MFSK16
La Réception en MFSK
Le Récepteur utilisé en MFSK16 et pour les modes relatifs est probablement l'abandon principal des technologies conventionnelle dans le projet tout entier. Dans les toutes premières conceptions de pointe MFSK tel que le Piccolo, la réception utilisait une suite de filtres à gain élevé, en fait des oscillateurs qui étaient réinitialisés et permettaient de générer output that built up pendant la totalité de la durée du symbole suivant. Cette technique aboutit à des récepteurs très étroit, très sensible et très robuste pour chaque tonalité. La sortie avec la plus grande réponse à la fin de la durée du symbole était considéré être celle représentant la donnée transmise.
L'équivalent avec le DSP de cette technique "integrate and dump" est la Symbol-synchronous Transformation Rapide de Fourier (FFT), utilisée de telle manière que les échantillons de l'audio reçu pendant la durée de chaque symbole génèrent une sortie intégrée similaire à la technique integrate and dump du Piccolo. La FFT est un excellent façon de simuler le filtre integrate and dump parce qu'il a une excellente réponse de filtrage sans résonance, précise et avec des performances très stables, and its pulse response is a good match for les impulsions de données transmises. Les sorties sont également "douce", i.e. effectively nombres analogiques, et elles contiennent également l'information de phase non disponible avec la technique de l'électronique analogique du Piccolo.
Jetez un oeil sur le (très simplifié!) diagramme block du récepteur MFSK16 . Regardez le haut de la ligne de l'image un peu plus bas dans la page.
La sortie du mélangeur est un autre flux d'échantillons de données. Il contiendra bien sûr également les données de la fréquence image mais puisque le détecteur n'y est pas sensible, l'image n'a aucune importance.
De fait, la FFT est "cadrée" en enlevant des échantillons qui pourraient être en erreur au début à la fin de chaque symbole. Ces erreurs sont causées par des variations temporelles dans l'ionosphère, qui ont tendance à être sélectives en fréquence, par conséquence il est très possible pour une tonalité de chevaucher une autre dans une certaine mesure, même si elles sont transmises l'une après l'autre.
Le nombre d'échantillons et la vitesse à laquelle ils sont pris définissent combien il y aura de bins et quelle sera leur espacement. Les Bins à l'extérieur de la plage de réception sont simplement ignorées alors que les 8, 16 ou 32 bins centrales (16 bins en MFSK16, parce qu'il fonctionne avec16 tonalités) sont utilisées pour fournir les infos aux décodeurs de données et de phase. Les informations de l'amplitude et la phase sont toutes les deux disponibles.
Cependant, puisque le signal peut être mal accordé mais aussi contenir de la distorsion ionosphérique significative, l'énergie du signal tend à déborder à l'intérieur des bins adjacents. Cela réduit la sensibilité du système et augmente bien sûr la possibilité d'erreur. Il est possible de peser les données d'une manière plutôt différente - chacun des bits de données attendu à la sortie peut potentiellement être reçu dans la moitié des bins si cela est vrai et dans l'autre moitié si cela ne l'est pas. Par conséquent si vous additionnez la puissance de tous les bins qui pourraient contenir une tonalité représentant ce bit et si vous soustrayez la puissance reçue à partir de toutes celles qui ne contiendront pas ce bit, alors le résultat devrait avoir un meilleur rapport signal sur bruit.
Peu importe quelle méthode est utilisée, la sortie contiendra une valeur digitale représentant les bits reçus et une valeur analogique représentant leur force de réception. Cette information est précieuse pour le décodeur FEC mais également pour tout autre mesure de la force du signal. C'est pourquoi nous l'appelons un décodeur "à décision par logiciel " - il ne décide pas seulement des données reçues mais il donne aussi une information de la précision de la mesure.
Un problème supplémentaire avec l'entrelaceur est qu'il a besoin d'être synchronisé avec les données, afin qu'il sache quels bits mettre en ordre correct. L'information de synchronisation peut être ajoutée aux données transmises ou bien elle peut être déduite by "trial and error", i.e.en regardant comment le décodeur FEC copes well with une supposition et en essayant une hypothèse différente si le résultat est médiocre.
Ces deux approches sont inefficaces. Dans un mode MFSK il y a une occasion unique de fournir une autosynchronisation, non disponible dans les autres modes. L'entrelaceur du MFSK16 est autosynchronisable parce que le récepteur connaît l'ordre du bit entrant, au moins à l'intérieur de chaque symbole, et il peut exactement rétablir l'ordre correct sans aide extérieure. Voir la Description de l'Emission pour plus de détails.
Le décodage FEC est beaucoup plus complexe que le codage, il consiste en pratique à prévoir la réponse correcte pour chaque bit transmis en établissant l'histoire de ce bit pour voir si la prévision était viable. La technique Viterbi est très efficace pour réaliser cela. Les experts en codage ont fait des efforts considérables pour améliorer les performances de cette technique hautement complexe.
Le Décodeur FEC en MFSK16 est un décodeur logiciel- en d'autres mots, il travaille avec des nombres analogiques plutôt qu'avec des bits binaires. Cela permet d'obtenir une petite amélioration mais qui est significative des performances, sans grande charge supplémentaire pour le processeur, puisque le très performant coprocesseur arithmétique est utilisé. L'utilisation des nombres analogiques à partir du Décodeur à Décision par Logiciel contribue également une amélioration probante des performances.
La sortie du décodeur FEC est un flux de bits ayant un débit égale à la moitié de celui en entrée. Les données ne sont pas parfaites surtout si le signal reçu était très médiocre mais le nombre d'erreurs est considérablement réduit. Les données sortent du décodeur FEC par saccades, c'est pourquoi le texte apparaît à l'écran par groupe de quelques caractères à la fois. Si la longueur du décodeur est augmentée, la capacité à réduire les erreurs augmentera. Cependant elle rallongera aussi le délai et la sortie plus longue du décodeur décodera plus de caractères à la fois mais avec des saccades plus lentes.
Chaque canal de réception individuel contiendra occasional pulses d'énergie as a Symbol is received, et la transition entre un canal et l'autre will not occur at the correct point in the Symbol period si l'horloge des Symboles est incorrecte. Il est possible de détecter ces transitions et ainsi work out l'erreur in the Symbol Clock phase, et de cette manière la corriger.
Il est également possible d'analyser la forme des impulsions (une fois qu'elles ont traversées l'ionosphère et le récepteur they are no longer square in shape) et de déterminer à partir de la forme où se trouvent les symboles.
Le signal MFSK16 est une transmission à phase continue (CPFSK) où chaque symbole démarre et finit avec la même phase. En employant l'information de la phase à partir du détecteur FFT, il est possible de détecter l'erreur dans l'Horloge des Symboles parce que ce n'est seulement quand la phase de l'Horloge des Symboles est correcte que les phases de toutes les sorties des détecteurs FFT coïncideront. Si la phase est incorrecte, les canaux individuels contiendront l'énergie de only partial symboles, et la phase sera différente pour chaque canal as the frequency is increased. La direction du changement de phase par canal peut être utilisé pour déduire de quelle manière la phase de l'Horloge est en erreur.
