Как работает модуляция транспондера?

О ПКМ

Я не понимаю, в чем преимущества использования PCM [в транспондере]

Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) — это метод, используемый в кодеках , а модуляция — это метод, используемый в модемах . PCM с модуляцией в названии является неправильным термином, PCM никак не связан с модуляцией .

PCM используется в обработке звука для преобразования аналогового сигнала в цифровой поток путем дискретизации , квантования и компандирования . Например, он используется для хранения аудио на компакт-диске и в файле формы волны (.wav). Его можно использовать для передачи, но CPM — это только часть цепочки, которая подготавливает цифровые данные к отправке.

Некоторые формы PCM ориентированы на сжатие звука (например , DPCM или ADPCM ), этот аспект может иметь некоторый интерес в отношении больших блоков данных режима S, но это сжатие с потерями, что означает, что некоторые данные не будут переданы, что действительно не вариант. для ССР.

Чтобы устранить любые сомнения в том, что ИКМ (и связанная с ним дельта-модуляция кодирования, дельта-сигма и дифференциальная ИКМ) не является методом модуляции, из статьи « Введение в аналоговые и цифровые коммуникации » :

Момент, который необходимо подчеркнуть в последний раз: на самом деле PCM, DM и DPCM являются стратегиями кодирования источника, целью которых является преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму. Для фактической передачи закодированных данных по каналу связи обычно используется дискретная форма амплитудно-импульсной модуляции (ПАМ).

Afaik, в транспондере или во вторичном обзорном радаре, на который отвечает транспондер, нет приложения PCM. Было бы интересно увидеть документ, в котором PCM упоминается в контексте SSR или модуляции.

О модуляции транспондера

Как работает модуляция транспондера?

Обычно наземная станция SSR (вторичный обзорный радар) или система предотвращения столкновений опрашивает транспондеры самолетов, отправляя импульсы опроса на частоте 1030 МГц. Транспондеры отвечают на частоте 1090 МГц. Существует несколько режимов, которые используются для получения различной информации от совместимого транспондера. Режимы гражданской авиации:

• Режим A для получения 12-битного кода идентификации/сигнала.
• Режим C для получения 12-битной идентификации и высоты.
• Режим S для получения 24-битной идентификации ИКАО и различных данных. В этом режиме транспондер также регулярно спонтанно передает данные для использования БСПС и/или ADS-B .

Режимы A/C можно определить по времени, прошедшему между импульсами P1 и P3 (подробнее здесь ), а режим S — по наличию блока данных импульса P6. Транспондеры отвечают только в том случае, если они совместимы с режимом опроса.

Тип модуляции

Основным типом модуляции, используемым для всего, кроме блока данных запроса режима S (импульс P6), является двухпозиционная манипуляция (OOK) , тип амплитудной манипуляции (ASK), для которой амплитуда может иметь два значения. Биты информации передаются один за другим, несущая отправляется или прерывается, в зависимости от значения бита:

OOK — это простой класс модуляций, используемый для передачи информации на низкой скорости.

Режим S

Режим S (выбор) позволяет запросчику указать идентификатор опрашиваемого транспондера, чтобы предотвратить ответ всех других транспондеров. Этот протокол требует значительно больше информации как для опроса, так и для ответа. Эта информация не передается в виде простых импульсов с использованием OOK, необходимо добавить некоторую форму синхронизации, особенно при передаче длинной цепочки нулей или единиц.

Вместо того, чтобы представлять 0 отсутствием несущей и 1 наличием несущей (OOK), биты в блоке данных P6 представлены наличием несущей, некоторые характеристики которой изменены:

• Для опроса импульс P6 содержит информацию о сигнале обращения фазы синхронизации (SPR), команду опроса, идентификатор целевого транспондера и 24 бита проверки циклическим избыточным кодом (CRC).
  Биты P6 отправляются с использованием варианта дифференциальной фазовой манипуляции , дифференциальной двоичной фазовой манипуляции (DBPSK) с фазовым сдвигом, равным 0° для 0 и 180° для 1, т.е. состоящим в инвертировании несущей, когда значение бита равно 1: ^{DBPSK используется для данных опроса} Скорость передачи данных составляет 4 Мбит/с. Кроме того, определяется разность амплитуд импульса P5 (отправляемого во всех направлениях) и импульса SPR (отправляемого только вперед) для отключения транспондеров, находящихся не перед антенной запросчика.
  
  
  
  
  

• Блоки ответных данных кодируются с использованием импульсно-позиционной модуляции (PPM) , которая заключается в отправке импульса несущей со сдвигом во времени, зависящим от значения. Это обеспечивает возврат к нулю, что является формой синхронизации. Для двоичных значений импульс отправляется либо в первой половине временного интервала для бита (для бита 1), либо во второй половине (для бита 0).
  
  Таким образом, PPM только с двумя значениями эквивалентен первому кодированию данных с использованием манчестерского кода , а затем модуляции несущей с использованием OOK, уже используемого для режима A/C. Этот выбор был сделан для упрощения бортовой электроники, когда FAA приняло режим S. ^{PPM используется для данных ответа}
  
  
  
  
  Битрейт 1 Мбит/с. Содержимое блока данных зависит от типа опроса или типа используемой автоматической рассылки. Пример автоматического самогенерируемого сигнала ADS-B: ^{Источник}
  
  
  

Подробнее о форматах запросов и ответов УВД здесь .

Используются два типа транспондеров. Система радиомаяков управления воздушным движением (ATCRBS - произносится как at-crabs) - это более старая система, которая использует режим A для кода УВД и режим C для сообщения о высоте. Новый режим выбора режима (Mode S) был введен для поддержки TCAS. Он поддерживает все три режима A, C и S.

Режимы A и C представляют собой амплитудно-импульсную модуляцию (PAM). Оба режима обеспечивают 12-битное ответное слово. Все импульсы передаются между двумя кадрирующими импульсами с разницей в 20,3 микросекунды и номинальной продолжительностью 0,45 микросекунды. Каждый «бит» имеет местоположение в фиксированный момент времени после первого кадрирующего импульса. Наличие импульса соответствует «1», а отсутствие импульса — «0». На самом деле есть место для 13-го бита, но в настоящее время оно не используется.

Режим A кодирует назначенный код ATC - 4 числа от 0 до 7. Диапазон от 0 до 7 соответствует восьмеричной кодировке с 3 двоичными битами. Таким образом, 3 бита представляют каждое из 4 чисел — всего 12 бит.

В режиме C используются 12 бит для кодирования высоты в сотнях футов с использованием кодирования Гиллхема (код Грея).

Ответы в режиме S содержат гораздо больше данных. Они имеют преамбулу из 4 импульсов. После преамбулы следуют 56 или 112 бит данных, закодированных с помощью импульсно-позиционной модуляции (PPM). При таком кодировании каждый импульс длительностью 0,45 мкс помещается в первую или вторую половину слота длительностью 1 мкс. Если импульс находится в первой половине слота, это «1». Если это во второй половине, это «0».

Ответы в режиме S довольно многочисленны и содержат несколько форматов и полей данных.

Транспондер отправляет цифровые данные (baro, id, sq и т. д.), и они кодируются в ответ транспондера. Модуляция цифрового сигнала на РЧ в режиме S в 56-битный блок или 112-битный блок с использованием позиционно-импульсной модуляции (PPM). Кроме того, данные объединяются с помощью CRC для обеспечения целостности данных полей.

Стратегии для транспондеров режимов A и C заметно отличаются от таковых для режима S. Режим S представляет собой систему типа канала передачи данных и предназначен специально для работы с воздушным судном. Режим А и С - нет. Однако унификация включает использование диапазонов 1030 и 1090 МГц.

PCM используется для эффективного кодирования данных с минимизацией цифровых «битов», а позиционно-импульсная модуляция (PPM) используется для модуляции цифровых данных в радиочастотный сигнал для передачи цифровых данных на приемник. Стратегии, не использующие ИКМ, могут потребовать больше данных для достижения той же эффективной скорости передачи данных.

Цифровые данные этого сигнала представляют собой комбинацию полей данных для этой стратегии транспондера, которая упаковывается и добавляется CRC для обнаружения ошибок и устойчивости. Цифровые данные модулируются PPM для передачи через ответ 1090 МГц.