1 проблемы передачи цифровой информации по радиоканалу. Видеонаблюдение способы передачи сигнала. Обзор серийно выпускаемых узкополосных радиомодемов

Построение сетей передачи данных по радиоканалу во многих случаях надежнее и дешевле, чем сети обмена данными с использованием коммутируемых или арендованным каналов. Для организации связи с подвижными объектами наиболее подходящщее решение - радиосвязь. Каналы общего доступа, такие как каналы сотовых операторов не гарантируют достаточной пропускной способности да и вообще бесперебойной работы.

В условиях, когда отсутствует развитая инфраструктура сетей связи, использование радиосредств для передачи данных зачастую является единственно разумным вариантом организации связи. Сеть передачи данных с использованием радиомодемов может быть оперативно развернута практически в любом географическом регионе. В зависимости от используемых приемопередатчиков и антенн такая сеть может обслуживать своих абонентов в зоне радиусом от единиц до десятков и даже сотен километров. Огромную практическую ценность радиомодемы имеют там, где необходима передача небольших объемов информации (документов, справок, анкет, телеметрии, ответов на запросы к базам данных и т.п.). Особенно если необходимо гарантировать время реакции (ответа) удаленного устройства.

Радио-модемы часто называют пакетными контроллерами (TNC - Terminal Node Controller) по-скольку в их состав входит специализированный контроллер, реализующий функции обмена данными с компьютером, управления процедурами форматирования кадров и доступа к общему радиоканалу в соответствии с реализованным протоколом множественного доступа. Рассматриваемые радиомодемы во многом похожи на интеллектуальные модемы для телефонных каналов КТСОП. Главное же их отличие в том, что радиомодемы ориентированы для работы в едином радиоканале со многими пользователями (в канале множественного доступа), а не в канале типа "точка-точка".

Алгоритмы функционирования пакетных радиосетей регламентируются Рекомендацией АХ.25.

Стандарт АХ.25

Рекомендация АХ.25 устанавливает единый протокол обмена пакетами, т.е. обязательный для всех пользователей пакетных радиосетей порядок осуществления обмена данными. Стандарт АХ.25 представляет собой специально переработанную для пакетных радиосетей версию стандарта Х.25.

Особенность пакетных радиосетей заключается в том, что один и тот же радиоканал используется для передачи данных всеми пользователями сети в режиме множественного доступа. Протокол обмена АХ.25 предусматривает множественный доступ в канал связи с контролем занятости. Все пользователи (абоненты) сети считаются равноправными. Прежде чем начать передачу радиомодем проверяет свободен канал или нет. Если канал занят, то передача своих данных радиомодемом откладывается до момента его освобождения. Если радиомодем обнаруживает канал свободным, то он сразу же начинает передачу своей информации. Очевидно, что в тот же самый момент может начать передачу и любой другой пользователь данной радиосети. В этом случае происходит наложение (конфликт) сигналов двух радиомодемов, в результате чего их данные с высокой вероятностью серьезно исказятся под воздействием интерференционных помех. Радиомодем-передатчик узнает об этом получив отрицательное подтверждения на переданный пакет данных от радиомодема-получателя или в результате превышения времени тайм-аута. В такой ситуации он обязан будет повторить передачу этого пакета по уже описанному алгоритму. По-скольку пауза перед следующей попыткой связи задается у каждого устройства случайным образом, то вероятность того, что в следующий раз модемы начнут передачу одновременно крайне низка.

При пакетной связи информация в канале передается в виде отдельных блоков - кадров. В основном их формат соответствует формату кадров известного протокола HDLC, однако есть отличия, рассматриваемые далее.

Формат кадров

FLAG ADRES CONT CRC-16 FLAG
011111110 14-70 байт 1 байт 2 байт 011111110
FLAG ADRES CONT INFORM CRC-16 FLAG
011111110 14-70 байт 1 байт до 256 байт 2 байт 011111110

Начало и конец кадра отмечаются флагами FLAG, т.е. комбинациями вида "011111110", что облегчает прием кадра на фоне помех. Поле адреса ADRES содержит адреса отправителя, получателя и станций - ретрансляторов, если таковые имеются. Размер адресного поля может составлять от 14 до 70 байт.

Поле управления CONT определяет тип кадра: информационный или служебный. Служебные кадры, в свою очередь, могут подразделяться на супервизорные и ненумерованные. Супервизорные кадры служат для подтверждения приема неискаженных помехами кадров или для запроса повторной передачи искаженных кадров. Ненумерованные кадры предназначены для установления логического соединения и в случаях управления обменом в сети.

Длина информационного поля INFORM, представляющая собой пакет сетевого уровня, в пакетных радиосетях обычно не превышает несколько сотен байт. Увеличение длины информационного поля приводит к повышению вероятности поражения помехой и возрастанию времени ожидания передачи пакетов другими пользователями.

При реализации сетевого (третьего) уровня протокола АХ.25 используется поле определения протокола, которое выступает как часть информационного поля и является необязательным.

Контрольное поле кадра (CRC-16) предназначено для обнаружения ошибок в кадре при его передаче.

Адресное поле может содержать от двух до десяти логических адресов. Простейшим случаем является адресное поле из двух адресов (два пользователя). Если пользователи находятся вне зона радиовидимости, то могут использовать радиомодемы других пользователей сети в качестве ретрансляторов. Таких ретрансляторов для одного логического канала может быть до восьми. Адреса ретрансляторов также присутствуют в адресном поле кадра. Таким образом поля адреса делится на три подполя: получателя, отправителя и ретранслятора. Формат адресного поля следующий:

Занесенные в него адреса могут состоять не более чем из шести символов. Если адрес состоит менее чем из шести символов, он дополняется соответствующим количеством пробелов.

После адреса в каждом подполе идет вторичный идентификатор пользователя (абонента) SSID (Secondary Station IDentifier). Это некоторое число от 0 до 15. Оно определяет уровень сервиса данного пользователя, например, что он имеет несколько станций пакетной радиосвязи, работающих в разных диапазонах, поддерживает функции электронного почтового ящика BBS, или является сетевым узлом - ретранслятором NET/ROM. Обычный пользователь работает без вторичного идентификатора или с идентификатором равным 1. Идентификатор BBS и узловой станции может быть равен значениям от 2 до 9. При прохождении кадра транзитом через узел NET/ROM вторичный идентификатор получает значения от 10 до 15, в зависимости от того, через сколько узловых станций он прошел.

Значение идентификатора в двоичном виде занимает четыре бита - со второго по пятый в байте, следующем после каждого адреса. Первый бит этого байта используется как признак конца адресного поля. Если он равен единице, то это признак последнего банта адресного поля. Для шестого и седьмого битов рассматриваемого байта нет определенного назначения, и они могут использоваться в отдельных сетях по усмотрению ее пользователей или администратора сети, если такой имеется.

Восьмой бит в последнем байте подполя отправителя и получателя всегда устанавливается в нуль. В подполе ретранслятора его устанавливают в единицу, если кадр прошел через ретранслятор, и в нуль, если нет. Установление бита ретранслятора необходимо для того, чтобы ретрансляторы, находящиеся в зоне радиовидимости друг друга, следовали очередности передачи кадров через себя и выполняли эту процедуру строго в порядке, указанном отправителем кадра.

Управляющее поле содержит информацию о типе кадра, которая используется для определения назначения сообщения. Протокол АХ.25 использует три основных типа кадров: I - информационные, содержащие информацию пользователя либо прикладного процесса; S - супервизорные (служебные), подтверждающие правильный прием кадра или содержащие запрос на выдачу очередного информационного кадра; U - ненумерованные кадры, управляющие запросами на соединение-разъединение.

Кроме того, управляющее поле содержит номер кадра, который ожидает принять радиомодем корреспондента-получателя. Для повторной передачи искаженных кадров используются механизм ARQ типа GBN и SR.

Информационное поле кадра содержит информационный пакет размером до 256 байт. При передачи текстовой информации в терминальном режиме информационное поле представляет собой последовательность символов пользователя, которые при приеме отображается на экране компьютера корреспондента.

Иногда первый байт информационного поля выступает в качестве самостоятельного подполя-идентификатора протокола. Это происходит при использовании сетевого (третьего) уровня протокола АХ.25 при прохождении пакета через станции NET /ROM.

Контрольное поле кадра, как и в других протоколах, служит для проверки правильности передачи данных. Формирование контрольного поля кадра происходит при использовании образующего полинома CRC-1 б ^x^=-c +х +х +1 в соответствии с алгоритмом, приведенным в Рекомендации ISO 3309, аналогично правилам формирования контрольного поля кадра протоколов HDLC и V.42. При приеме также подсчитывается контрольное поле, которое сравнивается с принятым значением. При несовпадении контрольных последовательностей осуществляется запрос повторной передачи кадра.

Физическая реализация радиомодемов

Типичная станция пакетной связи включает в себя компьютер (обычно портативный типа notebook), собственно радиомодем (TNC), приемопередатчик (радиостанция) УКВ или КВ-диапазона.

Современные интергальные радиомодемы выполнены в едином корпусе, содержащем контроллер портов, контроллер управления передатчиком, специализированный приемопередатчик с малым временем переключения прием/передача.

Компьютер взаимодействует с радиомодемом посредством одного из известных итерфейсов DTE-DCE. Практически всегда применяется последовательный интерфейс RS-232.

Передаваемые из компьютера в радиомодем данные могут быть либо командой, либо информацией, предназначенной для передачи по радиоканалу. В первом случае команда декодируется и исполняется, во втором - формируется кадр в соответствии с протоколом АХ.25. Перед непосредственной передачей кадра последовательность его битов кодируется линейным кодом без возврата к нулю NRZ-I (Non Return to Zeroln-verted). Согласно правила кодирования NRZ-I перепад физического уровня сигнала происходит в случае, когда в исходной последовательности данных встречается нуль.

Временная диаграмма, поясняющая процесс кодирования кодом NRZ-I приведена на следующем рисунке:

Пакетный радиомодем представляет собой совокупность двух устройств: собственно модема и собственно контроллера TNC. Контроллер и модем связаны между собой четырьмя
линиями: TxD - для передачи кадров в коде NRZ-I, RxD - для приема кадров от модема также в коде NRZ-I, РТТ - для подачи сигнала включения модулятора и DCD - для подачи сигнала занятости канала с модема к контроллеру. Обычно модем и пакетный контроллер конструктивно выполняются в одном корпусе. Это и является причиной того, что пакетные радиомодемы называют контроллерами TNC.

Перед передачей кадра контроллер включает модем с помощью сигнала по линии РТТ, а по линии TxD посылает кадр в коде NRZ-I. Модем модулирует получаемую последовательность в соответствии с принятым способом модуляции. Промодулированный сигнал с выхода модулятора поступает на микрофонный вход MIC передатчика.

При приеме кадров модулированная последовательностью импульсов несущая поступает с выхода EAR приемника радиостанции на вход демодулятора. С демодулятора принятый кадр в виде последовательности импульсов в коде NRZ-I поступает в контроллер пакетного радиомодема.

Одновременно с появлением в канале сигнала в модеме срабатывает специ альный детектор, вырабатывающий на своем выходе сигнал занятости канала. Сигнал РТТ, помимо включения модулятора, также выполняет функцию переключения мощности передачи. Обычно она реализуется посредством транзисторного ключа, который переключает приемопередатчик с режима приема в режим передачи.

В пакетной радиосвязи на базе типовых радиостанций применяются два способа модуляции для коротких и ультракоротких волн. На KB используется однополосная модуляция для формирования канала тональной частоты в радиоканале. Для передачи данных применяется частотная модуляция поднесущей в полосе частот телефонного канала 0,3 до 3,4 кГц. Значение частоты поднесущей может быть различной, а разнос частот всегда равен 200 Гц.

В таком режиме обеспечивается скорость передачи, равная 300 бит/с. В Европе обычно используется частота 1850 Гц для передачи "0" и 1650 Гц для "1".

В У KB диапазоне чаще работают на скорости 1200 бит/с при использовании частотной модуляции с разносом поднесущих частот 1000 Гц. Принято, что "0" соответствует частота 1200 Гц, а "1" - 2200 Гц. Реже в диапазоне УКВ применяют относительную фазовую модуляцию (ОФМ). В этом случае достигаются скорости передачи 2400, 4800, а иногда 9600 и 19200 бит/с.

В качестве примера в следующей таблице приведены сравнительные характеристики некоторых промышленно выпускаемых пакетных радиомодемов.

Характеристика РК-88 РК-900 DSP-2232 СТЕК АТМА
Скорость передачи, Кбит/с 0,3,0,6,1.2, 2,4, 4,8. 9,6 0,3-19,2 0,3-19,2 1,2 2,4
Объем ПЗУ, Кбит 32 256 384
Объем ОЗУ, Кбит 64 64
Выходной уровень, мВ 5300 5-100 5-100
Вес, кг 1,1 2,84 1,7 4,5 1,5
Габариты, мм 191х152х38 300х305х89 305х249х74 330х270х90 220х270х45

10.4. Применение радиомодемов

Для успешного использования радиомодема необходимо правильное

Применение радиомодемов

Для успешного использования радиомодема необходимо правильное его подключение к компьютеру с одной стороны, и к радиостанции - с другой.

Для подключения радиомодема к компьютеру при использовании последовательного интерфейса RS-232 необходимо обратить внимание на правильность (одинаковость) установки параметров обмена между компьютером и радиомодемом: скорость, размер информационного символа (7 или 8 бит), четность (Even - четный бит, Odd - нечетный, Mark - всегда 1, Space - всегда 0) и число стоповых бит (1, 1,5 или 2). Эти параметры в радиомодемах устанавливаются DIP-переключателями, реже перемычками или программно.

Во многих современных моделях радиомодемов реализована автоматическая настройка на требуемую скорость обмена с компьютером. Особое внимание следует обратить на используемый протокол управления потоком: аппаратный или программный. При этом каждому из протоколов должен соответствовать свой соединительный кабель с соответствующей распайкой.

Радиомодем со встроенным контроллером является интеллектуальным устройством. Он выполняет множество функций и имеет свою систему команд. По этой причине не обязательно подключать к нему персональный компьютер, в простейшем случае достаточно терминала. Компьютер удобнее тем, что позволяет записывать в память принятую информацию, подготавливать к передаче данные и выполнять ряд других сервисных функций.

Для совместной работы радиомодема и компьютера, последний необходимо перевести в режим терминала с помощью любой из доступных терминальных программ. Такие программы существуют для любых типов компьютеров. Наиболее известными терминальными программами для IBM PC-совместимых компьютеров являются TELIX, PROCOMM, МТЕ, QMODEM и т.д. Использовать можно любую из них. Существуют и специализированные терминальные программы для пакетной связи, например, PC-Pacratt - для Windows, Мас-RATT - для компьютеров Macintosh, COM-Pacratt - для компьютеров Commodore. Также разработаны и имеются в продаже программы передачи факсов в пакетных радиосетях. Это программы AEA-FAX, АЕА WeFAX и ряд других. Продаваемые радиомодемы, как правило, комплектуются дискетой с терминальной программой.

Сдерживающим фактором применения для радиомодемов всего спектра программного обеспечения, разработанного для обычных модемов, является система команд управления радиомодема, отличная от набора АТ-команд.

Единого рецепта для подключения радиомодемов и радиостанций разных типов нет и быть не может. Однако можно сделать несколько общих замечаний.

Наиболее просто подключить радиостанцию, имеющую разъем для выносной гарнитуры, - устройства, совмещающего функции микрофона, телефона (громкоговорителя) и переключателя управления приемом/передачей радиостанции. В этом случае подключение сводится к изготовления соединительного кабеля от радиомодема к приемопередатчику. При этом, как и в любом другом случае, необходимо тщательно изучить техническую документацию как на радиомодем, так и на радиостанцию, особенно, касающуюся цепей коммутации.

Если радиостанция не имеет разъема для выносной гарнитуры, то придется либо отказаться от ее использования, либо вскрывать корпус и подключаться непосредственно к схеме станции, опять же руководствуясь документацией. Такая модернизация радиостанции является довольно сложным и рискованным делом и должна производится квалифицированными специалистами.

В этом проекте мы будем отправлять и получать цифровые данные с помощью 433 МГц передатчика и приемника на базе модулей Linx. Если кто-то из начинающих радиолюбителей прочитав о таких "страшных" частотах сразу заскучал, представив себе сложную схему - спешим заметить, что проще схемы нету, и собрать её легче чем, допустим, усилитель на TDA2003. На следующих рисунках показана первая часть проекта - сборка модулей на печатных платах и создания ВЧ-связи между ними.

Linx модули представляют из себя гибридные микросхемы, смонтированных на маленьких платах, предназначенных для поверхностного монтажа уже на основной большей плате. Сама ВЧ-часть делается на отдельной печатке, остальная часть схемы, для испытаний и наладки может быть на любой макетной плате.

Передающая часть состоит из мультивибратора на основе таймера 555. Он генерирует импульсы с периодом 1 сек, которые передаются. Передатчик питается от одной батареи АА и использует DC/DC преобразователь MAX756, что работает в повышающем режиме для преобразования батареи 1,5 В в напряжение 3,3 В, необходимое для передатчика. Можно не усложнять и сразу запитать нужным вольтажом. Приемник работает от двух 1,5 В батареек. Он получает импульсы посылаемые с передатчика и от этого мигает светодиод. Это наш первый простой тест с ВЧ каналом.

Схема передатчика и приёмника

Оборудование с такой схемой обеспечивает стабильный прием сигналов на 100 метров с помощью передатчика, расположенного в доме.

Разработка коммуникационного протокола

Проблема, с которой мы сталкивались в представленном выше эксперименте в том, что радиочастотный канал заполняют другие сигналы, поэтому TX модуль принимает что-то даже если TX модуль выключен. Следовательно, нам нужен способ различать наши сигналы и чужие. Мы можем различить появление нужной передачи 0 и 1, направив пакет тонов различной длительности. После многочисленных экспериментов был выбран 250 мксек период для последовательной передачи данных. А 0 и 1 сигналы устанавливаются 150 мксек и 200 мксек, соответственно. Таким образом 1 байт, отправленный TX модулем предшествует 400 мксек синхронизирующего импульса. На рисунке ниже показана осциллограмма, отправления байта 00110100.

PIC программа для TX модуля здесь. Программа начинается примерно через 2 сек задержка, которая необходима для предотвращения отправки случайных данных сразу после включения питании. TX модуль питается от одной батареи АА, чье напряжение поднимается до 3.3 В микросхемой MAX756.

Передающая часть

Приемник является чуть более сложным. Он также работает на MAX756, которое преобразует 1,5 В АА батареи в 5 В. На 330 Ом резисторе падает напряжение до 3 В. Можно, конечно, поставить MAX756 в 3,3 В режиме, но нам нужно 5 В для запитки других устройств, подключенных к модулю приемника.

Приёмная часть

Приемная программа реализована в виде конечного автомата с двумя состояниями. State0 является стартовой. В этом состоянии мы дожидаемся синхронизации импульсов. Вначале компаратор PIC указывает на передачу. После этого мы измеряем длину полученного импульса. Если она значительно ниже - его игнорируют и схема остаётся в том же состоянии в ожидания очередного импульса. Пороговое значение установлено экспериментально и является оптимальным.

Как только нужный синхроимпульс получен, двигаемся к state1. В этом состоянии мы получаем 8 бит и можем скомпоновать их в байте. Переход в это состояние возможен только если передатчик посылает достаточно долго синхронизирующий сигнал. После измерения длины полученного импульса мы сравниваем ее с порогом. Если импульс слишком короткий, удаляем его и возвращаем обратно state0. В противном случае, проверяем длительность импульса против другого уровня, чтобы различить его между 0 и 1. В результате полученный бит хранится в виде с-бита в регистре статуса и используя сдвиг влево включаем его в байт. После приема 8 бит мы вернемся к state0 и процесс повторяется.

Чтобы проверить, что действительно получен байт, который был послан передатчиком, заставим мигать светодиод соответствующее число раз (4 раза в текущей настройке). После этого ждем около 2 сек и возвращаем обратно state0 получать очередной байт.

Реализация десяти импульсного кодирования данных

Недавно мы обнаружили очень полезный коммуникационный протокол, который значительно снижает энергопотребление передатчика. Это 10-импульсное кодирования данных, которое использует интервалы между короткими импульсами для кодирования нулей и единиц в байте. Таким образом, передатчик должен излучать только во время импульсов, что значительно увеличивает срок службы батареи. Кроме того, приемник может автоматически адаптироватся к скорости передачи данных. Мы взяли в качестве прототипа программу, разработанную для аналогичного проекта от одной известной фирмы. Схемы почти такие же, как и в предыдущих экспериментах и используют двухпроводный интерфейс для ЖК-модуля, для отладки. Передатчик посылает текстовую строку при нажатии на кнопку и эта строка отображается на дисплее на стороне получателя.


Схемы TXM и RXM 433

Важный вопрос состоит с шириной импульса, которую следует использовать. После многочисленных экспериментов мы пришли к значению 100 мкс, что соответствует примерно 5 кБит/сек скорости на максимальной 10 кБит/с, которую поддерживает модуль передатчика. Получается, что уменьшение длительности импульса в 2 раза приводит к менее уверенному приему. Также, в диапазоне 433 МГц имеется немало шумов в виде нескольких хаотических импульсов на выходе приемника. Дальнейшее уменьшение ширины импульса делает трудным различие между сигналом и шумом. Таким образом, добились хорошего баланса между чувствительностью приемника и фильтрацией шумов.

Программа для передатчика начинается с того, что после нажатия кнопки передатчик будет вызван из спящего состояния и отправлен обратно в сон после передачи данных. Это значительно снижает энергопотребление модуля. Текущие настройки обеспечивают зазоры между импульсами для передачи 0 и 1 810 мксек и 1890 мксек, соответственно, в то время как эталонный зазор - шириной 1350 мксек. Таким образом передача одного байта колеблется между 7.8 и 15.1 мсек, в результате чего скорость передачи данных примерно 66 и 128 байт/сек. Этого более чем достаточно для большинства дистанционно управляемых устройств.

Радиолиния была проверена путем размещения блоков в помещениях, расположенных на разных этажах частного дома с расстоянием 50 метров. Прием испытательного сигнала был стабильный и без ошибок.

Одноканальный пульт дистанционного управления

Сейчас мы попробуем реализовать 1 канал управления при наличии различных помех. Для этого устанавливаем передатчик в режим генерации симметричных квадратных импульсов, период которого регулируется переменным резистором. Он подключен к PIC входу АЦП и напряжение преобразуется как параметр задержки. Период модулирующего сигнала может быть настроен с шагом в 100 мксек начиная от 500 мксек и до 255х100+500 = 26 мсек, что соответствует полосе модулирующих частот от 2000 Гц до 30 Гц, соответственно.

Схема передатчика на одну команду

Приемник позволяет регулировать чувствительность приема сигнала и настроиться на конкретную частоту модуляции. Он использует аналоговый выход. Напряжение на этом выходе пропорционально уровню сигнала. Когда нет сигнала, постоянное напряжение на этом выходе составляет около 1.1 В. это напряжение поступает на неинвертирующий вход встроенного в микроконтроллер компаратора. Инвертирующий вход этого компаратора подключенный к правому (по схеме) переменнику. Напряжение на этом входе должно быть немного больше, чем на неинвертирующем и оно определяет чувствительность системы. На выходе компаратора считывается код и длительность импульсов на его выходе измеряется в единицах, чье числовое значение задается левым (на схеме) подстроечником. Он соединён с АЦП. Таким образом вся система может быть настроена для реагирования на частоту модуляции, и больше ни на какие другие частоты. Следовательно, он работает как частотный селективный фильтр, настроенный переменным резистором.

Схема приёмника на одну команду

При настройке системы сначала выбирает частоту модуляции в передатчике. После этого настраивают приемник, медленно вращая переменник влево. Обе ручки должны быть в примерно одинаковом положении для синхронизации. Файлы проекта в общем архиве .

Обсудить статью ПЕРЕДАЧА ЦИФРОВЫХ ДАННЫХ ПО РАДИОКАНАЛУ

Современные концепции и уровень развития техники позволяют создавать самые разнообразные сложно-разветвленные системы охранного теленаблюдения. Главная техническая задача, решаемая системой видеонаблюдения - это передача видеосигнала от источника (объект наблюдения) к приемнику (оборудование просмотра/записи/хранения). В наше прогрессивное время существует множество решений вопроса передачи видеосигнала, каждый их которых имеет свои плюсы и минусы, тонкости и состав оборудования.

Самые популярные решения:

1. Передача видео сигнала по кабельной линии.(Основа любой системы).

  • Коаксиальный кабель (РК, RG ..) (Аналоговый сигнал, TVI, AHD).
  • Витая пара (UTP, FTP, ТПП…) (Аналоговый сигнал с приемопередатчиками, IP цифровой сигнал).

2. Передача сигнала по радиоканалу. (Способ доступен не для всех законодательно).

3. Передача сигнала по ВОЛС или LAN. (IP цифровой сигнал).

Передача видеосигнала по коаксиальному кабелю (РК, RG).
Плюсы: Минусы:
Передает сигнал от видеокамеры к приемнику (видеорегистратору) на прямую, без применения дополнительного оборудования, т.к. передающее и приемное оборудование изначально предусматривает именно такой способ передачи сигнала. Дальность передачи уверенного сигнала ограничивается 200-250м в зависимости от внешних условий и используемой кабельной продукции;
Низкая помехоустойчивость кабеля. В некоторых случаях необходимо использовать развязывающие трансформаторы и специальные фильтры от помех.
Передает TVI, AHD сигнал от видеокамеры к приемнику (видеорегистратору) на прямую, без применения дополнительного оборудования. Способ освоен всеми производителями и позиционируется, как способ перевода старых систем на новый уровень в формат FullHD и выше, без замены кабельной линии. Помехоустойчивость выше чем у аналоговых систем. Дальность передачи уверенного сигнала ограничивается 200-250м в зависимости от внешних условий и используемой кабельной продукции. Обычно видеокамеры формата TVI, AHD работают только с регистраторами своего производителя.

Приведем несколько способов простой конфигурации системы с использованием передачи видеосигнала по РК и RG кабелю.

Аналоговый способ (Самое начало развития видеонаблюдения)

Выполняет визуальное обнаружение нарушения рубежа охраны без видеорегистрации (записи).

Аналоговый способ и новые форматы передачи TVI и AHD.

Выполняет визуальное обнаружение с видеорегистрацией (оцифровка или преобразование сигнала, формирование архива). Емкость системы 4, 8 или 16 каналов. Видеорегистратор устанавливается на посту охраны или в ином помещении с ограниченным доступом.

На схеме два вида приемо-передатчиков по витой паре: пассивный и активный. Пассивный передатчик не требует питания, простой в установке, но дальность передачи сигнала от ч/б камеры до 600 метров, от цветной до 400 метров. Активный передатчик требует питания, чаще всего он совмещен с усилителем видеосигнала, корректором и изолятором, заметно повышается дальность передачи видеосигнала до 2400 метров и помехоустойчивость системы.

К подобному решению можно добавить (+), кабель UTP дешевле РК или RG за метр.

Такой способ не применим к комплексным системам и используется в редких случаях, когда нужно выявить повторяющееся правонарушение или хищение. И даже в таких случаях закон на стороне нарушителя. Но все же оборудование передачи сигнала по радиоканалу существует и успешно продается.

Подробно про способ передачи видеосигнала по радиоканалу, можно прочитать в статье Беспроводное видеонаблюдение.

Ниже приведены варианты построения системы видеонаблюдения с использованием IP камер.

Передача оцифрованного сигнала с видеокамеры

Это простейший способ формирования видеонаблюдения на IP камерах по структурированной кабельной сети. Добавим (+) решению за отсутствие каких-либо помех. Видеосигнал проходит оцифровку в видеокамере, что исключает наводки на высокочастотные кабеля. На сервер устанавливается ПО, задача которого связь с камерами, отображение видеоинформации и сохранение.

Передача оцифрованного сигнала с регистраторов


Такой способ больше всего подходит для перевода старой системы видеонаблюдения на современный уровень в случае, когда серверное оборудование не устраивает по качеству записи или вышло из строя. К аналоговым видеокамерам добавляют устройство «кодер» и формирователь пакетов.

Передача оцифрованного сигнала по ВОЛС


С таким решением любые расстояния не предел. Лучше всего использовать в комплексных проектах, где видеонаблюдение формируется из 150-200 камер. Подходит для любого типа объектов различной сложности в архитектуре и площади. Использование решения позволяет с наименьшими затратами построить систему видеонаблюдения на распределенных объектах или же на отдельно расположенных объектах, где удобнее вести локальную видеозапись. Например, банкоматы, автозаправочные станции, силовые и трансформаторные подстанции, платежные и информационные терминалы.

Журнал «Радио» №12 2002 г.
Ракович Н.Н.

Начнем обзор ИС для передачи/приема данных в радиодиапазоне сверхрегенеративных приёмников серии RRn-xxx. Это функционально законченные приборы (блок-схема – на рис. 1), выполненные по гибридной толстоплёночной технологии. В состав приемника входят: предварительный усилитель высокой частоты, ВЧ-генератор, схема срыва колебаний, низкочастотный фильтр, не пропускающий на выход колебания ВЧ-генератора при отсутствии внешнего сигнала, усилитель низкой частоты и компаратор для формирования сигнала с уровнями ТТЛ. То есть, один из вариантов схемы сверхрегенеративного приёмника (компаратор не в счет), но только без «обвязки». Типовая схема включения проста и приведена на рис. 2. Отметим некоторые особенности ИС этой серии, которые, надеюсь, помогут разработчикам.


Рис. 1. Блок-схема сверхрегенеративных приемников серии RRn-xxx



Рис. 2. Схема включения сверхрегенеративных приемников серии RRn-xxx (на примере RR3-xxx)

Применение лазерной подстройки контуров в изделиях RR3, RR4, RR6, RR10, RR11 позволило улучшить точность настройки до ±0,2 МГц, что в 2,5 раза лучше, чем в изделиях RR1 или RR8. В приборе RR4-xxx реализован каскодный вход и получен наиболее низкий уровень спектра излучения (-70 дБм). В тех случаях, когда необходимо малое потребление, фирма Telecontrolli рекомендует применять RR6 или RR11 (ток потребления 0,5 мА и 0,3 мА соответственно), но при этом Вы несколько проиграете в чувствительности. А некоторое ухудшение параметров RR8 по сравнению с другими ИС этой серии является платой за питание 3В.

Последней микросхемой в серии RRn-xxx является изделие RR15, параметры которого наиболее привлекательны: точность настройки - ±75 кГц; полоса пропускания по уровню -3 дБ составляет - ±250 кГц, уровень испускаемого спектра частот -75 дБм, металлический экран. Только одно «но» – единственная рабочая частота 433 МГц.

Завершая разговор об этой группе приборов, приведем некоторые их технические параметры.

Таблица 1.

RR3 RR4 RR6 RR8 RR10 RR11 RR15
Напряжение питания, В 5 5 5 3 5 5 5
Ток потребления, мА 2,5 2,5 0,5 0,5 1,2 0,3 4
Рабочая частота, МГц 200-450 200-450 200-450 280-450 200-450 280-450 433,9
Точность настройки, МГц ±0,5 ±0,2 ±0,2 ±0,2 ±0,2 ±0,2 ±75 кГц
2 2 2 2 2 2 4,8÷9,6 кбит/с
Чувствительность, дБм -105 -105 -95 -90 -102 -95 -102
Уровень излучения, дБм -65 -70 -65 -65 -65 -65 -75
-25…+80 -25…+80 -25…+80 -25…+80 -25…+80 -25…+80 -25…+80
Примечание: * (-100)dBm соответствуют 2,2 uVrms

Недостатком приемников прямого преобразования является их невысокая селективность, особенно при высокой напряжённости электромагнитного поля. Для получения более высокого качества радиоприёма предназначены супергетеродинные приемники серии RRSx-xxx с амплитудной модуляцией и серии RRFx-xxx с частотной модуляцией.

Блок-схема супергетеродина RRS1-xxx ÷ RRS3-xxx приведена на рис. 3. Сигнал с антенны поступает на вход ПАВ-фильтра и, пройдя через смеситель, на который поступает так же сигнал с гетеродина, проходит через фильтр ПЧ. Далее его ожидают демодулятор АМ-сигнала и компаратор, формирующий цифровой сигнал. Среди этих приборов микросхема RRS2 имеет большую чувствительность и более высокий уровень излучения (сказывается отсутствие ВЧ-фильтра на ПАВ), но и более низкую стоимость. Входной фильтр с предусилителем в приборе RRS3 позволил получить узкую полосу на все том же уровне -3 дБ и самый низкий уровень шумов (основные параметры этих ИС приведены в таблице 2).



Рис. 3. Блок-схема супергетеродина RRS1-xxx ÷ RRS3-xxx

Таблица 2.

RRS1 RRS2 RRS3 RRQ2 RRFQ1
Напряжение питания, В 5 5 5 5 5
Ток потребления, мА 3,7÷5 3,7÷5 5 5 5,5
Рабочая частота, МГц 315/418/433 315/418/433 433,92 433,9/868,35 315/418/433
Промежуточная частота, кГц 500 500 500 10,7 МГц 1000
Скорость передачи данных, кГц 3 3 3 4,8 кбит/с А: 2,4 кбит/с
В: 4,8 кбит/с
С: 9,6 кбит/с
Чувствительность, дБм -100 -102 -106 -107/-102 -90
Уровень излучения, дБм -65 -50 -70 -70 -70
Диапазон рабочих температур, °С -25…+80 -25…+80 -25…+80 -25…+80 -25…+80

Схема включения приемников RRS1-xxx ÷ RRS3-xxx практически такая же, что и у сверхрегенеративных приёмников.

Структурная схема приемника с частотной модуляцией RRF1-xxx отличается от RRSх-xxx входным фильтром с предусилителем и FM-демодулятором вместо АМ (рис. 4). Параметры – в таблице 2.



Рис. 4. Структурная схема приемника с частотной модуляцией RRF1-xxx (отличие от RRSх-xxx - входной фильтр с предусилителем и FM-демодулятором вместо АМ)

Завершая краткий обзор приемников, упомяну еще два: RRQ2-xxx и RRFQ1-xxx (параметры – в той же таблице 2). В обоих приемниках (с АМ и FM соответственно) вместо гетеродина применен синтезатор частоты с фазовой синхронизацией и кварцевый резонатор (блок-схема RRQ2-xxx – на рис. 5).



Рис. 5. Блок-схема приемников RRQ2-xxx и RRFQ1-xxx (синтезатор частоты с фазовой синхронизацией и кварцевый резонатор вместо геродина)

Фирма Telecontrolli выпускает передатчики (пара к вышеупомянутым приемникам) как с амплитудной модуляцией (серия RTx-xxx), так и с частотной модуляцией (серия RTFх-ххх) (основные параметры – в таблице 3).

Таблица 3.

Ввиду относительной простоты схемы передатчиков серии RTx-xxx и их функциональной завершенности приведу только их структурные схемы (рис. 6 - 8). Типовую схему включения можно увидеть на рис. 9 (на примере RT4-ххх).



Рис. 6. Структурная схема передатчика RT4-xxx



Рис. 7. Структурная схема передатчика RT5-xxx



Рис. 8. Структурная схема передатчика RT6-xxx



Рис. 9. Схема включения передатчиков серии RTx-xxx

Мы не рассматриваем две младшие ИС этой серии (RT1 и RT2), ввиду их простоты и отсутствия нормированных параметров по шуму, выходной мощности и уровню входного напряжения.

Завершая краткий обзор компонентов фирмы Telecontrolli, работающих в диапазоне СВЧ, остановимся на двух передатчиках со встроенным кварцевым генератором: RTQ1-xxx и RTFQ1-xxx. Блок-схемы передатчиков приведены на рис. 10 и 11 соответственно. Для расширения возможностей по снижению потребления в «ждущем» режиме предусмотрен вывод разрешения работы синтезатора и выходного усилителя. Схема включения на рис. 12.



Рис. 10. Блок-схема передатчика со встроенным кварцевым генератором RTQ1-xxx



Рис. 11. Блок-схема передатчика со встроенным кварцевым генератором RTFQ1-xxx



Рис. 12. Схема включения RTQ1-xxx

RTFQ1 замечательна тем, что имеет девиацию частоты ±30 кГц (всего!!! при рабочей частоте 433МГц), а точность настройки частоты - ±25 кГц (типовое значение - 0).

Читатели наверняка обратили внимание на то, что все примеры рассмотрены для диапазона 433 МГц. Это связано с тем, что согласно решения № 64 от 01.03.2000 г. «О выделении полосы частот 433,050 - 434,790 МГц для маломощных радиостанций» гражданам и субъектам хозяйствования Республики Беларусь разрешено «1. …использование на вторичной основе полосы частот 433,050 - 434,790 МГц юридическими и физическими лицами для разработки, производства, ввоза из-за границы и эксплуатации предназначенных для речевой связи портативных маломощных (до 10 мВт) радиостанций с интегральной антенной: 3. …Регистрация и получение разрешений на эксплуатацию таких радиостанций не требуется». Это решение фактически открыло новый диапазон для использования во всех областях промышленности и быта. Тем не менее, компания поставляет приборы для работы в диапазонах 315; 418; 443,92; 868,35 МГц.

Ознакомившись с сухой теорией, и воодушевившись решением № 64, перейдем к практике: где и как можно применить эти микросхемы.

О традиционных приложениях для систем охраны и безопасности, в том числе автомобильных и системах дистанционного управления сказано достаточно. Национальные производители таких комплексов теперь могут воспользоваться недорогими приборами Telecontrolli для создания конкурентной продукции. Обратим особое внимание разработчиков разнообразных охранных датчиков: появляется возможность изготавливать их в беспроводном исполнении. Пока такие приборы, пользующиеся спросом в силу легкости монтажа, полностью импортируются.

Очевидно также, что недорогой и устойчивый радиоканал интересен в системах мониторинга климатических параметров в качестве элемента передачи в системе сбора и передачи показаний любого количества территориально распределенных датчиков, которые могут находиться в парниках, теплицах, инкубаторах, птичниках, элеваторах и прочих объектах агропромышленного комплекса. Основная задача систем такого класса заключается в измерении климатических параметров, регистрации выхода их за установленные пороги и управлении соответствующим оборудованием.

Ярким примером эффективного применения радиоканала является комплекс для измерения температуры в тепличном хозяйстве (парнике, инкубаторе и т.п.). Измерительный комплекс внутри каждой теплицы состоит из Регистратора и необходимого количества автономных датчиков. Каждый автономный датчик содержит непосредственно измеритель температуры, контроллер, передатчик и батарейный источник питания. В качестве измерителя температуры логично использовать цифровой термометр DS1920 или аналогичный производства Dallas Semiconductor (см. Chip News №8, 2000 г., с. 8-10), оснащенный встроенной батарейкой. Такой термометр автоматически фиксирует в энергонезависимой памяти значения температуры через заданные интервалы времени, в то время как контроллер датчика находится в режиме ожидания (минимальное потребление энергии). Периодически он активизируется, устанавливает связь с Регистратором (приемник с радиусом действия до 250 м) и по радиоканалу передает все накопленные со времени последнего сеанса связи показания температуры. Аналогично опрашиваются все датчики, установленные внутри одной теплицы. Передача данных по всему объекту в целом может выполняться проводными средствами, например, по сети microLAN.

Основные преимущества такого измерительного комплекса заключаются в простоте развертывания и изменения конфигурации (датчик можно расположить в любом месте), а также в снижении стоимости внедрения и обслуживания за счет отсутствие проводной связи.

Безусловно, весь измерительный комплекс в теплице может быть построен на проводной связи. Однако существуют ситуации, когда провод не протянешь: регистрация шахтеров, находящихся под землей, учет движения транспортных средств, контроль патрульно-постовой службы.

Регистрация шахтеров является актуальной проблемой в силу того, что учет находящегося под землей персонала в аварийных ситуациях должен проводится мгновенно и достоверно. Однако в силу агрессивных условий окружающей среды средства регистрации должны быть надежно защищены, а регистрация должна выполняться пассивно, без осознанных действий персонала. Такие условия могут быть выполнены, если радиоидентификаторы персонала размещены внутри аккумулятора шахтерской лампы.

Приборы Тelecontrolli могут эффективно применяться для учета соблюдения графиков движения рейсового пассажирского или грузового транспорта. Такие задачи возникают при аренде предприятиями транспорта для перевозки сотрудников к местам работы, при учете выработки и контроле рабочего времени водителей (перевозка стройматериалов, сырья). Оборудовав автомобили электронными идентификаторами с радиоканалом и расположив регистраторы по маршрутам движения, можно уверенно контролировать графики и маршруты движения, не накладывая ограничений на скорость и порядок прохождения маршрутов.

Аналогичное решение применимо и при контроле патрульно-постовой службы, когда нужно быть уверенными, что дежурные обходят заданные маршруты в установленное время. Средства идентификации на базе радиоканала позволят решить эту задачу и гарантировать качественную охрану объектов.

Подведем итоги. Применение микросхем фирмы Telecontrolli для передачи данных в диапазоне 400-900 МГц позволяет не только снизить общую стоимость изделия в целом, но создавать оригинальные системы с новыми потребительскими свойствами.

Для передачи данных по каналам связи используют модемы, преобразующие цифровые сигналы из кодовой посылки в сигналы спектр которых нормирован и ограничен для телефонных модемов полосой 300 – 3400 Гц. В радиосвязи эта граница может быть различной, но для стандартных связных приемопередатчиков с шагом каналов 25 кГц полоса также ограничена пределами 300 – 3400 Гц. Однако для представления информации в телефонных модемах можно использовать как амплитудные, частотные так и фазовые вариации при том, что каждая из них может быть многоуровневой. При передаче по радиоканалу использовать одновременно АМ, ЧМ и ФМ невозможно, поэтому в радиомодемах используется либо ЧМ, либо ФМ, но очень редко АМ.

Виды модуляций:

  • FSK –
  • управление сдвигом частоты;
  • MFSK – (multilevel)
  • управление многоуровневым сдвигом частоты (количество частот 4,8, … );
  • CPFSK
  • – сдвиг частоты с непрерывной фазой;
  • MSK –
  • минимальный сдвиг частоты;
  • GMSK –
  • минимизированный по Гауссу сдвиг частоты; – модуляция частоты временем; – фазовый сдвиг; – квадратурный фазовый сдвиг;
  • DQPSK
  • – дифференциальный квадратурный фазовый сдвиг;
  • p /4 DQPSK
  • – дифференциальный квадратурный фазовый сдвиг со значением сдвига p /4; – квадратурная амплитудная модуляция. сигнал

    Передача “0” на частоте

    f 1 и “1” на f 2

    Рисунок 13

    Переход с “1” на “0” и “0” на “1” приводит к разрыву фазы сигнала, что в свою очередь приводит к неоправданному

    расширению спектра сигнала. Подобные методы модуляции используются только низкоскоростными системами передачи данных, например, в системе ГМССБ (Глобальная международная система спасения бедствующих) где передача идет со скоростью 300 Бод с частотой f 1 = 1750 Гц и f 2 = 1080 Гц. сигнал

    По сравнению с

    FSC является более выгодным (с позиции спектра сигнала) поскольку непрерывная фаза предполагает незначительное расширение спектра выходного сигнала.

    Рисунок 14

    Но непосредственная модуляция частот ВЧ колебаний с другой стороны требует непосредственного вмешательства в работу передатчика с необходимостью калибровок модуляционной характеристики, соответственно передатчик должен быть специализированным.

    сигнал

    Для данных сигналов вводится понятие индекс:

    где D

    f=f 1 -f 2 ;

    1/Т – скорость передачи символов (Бит/с для двухуровневой системы или Бод)

    Стандарты:

    Стандарт

    Частоты f 1 и f 2 , Гц

    Разница частот D f, Гц

    Скорость передачи

    Рисунок 15

    Как видно на рисунке 15 произошло слитие фаз за счет кратности частот. В отличие от сигналов

    FSC и CPFSC где колебания f 1 и f 2 и входной модулирующий сигнал были абсолютно не симметрированы в MSK модуляции необходимо обеспечить жесткую синхронность входной последовательности данных и формируемых колебаний с частотами f 1 и f 2 значения которых приведены в таблице (выше). Только в этом случае синусоиды с различными частотами оказываются “сшитыми” в точках перехода напряжения через 0. При этом скачки фазы отсутствуют и спектр такого сигнала оказывается ограниченным, и можно считать, что ширина спектра » скорости передачи.

    Формировать MSC колебания можно только с применением цифровых методов. Примерная структура формирователя

    MSC сигнала изображена на рисунке 16. Счетчик двоичный суммирующий осуществляет перебор своих состояний по линейно нарастающему закону, который с помощью дополнительной ПЗУ может быть преобразован в синусоидальный. Логическая схема, входящая в состав счетчика формирует сигнал синхронизации, который может быть сформирован либо по окончанию периода счета счетчика, для частоты f 2 (нижней частоты) либо по окончанию двух периодов для частоты f 1 (верхняя частота), только наличие импульсов синхронизации обеспечивает синхронную возможность изменения модулирующего уровня, что в конечном счете приводит к формированию колебаний с нулевым фазовым сдвигом. Фильтр НЧ (на схеме не показан) включенный на выходе ЦАП устраняет ВЧ составляющие спектра, обеспечивая получения сигнала, близкого к синусоидальному.

    Рисунок 16

    Демодуляция

    MSK сигнала

    Основная проблема демодуляции

    MSK сигналов заключена в том, что необходимо принимать решения о передаче “0” или “1” за половину периода следования сигнала MSC , что исключает принцип включения в тракт демодуляции узкополосных фильтров, выделяющих частоты f 1 и f 2 , амплитудные детекторы и т.д. Т.к. введение узкополосного фильтра предполагает наличие в сигнале квазистационарного процесса (100 … 1000 периодов) поэтому только цифровые методы анализа сигналов, использующие распознавание перехода через 0 входного сигнала в состоянии решить эту проблему .

    Структурная схема декодирующего устройства:

    Рисунок 17

    Обозначение на рисунке 17:

    • Ф1 – входной полосовой фильтр, выделяющий сигналы в полосе частот MSK сигнала, тем самым искусственно повышается отношение сигнал/шум;
    • ДП0 – детектор перехода через 0. Фиксирует переход через 0 входной последовательности
    MSK сигнала, формируя на выходе запускающие импульсы для ждущего мультивибратора;
  • ЖМВ – ждущий мультивибратор;
  • ВД – временной дискриминатор, распознающий длительности импульсов;
  • Ф2 – фильтр НЧ, отсекающий ВЧ составляющие спектра;
  • К1 – компаратор, формирующий выходные данные;
  • СП – счетчик переходов;
  • И – интегратор;
  • К2 – компаратор, формирующий сигнал
  • CD (carrier detect – обнаружение несущей );
  • ЦФАПЧ – цифровая схема фазовой автоподстройки частоты;
  • ТЗ – триггер – защелка.
  • Каждый импульс, запускающий ЖМВ, формирует на выходе импульс сторого определенной длительности которая зависит от скорости передачи (1200, 2400, 4800). Причем каждый импульс запускает ЖМВ по новой, отменяя предыдущее состояние. Т.е. если передается одна последовательность MSK сигнала с большим периодом следования, то на выходе ЖМВ наблюдаются переходы в 0 с периодом следования импульсов, равным полу периоду НЧ-ого

    MSC сигнала. Если на входе демодулятора присутствует ВЧ MSK сигнал, то импульсы следую очень часто, каждый раз запуская ЖМВ заново в результате переходов через 0 на выходе ЖМВ не наблюдается соответственно можно принять решение о передаче другого символа. ФНЧ (Ф2) и компаратор К1 решают эту задачу формируя на выходе “0” в первом случае и “1” во втором.

    На выходе компаратора К1 имеется асинхронная последовательность данных, обусловленная тем, что на вход устройства помимо

    MSK сигнала воздействуют также различные шумы и помехи. Если эту последовательность данных подать на ЦФАПЧ можно получить стабильные во времени импульсы синхронизации, и с помощью триггера-защелки получить таким образом синхронную последовательность данных DATA-S . Особое место в в демодуляторе сигналов занимает процесс распознания несущей CD . Счетчик переходов подсчитывает все переходы через 0 на некотором временном интервале, формируя на выходе напряжение, пропорциональное количеству подсчитанных переходов. Интегратор усредняет это напряжение и компаратор К2 принимает решение по этому сигналу, формируя на выходе логическую единицу если количество переходов близко к ожидаемому. Либо формирует логический ноль, если число переходов значительно больше, в случае воздействия шумов, либо существенно меньше, в случае отсутствия MSC сигнала. Сигнал CD необходим для подтверждения достоверности детектируемых данных, если сигнал CD не активен, то выходные данные воспринимаются как воздействие шумов. При активном сигнале CD данные считаются достоверными. Сигнал CD может также использоваться для активизации всей системы обработки данных, которая по соображениям энергосбережения может быть переведена в режим ожидания (SLEEP, STANDBY).

    Формирование минимизированной по Гауссу последовательности (

    GMSK)

    Рисунок 18

    Передавать цифровые данные по радиоканалу можно подавая непосредственно последовательность цифровых данных на модулятор ЧМ передатчика, однако даже при малой девиации частоты, которая составляет несколько Гц, спектр сформированного колебания будет крайне широк, это обусловлено крутыми фронтами переходов из одного логического состояния в другое. Управлять частотой задающего генератора можно только пропустив входную последовательность данных через фильтр, нормирующий спектр. В качестве такого фильтра используется Гауссовский фильтр.

    Для определенности введено произведение ВТ, характеризующее частотные свойства фильтра:

    ,

    где Т – скорость передачи символа;

    В – полоса.

    GMSK сигналах приняты следующие значения ВТ: 0,3 и 0,5.

    Модем для сигнала, минимизированного по Гауссу

    Передача

    GMSK сигналов предполагает непосредственное воздействие прошедших через Гауссовский фильтр цифровых сигналов на частотно-задающие схемы. Передатчик не может быть стандартным. При этом к тракту передачи (приема) выдвигаются дополнительные требования:
    • полоса пропускания тракта модуляции должна быть расширена вниз вплоть до постоянного тока, что затрудняет построение усилительных трактов, предъявляет повышенные требования к стабильности и линейности ЧМ и ЧД, характеристики которых должны быть строго нормированы. Любые несоответствия частот приема и передачи приводят к появлению ошибок. АЧХ и ФЧХ тракта передачи и тракта УПЧ должны быть линейны.

    Одним из способов решения проблемы передачи НЧ составляющих является рандомизация сигнала:

    Рисунок 19

    ПСП – генератор псевдослучайной последовательности. Сигнал, передаваемый по каналу связи свободен от постоянной составляющей, поскольку даже последовательность 11111111111…. После сложения по модулю 2 с сигналом ПСП становиться случайным, восстановить исходную последовательность можно сложив по модулю 2 принятую последовательность с точно таким же сигналом ПСП. Основная проблема состоит в синхронизации генератора ПСП. Схемное решение представленное на рисунке 19 позволяет получить самосинхронизирующуюся псевдослучайную последовательность на приемном конце т.к. ядро генератора ПСП в обоих точках одинаково. Важно при этом, чтобы тактирующие импульсы в обоих точках следовали с одинаковой частотой. На приемном конце тактирующие импульсы вырабатываются цифровыми системами ФАПЧ по аналогии с демодуляторами

    MSC рассмотренными ранее.