現在、好奇心旺盛で興味深い通信規格はそれほど多くありませんが、その説明はPDF形式で500ページを要しません。これらの1つは、デコードが簡単で、エアナビゲーションで使用されるVHF全方向無線ビーコン（VOR）信号です。
VORビーコン（c）wikimedia.org
まず、読者への質問-全方向受信アンテナの助けを借りて方向を決定できるように信号を形成する方法は？答えは途方に暮れています。
一般情報
非常に高い周波数の全方位レンジ（VOR）システムは、前世紀の50年代以来、航空ナビゲーションのために使用され、VHF周波数範囲108から117メガヘルツで動作する比較的短距離無線ビーコン（100〜200離れたロケーション）から構成されています。さて、ギガヘルツの時代では、そのような周波数に関連する非常に高い周波数という名前はおかしなことに聞こえ、それ自体がこの標準の時代を物語っていますが、ちなみに、NDBビーコンは400〜900KHzの中波範囲で動作します。
指向性アンテナを航空機に配置することは建設的に不便であるため、信号自体にビーコンへの方向に関する情報をどのようにエンコードするかという問題が発生しました。 「指で」の原理は次のように説明できます。ランプが1分に1回回転する細い緑色のビームを送信する通常のビーコンがあると想像してみてください。明らかに、1分に1回フラッシュが表示されますが、そのようなフラッシュの1つには多くの情報が含まれていません。ビーコンに2番目の無指向性を追加しましょう灯台のビームが北方向を「通過」すると点滅する赤いランプ。なぜならフレアの周期とビーコンの座標がわかっているので、赤と緑の点滅の間の遅延を計算すると、北の方位を見つけることができます。簡単だ。それは同じことをするために残っていますが、ラジオの助けを借りています。これは、フェーズを変更することで解決されました。送信には、2つの信号が使用されます。最初の信号の位相は一定（参照）、2番目の信号の位相（可変）は放射の方向に応じて複雑に変化します。各角度には独自の位相シフトがあります。したがって、各受信機は、ビーコンの方位角に比例した「独自の」位相シフトを持つ信号を受信します。 「空間変調」の技術は、特別なアンテナ（Alford Loop、KDPVを参照）と特別な、かなり巧妙な変調を使用して実行されます。実際、これがこの記事のトピックです。
50年代から運用されており、通常のAMMorseコード変調で信号を送信する通常のレガシービーコンがあると想像してみてください。おそらく、昔々、ナビゲーターは実際にヘッドフォンでこれらの信号を聞いて、地図上に定規とコンパスで方向をマークしました。信号に新しい機能を追加したいのですが、古い機能との互換性を「壊さない」ようにしています。トピックはおなじみで、新しいことは何もありません...それは次のように行われました-信号の基準位相として機能するAM信号に低周波数の30 Hzトーンが追加され、可変位相信号を送信する9.96KHzの周波数で周波数変調によってエンコードされた高周波成分が追加されました。 2つの信号を選択し、位相を比較することにより、0〜360度の目的の角度を取得します。これは、目的の方位角です。その中で、これはすべて、「通常の方法」でビーコンを聞くことを損なうことはなく、古いAMレシーバーとの互換性を維持します。
理論から実践に移りましょう。SDRレシーバーを起動し、AM変調と12KHz帯域幅を選択しましょう。VOR周波数はネット上で簡単に見つけることができます。スペクトルでは、信号は次のようになります。
この場合、ビーコン信号は113.950MHzの周波数で送信されます。中央には、簡単に認識できる振幅変調線とモールスコードの信号があります（.--…はAMS、アムステルダム、スキポール空港を意味します）。キャリアから9.6kHzの距離付近に、2つのピークが表示され、2番目の信号を送信します。
信号をWAVに記録して（MP3ではありません-損失のある圧縮は信号構造全体を「強制終了」します）、GNURadioで開きます。
デコード
ステップ1。記録された信号でファイルを開き、ローパスフィルタを適用して、最初の参照信号を取得しましょう。 GNURadioのグラフを図に示します。
結果：30Hzの低周波信号。
ステップ2：可変位相信号をデコードします。前述のように、9.96 KHzの周波数に配置されているため、ゼロ周波数に転送してFM復調器に供給する必要があります。
GNU Radio Graph：
それだけです、問題は解決しました。 2つの信号があり、その位相差は受信機からVORまでの角度を示しています
。信号は非常にノイズが多く、位相差の最終計算には追加のフィルタリングが必要になる場合がありますが、原理が明確であることが望まれます。位相差の決定方法を忘れた方のために、aviation.stackexchange.comからの写真：
幸い、これをすべて手動で行う必要はありません。WAVファイルからVOR信号をデコードする既製のPythonプロジェクトがあります。実際、それを研究することで、このトピックを研究するようになりました。
興味のある人は、コンソールでプログラムを実行し、すでに記録されたファイルから度単位で既製の角度を取得
できます。航空ファンは、RTL-SDRとRaspberryPiからポータブルレシーバーを作成することもできます。ちなみに、「実際の」航空機では、このインジケーターは次のようになります。
画像© www.aopa.org
結論
「前世紀からの」そのような信号は、分析にとって間違いなく興味深いものです。まず、これらは非常にシンプルで最新のDRM、またはそれ以上のGSMであるため、このように指でデコードすることはできません。彼らは受け取ることができ、鍵も暗号もありません。第二に、将来的には歴史になり、衛星ナビゲーションやより近代的なデジタルシステムに取って代わられる可能性があります。第三に、そのような標準の研究により、前世紀のさまざまな回路および要素ベースで問題がどのように解決されたかについての興味深い技術的および歴史的詳細を見つけることができます。したがって、受信機の所有者は、彼らがまだ働いている間にそのような信号を受信するようにアドバイスすることができます。
いつものように、みんなに頑張ってください。