Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) הם אבן הפינה של מערכות תחבורה חכמות, המאפשרים כלי רכב לתקשר אחד עם השני ועם תשתיות דרכים לשיפור הבטיחות, יעילות התנועה, ו- in-vehicle Datatainment. Reliable Data Exchange הוא ה-Vernchpin של רשתות אלה; ללא זה, התראות קריטיות כגון התנגשויות או הודעות חירום יכול להיות אבוד, מוביל לתוצאות קטסטרופליות של שינוי טכני, אפילו החלפה זו.

תפקיד ה- Modulation ב- VANET Reliability

בכל מערכת תקשורת אלחוטית, בחירת תכנית המודולציה משפיעה ישירות על הסחר בין שיעור נתונים, צריכת חשמל ועוצמה. VANETs לפעול בערוץ עוין ייחודי: כלי רכב נעים במהירויות גבוהות, מה שגורם לשינויים דופלר; מכשולים כמו בניינים וכלי רכב אחרים ליצור ריבוי fapathing; ואת הספקטרום האלקטרומגנטי הוא מכווץ עם שירותים אלחוטיים אחרים.

FSK כבר מזמן תומך ביישומים שבהם חסינות פשטות ורעש הם דבר חשוב.על ידי ייצוג נתונים בינאריים כמו שינויים בין שני תדרים (או יותר) דיסקרטיים, FSK נמנע מהריאציות המבודדות המרגיזות תוכניות המבוססות על mplitude בערוצים מתפתלים.זה חוסן טעונה טעונה מעולה עבור הודעות בטיחות ב- VANET, שבו אחת אבודה יכול להיות הבדל בין ההתנגשות לבין התנגשות.

(ב) ⁇ :0 ⁇ ⁇ : ⁇ :2 ;2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יתר על כן, FSK יכול להיות מיושם עם חומרה פשוטה וזולה, אשר קריטי עבור אימוץ שוק המוני בכלי רכב. IEEE 802.11p סטנדרטי - הבסיס של תקשורת לטווח קצר ייעודי (DSRC) בשימוש ב VANETs רבים - בעיקר שצוין אוטגוני תדר כפול-דיוויזינג מרובים (OFDM), אבל עבור ערוצי בקרה ובטיחות נמוכה נתונים, הודעות FS-SK הם גישות מוגדרות כמו חלופה או מגובשת.

הבנה של תדירות Shift Keying in Depth

(ב) , עיין בנתונים דיגיטליים על ידי שינוי תדירות נושא בין ערכים שנקבעו מראש (בשיתוף FSK) (BFSK), חומר הגיוני "0" מועבר בתדירות אחת (למשל, FLT:0fuaFLT 1) ו"1" לוגי"בפרק 2" (פרק:2fLTFLT) 3) מזהה את ההסתברות של 2 {\displaystyle \"ד:2\Fon-Funtulents)

ב VANETs, FSK הוא לעתים קרובות מיושמת עם סטייה בינונית כדי לאזן יעילות רוחב פס ועוצמה. כי ערוצי Vehicular יכולים להציג שינויים שלב מהיר (בשל Doppler), גילוי FSK לא קבוע הוא לעתים קרובות מועד המועדף - זה לא דורש התאוששות שלב המוביל, לפשט את המקלט.זה יתרון משמעותי בסביבות גבוהות שבו מעקב הוא קשה.

גרסאות FSK בעלות סדר גבוה יותר, כגון 4FSK או 8-FSK, יכולות לשדר מספר פיסות לסמל, העלאת שיעורי הנתונים.עם זאת, ה- Tradingoff הוא רוחב פס רחב יותר ויחס בעל אותות גבוה יותר (SNR) לאותו שיעור שגיאות.בערוצי בטיחות VANET, שבו אמינות חשובה יותר מ-Tput, BFSK או 4FK נותרו האפשרויות המעשיות ביותר.

היתרונות של FSK בסביבה Vehicular

אימוץ FSK ב- VANETs אינו מקרי – הוא מציע קבוצה של נכסים שמתאימים באופן הדוק לדרישות התקשורת של כלי רכב-ל-הכל (V2X).

רובה על ערפל והתערבות

אותות FSK פחות רגישים לרעש לבן של Gaussian (AWGN) מאשר פורמטים רבים אחרים של אותה אנרגיה לפחות.חשוב יותר, FSK שומרת על הביצועים שלה בנוכחות של הפרעות פס צר.אם מתחרה תופס תדר מסוים, המקלט FSK עדיין יכול לפענח את הסמל כל עוד תדירות אחרת אינה מחוספת, לעתים קרובות עם להקות דינמית יותר, יכול למנוע קידוד סימפוניות, יכול למנוע להקות דינמית יותר.

פשטות ועלויות-Effectiveness

מודולרים FSK ודמורטטורים הם מעגלים אנלוגיים פשוטים או שגרות עיבוד אותות דיגיטליות פשוטות.זה מקטין מורכבות חומרה ועלויות, מה שהופך FSK אטרקטיבי עבור יצרני ציוד מקוריים (OEMs) ולאחר מכן מכשירים לאחר שוק.עבור צמתים (יחידות פרטיות), צריכת הכוח הנמוכה יותר של פשיציפי FSK היא יתרון.

אינטגרלופ ועוצמה

בניגוד ל- QAM או QPSK, FSK יש מעטפה קבועה - מגבר כוח משדר יכול לפעול ליד ריצוף ללא עיוות, למקסם את יעילות המגבר כוח.זה חשוב במיוחד עבור חיישניים המופעלים על ידי סוללות או אנרגיה, אשר עשויים להיות פרוסים בתשתיות דרכים חכמות.

גרייסידה

בערוצים מתפתלים, שיעור השגיאה הקטן של FSK מחלחל יותר בחכמה מאשר של תוכניות מודולציה רבות אחרות.גם כאשר האות חלש, המקלט יכול לעתים קרובות לקבל החלטה נכונה כי האנרגיה מרוכזת באחת משתי התדירות בינארית.תכונה זו חיונית להודעות בטיחות שיש לקבל בקצה טווח התקשורת.

אסטרטגיות ליישום עבור שחזור נתונים אמין

שילוב FSK לתוך VANET דורש עיצוב מערכת זהיר המנף את נקודות החוזק שלו תוך הקטנת החולשות שלו.

תיקון תיקון

תיקון שגיאות (FEC) קודים, כגון קודים אבולוציוניים או קודים נמוכים של חנינה (LDPC) ניתן ליישם את הנתונים לפני FSK Modulation. כי FSK כבר מספק שכבה פיזית חזקה, השילוב של FSK ותשואות של קודים חפיסת שומן נמוכה מאוד.לדוגמה, תקן IEEE 802.11p כבר משתמש ב-conalverse; שכבה דומה יכול להשתמש במורכבות דומה.

תדירות הסתגלות (AFH)

מושג ה- AFH הקלאסי של Bluetooth יכול להיות מיושם על ידי FSK ב- VANETs. על ידי שינוי דינמי זוג תדירות המוביל (או סט של תדרים) בהתבסס על מדידות איכות ערוץ, המערכת יכולה למנוע התערבות של כלי רכב אחרים, רשתות Wi-Fi, או פולטים אחרים ב-5.9 GHz DSRC להקה.טכניקה זו לא רק משפרת אמינות אלא גם מגבירה את יכולת הרשת הכוללת.

טכניקות מגוונות

שילוב FSK עם מגוון (אנטנות מולטות ב המקלט) יכול לשפר באופן דרמטי את הביצועים ב- fading. Maximal ביחס שילוב (MRC) של הפלטים משתי או יותר אנטנה מספקת רווחים מרחביים המסייעים להתגבר על דואטים עמוקים. בדומה, מגוון תדר - העברת הודעה זהה על שני זוגות שונים של FSK - ניתן להשתמש בהם עבור הודעות בטיחותיות קריטיות.

ARQ ובקרת כוח

בקשה חוזרת אוטומטית (ARQ) פרוטוקולים ניתן לשלב עם FSK כדי להבטיח משלוח. המקלט שולח אישור (ACK) אם החבילה מקודמת כראוי; אחרת, העברת השליטה כוח הסתגלותית משנה את כוח השידור בהתבסס על כוח אות שהתקבל, להבטיח כי אותות FSK הם רק חזקים כמו צורך, צמצום ההתערבות למשתמשים אחרים.

אתגרים מול FSK ב-VEMNETs

למרות היתרונות הרבים שלה, FSK הוא לא panacea.המגבלה המשמעותית ביותר היא יעילות ספקטרלית בהשוואה לתכניות מרובות-קרייר מודרניות כמו DM.

שיעורי נתונים מוגבלים

Binary FSK מעביר רק 1 סיביות לסמל.גם עם סדר גבוה יותר FSK (למשל, 8-FSK המספק 3 ביטים /symbol), שיעור נתוני הגלם הניתן להשגה הוא מתון. עבור יישומים שאינם בטוחים כגון הזרמת וידאו או הורדה גדולה קבצים, זה לא מספיק.

רגישות לDoppler Shift

כלי רכב מהירים גורמים לתדירות דופלר משמעותית להשתנות.אם השינוי הוא חלק משמעותי של טון FSK ספאק, שני הטונים עשויים לחפוף, להגדיל את ה- BER.אפקט זה מחמיר בתדרים גליים מילימטריים (למשל, 60 GHz) אבל הוא מנוהל ב 5.9 GHz עם GHz מתאים ספאק ואלגוריתמים דופ.

תדירות Synchronization

FSK לא דורש סינכרוניזציה בשלב, אבל המקלט חייב עדיין לשמור על מנעול תדר.טמפרטורות סחף, חוסר יציבות אוסטרטור, ושינויים דופלר גדולים יכולים לגרום לתדירות המתקבלת לסחף מחוץ לפס רוחב הפס המסנן.שימוש בסוצילטורים מקומיים יציבים ובקרת תדר אוטומטי (AFC) מקטין את הבעיה הזו.

ההרחבה Co-channel and Adjacent Channel

בסביבות עירוניות צפופות, כלי רכב רבים עשויים לשדר בו זמנית על אותו צמד תדרים.יכולתו של FSK להבחין אותות המבוססים על תדירות מוגבלת כאשר משדרים מרובים פעילים - צירופים מתרחשים.פרוטוקולים מתקדמים של גישה בינונית (MAC) כגון: "כוח נושא" גישה מרובה עם הימנעות התנגשות (CSMA/CA) בשימוש ב- IEEE 802.11p, עזרה, אך הבעיה הנסתרת נותרה.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

המחקר ממשיך לדחוף את התקשורת מבוססת FSK-VNET לאמינות גבוהה ויעילות גבוהה יותר.כמה טכנולוגיות מתפתחות מבטיחות לטפל במגבלות הנוכחיות שלה.

Machine Learning for Fitive Modulation

מודלים של למידת מכונות (ML) יכולים לנתח תנאים של ערוץ בזמן אמת - כגון SNR, Doppler להפיץ, ורמות התערבות - ובאופן אוטומטי לבחור את הסדר FSK הטוב ביותר, ניקוי טון וקצב קידוד. אלגוריתמים של למידה כוח הראו הבטחה בתרחישים גישה דינמית, המאפשר את השכבה הפיזית להסתגל על בסיס חבילה-ידי החבילה.זה רלוונטי במיוחד עבור חזון של 6G של סביבות רדיו חכמות.

שילוב עם 5G/6G

הדור החמישי (5G) רדיו חדש (NR) מציג נומרולוגיה גמישה והיקף של DM. עם זאת, תקן 5G תומך גם באנרגיה נמוכה, מצבי אחריות גבוהים שיכולים לשלב FSK דמוי גלפורמות. לדוגמה, 5G NRlink (PC5) עבור V2X יכול לאמץ FSK במצבי השידור החזקים ביותר שלה יאפשרו לשילוב בין SDX2K ל-S) בהתאם לכיסוי סלולרי (SX2K) ל- V2K) בהתאם ל- V2K).

Software-Defined Radio (SDR) Platforms

SDR מאפשר יישום גמיש של FSK ותכניות מודולציה אחרות על אותה חומרה. A יחיד SDR יכול לעבור בין BFSK עבור הודעות בטיחות ו-DM עבור נתונים באמצעות חישוב גבוה, או אפילו ליישם גלאז היברידי. כמו טכנולוגיית SDR בוגר והופך זול יותר, זה יהיה יותר ויותר פרוס יחידות בצד הכביש ובסופו של דבר בכלי רכב.

Non-Orthogonal FSK ו- Sparse Coding

מחקר ב- non-orthogonal מרובות גישה (NOMA) עורר השראה non-orthogonal FSK (NO-FSK), שבו משתמשים מרובים חולקים את אותה להקת תדר על ידי שימוש בצלילים שונים במקצת וביטול מוצלח ב-FSK. גישה זו משפרת את היעילות הספקטרום תוך שמירה על חוזקות הקוד החסיוני של FSK.

שיקולים מעשיים ל-FSK ב- VANETs

מעבר לתיאוריה, פריסה בעולם האמיתי של FSK ב- VANETs חייבת לקחת בחשבון את מגבלות הרגולציה, בין-אופרציה, ודו-קיום עם טכנולוגיות קיימות.

המונחים: Spectrum Allocation

במדינות רבות, קבוצת 5.9 GHz (למשל, 5.850–5.925 GHz בארה"ב) מוקצה עבור מערכות תחבורה חכמות. תקן DSRC מגדיר שבעה ערוצים MHz.מערכת מבוססת FSK תצטרך להתאים בתוך מסכות ערוץ אלה.החדשות הטובות הן ש- BFSK עם שיעור נתונים מתון (למשל, 3-6b) יכול בקלות להתאים ערוץ 10 להקות שמירה צמודות.

אפשרויות ל- IEEE 802.11p/802.11bd

כדי להיות בר קיימא, פתרונות FSK חייבים להיות מעורבים עם הדומיננטי של DM מבוסס DSRC ואת החדש IEEE 802.11bd (הדור הבא V2X) גישה אחת היא להשתמש FSK בערוץ בקרה ייעודי (CCH) בעוד שלDM משמש על ערוצי שירות (SCHs) לחלופין, כפול-Mo-de Transceivers יכול להקשיב הן על PHY.com, כמו ETS.Es, ETS.

בדיקות שדה ומדדי ביצועים

כמה סקירות הראו כי מערכת BFSK של FSK קיבלה לדוגמה את היתרונות של 10-3 מילימטר ב- SNR 3 dB נמוך יותר מאשר זה של מערכת דומה של DM בתרחיש כביש מדמיע. . בדיקות בעולם האמיתי בקניונים עירוניים אישרו כי FSK מספק יותר עקביות למשלוחים עבור הודעות בטיחות תקופתיים.

מסקנה

תדירות Shift Keying מציעה שילוב משכנע של עוצמה, פשטות ויעילות כוח שהופכת אותו מתאים מאוד לשיפור אמינות החלפת נתונים ב-Vehicular Ad-hoc Networks, בעוד שהוא לא יכול להתאים את שיעורי הנתונים של מערכות מרובות-קרייר מודרניות, הביצועים שלה בתנאי ערוצים מאתגרים - מהלכים מורכבים בתעשייה, DoppK להפיץ, והתערבות - הוא לעתים קרובות גבוה יותר עבור הודעות בקרת בטיחות כי צורה של תקשורת VCC, כמו תיקון אוטומטי, כמו תיקון אוטומטי של מערכת הפעלה, כמו תיקון VSDR.

(ב) לקריאה נוספת ב-FSK ב-Vnets, מומלץ להתייעץ עם ספריית IEEE Xplore דיגיטלית (FLT:0(link)FLT:1 עבור מאמרים על מודולציה אדפטיבית (Regulations) מ-ETSI Intelligent Systems Commission (FLT:2(link) LT 3) לספק פרטים על DSRC ו- C-V2X codos על בסיס שיטות למידה ניתן למצוא את סקר רדיו ו-FLT5 (D) של LT2: