Перейти к содержанию

OOK и ASK — амплитудная манипуляция

Самые дешёвые радиомодули 433 МГц — пульты, метеодатчики, звонки — работают на простейшей модуляции: передатчик включается на единицу и выключается на ноль. Это OOK. Её обобщение, ASK, меняет амплитуду не до нуля, а между двумя уровнями.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

OOK (on-off keying) — амплитудная манипуляция, при которой передатчик для единицы излучает несущую, а для нуля выключается. ASK (amplitude-shift keying) — общий случай: единица и ноль передаются двумя разными амплитудами. Так их определяет TI в даташите CC1101: OOK просто включает и выключает усилитель мощности, а ASK позволяет задать глубину модуляции — разницу между 1 и 0 — и форму импульса (разд. 16.3).

Где встречается

  • Простые модули 433 МГц. Передатчики и приёмники без микроконтроллерного интерфейса: пульты, звонки, метеостанции. Приёмник в таких модулях, по нашей оценке, часто сверхрегенеративный — патент Samsung называет такой приёмник дешёвым и простым.
  • Трансиверы. CC1101 поддерживает OOK и ASK наряду с 2-FSK, 4-FSK, GFSK и MSK; SX1276 — OOK наряду с LoRa, FSK, GFSK, MSK и GMSK. Формат задаётся регистром, например MDMCFG2.MOD_FORMAT у CC1101.

Как принимают

Демодулятор OOK решает «1 или 0» по уровню сигнала. У SX1276 он сравнивает выход RSSI с порогом в одном из трёх режимов (даташит, разд. 4.2):

Режим порогаКак работает
Пиковый (рекомендуемый)пик RSSI минус 6 дБ; без сигнала и на нулях порог ступенями опускается до «пола» OokFixedThresh
Фиксированныйпостоянный порог OokFixedThresh
Среднийусреднённый RSSI, только для данных без постоянной составляющей

«Пол» порога определяет чувствительность к слабым сигналам у шумового порога, и Semtech советует его оптимизировать. Если задать его слишком низко, шум начнёт давать ложные единицы, поэтому перед данными передают преамбулу, а сами данные проверяют контрольной суммой (наш вывод из принципа демодуляции).

OOK против FSK

Передатчик OOK на нулях выключен и не потребляет ток усилителя мощности (наш вывод из разд. 16.3). Зато решение по амплитуде чувствительнее к перепадам уровня и помехам, чем решение по частоте у FSK, — поэтому для своих протоколов на трансиверах обычно выбирают FSK или GFSK (наш вывод). У CC1101 при OOK и ASK настройки автоматической регулировки усиления от FSK не оптимальны, а регистр девиации не действует (разд. 16.3).

Сравнение модулей 433 и 868 МГц, их приёмников и чувствительности — в статье «Радиомодули 433 и 868 МГц».

Частые вопросы

Чем OOK отличается от ASK?

OOK — частный случай ASK: для нуля передатчик выключается полностью. В ASK у CC1101 глубину модуляции (разницу уровней 1 и 0) и форму импульса задают программно; формирование импульса сужает спектр (CC1101, разд. 16.3).

Почему OOK-приёмник ловит помехи, когда передатчика нет?

Потому что решение принимается по уровню сигнала. Демодулятор OOK у SX1276 сравнивает RSSI с порогом; в рекомендуемом пиковом режиме при отсутствии сигнала порог ступенями опускается до «пола» OokFixedThresh (разд. 4.2). Если пол задан слишком низко, шум у порога даёт ложные единицы (наш вывод). Поэтому пакеты OOK начинают с преамбулы, а данные проверяют контрольной суммой.

Что выбрать для своего устройства: OOK или FSK?

Для совместимости с дешёвыми пультами и датчиками 433 МГц — OOK, потому что они работают именно так. Для своего протокола, если есть трансивер вроде CC1101 или SX1276, обычно выбирают FSK или GFSK: решение принимается по частоте, а не по уровню, и приём меньше зависит от силы сигнала (наш вывод).

Источники

  1. Texas Instruments. CC1101 Low-Power Sub-1 GHz RF Transceiver, SWRS061I (2013) — с. 1: модуляции 2-FSK, 4-FSK, GFSK, MSK, OOK и ASK; разд. 16: формат модуляции — поле MDMCFG2.MOD_FORMAT, по желанию манчестерское кодирование; разд. 16.3: OOK просто включает и выключает усилитель мощности для единиц и нулей, ASK — с программируемой глубиной модуляции и формой импульса, формирование импульса сужает спектр; для OOK/ASK настройки АРУ от FSK не оптимальны, регистр DEVIATN не действует
  2. Semtech. SX1276/77/78/79 Datasheet, Rev. 5 (August 2016) — архивная копия официального файла; разд. 1: кроме LoRa — FSK, GFSK, MSK, GMSK и OOK; разд. 4.2: демодулятор OOK сравнивает выход RSSI с порогом, три режима порога — фиксированный, пиковый (пик RSSI минус 6 дБ) и средний; OokFixedThresh задаёт чувствительность к слабым сигналам у шумового порога

Нашли ошибку?

Смотрите также