日記/2011-09-21

オーディオデバイスによる PSK 通信 †

前回の日記から間が空いてしまったけど，おもむろにこんなテーマを掲げてみる．

Linux のオーディオデバイスを使ってデータ通信をしてみた，というおはなし．

プログラム †

http://jr0bak.homelinux.net/~imai/linux/psk.tar.gz

何はともあれ，プログラム． 実験用なので，perl でてきとーに書きました．

perl で適当に書いたとは言え，送り側受け側合わせて 200 行足らずで書けてしまったのは，書いた本人もビックリしていたりする．

PSK とは †

PSK とは Phase Shift Keying の略． 搬送波の位相を切り替えてデータ通信，つまり 1/0 を送る変調方式である． 今回使った２相PSKだとこんな感じになる．

変調 †

搬送波を sin ωt とすると，2 相 PSK では

データが 1 の時

sin ( ωt + 0 ) = sin ωt

データが 0 の時

sin ( ωt + π ) = -sin ωt

を送ることになる．

つまり

1. 1/0 のデータをデータを +1/-1 に変換して
2. 搬送波と掛け算する

これだけである．

が，これだけだと周波数スペクトルが広がってしまうので，無線通信の場合は，普通はフィルタを付けて帯域制限をかける． が，スピーカから鳴らす分には問題ないので，今回は広がったスペクトルはそのまま垂れ流すことにする．

復調 †

PSK の復調は，同期検波を使うのが基本．

方法としては，まず，何らかの方法で受信機側の発信器を sin ωt に(位相を含めて）正確に合わせる．

そしてこの発信器出力を変調波と掛け算すると…三角関数の積和の公式を使って

信号波が 1 の場合

sin ωt sin ωt = (1/2) * ( 1 + cos 2ωt )

信号波が -1 の場合

-sin ωt sin ωt = -(1/2) * ( 1 + cos 2ωt )

となる． cos 2ωt の周波数成分をフィルタでバッサリカットすると，元の信号波が得られることになる．

けど今回は復調側はこの方法を「そのまま」採用していない． これについては次回．