주파수 시프트 키 입력

Frequency-shift keying
패스밴드 변조
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아날로그 변조
디지털 변조
계층적 변조
스펙트럼 확산
「 」를 참조해 주세요.
바이너리 FSK의 예
FSK-FMCW Principle.png

FSK(Frequency-Shift Keying)는 반송파 [1]신호의 개별 주파수 변경을 통해 디지털 정보가 전송되는 주파수 변조 방식입니다.이 기술은 VLF 및 ELF 대역에서의 원격측정, 기상풍선 라디오존, 발신자 ID, 차고 문 열기, 저주파 무선 전송 등의 통신 시스템에 사용됩니다.가장 간단한 FSK는 바이너리 FSK(BFSK)입니다.BFSK 는, 바이너리(0 및 1 [2]초) 정보를 송신하기 위해서, 이산 주파수의 페어를 사용합니다.이 방식에서는 1을 마크 주파수, 0을 스페이스 주파수라고 부릅니다.

변조 및 복조

FSK 모뎀의 레퍼런스 실장이 존재하며 상세하게 [3]문서화되어 있습니다.바이너리 FSK 신호의 복조는 저전력 마이크로 컨트롤러에서도 [4]Goertzel 알고리즘을 사용하여 매우 효율적으로 수행할 수 있습니다.

바리에이션

다중 주파수 시프트 키 입력

연속 위상 주파수 시프트 키잉

주요 기사: 연속 위상 주파수 시프트 키잉

원칙적으로 FSK는 완전히 독립적인 자유 주행 발진기를 사용하고 각 기호 주기의 시작 부분에서 발진기를 전환함으로써 구현할 수 있습니다.일반적으로 독립 발진기는 스위치 오버 시 동일한 위상이 아니므로 동일한 진폭을 가지므로 전송 신호의 갑작스러운 중단이 발생합니다.

실제로 많은 FSK 송신기는 단일 오실레이터만 사용하며, 각 기호 주기의 시작 부분에서 다른 주파수로 전환하는 프로세스로 위상이 유지됩니다.위상에서의 불연속성 제거(따라서 진폭의 급격한 변화 제거)는 사이드밴드 전력을 감소시켜 인접 채널과의 간섭을 줄입니다.

가우스 주파수 시프트 키잉

GFSK(가우스 주파수 편이 키잉)는 디지털 데이터 기호로 주파수를 직접 변조하여 각 기호 주기의 시작 부분에서 주파수를 "즉시" 변경하는 대신, 데이터 펄스를 가우스 필터로 필터링하여 전환을 보다 원활하게 합니다.이 필터는 심볼 간 간섭을 증가시키는 비용으로 사이드밴드 전력을 줄이고 인접 채널과의 간섭을 줄일 수 있는 장점이 있습니다.향상된 레이어 2 프로토콜, DECT, 블루투스,[5] 사이프레스 무선에 사용됩니다.USB, Nordic Semiconductor,[6] Texas Instruments LPRF, IEEE 802.15.4, Z-Wave 및 Wavenis 디바이스.기본 데이터 레이트 블루투스의 경우 최소 편차는 115kHz입니다.

GFSK 변조기는 베이스밴드 파형(레벨 -1 및 +1)이 FSK 변조기에 들어가기 전에 가우스 필터를 통과하여 스펙트럼 폭을 제한하기 위해 전환을 보다 부드럽게 한다는 점에서 단순한 주파수 편이 변조기와 다릅니다.가우스 필터링은 스펙트럼 폭을 줄이는 표준 방법입니다. 이 응용 프로그램에서는 이를 펄스 쉐이핑이라고 합니다.

통상적인 비필터링 FSK에서는 -1에서 +1 또는 +1에서 -1로 점프할 때 변조된 파형이 빠르게 변화하여 대역외 스펙트럼이 크게 도입된다.펄스가 -1, -0.98, -0.93, ..., +0.93, +0.98, +1로 -1에서 +1로 변경되고 이 부드러운 펄스가 반송파 주파수를 결정하는 데 사용되는 경우 대역 외 스펙트럼이 [7]감소합니다.

최소 변속 키 입력

주요 기사:최소 변속 키 입력

최소 주파수 편이 키 또는 최소 편이 키(MSK)는 특히 효율적인 형태의 간섭성 FSK입니다.MSK에서는 높은 주파수와 낮은 주파수의 차이는 비트환율의 절반과 동일합니다.따라서 0과 1비트를 나타내는 파형은 반송 주기의 정확히 절반만큼 차이가 난다.최대 주파수 편차는 θ = 0.25f입니다m. 여기서m f는 최대 변조 주파수입니다.그 결과 변조지수 m은 0.5가 된다.이는 0과 1의 파형이 직교하도록 선택할 수 있는 최소 FSK 변조 지수입니다.

가우스 최소 시프트 키 입력

주요 기사: 가우스 최소 시프트 키 입력

GSM 휴대전화 표준에서는 Gausian Minimum-Shift Keying(GMSK; 가우스 최소 시프트 키잉)이라고 불리는 MSK의 배리언트가 사용되고 있습니다.

오디오 주파수 시프트 키 입력

Audio Frequency-Shift Keying(AFSK; 오디오 주파수 시프트 키잉)은 디지털 데이터가 오디오 톤의 주파수(피치) 변화로 표현되어 라디오 또는 전화를 통한 전송에 적합한 부호화된 신호를 생성하는 변조 기술입니다.통상, 송신되는 오디오는 2개의 톤을 번갈아 사용합니다.하나는 2진수를 나타내고 다른 하나는 2진수를 나타냅니다.

AFSK는 베이스밴드 주파수로 변조를 실행하는 점에서 일반 주파수 편이 키잉과 다릅니다.무선 애플리케이션에서는, 통상, AFSK 변조 신호는, 송신용의 RF 캐리어(AM 나 FM 등, 종래의 기술을 사용해)를 변조하기 위해서 사용됩니다.

AFSK는 대부분의 다른 변조 [citation needed]모드보다 전력과 대역폭 모두에서 훨씬 덜 효율적이기 때문에 고속 데이터 통신에 항상 사용되는 것은 아닙니다.단, AFSK는 심플할 뿐만 아니라 원래 음악 또는 음성을 전송하도록 설계된 대부분의 기기를 포함하여 부호화된 신호가 AC 커플링 링크를 통과한다는 장점이 있습니다.

AFSK는 미국에 본부를 둔 비상경보시스템에서 실제로 경보 텍스트를 듣지 않고도 비상사태의 종류, 영향을 받는 장소 및 발령 시간을 방송국에 통지하기 위해 사용됩니다.

연속 4레벨 변조

프로젝트 25 시스템의 단계1 무선은 연속적인 4레벨 FM (C4FM) [8][9]변조를 사용합니다.

적용들

1200 보의 AFSK 신호
1200 보의 AFSK 변조 신호의 예를 들어보겠습니다.
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1910년 Reginald Fessenden은 모스 부호를 전송하는 투톤 방식을 발명했다.점과 대시는 같은 [10]길이의 다른 톤으로 대체되었습니다.그 목적은 전송 시간을 최소화하는 것이었다.

일부 초기 CW 송신기는 편리하게 키를 입력할 수 없는 아크 컨버터를 사용했습니다.아크를 켜고 끄는 대신 보정파 [11]방식이라고 알려진 기술로 송신기 주파수를 약간 변경했습니다.보상파는 수신기에서 사용되지 않았습니다.이 방법에 사용된 스파크 송신기는 많은 대역폭을 소비하고 간섭을 일으키기 때문에 [12]1921년에는 사용을 중단했다.

대부분의 초기 전화선 모뎀은 Audio Frequency-Shift Keying(AFSK; 오디오 주파수 편이 입력)을 사용하여 초당 약 1200비트까지의 속도로 데이터를 송수신했습니다.Bell 103 및 Bell 202 모뎀은 이 [13]기술을 사용했습니다.현재도, 북미 발신자 ID 는 Bell 202 규격의 형태로 1200 보의 AFSK 를 사용하고 있습니다.일부 초기 마이크로컴퓨터는 오디오 [citation needed]카세트에 데이터를 저장하기 위해 캔자스시티 표준이라는 특정 형태의 AFSK 변조를 사용했습니다.AFSK는 개조되지 않은 음성 대역 장비를 통해 데이터를 전송할 수 있기 때문에 아마추어 무선에서 여전히 널리 사용되고 있습니다.

AFSK는 또한 경고 [citation needed]정보를 전송하기 위해 미국의 비상 경보 시스템에서 사용됩니다.미국 NOAA가 Weatheradio에서 사용하는 Weathercopy에 높은 비트환율로 사용됩니다.

캐나다 온타리오주 오타와에 있는 CHU 단파 라디오 방송국은 AFSK [citation needed]변조를 사용하여 부호화된 배타적 디지털 시간 신호를 방송합니다.

발신자 ID 및 원격 미터링 표준

Frequency-Shift Keying(FSK; 주파수 이동 키)은 일반적으로 발신자 ID(발신자 번호 표시) 및 원격 미터링 응용 프로그램에 전화 회선을 통해 사용됩니다.이 테크놀로지에는 몇 가지 변형이 있습니다.

유럽전기통신표준협회

유럽 몇몇 국가에서는 유럽 전기 통신 표준 협회(ETSI)기준 200778-1과-2 – 300778-1 아는 것과 교체, -2 3신체적인 전송 계층들, 음, 2데이터 포맷 다중 데이터 메시지 포맷과 결합된 영국 텔레콤(BT)과 케이블 통신 협회(CCA)(Telcordia 기술(이전에 벨코어)허용 –.(MDMF) & Single Data Message Format(SDMF; 싱글 데이터 메시지 포맷), Dual-Tone Multi-Frequency(DTMF; 듀얼 톤 멀티 주파수) 시스템 및 비호출 모드(meter-reading 등).하나의 "표준"을 정의하기 위한 시도라기보다는 다른 유형이 존재한다는 것을 인식하는 데 가깝습니다.

Telcordia 테크놀로지

Telcordia Technologies(구 Bellcore) 표준은 미국, 캐나다(단, 아래 참조), 호주, 중국, 홍콩 및 싱가포르에서 사용됩니다.첫 번째 호출음 후에 데이터를 전송하고 1200비트/초의 Bell 202 톤 변조를 사용합니다.데이터는 날짜, 시간 및 번호를 포함한 SDMF 또는 이름 필드를 추가하는 MDMF로 전송됩니다.

브리티시 텔레콤

영국의 British Telecom(BT; 브리티시 텔레콤)은 자체 표준을 개발하여 디스플레이의 회선을 반전시킨 후 데이터를 CCITT v.23 모뎀 톤으로 MDMF와 유사한 형식으로 전송합니다.이것은 BT, 후기의 이오니카 등의 무선 네트워크 및 일부 케이블 회사에서 사용되고 있습니다.상세한 것에 대하여는, BT 써플라이어 정보 노트(SIN) 227(link breaked 28/7/21) 및 242(link breaked 28/7/21)를 참조해 주세요.또, EXAR Web 사이트의 「XR-2211 for BT 를 사용한 발신자 식별 전달의 설계」를 참조해 주세요.

케이블 통신 협회

영국의 Cable Communications Association(CCA; 케이블 통신 협회)은 벨 202 또는 V.23 톤으로 짧은 첫 번째 호출음 후에 정보를 전송하는 자체 표준을 개발했습니다.그들은 BT 표준에 대응할 수 없는 일부 "스트리트 박스"(멀티플렉서)를 바꾸는 대신 새로운 표준을 개발했다.영국 케이블 업계에서는 다양한 스위치를 사용하고 있습니다.대부분은 Nortel DMS-100입니다.시스템 X, 시스템 Y 및 Nokia DX220도 있습니다.이들 중 일부는 CCA 표준 대신 BT 표준을 사용합니다.데이터 형식은 BT 형식과 비슷하지만 트랜스포트 계층은 Telcordia Technologies에 가깝기 때문에 북미 또는 유럽 기기가 이를 검출할 가능성이 높습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Kennedy, G.; Davis, B. (1992). Electronic Communication Systems (4th ed.). McGraw-Hill International. ISBN 978-0-07-112672-4., 페이지 509
  2. ^ FSK: 신호 및 복조(B).Watson) http://www.xn--sten-cpa.se/share/text/tektext/digital-modulation/FSK_signals_demod.pdf Wayback Machine에서 2012-09-07 아카이브 완료
  3. ^ FSK 모뎀(TI)의 실제 사례 연구를 통한 DSP 교육 http://www.ti.com/lit/an/spra347/spra347.pdf
  4. ^ MSP430 마이크로컨트롤러(TI)를 사용한FSK 변조 및 복조 http://www.ti.com/lit/an/slaa037/slaa037.pdf 2012-04-06 어카이브(Wayback Machine)
  5. ^ ieeexplore.ieee.org, Sweeney, D., "단거리 무선 네트워크용 표준 블루투스 소개" 절차 제15회 IEEE 국제 ASIC/SOC 회의, 뉴욕 로체스터, 2002년 9월 25-28일, 페이지 474-475.22.
  6. ^ Nordic Semiconductor. nRF24LU1+ 잠정 제품 사양 v1.22011-02-20 Wayback Machine 아카이브 완료
  7. ^ Bhagwat, Pravin (10 May 2005). "Bluetooth: 1.Applications, Technology and Performance". p. 21. Retrieved 27 May 2015.
  8. ^ 에삼 아탈라 외"소프트웨어 정의 무선 송신기를 향한 실질적인 진전" 페이지 1.
  9. ^ 스티브 포드 "ARRL의 VHF 디지털 핸드북"2008년, 페이지 6-2
  10. ^ Morse 1925, 페이지 44; Morse는 영국 특허 2,617/11을 인용한다.
  11. ^ 표준국(Bureau of Standards 1922), 페이지 415–416페이지
  12. ^ 1921년, 125쪽
  13. ^ Kennedy & Davis 1992, 549–550페이지

외부 링크