Ky artikull flet për kyçjen e zhvendosjes së frekuencës (FSK). Janë marrë parasysh parimet, avantazhet, disavantazhet dhe fushat e telegrafisë së frekuencës.
Tastimi i ndërrimit të frekuencës (FC), si dhe zhvendosja e amplitudës, përdoret për të transmetuar sinjale telegrafike mbi një kanal radioje, të cilat janë një sekuencë e mesazheve të rrymës elementare drejtkëndore (pozitive) dhe pa rrymë (negative). Në kontrast me sinjalet radio kyçëse të zhvendosjes së amplitudës, kur transmetuesi lëshon lëkundje elektromagnetike vetëm me mesazhe aktuale, në FT, rrezatimi i sinjalit të radios ndodh vazhdimisht me mesazhe rryme dhe pa rrymë. Prandaj, kjo metodë e manipulimit nganjëherë quhet punë me një pauzë aktive.
Kur kaloni nga një rrymë në një mesazh pa rrymë dhe anasjelltas, amplituda e lëkundjes me frekuencë të lartë mbetet konstante dhe vetëm frekuenca e saj ndryshon me një vlerë konstante fc, e cila quhet zhvendosje e frekuencës.
Aktualisht, sistemet telegrafike të frekuencës me ndërrime frekuence prej 125 (ChT-125), 250 (ChT-250), 500 (ChT-500), 1000 (ChT-1000), 1500 (ChT-1500) Hz janë më të përdorura. Në këtë rast, devijimi i frekuencës fm i ngacmuesit në lidhje me frekuencën nominale (mesatare) të lëkundjes së transmetuesit është përkatësisht + 62.5 Hz; + 125 Hz; + 500 Hz; +750 Hz.
Frekuenca mesatare fo quhet bartës (nominalisht frekuenca. Duhet të theksohet se termi "frekuencë bartëse" në telegrafinë e frekuencës është futur shumë me kusht, pasi në FT transmetimi nuk funksionon kurrë në frekuencën fo. Përshtatshmëria e futjes së këtij termi është vetëm për faktin se frekuenca bartëse është numerikisht e barabartë me frekuencën mesatare të spektrit të frekuencës në daljen e transmetuesit dhe për këtë arsye është frekuenca nominale e funksionimit të transmetuesit.
Spektri i sinjaleve FT varet jo vetëm nga shpejtësia e telegrafisë (nga frekuenca kryesore e telegrafisë), por edhe nga madhësia e zhvendosjes së frekuencës dhe mënyra e gjenerimit të sinjaleve FT. Ekzistojnë dy mënyra kryesore për të formuar sinjale cicërimash: me një ndërprerje në fazën e lëkundjeve me frekuencë të lartë dhe pa e thyer atë.
Në rastin e parë, sinjali FT formohet duke lidhur në mënyrë alternative dy burime të pavarura të lëkundjeve me frekuencë të lartë në rrugën amplifikuese të transmetuesit. Njëri nga burimet gjeneron lëkundje me një frekuencë të caktuar dhe është i lidhur me dërgimet pa rrymë (negative) të sinjalit primar. E dyta gjeneron lëkundje me një frekuencë që ndryshon nga frekuenca e parë (e zhvendosur në lidhje me frekuencën) me vlerën fc. Ky burim është i lidhur me dërgimet aktuale (pozitive) të sinjalit primar.
Duke qenë se të dy burimet e lëkundjeve me frekuencë të lartë janë të pavarura, gjatë ndërrimit, faza e lëkundjes merr një vlerë arbitrare, d.m.th. ndodh një ndërprerje fazore.
Në metodën e dytë të gjenerimit të sinjaleve, përdoret një burim i lëkundjeve me frekuencë të lartë, i cili, me dërgime pa rrymë (negative) të sinjalit primar, gjeneron lëkundje me frekuencë fа, dhe me luhatje aktuale (pozitive) me frekuencë fв. Meqenëse përdoret një burim, ndryshimi i frekuencës së lëkundjeve ndodh vazhdimisht, pa prishur fazën e lëkundjes me frekuencë të lartë. Një sinjal cicërimë i këtij lloji mund të konsiderohet si një rast i veçantë i modulimit të frekuencës së një lëkundjeje me frekuencë të lartë nga një sinjal diskret
Duke përdorur metodat e telegrafisë së frekuencës, është e mundur të transmetohen dy mesazhe të ndryshme telegrafike përmes kanalit të radios. Kjo metodë e transmetimit quhet telegrafi me frekuencë të dyfishtë (DFT) dhe korrespondon me klasën e emetimit F.
OFDM COFDM TCM AIM DM PCM ΣΔ PWM PWM PIM FHSS DSSS CSS
Në kyçja e ndërrimit të frekuencës(CHMn, eng. Tastimi i ndërrimit të frekuencës (FSK)) vlerat "0" dhe "1" të sekuencës së informacionit korrespondojnë me frekuenca të caktuara të sinjalit sinusoidal me një amplitudë konstante. Tastimi i ndërrimit të frekuencës është shumë rezistent ndaj zhurmës, pasi ndërhyrja e kanalit telefonik shtrembëron kryesisht amplituda, dhe jo frekuencën e sinjalit. Megjithatë, kyçja e zhvendosjes së frekuencës e shpërdoron burimin e gjerësisë së brezit të kanalit telefonik në mënyrë joekonomike. Prandaj, ky lloj modulimi përdoret në protokollet me shpejtësi të ulët që lejojnë komunikimin përmes kanaleve me një raport të ulët sinjal-zhurmë.
FSK me zhvendosje minimale(anglisht) Ndërrimi minimal i çelësave (MSK)) është një metodë modulimi në të cilën kërcimet fazore nuk ndodhin dhe ndryshimi i frekuencës ndodh në momentet kur transportuesi kalon nivelin zero. MSK është unike sepse vlera e frekuencave që korrespondojnë me "0" dhe "1" logjike ndryshojnë me një shumë të barabartë me gjysmën e shpejtësisë së të dhënave. Me fjalë të tjera, indeksi i modulimit është 0.5:
ku , - kohëzgjatja e bitit.
Për shembull, me një shpejtësi transmetimi prej 1200 bps, sinjali MSK do të formohet nga lëkundjet me frekuenca 1200 Hz dhe 1800 Hz që korrespondojnë me "0" dhe "1" logjike.
Në telegrafi: FSK procesi i ndryshimit të frekuencës së një oshilatori në përgjigje të transmetimeve
Shiko gjithashtu
- Keying Gaussian me zhvendosje minimale të frekuencës
Shkruani një përmbledhje për artikullin "Testimi i zhvendosjes së frekuencës"
Lidhjet
Një fragment që karakterizon Frekuenca Shift Keying
- Quel beau regne aurait pu etre celui de l "Empereur Alexandre! [Ai do t'ia detyronte të gjitha këto miqësisë sime ... Oh, çfarë mbretërimi i mrekullueshëm, çfarë mbretërimi i mrekullueshëm! Oh, çfarë mbretërimi i mrekullueshëm mundi mbretërimi i perandorit Aleksandër bëhu!]Ai i hodhi një vështrim Balashevit me keqardhje, dhe Balashev thjesht donte të vinte re diçka, pasi ai përsëri e ndërpreu me nxitim.
"Çfarë mund të dëshironte dhe të kërkonte që nuk do ta gjente në miqësinë time?" Tha Napoleoni, duke ngritur supet i hutuar. - Jo, ai e gjeti më mirë të rrethohej me armiqtë e mi dhe me kë? vazhdoi ai. - Ai i quajti Steins, Armfelds, Wintzingerode, Benigsen, Stein - një tradhtar i dëbuar nga atdheu i tij, Armfeld - një liridashës dhe intrigant, Wintzingerode - një subjekt i arratisur i Francës, Benigsen është disi më ushtarak se të tjerët, por ende i paaftë, i cili mund të nuk bëni asgjë të bërë në 1807 dhe që duhet të ngjallte kujtime të tmerrshme te perandori Aleksandër... Supozoni, nëse ata do të ishin të aftë, ne mund t'i përdornim ato, "vazhdoi Napoleoni, duke arritur mezi të vazhdonte me konsideratat që lindnin vazhdimisht që i tregonin atij drejtësinë ose forcën e tij. (që në konceptin e tij ishte një dhe i njëjtë) - por edhe kjo nuk është: ato nuk janë të përshtatshme as për luftë, as për paqe. Barclay, thonë ata, është më efikas se të gjithë; por nuk do ta them këtë, duke gjykuar nga lëvizjet e tij të para. Cfare po bejne ata? Çfarë po bëjnë gjithë këta oborrtarë! Pfuel propozon, argumenton Armfeld, mendon Bennigsen dhe Barclay, i thirrur për të vepruar, nuk di se çfarë të vendosë dhe koha kalon. Një Bagration është një ushtarak. Ai është budalla, por ka përvojë, sy dhe vendosmëri ... Dhe çfarë roli luan sovrani juaj i ri në këtë turmë të shëmtuar. Ata e komprometojnë atë dhe fajësojnë gjithçka që ndodh mbi të. Un souverain ne doit etre a l "armee que quand il est general, [Sovrani duhet të jetë me ushtrinë vetëm kur është komandant,] - tha ai, duke ia dërguar padyshim këto fjalë drejtpërdrejt si sfidë në fytyrën e sovranit. Napoleoni e dinte se si perandori donte që Aleksandri të ishte komandant.
Ese nga A.B. Sergienko "Modulimi dixhital"
Aktualisht, një pjesë në rritje e informacionit të transmetuar përmes kanaleve të ndryshme të komunikimit ekziston në formë dixhitale. Kjo do të thotë që nuk është një sinjal modulues i vazhdueshëm (analog) që do të transmetohet, por një sekuencë numrash të plotë. n 0 , n 1 , n 2, …, të cilat mund të marrin vlera nga një grup fiks i fundëm. Këta numra quhen simbolet(simbol), vijnë nga burimi i informacionit me një pikë T, dhe frekuenca që i përgjigjet kësaj periudhe quhet norma e simboleve(norma e simbolit): f T = 1/T.
Komentoni. Opsioni më i përdorur në praktikë është binare(binare) sekuencë karakteresh kur secili nga numrat n i mund të marrë një nga dy vlerat - 0 ose 1.
Sekuenca e karaktereve të transmetuara është padyshim diskrete sinjal. Meqenëse personazhet marrin vlera nga një grup i kufizuar, ky sinjal është në të vërtetë dhe të kuantizuara, domethënë mund të quhet dixhitale sinjal. Më tej, do të shqyrtohen çështjet që lidhen me shndërrimin e këtij sinjali dixhital në një sinjal të moduluar analog.
Një qasje tipike për transmetimin e një sekuence diskrete simbolesh është si më poshtë. Secila prej vlerave të mundshme të simbolit shoqërohet me një grup të caktuar parametrash të valës bartëse. Këto parametra mbahen konstante gjatë intervalit T, domethënë deri në ardhjen e personazhit tjetër. Në fakt, kjo nënkupton transformimin e një sekuence numrash ( nk) në një sinjal hapi s n(t) duke përdorur interpolim konstant pjesë-pjesë:
s n(t) = f(nk), kT <= t < (k + 1)T.
Këtu fështë një funksion transformimi. Sinjali i marrë s n(t) përdoret më pas si sinjal modulues në mënyrën e zakonshme.
Kjo metodë e modulimit, kur parametrat e valës bartëse ndryshojnë papritur, quhet manipulimi(kyçja). Në varësi të cilës parametra ndryshohen, ekzistojnë manipulimet (AMn), (FMn), (FMn) dhe (QAMn).
Siç do të tregohet më poshtë, çelësi i zhvendosjes së amplitudës (AMn; termi anglisht është çelësi i zhvendosjes së amplitudës, ASK), në të cilin amplituda forma e valës bartëse është një rast i veçantë i kyçjes kuadratike (shih më poshtë). Prandaj, këtu do të vizatojmë vetëm një sinjal AMn si shembull dhe do të themi disa fjalë për demodulimin e këtij lloji të sinjalit.
Demodulimi i sinjalit AM mund të kryhet me të njëjtat metoda si në rastin e kyçjes kuadratike (duke shumëzuar me valën bartëse). Sidoqoftë, prania e vetëm dy vlerave të mundshme të fazës fillestare të transportuesit, që ndryshojnë nga njëra-tjetra me 180 °, bën të mundur zbatimin automatik të rregullimit të fazës fillestare duke përdorur një lak PLL. Kjo mënyrë demodulimi zbatohet nga funksionet ddemod dhe ddemodce duke specifikuar llojin e manipulimit "pyet/costas".
Kyçja e amplitudës kryhet nga funksionet dmod (formohet një sinjal i vërtetë i daljes) dhe dmodce (formohet një zarf kompleks) të paketës së komunikimeve kur specifikohet në to parametri i llojit të modulimit "pyet". Parametri M pas tij specifikon numrin e niveleve të manipulimit që duhen përdorur. Karakteret që do të transmetohen duhet të marrin vlera të plota në intervalin 0…M–1. Simboli 0 korrespondon me një vlerë amplitude prej -1, dhe simboli M–1 korrespondon me një vlerë amplitude prej 1. Nivelet e mbetura shpërndahen në mënyrë të barabartë midis këtyre vlerave. Kështu, në mënyrë rigoroze, në këtë rast, jo vetëm amplituda, por edhe faza e lëkundjes së bartësit mund të ndryshojë (faktorët e amplitudës negative korrespondojnë me një ndryshim fazor prej 180 °).
Si shembull, le të ndërtojmë një grafik të një sinjali që përmban të gjitha simbolet e mundshme me një AMn me 8 pozicione:
M=8; % numri i niveleve të manipulimit
Fd = 1; përqindja e simbolit %
Fc = 4; % frekuenca e bartësit
FsFd = 40; Raporti % Fs/Fd
% formojnë një sinjal AM
Dmod(sy, Fc, Fd, Fs, "pyet", M);
Grafiku tregon qartë kërcimin e fazës në mes të sinjalit. Për më tepër, mund të shihet se fazat e parcelave në gjysmën e parë dhe të dytë të sinjalit, të cilat kanë të njëjtat amplituda, ndryshojnë me 180 °.
Kyçja e zhvendosjes së fazës (PSK), në të cilën faza e valës bartëse ndryshon papritur, është gjithashtu një rast i veçantë i kyçjes kuadratike (shih më poshtë).
Në praktikë, çelësi i zhvendosjes së fazës përdoret me një numër të vogël vlerash të mundshme të fazës fillestare - zakonisht 2, 4 ose 8. Përveç kësaj, kur merrni një sinjal, është e vështirë të matet absolute vlera e fazës fillestare; shumë më e lehtë për t'u përcaktuar i afërm zhvendosja fazore midis dy simboleve ngjitur. Prandaj, zakonisht përdoret dallimi fazor keying (sinonimet - diferencial faze shift keying, relativfaza keying; termi anglisht - diferencial faze shift keying, DPSK).
Demodulimi i kyçjes me ndërrim fazor mund të kryhet në të njëjtën mënyrë si në rastin e kyçjes me zhvendosje kuadratike (duke shumëzuar me valën bartëse). Në lidhje me PSK, kjo metodë e demodulimit shpesh quhet korrelacioni.
Kyçja e fazës kryhet nga funksionet dmod (formohet një sinjal i vërtetë i daljes) dhe dmodce (formohet një zarf kompleks) të paketës së komunikimeve kur specifikohet në to parametri i llojit të modulimit "psk". Parametri M pas tij tregon numrin e shkallëzimeve fillestare të fazës së përdorur. Karakteret që do të transmetohen duhet të marrin vlera të plota në intervalin 0…M–1. Simboli k korrespondon me vlerën e fazës fillestare të barabartë me 2p k/M radian, ose 360 k/M gradë.
Si shembull, le të vizatojmë një sinjal që përmban të gjitha simbolet e mundshme për një PSK me 4 pozicione:
M=4; % numri i pozicioneve të manipuluara
sy=0:M-1; % karaktere të transmetuara
Fd = 1; përqindja e simbolit %
Fc = 4; % frekuenca e bartësit
FsFd = 40; Raporti % Fs/Fd
Fs = Fd * FsFd; % frekuenca e marrjes së mostrave
% formojnë një sinjal PSK
Dmod(sy, Fc, Fd, Fs, "psk", M);
Grafiku tregon kërcimet fazore 90° që ndodhin kur lëvizni nga një simbol në tjetrin.
Me çelësin e zhvendosjes së frekuencës (FMN; termi anglisht është tastimi i zhvendosjes së frekuencës, FSK), çdo vlerë të mundshme të simbolit të transmetuar i caktohet frekuenca e vet. Gjatë çdo intervali simbolik, një valë harmonike transmetohet në një frekuencë që korrespondon me simbolin aktual. Në këtë rast, opsione të ndryshme janë të mundshme, që ndryshojnë në zgjedhjen e fazës fillestare të mesazheve individuale sinusoidale.
Mënyra e parë është kur të gjitha parcelat që korrespondojnë me të njëjtin ligj të simbolit të transmetuar kanë të njëjtën fazë fillestare, domethënë ato janë identike. Në këtë rast, është e mundur të para-formohen grupe mostrash për të gjitha simbolet e mundshme diskrete. Pastaj zbatimi i zhvendosjes së frekuencës reduktohet në transmetimin serik të sekuencave të parallogaritura të mostrave që korrespondojnë me simbolet hyrëse. Megjithatë, nëse frekuencat kyçe të përdorura nuk janë shumëfisha të shpejtësisë së simbolit, sinjali FSK i gjeneruar në këtë mënyrë do të përmbajë ndërprerje (kërkime) në kryqëzimet e simboleve. Si rezultat, spektri i sinjalit do të ketë shpërthime në frekuenca që janë shumëfish të shpejtësisë së simbolit.
Metoda e dytë është gjenerimi i vazhdueshëm i lëkundjeve të të gjitha frekuencave të nevojshme dhe zbatimi i kalimit midis këtyre sinjaleve në përputhje me simbolet hyrëse. Kjo metodë gjithashtu nuk garanton mungesën e kërcimeve në kryqëzimet e simboleve, por për faktin se fazat fillestare të mesazheve ndryshojnë nga simboli në simbol, kërcimet nuk ndodhin në të gjitha kryqëzimet dhe madhësia e tyre rezulton të jetë e ndryshme. . Si rezultat, shpërthimet e spektrit që lindin për shkak të kërcimeve janë më pak të theksuara në këtë rast. Është ky variant i gjenerimit të sinjalit FSK që përdoret në funksionet dmod dhe dmodce të paketës së komunikimeve.
Së fundi, mënyra e tretë është kur simbolet që vijnë për transmetim kontrollojnë shpejtësinë e lëvizjes së fazës aktuale dhe sinjali i kyçur i zhvendosjes së frekuencës gjenerohet duke llogaritur kosinusin e kësaj faze aktuale. Në këtë rast, funksioni i fazës, dhe rrjedhimisht vetë sinjali FSK, rezulton të jetë i vazhdueshëm (pa kërcime). Kjo metodë është më e vështirë për t'u zbatuar, por jep spektrin më kompakt të sinjalit. Një sinjal FSK i marrë në këtë mënyrë quhet sinjal i kyçur me zhvendosje të frekuencës me funksion të vazhdueshëm fazor(kyçja e vazhdueshme e zhvendosjes së frekuencës së fazës - CPFSK).
Zhvendosja e frekuencës kryhet nga funksionet dmod (formohet një sinjal i vërtetë i daljes) dhe dmodce (formohet një zarf kompleks) të paketës së komunikimeve kur në to specifikohet parametri i llojit të modulimit "fsk". Parametrat M dhe tonin pas tij tregojnë, përkatësisht, numrin e frekuencave kyçe të përdorura dhe distancën midis frekuencave ngjitur (si parazgjedhje, vlera e parametrit të tonit është e barabartë me shpejtësinë e simbolit Fd). Karakteret që do të transmetohen duhet të marrin vlera të plota në intervalin 0…M–1. Simboli k korrespondon me një zhvendosje të frekuencës (në lidhje me frekuencën bartëse Fc) të barabartë me tonin*(1–M+2*k)/2.
Si shembull, ne do të formojmë një sinjal FSK me 2 pozicione (binar), në të cilin vlerat e mundshme të simboleve 0 dhe 1 korrespondojnë me frekuencat 800 dhe 1600 Hz. Shpejtësia e simboleve do të jetë 400 simbole për sekondë, dhe shkalla e kampionimit do të jetë 16 kHz:
bit = ; % mesazh dixhital
N = gjatësia (bitët); % gjatësia e mesazhit
Fd = 400; përqindja e simbolit %
FsFd = 40; Raporti % Fs/Fd
Fs = Fd * FsFd; % frekuenca e marrjes së mostrave
f0 = 800; % e frekuencës së çelësit për karakterin "0"
f1 = 1600; % frekuencë kyçe për karakterin "1"
Fc = (f0 + f1)/2; % frekuenca e bartësit
% formojnë një sinjal FSK
Dmod(bit, Fc, Fd, Fs, "fsk", 2, ton);
td = t * Fd; % kohë për grafikun - në simbole
xlabel ("Simbolet")
ylabel ("s_(FSK)")
ylim ([-1,1 1,1])
Grafiku tregon qartë një ndryshim të dyfishtë në frekuencën e sinjalit kur ndryshoni vlerën e bitit të transmetuar. Në këtë shembull, kohëzgjatja e simbolit i përshtatet dy periudhave të lëkundjes kur transmetohet një bit zero dhe katër periudha kur transmetohet një bit.
Demodulimi i FSK-sëMarrja e sinjalit FSK zakonisht kryhet korrelacioni metodë. Në këtë rast, metoda e korrelacionit mund të jetë koherente ose jokoherente. Metoda koherente mund të përdoret nëse dihen fazat fillestare të shpërthimeve. Thelbi i saj qëndron në llogaritjen ndërlidhje ndërmjet sinjalit të marrë dhe luhatjeve të mostrës (sinjalet e referencës), të cilat janë lëkundje harmonike me frekuenca të përdorura për manipulim. Ndërlidhja e tërthortë e sinjalit me k-sinjali i referencës për n simboli th në kohë llogaritet si më poshtë:
.
Këtu s(t) - Sinjali FSK, w kështë frekuenca e kyçjes që korrespondon me simbolin e barabartë me k, j 0 k- faza fillestare e dërgimit, T- kohëzgjatja e transmetimit të karaktereve. Kufijtë e integrimit të përdorur përcaktojnë përpunimin n personazhi i th (me radhë).
Pas llogaritjes së korrelacioneve të kryqëzuara z k(n) per te gjithe k ato krahasohen me njëri-tjetrin në kërkim të vlerës maksimale. Kuptimi k që i përgjigjet maksimumit z k(n) merret si simbol i demoduluar.
Komentoni. Në zbatimin dixhital të demodulimit të sinjalit FSK, në vend të integrimin sigurisht që përdoret përmbledhje lexime diskrete të integrandit.
Nëse fazat fillestare të mesazheve të transmetuara janë të panjohura (në praktikë, kjo është më shpesh rasti), duhet të përdorni jokoherente(ose kuadraturë) teknika e korrelacionit. Në këtë rast, sinjalet e referencës nuk janë lëkundje harmonike reale, por eksponenciale komplekse, dhe moduli llogaritet për rezultatin e integrimit:
.
Për shkak të injorimit të informacionit të fazës, imuniteti ndaj zhurmës i metodës jokoherente është disi më i ulët se ai i asaj koherente.
Opsioni koherent i demodulimit përdoret nga funksionet ddemod dhe ddemodce si parazgjedhje. Për të përdorur variantin jo koherent, duhet të specifikoni metodën e manipulimit në formën "fsk/jokoherencë" kur thirrni këto funksione.
Si shembull, le të vlerësojmë imunitetin e zhurmës së kyçjes së zhvendosjes së frekuencës në demodulimin koherent dhe jokoherent duke simuluar një sinjal informacioni të rastësishëm, duke gjeneruar sinjalin përkatës FSK, duke shtuar zhurmë në të dhe duke kryer demodulim koherent dhe jokoherent të sinjalit të zhurmshëm. Duke përsëritur këtë procedurë për raporte të ndryshme sinjal-zhurmë, marrim grafikët e imunitetit të zhurmës. Ne zgjedhim parametrat e sinjalit FSK që korrespondojnë me kanalin e frekuencës më të ulët të Rekomandimit ITU-T V.21 (ky protokoll përdoret nga modemet si "emëruesi më i ulët i përbashkët" në fazën më të hershme të hyrjes në komunikim): shpejtësia e simbolit 300 simbole / s , çelësi binar, simboli "0" korrespondon me frekuencën e manipulimit prej 1180 Hz, simboli "1" - 980 Hz. Ne do të zgjedhim frekuencën e kampionimit (kujtojmë se kur përdorni funksionet e paketës së komunikimeve duhet të jetë një shumëfish i shpejtësisë së simboleve) e barabartë me 9600 Hz. Këtu është kodi përkatës:
N = 10000; % numri i biteve të transmetuara
x = randint(N, 1); % mesazh dixhital
M = 2; % manipulim binar
Fd = 300; % përqindja e simboleve
Fs = 9600; % frekuenca e marrjes së mostrave
f0 = 1180; % zero frekuencë
f1 = 980; % e frekuencës "njësi"
Fc = (f0 + f1) / 2; % frekuencë mesatare
ton = f1 - f0; % ndarje
s = dmod(x, Fc, Fd, Fs, "fsk", M, ton); % sinjal i kyçur
snr = -10:10; Vektori i raportit % S/N (në decibel)
për k = 1: gjatësi(snr)
sn = awgn(s, snr(k), "i matur"); % shtoni zhurmë
% demodulim koherent
y_c = ddemod(sn, Fc, Fd, Fs, "fsk", M, ton);
% demodulim jo koherent
y_nc = ddemod(sn, Fc, Fd, Fs, "fsk/jokoherencë", M, ton);
% llogaritja e probabiliteteve të gabimit
Symerr(x, y_c);
Symerr(x, y_nc);
% e prodhimit të grafikut
semiologjia (snr, er_c, snr, er_nc)
Grafiku i mësipërm tregon varësinë e probabilitetit të gabimit nga raporti sinjal-zhurmë (në decibel). Kurba blu korrespondon me demodulimin koherent, ajo jeshile me atë jokoherente. Mund të shihet se humbja e variantit jokoherent ndaj atij koherent është nga 1 deri në 3 dB.
Komentoni. Gjatë modelimit të demodulimit të një sinjali me një raport sinjal-zhurmë prej 2 dB ose më shumë, nuk ka pasur gabime të marrjes. Prandaj, gjatë vizatimit të probabilitetit të gabimit duke përdorur një shkallë vertikale logaritmike, këto pika u hodhën poshtë.
Grafiku tregon gjithashtu se imuniteti ndaj zhurmës i këtij lloji manipulimi është shumë i lartë - edhe nëse fuqitë mesatare të sinjalit dhe zhurmës janë të barabarta (raporti sinjal-zhurmë është 0 dB), probabiliteti i gabimit është afërsisht 2 * 10 -4 për varianti koherent dhe afërsisht 1.5 * 10 -3 - për jokoherent. Çmimi për këtë në këtë rast është shpejtësia jashtëzakonisht e ulët e transferimit të të dhënave - vetëm 300 bps.
FSK minimalePër të përmirësuar imunitetin ndaj zhurmës së FSK, është e dëshirueshme që mesazhet që korrespondojnë me karaktere të ndryshme të jenë të pakorreluara, domethënë, ata kishin zero ndërlidhje. Duke marrë parasysh se fazat fillestare të mesazheve janë zero, sinjalet FSK për simbolet 0 dhe 1 mund të shkruhen si më poshtë:
s 0 (t) = A cos w 0 t, 0 <= t <= T,
s 1 (t) = A cos w 1 t, 0 <= t <= T.
Korrelacioni i tyre i ndërsjellë në ndryshim kohor zero është i barabartë me
Nëse (w 1 + w 0) T>> 1, atëherë termi i parë është shumë më pak se i dyti dhe mund të neglizhohet:
.
Kjo vlerë është zero në (w 1 - w 0) T=p n, ku nështë një numër i plotë jo i barabartë me zero. Kështu, vlera minimale e distancës midis frekuencave të kyçjes ngjitur, në të cilën mesazhet që korrespondojnë me simbole të ndryshme rezultojnë të palidhura, është gjysma e shkallës së simbolit:
ku f T- norma e simboleve.
FSK on-off (binare), frekuencat e së cilës zgjidhen sipas formulës së mësipërme, quhet kyçja e zhvendosjes së frekuencës minimale(MChMn, termi anglisht - çelësi minimal i zhvendosjes, MSK). Funksionet e paketës së komunikimeve zbatojnë këtë variant të tastimit të zhvendosjes së frekuencës kur specifikoni parametrin e metodës së kyçjes në formën "msk". Ashtu si me FSK-në e përgjithshme, demodulimi koherent dhe jo-koherent ("msk/jokoherencë") është i mundur në këtë rast.
Në kyçje kuadratike(QASK; termi anglez - çelësi i zhvendosjes së amplitudës kuadratike, QASK) për secilën nga vlerat e mundshme të një simboli diskret C kështë rreshtuar çift sasitë - amplituda e përbërësve në fazë dhe kuadratura ose, në mënyrë ekuivalente, amplituda dhe faza fillestare e lëkundjes së bartësit:
C k ® ( një k, b k), s(t) = një k cos w 0 t + b k sin w 0 t, kT ? t < (k + 1)T
C k ® ( Ak, j k), s(t) = Ak cos(w 0 t+j k), kT ? t < (k + 1)T.
Parametrat e lëkundjeve analoge të lidhura me simbolin diskret C k, është i përshtatshëm për ta paraqitur atë si një numër kompleks në algjebrik ( një k + jb k) ose eksponenciale ( Ak exp( jj k)) forma. Grupi i këtyre numrave kompleks për të gjitha vlerat e mundshme të një simboli diskret quhet sinjal plejadë(plejadë).
Komentoni. Ndonjëherë, veçanërisht në botimet më të vjetra, përdoret edhe termi "diagram hapësinor" (space diagram).
Kur një simbol diskret përfaqësohet nga një numër kompleks, sinjali me kuadraturë mund të shkruhet si më poshtë:
, kT ?
t < (k + 1)T.
Në praktikë, përdoren konstelacione që përmbajnë nga katër deri në disa mijëra pika. Më poshtë tregohen disa nga yjësitë e përdorura nga modemet e krijuar për të transmetuar të dhëna përmes linjave telefonike.
Në të majtë është konstelacioni 16-pikësh i përdorur në protokollin V.32 kur transmeton të dhëna me 9600 bps. Konstelacioni në qendër ka 128 pika, është në përputhje me protokollin V.32bis dhe një shpejtësi të dhënash prej 14400 bps. Së fundi, konstelacioni i paraqitur në të djathtë përmban 640 pika dhe përdoret nga modemet që funksionojnë sipas protokollit V.34 me një shpejtësi të dhënash prej 28800 bps.
Grafiku i sinjalit me kyçje kuadratike nuk është shumë i qartë për shkak të natyrës së përzier (amplitudë-fazë) të modulimit. Ndryshimet në amplitudë dhe fazë nga simboli në simbol mund të jenë të vogla dhe të vështira për t'u parë në një grafik.
Megjithatë, le të vizatojmë një sinjal të gjeneruar duke përdorur konstelacionin "katror" me 16 pika të paraqitur në figurën në të majtë. Një konstelacion i tillë mund të zbatohet duke specifikuar metodën e manipulimit "qask" dhe numrin e pikave M=16 kur thirren funksionet dmod dhe dmodce. Sidoqoftë, në këtë rast nuk është e mundur të specifikohet saktësisht se si pikat e konstelacionit "katror" duhet të korrespondojnë me simbolet e transmetuara. Prandaj, ne do të përdorim mënyrën më fleksibël të manipulimit të kuadraturës, e cila ju lejon të vendosni një konstelacion arbitrar dhe zbatohet kur specifikoni metodën e manipulimit "qask/arb" (nga "arbitrar" - arbitrare).
Marrim parametrat e sinjalit që korrespondojnë me protokollin e modemit V.32 - frekuenca e bartësit 1800 Hz, shpejtësia e simbolit 2400 simbole/s. Ne do të marrim frekuencën e kampionimit (kujtojmë se kur përdorni funksionet e paketës së komunikimeve duhet të jetë një shumëfish i shpejtësisë së simbolit) e barabartë me 19200 Hz.
Më poshtë është kodi që gjeneron një sinjal me çelës kuadratik që përmban 1000 simbole.
N=1000; % numri i karaktereve
Fc = 1800; % frekuenca e bartësit
% harta e konstelacionit
Dmod(x, Fc, Fd, Fs, "qask/arb", harta_i, harta_q);
komplot(t(1:250), s_qask16(1:250))
Siç është përmendur tashmë, parametrat e sinjalit të gjeneruar (struktura e konstelacionit, shpejtësia e simboleve dhe vlerat e frekuencës së bartësit) korrespondojnë me një modem që transmeton të dhëna me një shpejtësi prej 9600 bps në përputhje me Rekomandimin ITU-T V.32. Le të dëgjojmë sinjalin duke përdorur funksionin soundsc për këtë, në mënyrë që të mos shqetësohemi për sjelljen e sinjalit në intervalin e niveleve -1 ... 1:
tinguj (repmat(s_qask16, 10, 1), Fs)
Komentoni. Funksioni repmat përdoret këtu për të përsëritur sinjalin e gjeneruar dhjetë herë - përndryshe zëri do të jetë shumë i shkurtër.
Nëse keni dëgjuar ndonjëherë një zhurmë modem, duhet të vini re se diçka nuk është në rregull në sinjalin që kemi gjeneruar. Në të vërtetë, në praktikë, gjatë kryerjes së manipulimit kuadratik, kryhet një operacion më shumë, të cilin e kemi anashkaluar deri më tani. Do të diskutohet më tej në seksionin e formësimit të spektrit.
Manipulimi i kuadraturës mund të ndryshojë dhe amplituda, dhe faza fillestare forma e valës bartëse, kështu që amplituda dhe kyçja e fazës janë raste të veçanta të kuadraturës - thjesht duhet të përdorni yjësitë e duhura. Le të vizatojmë yjësitë që korrespondojnë me amplituda me 8 pozicione (majtas) dhe fazën (djathtas) duke përdorur funksionin modmap:
nënplot (1, 2, 1)
modmap ("pyet", 8)
nënplot (1, 2, 2)
modmap ("psk", 8)
Sinjali demodulohet me çelës kuadratik në të njëjtën mënyrë si në rastin e modulimit analog kuadratik - sinjali shumëzohet me dy valë bartëse, faza zhvendoset nga njëra-tjetra me 90 ° dhe rezultatet e shumëzimit kalohen përmes një filtri me kalim të ulët. . Në daljen e këtyre filtrave me kalim të ulët, do të merren sinjale analoge të komponentëve në fazë dhe kuadratikë. Këto sinjale më pas merren me një ritëm të barabartë me shpejtësinë e simbolit. Çiftet e mostrave të përbërësve në fazë dhe kuadratikë formojnë një numër kompleks dhe pika e konstelacionit të përdorur më afër këtij numri (më saktë, simboli i informacionit që korrespondon me këtë pikë) lëshohet si rezultat i daljes.
Këto veprime zbatohen nga funksionet e demodulimit ddemod dhe ddemodce të paketës së komunikimeve. Si parazgjedhje, filtrimi me kalim të ulët kryhet duke integruar sinjalin (d.m.th., duke përmbledhur mostrat e tij) gjatë një ore simboli.
Ne zbatojmë demodulimin e sinjalit s_qask16 të gjeneruar në Shembullin 1. Kodi i mëposhtëm zbaton demodulimin dhe krahasimin aktual të simboleve të marra me ato origjinale (d.m.th., me vektorin x nga Shembulli 1. Përdoren gjithashtu shumë variabla të tjerë nga Shembulli 1):
% demodulim
z = ddemod(s_qask16, Fc, Fd, Fs, "qask/arb", harta_i, harta_q);
Siç mund ta shihni, sinjali u mor pa gabime. Tani le të ndërtojmë një grafik të vendndodhjes së pikave të marra në planin kompleks (një grafik i tillë quhet shkapërderdhje- shperndarje). Për ta bërë këtë, ju duhet të merrni nga funksioni ddemod analoge sinjal demoduluar pa e kampionuar atë në kohë dhe duke kërkuar për pikat më të afërta të konstelacionit të përdorur. Ky modalitet zbatohet duke përdorur tastin /nomap të shtuar në parametrin që specifikon mënyrën e manipulimit. Vetë spaterploti vizatohet duke përdorur funksionin scatterplot.
% demodulim analog pa kampionim të rezultatit
y = ddemod(s_qask16, Fc, Fd, Fs, "qask/arb/nomap", harta_i, harta_q);
% e prodhimit të shpërndarjes
scatterplot (y, Fs/Fd)
Grafiku që rezulton duket jashtëzakonisht i keq - madje është për t'u habitur që demodulimi shkoi pa gabime. Fakti është se në një vlerë kaq të ulët të frekuencës së bartësit (dhe është më pak se shkalla e simbolit në shembullin tonë!) Metoda e parazgjedhur e filtrimit nuk siguron shtypje të mirë të kanalit të imazhit, domethënë përbërësit e sinjalit me frekuenca të vendosura në afërsia e frekuencës së dyfishtë të lëkundjes së bartësit (frekuenca të tilla shfaqen pasi sinjali të shumëzohet me lëkundjet referente me frekuencën bartëse). Kështu, kur merrni një sinjal, duhet të aplikohet një filtër i zgjedhur më me kujdes. Megjithatë, ne do ta konsiderojmë këtë problem në kombinim me përdorimin e një filtri për të formuar spektrin të transmetuara sinjal.
Formimi i spektritNëse parametrat e modulimit të një sinjali analog mbahen konstante gjatë një cikli simboli dhe ndryshojnë papritur në fillim të një cikli të ri, kjo çon në shfaqjen e kërcimeve në sinjalin e gjeneruar. Siç dihet nga teoria e transformimit Furier, spektri i një sinjali që përmban kërcime zbehet ngadalë me rritjen e frekuencës - në proporcion me 1/w. Për ta bërë spektrin më kompakt, është e nevojshme të sigurohet butësi sinjali (d.m.th., vazhdimësia e sinjalit dhe, ndoshta, një numër i caktuar i derivateve të tij), dhe kjo, nga ana tjetër, nënkupton butësinë e funksionit modulues. Prandaj, në vend që të kërceni parametrat e modulimit, është e nevojshme të kryhen interpolimi ndërmjet pikave të konstelacionit që u korrespondojnë simboleve të njëpasnjëshme.
Sipas teoremës së Kotelnikov, ne mund t'i lidhim mostrat e mëposhtme me një normë simbolike F d, një funksion i qetë që zë brezin e frekuencës nga zero në F d/2. Në këtë rast, sinjali me kuadraturë do të zërë një brez frekuence me gjerësi F d. Megjithatë, prishja e ngadaltë e funksioneve mëkat ( x)/x, që përbën bazën Kotelnikov, e bën të papërshtatshme interpolimin e bazuar në to. Varianti SQRT është më i përdoruri në interpolimin e mostrave për modulimin dixhital. filtër me përgjigje të frekuencës zbutëse të kosinusit(filtri i kosinusit të ngritur me rrënjë katrore; llogaritja e filtrave të tillë mund të kryhet duke përdorur funksionin rcosine të paketës së Komunikimeve, dhe interpolimi i sinjalit duke përdorur një filtër të tillë kryhet nga funksioni rcosflt i së njëjtës paketë).
Filtri i përdorur për interpolim përcakton formën e spektrit të sinjalit QAM, kështu quhet filtri i formësimit(filtri i formësimit), dhe vetë procesi i interpolimit - formësimi i spektrit(formësimi spektral).
Hedhja e parametrave të modulimit mund të mendohet si përdorimi i një filtri formësues me drejtkëndëshe reagimi i impulsit, kohëzgjatja e së cilës është e barabartë me intervalin e simbolit.
Le të përsërisim gjenerimin e sinjalit me kuadraturë me 16 pozicione (shih shembullin 1), këtë herë duke përdorur një filtër formësues me kosinus zbutjen e përgjigjes së frekuencës. Funksionet dmod dhe dmodce të komunikimit nuk mbështesin aktualisht përdorimin e filtrave të formësimit, kështu që formimi i sinjalit duhet të bëhet në tre hapa. Fillimisht do të hartojmë karakteret e transmetuara në pikat e zgjedhura nga konstelacioni në përdorim duke përdorur funksionin modmap. Më pas do të interpolojmë sinjalin e marrë duke përdorur një filtër zbutës kosinusi duke përdorur funksionin rcosflt për këtë. Së fundi, le të zbatojmë modulimin analog kuadratik duke përdorur funksionin amod.
N=1000; % numri i karaktereve
M=16; % numri i pozicioneve të manipuluara
x = randint(N, 1, M); % numra të plotë të rastësishëm 0…15
Fd = 2400; përqindja e simbolit %
Fc = 1800; % frekuenca e bartësit
Fs = 19200; % frekuenca e marrjes së mostrave
% harta e konstelacionit
harta_i = [-1, -3, -1, -3, 1, 1, 3, 3, -1, -1, -3, -3, 1, 3, 1, 3];
hartë_q = [-1, -1, -3, -3, -1, -3, -1, -3, 1, 3, 1, 3, 1, 1, 3, 3];
% simbolet e hartës në pikat e konstelacionit
C = modmap(x, 1, 1, "qask/arb", harta_i, harta_q);
% interpolim
s = rcosflt(C, Fd, Fs, "sqrt");
% modulimi analog
Amod(s, Fc, Fs, "qam");
komplot(t(1:250), s_qask16s(1:250))
Le të dëgjojmë këtë sinjal, përsëri duke përdorur funksionin soundsc:
tinguj (repmat(s_qask16s, 10, 1), Fs)
A nuk është e vërtetë që tingulli është bërë shumë më i ngjashëm me atë të prodhuar nga një modem - gjithçka ka të bëjë me formimin e spektrit.
Le të krahasojmë spektrat e fuqisë së sinjaleve s_qask16 dhe s_qask16s për të treguar qartë efektin e filtrit të formësimit. Për të vlerësuar PSD, përdoret funksioni pwelch i paketës së përpunimit të sinjalit, i cili zbaton metodën e periodogrameve të modifikuara mesatare të Welch:
Pwelch(s_qask16, , , , Fs);
P2 = pwelch(s_qask16s, , , , Fs);
psdplot (, f, "Hz")
Nga grafikët shihet se kur përdoret një filtër formësues (grafiku i gjelbër), spektri i sinjalit është shumë më kompakt sesa në rastin kur spektri nuk është i formësuar (grafiku blu).
Kur merrni një sinjal të tillë si një filtër me kalim të ulët, është e nevojshme të përdorni të njëjtin filtër si për formimin e spektrit. Përdorimi sekuencial i dy filtrave SQRT me zbutjen e kosinusit jep përgjigjen e impulsit që korrespondon me një filtër konvencional me zbutjen e kosinusit, i barabartë me zero në pikat e zhvendosura nga një numër i plotë simbolesh nga kulmi. Kjo lejon, me zgjedhjen e duhur të momenteve të kampionimit, të eliminohen ndërhyrjet nga simbolet fqinje (të ashtuquajturat ndërhyrje ndërsimbolesh, MSI; termi në anglisht është intersymbol interference, ISI).
Funksionet ddemod dhe ddemodce lejojnë përdoruesin të specifikojë filtrin e përdorur gjatë demodulimit (për këtë, dy vektorë duhet të specifikohen shtesë në fund të listës së parametrave - koeficientët e numëruesit dhe emëruesit të funksionit të transferimit të filtrit), por pas filtrimit , integrimi mbi një cikël simbolesh përdoret ende. Kjo nuk na përshtatet, kështu që do të duhet të zbatojmë me dorë sekuencën e nevojshme të veprimeve.
Por përpara se të kryejmë demodulimin aktual, ne ndërtojmë ocelar grafiku(diagrami i syrit) për një sinjal të caktuar. Diagrami i syrit është një "formë vale" e një sinjali të demoduluar analog, i ndërtuar me një kohëzgjatje "përpara" të një ore simboli dhe një "kohë të qëndrueshmërisë së ekranit" të pafund. Në pikat optimale të marrjes së mostrave, linjat në një diagram të tillë formojnë trarë të ngushtë, hapësira e lirë midis të cilave i ngjan një syri të hapur në formë. Në këtë rast, është e qartë se ju duhet të zgjidhni elemente nga vektori y duke filluar nga i pari (pa zhvendosje shtesë). Meqenëse sinjali është kompleks, jepen grafikë të veçantë për pjesët reale dhe imagjinare të tij.
% llogaritja e filtrit
b = rcosine (Fd, Fs, "sqrt");
% demodulimi analog
% diagrami i syrit
diagrami i syve (y, Fs/Fd)
% shperndarje
scatterplot (y, Fs/Fd)
Figura në të djathtë tregon scatterplot-in e marrë gjatë marrjes së këtij sinjali. Për shkak të përdorimit të filtrave të përputhur në anët transmetuese dhe marrëse, përhapja e pikave është shumë më e vogël se në figurën e treguar në Shembullin 2.
Komentoni. Një zhvendosje shtesë e leximeve në këtë shembull nuk ishte e nevojshme për arsyen e mëposhtme. Filtri i përdorur në marrjen dhe transmetimin e një sinjali paraqet një vonesë të barabartë me tre simbole (kjo vlerë pranohet në funksionet rcosine dhe rcosflt si parazgjedhje). Pas modulimit dhe demodulimit, vonesa totale rezulton të jetë gjashtë simbole, kështu që mostrat e sinjalit duhet të merren me rritje prej Fs / Fd, duke filluar nga e para.
Tani ne zbatojmë demodulimin aktual të sinjalit s_qask16s:
% llogaritja e filtrit
b = rcosine (Fd, Fs, "sqrt");
% demodulimi analog
y = ademod(s_qask16s, Fc, Fs, "qam", b, 1);
% diskretizim dhe kërkim për pikat më të afërta të konstelacionit
z = demodmap(y, Fd, Fs, "qask/arb", hartë_i, hartë_q);
% hiqni karakteret shtesë në fillim dhe në fund të sinjalit
% krahasimi i karaktereve të transmetuara dhe të marra
Siç mund ta shihni, sinjali në këtë rast është marrë pa gabime.
Kur një sinjal kalon nëpër një kanal komunikimi me dispersioni i frekuencës, domethënë, duke futur një vonesë të ndryshme grupore në frekuenca të ndryshme, simbolet rezultojnë të "njollosen" në kohë dhe "zvarriten" njëri mbi tjetrin. Në këtë rast, nuk është e mundur të eliminohet plotësisht ndërhyrja ndërsimbolike. Për ta minimizuar atë, përdorni filtra adaptues, parametrat e të cilave rregullohen automatikisht në karakteristikat e sinjalit të përpunuar. Versioni i fundit (2.1) i paketës Filter Design shton disa funksione që zbatojnë një sërë algoritmesh të zakonshme të filtrimit adaptiv. Për më tepër, blloqet që zbatojnë të njëjtat algoritme adaptive janë të disponueshme në grupin e bllokut të komunikimeve për modelimin e sistemeve të komunikimit duke përdorur Simulink.
Në varësi të parametrit që manipulohet, dallohen manipulimi i amplitudës, frekuencës dhe fazës. Çelësimi i amplitudës ose telegrafia amplitudë i referohet një metode të transmetimit të informacionit në një formë të koduar me një bazë kodi të barabartë me dy. Një sinjal elementar i kodit korrespondon me rrezatimin e lëkundjeve të pamposhtura nga transmetuesi (mesazhi), dhe sinjali tjetër korrespondon me mungesën e këtij rrezatimi (pauzë). Aftësia për të punuar me sinjale radio AT ruhet në stacionet më moderne të radios, pasi ato përfshijnë transmetimin e informacionit në kodin Morse dhe marrjen dëgjimore, e cila siguron imunitet të lartë të zhurmës. Sinjali i radios me shpejtësi reale të manipulimit është sinjali më i ngushtë. Gjerësia tipike e bandës së zënë është 20…25 Hz.
Sinjalet ndahen në të vazhdueshme dhe diskrete. Sinjalet diskrete transmetohen duke përdorur radiotelegrafinë. Një tipar dallues i transmetimit radiotelegraf është kodimi i mesazhit. Çdo karakter individual i transmetuar (shkronja e alfabetit, shifra ose shenjë) ka kombinimin e vet të kodit të sinjaleve elementare. Për transmetim në një kanal komunikimi, mesazhi i koduar shndërrohet në një sinjal me frekuencë të lartë duke manipuluar valët e radios të transmetuesit. Në varësi të parametrit që manipulohet, ekzistojnë manipulime me amplitudë, frekuencë dhe fazë.
Figura që ilustron metodat e modulimit të sinjalit dixhital:
Çelësimi i amplitudës(AMn; eng. amplitudakyçja e ndërrimit (ASK)- një ndryshim në sinjal, në të cilin amplituda e lëkundjes së bartësit ndryshon befas. AMn.
Në manipulimi i amplitudës një sinjal elementar i kodit korrespondon me rrezatimin e fuqisë totale të transmetuesit (shpërthimi), dhe tjetri - me mungesën e rrezatimit (pauzë). Kjo lloj pune është A1. Ndonjëherë kryhet kyçja e amplitudës së sinjalit të tonit, e ndjekur nga modulimi i amplitudës së lëkundjes së frekuencës së bartësit. Ky lloj pune është caktuar A2, është i dobishëm për marrjen dëgjimore të sinjaleve telegrafike.
FSK
Keying Shift Frekuenca është transmetimi i të dhënave dixhitale duke ndryshuar në mënyrë diskrete frekuencën e një valë bartëse. Tastja e zhvendosjes së frekuencës (FM) kryhet nga ndryshime të vogla në frekuencën e bartësit. Në FSK, vlerat "0" dhe "1" të sekuencës së informacionit korrespondojnë me frekuenca të caktuara të një sinjali sinusoidal me një amplitudë konstante.
Tastimi i ndërrimit të frekuencës është shumë rezistent ndaj zhurmës, pasi ndërhyrja e kanalit telefonik shtrembëron kryesisht amplituda, dhe jo frekuencën e sinjalit.
Megjithatë, kyçja e zhvendosjes së frekuencës e shpërdoron burimin e gjerësisë së brezit të kanalit telefonik në mënyrë joekonomike.
Prandaj, ky lloj modulimi përdoret në protokollet me shpejtësi të ulët që lejojnë komunikimin përmes kanaleve me një raport të ulët sinjal-zhurmë.
FSK përdor vetëm dy vlera të frekuencës. Njëra zakonisht transmetohet në një frekuencë të ulët, dhe zero në një frekuencë të lartë.
Vlerat e bitit të të dhënave prej 1 ose 0 përfaqësohen si një kompensim pozitiv ose negativ i frekuencës së bartësit. Një zhvendosje negative e frekuencës nënkupton një ulje të frekuencës, një pozitive do të thotë një rritje me një sasi të caktuar të vogël. Marrësi përcakton këtë kompensim, duke demoduluar sinjalin.
Çelësimi i zhvendosjes minimale është një metodë modulimi në të cilën kërcimet fazore nuk ndodhin dhe ndryshimi i frekuencës ndodh në momentet kur transportuesi kalon nivelin zero.
Zhvendosja minimale FSK është unike sepse vlerat e frekuencës që korrespondojnë me "0" dhe "1" logjike ndryshojnë me një shumë të barabartë me gjysmën e shpejtësisë së të dhënave. Me fjalë të tjera, indeksi i modulimit është 0.5.
Për shembull, me një shpejtësi transmetimi prej 1200 bps, sinjali do të formohet nga lëkundjet me frekuenca 1200 Hz dhe 1800 Hz që korrespondojnë me "0" dhe "1" logjike.
Kyçja e ndërrimit të frekuencës u përdor veçanërisht në transmetimin e të dhënave telegrafike.
Në kyçja e ndërrimit të frekuencës(telegrafia e frekuencës), transmetuesi lëshon të njëjtën energji gjatë gjithë kohës, por çdo sinjal elementar i kodit korrespondon me një lëkundje të një frekuence të caktuar. Në përgjithësi pranohet se një lëkundje me një frekuencë më të lartë korrespondon me transmetimin e një mesazhi pozitiv (shtypja), dhe një lëkundje me një frekuencë më të ulët korrespondon me transmetimin e një mesazhi negativ (shtypja). Kjo lloj pune është F1. Zhvendosja ndërmjet frekuencave "shtypje" dhe "shtypje" zgjidhen të barabarta me 125, 200, 250, 400, 500, 1000 Hz.
Me çelësin e ndërrimit të frekuencës (FMN, eng. Tastimi i ndërrimit të frekuencës (FSK)) vlerat "0" dhe "1" të sekuencës së informacionit korrespondojnë me frekuenca të caktuara të sinjalit sinusoidal me një amplitudë konstante. Tastimi i ndërrimit të frekuencës është shumë rezistent ndaj zhurmës, pasi ndërhyrja e kanalit telefonik shtrembëron kryesisht amplituda, dhe jo frekuencën e sinjalit. Megjithatë, kyçja e zhvendosjes së frekuencës e shpërdoron burimin e gjerësisë së brezit të kanalit telefonik në mënyrë joekonomike. Prandaj, ky lloj modulimi përdoret në protokollet me shpejtësi të ulët që lejojnë komunikimin përmes kanaleve me një raport të ulët sinjal-zhurmë.
Përdoret për të mbyllur linjat telegrafike telegrafi me frekuencë të dyfishtë (F6), në të cilën transmetuesi mund të rrezatojë një lëkundje në një nga katër frekuencat. Lëkundjet e secilit prej tyre korrespondojnë me një nga të gjitha kombinimet e mundshme të mesazheve telegrafike:
frekuenca 1 - pauzë në të dy grupet telegrafike,
frekuenca 2 - dërgimi në të parën dhe pauza në pajisjen e dytë,
frekuenca 3 - pauzë në të parën dhe dërgimi në pajisjen e dytë,
frekuenca 4 - dërgimi në të dy pajisjet telegrafike.
telegrafi me frekuencë
Frekuenca Shift Keying ose Frekuenca Telegrafi (e enjte) me një sistem kodimi binar, ai siguron transmetimin e karaktereve "0" dhe "1" në dy frekuenca të ndryshme. Çdo sinjal elementar korrespondon me luhatjen e frekuencës së tij. Lloji dhe spektri i sinjalit FT tregohet në poster. Frekuenca fB është më e lartë se frekuenca fB. Diferenca e frekuencës fB - fB quhet zhvendosje e frekuencës.
sinjale telegrafike- Kodi Morse - më së shpeshti transmetohet duke përdorur manipulimin e amplitudës. Në transmetues, kjo metodë zbatohet më thjeshtë në krahasim me llojet e tjera të manipulimit. Një marrës për marrjen e sinjaleve telegrafike me vesh, përkundrazi, është disi më i ndërlikuar: duhet të përmbajë heterodine, që funksionon në një frekuencë afër frekuencës së sinjalit të marrë, në mënyrë që diferenca e frekuencës së zërit të dallohet në daljen e marrësit. Marrësit e përshtatshëm janë konvertimi i drejtpërdrejtë, rigjenerues në modalitetin e gjenerimit dhe superheterodina me një oshilator lokal shtesë "telegraf".
Amplituda e sinjalit me frekuencë të lartë në daljen e transmetuesit të radios merr vetëm dy vlera: ndezur dhe fikur. Prandaj, ndezja ose fikja ("kyçja") kryhet nga operatori duke përdorur një çelës telegrafik ose duke përdorur një gjenerator automatik të parcelave telegrafike (sensori i kodit Morse, kompjuter). Zarfi i një pulsi radio (një mesazh elementar - pika dhe viza) në praktikë, natyrisht, nuk është drejtkëndëshe (siç tregohet skematikisht në figurë), por ka skaje të lëmuara drejtuese dhe pasuese. Përndryshe, spektri i frekuencës së sinjalit mund të bëhet i gjerë në mënyrë të papranueshme, dhe kur merrni një sinjal, ndjehen klikime të pakëndshme.
Kur moduloni mesazhe diskrete, përdoret modulimi me dy faza, kjo për faktin se, në rastin ideal, gjerësia e brezit të marrësit të radios duhet të jetë e barabartë me spektrin e sinjalit të marrë. Në praktikë, kjo kërkesë nuk mund të realizohet për shkak të paqëndrueshmërisë së frekuencës bartëse të radiotransmetuesit dhe frekuencës së oshilatorit lokal të radiomarrësit: gjerësia e brezit, duke marrë parasysh paqëndrueshmëritë e përmendura të frekuencës, duhet të zgjerohet, gjë që redukton imuniteti ndaj zhurmës. Prandaj, modulimi me dy faza doli të ishte më efektiv, në të cilin logjika 1 dhe 0 modulojnë së pari një nënbartës me një frekuencë relativisht të ulët, dhe më pas ky nënbartës modulon frekuencën bartëse të transmetuesit të radios.
Diagrami strukturor i telegrafisë së frekuencës
Në fazën e parë të modulimit, sinjali që vjen nga burimi i informacionit shndërrohet në një sekuencë sinjalesh binare me ndihmën e një koduesi (enkoderi) - në copa informacioni. Më tej, në modulatorin 1, logjikës 1 i caktohet frekuenca F1 dhe logjikës 0 i caktohet F2. Më tej, një sinjal sinusoidal me një frekuencë F1 dhe F2 modulohet në fazën e dytë me një devijim të frekuencës së bartësit të transmetuesit të radios. Në një marrës radio, një sinjal i tillë kalon dy herë në procedurën e demodulimit: së pari, ndahet një frekuencë, dhe më pas një mesazh dixhital dalës është një sekuencë pak. Me një modulim të tillë me dy faza të brezave të kalimit të filtrave të instaluar në kanalin e frekuencës së nënbartësit, është e mundur të ngushtohet në gjerësinë e spektrit të mesazhit të transmetuar dhe në këtë mënyrë të rritet imuniteti ndaj zhurmës.
Në modalitetet FT dhe DFT, në përputhje me sinjalin parësor UF(t), frekuenca e lëkundjeve me frekuencë të lartë ndryshon, duke marrë dy (në FT) ose katër (në DFT) vlera diskrete që ndryshojnë nga njëra-tjetra nga një vlerë e caktuar Δƒс, e quajtur zhvendosja e frekuencës.
Sinjali DFT(telegrafia me frekuencë të dyfishtë) siguron transmetimin e informacionit në të njëjtën kohë në dy kanale. Çdo kombinimi simbolesh në kanale i caktohet një frekuencë e caktuar (shih tabelën).
Dhe fГ>fВ>fБ>fА. Zhvendosjet e frekuencës fГ - fВ; fB - fB; fB - fA janë zgjedhur të barabarta. Për të lidhur sinjalet e FT dhe DFT me boshtin e frekuencës, prezantohet koncepti i frekuencës nominale të sinjaleve f 0 = (fB + fV)/2.
Në rastin e funksionimit me një kanal (modaliteti FT), frekuenca merr një nga dy vlerat: ƒB kur transmeton një mesazh "0" pa rrymë ose ƒV kur transmeton një mesazh aktual "1".
Me funksionimin me dy kanale (modaliteti DCT), frekuenca merr një nga katër vlerat: ƒА kur transmeton një mesazh "0" pa rrymë përmes të dy kanaleve telegrafike; ƒB kur transmetoni një mesazh pa rrymë përmes kanalit të parë, dhe një aktual përmes kanalit të dytë; ƒВ kur transmetoni një mesazh aktual përmes kanalit të parë, dhe një mesazh pa rrymë përmes kanalit të dytë; ƒГ kur transmetoni një mesazh aktual përmes të dy kanaleve.
Në sistemet moderne të radios, formimi i frekuencave diskrete që korrespondojnë me kombinimet e sinjaleve parësore telegrafike kryhet në bazë të një oshilatori kuarci referencë shumë të qëndrueshëm duke përdorur ndarësit e frekuencës dhe një qark kontrolli.
Brezi i frekuencës i zënë nga sinjali i radios FT përcaktohet nga formula
ΔF ChT \u003d (3 - 5) V + Δƒs,
dhe sinjali radio i DCT sipas formulës
ΔF DFT \u003d (3 - 5) V + 3Δƒs
ku B është shpejtësia e zhurmës së telegrafisë; Δƒс është zhvendosja e frekuencës në herc.
Sinjalet RT dhe DFT përdoren gjerësisht në komunikimin automatik dokumentar, i cili siguron transmetimin e tekstit alfanumerik me shpejtësi 50 ... 200 baud.
Baud- njësi e shpejtësisë telegrafike, e barabartë me numrin e pulseve elementare të rrymës që transmetohen për sekondë. Emëruar pas shpikësit francez J. M. Baudot.
kyçja fazore
Kyçja e zhvendosjes së fazës është një ndryshim i papritur (diskret) në fazën e lëkundjes së transmetuesit në përputhje me sekuencën e transmetuar. Krahasuar me sinjalet me çelës të frekuencës dhe amplitudës së mësipërme, sinjali me çelës me zhvendosje faze ka një veçori të rëndësishme. Kur merrni sinjale me çelësa të amplitudës (AT) dhe frekuencës (FT), mund të matni me saktësi amplituda dhe frekuencën e lëkundjes së emetuar nga transmetuesi. Me fjalë të tjera, në çdo kohë, me vlerën e matur të amplitudës (në AT) ose frekuencën (në FT) të lëkundjes në daljen e transmetuesit, mund të dalloni me saktësi se cili sinjal elementar po transmetohet - një shpërthim ose një pauzë.
Tastimi i ndërrimit të fazës (PM) ndodh për shkak të ndryshimeve të vogla në fazën e sinjalit bartës. Në PM, ndryshimet fazore përdoren për të transmetuar të dhëna ndërsa frekuenca mbetet konstante. Zhvendosja e fazës mund të jetë pozitive ose negative në lidhje me fazën e sinjalit të referencës. Marrësi është në gjendje të zbulojë këto ndërrime fazore dhe të marrë si rezultat bitet përkatëse të të dhënave.
Në kyçja fazoreështë e mundur të matet vlera relative e fazës së lëkundjes ose me fazën e një tjetri, ose, siç quhet, lëkundje referuese, ose me fazën e të njëjtit lëkundje, por në një interval kohor të ndryshëm. Në rastin e parë, flitet për një sistem telegrafie fazore (PT), në të dytin, për një sistem telegrafi fazore relative (RPT). Me FT, transmetuesi lëshon vazhdimisht një lëkundje në të njëjtën frekuencë, dhe shtypja korrespondon me emetimin e një lëkundjeje bartëse me një zhvendosje fazore prej 180 °.
Kyçja e fazës kryhet nga një ndryshim hap pas hapi në fazë gjatë kalimit nga një mesazh në një pauzë dhe nga një pauzë në një mesazh.
Përpara se nënbartësit individual të frekuencës të kombinohen në një sinjal, ata i nënshtrohen modulimit fazor, secili me sekuencën e vet të biteve.
Siç mund ta shihni në figurë, një ndryshim fazor ndodh çdo herë që polariteti i sinjalit të të dhënave ndryshon.
Spektri fazor
Disavantazhi kryesor i telegrafisë fazore është shfaqja e "punës negative" me një kërcim aksidental në fazën e lëkundjes së referencës me 180 °. Sistemi OFT është i lirë nga kjo mangësi.
Në sistemin OFT, kur kaloni nga një paketë elementare në tjetrën, faza e sinjalit ndryshon vetëm nëse paketa tjetër e transmetuar është negative. Pra, kur transmetohet një shtypje, faza e një sinjali elementar me frekuencë të lartë përkon me fazën e asaj të mëparshme, dhe kur transmeton një lëshim, është e kundërta me të. Gjen telegrafinë aplikative dhe dyfazore e relative.
Shifra e zhurmësështë raporti i fuqisë së zhurmës në daljen e marrësit me fuqinë e zhurmës që do të ishte në daljen e tij për shkak të zhurmës së vetëm burimit të sinjalit të përputhur.
Nën ndjeshmëri zakonisht kuptojnë aftësinë e marrësit për të marrë sinjale të dobëta dhe për t'i riprodhuar ato me nivelin dhe cilësinë e duhur.
Sipas rekomandimeve të Komitetit Ndërkombëtar Këshillimor për Radiokomunikacionet (CCIR) nën ndjeshmëri maksimale do të thotë vlera më e vogël e tensionit të sinjalit të hyrjes (e shprehur në terma të EMF ose fuqisë së valës bartëse në antenë) e aplikuar përmes ekuivalentit të antenës në hyrjen e marrësit, në të cilin fitohet një fuqi e caktuar në daljen e tij për një cilësi të caktuar pritjeje. Nëse fitimi në marrës është i mjaftueshëm për të marrë nivelin e kërkuar të daljes, atëherë ndjeshmëria maksimale kufizohet nga zhurma e RPA. Përndryshe, nëse fitimi është i pamjaftueshëm, ndjeshmëria kufizohet nga fitimi i RPSH-së. Për të krahasuar marrësit në ndjeshmëri, është i përshtatshëm për t'u përdorur ndjeshmëri ekstreme, i cili kuptohet si një nivel i tillë sinjali në antenë, në të cilin raporti sinjal-zhurmë në daljen e marrësit është i barabartë me një.
