O transponder funciona em PCM (modulação de código de pulso): como funciona no transponder? Posso encontrar uma explicação sobre o que é PCM, mas não se o sinal enviado da antena do transponder for digital ou analógico e não entender quais são as vantagens de usar o PCM.
Tipo de modulação em termos de classificação da UIT
No contexto da radiocomunicação, o PCM é descrito com mais precisão como classe ITU A1D:
É como um morse em alta velocidade. Também pode ser visto como modulação de amplitude (a portadora tem sua amplitude máxima ou uma amplitude nula).
Essa forma de modulação também é comumente conhecida como chaveamento binário de mudança de amplitude (BASK) ou on-off keying (OOK) e é uma variante de modulação de amplitude de pulso (PAM). Vejo esta página para mais detalhes. A comunicação de dados, nas fronteiras de várias disciplinas de engenharia, é bastante generosa com sinônimos.
Existe uma confusão comum entre a modulação A1D e o codec PCM usado no contexto de arquivos de áudio. Este PCM é um codec sem perdas (codificador-decodificador) usado em Compact Disc e legado arquivos .wav, e não tem nada a ver com uma modulação.
Mas enfim ... isso produz esse oscilograma (abaixo: bits a serem transmitidos, superior: sinal transmitido pela antena):
Um pulso binário 1 gera uma explosão da onda portadora.
O A1D é frequentemente usado para transmitir informações em baixa velocidade, porque não é muito eficiente em termos de largura de banda, e essa largura de banda aumenta com a taxa de transmissão de dados. Enviar os bits 12 de um transponder de vez em quando era bom no passado (de onde vêm os bits 12? Consulte esta resposta) O A1D também é usado por satélites GPS, que na verdade são emissores de dados lentos.
Tipo de sinal: analógico vs digital
Na antena, o sinal é o transportadora modulada, e é sempre um sinal analógico, independentemente da natureza das informações a serem transportadas. A portadora é geralmente uma onda senoidal de alta frequência.
A transportadora é modulada pelos doze bits das informações dos modos A e C, que são digitais (binários): Cada bit, um após o outro, modula a portadora, ou seja, a portadora é interrompida ou transmitida de acordo com o valor do bit, por um determinado período de tempo .
Modulação significa mudar algo na transportadora para "imprimir" a informação nela, para que ela possa ser desmodulada no lado do receptor. O "algo" pode ser uma (ou mais) das três propriedades de uma onda: Amplitude, fase ou frequência. No A1D, essa é a amplitude (como o "A" indica).
O sinal modulado na antena ainda será uma onda senoidal analógica; portanto, nenhuma interferência forte ocorrerá (embora o A1D não seja a classe de modulação mais amigável em termos de uso do espectro).
Mas, por que precisamos de uma transportadora em primeiro lugar? (banda base vs banda passante)
A transmissão da informação bruta sem modulação é considerada uma baseband transmissão. Isso é usado, por exemplo, em Ethernet sobre par trançado (por exemplo, 100base-T, onde base apenas significa baseband).
O sinal varia de 0 Hz a 100 MHz (assumindo uma distribuição aleatória dos dados). Portanto, se houvesse dois canais ao mesmo tempo no fio, um receptor receberia dados sem poder identificar o canal (sem mencionar o fato de que cada canal destruiria as informações do outro canal).
A única maneira de compartilhar o meio é limitar a transmissão a um único canal de cada vez, e é isso que é feito na Ethernet (por detecção e prevenção de colisões) No entanto, a detecção de colisão não funciona quando há um número ilimitado de transmissores, a prevenção de colisões não deixaria tempo para uma transmissão útil.
A outra maneira é adicionar alguma frequência fixa ao segundo canal, por exemplo, adicionando 100 MHz, a frequência do segundo canal agora varia de 100 MHz a 200 MHz, e um receptor pode separar facilmente cada canal (por filtragem de frequência) e receber ambos .
Os dados do segundo canal serão obtidos subtraindo o 100 MHz do sinal. Esse princípio é exatamente o que conhecemos para o rádio, com uma portadora (a frequência fixa em que o receptor está sintonizado) e um método de modulação. Tecnicamente, isso é chamado de transmissão "passband".
O último passo: Demodulação
O receptor recebe a transportadora modulada, geralmente muito fraca e frequentemente distorcida. A etapa de desmodulação é extrair as informações originais da transportadora, observando a propriedade da transportadora que foi alterada para transportar as informações.
Para a modulação A1D, isso é de fato imediato: presença da portadora = bit de valor 1, nenhuma portadora = bit de valor 0 (isso pode ser invertido, se necessário, apenas uma questão de acordo entre o transmissor e o receptor).
Agora você pode olhar novamente para o oscilograma anterior e pensar que o topo descreve o sinal recebido pela antena do receptor, e o fundo é a informação original extraída pelo estágio demodulador. O sinal binário recebido não é perfeito, mas será discriminado como 0 ou 1, dependendo se o valor for menor ou maior que um determinado limite (para que alguns erros ocorram, existem soluções para evitar isso).
A transportadora é então descartada. Seu papel era apenas transportar a carga útil.
Existem dois tipos de transponders em uso. O Sistema de Rádio de Controle de Tráfego Aéreo (ATCRBS - pronuncia-at-crabs) é o sistema mais antigo que usa o Modo A para código ATC e o Modo C para relatórios de altitude. A seleção de modo mais recente (modo S) foi introduzida para oferecer suporte ao TCAS. Ele suporta todos os três modos A, C e S.
Os modos A e C são modulação de amplitude de pulso (PAM). Ambos os modos fornecem uma palavra de resposta de bits 12. Todos os pulsos são transmitidos entre os pulsos de enquadramento 2, separados por microssegundos 20.3 e com a duração nominal de microssegundos 0.45. Cada "bit" tem uma localização em um ponto de tempo fixo após o primeiro pulso de enquadramento. A presença de um pulso é um "1" e a falta de um pulso é um "0". Na verdade, há espaço para um bit 13th, mas ele não é usado no momento.
O modo A codifica o código ATC atribuído - números 4 de 0 para 7. A faixa 0 a 7 está alinhada com a codificação octal de bits binários 3. Assim, os bits 3 representam cada um dos números 4 - total de bits 12.
O modo C usa os bits 12 para codificar a altitude em centenas de pés usando a codificação Gillham (código Gray).
As respostas do modo S têm muito mais dados. Eles têm um preâmbulo de pulsos 4. Após o preâmbulo, existem bits de dados 56 ou 112 codificados com modulação de posição de pulso (PPM). Nesta codificação, cada pulso usec 0.45 é colocado na primeira ou segunda metade de um slot usec 1. Se o pulso estiver na primeira metade do slot, é um "1". Se for na segunda metade, é um "0".
As respostas do modo S são bastante numerosas e contêm vários formatos e campos de dados.
O transponder está enviando dados digitais (baro, id, sq, etc.) e eles são codificados na resposta do transponder. A modulação do sinal digital para RF no Modo S em um bloco de bloco 56 ou bloco de bits 112 utilizando modulação de posição de pulso (PPM). Além disso, os dados são agregados a um CRC para garantir a integridade dos dados dos campos.
As estratégias para os transponders dos modos A e C são notavelmente diferentes do modo S. O modo S é um sistema do tipo datalink e foi projetado para abordar especificamente uma aeronave. Os modos A e C não são. No entanto, a comunalidade inclui o uso das bandas 1030 e 1090 MHz.
O PCM é usado para codificar eficientemente os dados, minimizando os "bits" digitais e a modulação da posição do pulso (PPM) é usada para modular os dados digitais em um sinal de RF para transportar os dados digitais para um receptor. Estratégias que não utilizam o PCM podem levar mais dados para obter as mesmas taxas de dados efetivas.
Os dados digitais nesse sinal são uma combinação dos campos de dados para essa estratégia de transponder, que é empacotada e a CRC é adicionada para detecção e tolerância a erros. Os dados digitais são modulados por PPM para transmissão através de uma resposta de 1090 MHz.
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