しかし、それはどのように機能しますか？ なぜなら 私の趣味はラジオとデジタル信号処理ですが、それを理解するのは面白かったです。 判明したように、RuneにはRDSに関する完全な情報はほとんどありません（英語でもまばらです）。この出版物がこのギャップを埋めることを願っています。
カットの下に続けて（慎重に多くの写真）。
はじめに
FMラジオ局が存在し、かなり長い間人気があります。 しかし、時間が経つにつれて、音に加えて、十分なテキスト情報が存在しないことが明らかになりました-ステーションの名前、トラック、曲のアーティスト。 この機能を追加する方法は1つしかありませんでした-サウンドに加えて、追加のデジタルチャネルを送信します。 さらに、一方では、既存の受信機との互換性を損なわないように、一方ではデータのデコードが容易であるように（無線のマイクロ回路の計算能力はかなり制限されている）送信します。 この問題は解決されたため、1990年代に採用されたRDS標準が登場しました。
最新のFMステーションのスペクトルは次のようになります。
図では、4つの主要なコンポーネント（左から右）を確認できます。
-モノラル形式のサウンド（L + R）。 おそらく、古いレシーバーとの互換性のために残されたものです（後方互換性を確保するために、このような標準で異なるテクノロジーが互いに「オーバーラップ」する様子を観察するのは興味深いことです）。
-パイロットトーン19KHz。 これは、パイロットトーン周波数に2を掛けたステレオ信号をデコードするために使用され、ステレオチャネルは38KHzの受信周波数に対して分離されます。
-ステレオサウンド、38KHzに関して対称的に画像内にある2番目のチャンネル（LR）。
-パイロットトーンの3次高調波で送信されるRDSチャネルの周波数は、それぞれ19 * 3 = 57KHzです。 私たちはそれに取り組みます。
RDS変調
信号をデコードするには、最初に信号がどのように形成されるかを理解する必要があり、ここにはかなりの「落とし穴」があります。 RDSを説明する主なドキュメントは、欧州標準EN 50067であり、これについて検討します。
標準によると、RDSエンコーダーは次のようになります。
」
ご覧のとおり、エンコーダーの信号は5つの段階を通過します。
1）元のビットストリーム。 受信するために、RDSメッセージは最初に16ビットパケットでエンコードされ、次にエラー修正付きの10ビットチェックサムブロックがそれらに追加され、その結果、エンコーダーに送信される26ビットブロックが送信されます。 それは、私たちが受け取り、送るように見えるでしょう？ すべてがより複雑です。
2）ビットストリームは、次の表に従って差分エンコーディングを使用して変換されます。
ユニットはビットを変更し、変更がない場合はゼロでエンコードされます。 これは単純な目的のためです-結果のコードは反転に依存しません。 「0」としてカウントするものと「1」としてカウントするものがわからない場合がありますが、このエンコードはこのギャップを解消します。
簡単な例を考えてみましょう。送信されたメッセージを0010100としましょう。この表に従ってエンコードすると、0011000が得られます。
デコードには、別のテーブルが使用されます。
これを使用して、元のメッセージ010100を取得します。アクションの意味は、元のメッセージを反転（つまり1100111）してからデコードすると、同じ結果が得られることです。
信号を受け取って送信しますか？ まだ、すべてがより複雑です。
3）前のステップでビット信号を受信しましたが、問題はこの信号が011000000000011のような形式を持っている可能性があることです。このような「形状」の電磁波は不十分に送信およびデコードされます。 目的の周波数の「古典的な」正弦波にできるだけ近い信号を取得する必要があります。 このために、いわゆる「二相コーディング」が使用されます（ロシア語の文献では、「マンチェスターコーディング」という名前がよく見られます）。
アルゴリズム的には、非常に単純に記述されています。
0-> 01
1-> 10
その助けを借りて、上記の信号011000000000011は011010010101010101010101010101として表示されます。ご覧のように、長い同一のシーケンスを取り除きました。
エンコーダー回路の番号「5」に示されている信号は、実際にはマンチェスター符号化後のビットです。標準のエンコーダーのみがハードウェアと見なされました。 次のように機能します。
-ビットストリームは短いパルスのシーケンスに変わります（図の数字「3」）
-マンチェスターコーディングは、信号を半周期遅延させ、反対の符号（数字の「4」）を付加して実行されます。
-正および負のパルスの「バースト」形式の受信信号は、「5」という数字で示されたエンベロープを選択するローパスフィルター（ローパスフィルター）に供給されます。
これで信号を送信できますか？ はい、できます。 しかし、すぐではありません。 デジタルRDS信号の元の周波数は1187.5Hzで、小さすぎます。 受信した信号は、57KHzの周波数を持つ別の信号と乗算され、所定の周波数に変換されます。余弦を乗算するための学校の公式を思い出してください。
受信した信号の周波数は57KHzだけで、放送される「メイン」（音声）信号と合計されます。 上の写真からわかるように、57KHzの周波数を追加してもサウンドチャンネルには影響しないため、サポートされていないRDSレシーバーでも歪みは追加されません。
復調
これで、信号がどのように取得されるかが理解できたので、実際のFMステーションからの信号の復調を開始できます。 これを行うには、SDRレシーバーが必要です。HackRFを使用しましたが、より安価なRTL-SDRも適しています。これはeBayで送料無料で10ドルで購入できます。
ステップ1. WFMデコーダー
なぜなら 元の信号は周波数変調されているため、まず復調された形式で取得する必要があります。 別のFMデコーダーを作成しないために、GNU Radioパッケージを使用します。 GNU Radio Companionを実行し、図のように回路を組み立てます。
100.4 MHzの周波数でFMステーションを受信します。これにより、レシーバーを99 MHzの周波数に調整し、プログラムで信号を周波数を1.4 MHzだけ上方向に「シフト」し、そのような周波数の信号を乗算します。 これは、SDRレシーバーが中心に対して0の周波数にピークを持ち、すぐにステーションにチューニングできないためです。
「スキーム」を起動し、記事の冒頭の
19KHzパイロットトーン、38KHzステレオ信号、および57KHz付近のRDS信号の2つのピークがはっきりと見えます。
ステップ2.パイロットトーンとRDS信号を強調表示します。
次のステップは、パイロットトーンとRDS信号を抽出することです。 これを行うには、適切な周波数でバンドパスフィルターを使用します。
受信した回線を開始し、RDSの記述による「教科書」のように結果を確認します。
周波数19KHzのパイロットトーンと、周波数1187.5Hzの低周波信号を変調する57KHz信号がはっきりと見えます。
ステップ3.低周波信号を強調表示します。
LF信号を取得するには、2つの手順が必要です。
3.1）57KHz信号の受信（パイロットトーンの3次高調波）。
フィルターによって割り当てられた19KHzの信号がありますが、それから57KHzを取得する方法は？ これを行うには、サインの立方体の公式である学校の数学を思い出してください。
ご覧のとおり、サインの立方体には、sin（a）とsin（3 * a）の2つのコンポーネントが含まれています。 なぜなら 「アナログ」ブロックを使用し、GNU Radioで2つのブロック（乗算器、ハイパスフィルター）を使用します。 38KHzフィルターを使用してsin（a）を削除すると、目的の57KHzが得られます。
完成した結果はオシログラムで見ることができます：
3.2）逆周波数転送
エンコード時に、信号は118KHzの周波数から57KHzを乗じて転送されました。 ここで、逆の操作を実行し、信号を「下」に転送します。 これを行うには、57KHz信号を再度乗算します。 サインの製品の公式（学校のカリキュラムは有用なものです）に従って、2つのコンポーネント（頻度の合計と差異）を取得します。 差が必要です。ローパスフィルターを使用して量を破棄します。
これはすべて、GNU Radioにブロックを追加することで行われ、完成した結果が図に示されています。
緑色は、周波数が1187.5Hzの「モデル」信号を示し、変換が正しく実行されていることを示しています。
ステップ4.低周波信号の復調
この部分の原理は、標準の画像（ブロック「バイフェーズシンボルデコーダー」）で説明するのが最も簡単です。
二相信号の復調は、2つの部分で構成されています。
-インバータによる信号の「反転」。 これは、上記で説明した二相性コーディングから元の信号に戻すために必要です。 実際、1秒おきに「反転」する必要があるため、プロセスはクロック信号と同期します。
-期間の信号の合計。 正の量はビット「1」、負の「0」に対応します。
ちなみに、1187.5Hzの期間も偶然ではなく選択されました。これは19KHzのパイロットトーン周波数を16で割ったものです。すべてが行われ、受信機のデコーダーのハードウェア実装が可能な限り単純になり、したがって安価になりました。
復調後、信号は差動デコーダーに供給されます。これについては上記で説明しました。 次に、信号はエラー修正モジュールに送られますが、彼らが言うように、OSIモデルの第2レベルに対応する別の話です。
興味があれば、理論的な部分を続けて、パッケージの形成を検討してください。 誰かが自分で実験したい場合は、RTL-SDRの有効なデコーダーのオプションの1つがgithubにあります。 プロジェクトでハードウェアチューナーを使用する場合、eBayでSi4703 FM RDSチューナーボードを購入できます。価格は約6ドルです。