Σήματα, διαμορφώσεις και πολυπλεξίες
4
Τις τελευταίες δύο δεκαετίες έχουν εισέλθει στο ραδιοερασιτεχνισμό οι λεγόμενες ψηφιακές διαμορφώσεις φωνής (Digital Voice). Αρκετοί ραδιοερασιτέχνες τις χρησιμοποιούν και ακόμη πιο πολλοί θα τις χρησιμοποιούν στο μέλλον όλο και περισσότερο.
Καλό είναι λοιπόν να γνωρίζουμε μερικά βασικά πράγματα για τα στοιχεία που συγκροτούν γενικά τα ψηφιακά συστήματα φωνής.
Ως γνωστόν, οι διαμορφώσεις χρειάζονται ένα φέρον σήμα (carrier wave, αλλιώς carrier signal ή σκέτο carrier), δηλαδή μία κυματομορφή επάνω στην οποία μέσω διάφορων τεχνικών ενσωματώνουμε τις πληροφορίες που θέλουμε να αποστείλουμε (ήχο, εικόνα ή άλλα
δεδομένα).
https://el.wikipedia.org/wiki/Φέρον_σήμα
Η διαδικασία της ενσωμάτωσης ονομάζεται διαμόρφωση (modulation) του φέροντος σήματος και το διαμορφωμένο πλέον σήμα αποστέλλεται και λαμβάνεται ασύρματα ή ενσύρματα. Έτσι λοιπόν, υπάρχουν διαφορετικές κατηγορίες σημάτων και διαφορετικές μέθοδοι που βασίζονται στις αντίστοιχες τεχνικές διαμορφώσεων αυτών των σημάτων.
https://el.wikipedia.org/wiki/Διαμόρφωση_σήματος
Ξεκινάμε πρώτα από το φέρον σήμα. Εδώ έχουμε δύο κύριες κατηγορίες. Αναλογικό φέρον σήμα (analog carrier) και ψηφιακό φέρον σήμα (digital carrier). Τα ψηφιακά φέροντα σήματα είναι στην ουσία αναλογικά φέροντα τα οποία έχουν ψηφιοποιηθεί πρώτα πριν διαμορφωθούν.
Μετά έχουμε τους διαφορετικούς τύπους διαμορφώσεων, αναλογικών και ψηφιακών, οι οποίοι χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες με βάση τους συνδυασμούς τους με τα φέροντα σήματα. Στις ψηφιακές διαμορφώσεις τα αναλογικά δεδομένα ψηφιοποιούνται πάλι πρώτα και μετά διαμορφώνεται το (αναλογικό ή ψηφιακό) φέρον με τα ψηφιακά δεδομένα.
Ακόμη, στα ψηφιακά συστήματα υπεισέρχεται επιπλέον και η πολυπλεξία (multiplexing), δηλαδή η μετάδοση δύο ή περισσότερων διαμορφωμένων σημάτων σε ένα κανάλι.
https://en.wikipedia.org/wiki/Πολυπλεξία
Έτσι λοιπόν, όπως βλέπουμε πιο αναλυτικά και στο σχεδιάγραμμα παρακάτω, ξεχωρίζουμε τις τέσσερις κατηγορίες συνδυασμών φέροντος-διαμόρφωσης ως εξής:
1. Διαμόρφωση αναλογικού φέροντος με αναλογικά δεδομένα.
2. Διαμόρφωση αναλογικού φέροντος με ψηφιακά δεδομένα.
3. Διαμόρφωση ψηφιακού φέροντος με αναλογικά δεδομένα.
4. Διαμόρφωση ψηφιακού φέροντος με ψηφιακά δεδομένα.
Modulation_categorization.jpg
Πηγή: https://en.wikipedia.org/wiki/File:M...gorization.svg
Οι ραδιοερασιτέχνες χρησιμοποιούν για τις επικοινωνίες τους τις δύο πρώτες κατηγορίες. Στην πρώτη κατηγορία έχουμε τις κλασικές αναλογικές διαμορφώσεις (AM & FM) και τις παράγωγές τους, πχ από την AM προκύπτουν οι Lower & Upper SSB Suppressed Carrier. Σε αυτές τις διαμορφώσεις δεν χρησιμοποιείται πολυπλεξία.
Οι διαφορές ανάμεσα στις τεχνικές διαμόρφωσης φωνής πχ αναλογικής FM και ψηφιακής Digital Voice φαίνονται στην παρακάτω εικόνα.
Analog vs Digital.jpg
Στην δεύτερη κατηγορία με τις ψηφιακές διαμορφώσεις τα πράγματα περιπλέκονται λόγω των επιπλέον δυνατοτήτων που παρέχονται. Οι επιπλέον δυνατότητες όμως δεν παρέχονται μέσω των ψηφιακών διαμορφώσεων αυτών καθαυτών, αλλά μέσω της χρήσης πολυπλεξίας που υποστηρίζει τις επιπλέον δυνατότητες στις ψηφιακές διαμορφώσεις.
Εδώ ξεχωρίζουμε πάλι δύο τύπους πολυπλεξίας, αναλογικής και ψηφιακής. Η αναλογική που χρησιμοποιείται είναι η Frequency Division Multiple Access (FDMA) και η ψηφιακή είναι η Time Division Multiple Access (TDMA).
https://en.wikipedia.org/wiki/Freque...ultiple_access
https://en.wikipedia.org/wiki/Time-d...ultiple_access
Την μέθοδο αναλογικής πολυπλεξίας FDMA χρησιμοποιούν τα ψηφιακά πρωτόκολλα των D-STAR (Icom), Fusion (Yaesu), καθώς και το πρωτόκολλο FreeDV το οποίο αξιοποιεί κάποιες παραλλαγές της ψηφιακής διαμόρφωσης PSK (Phase Shift Keying) και χρησιμοποιείται στις υψηλές συχνότητες (HF). Όπως αναφέρεται στα τεχνικά χαρακτηριστικά (στον παρακάτω σύνδεσμο), στο πρωτόκολλο FreeDV χάρη στην πολυπλεξία FDMA έχουμε 15 φέροντα σήματα στο ίδιο κανάλι, ένα κεντρικό φέρον διαμορφωμένο σε DBPSK για τον συγχρονισμό των υπόλοιπων 14 όπου είναι μοιρασμένα εκατέρωθεν του κεντρικού και σε διαμόρφωση DQPSK κολλητά μεταξύ τους που δίνουν το συνολικό εύρος εκπομπής (bandwidth), με το κεντρικό φέρον να μεταφέρει σχεδόν τη διπλάσια ισχύ από όλα τα υπόλοιπα φέροντα.
https://freedv.org/freedv-specification
Από την άλλη, το γνωστό ψηφιακό πρωτόκολλο DMR χρησιμοποιεί την μέθοδο ψηφιακής πολυπλεξίας TDMA επιτρέποντάς του έτσι να υποστηρίζει δύο Time Slots παράλληλα στο ίδιο κανάλι, πράγμα που παρέχει επιπλέον λειτουργίες σε σχέση με την αναλογική FDMA.
Digital modes bandwidth.jpg
Βλέπουμε λοιπόν, ότι όλα τα ψηφιακά πρωτόκολλα που σχεδιάστηκαν αποκλειστικά για ραδιοερασιτεχνική χρήση, χρησιμοποιούν τη μέθοδο αναλογικής πολυπλεξίας FDMA, με εξαίρεση το DMR το οποίο σχεδιάστηκε για επαγγελματική χρήση και χρησιμοποιεί ψηφιακή πολυπλεξία TDMA. Γι’ αυτό και δημιουργήθηκαν τρεις κατηγορίες προϊόντων DMR με διαφορετικές προδιαγραφές (Tier 1, Tier 2 & Tier 3) για την κάλυψη διαφορετικών αναγκών.
https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_mobile_radio
Παρακάτω οι συγκρίσεις των τεχνικών χαρακτηριστικών μεταξύ των συστημάτων D-STAR, DMR και Fusion.
Digital modes comparison.jpg
Πηγή των άνω τριών εικόνων: https://www.charlottedstar.org/Compa...%20Systems.pdf
SV4NLA
Απάντηση με παράθεση
