הבנה של ריבוי דרכים בסביבה עירונית

סביבות הנדסה עירונית להציג נוף אלקטרומגנטי מורכב שבו אותות רדיו תדירות (RF) חייב לנווט מערך צפוף של מכשולים.אחד התופעות המעמיקות ומאתגרות המשפיעות על שלמות האות הוא ריבוי רב-אופטיקה.זה קורה כאשר גלים המועברים מן השידור למקבל באמצעות מספר מסלולים, הנגרמת על ידי השתקפות, דיפרונות קריטיים, ופיזור מבנים, כלי רכב, ריהוט רחוב, ואפילו שכבות אטמוספיריות.

מנגנונים של Multipath Proagation

(התמיכה רב-אופטית מופיעה במספר מנגנונים פיזיים.FLT:0 השתקפות מעגלית של ⁇ 1FeloKLT) מתרחשת כאשר האות קופץ משטחים גדולים וחלקיים כגון חזיתות זכוכית או קליטה מתכתית, ומייצרת גל מוקף באופן מובהק של מנגנונים שאינם מתפזרים בין-שניים (FLT) ו-DLCDLC (מפרקים) ממרחקים של מספר מובנים שונים של מובנים שונים של מנגנונים שונים.

השפעות על אות קידוד

(העלפוזיציה של רכיבים רב-פתטיים מובילה להפרעה קונסטרוקטיבית והרסנית, מה שגורם לתנודות מהירות בעוצמת האותות המוכרת בשם קידוד קידוד קידוד: NRFLT:0 נפיחות של קידוד FLT1 (השפעת כל התדרים באופן שווה) או FLT:2 דמו-Selective fadingive fading FLT 3: 3 (מרכיבים מסוימים יותר מאשר אחרים).

FSK Modulation ו-Volnerabilities to Multipath

איך FSK עובד

Frequency Shift Keying היא טכניקה מודולית שבה נתונים בינאריים מיוצגים על ידי שני תדרים נפרדים: תדירות נושאת F0 עבור בינארי 0 ו f1 עבור בינארי 1 (או להיפך) בצורתו הפשוטה ביותר, מתמשך-phase FSK (CPFSK) או מציג עיוותים מינימליים (MSK) משמשים לשיפור יעילות ספקית.

דרישות ספציפיות עבור FSK בערוצי Multipath

החסרונות העיקריים של רבפט ב FSK כוללים:

  • (FLT:0) Intersymbol Interference (ISI): אנדרל 1) העותקים של סמלים קודמים חופפים עם הסמל הנוכחי, מה שגורם לגלימות המתקבלות להיות סכום משקל של סמלים מרובים.זה מטשטש את גבולות התדר ומגביר את ההסתברות של דיסדהמת סמל.
  • (FLT:0) קידוד סלקטיבי: ⁇ 1 (FLT:1) תגובת הערוץ משתנה מעבר רוחב הפס של אות FSK. אם אחד הטון תדר חווה דעיכה עמוקה בעוד השני לא, הפער היעיל של SNR מוביל לשיעורי שגיאה סימטרית.
  • (FLT:0)Doppler-induced Frequency Spreading:FLT:1 סביבות עירוניות ניידות (למשל, כלי רכב משקפים אותות) לגרום לשינויים דופלר להרחיב את קווי הספקטרום. עבור צר פס FSK, זה יכול לגרום לדליפה כוח בין שני התדרים, מחק שינוי בנתונים המועברים.
  • (FLT:0) אתגרים נייונכרון: FLT:1) נדחה ו fading להקשות על המקלט להעריך את תזמון הסמל ותדירות המוביל באופן מדויק, מה שמוביל לביצועים דמוגרפיים מודרגים.

מחקרים הראו כי אפילו עיכובים צנועים של 50 ננו יכול להגדיל את שיעור השגיאה הקטן (BER) עבור FSK בשיעורי נתונים בינוניים על ידי סדר גודל. עבור יישומים הנדסיים עירוניים כגון מדח חכם או שליטה בתנועה, שבו קישורים בעלי עוצמה נמוכה הם חיוניים, ליקויים אלה אינם יכולים להתעלם.

אתגרים הנדסיים עירוניים

Street Canyons and Building Geometry

סביבות עירוניות כוללות תצורה צפופה של מבנים גבוהים שיוצרים קניונים רחוב.משטחים אנכיים מקבילים פועלים כמבנים דמויי גל, ומייצרים השתקפות מרובות בין הצדדים המנוגדים של הרחוב.זה תוצאות במספר גבוה של רכיבים רב-אופטיים עם עיכובים דומים, מה שגורם לתדירות חמורה של התנהגות אלקטרו-מנטלית.הכיוון של הרחוב ביחס להשפעות גם אם חוויות קונסטרוקטיביות או הפרעה הרסנית.

בניית חומרים וחשיבה Coefficients

חומרי בנייה מודרניים - זכוכית, פלדה, בטון ולוח מתכת - אקסטנסיבי גבוה רפלקטיבי בתדרים VHF / UHF. לדוגמה, בנייני משרדים מכוס זכוכית יכולים לשקף עד 80% של כוח אירוע, יצירת רכיבים ספקולריים חזקים.conversely, לבנים ואבן משטחים מניבים יותר מתפזרות.הריאציות בתכונות חומריות על פני שטח עירוני אחד, כי ריבוי ערוצים הוא במיקום גבוה מאוד נמוך יותר אותות לבנים או יותר מזווית גבוהה יותר של קופלה של 20K עשוי להתפשט.

מיילדות דינמיות ומשתנים טמפליים

סביבות עירוניות אינן סטטיות.לעבור כלי רכב, הולכי רגל ואפילו swaying מציג תנאי ערוץ זמן-varying.עבור FSK, יכולת זו של זמניות מתורגם ל- Doppler שאינם stationary התפשט ושינויים מהירים בדפוס ה-FSK חייב לעקוב אחר השינויים האלה, אך מקלטי FSK נמוכים לעתים קרובות חסרים גירוי מתוחכם כתוצאה מכך, שגיאות של אובדן מוקדם של כלי רכב רגיל (SIT) בתקופות תגובה אחת (SIT) נמצאים בשימוש בתקופות של לחץ דם קריטיות).

השפעות מרובות-אופטיקה עבור FSK

Ray Tracing and Site-Specific Modeling

כדי לחזות אפקטים רב-אופטיים על קישורים FSK בפרויקטים הנדסיים עירוניים, מהנדסים מסתמכים יותר ויותר על סימולציות ray-tracing.מודלים אלה משלבים 3D בנייה גיאוגרפית, תכונות חומריות ודפוסי אנטנה כדי ליישר את התגובה האימפולסית הרב-פת. כלים כמו Wireless InSite או פתרונות קוד פתוח מאפשרים לדור של פרמטרים ספציפיים לצומת או פלח רחוב יקר.

מודל ערוצים סטטיסטי

עבור ניתוח כללי, מודלים סטטיסטיים כגון רייסאן (עבור נתיבי ראייה קו-of עם מרכיב ישיר חזק) ריילי (עבור סביבות NLOS) משמשים בדרך כלל. בסביבות עירוניות עם קו-of-sight, ה-Ricean K-factor (ratio של כוח חיצוני לפיזור) בדרך כלל טווחים מ 0B ל- 10B. for FSK, נמוך יותר K-TU מרמז על החלפה מקיפה יותר עבור תקן IF.

אסטרטגיות ל-FSSK ב- Urban Multipath Channels

למרות האתגרים, כמה טכניקות מוכחות יכולות להציל את השלמות של האות FSK בסביבות הנדסיות עירוניות.בחירה של אסטרטגיה תלויה בעלות, מורכבות, דרישות יישום (למשל, צריכת חשמל לחיישנים שזוהו סוללות).

קבלה

טכניקות מגוונות מנצלות את העובדה כי עותקים עצמאיים רבים של אותו אות ניתן לשלב כדי להפחית את ההסתברות הקידוד (FLT:0) מגוון עצום של גלקסיות עצמאיות של אותו אות ניתן לשלב בין שתי אנטנות לפחות חצי גל כדי ליצור נתיבים קידוד עצמאי.עבור מקלטי FSK כוללים לעתים קרובות מגוון רחב של נתונים (הפחתת רוחב פס) אבל (לקט עם הכוח הטוב ביותר) או שילוב מקסימלי (סכום משקל) יכול לשפר את אותו מספר תרחישים בין-F2, לעתים קרובות, אך באופן יעיל יותר:

שווה וערוץ אסטימו

(ההתאמה של משככי תקפים יכולה למנוע התערבות בין-סימבול על ידי מודל ערוץ רב-אפ וליישם מסנן הפוך. עבור FSK, הזנת החלטות שווה (DFE) או לינארית שווה עם הסתגלות של מערכת-מערכת יחסים הם אפשריים עבור עיכובים נמוכים עד בינוניים של נתונים.עם זאת, שוויון מוסיף חישובי מעל פני ראש ודורש רצף של סביבה ⁇ (למשל, תשובות קבועות), אימפולסיביות סטנדרטיות לדרגה נמוכה יותר, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, בתנאי שמבוססות של 1 קבילויטרליות, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, ניתן להגדיר את התשובות הדחף שווה יותר מאשר 1.

תיקון שגיאות מתקדם

תיקון שגיאות (FEC) קודים כגון ריד-פולמון, קודים אבולוציוניים, או קודים מודרניים LDPC יכולים לשחזר נתונים שאבדו בשל הקידוד.עבור FSK ב multipath עירוניים, קודים המפרשים לאורך זמן או תדירות יעילים במיוחד משום שהם להפיץ שגיאות פורצות דרך קודים מרובים.In בפועל, מערכות FSK אלחוטיות בעלות כוח נמוך משלבות פשוטות עם יישומים של Vitbico deFding, אפילו קידודים קריטיים:

עיצוב אנטנה עם נכסים

באמצעות אנאנטנות כיוון בתחנה הבסיס או המקלט יכול להפחית את מספר המרכיבים הרב-פתטיים על ידי דחיית אותות המגיעים מזווית לא רצויה. בסביבות עירוניות, אנטנה סקטורת עם beamwidth של 60°90 מעלות יכול להפחית באופן משמעותי את העיכוב להתפשט ואת עומק התפתל. עבור FSK, משפר את התדירות הזו אופטימיזציה כי הערוץ הופך קרוב יותר להילוך.

שימוש ב- Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) עם שינויים FSK

בעוד מאבקים טהורים תחת הקידוד התדירות-selective, גרסאות כגון (FLT:0multicarrier FSKearFLT:1 (הידועות גם בשם MFSK) להפיץ את הנתונים על פני מספר רב של אוטגוניות (למשל, של ®DM עם מורכבות FKK-car-carrier) לכל חוויות קריירניות בערך, הפחתת גישה זו לתקני רדיו מסוג 2.

מחקרים ושיקולים מעשיים

רשתות חיישנים של העיר החכמה

בפרויקט תאורה רחוב חכם, קישורים לשליטה מבוססת FSK חוו תערובות תכופות כאשר מנורות הוצבו בפינות של בניין זכוכית רפלקטיבי. Measurements הראו עיכוב מתפשט עד 300 ns ועומקים דוהמים של 15 dB. הפתרון המשולב מגוון מרחבי (שניים מקבלים אנטנה על כל תא תאורה) עם קוד מהפכתי חזק (מס', אורך מס' 7).

תקשורת Vehicular Communications at Interparts

עבור תקשורת בין כלי רכב ל-roadside באמצעות FSK (למשל, תקשורת לטווח קצר ייעודי במערכות מורשת מסוימות), ה- Multipath הגרוע ביותר מתרחש בצומת שבו אותות מגיעים מכמה רחובות.Doppler מתפשטים ממכוניות נעות (עד 100 הרץ ב 60 קמ"ש) בשילוב עם עיכובים של 500 ns לגרום להתנגשויות תכופים תכופים תכופים תכופים - מתפתלים בין שני סטים של FSK) מקודמים, לעומת זאת, כלומר, לעומת זאת, לעומת זאת, כלומר, כלומר, כלומר, לעומת זאת, לעומת זאת, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, מ- 0, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, מ- 10 אחוזים של מחקר מדויק של מחקר של 4, 000 ns, 0001, 000 ns, 000 ns, 000 ns, 000 ns, 000 ns מוכחים של מחקר מדויק על ידי בדיקות של נייר כפול, 000 ns, מ-FK1, 000 פולשים, 000 ns, לעומת זאת, 000 ns, מ-FK1, 000 ns, 000 ns, 000 ns, 000 ns, 000 ns, 000 n

כיוונים עתידיים ועיסוקים טובים

בעוד הנדסה עירונית נעה לעבר תדרי 6G ו mmWave, אתגרים רב-פתטיים חדשים יופיעו.עם זאת, FSK וגרסאותיה נותרו רלוונטיות ללהקות בעלות כוח נמוך, להקות סימולפט (ISM, 868/915 MHz) מהנדסים צריכים לאמץ גישה שיטתית: ראשית לאפיין את הסביבה הרב-פת הצפויה באמצעות סקרים או אמפיריים; ולאחר מכן לבחור שילוב של מגוון, coding ו-DIQILOCTION, כמו בדיקות מהירות ו-D.

לסיכום, ריבוי רב-אופטיקה הוא מתווך מוגדר של יושרה אות FSK בסביבות הנדסיות עירוניות.אפקטים שלה - מנבא, ISI ובחירתיות תדירות - לא ניתן להתעלם ממנו.עם זאת, עם הנדסה זהירה של מגוון, שוויון, קולינג ועיצוב אנטנה, FSK יכול לספק תקשורת אמינה אפילו בעיר המשקף ביותר.