מבוא ל- LPWAN ו- The Role of Phase Modulation

רשתות שטח נמוכות (LPWAN) הופיעו כאבן הפינה של האינטרנט של הדברים (IoT), המאפשרות קישוריות למכשירים הדורשים תקשורת לטווח ארוך, נתונים נמוכים באמצעות חישוב, ושנים של חיי סוללה כוללים מטרים חכמים, חיי לחות, מסלולי לחות, ומוניטורים סביבתיים.השכבה הפיזית (PHY) של כל טכנולוגיית LPWAN היא מקום שבו אפשרויות מדידה ישירות של יעילות כוח, טווח, וחסינות שלב זה מציע שיטות עבודה שונות.

יסודות של שלב ה- Modulation

שלב שינוי מפתח (PSK) Fundamentals

שלב מודולציה מקודמת מידע דיגיטלי על ידי שינוי שלב של אות נושא הסינוסדי. בצורתו הפשוטה ביותר, שלב המוביל לוקח אחד קבוצה סופית של מדינות דיסקרטיות, כל אחת המייצגת קבוצה של ביטים. שלב של 0 מעלות עשוי לייצג 0 בינארי, בעוד שינוי של 180 מעלות מייצג 1 בינארי בשלב בינארי של שינוי (BPSK) כי המידע הוא נשא בשלב זה של אותות אמפיביים פחות מאשר מערכת אחסון נמוך.

קידוד וסמלי מיפוי

סט של מצבים שלב מותרת ויזואלית בתרשים כוכבים, שבו כל נקודה תואמת לשלב מסוים (ולעתים קרובות amplitude) של המוביל. עבור שלב טהור, כל הנקודות שוכבות על מעגל של אמפולציה קבועה. BPSK יש שתי נקודות ב 0 ° ו-180°; QNRPSK יש ארבע נקודות ב 45,135 מעלות, 225 מעלות, ו 3 °, בין נקודות קצה קרוב לרמה גבוהה יותר (ללא קיבולת) נמוך יותר של קיבולת נמוכה יותר (בקיצור נמוכה יותר) ב-S) עם רמות נמוכות יותר (נמוכה (פחות נמוכה יותר) ב-S) ב-S) כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, קרוב לרמה נמוכה יותר של פחות או יותר של פחות או יותר של פחות או יותר של פחות נמוכה יותר של פחות גבוהה יותר של קיבולת נמוכה יותר של פחות גבוהה יותר (נמוכה (נמוך (נמוך (נמוך) ב-180 מעלות צלזיוס).

טכניקות שלב-שלביות מפתח ב- LPWAN

שלב בינארי Shift Keying (BPSK)

BPSK היא תוכנית המודולציה שלב החזק ביותר, המציעה הסתברות של סימן כי הוא בערך 3 dB טוב יותר מאשר QPSK עבור אותה אנרגיה עבור אותה אנרגיה לפחות. זה מקודמת סמל אחד ל bit, מה שהופך אותו ספקטרום לא יעיל אבל מאוד resilient. BPSK משמש כמה תקני LP עבור ערוצי בקרה או עבור היטל כאשר טווח מקסימלי הוא נדרש.

שלב הריבועים Shift Keying (QPSK)

QPSK מכפיל את שיעור הנתונים של BPSK מבלי להגדיל את רוחב הפס הנדרש על ידי ⁇ שתי ביטים לסמל באמצעות ארבע מדינות שלב.ארבע נקודות הקונסטלציה בדרך כלל לסובב 45 מעלות יחסית לאקסים כדי לפשט את ההתאוששות של החברה. QPSK משמש באופן נרחב בטכנולוגיות LP הדורשות יותר באמצעות לוח, כגון NB-IoT עבור העברת נתונים בלינק, אך שיעור השגיאה של QPSK בתוסף לבן של 2, הוא פחות גרוע יותר מאשר סמלים (G) עבור 2 סיביות עבור שימוש זהה השני לדרגה, אך ורק 2 , אך הוא פחות נפוץ, אך ורק 2 סיביות עבור 2 רזולוציה שנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה אחת לשנייה היא פחות מ- B- B- B- B-P עבור שידורים עבור שידורים עבור העברת נתונים.

ההרחבה QPSK (OQPSK)

גרסה של QPSK, Offset QPSK מעכב את הרכיב (Q) על ידי חצי תקופת סמל ביחס למרכיב In-phase (I) זה שינוי פשוט מונע מעברי שלב בו-זמנית 180 מעלות, אשר גורם וריאציות אמפיריות גדולות מאוד שיכול לעוות את האות כאשר משתמשים במגברי חשמל שאינם לינאריים.

PSK (DPSK) ו- pi/4-DQPSK

בשלב שונה שינוי ההחלפה מפתח (DPSK), המידע מקודד בשלב השינוי בין סמלים רצופים ולא בשלב המוחלט.NRPSK מבטל את הצורך בהתייחסות של נושא משותף למקלט, מפשט את הדמולטור וצמצום צריכת החשמל.DPSK מאומץ באופן נרחב במערכות LPWAN, שם השגת קוהרנטיות היא יקרה או לא מעשית.

השוואת Modulation Schemes for LPWAN

בחירת תוכנית שלב מתאים של שלב מודולציה עבור מערכת LPWAN כוללת איזון של נתונים, טווח, צריכת חשמל ומורכבות המקלט. BPSK מציעה את הרגישות הטובה ביותר אבל היעילות ספקטרלית הנמוכה ביותר. QPSK משתפרת באמצעות חישוב בעלות של 3 dB יותר אנרגיה לאותה BER.OQPSK ו- pi-DQPSK המסחר בשפל קטן ב BER (בהשוואה ל- QPSK) לביצועים לא טובים יותר, אך לעתים קרובות יותר עבור תחנת כוח קריטי עבור לוח זמנים, כאשר הוא מוגבל יותר, כאשר הוא מוגבל יותר, כאשר הוא מוגבל יותר, כאשר הוא מוגבל יותר, כמו גם עבור לוח זמנים יעיל יותר, כאשר הוא מוגבל יותר עבור לוח זמנים של הפונקציה Loflink מופעל עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור לוח זמנים קריטי, כאשר הוא מוגבל יותר, כאשר הוא לעתים קרובות יותר, כאשר הוא מוגבל יותר עבור מערכת ההפעלה עבור לוח הבקרה אוטומטית יותר עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור מערכת ההפעלה עבור ספקטרום יעיל יותר עבור מערכת ההפעלה עבור ספקטרום יעיל יותר, כאשר הוא

שלב ה-Sovern LPWAN Technologies

לור וצ'יפפר להפיץ Spectrum

LoRa (טווח ארוך) משתמש בטכניקה מבוזרת צ'ייפ קניינית (CSS) שבה תדירות נושאת סחף ליניארית עם הזמן, בעוד CSS הוא בעיקר מודולציה תדירות, את ה-Suffs ניתן לראות כצורה של מודולציה רציפה-phase. A chirpulation שמתחילה בתדירות מסוימת ומגדילה או מקטין את המידע על ידי התזמון של מעברי התדירות שלו, אשר למעשה שלב מתון 124-RepH) הוא יעיל ל-Reducation (Ricance) כדי להפיץ את ה-L.

NB-IoT ו- LTE-M

NB-IoT, חלק מ- 3GPP משחרר 13, משתמש רוחב פס צר יותר (200 kHz) עם תרחישים תת-קרר של LTEHz או 15 kHz.הקישור משתמש ב- Orthogonal Frequency Division Access מרובות (OFDMA) עם QPR-LQ-R) עם QP-DVateation-R (הפחתת נפח של QP) עם Q-R.D-R) עם Q-R.D-R) עם Q-R.D-R.D-R.D.D-R) עם QP.D-R.D-R.D-R.D.D.D.D.D) עם QP.D.D.D.D-R.D.D.D.D) עם QP.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.O.O.O.O.D.D.O.D.D.D.D.D.D.D.D.D.

סיגפוקס ו- Ultra-Narrowband

Sigfox משתמש בגישה אולטרה-narrowband (UNB) עם רוחב פס של רק 100 הרץ לערוץ.המודולציה היא שונה שלב Binary שלב Shift Keying (DBPSK) על הקישור וגאוסיאן Frequency Shift Keying (GFSK) על דפוס ה-DBPSK הוא התאמה טבעית עבור UNB מכיוון שהוא יכול להיות מורחב ללא-קורטי, באופן נמוך מאוד (GFSK) עם לחץ דם נמוך) עם לחץ דם נמוך מאוד (DPS) עם לחץ דם נמוך מאוד) עם לחץ דם נמוך יותר) ו-DVDVDVDVDVDVDVDVDV) הוא תקן DBPS) עם לחץ דם נמוך מאוד (DVDVDVDVDVDVDVDVDVDVDVDVDVDVDVDVDPS) הוא התאמה טבעית עבור רמת רגישות נמוכה מאוד) עם רמת רגישות נמוכה מאוד (DVDVDVate) עם ירידה נמוכה מאוד (DVFSK) עם לחץ דם נמוך מאוד (DVate) עם לחץ דם נמוך מאוד) עם לחץ דם נמוך מאוד) עם לחץ דם נמוך מאוד) עם לחץ דם נמוך מאוד (DBPS)

סחר-offs: Power, Data Rate ו- Range

אין תכנית מודולציה שלב אחת אופטימלית עבור כל תרחישים של LPWAN. BPSK ו- DBPSK מציעים את ההשגה הארוכה ביותר בקצב הנתונים הנמוך ביותר, מה שהופך אותם אידיאליים עבור חיישנים מופעלים סוללות אשר שולח כמה חתכים ליום ממרתפים או אזורים כפריים. QPSK כפול או משולש את שיעור הנתונים, אך יש להפחית את תקציב הקישור על ידי כ 3DBV - כלומר טווחים של בערך 10-20% עבור אותו כוח שידור קבוע, לעתים קרובות יותר (S) לשימוש קבוע (Dlinkise) עבור מעבדים (Dlinkise) כדי להשתמש ב-Dlinkise) כדי להשתמש ב-Dlinke) כדי להשתמש ב-Dlinkise) כדי להפחית את שער אחסון (Dlinkise) כדי להפחית את שער אחסון (Dlinkise) כדי להפחית את שער אחסון (Dlinke) באופן קבוע (Dlinkise) באופן קבוע יותר (Dlinkise) כדי להשתמש ב-Dlinkise) באופן קבוע יותר (Dlinkise) עם פחות או משולש (Dlinkise) באופן קבוע יותר מאשר מעבדים פחות מ- 3Dlinkise) לשימוש קבוע (Dlinkise) כדי להפחית את לוח זמנים מורכב יותר מאשר שימוש ב- 3Dlinkise) כדי להפחית את לוח זמנים מורכב יותר

המונחים

סינכרון ושלב Noise

כל מערכות PSK דורשות תדר מדויק וסינכרון שלב בין משדר למקבל.Lo-cost IoT גבישי אווסוציאטורים יש דיוק מוגבל (בדרך כלל ±20 ppm), המוביל לתדירות של חומרים שיכולים לסובב את הקבוצה ולגרום שגיאות.לאות שונות כמו DPSK באופן טבעי לסבול מקטעים קטנים מכיוון שהם מקודמים על בסיס שינויים ולא על שלב מוחלט, אבל הם עדיין דורשים סמל או CQ רגיל ביעילות) למנוע שליטה פשוטה יותר (DPSK) כי הם לעתים קרובות סובלים של קוד פתוח יותר מאשר PSK.

עיצוב Transceiver עבור כוח נמוך

המגבר הכוח (PA) הוא אחד הצרכנים הגדולים ביותר של אנרגיה במדר אלחוטי. PSK מודולים כי לשמור על מעטפה קבועה, כגון BPSK ו QPSK (כאשר משתמשים ברש"פ ליניארי), לאפשר לרש"פ לפעול ליד ריצוף שבו יעילות מגיעה לשלב 50-60%, עם זאת, QPSK עם דופק WAND מוגדל מציג וריאציות מפוסלות כי הם להפחית את היעילות הדיגיטלית של OQ-D ו-D יותר, אך ורק לאחר מכן, כך, כולל רכיבים מתקדמים יותר, כך, כך, כולל שבבים מתקדמים יותר, כולל פונקציות מתקדמות יותר, אך ורקמותקטיביים, אך ורקדנציה גבוהה יותר, כולל פונקציות מהירות גבוהה יותר, כולל אופטימיזציה של Microsoft.

מגמות עתידיות וטכניקות מתקדמות

המחקר ממשיך למודולציה מתקדמת של שלב עבור LPWAN, שמטרתו לדחוף את גבולות הרגישות ויעילות ספקטרלית.אחד מבטיח כיוון הוא השימוש של שלב מתמשך מודולציה (CPM), אשר GMSK ו- GFSK הם מקרים מיוחדים. אותות CPM מציעים מעטפה קבועה ומעברים חלקיים, המציע יעילות כוח מעולה תוך השגת קומפקטיות ספקית.

מסקנה

טכניקות שלב של Modulation בבסיס השכבה הפיזית של טכנולוגיות בולטות רבות של LPWAN. מן הפשטות החזקה של BPSK בערוצי בקרה NB-IoT ל-DBPSK השונה בשימוש ב-Sigfox אולטרה-narrowband, כל תוכנית מציעה איזון ייחודי של טווח, שיעור נתונים וצריכת חשמל.הבנת אותם פתרונות שדה מסחר-offs חיוני עבור ארכיטקטים מערכת IoT אשר צריכים לבחור את המצב הנכון או עבור יישום ספציפי, כמו פיתוח יישומים גבוהים יותר, כדי לאפשר פתרונות ניהול יעיל יותר, יישומים גבוהים יותר, יישומים גבוהים יותר, כדי להמשיך פתרונות ניהול יעיל יותר, דורשות לטווח גבוה יותר, יישומים מתקדמים יותר, יישומים, כדי להמשיך ניהול יעיל יותר, יישומים מתקדמים יותר, כדי להמשיך ניהול פרויקטים יעילים יותר, יישומים יעיל יותר, כדי לאפשר פתרונות ניהול יעיל יותר, יישומים יעיל יותר, יישומים יעיל יותר, יישומים יעיל יותר, דורש יותר, כדי להמשיך ניהול פרויקטים מתקדמים יותר, כדי לקדם פתרונות ניהול פרויקטים יעילים יותר, יישומים מתקדמים יותר, יישומים מתקדמים יותר, יישומים יעיל יותר, יישומים יעיל יותר, יישומים יעיל יותר, יישומים מתקדמים יותר של פתרונות ניהול פרויקטים יעילים יותר, יישומים מתקדמים יותר, יישומים מתקדמים יותר, יישומים מתקדמים יותר, יישומים מתקדמים יותר, יישומים יעיל יותר, יישומים יעיל יותר, יישומים מתקדמים יותר, כדי לקדם פתרונות ניהול פרויקטים מתקדמים יותר,

(ב) [קרא]: [ה] [ה]] [ה]] [ה]], [ה] [ה]], [ה]], [ה]] [ה]]]], [ה]]] [ה'], [ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[