הבנת יסודות תדירות שינוי מפתח

(FSK) היא שיטה דיגיטלית של מודולציה המייצגת נתונים בינאריים על ידי שינוי תדירות מיידית של אות נושא בין ערכים דיסקרטיים שנקבעו מראש - בצורתו הפשוטה ביותר -binary FSK (BFSK) - אות לוגית של קו רוחב:0KLT:1 מקודמת כתדירות אחת ולוגיקה:2Falve למעשה מאפשר גישה משתנה של עוצמה, לעומת עוצמת קו רוחבית, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, היא בעלת עוצמה רבה יותר מאשר עוצמה רבה של עוצמה דומה לתדירות גבוהה יותר מאשר לתדירות גבוהה יותר מאשר לתדירות גבוהה של עוצמתה של עוצמה.

(ב) מגיע מספר גרסאות המותאמות לנתוני גודל שונים ולדרישות אמינות. Multiple Frequency Shift Keying (MFSK)FLT:1 משתמשת יותר משני תדרים, ומאפשר לכל אחד מהם לבצע מספר ביטים נוספים - לדוגמה, מערכת 4FSK יכולה לשדר 2 סיביות לסמל על ידי הקצאת ארבעה תדרים נפרדים:2Gausirsquas II:

Spectrum Utilization ו- Urban Wireless Challenge

סביבות עירוניות Dense מציגות צוואר בקבוק ייחודי לתקשורת אלחוטית: ריכוז גבוה של משתמשים, מכשירים ותשתיות הפועלות בתוך ספקטרום רדיו מוגבל ומוסמך מאוד הרץ.הביקוש לשירותי נתונים - מונע על ידי פס רחב נייד, IoT, יישומים עיר חכמה, ורשתות LTE/5G פרטיות - דורשות כל הרץ של ספקטרום כדי לשאת כמה שיותר מידע.מודולציה משפיעה ישירות על האופן שבו רוחב פס ניתן להמיר ביעילות באמצעות ערכת רוחב פס אחד / חומר זה בדרך כלל נחשב ל-אפקטיבי אחד / ספקטרום גבוה יותר (אפקטיבי) הוא בדרך כלל גבוה יותר עבור ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום זהה (אפקטיבי).

FSK, במיוחד BFSK, אינו ספקטרום מטבעו של A מסורתי אות בינארי FSK עם מדד Modulation Index FHz:0horiFLT:1 (יחס הקלה) של 1 דורש רוחב פס שווה בערך פי שניים קצב ה-FSKing עם תדירות ספיגה.זה לעתים קרובות עולה על רוחב הפס הנדרש על ידי הקצאה שווה ערך (שלב) או quaddd מציעה 2 ק"מפס גבוה ב- 2.

הסחר בין יעילות ספקטרלית לבין עוצמה הופך קריטי באזורים עירוניים רבים (כמו LoRaWAN, המשתמש באמינות הקישור המוצעים על ידי FHzK עולה על הצורך לארוז יותר משתמשים לתוך אותה הלהקה תדר. רשתות רבות של IoT (כמו LoRaWAN, המשתמשת בספקטרום התפשטות צ'ייפ - נגזרת של FSK) הראו כי שיעור נתונים נמוך יותר, אך מצוין של מערכת קישורים עדיין יכול לספק יכולת כוללת של קיבולת רשת נמוכה של קיבולת נמוכה של חיישנים, אך לא ניתן ל-רגישים נמוכה יותר, אך ורק עם ספקטרום זהה, אך לא ניתן ל-ה, אך ורק עם ספקטרום זהה, אך ורק עם ספקטרום זהה, אך ורק ספקטרום זהה, אך ורק עם ספקטרום נמוך יותר, אך ורק עם ספקטרום נמוך יותר, אך ורק עם ספקטרום נמוך יותר, אך ורק עם ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך יותר, אך ורק עם ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום נמוך יותר של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום נמוך יותר של ספקטרום נמוך של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום נמוך יותר, אך ורק

פריטים חיוביים של FSK ב Dense Urban Scenarios

  • (FLT:0) עמידות ל- Noise and Interference:veFLT:1 כי FSK מסתמכ על גילוי תדר ולא על אמפליטאו שלב, הוא יכול לשמור על שיעור שגיאה נמוך בהרבה (BER) בנוכחות רעש אימפולסיבי, קידוד תדירות-selective והתערבות צמודה המעדיפה סביבות העיר.
  • (FLT:0Simplified Acceptr Design: FSK המקלטים ניתן לבנות באמצעות גילוי לא-קוהרנטי (גלאי ההרחבה, מתפוררי המזהמים), ביטול הצורך במעגל התאוששות יקר.זה מקטין את העלות והצריכה של כוח - קריטי עבור מכשירים מרובים.
  • (FLT:0)Low Power Conture:FLT:1 משדרי FSK יכולים לפעול ביעילות ברמות כוח תפוקה בינוניות ללא מגבר ליניארי מורכב.הרבה טכנולוגיות בעלות כוח נמוך (LP) ממינוף גרסאות FSK כדי להשיג שנים של חיי סוללה על תא מטבע אחד.
  • (FLT:0)Constant Envelope:FLT:1 המעטפה האות FSK נשאר קבוע, כלומר מגבר כוח משדר יכול לפעול בהתאוששות (יעילות גבוהה) ללא עיוות.זה מועיל במיוחד עבור צמת חיישן סוללות מטופחת החיישן בחניון עיר חכמה, תאורה ופיקוח סביבתי.
  • (FLT:0) ספקטרום ספקטרלי יעילות (Raw bps/Hz): FSK קלאסי דורש הפרדה בתדר גדול יותר בין טונים לגילוי אמין, במיוחד כאשר משתמשים במקלטים שאינם בעלי יכולת.זה מגביל באופן חד-משמעי את כמות המשתמשים או כמה נתונים יכולים להיות מתאימים לגוש נתון של ספקטרום בהשוואה ל-QPSK או 64-QAM.
  • (FLT:0) קבלת יכולת להתאמה של Adjacent-Channel Interference:Figal 1:Figt1 בקצאות ספקטרום צפופות, ספקטרום הצד הספקטרום של אות FSK - במיוחד כאשר לא באמצעות עיצוב הדופק - יכול להדליף לתוך ערוצים שכנים, גרימת השפלה. Stric משדר סינון או שימוש ב-GFSK נדרש, אך זה מוסיף מורכבות וניתן להפחית את הנתונים.
  • (FLT:0) דמי שיא מסומנים: FLT:1 כדי להשיג גבוה דרך חישוב, קרן המטבע חייב להגדיל את מספר הטונים, אשר מרחיב את רוחב הפס הכבוש באופן אקספוננציאלי. A 16-FSK המתפשט מעל 16 תדרים יצרכו רוחב פס מסדר גודל רחב יותר מאשר מערכת QAM דומה המספקת את אותו סמל, מה שהופך אותו ללא מתאים עבור שירותים רחבים כמו 5G.
  • (FLT:0) מורכבות גדולה במסדרים גבוהים יותר: ⁇ FLT 1:1 למרות ש- BFSK פשוט קל לקבל, קרן המטבע דורש אפליה מדויקת על פני מספר גוונים, העלאת העלות והעוצמה של המקלט - ובכך משבח חלק מההתרון המקורי.

אסטרטגיות כדי אופטימיזציה של Spectrum Utilization עם FSK ברשתות עירוניות

למרות עונש רוחב הפס הטבוע שלו, FSK עדיין יכול להיות פרוס ביעילות ברשתות עירוניות צפופות בשילוב עם טכניקות עיבוד אותות מודרני וניהול משאבים.אסטרטגיות הבאות לעזור למקסם את התועלת של קישורים מבוססי FSK מבלי לבזבז את המשאבים הספקטרום הקטן.

תכנון תדירות וערוץ אל-מיקום

הקצאה קפדנית של ערוצי FSK בספקטרום זמין יכול למזער התערבות הדדית.ב תרחיש סלולרי IoT, מפעילי יכולים להקצות ערוצים שאינם מעצימים FSK בדפוס שימוש חוזר דומה ל-GS. מכיוון שסימנים FSK יכולים לסבול יחס מוביל גבוה יותר להשוואה מאשר QAM, תדירות מהירה יותר היא לפעמים אפשרי באלגוריתם של התנגשויות דינמיות - מונע על ידי ספקטרום של הסתברות להפחתה דרמטית של התקנים מקודמת Bluetooth, ולהפחית את ההסתברות זו.

שינוי היברידי והתאמה

סטנדרטים אלחוטיים מודרניים משלבים FSK עם יותר רוחב פס-יעילות מודולציה על בסיס לכל קישור או per-packet. לדוגמה, תקן IEEE 802.15.4K עבור רשתות שירות חכמות תומך ב-FLT:0multi-rate ו- Multi-ModeFLT רק גישה פיזית אחת שיכולה לעבור בין FSK, OQPSK, ו-DM בהתאם לאיכות הנדרשת כדי להתאים את הגישה הרחבה של ערוץ CAM.

רדיו קוגניטיבי ו- Dynamic Spectrum Access

טכנולוגיות רדיו קוגניטיביות (CR) - שסופקו על ידי תקן IEEE 802.22 עבור שטח לבן טלוויזיה - יכולות לשפר באופן דרמטי את השימוש בספקטרום הספקטרום על ידי כך שמאפשר לתקני FSK מבוססי לשימוש באופן זמני בספקטרום מורשה פנוי באופן זמני. בסביבה עירונית צפופה, להקות רבות ברישיון (למשל, ערוצי הטלוויזיה FSHF) יכולות להפחית את האלגוריתמים המסוכנים שלהם, ללא מגבלות מהירות או חלל.

יתר על כן, ניהול ספקטרום דינמי מתואם ענן - לפעמים נקרא "ספקטרום כשירות" - יכול להקצות ערוצי FSK בזמן אמת על בסיס עומס רשת, תנאי הפצה, ומפות התערבות.לדוגמה, בקר עיר חכם יכול להקצות תדרים ספציפיים FSK לאלפים של חיישני דליפת מים במהלך שעות מחוץ ל-peak, ולאחר מכן להחזיר את התדרים האלה למשתמשים רחבים במהלך שעות העומס.

טכניקות קבלה מתקדמות

(הגילוי הסגור של אותות FSK יכול לשפר את יחס האות הנדרש על ידי בערך 3 dB בהשוואה לזיהוי לא קבוע, ביעילות צמצום סטיית התדר הנדרשת ובכך רוחב הפס עבור שיעור נתונים תחרותי.מעבדים אותות דיגיטליים מודרניים יכולים ליישם רצף מקסימלי של אותות כגון Gספקטרום Gספקטרום (MLSEK) או זעזוע המותאמים ל- FSK, המאפשר את רוחב הפס לספוג את ההפרעה הבין-מכסבית של 2.

יישומים אמיתיים וסטנדרטים

כמה סטנדרטים אלחוטיים מחוסנים בסביבה עירונית מסתמכים על FSK או על הגרסאות שלה, מה שמוכיח כי המודולציה נותרה רלוונטית למרות החולשות ספקטרליות שלה.

  • (FLT:0) Bluetooth / Bluetooth Low Energy (BLE): irFLT:1 שניהם משתמשים GFSK עם אינדקס מודולציה בין 0.28 ל 0.35. BLE 40 הערוצים (2 MHz ספאcing) ב-2.4 GHz ISM נועדו לתמוך סביבות משתמש צפופות - ראשי, עונדים, משואות - שימוש בתדירות הסתגלות כדי לבצע הפרעה Wige-Fi.
  • (FLT:0)LoRaWAN:FLT:1 ,השכבה הפיזית של LoRa מבוססת על ספקטרום התפשטות צ'יפ (CSS), אשר ניתן להיחשב כצורה מורכבת של FSK שבו תדירות משתנה באופן ליניארי לאורך זמן. בערים צפופות, LoRaWAN משיג כיסוי לטווח קילומטרים עם שיעורי נתונים נמוכים מאוד (0.3-50 kbps), יעילות מסחר עבור רגישות וחדירה.
  • (FLT:0)IEEE 802.15.4k / 802.15.4gigture:FLT:1 התקנים אלה מגדירים שכבות פיזיות מרובות-rate FSK עבור רשתות חיישן בקנה מידה גדול, רשתות חכמות, ומינוף שימושי בתשתיות עירוניות.הם משתמשים לתיקון שגיאות קדימה כדי להתאושש מעיוות והתערבות, המאפשר תקשורת אמינה בספקטרום צפוף.
  • (FLT:0)DMR (רדיו סלולרי דיגיטלי): ראטל:1 למערכות רדיו דו-צדדיות מקצועיות לבטיחות הציבור והשימוש המסחרי מעסיק 4-FSK (ארבע-דרג FSK) מודולציה ב 12.5 kHz, מתן מידע קולי ושפל בסביבה עירונית צפופה עם ביצועים משותפים מצוינים.

עתיד Outlook: תפקידה של FSK ב-Dense Urban Spectrum

כ-5G ומעבר לאבולוציה, גמישות מודולית הופכת לדרישה רשתית ולא בחירה סטטית.FSK אינה צפויה להתחרות עם 256-QAM או של DM עבור קישורים גבוהים, במקום זאת, תפקידו יהיה ב-FLT:0massive Machine-types (MTC) ספקטרום גבוה יותר ויותר, כאשר מערכת ההפעלה ה-MLT 1 ו-FLT2, נמוכה יותר, שבה יש להעביר את ה-DV הקטנה ביותר ל-FDV-FDVtive ספקטרום נמוך יותר ויותר, כלומר, כלומר, ספקטרום של מערכת תקשורת מוגבלת, ספקטרום נמוך יותר ויותר, ספקטרום של מערכת מוגבלת, כאשר היא בעלת ספקטרום של מערכת מוגבלת של מערכת תקשורת מוגבלת של ספקטרום של ספקטרום של מערכת מוגבלת של ספקטרום נמוך יותר (MTC) מוגבלת של מערכת תקשורת מוגבלת של מערכת תקשורת מוגבלת של מערכת תקשורת מוגבלת של ספקטרום (MTC)

מחקר ב-FLT:0 uni-orthogonal גישה (NOMA)FLT:1 עם FSK גלפורמות הוא גם מבטיח.על ידי חפיפה במכוון אותות FSK עם רמות כוח שונות ושימוש בהפרעה מוצלחת, מקלט יכול לפענח מספר משתמשים FSK על אותו משאב תדירות, להכפיל את יעילות האזורית.

לסיכום, בעוד FSK קלאסי אינו המודולציה הספקטרוםית ביותר מבחינת בפסים גולמיים / הרץ, העוצמה שלו, בעלות נמוכה, המאפשר אסטרטגיות פריסה כי, הכולל, למקסם את השימושיות בסביבה עירונית צפופה. על ידי שילוב FSK עם תכנון תדר חכם, רדיו קוגניטיבי, הסתגלות מודולציה אדפטיבית, מקלטים מתקדמים, מעצבים יכולים לרתום את העוצמה של FSK תוך כדי הגדלת רוחב פס אווירי, אפילו כוח המשיכה של אנרגיה.

קישורים חיצוניים לקריאה נוספת

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא יא"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד:
  • (ב) [15] ראה Xplore: Performance of FSK in Urban IoT Networks (בספרדית: ⁇ )
  • (בלטינית:0) Bluetooth SIG: Bluetooth Radio Versions ו- GFSKFIRLT 1
  • (ב) ,0)LoRaWAN SpecificationFLT:1