האבולוציה המהירה של הנדסה רכב הובילה לפיתוח של Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) כטכנולוגיה בסיסית עבור מערכות תחבורה חכמות. VAKs מאפשר כלי רכב-to-vehicle (V2V) ו- Auto-to-to-infra Structure (V2I) תקשורת בעלת פוטנציאל חיוני לשיפור בטיחות הכביש, זרימת התנועה, ותמיכה בתפקודי נהיגה אוטונומיים בלב של רשתות אלה של הפעלה מרחוק (VSulation) יש צורך מרכזי עבור מערכת הפעלה יעילה של מערכת נתונים אלחוטית (S) אשר היא קריטית עבור מערכת הפעלה מרחוק של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה ידנית של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של אבטחה אלקטרונית של מערכת הפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של אבטחה אלקטרונית.

הבנה של Frequency Shift Keying (FSK) ב- Depth

Frequency Shift Keying (FSK) היא טכניקה דיגיטלית מודולציה שבה תדירות אות נושא הוא מגוון בהתאם לזרם הנתונים הנכנס. בצורתו הקטנה ביותר (BFSK), "1" לוגי מיוצג על ידי תדר אחד (למשל, התדירות בתוספת שינוי) ו"0" על ידי תדר מתקדם אחר.

בהקשר של VANETs, FSK הוא במיוחד מושך כי הייצוג התדירות-domain משאת יפה לסביבות עם רעש אמבוד משמעותי.בניגוד Amplitude Shift Keying (ASK), אשר פגיע לאותתתת העיוות, שלב FSK מסתמך על הבדלים ספציפיים אשר מציגים הרבה פחות רגישים לריאציות בסימן המתקבל.

תקן עבור מערכות תקשורת vehicular רבות, כגון תקשורת קצרה ייעודית (DSRC) בשימוש בצפון אמריקה ו- ITS-G5 באירופה, בדרך כלל מעסיק את חטיבת תדרי אורתורגן (OFDM) כשכבה הפיזית העיקרית שלה.עם זאת, FSK נשאר טכניקה ליבה עבור ערוצי בקרה, רדיו מתעוררים ויישומים בטיחותיים נמוכים נתונים למעשה, תקן SDSKS) לשימוש רוחב פס גבוה יותר (SK) עבור תרחישים של רוחב פס גבוה יותר של SDSKSKS) עבור שימוש ב-SKSKSKS) עבור שימוש ב-SKSK נמוך יותר עבור שימוש ב-SKLUMFSK נמוך יותר עבור תרחישים של שימוש ב-SK-FSK נמוך יותר עבור שימוש ב-SK נמוך יותר עבור שימוש ב-SK נמוך יותר עבור רוחב פסים (SK נמוך יותר עבור שימוש ב-SK-SKLUMFS) עבור שימוש לעתים קרובות יותר עבור שימוש ב-SKLUMFSKLUMFSKLUMFSKLUMFSK נמוך יותר עבור ערוצי בקרה, לעתים קרובות יותר עבור שימוש ב-SK נמוך יותר עבור שימוש ב-SKLUMFSKL

דרישות תקשורת VANETs ותפקיד FSK

VANETs חייב להתגבר על קבוצה ייחודית של אתגרים תקשורת.רכבים נעים במהירויות גבוהות, לעתים קרובות מעל 100 ק"מ / שעה, המוביל לתנאי ערוץ משתנים במהירות.שינוי דופלר הנגרמת על ידי תנועה יחסית יכול להיות גבוה כמו כמה קילוהרץ בתדרים טיפוסיים של ספקים (למשל, 5.9 GHz עבור DSRC), וכתוצאה מכך תדירות של מתפתל ושגיאות.

FSK מתמודד עם אתגרים אלה באמצעות האינטנסיביות שלה לריאציות של בידוד. כי מידע מקודד רק בתחום התדר, מקלטי FSK יכולים לסבול טווח דינמי רחב טיפות פתאומיות בכוח האות. un-coherent FSK Demodulators, אשר מזהה את התדר המיידי ללא מעקב אחר שלב המוביל, הם עמידים במיוחד לשלב המהיר שנגרם על ידי Doppent FSK עובר דרך אבטחה קריטית אפילו על ידי הודעות.

בנוסף, VANETs דורשות שקיפות נמוכה מאוד - לעתים קרובות פחות מ -100 שניות עבור יישומים בטיחותיים פעילים.תהליך קבלת ההחלטות הפשוט של FSK (האפשר זיהוי מיידי ללא שוויון מורכב או ארבעהייה משנה) תורם לעיכוב עיבוד מופחת.לדוגמה, מקלט בן FSK יכול להחליט על קצת ברגע שהתדירות משולבת מעל תקופה אחת, המאפשרת ליד חסימה זו של פולמוס, שבו הוא חייב לאסוף את הניגודיות מהירה יותר.

דרישה חשובה נוספת היא קנה מידה.כפי שדחיסות הרכב עולה - למשל, במהלך שעת העומס על כביש רב-מלנאלי - הרשת חייבת להתמודד עם מאות שידורים במקביל בהקצאת ספקטרום מוגבלת.FSK, במיוחד עם מספר ערוצי תדר, מאפשר גישה פשוטה-דיוויזיונית מרובים (FDMA) על ידי הקצאת תדרים שונים למכוניות או קבוצות שונות, ניתן למזער ללא צורך בתזמון משולב ביעילות עם גישה ל-FSKFSFKuptativesupativesuptativesupativesupativesuptative (F) תוך כדי שמירה על ידי תאימות).

יתרונות נרחבים של FSK ביישומים של רכב

מעבר לעוצמה הכללית שהוזכרה לעיל, FSK מציע כמה יתרונות נפרדים התואמים עם מגבלות של הנדסה לרכב.

המונחים: Interference Resilience

מנועי רכב, מנועים חשמליים, משתנים, ואלקטרוניקה על הסיפון לייצר הפרעה אלקטרומגנטית משמעותית (EMI) של FSK תדירות-דומיין הוא הרבה פחות מושפע רעש מגודל מ ASK או QAM (Quadrature Amplitude Modulation) בתדירות נמוכה יותר על ידי מערכות פיזור גבוה לייצר פולסים רחבים שיכולים להיות בעלי שליטה אוטומטית של FK2, אך ורק אם כי הם עדיין יכולים להחליף את הפחתת התדירות של מערכות ההפעלה של FK2.

פשטות קשה ועלויות

תעשיית הרכב היא רגישה ובעלת אמינות מונחת עלות ומיומנות- FSK Modulators ניתן לבנות עם אוסטרטור יחיד מבוקר מתח (VCO) וקלט נתונים דיגיטלי, בעוד שדמולים יכולים להשתמש במגירים בתדר-ל-למתח או מעגלים מבוססי PLL.אין צורך בממירים אנלוגיים-דיגיטליים או מעבדים דיגיטליים למקסימום של צריכת חשמל, להפחתה של כל אחד של רכיבי כוח קריטיים.

אנרגיה יעילה

חיי סוללה הם דאגה לא רק עבור כלי רכב חשמליים, אלא גם עבור מכשירים ונקודות של תשתיות. משדרי FSK יכולים לפעול במצב פרץ עם מחזורי חובה נמוכים, צריכת חשמל מינימלי כאשר idle. עבור מקלטים, סימולטורים FSK שאינם בעלי רגישות גבוהה מבלי לדרוש כיתת כוח-מפרק מקומי של 30 מ"מ-D-Ricb" יכול להשיג פחות כוח- 30 מ"מ-Ric-R.

תאימות עם סטנדרטים קיימים

FSK נתמך על ידי רבים אלחוטיים שבבים המשמשים יישומי רכב.לדוגמה, תקן IEEE 802.15.4 (Zigbee) משתמש FSK בכמה להקות תדר, ו- Bluetooth Low Energy (BLE) מעסיק את Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK) , פרוטוקולים אלה כבר מותאמים עבור יישומים V2X, כגון ב- IEEE 80b1 ו-G2K2K, כולל לעתים קרובות ערוצי בקרה נמוכים עבור מערכות ניהול C.

פתרונות ניהול והנדסת טכנולוגיות

בעוד FSK מתאים היטב עבור VANETs, פריסה שלה בסביבות הרכב מציגה כמה משחות הנדסיות שיש לטפל בזהירות.

מגבלות בנדידות ויציבות ספקטרלית

Binary FSK דורש רוחב פס של בערך פי שניים משיעור הנתונים בתוספת התדירות.עבור שיעורי נתונים טיפוסיים של 6-27 Mbps (כמו 802.11p), BFSK פשוט ידרוש ספקטרום רחב באופן בלתי חוקי - הרבה יותר מעל 10-20 ערוצים M עד 20 אינץ ') כדי להפחית את הפילטרים של GSK) באופן קבוע כדי להפחית את תדירות התדירות גבוהה יותר של 2Kp, אך לעתים קרובות להפחית את רמת פליטות גישה נמוכה יותר עבור רמות התדירות נמוכה יותר של 2KFKFKFART עבור , כדי להפחית את רמת פליטות נמוכה יותר, עם זאת, עם זאת, כדי להפחית את רמת פליטות גישה נמוכה יותר של 2KFKFET CART עבור , כדי להפחית את רמת פליטות גישה נמוכה יותר, עם זאת, עם זאת, כדי להפחית את רמת פליטות גישה נמוכה יותר של 2KFKFKFKp גישה נמוכה יותר, לעתים קרובות יותר, כדי להפחית את רמת פליטה נמוכה יותר, עם זאת, כדי להפחית את רמת פליטה של 2KLT-FKFKFKFKFKFKp גישה נמוכה יותר, לעתים קרובות, כדי להפחית את רמת פליטות גישה נמוכה יותר, כדי להפחית את רמת פליט

שילוב עם מערכות אלחוטיות אחרות

הלהקה 5.9 GHz שהוקצה עבור VANETs באזורים רבים היא קרובה להקות Wi-Fi בלתי מורשה ומכשירים תעשייתיים, מדעיים, רפואיים (ISM) אותות FSK, במיוחד אם לא מסונן כראוי, יכול לגרום להפרעה או להיות להפריע על ידי ערוצים אחרים לזיהוי תדר הסתגלות (AFK) טכניקות, כבר בשימוש ב- Bluetooth, ניתן להרחיב את מערכות VANETSK: Transceives-Srums פחות דינמית על ידי ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום (PS) עם טכניקות ספקטרום סטנדרטי) ספקטרום סטנדרטי (FKS) ספקטרום ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום ספקטרום ספקטרום של 2.

Synchronization and Frequency Offsets

תנועת הרכב מציגה שינויים בתדר דופלר שיכולים לגרום לאותת ה-FSK המתקבלת לנסחף מהתדרים הנימניאליים הצפויים של Doppler.If Uncorrected, שינוי זה יכול לדחוף את האות לחתיכות תדרים סמוכים, מה שגורם לשגיאות סמלים מודרניים FSK ליישם יחידות בקרה בתדר אוטומטי (AFC) שמשתלבות את התדירות המוארכת על ידי קווי ייצור קבועים של ה-DFK (SK) במקום לשנות את התדירות גבוהה יותר מ-SK) מאשר להפעיל את התדירות של מספרדבנים קבועים של שבבים קבועים של זמן (D2K) מאשר להפעיל את התדירות גבוהה יותר מאשר הפעלת שבבים קבועים של שבבים קבועים של תדירות שימוש בתדירות גבוהה יותר מאשר הפעלת שבבים קבועים של שימוש בתדירות גבוהה יותר מאשר מעקב אחר בסיס קבוע של מספרדפסים קבועים של לוח זמנים של שימוש בתדירות של מספרדפסים קבועים של מספרדלהלן: סחף על-SK) על-SK) אשר עוקב אחר בסיס קבוע של לוח זמנים של לוח זמנים של מספרדלהלן: DPSK) אשר עוקב אחר בסיס קבוע של לוח זמנים של לוח זמנים של תדירות קבוע של לוח זמנים של לוח זמנים של לוח זמנים קבוע של לוח זמנים קבוע

Multipath Fading ו- Frequency Selectivity

בסביבות עירוניות, אותות יכולים לשקף מבנים וכלי רכב, המגיעים למקלט דרך מסלולים מרובים עם עיכובים שונים ועצימות. רכיבים רב-פתים אלה יכולים לשלב באופן הרסני בתדרים ספציפיים, מה שגורם לקידוד אלקטרו-מסלולי של תדירות שעשוי לבטל כמה טונס FSK באופן קבוע, כדי להתמודד עם אותות קלים של CDMA הוא לעתים קרובות מעדיף כי הוא להפיץ נתונים על פני הרבה תת-מונים צרים; עם זאת, עם גישה FS יכול גם יכול להיות גם לעשות שימוש מרובים של שימוש בתדירות נמוכה יותר.

שילוב עם טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

כשמערכות הרכב מתקדמות לרמות גבוהות יותר של אוטומציה, הביקוש לתקשורת מהירה ואמינה יותר גדל.FSK הוא לא סביר להחליף את DM כמו המודולציה העיקרית של לוח גבוה ב VANETs, אבל זה ימשיך לשחק תפקיד קריטי תומך.

מערכת FSK-OFDM

כדי להשיג את שני שיעורי הנתונים הגבוהים ואת אותות נמוכים חזקים, סטנדרטים עתידיים עשויים לאמץ גישה היברידית שבו רשת משאבים זמן ⁇ זמן ⁇ מחולק: שלDM יש הודעות פס גבוה (למשל, נתוני חיישן, עדכונים), בעוד FSK שמורה עבור נתונים אולטרה-מישים, נמוך-latency שליטה ובטיחות הודעות מוקדם להראות כי אלה היברידיות יכול לעבור בין שני דרישות אנלוגיות על בסיס קבועות רבות.

רדיו חדש (NR) ו- C-V2X

תקן V2X של 3GPP (C-V2X) של C, חלק משחרור 14 ומעבר, מסתמך על DM ו- SC-FDMA עבור מטוס הנתונים.עם זאת, ערוץ בקרת צד פיזיקלי (PSCCH) וערוץ הזיקה בצד הפיזי (PSFCH) עשוי ליהנות באופן פעיל מהעוצמה של FSK עבור משימות מחקר והכרה היא מתמשכת באמצעות רכיבי FSK אחרים, אשר מותאמים ל-R, אשר נבדקים, אשר ניתן להשיג מידע על מנת להבטיח את התדירות גבוהה יותר מאשר על מנת למנוע בקרה מסוג FSK (R) של SCK) של מערכת בקרת תדרים ספציפיים, כולל קיבולת גבוהה יותר מאשר על מנת להבטיח את התדירות גבוהה יותר מאשר על מנת להבטיח את התדירות גבוהה יותר מאשר על מנת להבטיח את התדירות גבוהה יותר מאשר על מנת למנוע בקרה מסוג FSK (R.

Machine Learning for Fitive Modulation

בהתחשב בטבע דינמי מאוד של ערוצי vehicular, תוכניות מודולציה הסתגלות כי לעבור בין FSK ומודולציות אחרות בזמן אמת הוצעו. Machine Learning (ML) מודלים יכולים לחזות את מצב הערוץ המיידי מפרמטרים כגון מהירות רכב, מרחק והיסטוריית כוח אות. לדוגמה, מתווך למידה עמוק יכול להחליט להשתמש 4-FSK תחת דופלר מתון אבל ליפול בחזרה ל- BFSpre, כאשר ניתן לאסוף נתונים מקודמתים אלה על פני מחזור חיים מתמשך, ללא יכולת למידה עמוקה, ללא יכולת בחירה.

עבור בקרת שיוט שיתופית (CACC) ו- Truck platooning, שקיפות נמוכה מאוד ואמינות גבוהה הם חובה.היכולת של FSK לספק זיהוי מהיר הופכת אותו למועמד אידיאלי עבור לולאה בקרת ב-Intra-platoon.בתרחישים של platooning, כלי רכב מתקשרים בטווחים קצרים (10-50 מטר) שבו multipath הוא פחות חמור, ו-FSK יכול להשיג מעט פחות שגיאות מתחת ל- 10 ריבועים פעילים עם כמה 5.91 קישורים פעילים.

יישומים מעשיים ומחקרי מקרים

כדי לבסס את הדיון, זה שימושי לבחון את יישום העולם האמיתי שבו FSK כבר פרס בהצלחה ברשתות vehicular.

אוסף אלקטרוני (ETC)

אחד השימושים המוקדמים והנפוחים ביותר של FSK בתקשורת הרכב הוא במערכות איסוף אלקטרוניות, כגון אלה המבוססים על תקן ISO 14906.מערכות אלה משתמשות קישור תקשורת לטווח קצר ייעודי בין קורא צד דרכים לבין transponder בעל רכב בעל שם כלי רכב, הקישור מעסיק FSK בנתוני נמוך (בדרך כלל 500 kbps ל- M2b) כדי להבטיח החלפת מידע אמין של כלי רכב אלקטרוניים אפילו בתנאי טיפול אלקטרונים לאורך זמן קצר לפני מהירויות של טיפול אלקטרוניות.

מערכות התראה חירום

במערכות אבטיפוס מסוימות, כלי רכב חירום (אמבולנסים, משאיות אש) לשדר את הגישה שלהם באמצעות משואה ייעודית FSK בתדר של 5.9 GHz.כלי רכב בקרבת מקום מצויד מקלט FSK בעלות נמוכה (מסביר לגלם) יכול לפענח את האזהרה עוד לפני שמכונית החירום נמצאת בקו ישיר של הראייה, הודות לחדירה נמוכה של מערכות כאלה נבדקים תחת תגובה בטוחה של 60% בזמן הניסויים של נהיגה.

תשתיות-to-Vehicle (I2V) שלב התנועה אותות ותזמון (SPaT)

אורות תנועה משדרים את המידע בשלב ותזמון שלהם ( ספירת ירוק, צהוב, אדום) יכול להשתמש FSK על פני טווח קצר כדי להבטיח שגם כלי רכב עם יחידות שוק נמוכות לקבל את הנתונים.שיעור הנתונים הנמוך (כמה קילוביט לשנייה) מספיק עבור הודעות SPaT, ואת החיתק של FSK הוא מועיל במיוחד כאשר מבנה התנועה גורם השתקפות של מספר 99% של טייס באמצע של 20 מטרים רבועים של כוח רצון גבוה של 20 ק"מ, ו-עשרים, 000 של הצלחה, 000 של 100 מטרים, 000 של כוח המשיכה של כוח קיבולת גבוהה של 100 מטר בגודל FSK של .

מסקנה

תדירות Shift Shift Keying נשאר טכניקה מודולציה אבן הפינה עבור רשתות אדים Vehicular ad-hoc, המציע איזון משכנע של יציבות, פשטות ויעילות אנרגיה. בעוד שתפוקה גבוהה שלDM שולט מטוס הנתונים בסטנדרטים מודרניים V2X, FSK ממשיכה לשרת באופן משמעותי את התפקידים הקריטיים בערוצי בקרה נמוכים, שידורים קריטיים, ומערכות מותאמות לאחור.

לקריאה נוספת על FSK Modulation ויישומים שלה בתקשורת vehicular, המשאבים הבאים מומלץ:

  • [01:0] [13] ⁇ :2364 203] ,917 22,113:283]
  • (ב) [ה]המשרד לתחבורה:0 [ה] ל[דרוש מקור]]:2,364 [15],917 22,113]
  • (ב) [15] [13] [15] [15] [15] ,2 [15] ,2 [13] , תקנים אירופיים ל-ITS-G5 ושימוש ב-FSK בערוצי בקרה.
  • (ב) [15] [15] ויקרא י"א:2 ויקרא:2 ויקרא: ויקרא יט): ⁇ ל-C-V2X, כולל חלופות שכבתיות פיזיות.
  • [01:0] , [ה]מקדש]: "הההחלמה של FSK עבור V2V Safety Communications":2IRFLT 3: 3 - ניתוח ביצועים מבוסס סימבול תחת ערוצים ריאליים.