Modulation och signaler

Modulation är konsten att lägga ljud, bild eller data på en radiovåg. Här förklaras bärvåg, AM, FM och digital modulation, och varför bandbredd är radions motsvarighet till vägens bredd.

Hur amplitudmodulation fungerar i tid och frekvens: modulationsgrad, sidband och effektfördelning, varför SSB dominerar talradio på kortvåg, hur man demodulerar och varför flyget fortfarande använder AM.

Hur FM och PM fungerar: frekvenssving, modulationsindex och Carsons regel, Besselspektrum, preemfas, FM-stereo och RDS, fångsteffekt och varför FM byter bandbredd mot lägre brus.

Hur bitar blir radiovågor: symboler, ASK, FSK, PSK och QAM, konstellationsdiagram, pulsformning, EVM och bitfelssannolikhet. Förklarar varför tätare konstellationer ger högre hastighet men kräver starkare signal.

Hur OFDM delar en bred kanal i hundratals ortogonala underbärvågor med IFFT och FFT, varför cykliskt prefix gör flervägsutbredning till en fördel, och hur resursgitter, pilotsymboler, OFDMA och PAPR fungerar i Wi-Fi, LTE, 5G, DAB och DVB-T2.

Hur en signal sprids över en mycket större bandbredd än informationen kräver: processvinst, direktsekvens och Gold-koder (GPS C/A, CDMA), frekvenshopp (Bluetooth), chirp-spridning (LoRa) och ultrabredband, med räkneexempel.

Hur snabbt data kan gå genom en radiokanal: Nyquists symbolhastighet, Shannon–Hartleys formel C = B log2(1+S/N), spektral effektivitet, Shannongränsen på −1,6 dB, avvägningen mellan bandbredd och effekt samt länkadaptation i mobilnät och Wi-Fi.

Hur radiolänkar rättar bitfel: paritet och CRC, Hamming-kod, Reed–Solomon, faltningskoder med Viterbi, interleaving, turbokoder, LDPC och polära koder (5G), kodningsvinst, Shannons gräns och HARQ.

Hur många användare delar samma radiospektrum och hur två parter kan prata åt båda hållen: simplex, FDD och TDD samt FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA och SDMA och slumpaccess som ALOHA och CSMA/CA.

Så läser du koder som 16K0F3E och 2K70J3E: ITU:s emissionsbeteckning enligt Radioreglementets bilaga 1, med komplett tecken-tabell, regler för nödvändig bandbredd, upptagen bandbredd, utomkanalsemission och spektrummask.

Hur tal och ljud blir bitar: sampling och Nyquist, kvantisering, PCM och kompandering, och varför radiosystem använder talkodare (AMBE+2, ACELP, AMR, EVS, Codec 2) som pressar ned 64 kbit/s till några kbit/s.