 i 1600 Hz. Brzina simbola bit će 400 simbola u sekundi, a brzina uzorkovanja 16 kHz:
bitovi = ; % digitalna poruka
N = duljina (bitovi); % duljine poruke
Fd = 400; % simbola
FsFd = 40; % Fs/Fd omjer
Fs = Fd * FsFd; % učestalost uzorkovanja
f0 = 800; % učestalost manipulacije za simbol "0"
f1 = 1600; % učestalost manipulacije za simbol "1"
Fc = (f0 + f1)/2; % noseća frekvencija
% formiranje FSK signala
Dmod(bitovi, Fc, Fd, Fs, "fsk", 2, ton);
td = t * Fd; % vremena za grafikon – u simbolima
xlabel("Simboli")
ylabel("s_(FSK)")
ylim([-1,1 1,1])
Graf jasno pokazuje dvostruku promjenu frekvencije signala kada se promijeni vrijednost odaslanog bita. U ovom primjeru, trajanje simbola odgovara dvjema periodima oscilacije kada se odašilje nula bita i četiri razdoblja kada se odašilje jedinični bit.
FSK demodulacija signalaObično se provodi prijem FSK signala korelacijski metoda. U ovom slučaju tehnika korelacije može biti koherentan ili nesuvislo. Koherentna metoda može se koristiti ako su poznate početne faze poruka. Njegova suština je izračunati unakrsna korelacija između primljenog signala i oscilacija uzorka (referentnih signala), koje su harmonijske oscilacije s frekvencijama koje se koriste za manipulaciju. Unakrsna korelacija signala sa k-ti referentni signal za n Simbol th u vremenu izračunava se na sljedeći način:
.
Ovdje s(t) - FSK signal, w k- frekvencija tipkanja koja odgovara simbolu jednakom k, j 0 k- početna faza slanja, T- trajanje prijenosa simbola. Korištena ograničenja integracije definiraju obradu n-ti (brojeći) znak.
Nakon izračunavanja unakrsnih korelacija z k(n) za sve k međusobno se uspoređuju u potrazi za maksimalnom vrijednošću. Značenje k, što odgovara maksimumu z k(n), prima se kao demodulirani simbol.
Komentar. Pri digitalnoj implementaciji FSK demodulacije signala, umjesto integracija, naravno, koristi se zbrajanje diskretni uzorci izraza integranda.
Ako su početne faze poslanih paketa nepoznate (u praksi se to najčešće događa), morate koristiti nesuvislo(ili kvadratura) tehnika korelacije. U ovom slučaju, referentni signali nisu stvarne harmonijske oscilacije, već kompleksne eksponencijale, a izračunava se modul rezultata integracije:
.
Zbog ignoriranja informacija o fazi, otpornost na šum nekoherentne metode nešto je niža nego kod koherentne metode.
Funkcije ddemod i ddemodce prema zadanim postavkama koriste opciju koherentne demodulacije. Za korištenje nekoherentne opcije morate navesti metodu manipulacije u obliku "fsk/noncoherence" prilikom pozivanja ovih funkcija.
Kao primjer, procijenit ćemo otpornost na šum frekvencijskog pomaka tijekom koherentne i nekoherentne demodulacije simulacijom slučajnog informacijskog signala, generiranjem odgovarajućeg FSK signala, dodavanjem šuma u njega i izvođenjem koherentne i nekoherentne demodulacije šumnog signala. Ponavljanjem ovog postupka pri različitim omjerima signal/šum, dobivamo grafove otpornosti na šum. Odabrat ćemo parametre FSK signala koji odgovaraju kanalu niže frekvencije ITU-T Preporuke V.21 (ovaj protokol koriste modemi kao "najmanji zajednički nazivnik" u najranijoj fazi komunikacije): brzina simbola 300 simbola /s, binarno ključanje, simbol “0” ” odgovara frekvenciji manipulacije od 1180 Hz, simbol “1” - 980 Hz. Frekvencija uzorkovanja (zapamtite da kada koristite funkcije komunikacijskog paketa, mora biti višekratnik brzine simbola) bit će odabrana jednaka 9600 Hz. Evo relevantnog koda:
N = 10000; % broj prenesenih bitova
x = randint (N, 1); % digitalna poruka
M = 2; % binarna manipulacija
Fd = 300; % simbola
Fs = 9600; % učestalost uzorkovanja
f0 = 1180; % “nulta” frekvencija
f1 = 980; % učestalosti "jedan"
Fc = (f0 + f1) / 2; % prosječne učestalosti
ton = f1 – f0; % frekvencijskog razmaka
s = dmod(x, Fc, Fd, Fs, "fsk", M, ton); % manipulirani signal
snr = -10:10; Vektor omjera % S/N (u decibelima)
za k = 1: duljina (snr)
sn = awgn(s, snr(k), "izmjereno"); % Dodaj zvuk
% koherentne demodulacije
y_c = ddemod(sn, Fc, Fd, Fs, "fsk", M, ton);
% nekoherentne demodulacije
y_nc = ddemod(sn, Fc, Fd, Fs, "fsk/nekoherencija", M, ton);
% izračun vjerojatnosti pogreške
Symerr(x, y_c);
Symerr(x, y_nc);
% izlaz grafa
semilogija(snr, er_c, snr, er_nc)
Donji grafikon prikazuje ovisnost vjerojatnosti pogreške o omjeru signala i šuma (u decibelima). Plava krivulja odgovara koherentnoj demodulaciji, a zelena nekoherentnoj demodulaciji. Vidljivo je da je gubitak nekoherentne verzije prema koherentnoj od 1 do 3 dB.
Komentar. Prilikom simulacije demodulacije signala s omjerom signal/šum od 2 dB ili više, nije došlo do pogrešaka prijema. Stoga su te točke odbačene pri iscrtavanju vjerojatnosti pogreške pomoću vertikalne logaritamske ljestvice.
Grafikon također pokazuje da je otpornost na buku ove vrste manipulacije vrlo visoka - čak i ako su prosječne snage signala i buke jednake (omjer signal-šum 0 dB), vjerojatnost pogreške je približno 2*10 –4 za koherentnu verziju i približno 1,5*10 –3 - za nekoherentnu. Cijena za to u ovom slučaju je izuzetno niska brzina prijenosa podataka - samo 300 bps.
Minimalni pomak frekvencijeKako bi se povećala otpornost na FSK šum, poželjno je da parcele koje odgovaraju različitim simbolima budu nekorelirano, odnosno imali su nultu unakrsnu korelaciju. Uzimajući u obzir početne faze poruka kao nulu, FSK signali za simbole 0 i 1 mogu se napisati na sljedeći način:
s 0 (t) = A cos w 0 t, 0 <= t <= T,
s 1 (t) = A cos w 1 t, 0 <= t <= T.
Njihova međusobna korelacija pri nultom vremenskom pomaku jednaka je
Ako (w 1 + w 0) T>> 1, tada je prvi član znatno manji od drugog i može se zanemariti:
.
Ova vrijednost je nula na (w 1 – w 0) T= str n, Gdje n- cijeli broj koji nije jednak nuli. Prema tome, minimalna vrijednost udaljenosti između susjednih frekvencija ključanja, pri kojoj se poruke koje odgovaraju različitim simbolima ispostavljaju nekoreliranima, je polovica brzine simbola:
Gdje f T- simbolična brzina.
Dvopozicijski (binarni) FSK, čije su frekvencije odabrane prema zadanoj formuli, naziva se ključanje s minimalnim pomakom frekvencije(MSK, engleski izraz - minimum shift keying, MSK). Funkcije komunikacijskog paketa implementiraju ovu verziju pomaka frekvencije kod navođenja parametra metode pomaka u obliku "msk". Kao i kod općeg FSK-a, u ovom slučaju moguća je koherentna i nekoherentna ("msk/nekoherencija") demodulacija.
Na kvadraturno ključanje(QAM; engleski izraz - quadrature amplitude shift keying, QASK) na svaku od mogućih vrijednosti diskretnog simbola C k stavlja se u skladu par veličine - amplitude sinfazne i kvadraturne komponente ili, ekvivalentno, amplitude i početne faze nosive vibracije:
C k ® ( a k, b k), s(t) = a k cos w 0 t + b k grijeh w 0 t, kT ? t < (k + 1)T
C k ® ( A k,j k), s(t) = A k cos(w 0 t+j k), kT ? t < (k + 1)T.
Parametri analognog valnog oblika povezani s diskretnim simbolom C k, zgodno ga je prikazati kao kompleksan broj u algebarskom ( a k + jb k) ili eksponencijalni ( A k exp( jj k)) obrazac. Skup ovih kompleksnih brojeva za sve moguće vrijednosti diskretnog simbola naziva se signal konstelacija(konstelacija).
Komentar. Ponekad se, osobito u starijim publikacijama, koristi i izraz "prostorni dijagram".
Kada se diskretni simbol predstavlja kao kompleksan broj, signal s kvadraturnim ključem može se napisati na sljedeći način:
, kT ?
t < (k + 1)T.
U praksi se koriste konstelacije koje sadrže od četiri do nekoliko tisuća točaka. Ispod su neke od konstelacija koje koriste modemi dizajnirani za prijenos podataka preko telefonskih linija.
S lijeve strane je konstelacija od 16 točaka koja se koristi u V.32 protokolu pri prijenosu podataka brzinom od 9600 bps. Konstelacija u središtu ima 128 točaka, usklađena je s V.32bis protokolom i brzinom prijenosa podataka od 14.400 bps. Konačno, konstelacija prikazana desno sadrži 640 točaka i koriste je modemi koji rade prema V.34 protokolu pri brzini prijenosa podataka od 28.800 bps.
Grafikon signala s kvadraturnim ključanjem ispada da nije baš jasan zbog mješovite (amplitudno-fazne) prirode modulacije. Promjene amplitude i faze od simbola do simbola mogu biti male i teško vidljive na grafikonu.
Konstruirajmo, međutim, grafikon signala generiranog pomoću konstelacije "kvadrata" od 16 točaka prikazane na slici lijevo. Takvu konstelaciju moguće je implementirati određivanjem metode manipulacije "qask" i broja točaka M=16 prilikom poziva funkcija dmod i dmodce. Međutim, u ovom slučaju ne postoji način da se točno odredi kako bi točke "kvadratne" konstelacije trebale odgovarati prenesenim simbolima. Stoga ćemo koristiti najfleksibilniji način kvadraturne manipulacije, koji vam omogućuje određivanje proizvoljne konstelacije i implementiran je određivanjem metode manipulacije "qask/arb" (od "arbitrary" - proizvoljno).
Uzmimo parametre signala koji odgovaraju modemskom protokolu V.32 - frekvencija nosača 1800 Hz, brzina simbola 2400 simbola/s. Uzmimo frekvenciju uzorkovanja (zapamtite da kada koristite funkcije komunikacijskog paketa ona mora biti višekratnik brzine simbola) jednaku 19200 Hz.
Ispod je kod koji generira signal s kvadraturnim ključem koji sadrži 1000 znakova.
N = 1000; % broj znakova
Fc = 1800; % noseća frekvencija
% karta zviježđa
Dmod(x, Fc, Fd, Fs, "qask/arb", map_i, map_q);
plot(t(1:250), s_qask16(1:250))
Kao što je već spomenuto, parametri generiranog signala (struktura konstelacije, vrijednost simbola i nosive frekvencije) odgovaraju modemu koji prenosi podatke brzinom od 9600 bps u skladu s ITU-T Preporukom V.32. Poslušajmo signal pomoću funkcije soundsc kako ne bismo brinuli o dovođenju signala na raspon razine -1...1:
soundsc(repmat(s_qask16, 10, 1), Fs)
Komentar. Funkcija repmat ovdje se koristi za ponavljanje generiranog signala deset puta - inače će zvuk biti prekratak.
Ako ste ikada čuli šuškanje iz modema, primijetit ćete da nešto nije u redu sa signalom koji smo generirali. Naime, u praksi se pri izvođenju kvadraturne manipulacije izvodi još jedna operacija koju smo za sada preskočili. O tome će se dalje raspravljati u odjeljku "Formiranje spektra".
Tijekom kvadraturne manipulacije, amplituda, I početna faza noseća oscilacija, stoga su manipulacija amplitudom i fazom posebni slučajevi kvadrature - samo trebate koristiti odgovarajuće konstelacije. Iscrtajmo konstelacije koje odgovaraju 8-položajnoj amplitudi (lijevo) i fazi (desno) ključanju pomoću funkcije modmap:
podzaplet (1, 2, 1)
modmap("pitaj", 8)
podzaplet(1, 2, 2)
modmap("psk", 8)
Signal s kvadraturnim ključanjem demodulira se na isti način kao u slučaju analogne kvadraturne modulacije - signal se množi s dvije nosive oscilacije, međusobno pomaknute u fazi za 90°, a rezultati množenja prolaze kroz niskopropusni filter. Na izlazu ovih niskopropusnih filtara primaju se analogni signali sinfaznih i kvadraturnih komponenti. Ti se signali zatim uzorkuju na frekvenciji jednakoj brzini simbola. Parovi uzoraka sinfazne i kvadraturne komponente tvore kompleksni broj, a točka korištene konstelacije koja je najbliža tom broju (odnosno informacijski simbol koji odgovara toj točki) izdaje se kao izlazni rezultat.
Navedene radnje provode demodulacijske funkcije ddemod i ddemodce komunikacijskog paketa. Prema zadanim postavkama, niskopropusno filtriranje izvodi se integracijom signala (to jest, zbrajanjem njegovih uzoraka) tijekom takta simbola.
Implementirajmo demodulaciju signala s_qask16 generiranog u primjeru 1. Kod u nastavku implementira stvarnu demodulaciju i usporedbu primljenih simbola s originalnim (to jest, s vektorom x iz Primjera 1. Koriste se i mnoge druge varijable iz Primjera 1):
% demodulacija
z = ddemod(s_qask16, Fc, Fd, Fs, "qask/arb", map_i, map_q);
Kao što vidite, signal je primljen bez grešaka. Izgradimo sada grafikon položaja prihvaćenih točaka na kompleksnoj ravnini (taj se grafikon naziva dijagram raspršenosti- dijagram raspršenosti). Da biste to učinili, morate dobiti iz funkcije ddemod analog demodulirani signal bez uzorkovanja na vrijeme i traženja najbližih točaka korištene konstelacije. Ovaj način se implementira pomoću ključa /nomap koji se dodaje parametru koji označava način manipulacije. Sam dijagram raspršenja konstruiran je pomoću funkcije dijagrama raspršenja.
% analogna demodulacija bez uzorkovanja rezultata
y = ddemod(s_qask16, Fc, Fd, Fs, "qask/arb/nomap", map_i, map_q);
% izlaz dijagrama raspršenja
dijagram raspršenosti (y, Fs/Fd)
Rezultirajući grafikon izgleda izuzetno loše - čak je iznenađujuće da je demodulacija prošla bez grešaka. Činjenica je da s tako niskom vrijednošću nosive frekvencije (au našem primjeru manja je od brzine simbola!) zadana metoda filtriranja ne osigurava dobro potiskivanje zrcalnog kanala, odnosno komponenti signala s frekvencijama smještenim u u blizini dvostruke frekvencije nosive oscilacije (takve se frekvencije pojavljuju nakon što se signal pomnoži s referentnim oscilacijama s nosećom frekvencijom). Dakle, prilikom primanja signala treba primijeniti pažljivije odabrani filter. Međutim, razmotrit ćemo ovaj problem u kompleksu koristeći filtar za oblikovanje spektra prenosio signal.
Oblikovanje spektraAko se parametri modulacije analognog signala održavaju konstantnima tijekom takta simbola i naglo se mijenjaju na početku novog ciklusa takta, to dovodi do pojave skokova u generiranom signalu. Kao što je poznato iz teorije Fourierove transformacije, spektar signala koji sadrži skokove polako opada s povećanjem frekvencije - proporcionalno 1/w. Da bi spektar bio kompaktniji, potrebno je osigurati uglađenost signala (odnosno kontinuiteta signala i, eventualno, određenog broja njegovih izvedenica), a to pak znači glatkoću modulacijske funkcije. Stoga, umjesto naglog mijenjanja parametara modulacije, potrebno je izvesti interpolacija između konstelacijskih točaka koje odgovaraju uzastopnim simbolima.
Prema Kotelnikovljevom teoremu, možemo povezati uzorke koji slijede simboličnom brzinom F D, glatka funkcija koja zauzima frekvencijski pojas od nule do F D/2. U ovom slučaju, kvadraturni signal će zauzeti frekvencijski pojas širok kao F D. Međutim, sporo opadanje funkcija sin( x)/x, koji čine Kotelnikovljevu osnovu, čini interpolaciju koja se temelji na njima nezgodnom. Najčešće korištena opcija za interpolaciju uzoraka za digitalnu modulaciju je SQRT verzija. filtar s kosinusnim izglađivanjem frekvencijskog odziva(kvadratni korijen uzdignutog kosinusnog filtra; izračun takvih filtara može se izvesti korištenjem rcosinusne funkcije komunikacijskog paketa, a interpolacija signala pomoću takvog filtra provodi se rcosflt funkcijom istog paketa).
Filter koji se koristi za interpolaciju određuje oblik spektra QAM signala, zbog čega se i zove filter za oblikovanje(filtar za oblikovanje), te sam proces interpolacije - formiranje spektra(spektralno oblikovanje).
Nagla promjena parametara modulacije može se smatrati upotrebom filtra za oblikovanje s pravokutan impulsni odziv čije je trajanje jednako intervalu simbola.
Ponovimo formiranje signala s kvadraturnom tipkom od 16 položaja (vidi primjer 1), ovaj put koristeći filtar za oblikovanje s kosinusnim izglađivanjem frekvencijskog odziva. Komunikacijske funkcije dmod i dmodce trenutačno ne podržavaju korištenje filtara za uvjetovanje, pa će se uvjetovanje signala morati izvršiti u tri koraka. Prvo ćemo preslikati prenesene simbole na točke odabrane iz konstelacije koja se koristi pomoću funkcije modmap. Zatim ćemo interpolirati primljeni signal pomoću filtra za izglađivanje kosinusa pomoću funkcije rcosflt. Konačno, implementirajmo analognu kvadraturnu modulaciju pomoću funkcije amod.
N = 1000; % broj znakova
M = 16; % broj manipulativnih pozicija
x = randint (N, 1, M); % nasumičnih cijelih brojeva 0…15
Fd = 2400; % simbola
Fc = 1800; % noseća frekvencija
Fs = 19200; % učestalost uzorkovanja
% karta zviježđa
karta_i = [-1, -3, -1, -3, 1, 1, 3, 3, -1, -1, -3, -3, 1, 3, 1, 3];
karta_q = [-1, -1, -3, -3, -1, -3, -1, -3, 1, 3, 1, 3, 1, 1, 3, 3];
% mapirajte simbole u konstelacijske točke
C = modmap(x, 1, 1, "qask/arb", map_i, map_q);
% interpolacije
s = rcosflt(C, Fd, Fs, "sqrt");
% analogna modulacija
Amod(s, Fc, Fs, "qam");
plot(t(1:250), s_qask16s(1:250))
Poslušajmo ponovno ovaj signal, koristeći funkciju soundsc:
soundsc(repmat(s_qask16s, 10, 1), Fs)
Nije li istina da je zvuk postao mnogo sličniji onom koji proizvodi modem - sve je u formiranju spektra.
Usporedimo spektre snage signala s_qask16 i s_qask16s kako bismo jasno prikazali utjecaj filtra za oblikovanje. Za procjenu PSD-a koristi se pwelch funkcija paketa za obradu signala, koja implementira metodu Welchovih prosječnih modificiranih periodograma:
Pwelch(s_qask16, , , , Fs);
P2 = pwelch(s_qask16s, , , , Fs);
psdplot(, f, "Hz")
Iz grafikona se može vidjeti da kada se koristi filtar za oblikovanje (zeleni grafikon), spektar signala ispada mnogo kompaktniji nego u slučaju kada spektar nije formiran (plavi grafikon).
Kod primanja takvog signala kao niskopropusni filtar potrebno je koristiti isti filtar kao i za formiranje spektra. Upotreba dva SQRT filtera za kosinusno izglađivanje uzastopno proizvodi rezultirajući impulsni odziv koji odgovara konvencionalnom filtru za kosinusno izglađivanje koji je nula u točkama pomaknutim za cijeli broj simbola od vrha. To omogućuje, s pravilnim odabirom trenutaka uzorkovanja, eliminiranje smetnji od susjednih simbola (tzv. međusimbolna interferencija, MSI; Engleski izraz - intersymbol interference, ISI).
Funkcije ddemod i ddemodce omogućuju korisniku da odredi filtar koji se koristi tijekom demodulacije (da bi to učinio, na kraju popisa parametara moraju biti navedena dva dodatna vektora - koeficijenti brojnika i nazivnika funkcije prijenosa filtra), međutim, nakon filtriranja, još uvijek se koristi integracija tijekom sata simbola. To nam ne odgovara, pa ćemo morati ručno implementirati potreban niz radnji.
Ali prije nego što izvedemo stvarnu demodulaciju, napravit ćemo očni dijagram(očni dijagram) za dati signal. Očni dijagram je "oscilogram" analognog demoduliranog signala, konstruiran s trajanjem "prelaska naprijed" jednakim jednom simbolskom satu i beskonačnom "vremenu postojanosti zaslona". Na mjestima optimalnog uzorkovanja, linije u takvom dijagramu tvore uske zrake, slobodni prostor između kojih ima oblik otvorenog oka. U ovom slučaju jasno je da trebate odabrati elemente iz vektora y počevši od prvog (bez dodatnog pomaka). Budući da je signal složen, prikazani su odvojeni grafovi za njegov realni i imaginarni dio.
% izračun filtra
b = rcosine(Fd, Fs, "sqrt");
% analogna demodulacija
% očni dijagram
očni dijagram (y, Fs/Fd)
% dijagram raspršenosti
dijagram raspršenosti (y, Fs/Fd)
Slika desno prikazuje dijagram raspršenosti dobiven prilikom primanja ovog signala. Zahvaljujući upotrebi međusobno usklađenih filtara na odašiljačkoj i prijemnoj strani, raspršenost točaka je znatno manja nego na slici prikazanoj u primjeru 2.
Komentar. Dodatna promjena uzoraka u ovom primjeru nije bila potrebna iz sljedećeg razloga. Filtar koji se koristi prilikom primanja i odašiljanja signala uvodi kašnjenje jednako tri simbola (ova je vrijednost prema zadanim postavkama prihvaćena u funkcijama rcosinus i rcosflt). Nakon modulacije i demodulacije, ukupna odgoda ispada jednaka šest simbola, tako da se uzorci signala moraju uzimati u koracima od Fs/Fd, počevši od prvog.
Implementirajmo sada stvarnu demodulaciju signala s_qask16s:
% izračun filtra
b = rcosine(Fd, Fs, "sqrt");
% analogna demodulacija
y = ademod(s_qask16s, Fc, Fs, "qam", b, 1);
% uzorkovanje i traženje najbližih konstelacijskih točaka
z = demodmap(y, Fd, Fs, "qask/arb", map_i, map_q);
% uklonite dodatne znakove na početku i kraju signala
% usporedba odaslanih i primljenih znakova
Kao što vidite, signal je iu ovom slučaju primljen bez grešaka.
Kada signal prolazi kroz komunikacijski kanal koji ima frekvencijska disperzija, odnosno uvođenjem različitih grupnih kašnjenja na različitim frekvencijama, ispada da su simboli "razmazani" u vremenu i "puze" jedan na drugi. U ovom slučaju intersimbolska interferencija ne može se potpuno eliminirati. Da biste ga smanjili, koristite adaptivni filtri, čiji se parametri automatski prilagođavaju karakteristikama obrađenog signala. Najnovija (2.1) verzija Filter Designa dodala je nekoliko funkcija koje implementiraju brojne uobičajene adaptivne algoritme filtriranja. Osim toga, blokovi koji implementiraju te iste adaptivne algoritme dostupni su u Communications Blocksetu, dizajniranom za modeliranje komunikacijskih sustava pomoću Simulinka
Ovisno o parametru kojim se manipulira, razlikuju se amplitudsko, frekvencijsko i fazno ključanje. Amplitudno podešavanje ili amplitudna telegrafija odnosi se na metodu prijenosa informacija u kodiranom obliku s bazom koda od dva. Jedan elementarni kodni signal odgovara emisiji kontinuiranih oscilacija odašiljača (send), a drugi signal odgovara odsutnosti ovog zračenja (pauza). Mogućnost rada s AT radio signalima zadržana je u najsuvremenijim radijskim postajama, budući da uključuju prijenos informacija u Morseovoj abecedi i slušni prijem, što osigurava visoku otpornost na smetnje. Radio signal pri stvarnim brzinama manipulacije je najuži signal. Tipično zauzeta frekvencijska širina je 20…25 Hz.
Signali se dijele na kontinuirane i diskretne. Diskretni signali se prenose radiotelegrafskom komunikacijom. Posebnost radiotelegrafskog prijenosa je kodiranje poruke. Svaki pojedinačni preneseni znak (slovo abecede, broj ili znak) ima svoju kodnu kombinaciju elementarnih signala. Za prijenos preko komunikacijskog kanala, kodirana poruka pretvara se u visokofrekventni signal manipuliranjem radiovalovima odašiljača. Ovisno o parametru kojim se manipulira, razlikuju se manipulacije amplitudom, frekvencijom i fazom.
Slika koja ilustrira tehnike modulacije digitalnog signala:
Manipulacija amplitudom(AMN; engleski) amplitudapomak (ASK)- promjena signala pri kojoj se amplituda titranja nositelja naglo mijenja. AMn.
Na amplitude keying jedan kodni čip odgovara emisiji pune snage odašiljača (burst), a drugi odsutnosti emisije (pauza). Ova vrsta rada je označena A1. Ponekad se izvodi amplitudna manipulacija tonskog signala, nakon čega slijedi amplitudna modulacija titranja nosive frekvencije. Ova vrsta rada označena je A2, korisna je za slušni prijem telegrafskih signala.
Frequency Shift Keying
Frequency shift keying je prijenos digitalnih podataka diskretnom promjenom frekvencije vala nositelja. Frequency Shift Keying (FM) provodi se malim promjenama frekvencije nositelja. Kod pomaka frekvencije, vrijednosti "0" i "1" informacijskog niza odgovaraju određenim frekvencijama sinusoidnog signala s konstantnom amplitudom.
Frequency shift keying je vrlo otporan na šum, budući da smetnje telefonskog kanala iskrivljuju uglavnom amplitudu, a ne frekvenciju signala.
Međutim, frekvencijski pomak gubi širinu pojasa telefonskog kanala.
Stoga se ova vrsta modulacije koristi u protokolima niske brzine koji omogućuju komunikaciju preko kanala s niskim omjerom signala i šuma.
Frequency shift keying koristi samo dvije frekvencijske vrijednosti. Jedinica se obično odašilje na niskoj frekvenciji, a nula na visokoj frekvenciji.
Vrijednosti bita podatkovnog signala od 1 ili 0 predstavljene su kao pozitivni ili negativni pomak frekvencije signala nositelja. Negativan pomak frekvencije znači smanjenje frekvencije, a pozitivan pomak frekvencije znači povećanje za određeni mali iznos. Prijemnik određuje ovaj pomak, čime demodulira signal.
Minimalni pomak frekvencijskog pomaka je metoda modulacije u kojoj nema faznih skokova, a promjene frekvencije se događaju kada nositelj prijeđe nultu razinu.
Kodiranje pomakom frekvencije minimalnog pomaka je jedinstveno jer se frekvencije koje odgovaraju logičkim "0" i "1" razlikuju za iznos koji je jednak polovici brzine prijenosa podataka. Drugim riječima, indeks modulacije je 0,5.
Na primjer, pri brzini prijenosa od 1200 bps, signal će biti formiran od oscilacija s frekvencijama od 1200 Hz i 1800 Hz koje odgovaraju logičkim "0" i "1".
Frequency shift keying posebno se koristio u telegrafskom prijenosu podataka.
Na pomak frekvencije(frekventna telegrafija) odašiljač cijelo vrijeme emitira istu energiju, ali svakom elementarnom signalu koda odgovara oscilacija određene frekvencije. Opće je prihvaćeno da titraj više frekvencije odgovara prijenosu pozitivne poruke (pritiskanje), a titraj niže frekvencije odgovara prijenosu negativne poruke (pritiskanje). Ova vrsta rada je označena F1. Pomaci između frekvencija "pritiskanja" i "otpuštanja" odabrani su na 125, 200, 250, 400, 500, 1000 Hz.
S pomakom frekvencije (FSK) Frequency Shift Keying (FSK)) vrijednosti "0" i "1" informacijskog niza odgovaraju određenim frekvencijama sinusoidnog signala s konstantnom amplitudom. Frequency shift keying je vrlo otporan na šum, budući da smetnje telefonskog kanala iskrivljuju uglavnom amplitudu, a ne frekvenciju signala. Međutim, frekvencijski pomak gubi širinu pojasa telefonskog kanala. Stoga se ova vrsta modulacije koristi u protokolima niske brzine koji omogućuju komunikaciju preko kanala s niskim omjerom signala i šuma.
Koristi se za brtvljenje telegrafskih vodova dvokanalna frekvencijska telegrafija (F6), u kojem odašiljač može emitirati oscilaciju na jednoj od četiri frekvencije. Vibracija svakog od njih odgovara jednoj od svih mogućih kombinacija telegrafskih paketa:
frekvencija 1 - pauza na oba telegrafska uređaja,
frekvencija 2 - slanje na prvom i pauziranje na drugom uređaju,
frekvencija 3 - pauza na prvom i slanje na drugom uređaju,
frekvencija 4 - slanje na oba telegrafska uređaja.
Frekvencijska telegrafija
Frequency shift keying ili frekvencijska telegrafija (ČET) s binarnim sustavom kodiranja, omogućuje prijenos simbola "0" i "1" na dvije različite frekvencije. Svaki elementarni signal odgovara oscilaciji vlastite frekvencije. Na plakatu je prikazana vrsta i spektar CT signala. Frekvencija fB je viša od frekvencije fB. Razlika frekvencija fB - fB naziva se frekvencijski pomak.
Telegrafski signali- Morseov kod - najčešće se prenosi manipulacijom amplitude. U odašiljaču je ova metoda implementirana najjednostavnije u usporedbi s drugim vrstama manipulacije. Prijemnik za primanje telegrafskih signala uhom, naprotiv, nešto je složeniji: mora sadržavati heterodin, koji radi na frekvenciji bliskoj frekvenciji primljenog signala tako da se razlika audio frekvencije može izolirati na izlazu prijemnika. Prikladni prijamnici su izravna konverzija, regenerativni u laserskom modu i superheterodinski s dodatnim "telegrafskim" lokalnim oscilatorom.
Amplituda visokofrekventnog signala na izlazu radio odašiljača ima samo dvije vrijednosti: uključeno i isključeno. Sukladno tome, uključivanje ili isključivanje (“prebacivanje”) operater izvodi pomoću telegrafskog ključa ili pomoću automatskog generatora telegrafskih paketa (Morseov senzor, računalo). Omotnica radio impulsa (elementarna poruka - točkice i crtice) u praksi, naravno, nije pravokutna (kao što je shematski prikazano na slici), već ima glatke prednje i zadnje rubove. U suprotnom, frekvencijski spektar signala može postati neprihvatljivo širok, a prilikom primanja signala na uho mogu se osjetiti neugodni škljocaji.
Kod modulacije diskretnih poruka koristi se dvostupanjska modulacija, to je zbog činjenice da bi, idealno, širina pojasa radio prijemnika trebala biti jednaka spektru primljenog signala. U praksi se ovaj zahtjev ne može ostvariti zbog nestabilnosti nosive frekvencije radio odašiljača i frekvencije lokalnog oscilatora radio prijamnika: širina pojasa, uzimajući u obzir te frekvencijske nestabilnosti, mora se proširiti, što smanjuje otpornost na šum. Stoga se dvostupanjska modulacija pokazala učinkovitijom, u kojoj logičke 1 i 0 prvo moduliraju podnosač relativno niske frekvencije, a zatim ovaj podnosač modulira nosivu frekvenciju radio odašiljača.
Blok dijagram frekvencijske telegrafije
U prvom stupnju modulacije, signal koji dolazi iz izvora informacije pretvara se u niz binarnih signala - u bitove informacija - pomoću uređaja za kodiranje (kodera). Zatim, u modulatoru 1, logičkoj 1 se dodjeljuje frekvencija F1, a logičkoj 0 se dodjeljuje F2. Zatim se sinusoidalni signal s frekvencijama F1 i F2 modulira u drugom stupnju s odstupanjem nosive frekvencije radio odašiljača. U radijskom prijamniku takav signal dva puta prolazi kroz proceduru demodulacije: prvo se odabire frekvencija, a zatim izlazna digitalna poruka - niz bitova. S takvom dvostupanjskom modulacijom, propusni pojasevi filtara instaliranih u kanalu podnosne frekvencije mogu se suziti na širinu spektra odaslane poruke i time povećati otpornost na smetnje.
U CT i DCT modovima, u skladu s primarnim signalom UF(t), frekvencija visokofrekventnih oscilacija se mijenja, uzimajući dvije (s CT) ili četiri (s DCT) diskretne vrijednosti koje se međusobno razlikuju za određeni iznos Δƒs, koji se naziva frekvencijski pomak.
DCT signal(dvofrekventna telegrafija) osigurava prijenos informacija istovremeno kroz dva kanala. Svakoj kombinaciji simbola u kanalima dodijeljena je određena frekvencija (vidi tablicu).
Štoviše, fG>fB>fB>fA. Frekvencijski pomaci fG - fB; fB - fB; fB - fA odabrani su jednaki. Kako bi se CT i DCT signali povezali s frekvencijskom osi, uvodi se koncept nazivne frekvencije signala f 0 = (fB + fB)/2.
U slučaju jednokanalnog rada (CT način rada), frekvencija ima jednu od dvije vrijednosti: ƒB kada se odašilje poruka "0" bez struje ili ƒB kada se odašilje poruka "1" struje.
Na dvokanalni rad(DChT način rada) frekvencija ima jednu od četiri vrijednosti: ƒA pri prijenosu paketa "0" bez struje putem oba telegrafska kanala; ƒB kada prenosi prijenos bez struje kroz prvi kanal, a strujni kroz drugi; ƒB kada prenosi strujni prijenos kroz prvi kanal, a bezstrujni kroz drugi; ƒG kada se trenutna poruka prenosi kroz oba kanala.
U modernim radijskim sustavima, formiranje diskretnih frekvencija koje odgovaraju kombinacijama primarnih telegrafskih signala provodi se na temelju vrlo stabilnog referentnog kvarcnog oscilatora pomoću razdjelnika frekvencije i upravljačkog kruga.
Frekvencijski pojas koji zauzima CT radio signal određen je formulom
ΔF CT = (3 − 5)V+Δƒs,
a radio signalom DChT prema formuli
ΔF DChT = (3 − 5)V+3Δƒs
gdje je B brzina telegrafije u baudu; Δƒs – pomak frekvencije u hercima.
CT i DCT signali naširoko se koriste u automatskoj dokumentarnoj komunikaciji, omogućujući prijenos alfanumeričkog teksta pri brzinama od 50...200 Bauda.
Baud- jedinica brzine telegrafije, jednaka broju elementarnih strujnih impulsa odaslanih u sekundi. Ime je dobio po francuskom izumitelju J. M. Baudotu.
Fazni pomak
Phase keying je nagla (diskretna) promjena faze titranja odašiljača u skladu s odaslanom sekvencom. U usporedbi sa signalima kojima se manipulira u frekvenciji i amplitudi, o kojima se govori gore, signal s faznim pomakom ima jednu značajnu značajku. Primanjem signala amplitudnog pomaka (AT) i frekvencijskog pomaka (FT), mogu se točno izmjeriti i amplituda i frekvencija valnog oblika koji emitira odašiljač. Drugim riječima, u svakom trenutku iz izmjerene vrijednosti amplitude (na AT) ili frekvencije (na CT) oscilacije na izlazu odašiljača može se točno reći koji se elementarni signal odašilje - prasak ili stanka.
Fazni pomak (PM) javlja se kroz male promjene u fazi nosivog signala. PM koristi fazne promjene za prijenos podataka dok frekvencija ostaje konstantna. Fazni pomak može biti pozitivan ili negativan u odnosu na fazu referentnog signala. Prijemnik može detektirati te fazne pomake i kao rezultat toga dobiti odgovarajuće bitove podataka.
Na fazni pomak ključanja relativnu vrijednost faze oscilacije možete mjeriti bilo iz faze druge, ili, kako se zove, referentne oscilacije, ili iz faze iste oscilacije, ali u drugom vremenskom intervalu. U prvom slučaju govore o sustavu fazne telegrafije (PT), u drugom - o sustavu relativne fazne telegrafije (RPT). Kod FT odašiljač kontinuirano emitira oscilaciju na istoj frekvenciji, a pritisak odgovara emisiji nosive oscilacije s faznim pomakom od 180°.
Fazno podešavanje se provodi naglom promjenom faze tijekom prijelaza iz poruke u stanku i iz stanke u poruku.
Prije nego što se pojedinačne frekvencije nositelja spoje u jedan signal, prolaze kroz fazna modulacija, svaki sa svojim nizom bitova.
Kao što se može vidjeti na slici, promjena faze događa se kad god se promijeni polaritet podatkovnog signala.
Fazni spektar
Glavni nedostatak fazne telegrafije je pojava "negativnog rada" kada faza referentne oscilacije nasumično skoči za 180°. OFT sustav nema ovaj nedostatak.
U OFT sustavu, pri prelasku s jedne elementarne parcele na drugu, faza signala se mijenja samo ako je sljedeća poslana parcela negativna. Tako se kod prijenosa pritiska faza visokofrekventnog elementarnog signala poklapa s fazom prethodnog, a kod prijenosa pritiska ona mu je suprotna. Također se koriste dvofazna i relativna fazna telegrafija.
Noise figure- ovo je omjer snage šuma na izlazu prijamnika i snage šuma koja bi bila na njegovom izlazu samo zbog šuma usklađenog izvora signala.
Pod, ispod osjetljivost obično se odnosi na primateljevu sposobnost primanja slabi signali te ih reproducirati s odgovarajućom razinom i potrebnom kvalitetom.
Prema preporukama Međunarodnog savjetodavnog odbora za radiokomunikacije (ICRC) pod maksimalna osjetljivost implicirati najmanja vrijednost napon ulaznog signala (izražen EMF-om ili snagom titranja nositelja u anteni), doveden kroz antenu ekvivalentan ulazu prijemnika, pri čemu se na njegovom izlazu dobiva određena snaga za danu kvalitetu recepcija. Ako je pojačanje prijemnika dovoljno da proizvede traženu izlaznu razinu, tada je maksimalna osjetljivost ograničena RPU šumom. Inače, ako pojačanje nije dovoljno, osjetljivost je ograničena pojačanjem RPU-a. Za usporedbu prijemnika prema osjetljivosti, praktičan je za korištenje ekstremna osjetljivost, što se razumijeva kao razina signala u anteni pri kojoj je omjer signala i šuma na izlazu prijemnika jednak jedinici.
