Үздіксіз тондық кодталған шуыл басу жүйесі

Кіріспе

Қосымша шу қақпасының түрі. Телекоммуникацияда үздіксіз тонды кодталған шуды басу жүйесі немесе CTCSS – екі тарапты радиобайланыс арнасында басқа пайдаланушыларды тыңдаудың ыңғайсыздығын азайту үшін қолданылатын жолақтық сигнал берудің бір түрі. Оны кейде Motorola компаниясының сауда белгісі Private Line-нің тоны squelch немесе PL деп те атайды. Бұл дауысқа төмен жиілікті дыбыс тонын қосу арқылы жүзеге асырылады. Егер бір радиожиілікте (бір арнадағы пайдаланушылар деп аталады) бірнеше пайдаланушылар болса, CTCSS схемасы басқа CTCSS тонын немесе CTCSS қолданбаған пайдаланушыларды өшіреді. CTCSS тондық кодтары кейде қосалқы арналар деп аталады, бірақ бұл қате түсінік, себебі қосымша радиоарналар жасалмайды. Бір арнада әртүрлі CTCSS тондары бар барлық пайдаланушылар әлі де бірдей радиожиілікте хабар таратады және олардың хабарлары бір-біріне кедергі келтіреді; алайда, кедергілер көбінесе жасырылады. Бұл кедергілерге қарсы қорғаныс болғанымен, CTCSS тыңдаудан немесе кедергі жасаудан қорғамайды, ал CTCSS қосылмаған қабылдағыштар барлық трафикті естиді. Тек тасымалдаушы немесе шуды басушы қабылдағыш жеткілікті күшті сигналдарды басады; CTCSS режимінде ол сигнал дұрыс естілетін дыбыс тонын да жеткізгенде ғана қосылады. Тондар адамның есту қабілетінен төмен емес, бірақ көптеген байланыс класындағы динамиктер оларды нашар қайталайды және кез келген жағдайда динамикке немесе құлаққапқа жіберілмес бұрын сүзгіленеді.

Жұмыс істеу теориясы

CTCSS қолданатын радио хабар таратушылар әрқашан хабар тарату батырмасын басқан кезде өздерінің тональды кодындарын жібереді. Тон дауыспен бірге төмен деңгейде беріледі. Бұл CTCSS кодтау деп аталады. CTCSS тондары 67-ден 257 Гц аралығында болады. Тоналды дыбыстар көбінесе естілмейтін тондар деп аталады. FM екі бағытты радио жүйесінде CTCSS кодтаушы деңгейлері жүйе ауытқуының 15%-ына орнатылады. Мысалы, 5 кГц ауытқу жүйесінде CTCSS тонының деңгейі әдетте 750 Гц ауытқу деңгейінде болады. Инженерлік жүйелер 500 Гц-тен 1 кГц (10–20%) аралығында әртүрлі деңгейлерді талап етуі мүмкін. Қабылдағыштың дұрыс CTCSS тоны бар сигналды анықтағанға дейін дыбысты өшіру қабілеті декодтау деп аталады. Қабылдағыштар CTCSS "құлыптауын" өшіруге мүмкіндік беретін мүмкіндіктермен жабдықталған. Базалық станция консолінде микрофонда екіге бөлінген батырма болуы мүмкін. Батырманың жартысын басып (көбінесе динамик белгісімен немесе "MON" әріптерімен белгіленеді), CTCSS декодері өшіріліп, қабылдағыш арнадағы кез келген сигналды тыңдауға қайтарылады. Бұл монитор функциясы деп аталады. Кейде механикалық құлыптау болады: пайдаланушы монитор батырмасын басып тұруы керек, әйтпесе хабар тарату батырмасы құлыпталып, басылмайды. Бұл құлыптау опциясы жіберу алдында міндетті мониторинг деп аталады (пайдаланушы жабдықтың өзінің аппараттық дизайнымен мониторингке мәжбүрленеді). Ұялы радиоларда микрофон әдетте ілінісу клипіне немесе микрофон клипі бар қорапқа сақталады. Пайдаланушы шақыру жасау үшін микрофонды клиптен шығарғанда, клиптегі (қораптағы) ауыстырғыш қабылдағышты кәдімгі тасымалдаушыны тыныштандыру режиміне ("мониторға") қайтаруға мәжбүрлейді. Кейбір конструкциялар ауыстырғышты микрофон корпусына орналастырады. Қолда ұсталатын радиоларда басқа пайдаланушының арнада сөйлесіп жатқанын көрсету үшін LED индикаторы жасыл, сары немесе қызғылт сары түске түседі. Қолда ұсталатын радиоларда әдетте мониторинг үшін ауыстырғыш немесе батырма болады. Кейбір заманауи радиоларда "Ашық арнаны құлыптау" деп аталатын мүмкіндік бар, ол радио басқа сигнал алғанда пайдаланушыға хабар беруге мүмкіндік бермейді. CTCSS декодері қажетті CTCSS тонын өткізетін өте тар жолақты сүзгіге негізделген. Сүзгінің шығысы күшейтіліп, түзетіледі, қалаған тон болған кезде тұрақты ток кернеуі пайда болады. Тұрақты ток кернеуі қабылдағыштың динамик аудио сатыларын қосу, қосу немесе дыбысты ашу үшін қолданылады. Тон болған кезде қабылдағыш дыбысы ашылады, болмаған кезде үндемейді. Кезең жиіліктің керісі болғандықтан, төменгі тондық жиіліктерді декодтау ұзаққа созылуы мүмкін (декодер дизайнына байланысты). 67,0 Гц жүйесіндегі қабылдағыштар 203,5 Гц жүйесіндегілерге қарағанда декодтау үшін көбірек уақыт алады, ал олар 250,3 Гц декодтаудан да көп уақыт алады. Кейбір ретранслятор жүйелерінде уақыт кешігуі елеулі болуы мүмкін. Төменгі тон қабылдағыштың дыбысы ашылмас бұрын (естілмес бұрын) бір немесе екі буынның кесілуіне әкелуі мүмкін. Өйткені қабылдағыштар тізбекпен декодтайды. Ретранслятор қабылдағышы алдымен кірістегі тасымалдаушы сигналды сезінуі керек, содан кейін CTCSS тонын декодтауы керек. Бұл болған кезде жүйелік хабар таратушы қосылып, CTCSS тонын өзінің тасымалдаушы сигналына (шығыс жиілігіне) кодтайды. Жүйедегі барлық радиолар тасымалдаушы сигналды сезгеннен кейін декодтауды бастайды, содан кейін тасымалдаушыдағы дыбысты жарамды деп таниды. Кодталған дыбыстың кез келген бұрмалануы декодтау уақытына да әсер етеді. Инженерлік жүйелер көбінесе 127,3 Гц-тен 162,2 Гц-ке дейінгі тондарды декодтау жылдамдығын тепе-теңдеу үшін және тондарды қабылдау аудиосының естілетін бөлігінен тыс ұстау үшін қолданады. Көптеген әуесқойлық радио ретранслятор контроллері өндірушілері аудио кешігу опциясын ұсынады, бұл қайталанған аудио сөйлеуді қайтадан жібермес бұрын таңдалған сандағы миллисекундқа кешіктіреді. Осы белгіленген кешігу кезеңінде (оның мөлшері орнату кезінде реттеледі, содан кейін құлыпталады) CTCSS декодерінің дұрыс дыбысты тануға жеткілікті уақыты болады. Осылайша, хабар таратудың басында жоғалған буындармен байланысты проблеманы жоғары жиілікті тондарды қолданудың қажетісіз жеңуге болады. Ертедегі жүйелерде көршілес тондарды қолданудан аулақ болу кең таралған. Барлық қолданылатын тондар қолданылмайтын арналарда бұл жақсы инженерлік тәжірибе. Мысалы, бір арнада 97,4 Гц және 100,0 Гц қолданудан аулақ болу идеалды болар еді. Тоналар өте жақын, кейбір декодерлер кез-кезде жалған оқиға тудыруы мүмкін. Пайдаланушы кейде басқа CTCSS тонымен сөйлесіп жатқан бір арналы пайдаланушылардың бір-екі буынын естиді. Электрондық компоненттер ескіргенде немесе өндірістік айырмашылықтарға байланысты жүйедегі кейбір радиолар жақын тондық жиіліктерді басқаларынан жақсырақ қабылдауы мүмкін.

Radio transmitters using CTCSS always transmit their own tone code whenever the transmit button is pressed. The tone is transmitted at a low level simultaneously with the voice. This is called CTCSS encoding. CTCSS tones range from 67 to 257 Hz. The tones are usually referred to as sub audible tones. In an FM two way radio system, CTCSS encoder levels are usually set for 15% of system deviation. For example, in a 5 kHz deviation system, the CTCSS tone level would normally be set to 750 Hz deviation. Engineered systems may call for different level settings in the 500 Hz to 1 kHz (10–20%) range. The ability of a receiver to mute the audio until it detects a carrier with the correct CTCSS tone is called decoding. Receivers are equipped with features to allow the CTCSS "lock" to be disabled. On a base station console, a microphone may have a split push to talk button. Pressing one half of the button, (often marked with a speaker icon or the letters "MON", short for "MONitor") disables the CTCSS decoder and reverts the receiver to hearing any signal on the channel. This is called the monitor function. There is sometimes a mechanical interlock: the user must push down and hold the monitor button or the transmit button is locked and cannot be pressed. This interlock option is referred to as compulsory monitor before transmit (the user is forced to monitor by the hardware design of the equipment itself). On mobile radios, the microphone is usually stored in a hang up clip or a hang up box containing a microphone clip. When the user pulls the microphone out of the hang up clip to make a call, a switch in the clip (box) forces the receiver to revert to conventional carrier squelch mode ("monitor"). Some designs relocate the switch into the body of the microphone itself. In hand held radios, an LED indicator may glow green, yellow, or orange to indicate another user is talking on the channel. Hand held radios usually have a switch or push button to monitor. Some modern radios have a feature called "Busy Channel Lockout", which will not allow the user to transmit as long as the radio is receiving another signal. A CTCSS decoder is based on a very narrow bandpass filter which passes the desired CTCSS tone. The filter's output is amplified and rectified, creating a DC voltage whenever the desired tone is present. The DC voltage is used to turn on, enable, or unmute the receiver's speaker audio stages. When the tone is present, the receiver is unmuted, when it is not present the receiver is silent. Because period is the inverse of frequency, lower tone frequencies can take longer to decode (depends on the decoder design). Receivers in a system using 67.0 Hz can take noticeably longer to decode than ones using 203.5 Hz, and they can take longer than one decoding 250.3 Hz. In some repeater systems, the time lag can be significant. The lower tone may cause one or two syllables to be clipped before the receiver audio is unmuted (is heard). This is because receivers are decoding in a chain. The repeater receiver must first sense the carrier signal on the input, then decode the CTCSS tone. When that occurs, the system transmitter turns on, encoding the CTCSS tone on its carrier signal (the output frequency). All radios in the system start decoding after they sense a carrier signal then recognize the tone on the carrier as valid. Any distortion on the encoded tone will also affect the decoding time. Engineered systems often use tones in the 127.3 Hz to 162.2 Hz range to balance fast decoding with keeping the tones out of the audible part of the receive audio. Most amateur radio repeater controller manufacturers offer an audio delay option—this delays the repeated speech audio for a selectable number of milliseconds before it is retransmitted. During this fixed delay period (the amount of which is adjusted during installation, then locked down), the CTCSS decoder has enough time to recognize the right tone. This way the problem with lost syllables at the beginning of a transmission can be overcome without having to use higher frequency tones. In early systems, it was common to avoid the use of adjacent tones. On channels where every available tone is not in use, this is good engineering practice. For example, an ideal would be to avoid using 97.4 Hz and 100.0 Hz on the same channel. The tones are so close that some decoders may periodically false trigger. The user occasionally hears a syllable or two of co channel users on a different CTCSS tone talking. As electronic components age, or through production variances, some radios in a system may be better than others at rejecting nearby tone frequencies.

Цифрлық кодталған Squelch

CTCSS – аналогты жүйе. Кейін Motorola компаниясы Digital Coded Squelch (DCS) жүйесін Digital Private Line (DPL) тауарлық белгісімен әзірледі. General Electric компаниясы да сол жүйені Digital Channel Guard (DCG) деген атпен ұсынды. Жалпы атауы CDCSS (Continuous Digital Coded Squelch System) болып табылады. Егер тонды тыныштандыруды пайдаланатын абоненттер бар арнада цифрлық тыныштандыру қолданылса, 131,8 және 136,5 Гц жиілікті тонды пайдалану мүмкін емес, себебі цифрлық сигналдың жылдамдығы секундына 134,4 битті құрайды және осы екі тонға реттелген декодерлер үзіліс-үзіліс сигналды қабылдайды (екі тарапты радиобайланыс саласында бұл "декодерді жаңылыстыру" деп аталады).

Тоналардың тізімі

+ CTCSS тондары NS PL Гц Ескертпелер 1 XZ 67.0 39 WZ 69.3 2 XA 71.9 3 WA 74.4 4 XB 77.0 5 WB 79.7 6 YZ 82.5 7 YA 85.4 8 YB 88.5 9 ZZ 91.5 10 ZA 94.8 11 ZB 97.4 12 1Z 100.0 13 1A 103.5 14 1B 107.2 15 2Z 110.9 16 2A 114.8 17 2B 118.8 18 3Z 123.0 19 3A 127.3 20 3B 131.8 21 4Z 136.5 22 4A 141.3 23 4B 146.2 NATO 150.0 24 5Z 151.4 25 5A 156.7 26 5B 162.2 40 159.8 27 6Z 167.9 41 165.5 28 6A 173.8 42 171.3 29 6B 179.9 43 177.3 30 7Z 186.2 44 183.5 31 7A 192.8 45 189.9 32 M1 203.5 46 196.6 33 M2 210.7 47 199.5 34 M3 218.1 35 M4 225.7 48 9Z 229.1 36 M5 233.6 37 M6 241.8 38 M7 250.3 49 0Z 254.1

CTCSS тондары EIA/TIA стандартымен реттеледі. Тондардың толық тізімін олардың бастапқы стандарты RS 220A және соңғы EIA/TIA 603 E-де табуға болады; сонымен қатар, CTCSS тондары өндірушілердің нұсқаулықтарында, техникалық қызмет көрсету немесе пайдалану нұсқаулықтарында келтірілуі мүмкін. Кейбір жүйелерде стандартты емес тон қолданылады. НАТО әскери радиостанциялары 150.0 Гц жиілігін қолданады, осы ақпарат радиостанциялардың пайдалану нұсқаулықтарында көрсетілген. Кейбір аймақтарда белгілі бір тон қолданылмайды. Мысалы, 100.0 Гц тоны Ұлыбританияда қолданылмайды, себебі ол Ұлыбританияның желілік қуатының жиілігінен екі есе жоғары; жеткіліксіз тегістелген қуат көзінен қажетсіз шудың ашылуы мүмкін (бұл 50 Гц қуатын пайдаланатын көптеген басқа аймақтарда да орын алады). Тондар әдетте төменде көрсетілген үш серияның бірінен алынады, сонымен қатар Motorola тондарды анықтау үшін қолданатын екі таңбалы PL коды да бар. Ең көп қолдау көрсетілетін тон жиынтығы – 39 тоннан тұрады, оның ішінде 8Z, 9Z және 0Z (нөлдік Z) тондық Motorola PL кодтары бар барлық тон кіреді. Ең төменгі сериядағы жақын тонның арақатынасы шамамен 20.05:1 (≈1.035265) гармониялық қатынаста болады, ал қалған екі сериядағы жақын тонның арақатынасы шамамен 100.015:1 (≈1.035142) болады. Техникалық сипаттаманың мысалы Philips компаниясының CTCSS өнімдері туралы техникалық ақпарат парағында келтірілген.

Кері CTCSS

Кейбір кәсіби жүйелер Squelch Crash немесе Squelch Tail жою үшін берілістің соңында CTCSS тонының фазалық керісіншелігін қолданады. Бұл General Electric Mobile Radio және Motorola жүйелерінде жиі кездеседі. Пайдаланушы сөйлеу түймесін босатқанда, CTCSS тоны шамамен 200 миллисекундқа фазалық ауысу жасайды. Ескі жүйелерде CTCSS тондарын кодтау үшін дыбыс декодерлері механикалық қамыстарды қолданды. Резонанс жиілігіндегі дыбыс қамыстарға берілгенде, олар резонансқа келіп, динамик дыбысын қосатын еді. Берілістің соңындағы фазалық кері бұрылу (Motorola компаниясымен "Reverse Burst" деп аталады (және олардың тіркелген тауар белгісі) және GE компаниясымен "Squelch Tail Elimination" немесе "STE" деп аталады) қамыстың дірілдеуін күрт тоқтатады, бұл қабылдау дыбысын дереу өшіруге әкеледі. Алғашқыда 180 градус фазалық ауысу қолданылды, бірақ тәжірибе көрсеткендей, механикалық қамыстарды тоқтату үшін ±120-дан 135 градусқа дейінгі ауысу оңтайлы болды. Мұндай жүйелерде көбінесе CTCSS үшін ғана дыбысты өшіру логикасы орнатылады. Егер фазалық кері функциясы жоқ передатчик қолданылса, қамыстың дірілі жалғарылғанша сым ашық қалуы мүмкін – берілістің соңында 1,5 секундқа дейін (инерциялық әсер немесе "freewheeling" деп аталады).

Шашылысу және CTCSS

Критикалық емес жағдайларда, CTCSS қабылдағыш тарапынан туындаған интермодуляция сияқты кедергі келтіретін сигналдардың болуын жасыру үшін де қолданылуы мүмкін. Сканнерлер немесе төмен құнды мобильдік радиостанциялар сияқты нашар сипаттамалары бар қабылдағыштар қалалық аймақтардағы күшті сигналдарды сүзуге келмейді. Кедергі әлі де болуы мүмкін және қабылдағышты бұғаттауы мүмкін, бірақ декодер оны естілуіне жол бермейді. Бұл жүйе өнімділігін нашарлатады, бірақ пайдаланушы кедергілерді қабылдаудан туындаған шуды естуге мәжбүр болмайды. CTCSS осы мақсатта VHF және UHF әуесқойлық радио байланысында жиі қолданылады. Әуесқойлық радио саласында кең жолақты және жоғары сезімтал радиостанциялар көп кездеседі, бұл қол жетімді интермодуляция мен жақын каналдың өнімділігіне шектеулер қояды. Отбасылық радио қызметі (FRS), PMR446 және басқа да тұтынушылық радиостанциялар көбінесе "кедергі жою кодтары", "қосалқы каналдар", "жеке тондар" немесе "жеке кодтар" деп аталатын CTCSS мүмкіндігін қамтиды. Бұл жеке өмірге немесе қауіпсіздікке кепілдік бермейді, тек басқа пайдаланушылардың немесе басқа шу көздерінің кедергілерін азайтуға қызмет етеді; тонды сөндіру функциясы өшірілген қабылдағыш каналдағы барлық дыбысты естиді. CTCSS кодтарын ұсынатын GMRS/FRS радиостанциялары әдетте 38 тонды таңдау мүмкіндігін ұсынады, бірақ тон нөмірі және қолданылатын тондық жиіліктер әртүрлі өндірушілерде (немесе тіпті бір өндірушінің өнімдері ішінде) өзгеше болуы мүмкін және олардың бірдей екенін болжауға болмайды (яғни, бір радиостанциялар жиынтығындағы "Тон 12" басқа жиынтықтағы "Тон 12" болмауы мүмкін).