Acest articol vorbește despre Frequency-shift keying (FSK). Sunt luate în considerare principiile, avantajele, dezavantajele și domeniile telegrafiei în frecvență.
Frecvency-shift keying (FSK), ca și amplitude-shift keying, este folosită pentru a transmite semnale telegrafice pe un canal radio, care sunt o secvență de mesaje dreptunghiulare elementare curente (pozitive) și fără curent (negative). Spre deosebire de semnalele radio de manipulare a amplitudinii, când emițătorul emite oscilații electromagnetice doar cu transmisii de curent, la FT, radiația semnalului radio are loc continuu atât cu transmisii de curent, cât și fără curent. Prin urmare, această metodă de manipulare este uneori numită lucru cu o pauză activă.
La trecerea de la un mesaj curent la unul fără curent și invers, amplitudinile oscilației de înaltă frecvență rămân constante și doar frecvența acestuia se modifică cu o valoare constantă fc, care se numește schimbare de frecvență.
În prezent, cele mai utilizate sisteme de telegrafie în frecvență cu deplasări de frecvență de 125 (ChT-125), 250 (ChT-250) 500 (ChT-500), 1000 (ChT-1000), 1500 (ChT-1500) Hz. În acest caz, abaterea frecvenței fm a excitatorului față de frecvența nominală (medie) de oscilație a emițătorului este, respectiv, + 62,5 Hz; + 125 Hz; + 500 Hz; +750 Hz.
Frecvența medie fo se numește purtătoare (nominal, frecvența. Trebuie remarcat că termenul de „frecvență purtătoare” în telegrafia de frecvență este introdus mai degrabă condiționat, deoarece în timpul transmisiei FH nu funcționează niciodată la frecvența fo. Oportunitatea introducerii acestei termenul se datorează numai faptului că frecvența purtătoare este numeric egală cu spectrul de frecvență medie al frecvențelor la ieșirea emițătorului și, prin urmare, este frecvența nominală de funcționare a emițătorului.
Spectrul semnalelor FT depinde nu numai de viteza de telegrafie (de frecvența fundamentală a telegrafiei), ci și de mărimea deplasării de frecvență și de metoda de generare a semnalelor FT. Există două moduri principale de formare a semnalelor QT: cu un decalaj de fază a oscilațiilor de înaltă frecvență și fără a-l întrerupe.
În primul caz, semnalul FT este format prin conectarea alternativă a două surse independente de oscilații de înaltă frecvență la calea amplificatorului emițătorului. Una dintre surse generează oscilații de o anumită frecvență și este conectată atunci când nu există parcele curente (negative) ale semnalului primar. Al doilea generează oscilații cu o frecvență care diferă de prima frecvență (deplasată în raport cu frecvența) cu valoarea fc. Această sursă este conectată cu transmisii curente (pozitive) ale semnalului primar.
Deoarece ambele surse de oscilații de înaltă frecvență sunt independente, în timpul comutării faza oscilațiilor capătă o valoare arbitrară, adică. are loc ruperea de fază.
În a doua metodă de generare a semnalelor se utilizează o sursă de oscilații de înaltă frecvență, care, cu transmisii fără curent (negative) ale semnalului primar, generează oscilații cu o frecvență fа, iar cu cele curente (pozitive), oscilații cu o frecvență fв. Deoarece se folosește o singură sursă, modificarea frecvenței de oscilație are loc continuu, fără a întrerupe faza oscilației de înaltă frecvență. Un semnal FT de acest tip poate fi considerat ca un caz special de modulare a frecvenței unei oscilații de înaltă frecvență printr-un semnal discret
Folosind metodele de telegrafie în frecvență, este posibilă transmiterea a două mesaje telegrafice diferite pe canalul radio. Această metodă de transmisie se numește telegrafie cu frecvență dublă (DFT) și corespunde clasei de emisie F.
OFDM COFDM TCM AMM DM PCM ΣΔ PWM PWM FIM FHSS DSSS CSS
La tastare cu deplasare de frecvență(ChMn, ing. Schimbare de frecvență (FSK)) valorile „0” și „1” ale secvenței informaționale corespund anumitor frecvențe ale semnalului sinusoidal la o amplitudine constantă. Frequency Shift Keying este foarte rezistent la interferențe, deoarece interferența canalului telefonic distorsionează în principal amplitudinea, nu frecvența semnalului. Cu toate acestea, cu tasarea de deplasare a frecvenței, resursa benzii de frecvență a canalului telefonic este irosită. Prin urmare, acest tip de modulație este utilizat în protocoale de viteză mică care permit comunicarea pe canale cu un raport semnal-zgomot scăzut.
Schimbare de frecvență(ing. Schimbarea minimă a tastelor (MSK)) este o metodă de modulație în care nu există salturi de fază și schimbarea frecvenței are loc în momentele în care purtătorul trece de nivelul zero. MSK este unic deoarece valorile frecvenței corespunzătoare „0” și „1” logic diferă cu o sumă egală cu jumătate din rata de date. Cu alte cuvinte, indicele de modulație este 0,5:
Unde , - durata biților.
De exemplu, la o rată de transmisie de 1200 bps, semnalul MSK va fi format din oscilații cu frecvențe de 1200 Hz și 1800 Hz corespunzătoare „0” și „1” logic.
În telegrafie: Schimbare de frecvență procesul de modificare a frecvenței generatorului în conformitate cu mesajele de transmitere
Vezi si
- Tastatura Gaussiană cu deplasare minimă a frecvenței
Scrieți o recenzie despre Frequency Shift Keying
Legături
Extras din Frequency Shift Keying
- Quel beau regne aurait pu etre celui de l "Empereur Alexandre! [Toate acestea le-ar datora prieteniei mele... O, ce domnie frumoasa, ce domnie frumoasa! O, ce domnie frumoasa ar putea fi domnia imparatului Alexandru!]Îi aruncă o privire cu regret către Balaşev şi tocmai acum Balaşev a vrut să observe că l-a întrerupt din nou în grabă.
- Ce ar putea să-și dorească și să caute așa încât să nu găsească în prietenia mea?... - spuse Napoleon, ridicând din umeri uluit. - Nu, a considerat cel mai bine să se înconjoare de dușmanii mei și de cine? El a continuat. - I-a chemat pe Stein, Armfeld, Vintsingerode, Bennigsenov, Stein - un trădător alungat din patria sa, Armfeld - un desfrânat și intrigant, Vintzingerode - un subiect fugar al Franței, Bennigsen ceva mai militar decât alții, dar încă incapabil, care putea nu face nimic pentru a face în 1807 și care ar trebui să trezească în împăratul Alexandru amintiri groaznice... Să presupunem că, dacă ar fi capabili, s-ar putea folosi de ele, - a continuat Napoleon, abia având timp să țină pasul cu considerentele care apar în mod constant și-i arătau dreptatea sau puterea (care în conceptul lui era aceeași), dar nici nu este cazul: nu sunt potrivite nici pentru război, nici pentru pace. Barclay, spun ei, este cel mai eficient dintre toți; dar nu voi spune asta, judecând după primele lui mişcări. Și ce fac ei? Ce fac toți acești curteni! Pfuel propune, argumentează Armfeld, consideră Bennigsen, dar Barclay, chemat să acționeze, nu știe ce să decidă, iar timpul trece. One Bagration este un militar. E prost, dar are experiență, ochi și hotărâre... Și ce rol joacă tânărul tău suveran în această mulțime urâtă. Îl compromit și îl dau vina pe tot ceea ce se întâmplă. Un souverain ne doit etre al "armee que quand il est general, [Suveranul ar trebui să fie cu armata doar când este comandant,] - a spus el, aparent trimițând aceste cuvinte direct ca o provocare în fața suveranului. Napoleon. știa cum dorea împăratul ca Alexandru să fie conducător militar.
Eseu de A.B.Sergienko „Modularea digitală”
În prezent, tot mai multe informații transmise prin diverse canale de comunicare există în formă digitală. Aceasta înseamnă că transmisia nu este un semnal continuu (analogic) în bandă de bază, ci o secvență de numere întregi n 0 , n 1 , n 2, ..., care poate lua valori dintr-o mulțime finită fixă. Aceste numere, numite simboluri(simbol), provin dintr-o sursă de informații cu punct T, iar frecvența corespunzătoare acestei perioade se numește Rată simbol(Rată simbol): f T = 1/T.
Cometariu. O opțiune frecvent utilizată în practică este binar(binar) o secvență de caractere când fiecare dintre numere n i poate lua una dintre cele două valori - 0 sau 1.
Secvența caracterelor transmise este evident discret semnal. Deoarece simbolurile iau valori dintr-un set finit, acest semnal este de fapt cuantificat, adică poate fi numit digital semnal. În continuare, vom lua în considerare problemele legate de conversia acestui semnal digital într-un semnal analog modulat.
O abordare tipică pentru realizarea transmiterii unei secvențe discrete de simboluri este următoarea. Fiecare dintre valorile posibile ale simbolului este asociată cu un anumit set de parametri ai undei purtătoare. Acești parametri sunt menținuți constant în timpul intervalului T, adică până sosește următorul personaj. De fapt, aceasta înseamnă convertirea unei secvențe de numere ( n k) într-un semnal de pas s n(t) folosind interpolarea constantă pe bucăți:
s n(t) = f(n k), kT <= t < (k + 1)T.
Aici f- o anumită funcție de transformare. Semnal primit s n(t) este apoi folosit ca semnal de modulare în mod obișnuit.
Această metodă de modulație, atunci când parametrii oscilației purtătorului se modifică brusc, este numită manipulare(cheie). În funcție de parametrii modificați, distingeți între manipularea (AMn), (FMn), (FMn) și (QAMn).
După cum se va arăta mai jos, amplitudine shift keying (ASK), în care amplitudine unda purtătoare este un caz special de introducere în cuadratura (vezi mai jos). Prin urmare, aici vom construi doar un grafic al semnalului AMn ca exemplu și vom spune câteva cuvinte despre demodularea semnalelor de acest tip.
Demodularea semnalului AMn poate fi realizată folosind aceleași metode ca și în cazul introducerii în cuadratură (prin înmulțire cu unda purtătoare). Cu toate acestea, prezența a doar două valori posibile ale fazei purtătoare inițiale, care diferă una de cealaltă cu 180 °, face posibilă implementarea ajustării automate a fazei inițiale folosind PLL. Acest mod de demodulare este implementat de funcțiile ddemod și ddemodce atunci când se specifică tipul de manipulare „ask / costas”.
Schimbarea amplitudinii este realizată de funcțiile dmod (se formează un semnal de ieșire real) și dmodce (se formează un plic complex) ale pachetului de comunicații atunci când în ele este specificat parametrul de tip modulație „ask”. Următorul parametru M indică numărul de niveluri de manipulare utilizate. Caracterele care urmează să fie transmise trebuie să aibă valori întregi în intervalul 0 ... M – 1. Simbolul 0 corespunde unei valori de amplitudine egală cu –1, iar simbolul M – 1 corespunde unei valori de amplitudine egală cu 1. Nivelurile rămase sunt distribuite uniform între aceste valori. Astfel, strict vorbind, în acest caz, nu numai amplitudinea, ci și faza oscilației purtătorului se poate modifica (factorii negativi de amplitudine corespund unei schimbări de fază de 180 °).
De exemplu, să construim un grafic al unui semnal care conține toate simbolurile posibile pentru un AMn cu 8 poziții:
M = 8; % numărul de niveluri de manipulare
Fd = 1; % Rată simbol
Fc = 4; % frecvență purtătoare
FsFd = 40; Raportul % Fs/Fd
% generăm un semnal AMn
Dmod (sy, Fc, Fd, Fs, „întreaba”, M);
Graficul arată clar saltul de fază în mijlocul semnalului. În plus, puteți vedea că fazele parcelelor din prima și a doua jumătate a semnalului, care au aceleași amplitudini, diferă cu 180 °.
Phase shift keying (PSK; termen englezesc - phase shift keying, PSK), în care faza undei purtătoare se schimbă brusc, este, de asemenea, un caz special de codificare în cuadratura (vezi mai jos).
În practică, tasarea cu schimbare de fază este utilizată cu un număr mic de valori inițiale posibile de fază - de obicei 2, 4 sau 8. În plus, atunci când se primește un semnal, este dificil de măsurat absolut valoarea fazei inițiale; mult mai usor de definit relativ schimbare de fază între două simboluri adiacente. Prin urmare, este de obicei folosit diferenta de faza keying (sinonime - diferential phase shift keying, relative phase shift keying; termen englezesc - diferential phase shift keying, DPSK).
Demodularea cu deplasare de fază poate fi efectuată în același mod ca și în cazul deplasării în cuadratură (prin înmulțire cu forma de undă purtătoare). În ceea ce privește PSK, această metodă de demodulare este adesea numită corelație.
Schimbarea de fază este realizată de funcțiile dmod (se formează un semnal de ieșire real) și dmodce (se formează un plic complex) ale pachetului de comunicații atunci când în ele este specificat parametrul de tip modulație „psk”. Următorul parametru M indică numărul de gradări utilizate ale fazei inițiale. Caracterele care urmează să fie transmise trebuie să aibă valori întregi în intervalul 0 ... M – 1. Simbol k corespunde valorii fazei inițiale egală cu 2p k/M radian sau 360 k/M grade.
De exemplu, să construim un grafic al unui semnal care conține toate simbolurile posibile pentru un PSK cu 4 poziții:
M = 4; % numărul de poziții de manipulare
sy = 0: M-1; % caractere transmise
Fd = 1; % Rată simbol
Fc = 4; % frecvență purtătoare
FsFd = 40; Raportul % Fs/Fd
Fs = Fd * FsFd; % frecvența de eșantionare
% generăm un semnal PSK
Dmod (sy, Fc, Fd, Fs, "psk", M);
Graficul arată salturile de fază de 90 ° care apar la trecerea de la un simbol la altul.
În frecvența de schimbare a tastei (FSK), fiecare valoare posibilă a simbolului transmis este asociată cu propria sa frecvență. În timpul fiecărui interval de simbol, o formă de undă armonică este transmisă cu o frecvență corespunzătoare simbolului curent. În acest caz, sunt posibile diferite opțiuni, care diferă în alegerea fazei inițiale a mesajelor sinusoidale individuale.
Prima metodă este atunci când toate mesajele corespunzătoare aceleiași legi a simbolului transmis au aceeași fază inițială, adică sunt identice. În acest caz, este posibil să preformați seturi de mostre pentru toate simbolurile discrete posibile. Apoi implementarea tastei cu deplasare de frecvență este redusă la transmisia secvențială a secvențelor precalculate de eșantioane corespunzătoare simbolurilor primite. Totuși, dacă frecvențele de codare utilizate nu sunt multipli ai ratei simbolului, semnalul FSK astfel generat va conține discontinuități (sărituri) la joncțiunile simbolului. În consecință, spectrul semnalului va avea explozii la frecvențe care sunt multipli ai ratei simbolului.
A doua metodă este de a genera continuu oscilații ale tuturor frecvențelor necesare și de a comuta între aceste semnale în conformitate cu simbolurile primite. De asemenea, această metodă nu garantează absența salturilor la joncțiunile simbolurilor, dar datorită faptului că fazele inițiale ale mesajelor variază de la simbol la simbol, salturile nu apar la toate joncțiunile, iar magnitudinea lor se dovedește a fi diferită. . Ca urmare, exploziile de spectru care decurg din salturi sunt în acest caz mai puțin pronunțate. Această versiune a formării semnalului FSK este utilizată în funcțiile dmod și dmodce ale pachetului de comunicații.
În cele din urmă, a treia metodă este atunci când simbolurile de intrare pentru transmisie controlează rata de rampă a fazei curente, iar semnalul FSK este generat prin calcularea cosinusului acestei faze curente. În acest caz, funcția de fază și, prin urmare, semnalul FSK în sine, se dovedește a fi continuă (fără salturi). Această metodă este mai dificil de implementat, dar oferă cel mai compact spectru de semnal. Semnalul FSK obtinut in acest mod este numit Semnal cu tastă de schimbare a frecvenței cu funcție de fază continuă(decalare continuă a frecvenței de fază - CPFSK).
Schimbarea de frecvență este efectuată de funcțiile dmod (se formează un semnal de ieșire real) și dmodce (se formează un plic complex) ale pachetului de comunicații atunci când în ele este specificat parametrul de tip modulație „fsk”. Următorii parametri M și ton indică, respectiv, numărul de frecvențe de tastare utilizate și distanța dintre frecvențele adiacente (în mod implicit, valoarea parametrului de ton este egală cu rata simbolului Fd). Caracterele care urmează să fie transmise trebuie să aibă valori întregi în intervalul 0 ... M – 1. Simbol k corespunde unui offset de frecvență (față de frecvența purtătoare Fc) egal cu tonul * (1 – M + 2 * k) / 2.
De exemplu, să generăm un semnal FSK cu 2 poziții (binar), în care valorile posibile ale simbolurilor 0 și 1 corespund frecvențelor de 800 și 1600 Hz. Rata simbolurilor va fi de 400 de simboluri pe secundă, iar rata de eșantionare va fi de 16 kHz:
biți =; % mesaj digital
N = lungime (biți); % lungime mesaj
Fd = 400; % Rată simbol
FsFd = 40; Raportul % Fs/Fd
Fs = Fd * FsFd; % frecvența de eșantionare
f0 = 800; % rata de tastare pentru caracterul „0”
f1 = 1600; % rata de tastare pentru caracterul „1”
Fc = (f0 + f1) / 2; % frecvență purtătoare
% generăm semnalul FSK
Dmod (biți, Fc, Fd, Fs, „fsk”, 2, ton);
td = t * Fd; % timp pentru diagramă - în simboluri
xlabel („Simboluri”)
ylabel ("s_ (FSK)")
ylim ([- 1,1 1,1])
Graficul arată clar o modificare de două ori a frecvenței semnalului la modificarea valorii bitului transmis. În acest exemplu, durata simbolului este de două perioade de oscilație la transmiterea unui bit zero și patru perioade la transmiterea unui bit de un singur bit.
demodularea FSKSemnalul FMn este primit de obicei corelație metodă. În acest caz, tehnica de corelare poate fi coerent sau incoerent... Metoda coerentă poate fi utilizată dacă se cunosc fazele inițiale ale mesajelor. Esența sa este de a calcula corelarea încrucișatăîntre semnalul primit și oscilațiile eșantionului (semnale de referință), care sunt oscilații armonice cu frecvențele utilizate pentru manipulare. Corelarea încrucișată a semnalului cu k-m semnal de referinţă pentru n simbolul se calculează după cum urmează:
.
Aici s(t) - semnal FSK, w k- frecvenţa de manipulare corespunzătoare unui simbol egal cu k, j 0 k- faza inițială a mesajului, T- durata transmiterii simbolului. Limitele de integrare utilizate definesc procesarea n-th (după numărare) caracter.
După calcularea corelaţiilor încrucişate z k(n) pentru toți k se compară între ele pentru a găsi valoarea maximă. Sens k corespunzătoare maximului z k(n) este luat ca simbol demodulat.
Cometariu. Odată cu implementarea digitală a demodulării semnalului FMN, în loc de integrarea, desigur, este folosit însumare numărări discrete ale integrandului.
Dacă fazele inițiale ale mesajelor transmise sunt necunoscute (în practică, acesta este cel mai adesea cazul), trebuie să utilizați incoerent(sau cuadratura) tehnica corelaţiei. În acest caz, semnalele de referință nu sunt oscilații armonice reale, ci exponenți complecși, iar modulul rezultatului integrării este calculat:
.
Datorită ignorării informațiilor de fază, imunitatea la zgomot a metodei incoerente este oarecum mai mică decât cea a celei coerente.
Varianta coerentă a demodulării este utilizată implicit de funcțiile ddemod și ddemodce. Pentru a utiliza varianta incoerentă, este necesar să specificați metoda de manipulare sub forma „fsk / noncoherence” la apelarea acestor funcții.
De exemplu, să estimăm imunitatea la zgomot a deplasării frecvenței în demodularea coerentă și incoerentă prin simularea unui semnal de informație aleatoriu, generând semnalul FSK corespunzător, adăugând zgomot la acesta și efectuând demodularea coerentă și incoerentă a semnalului zgomotos. Repetând această procedură pentru diferite rapoarte semnal-zgomot, obținem graficele de imunitate la zgomot. Parametrii semnalului FSK vor fi selectați corespunzător canalului de frecvență inferioară a Recomandării ITU-T V.21 (acest protocol este folosit de modemuri ca „cel mai mic numitor comun” la prima etapă a comunicației): rata de simbol 300 simboluri/s, codificare binară, simbolul „0” Corespunde cu o frecvență de codificare de 1180 Hz, simbolul „1 ”- 980 Hz. Frecvența de eșantionare (reamintim că atunci când folosim funcțiile pachetului de Comunicații, aceasta trebuie să fie un multiplu al ratei simbolului) o vom alege egală cu 9600 Hz. Iată codul relevant:
N = 10000; % numărul de biți transmiși
x = randint (N, 1); % mesaj digital
M = 2; % manipulare binară
Fd = 300; % Rată simbol
Fs = 9600; % frecvența de eșantionare
f0 = 1180; % frecvență zero
f1 = 980; % „unități” de frecvență
Fc = (f0 + f1) / 2; % frecvență medie
ton = f1 - f0; % separare de frecvență
s = dmod (x, Fc, Fd, Fs, "fsk", M, ton); % semnal manipulat
snr = -10: 10; % vector raport S/N (în decibeli)
pentru k = 1: lungime (snr)
sn = awgn (s, snr (k), „măsurat”); % adaugă zgomot
% demodulare coerentă
y_c = ddemod (sn, Fc, Fd, Fs, "fsk", M, ton);
% demodulare incoerentă
y_nc = ddemod (sn, Fc, Fd, Fs, "fsk / noncoherence", M, ton);
% calculul probabilităților de eroare
Symerr (x, y_c);
Symerr (x, y_nc);
% ieșire grafică
semilogie (snr, er_c, snr, er_nc)
Graficul de mai jos arată dependența probabilității de eroare de raportul semnal-zgomot (în decibeli). Curba albastră corespunde demodulării coerente, cea verde demodulării incoerente. Se poate observa ca pierderea versiunii incoerente fata de cea coerenta este de la 1 la 3 dB.
Cometariu. La simularea demodulării unui semnal cu un raport semnal-zgomot de 2 dB sau mai mult, nu au existat erori de recepție. Prin urmare, la trasarea probabilității de eroare folosind o scară verticală logaritmică, aceste puncte au fost eliminate.
Graficul arată, de asemenea, că imunitatea la zgomot a acestui tip de manipulare este foarte mare - chiar dacă puterea medie a semnalului și a zgomotului sunt egale (raportul semnal-zgomot 0 dB), probabilitatea de eroare este de aproximativ 2 * 10 –4 pentru versiune coerentă și aproximativ 1,5 * 10 –3 - pentru incoerente. Prețul de plătit pentru aceasta în acest caz este rata de transfer de date extrem de scăzută - doar 300 bps.
Schimbarea frecvenței minimePentru a crește imunitatea la zgomot a FSK, este de dorit ca mesajele corespunzătoare diferitelor simboluri să fie necorelat, adică aveau corelație încrucișată zero. Considerând că fazele inițiale ale mesajelor sunt zero, semnalele FSK pentru simbolurile 0 și 1 pot fi scrise după cum urmează:
s 0 (t) = A cos w 0 t, 0 <= t <= T,
s 1 (t) = A cos w 1 t, 0 <= t <= T.
Corelația lor reciprocă la zero time shift este
Dacă (w 1 + w 0) T>> 1, atunci primul termen este mult mai mic decât al doilea și poate fi neglijat:
.
Această valoare este zero la (w 1 - w 0) T= p n, Unde n- un număr întreg diferit de zero. Astfel, valoarea minimă a distanței dintre frecvențele de codare adiacente, la care mesajele corespunzătoare diferitelor simboluri sunt necorelate, este jumătate din rata simbolului:
Unde f T- Rată simbol.
FSK cu două poziții (binar), ale cărui frecvențe sunt selectate conform formulei de mai sus, au primit numele tastare de deplasare a frecvenței minime(МЧМн, termen în limba engleză - tastatura minimă de shift, MSK). Funcțiile pachetului de comunicații implementează această opțiune FSK prin specificarea unui parametru al metodei de tastare sub forma „msk”. Ca și în cazul FSK general, în acest caz este posibilă demodularea coerentă și necoerentă ("msk / noncoherence").
La manipulare în cuadratura(QASK; termen englezesc - amplitudine în cuadratură, QASK) la fiecare dintre valorile posibile ale unui simbol discret C k este potrivită pereche mărimi - amplitudinile componentelor în fază și în cuadratura sau, ceea ce este echivalent, amplitudinea și faza inițială a oscilației purtătorului:
C k ® ( un k, b k), s(t) = un k cos w 0 t + b k păcat 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.
Parametrii formei de undă analogice asociați cu un simbol discret C k, este convenabil să-l reprezentăm ca număr complex în algebricul ( un k + jb k) sau exponențial ( A k exp ( jj k)) formă. Colecția acestor numere complexe pentru toate valorile posibile ale unui simbol discret se numește semnal constelaţie(constelaţie).
Cometariu. Uneori, mai ales în publicațiile mai vechi, este folosit și termenul „diagrama spațiului”.
Când un simbol discret este reprezentat printr-un număr complex, semnalul IQK poate fi scris după cum urmează:
, kT ?
t < (k + 1)T.
În practică, se folosesc constelații care conțin de la patru la câteva mii de puncte. Mai jos sunt prezentate câteva dintre constelațiile utilizate de modemurile concepute pentru a transmite date prin linii telefonice.
În stânga este afișată constelația cu 16 puncte utilizată în protocolul V.32 la transmiterea datelor la 9600 bps. Constelația din centru are 128 de puncte, corespunde protocolului V.32bis și o rată de date de 14.400 bps. În cele din urmă, constelația din dreapta conține 640 de puncte și este utilizată de modemuri care utilizează protocolul V.34 la o rată de date de 28.800 bps.
Graficul unui semnal cu codare în cuadratură se dovedește a nu fi foarte clar din cauza naturii mixte (amplitudine-fază) a modulației. Modificările de amplitudine și fază în timpul tranziției de la simbol la simbol pot fi mici și slab vizibile pe grafic.
Să construim, totuși, un grafic al semnalului generat folosind constelația „pătrată” de 16 puncte prezentată în imaginea din stânga. O astfel de constelație poate fi realizată prin specificarea metodei de manipulare „qask” și a numărului de puncte M = 16 la apelarea funcțiilor dmod și dmodce. Cu toate acestea, în acest caz, nu există nicio modalitate de a specifica modul în care punctele constelației „pătrate” ar trebui să corespundă simbolurilor transmise. Prin urmare, vom folosi cel mai flexibil mod de manipulare în cuadratura, care vă permite să setați o constelație arbitrară și este implementat prin specificarea metodei de manipulare „qask / arb” (de la „arbitrary” - arbitrar).
Să luăm parametrii de semnal corespunzători protocolului modemului V.32 - frecvența purtătoarei este de 1800 Hz, rata simbolurilor este de 2400 simboluri / s. Rata de eșantionare (reamintim că atunci când folosiți funcțiile pachetului de Comunicații, trebuie să fie un multiplu al ratei simbolului) o vom lua egală cu 19200 Hz.
Mai jos este codul care generează un semnal IQ care conține 1000 de simboluri.
N = 1000; % număr de caractere
Fc = 1800; % frecvență purtătoare
% harta constelației
Dmod (x, Fc, Fd, Fs, "qask / arb", map_i, map_q);
grafic (t (1: 250), s_qask16 (1: 250))
După cum sa menționat deja, parametrii semnalului generat (structura constelației, rata simbolului și frecvența purtătoarei) corespund unui modem care transmite date la o viteză de 9600 bps în conformitate cu ITU-T V.32. Să ascultăm semnalul folosind funcția soundsc, pentru a nu vă face griji că aduceți semnalul în gama de niveluri –1 ... 1:
soundsc (repmat (s_qask16, 10, 1), Fs)
Cometariu. Funcția repmat este folosită aici pentru a repeta semnalul generat de zece ori - altfel sunetul va fi prea scurt.
Dacă ați auzit vreodată foșnetul unui modem, ar trebui să observați că este ceva în neregulă în semnalul pe care l-am generat. Într-adevăr, în practică, la efectuarea manipulării în cuadratură, se mai execută o operație, pe care am ratat-o până acum. Acesta va fi discutat în continuare, în secțiunea „Modificarea spectrului”.
În timpul manipulării în cuadratura și amplitudine, și faza initiala oscilația purtătoarei, prin urmare, amplitudinea și schimbarea de fază sunt cazuri speciale de cuadratura - trebuie doar să utilizați constelațiile corespunzătoare. Să afișăm graficele constelațiilor corespunzătoare manipulării amplitudinii (stânga) și fazei (dreapta) cu 8 poziții folosind funcția modmap:
subplot (1, 2, 1)
modmap („întreaba”, 8)
subplot (1, 2, 2)
modmap ("psk", 8)
Semnalul de introducere a deplasării în cuadratură este demodulat în același mod ca și în cazul modulației analogice IQ - semnalul este înmulțit cu două purtătoare, care sunt defazate la 90 ° unul față de celălalt, iar rezultatele înmulțirii sunt transmise. un filtru trece-jos. La ieșirea acestor filtre trece-jos vor fi recepționate semnale analogice ale componentelor în fază și în cuadratura. Aceste semnale sunt apoi eșantionate la o frecvență egală cu rata simbolului. Perechile de eșantioane ale componentelor în fază și în cuadratura formează un număr complex, iar punctul constelației utilizate (mai precis, simbolul informațional corespunzător acestui punct) este cel mai apropiat de acest număr și este scos ca rezultat.
Aceste acțiuni sunt implementate de funcțiile de demodulare ddemod și ddemodce ale pachetului de comunicații. În mod implicit, filtrarea trece-jos este realizată prin integrarea semnalului (adică, însumarea probelor) pe un ciclu de simbol.
Să implementăm demodularea semnalului s_qask16 generat în Exemplul 1. Codul de mai jos implementează demodularea efectivă și compararea simbolurilor primite cu cele originale (adică cu vectorul x din Exemplul 1. Se folosesc și multe alte variabile din Exemplul 1):
% demodulare
z = ddemod (s_qask16, Fc, Fd, Fs, "qask / arb", map_i, map_q);
După cum puteți vedea, semnalul a fost primit fără erori. Acum să construim un grafic al locației punctelor primite pe planul complex (un astfel de grafic se numește diagramă de dispersie- grafic de dispersie). Pentru a face acest lucru, trebuie să obțineți de la funcția ddemod analogic semnal demodulat fără a-și efectua eșantionarea în timp și a căuta cele mai apropiate puncte ale constelației utilizate. Acest mod este implementat prin utilizarea comutatorului / nomap adăugat la parametrul care specifică modul de manipulare. Graficul de dispersie în sine este construit folosind funcția de dispersie.
% demodulație analogică fără eșantionarea rezultatului
y = ddemod (s_qask16, Fc, Fd, Fs, "qask / arb / nomap", map_i, map_q);
% ieșire grafică de dispersie
diagramă de dispersie (y, Fs / Fd)
Graficul rezultat arată extrem de prost - este chiar surprinzător că demodularea a mers fără erori. Faptul este că, la o valoare atât de scăzută a frecvenței purtătoarei (și în exemplul nostru, este mai mică decât rata simbolului!), Metoda implicită de filtrare nu oferă o suprimare bună a canalului de imagine, adică componentele semnalului cu frecvențe. situat în vecinătatea frecvenței purtătoare dublate (astfel de frecvențe apar după ce semnalul este înmulțit cu oscilațiile de referință cu frecvența purtătoare). Astfel, atunci când se primește un semnal, ar trebui aplicat un filtru mai atent selectat. Cu toate acestea, vom lua în considerare această problemă în combinație cu utilizarea unui filtru pentru a modela spectrul. transmis semnal.
Modelarea spectruluiDacă parametrii de modulație ai unui semnal analogic sunt menținuți constanți în timpul unui ciclu de simbol și se modifică brusc la începutul unui nou ciclu, aceasta duce la apariția unor salturi în semnalul generat. După cum se știe din teoria transformării Fourier, spectrul unui semnal care conține salturi scade lent cu o frecvență în creștere - proporțional cu 1 / w. Pentru a face spectrul mai compact, este necesar să se asigure finete semnal (adică continuitatea semnalului și, eventual, un anumit număr de derivate ale acestuia), iar aceasta, la rândul său, înseamnă netezimea funcției de modulare. Prin urmare, în loc de o schimbare bruscă a parametrilor de modulație, este necesar să se efectueze interpolareîntre punctele constelaţiei corespunzătoare simbolurilor succesive.
Conform teoremei Kotelnikov, putem conecta probele care urmează cu viteza simbolică F d, o funcție netedă care ocupă un interval de frecvență de la zero la F d/ 2. În acest caz, semnalul cu cheie în cuadratura va ocupa o lățime de bandă F d... Totuși, decăderea lentă a funcțiilor sin ( X)/X constituirea bazei Kotelnikov face interpolarea bazată pe ele incomodă. Versiunea SQRT este cea mai utilizată pentru interpolarea mostrelor pentru modulația digitală. filtru cu răspuns în frecvență de netezire cosinus(filtru de cosinus ridicat cu rădăcină pătrată; calculul unor astfel de filtre poate fi efectuat utilizând funcția rcosinus a pachetului de comunicații, iar interpolarea semnalului folosind un astfel de filtru este realizată de funcția rcosflt a aceluiași pachet).
Filtrul folosit pentru interpolare determină forma spectrului de semnal QAMn, de aceea se numește filtru de modelare(filtru de modelare), iar procesul de interpolare în sine este modelarea spectrului(formarea spectrală).
O schimbare bruscă a parametrilor de modulație poate fi considerată ca utilizarea unui filtru de modelare cu dreptunghiular răspuns la impuls, a cărui durată este egală cu intervalul simbol.
Să repetăm formarea unui semnal IQ-keyed cu 16 poziții (vezi Exemplul 1), folosind de această dată un filtru de modelare cu un răspuns în frecvență de netezire cosinus. Funcțiile dmod și dmodce ale pachetului Communications nu acceptă în prezent utilizarea filtrelor de modelare, așa că modelarea semnalului va trebui făcută în trei pași. În primul rând, vom mapa simbolurile transmise la punctele selectate din constelația utilizată folosind funcția modmap. Apoi interpolăm semnalul recepționat folosind un filtru cu uniformizare cosinus folosind funcția rcosflt. În cele din urmă, să realizăm modulația analogică în cuadratura folosind funcția amod.
N = 1000; % număr de caractere
M = 16; % numărul de poziții de manipulare
x = randint (N, 1, M); % numere întregi aleatoare 0 ... 15
Fd = 2400; % Rată simbol
Fc = 1800; % frecvență purtătoare
Fs = 19200; % frecvența de eșantionare
% harta constelației
map_i = [-1, -3, -1, -3, 1, 1, 3, 3, -1, -1, -3, -3, 1, 3, 1, 3];
map_q = [-1, -1, -3, -3, -1, -3, -1, -3, 1, 3, 1, 3, 1, 1, 3, 3];
% afișează simboluri în puncte de constelație
C = modmap (x, 1, 1, "qask / arb", map_i, map_q);
% INTERPOLARE
s = rcosflt (C, Fd, Fs, „sqrt”);
% modulație analogică
Amod (s, Fc, Fs, "qam");
diagramă (t (1: 250), s_qask16s (1: 250))
Să ascultăm și acest semnal, folosind din nou funcția soundsc:
soundsc (repmat (s_qask16s, 10, 1), Fs)
Nu este adevărat că sunetul a devenit mult mai asemănător cu cel produs de modem - totul ține de formarea spectrului.
Să comparăm spectrele de putere ale semnalelor s_qask16 și s_qask16s pentru a arăta în mod clar influența filtrului de modelare. Pentru a estima PSD, se folosește funcția pwelch a pachetului de procesare a semnalului, care implementează metoda parogramelor Welch modificate în medie:
Pwelch (s_qask16,,,, Fs);
P2 = pwelch (s_qask16s,,,, Fs);
psdplot (, f, „Hz”)
Din grafice se poate observa că la utilizarea filtrului de modelare (graficul verde), spectrul semnalului se dovedește a fi mult mai compact decât în cazul în care spectrul nu se modelează (graficul albastru).
Când primiți un astfel de semnal ca un filtru trece-jos, este necesar să utilizați același filtru ca și pentru modelarea spectrului. Utilizarea secvenţială a două filtre cosinus anti-aliasing SQRT are ca rezultat un răspuns la impuls corespunzător unui filtru cosinus anti-aliasing convenţional de zero în punctele deplasate cu un număr întreg de simboluri de la vârf. Acest lucru permite, cu alegerea corectă a timpilor de eșantionare, să se elimine interferențele de la simbolurile adiacente (așa-numitele interferență intersimbol, MSI; Termen englezesc - interferență intersimbol, ISI).
Funcțiile ddemod și ddemodce permit utilizatorului să specifice filtrul utilizat în timpul demodulării (pentru aceasta, la sfârșitul listei de parametri, trebuie să specificați suplimentar doi vectori - coeficienții numărătorului și numitorului funcției de transfer a filtrului), totuși, după filtrare, integrarea pe un ciclu de simbol este încă utilizată. Acest lucru nu funcționează pentru noi, așa că va trebui să implementăm manual secvența necesară de acțiuni.
Dar înainte de a efectua demodularea propriu-zisă, construim ocular diagramă(diagrama ochiului) pentru un semnal dat. Diagrama ochiului este o „oscilogramă” a unui semnal analogic demodulat, construită cu o durată de „mătură înainte” egală cu un ciclu de simbol și o „persistență a ecranului” infinită. În punctele de eșantionare optimă, liniile de pe o astfel de diagramă formează grinzi înguste, spațiul liber dintre care seamănă cu un ochi deschis în formă. În acest caz, puteți vedea că trebuie să selectați elemente din vectorul y începând de la primul (fără schimbare suplimentară). Deoarece semnalul este complex, sunt afișate grafice separate pentru părțile sale reale și imaginare.
calculul filtrului %
b = rcosin (Fd, Fs, "sqrt");
% demodulație analogică
% glazkova I diagrama
diagramă oculară (y, Fs / Fd)
% Diagrama de dispersie
diagramă de dispersie (y, Fs / Fd)
Figura din dreapta arată diagrama de împrăștiere obținută la primirea acestui semnal. Datorită utilizării filtrelor potrivite pe părțile de transmisie și de recepție, împrăștierea punctelor se dovedește a fi mult mai mică decât în figura prezentată în exemplul 2.
Cometariu. O schimbare suplimentară a probelor nu a fost necesară în acest exemplu din următorul motiv. Filtrul folosit la recepţionarea şi transmiterea unui semnal introduce o întârziere egală cu trei simboluri (această valoare este acceptată implicit în funcţiile rcosinus şi rcosflt). După modulare și demodulare, întârzierea totală se dovedește a fi egală cu șase simboluri, așa că probele de semnal trebuie luate cu un pas Fs / Fd, începând de la primul.
Acum să implementăm demodularea reală a semnalului s_qask16s:
calculul filtrului %
b = rcosin (Fd, Fs, "sqrt");
% demodulație analogică
y = ademod (s_qask16s, Fc, Fs, "qam", b, 1);
% eșantionarea și găsirea celor mai apropiate puncte de constelație
z = demodmap (y, Fd, Fs, "qask / arb", map_i, map_q);
% Eliminați caracterele suplimentare la începutul și la sfârșitul semnalului
% comparație a caracterelor transmise și primite
După cum puteți vedea, semnalul a fost primit fără erori în acest caz.
Când un semnal trece printr-un canal de comunicare cu dispersie de frecvență, adică introducând o întârziere de grup diferită la frecvențe diferite, simbolurile se dovedesc a fi „unse” în timp și „se strecoară” una peste alta. În acest caz, nu este posibil să se elimine complet interferența intersimbol. Pentru a-l minimiza, utilizați filtre adaptive, ai cărui parametri sunt ajustați automat la caracteristicile semnalului procesat. Cea mai recentă versiune (2.1) a pachetului Filter Design adaugă mai multe funcții care implementează o serie de algoritmi obișnuiți de filtrare adaptivă. În plus, blocurile care implementează aceiași algoritmi adaptivi sunt disponibile în setul de blocuri de comunicații pentru simularea sistemelor de comunicații folosind Simulink.
În funcție de parametrul care este manipulat, există amplitudine, frecvență și defazare. Schimbarea amplitudinii sau telegrafia de amplitudine se referă la o metodă de transmitere a informațiilor într-o formă codificată cu o bază de cod egală cu două. Un semnal elementar al codului corespunde emiterii de oscilații continue de către emițător (mesaj), iar celălalt semnal corespunde absenței acestei radiații (pauză). Capacitatea de a lucra cu semnale radio AT este păstrată în cele mai moderne posturi de radio, deoarece acestea presupun transmiterea de informații prin cod Morse și recepția auditivă, ceea ce asigură imunitate ridicată la zgomot. Semnalul radio la rate reale de tastare este cel mai îngust semnal. De obicei, lățimea de bandă ocupată este de 20 ... 25 Hz.
Semnalele sunt clasificate ca continue și discrete. Semnalele discrete sunt transmise prin intermediul comunicațiilor radiotelegrafice. O caracteristică distinctivă a transmisiei radiotelegrafice este codificarea mesajelor. Fiecare caracter individual transmis (litera alfabetului, număr sau semn) are propria sa combinație de coduri de semnale elementare. Pentru transmisia pe un canal de comunicație, mesajul codificat este convertit într-un semnal de înaltă frecvență prin manipularea oscilațiilor radio ale emițătorului. În funcție de parametrul care este manipulat, există amplitudine, frecvență și defazare.
Figura care ilustrează tehnicile de modulare a semnalului digital:
Schimbarea amplitudinii(AMn; ing. amplitudinetastare Shift (ASK)- o modificare a semnalului la care amplitudinea oscilației purtătorului se modifică brusc. AMn.
La tastare cu schimbare de amplitudine un cip al codului corespunde radiației întregii puteri a emițătorului (explozie), iar celălalt absenței radiației (pauză). Acest tip de lucrare este desemnat A1... Uneori, se efectuează codificarea în amplitudine a semnalului de ton, urmată de modularea în amplitudine a oscilației frecvenței purtătoare. Acest tip de lucru este desemnat A2, este benefic pentru recepția auditivă a semnalelor telegrafice.
Schimbare de frecvență
Frequency Shift Keying este transmisia de date digitale prin modificarea discretă a frecvenței unei unde purtătoare. Schimbarea frecvenței (FM) este realizată prin mici modificări ale frecvenței purtătoare. În FSK, valorile „0” și „1” ale secvenței de informații corespund anumitor frecvențe ale semnalului sinusoidal la o amplitudine constantă.
Frequency Shift Keying este foarte rezistent la interferențe, deoarece interferența canalului telefonic distorsionează în principal amplitudinea, nu frecvența semnalului.
Cu toate acestea, cu tasarea de deplasare a frecvenței, resursa benzii de frecvență a canalului telefonic este irosită.
Prin urmare, acest tip de modulație este utilizat în protocoale de viteză mică care permit comunicarea pe canale cu un raport semnal-zgomot scăzut.
FSK folosește doar două frecvențe. Un unu este de obicei transmis la o frecvență joasă și un zero la o frecvență înaltă.
Valorile de biți ale semnalului de informații egale cu 1 sau 0 sunt reprezentate ca o compensare de frecvență pozitivă sau negativă a semnalului purtător. O schimbare negativă a frecvenței înseamnă scăderea acesteia, iar o schimbare pozitivă a frecvenței înseamnă o creștere cu o anumită cantitate mică. Receptorul determină acest offset, demodulând astfel semnalul.
Frequency Shift Keying (FSK) este o tehnică de modulație în care nu există salturi de fază și schimbarea frecvenței are loc atunci când purtătorul trece de nivelul zero.
Schimbarea frecvenței este unică, deoarece valorile frecvențelor corespunzătoare „0” și „1” logic diferă cu o sumă egală cu jumătate din rata de date. Cu alte cuvinte, indicele de modulație este 0,5.
De exemplu, la o rată de transmisie de 1200 biți/s, semnalul va fi format din oscilații cu frecvențe de 1200 Hz și 1800 Hz corespunzătoare „0” și „1” logic.
Frequency Shift Keying a fost folosită în special în transmisia telegrafică de date.
La tastare cu deplasare de frecvență(telegrafie în frecvență) emițătorul emite aceeași energie tot timpul, dar fiecărui semnal elementar al codului îi corespunde o oscilație a unei anumite frecvențe. Este în general acceptat că vibrația cu o frecvență mai mare corespunde transmiterii unui mesaj pozitiv (apăsare), iar vibrația cu o frecvență mai mică corespunde transmiterii unui mesaj negativ (apăsare). Acest tip de lucrare este indicat F1... Schimbările între frecvențele „apăsare” și „eliberare” sunt alese egale cu 125, 200, 250, 400, 500, 1000 Hz.
Cu tastare de schimbare a frecvenței (FSK, ing. Schimbare de frecvență (FSK)) valorile „0” și „1” ale secvenței informaționale corespund anumitor frecvențe ale semnalului sinusoidal la o amplitudine constantă. Frequency Shift Keying este foarte rezistent la interferențe, deoarece interferența canalului telefonic distorsionează în principal amplitudinea, nu frecvența semnalului. Cu toate acestea, cu tasarea de deplasare a frecvenței, resursa benzii de frecvență a canalului telefonic este irosită. Prin urmare, acest tip de modulație este utilizat în protocoale de viteză mică care permit comunicarea pe canale cu un raport semnal-zgomot scăzut.
Pentru a sigila liniile telegrafice, este folosit telegrafie cu frecvență cu două canale (F6), în care emițătorul poate emite o oscilație la una din cele patru frecvențe. Oscilația fiecăruia dintre ele corespunde uneia dintre toate combinațiile posibile de mesaje telegrafice:
frecvența 1 - pauză pe ambele seturi de telegraf,
frecvența 2 - trimiteți pe primul și întrerupeți pe al doilea dispozitiv,
frecvența 3 - pauză pe primul și trimite pe al doilea dispozitiv,
frecvența 4 - trimitere pe ambele seturi de telegraf.
Telegrafie în frecvență
Schimbarea de frecvență sau telegrafie în frecvență (JOI) cu un sistem de codare binar, prevede transmiterea simbolurilor „0” și „1” la două frecvențe diferite. Fiecare semnal elementar corespunde unei oscilații a propriei frecvențe. Tipul și spectrul semnalului CT sunt afișate pe poster. Frecvența fB este mai mare decât frecvența fB. Diferența de frecvență fВ - fБ se numește deplasare de frecvență.
Semnale telegrafice- Cod Morse - cel mai adesea transmis folosind manipularea amplitudinii. În transmițător, această metodă este implementată cel mai simplu în comparație cu alte tipuri de manipulare. Un receptor pentru recepţionarea semnalelor telegrafice cu ureche, dimpotrivă, devine ceva mai complicat: trebuie să conţină heterodină funcționând la o frecvență apropiată de frecvența semnalului recepționat astfel încât diferența de frecvență audio să poată fi distinsă la ieșirea receptorului. Receptoarele potrivite sunt conversia directă, regenerativă în modul de generare și superheterodină cu un oscilator local „telegraf” suplimentar.
Amplitudinea semnalului de înaltă frecvență la ieșirea emițătorului radio ia doar două valori: pornit și oprit. În consecință, pornirea sau oprirea („keying”) este efectuată de un operator folosind o cheie telegrafică sau folosind un generator automat de mesaje telegrafice (senzor cod Morse, computer). Anvelopa unui impuls radio (mesaj elementar - puncte și liniuțe) în practică, desigur, nu este dreptunghiulară (așa cum se arată schematic în figură), ci are margini netede de față și de sfârșit. În caz contrar, spectrul de frecvență al semnalului poate deveni inacceptabil de larg și se simt clicuri neplăcute atunci când semnalul este recepționat cu ureche.
La modularea mesajelor discrete, se utilizează modulația în două etape, acest lucru se datorează faptului că, în cazul ideal, lățimea de bandă a receptorului radio ar trebui să fie egală cu spectrul semnalului primit. În practică, această cerință nu poate fi realizată din cauza instabilității frecvenței purtătoare a emițătorului radio și a frecvenței oscilatorului local al receptorului radio: lățimea de bandă, ținând cont de instabilitățile de frecvență denumite, trebuie extinsă, ceea ce reduce imunitatea la zgomot. Prin urmare, modulația în două etape s-a dovedit a fi mai eficientă, în care 1 și 0 logic modulează mai întâi un subpurtător de o frecvență relativ scăzută, iar apoi acest subpurtător modulează frecvența purtătorului emițătorului radio.
Schema bloc a telegrafiei în frecvență
În prima etapă de modulare, semnalul care vine de la sursa de informație este convertit de un codificator (encoder) într-o secvență de semnale binare - în biți de informații. Mai mult, în modulatorul 1, logicii 1 i se atribuie frecvența F1 și logic 0 - F2. În plus, semnalul sinusoidal cu frecvențele F1 și F2 în a doua etapă modulează cu abaterea frecvenței purtătorului emițătorului radio. Într-un receptor radio, un astfel de semnal trece prin procedura de demodulare de două ori: mai întâi, frecvența este alocată și apoi - mesajul digital de ieșire - secvența de biți. Cu o astfel de modulare în două etape a benzilor de trecere ale filtrelor instalate în canalul frecvenței subpurtătoarei, este posibil să se îngusteze la lățimea spectrului mesajului transmis și, prin urmare, să se mărească imunitatea la zgomot.
În modurile FH și FHT, în conformitate cu semnalul primar UF (t), frecvența oscilației de înaltă frecvență se modifică, luând două (în FF) sau patru (în FF) valori discrete care diferă unele de altele prin o anumită valoare Δƒc, numită deplasare de frecvență.
semnal DChT(telegrafie cu frecvență dublă) asigură transmisia de informații prin două canale simultan. O anumită frecvență este atribuită fiecărei combinații de simboluri din canale (vezi Tabelul).
În plus, fГ> fВ> fБ> fА. Schimbări de frecvență fГ - fВ; fВ - fБ; fБ - fА sunt alese egale. Pentru a lega semnalele FT și DCT de axa frecvenței, se introduce conceptul de frecvență nominală a semnalelor f 0 = (fB + fB) / 2.
În cazul funcționării cu un singur canal (mod CT), frecvența ia una dintre cele două valori: B la transmiterea unui mesaj curent „0” sau ƒB la transmiterea unui mesaj curent „1”.
În operarea cu două canale (mod DCT), frecvența ia una dintre cele patru valori: ƒА atunci când se transmite un mesaj „0” fără curent prin ambele canale telegrafice; ƒB la transmiterea unui mesaj fără curent prin primul canal și unul curent prin al doilea; ƒB la transmiterea unui mesaj curent prin primul canal, iar unul fără curent prin al doilea; ƒГ la transmiterea unui mesaj curent prin ambele canale.
În sistemele radio moderne, formarea de frecvențe discrete corespunzătoare combinațiilor de semnale telegrafice primare se realizează pe baza unui oscilator cu cristal de referință foarte stabil, folosind divizoare de frecvență și un circuit de control.
Banda de frecvență ocupată de semnalul RF este determinată de formulă
ΔF CT = (3 - 5) B + Δƒs,
iar semnalul radio DChT conform formulei
ΔF DChT = (3 - 5) V + 3Δƒs
unde B este viteza de transmisie a cablajului; Δƒs - deplasarea frecvenței în herți.
Semnalele de citire și scriere sunt utilizate pe scară largă pentru comunicarea documentară automată, oferind transmiterea textului alfanumeric la viteze de 50 ... 200 Baud.
Baud- o unitate de viteză de telegrafie egală cu numărul de impulsuri elementare de curent transmise pe secundă. Numit după inventatorul francez J. M. Baudot.
Schimbarea de fază
Schimbarea de fază este o schimbare în trepte (discretă) a fazei oscilației emițătorului în conformitate cu secvența transmisă. În comparație cu semnalele de frecvență și amplitudine discutate mai sus, semnalul de defazare are o caracteristică esențială. Când se recepționează semnale cu tastare de deplasare atât în amplitudine (AT) cât și în frecvență (FS), este posibil să se măsoare cu precizie atât amplitudinea, cât și frecvența oscilației emise de transmițător. Cu alte cuvinte, în orice moment în timp, din valoarea măsurată a amplitudinii (la AT) sau a frecvenței (la RT) oscilației la ieșirea emițătorului, se poate spune exact ce semnal elementar este transmis - un izbucnire sau o pauză.
Schimbarea de fază (PM) are loc datorită unor mici modificări ale fazei semnalului purtător. PM folosește schimbări de fază pentru a transmite date în timp ce frecvența rămâne constantă. Defazatul poate fi pozitiv sau negativ în raport cu faza semnalului de referință. Receptorul este capabil să detecteze aceste schimbări de fază și să primească, ca rezultat, biții de date corespunzători.
La tastare cu schimbare de fază se poate măsura valoarea relativă a fazei oscilației fie prin faza altuia, fie, așa cum se numește, oscilația de referință, fie prin faza aceleiași oscilații, dar la un interval de timp diferit. În primul caz, se vorbește de un sistem de telegrafie în fază (FT), în al doilea, un sistem de telegrafie în fază relativă (RTP). Cu FT, emițătorul emite în mod continuu o oscilație la aceeași frecvență, iar apăsarea corespunde emiterii unei oscilații purtătoare cu o schimbare de fază de 180 °.
Schimbarea de fază se realizează printr-o schimbare treptată a fazei în timpul tranziției de la premisă la pauză și de la pauză la premisă.
Înainte ca subpurtătoarele individuale să fie combinate într-un singur semnal, ei suferă modulație de fază, fiecare cu propria sa secvență de biți.
După cum puteți vedea în figură, o schimbare de fază are loc de fiecare dată când polaritatea semnalului de date se schimbă.
Spectrul de fază
Principalul dezavantaj al telegrafiei de fază este apariția „lucrării negative” cu un salt aleatoriu în faza oscilației de referință cu 180 °. Sistemul OFT nu are acest dezavantaj.
În sistemul OFT, în timpul trecerii de la un mesaj elementar la altul, faza semnalului se modifică numai dacă următorul mesaj transmis este negativ. Deci, la transferul de apăsare, faza semnalului elementar de înaltă frecvență coincide cu faza celui precedent, iar la transferul de apăsare este opusă acesteia. Se utilizează atât telegrafia cu fază dublă, cât și faza relativă.
Cifra de zgomot este raportul dintre puterea de zgomot la ieșirea receptorului și puterea de zgomot care ar fi la ieșire numai datorită zgomotului sursei de semnal potrivite.
Sub sensibilitate de obicei înțelegeți capacitatea receptorului de a recepționa semnale slabe și de a le reproduce cu nivelul adecvat și calitatea necesară.
Conform recomandărilor Comitetului Consultativ Internațional pentru Radiocomunicații (CCIR) sub sensibilitate maximă implică cea mai mică valoare a tensiunii semnalului de intrare (exprimată în termeni de EMF sau puterea oscilației purtătorului în antenă) furnizată prin antenă echivalentă cu intrarea receptorului, la care se obține o anumită putere la ieșire pt. o anumită calitate de recepție. Dacă câștigul din receptor este suficient pentru a obține nivelul de ieșire dorit, atunci sensibilitatea maximă este limitată de zgomotul RFA. În caz contrar, dacă câștigul este insuficient, sensibilitatea este limitată de câștigul RPA. Pentru a compara receptoarele în sensibilitate, este convenabil de utilizat sensibilitate extremă, ceea ce înseamnă un astfel de nivel de semnal în antenă la care raportul semnal-zgomot la ieșirea receptorului este egal cu unu.
