תפקיד Band Pass Filters בניהול Spectrum עבור רדיו קוגניטיבי

טכנולוגיית רדיו קוגניטיבית שינתה באופן יסודי את האופן שבו מערכות תקשורת אלחוטיות מנהלות את ספקטרום הרדיו.על ידי כך שמאפשרות גישה דינמית ללהקות תדרים תת-קרקעיות, רדיו קוגניטיבי מבטיח להקל על המחסור בספקטרום ולשפר את היעילות הכוללת של הרשת.בלב היכולת הזו נמצא מרכיב קריטי: הלהקה עוברת מסנן (BPF) בסביבה אלחוטית שבה אותות מאינספור מקורות קואקס, מסנן הלהקה מספק את ההתאמה הנדרשת לבודדים, ומבטיחה של מערכות הפעלה חיוניות, בדיקות רדיו, ופעולות אסטרטגיות, בדיקות, בדיקות אבטחה, אסטרטגיות, אסטרטגיות, לוגיות, לוגיות, לוגיות, סודיות, לוגיות אבטחה חיוניות של מערכות הפעלה, בדיקות אבטחה, לוגיות, לוגיות, לוגיות, לוגיות, לוגיות, סודיות, לוגיות, לוגיות, פילטרות, סודיות, פילטרות, פילטרים, לוגיות, פילטרים, אסטרטגיות, לוגיות אבטחה, לוגיות אבטחה, לוגיות אבטחה, פונקציות הפעלה לוגיות אבטחה, פונקציות אבטחה, פונקציות אבטחה, פונקציות אבטחה חיוניות של מערכות הפעלה סודיות, פילטרים של מערכות הפעלה סודיות, הגדרות אבטחה, הגדרות אבטחה, פילטרים של מערכות הפעלה פילטרים של מערכות הפעלה סודיות, פילטרים, פילטרים

הבנה של Band Pass Filters

פילטר של להקה עובר הוא מעגל או מכשיר אלקטרוני המאפשר אותות בטווח תדר מסוים לעבור דרך תוך הגדלת אותות מחוץ לטווח זה.אזור התדר שבו אותות מועברים נקרא FLT:0 פסים:0 פסנדרוFLT:1, ואת האזורים שבהם אותות חסום נקראים רכיבי גל (FLT:2stopbandsFLT 3: 3) המעבר בין אזורים אלה מאופיין על ידי תדירות מיושמת וניתוב, כולל רכיבי campercipin, כולל ciprators Active) ו-re (מתאים).

הפרמטרים המרכזיים של מסנן פס פסילה כוללים את תדירות המרכז (f0), רוחב הפס (BW), אובדן החדרה (כמות עוצמת האות שאבדה בפס המעבר), ואת הדחייה (כמות ההנעה המסופקת בפסים) עבור יישומים רדיו קוגניטיביים, מסננים חייבים לעתים קרובות לעמוד בדרישות תובעניות: טווח כוונון רחב,סלקטיביות גבוהה, אובדן נמוך, גודל פיזי קטן, ויכולת לטפל רמות רוחב פס רחבות שונות של סינון (Q) אך הן בדרך כלל יותר מאתגרות יותר של מיפוי).

מסננים לעבור Band נבדלים מסננים נמוכים (אשר להעביר את כל התדרים מתחת לחתיכה) ופילטרים גבוהים (אשר עוברים את כל התדרים מעל קיצוץ) במקלט רדיו קוגניטיבי, מסנן פס פס פס פסים בדרך כלל ממוקם מיד לאחר האנטנה כדי לתקן את הלהקה התדירות הרצויה לדחות את המפריעים מחוץ לפס לפני האות מגיע מגבר נמוך (LNA).

תפקיד Band Pass Filters in Cognitive Radio

רדיו קוגניטיביים מבחינים דינמיים את סביבת הספקטרום, לזהות להקות תדר לא מנוצלות או בלתי ניתנות להגדרה (חורי ראייה), ולהתאים את הפרמטרים השידור שלהם ( ⁇ , כוח, מודולציה) לפעול בלהקות אלה מבלי לגרום להפרעה מזיקה למשתמשים העיקריים.בנד מעביר מסננים הם חלק מתהליך זה בשלבים מרובים, החל מספקטרום הראשוני רגיש לשידור סופי.

המונחים: Sensing

ספקטרום מדויק רגיש הוא הבסיס של פעולת רדיו קוגניטיבית.הרדיו הקוגניטיבי חייב לסרוק במהירות טווח תדר רחב כדי לזהות אילו להקות תפוסות על ידי משתמשים ראשוניים או מורשים. Band להעביר מסננים מאפשר זאת על ידי בידוד של מגזרי תדר ספציפיים במהלך תהליך החישה.Afilts לעבור את רוחב הפס של חומרת טונה יכול להיות סחף על פני אזור של עניין ראשוני, המאפשר למקלט למדוד אנרגיה בערוצים בודדים, כגון פילטרים, במיוחד, כלומר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 פילטרים, 000 פילטרים, 000 ⁇ , 000, 000, 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בפועל, ספקטרום חישה לעתים קרובות משתמש שילוב של גילוי אנרגיה, זיהוי תכונה מחזורי, וסינון מותאם. A טונה עובר מסנן עם אובדן כניסה נמוך ומהירות מעבר מהירה חיוני עבור בזמן אמת חישה בסביבות ספקטרום צפוף.התקדמות במערכות מיקרו-אלקטרוניקה-אלקטרוניקה (MEMS) ופילטרים כוונונים משופרים של אמינות בזמן אמתית ואמינות של רכיבים קוגניטיביים מהירים יותר.

ניכוי ההשוואה וקיום

ברגע שרדיו קוגניטיבי בוחר להקה תדר לפעולה, עליו להבטיח כי השידור שלה אינו מפריע למשתמשים ראשוניים סמוכים או רדיו קוגניטיבי אחר.הלהקה מעבירה מסנן בצד המשדר מעצב את האות המועבר רק לתעלת הערוץ המיועדת ודחתה את פליטות הפליטה מחוץ לפס.

בצד המקלט, הלהקה מעבירה מסננים להגן על החזית הרגישה מפני אותות חזקים בלהקות סמוכים.ללא סינון הולם, משדר קרוב בערוץ השכן יכול לטעון את המקלט, גרימת desensitization או חסימת. ברשתות רדיו קוגניטיביות שבו מכשירים מרובים עשויים לפעול בסמיכות בתדר קרוב, דחיית עצירה של המסנן קובעת ישירות את יכולתה של המערכת לפעול ללא התערבות הדדית, לדוגמה, טלוויזיה קוגניטיבית, תוך כדי פילטרים חיוניים להפעלה של ערוצי רדיו ניידים;

תדירות Agility ו- Reconfiguration

תכונה מוגדרת של רדיו קוגניטיבי הוא היכולת לשנות את תדירות ההפעלה על זבוב בתגובה לזמינות ספקטרום.זה דורש (FLT:0tunHz להקה להעביר מסננים FLT:1 שיכולה להתאים את תדירות המרכז שלהם רוחב פס דינמי. מסננים ניתן בדרך כלל להשתמש varactors (מטווח קבוע של אובדן), החלפת בנקים, או חומרים ferroelectric כגון בריום סטנדרטי (כיסוי רדיו) עבור טווח הפסד קבוע של 50 GHz).

אתגר אחד הוא כי כוונון לעתים קרובות מקטין את הביצועים שלו: כמו תדירות המרכז מותאם, רוחב הפס וגורם איכות שינוי.כדי לטפל זה, עיצובים מסנן מתקדמים משלבים אלמנטים רבים של כוונון או תוכניות כוונון דיגיטליות שמתאימות הן לתדירות והן רוחב פס בו זמנית.חלק ממערכות רדיו קוגניטיביות משתמשות FLT:0filter בנקים FLT:1 - קבוצה של מסננים קבועים המכסים טווחים שונים - בעודם בין אלה הם לא צריכים ספקטרום קבוע של פעולות פשוטות יותר, אך ורק כדי לספק ספקטרום קבוע של ספקטרום קבוע של בנקים פשוטים של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של כוונון.

דינמי Spectrum Access ו-התאמה

מעבר למבחר תדר פשוט, רדיו קוגניטיבי יכול להתאים את המאפיינים המסננים שלהם בתגובה לתנאי ערוץ משתנים.לדוגמה, אם משתמש ראשוני מופיע בערוץ סמוך, הרדיו הקוגניטיבי יכול לעבור לסנן עם רוחב פס צר יותר או רולר גלילי תלול כדי למנוע הפרעה סיבתית.הרעיון הזה, הידוע בשם FLT:0adaptive סינון של 1LT:1, דורש מסננים כי ניתן לתקן רק בתדירות אנלוגית, אך ורק לאחר עיבוד דיגיטלי (D).

ארכיטקטורות רדיו מתקדמות, כגון רדיו מוגדר תוכנה (SDR), במטרה לדחוף כמה שיותר עיבוד לתוך התחום הדיגיטלי ככל האפשר.עם זאת, ללא להקה טונה באיכות גבוהה לעבור מסנן בקצה הקדמי, ADC חייב לדגום רוחב רוחב רחב מאוד המכיל אותות חסימת חזק, הדורש טווח דינמי גבוה מאוד ורזולוציה.

היתרונות של שימוש ב Band Pass Filters in Cognitive Radio

היתרונות של שילוב של הלהקה ביצועים גבוהים עוברים מסננים במערכות רדיו קוגניטיביות המשתרעים על פני ממדים מרובים של פעולה. היתרונות האלה הופכים את המסנן לחלק חיוני של עיצוב רדיו קוגניטיבי.

  • (FLT:0) איכות אות והסתמכות: ⁇ FLT 1 על ידי דיכוי רעש והתערבות מחוץ לפס, הלהקה מעבירה מסננים לשפר את יחס המוביל-לכאורה (CNR) ושיעור שגיאות מעט (ER) של האות המתקבל.זה מתורגם ישירות לשיעורי נתונים גבוהים יותר וקישורים חזקים יותר, במיוחד במגוון רחב יותר של סביבות.
  • (FLT:0) ספקטרום ספציפי של Utilization: ההרחבה 1 של Precise מאפשר רדיו קוגניטיבי לפעול קרוב יותר למשתמשים ראשוניים מבלי לגרום להפרעה מזיקה, ובכך מאפשר אריזה יעילה יותר של משתמשים משניים לתוך חורים זמינים.
  • (FLT:0) ,Reduced Power Contion:FLT:1 על ידי הגבלת השלבים המגברים לעבד רק את התדרים של עניין, להקה מעבירה מסננים להפחית את הניתוק כוח מיותר.במכשירים ניידים מופעלים סוללות, חיסכון זה חיוני להאריך את זמן ההפעלה.
  • (FLT:0Simplified Digital Processing:FLT:1 עם אנלוגי חזק סינון למעלהfront, הדרישות על הממיר האנלוגי-לדיגיטלי (ADC) ומעבד אותות דיגיטליים הם רגועים.
  • (FLT:0)Imroved Coקיום:FLT:1 ב רשתות heterogeneous שבו מספר טכנולוגיות גישה רדיו (למשל, LTE, Wi-Fi, Bluetooth) חולקות את אותו המכשיר, להקה מעבירה מסננים המאפשרים לכל רדיו לפעול באופן עצמאי ללא התערבות, באמצעות דיפלקסר או מספר סידורי מספר.

אתגרים ופיתוח עתידי

למרות התפקיד הקריטי שלהם, הלהקה מעבירה מסננים לרדיו קוגניטיבית אתגרים משמעותיים שחוקרים ומהנדסים ממשיכים לטפל בהם.הדחף לעבר רדיו קטן יותר, משולב יותר, וזריז יותר מציב דרישות מחמירות על טכנולוגיית סינון.

גודל ואינטגרציה

(המסננים מסורתיים של בד גבוה, כגון resonators cavity או משטח אקוסטי גל (SAW) מסננים, הם גדולים פיזית ולעתים קרובות לא ניתן לשלב עם שבבים חצי-מוליכים למחצה. עבור מכשירי רדיו קוגניטיביים ניידים, גודל הוא ממריץ העיקרי.

טווח כוונון וקווירנטיות

השגת טווח רחב של כוונון - על סדר של כמה octaves - בעוד שמירה על גבוה Q, אובדן נמוך, לינאריות טובה היא קשה מאוד. פילטרים מאוישים מציעים כוונון מתון אבל לסבול מ Q בתדרים נמוכים ולא ליניאריות שיכול לגרום עיוותים ספציפיים של החלפה (Switched capacitors) באמצעות MEMS או CMOS לספק ביצועים טובים יותר אבל להציג את המהימנות נמוכה יותר וייתכן שיש להם 10 נקודות יעילות 3 עדיין לא זמין.

זמן תגובה ומהירות Reconfiguration

לעתים קרובות יש לשנות את תדירות המילימטרים או פחות כדי להימנע מהתערבות עם משתמשים ראשוניים או לעקוב אחר תנאי ספקטרום משתנים במהירות.זמן סינון המסנן כוונון - הזמן הדרוש כדי להסתגל מתדירות מרכזית אחת לאחר - חייב להיות commensurate. מכני כוונון (למשל, MEMS) יכול להיות איטי, בעוד כוונון אלקטרוני (varactor) הוא מהיר יותר בטווח היברידית.

טמפרטורה ויציבות סביבתית

מערכות רדיו קוגניטיביות בעולם האמיתי חייבות לפעול על פני טווחי טמפרטורה רחבים (-40 מעלות צלזיוס ל +85 ° C) ובנוכחות של רטט, לחות, ולחצים סביבתיים אחרים.חומרי מסנן ורכיבים חייבים להיות יציבים בתנאים אלה.לדוגמה, ה- capacitance של varactors עם שינויים בטמפרטורה, שינוי תדירות הטמפרטורות של המסנן, כגון שימוש בטכניקות שליליות של זמן-תרגול או יעילות דיגיטלית, אך הן מורכבות עבור פעולות יעילות, אך הן מורכבות עבור פעולות יעילות דיגיטלית, אך הן מורכבות עבור פעולות אמינות.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

(ב) כמה דרכים מבטיחות נרדפות להתגבר על האתגרים הללו.FLT:0 (Digital RF Front-endsFLT:1 המשלב מסנן אנלוגי עם ביטול דיגיטלי של להפריע עשוי להפחית את הנטל על מסננים פיזיים.FLT:2Reurable metamaterialFLT 3: פילטרים ספציפיים לסינון חומרים אלקטרוניים ו-FLT:4lidigdigdigdigdigial 7.

בנוסף, ההתקדמות ב-[[1924]] ו[[1924]]]], [[1924]]]] ו[[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

מסקנה

מסננים פסים הם מרכיב חיוני של מערכות רדיו קוגניטיביות, המאפשר ספקטרום מדויק רגיש, שליטה בהתערבות וגמישות בתדר דינמי.כפי שהביקוש לנתונים אלחוטיים ממשיך לגדול, וספקטרום הרדיו הופך להיות צפוף יותר, התפקיד של הפילטרים האלה רק להגדיל.היכולת לעמוד בגניבהיל, גבוה Q, מסננים בתדר נמוך בצורה קומפקטית ויעילה יותר יקבעו באופן ישיר את יכולת הסינון של רשתות רדיו מתקדמות יותר, בעוד שעדיין מספקות אתגרים משמעותיים יותר.

מקור:0 (ב) 1

  • (FLT:0)IEEE - רדיו קוגניטיבי: Brain-EmPower Wireless CommunicationsearFLT 1 (Seminal Review)
  • (בלטינית:0ARRL - Band Pass Filters for HFevolveFLT) 1 (Practical filter design Primer)
  • (FLT:0Microwave Journal - פילטרים ל-Cunable Radio SystemsFLT:1 (פרספקטיבה תעשייתית על מגמות מסנן טוטלי)
  • (FLT:0)IEEE - Reurable Bandpasss עבור רדיו קוגניטיבי Front-EndscioFLT 1 (סקר טכני)