Dalam salah satu komentar pada artikel sebelumnya, pertanyaan telah diajukan apakah mungkin untuk menentukan jenis modulasi dengan jenis sinyal. Ide untuk melihat jenis utama modulasi sepertinya cukup menarik.
Mari kita coba mencari tahu, tanpa rumus dan sesederhana mungkin, bagaimana Anda dapat mentransfer data dari titik "A" ke titik "B".
OOK (Tombol On-Off)
Bentuk kode digital paling sederhana. Nyalakan / matikan saja pemancar sesuai dengan sinyal biner:
Pada spektrum, sinyal seperti itu terlihat seperti ini, ada beberapa di antaranya pada ~ 433 MHz:
Rangkaian pemancar sangat sederhana, oleh karena itu aktif digunakan di remote nirkabel, tombol radio, dan perangkat lain dengan harga $ 1-2. Biasanya tidak ada enkripsi di sini, urutan frekuensi dan bit terprogram, siapa pun dapat mengirim dan menerima sinyal, jadi saya tidak akan meletakkan remote control seperti itu di pintu garasi tempat Lamborgini berdiri, tetapi untuk lampu samping tempat tidur itu akan dilakukan (ini lampu yang dibeli di MediaMarkt terdekat telah bekerja untuk saya selama 3 tahun, tidak pernah ada alarm palsu, prinsip "Joe yang sulit dipahami" dalam tindakan).
Menarik untuk dicatat bahwa secara historis ini mungkin salah satu mode transmisi radio paling awal. Jika Anda menghidupkan / mematikan pemancar dengan kunci dan menerima sinyal melalui telinga atau pita kertas, kami mendapatkan kode Morse lama yang baik.
Modulasi amplitudo (AM)
Kita mungkin akan dapat melihat AM untuk waktu yang lama - modulasi digunakan baik di stasiun penyiaran dan pemancar pada pita udara 118-137 MHz. Ciri khas AM adalah bahwa spektrumnya simetris terhadap frekuensi tengah. "Dengan mata" Anda bahkan dapat memahami secara kasar apa yang sedang disampaikan, ucapan atau musik. Tangkapan layar dari penerima online Websdr Twente:
Secara historis, AM adalah salah satu metode pertama untuk menerima dan mentransmisikan ucapan - rangkaian penerima detektor "sekolah" yang terkenal sangat sederhana, dan bahkan tidak memerlukan baterai untuk penerimaan - terdapat cukup energi gelombang radio untuk mengoperasikan headphone berimpedansi tinggi. Sangat mengherankan bahwa receiver semacam itu diproduksi secara massal di Uni Soviet hingga tahun 60-an:
Penerima detektor "Komsomolets" (c) Wikipedia
Rupanya, ada masalah tertentu dengan ketersediaan penerima dan sumber daya di pedalaman, sehingga penerima detektor tetap relevan untuk waktu yang lama.
Modulasi Frekuensi (FM)
Penyiaran FM terkenal bekerja dalam modulasi frekuensi. Menarik untuk dicatat bahwa dalam pemancar stasiun FM, tidak hanya suara yang dikodekan - sinyal kompleks ditransmisikan, termasuk saluran mono dan stereo, nada pilot, RDS, dll. Agar tidak bingung dengan FM "normal", teknisi biasanya menyebut modulasi ini WFM (Wide FM). Dalam program HDSDR, mudah untuk melihat spektrum stasiun radio setelah decoding:
Pada sinyal (kanan bawah) mudah untuk melihat nada pilot pada frekuensi saluran siaran FM 19 KHz, RDS, mono dan stereo. Tidak seperti WFM, monitor bayi, walkie-talkie, dan perangkat serupa lainnya menggunakan modulasi FM "sempit" (NFM, FM Sempit), di mana hanya suara yang ditransmisikan.
Modulasi frekuensi secara aktif digunakan untuk sinyal digital, dalam hal ini switching dua frekuensi dapat digunakan untuk mengirimkan kode biner. Contohnya adalah sinyal stasiun Jerman Pinneberg , keberadaan dua frekuensi terlihat jelas pada spektrum:
Pinneberg mentransmisikan laporan cuaca ke kapal pada gelombang panjang, menengah dan pendek. Frekuensi pada prinsipnya bisa lebih dari 2x. Contoh dari sinyal tersebut adalah radio amatir FT8 :
Dengan FT8, amatir radio dapat bertukar pesan singkat dalam jarak beberapa ribu kilometer dengan daya hanya beberapa watt.
Sangat menarik bahwa modulasi juga dapat digabungkan - misalnya, dalam penerbangan, sistem digunakan ACARS mengirimkan pesan teks. Sinyal FM digital ditransmisikan melalui pemancar AM. Mengapa sangat sulit? Mungkin, pemancar yang sudah jadi digunakan, ke input yang sirkuit digitalnya hanya dihubungkan untuk membentuk sinyal FM. Warisan dalam bentuknya yang paling murni, tetapi mungkin lebih murah daripada mengubah jutaan pemancar di bandara dan pesawat terbang di seluruh dunia.
Modulasi fase (PSK)
Selain frekuensi, kami juga dapat mengubah fase sinyal, yang memberi kami modulasi fase. Sinyal semacam itu dapat diterima dengan andal dalam jarak jauh, dan digunakan khususnya dalam komunikasi satelit. Dari protokol radio amatir, PSK31 dapat dicatat , yang pada suatu waktu sangat populer.
Dengan bantuan PSK31 Anda dapat bertukar informasi dalam bentuk "obrolan teks" dengan menghubungkan transceiver ke komputer. Bisa lebih dari 2 fase, misalnya 4, 18 atau 16, itu semua tergantung kecepatan dan saluran komunikasi.
Dimungkinkan untuk mengubah fase dan amplitudo pada saat yang sama, yang memberi kita kecepatan yang lebih tinggi, tetapi membutuhkan encoding dan decoding yang lebih kompleks. QAM adalah contoh sinyal semacam itu. Sinyal ini paling mudah divisualisasikan pada bidang fase:
Gambar (c) QAM Wikipedia
Modulasi QAM digunakan dalam transmisi data dalam standar LTE dan dalam televisi digital DVB-T.
Multiplexing divisi frekuensi ortogonal (OFDM)
Salah satu metode modulasi modern adalah OFDM . Esensinya terletak pada fakta bahwa bit individu dari sinyal dapat ditransmisikan secara paralel, mewakili sinyal sebagai saluran frekuensi yang beroperasi secara independen (subcarrier), yang masing-masing mentransmisikan bit terpisahnya sendiri. Ada aturan matematis tertentu untuk memastikan bahwa saluran tidak bersilangan dan dapat diterjemahkan. DRM
dapat dikutip sebagai contoh , sinyal format ini dapat dilihat pada pita siaran, perbedaan antara AM dan DRM terlihat jelas pada spektrum: Ini adalah sinyal digital 10 kHz, di mana 206 pembawa ditransmisikan secara paralel dengan interval 47 Hz. Standar DRM ( Digital Radio Mondiale
) digunakan untuk transmisi radio digital gelombang menengah dan pendek, harap jangan bingung dengan standar Manajemen Hak Digital lainnya.
OFDM juga digunakan di WiFi (802.11a), struktur sinyal lebih rumit di sana, mereka yang ingin dapat mempelajari PDF sendiri.
Akses ganda divisi kode (CDMA)
Cara lain transmisi broadband adalah berbagi data. Data untuk beberapa penerima dapat digabungkan menjadi satu sinyal menggunakan fungsi khusus (misalnya kode Walsh ) yang menjamin konversi maju dan mundur. Salah satu faktor kunci dalam OFDM dan CDMA adalah apa yang disebut "ortogonalitas", sinyal yang diterima tidak boleh "dicampur" untuk mengekstrak data asli dari sinyal yang dihasilkan.
Pengkodean CDMA digunakan di jaringan seluler 3G. Contoh bagus parsing CDMA dengan pulpen dan kertas bisa dilihat disini , saya rekomendasikan bagi yang tertarik untuk melihatnya.
Kesimpulan
Semua yang diberikan di atas tentu saja adalah penjelasan yang sangat singkat "dengan jari", pada kenyataannya, deskripsi hanya satu decoder dapat mengambil beberapa kali lebih banyak teks, dan tidak mungkin banyak orang membutuhkannya di sini - Habr masih bukan jurnal ilmiah. Namun, saya berharap pembaca tetap memiliki kesan yang umum. Jika audiens tertarik (yang akan ditentukan oleh perkiraan teks :), sinyal apa pun dapat dianalisis lebih detail.
Sebagai kesimpulan, menarik untuk dicatat bahwa berbagai skema pengkodean bukan hanya semacam abstraksi matematika - semua ini aktif digunakan, termasuk untuk keperluan militer (misalnya, protokol STANAG dari modem NATO). Tangkapan layar ini diambil saat menulis teks menggunakan penerima online Websdr:
Seperti yang Anda lihat, meskipun ada Internet di hampir semua tempat berpenghuni di planet ini, kemampuan untuk mentransfer data secara langsung, tanpa nama dan tanpa perantara, sangat relevan - setiap baris pada grafik adalah saluran komunikasi yang berfungsi saat ini (dan ya, pembaca yang penuh perhatian bahkan dapat melihat sinyal di sini Kode Morse meskipun 2020).