Get best of the week

كيفية الاستمتاع بالعزلة ، أو نقل البيانات باستخدام بطاقة صوت

مرحبا هابر.

بعد نشر حديث عن إرسال OFDM ، أصبح من المثير للاهتمام التحقق من الطريقة الأكثر فعالية لإرسال البيانات عبر الهواء. سنجرب أنواعًا مختلفة من التعديل ، ونرى أيها أفضل لنقل البيانات من أحد طرفي الشقة أو المكتب إلى الطرف الآخر. بالنسبة للاختبارات ، سيكون جهاز الكمبيوتر المحمول والهاتف الذكي وبرنامج MultiPSK كافيًا.



بالنسبة لأولئك المهتمين بكيفية عمل ذلك ، استمر تحت القطع.

بالنسبة للاختبارات ، سنستخدم برنامج MultiPSK ، وهو ملائم لأنه يدعم عددًا كبيرًا من معايير الاتصال المختلفة ، سواء للهواة (فهي متاحة لكل من الاستقبال والإرسال) والمهني (يتوفر الاستقبال فقط). بالطبع ، من أجل عدم جعل المقالة عملاقة ، سأختار فقط أنواع التعديل الأكثر شيوعًا ، وسنرى ما سيحدث. تم تصميم MultiPSK في الأصل للاتصالات اللاسلكية.لماذا يجب توصيل بطاقة الصوت بجهاز الاستقبال أو جهاز الإرسال ، ولكن لا شيء يمنع إعادة إنتاج الإشارة مباشرة من السماعات. سيكون الاختبار بسيطًا للغاية - يتم ترميز النص العادي "1234567890" بطرق مختلفة ، ويتم تشغيل الإشارة على جهاز الكمبيوتر ، ويتم تسجيلها بواسطة هاتف ذكي في الطرف الآخر من الشقة. بالطبع ، يمكن لأي شخص تكرار التجارب الموضحة أدناه ، ولا يلزم وجود معدات خاصة لذلك.

هيا بنا نبدأ.

تعديل التردد (FSK ، مفتاح تحويل التردد)


كما يوحي الاسم ، فإن جوهر التعديل هو تغيير تردد الإشارة. إن أبسط طريقة متاحة في MultiPSK هي RTTY. في هذه الحالة ، نرسل البيانات عن طريق التبديل بين ترددين بسرعة معينة. على الطيف ، يمكن رؤية هذا بوضوح. دعونا نرى ما يحدث للإشارة عندما تنتقل عبر الهواء. في الجزء العلوي ، الإشارة الأصلية ، الواردة من الأسفل:



بالإضافة إلى التوهين الواضح ، هناك تغيير غير واضح في السعة - أصبحت الإشارة "ممزقة" ، تحول الناتج إلى شيء مثل الضربات. من المثير للاهتمام أنها تظهر في لحظات تغير التردد ، في الأوقات التي لا يتغير فيها التردد ، تكون تغيرات السعة ضئيلة. من الصعب أن نقول ما يرتبط هذا.

بالحديث عن الطيف ، كان مشوهاً ، على الرغم من حيث المبدأ ، يمكن تخمين شكل الموجة:



دعونا نرى ما إذا كان بإمكان MultiPSK فك تشفير الصوت المسجل. للأسف ، لا ، الناتج هو مجرد "قمامة". محاولات مختلفة للتطبيع والتصفية لم تؤد إلى النجاح أيضًا:



الإشارة التالية المثيرة للاهتمام هي MFSK ، وهو تعديل التردد الذي يزيد فيه عدد الترددات عن 2x. تتشابه الصورة "قبل" و "بعد" التحويل تقريبًا مع النتيجة السابقة.



نرى أيضًا دقات السعة ، ربما تنشأ في عملية إعادة انعكاس الصوت. ولكن هناك زيادة ملحوظة - مع المزيد من الترددات ، يكون فك شفرة الإشارة أكثر ثقة. باستثناء "القمامة" في التوقف المؤقت بين الإشارات ، يتم تلقي البيانات نفسها دون أخطاء.



ربما يرجع ذلك أيضًا إلى معدل الإرسال أو خوارزمية فك التشفير الأخرى ، ولكن النتيجة مثيرة للاهتمام تمامًا.

تعديل الطور (PSK، Key Shift Keying)


النوع التالي من التشكيل هو الطور ، حيث يتم إرسال إشارة جيبية ، ويتم تشفير المعلومات عن طريق تغيير الطور.



إشارة BPSK "قبل" و "بعد" الإرسال:



نتيجة التعرف: تم اكتشاف 20-40٪ من الأحرف في مكان ما ، من الخط 1234567890 ، كما ترى ، يمكن تمييز 3 و 4 و 7 و 9. لا يتم



عرض الطيف ، لأنه بالنسبة لتعديل طور BPSK ، فهو خط مستقيم تقريبًا.

أعتقد أن الفكرة العامة مفهومة ، ولا معنى للنظر في أنواع أكثر تعقيدًا من الإشارات - من الواضح أنه لن يكون هناك فك تشفير مستقر. ومع ذلك ، من أجل "الاهتمام بالرياضة" فقط ، فكر في الإشارة التناظرية.

SSTV (تلفزيون المسح البطيء)


يشبه هذا الوضع في جوهره الفاكس ، وتغيير التردد هنا يشفر سطوع أو لون الصورة بمرور الوقت. من المثير للاهتمام أن نرى مدى تشويه الصورة بعد الإرسال ، وما إذا كانت ستبقى قابلة للقراءة.

إشارة "قبل" و "بعد":



صورة مع قطة ، ومحاولة استلامها:



مع الخيال المستحق ، يمكن تخمين مخطط القطة. على الرغم من أنك إذا أرسلت شيئًا أكثر بساطة ، مثل "المربع الأسود" ، فمن المحتمل أن يكون من الأسهل التعرف على الصورة. بالمناسبة ، هذه إحدى مزايا نقل البيانات التناظرية عبر الرقمي - حيث لن يعمل "الرقم" بعد ذلك ، في التناظرية ، من بين الضوضاء ، قد تلتقط العين أو الأذن البشرية إشارة مفيدة.

الإضافة: خصائص التردد والوقت


بالحديث عن الإشارة التناظرية ، كما هو مقترح في التعليقات ، يمكنك التحقق من استجابة التردد-السعة لـ "قناة الإرسال" إذا قمت بإعادة إنتاج ضوضاء بيضاء ونغمة تختلف في الارتفاع. من السهل إنشاء مثل هذه الإشارة في أي محرر صوتي. للاختبار ، تم تشغيل الملف في أحد طرفي الشقة ، وسجل الرقم القياسي في الطرف الآخر. والنتيجة مثيرة للاهتمام للغاية ، حيث من المثير للاهتمام أن الترددات العالية غير مسموعة على الإطلاق (في حالتي الحدود في مكان ما حول 14 كيلو هرتز) ، ولا يزال نقل البيانات إليها ممكنًا من حيث المبدأ:



وأخيرًا ، يتم الحصول على نتيجة أقل إثارة للاهتمام إذا تم إنشاء نبض صوتي قصير :



عند تطبيق نبضة بطول 0.01 ثانية ، يستمر صدى الصوت 10 مرات أطول تقريبًا. بالطبع ، يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار أيضًا عند اختيار معدل البيانات.

استنتاج


كما ترون ، فإن نقل الصوت عبر الهواء (ربما من خلال الماء) ليس بهذه البساطة ، بسبب الانعكاسات والتوهين والتأثيرات الأخرى. على الرغم من "التهور" الواضح للمهمة ، فإن نقل البيانات بشكل موثوق حتى 10 أمتار ليس بهذه البساطة بسبب تشويه الإشارة. أثبتت طريقة تعديل التردد MFSK أنها الأكثر استقرارًا. ويبدو أني لم أجري تجارب مماثلة فحسب ، بل تشير مقالة حول بروتوكول تنشيط Yandex.Station إلى أنها تستخدم نفس طريقة نقل البيانات. ولكن بشكل عام ، كلما كان التعديل أبسط وكلما انخفضت السرعة ، زادت فرصة تلقي البيانات دون أخطاء.

بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في الاستمرار في التجربة بمفردهم ، من السهل العثور على MultiPSK على الإنترنت ، وعدد معايير الإرسال التي يدعمها كبير جدًا.

جميع التجارب الناجحة.

More articles:


All Articles