Düşük Güç Genişleme Ağı (LPWANs), Nesnelerin İnterneti için temel bir teknoloji haline geldi, akü-işlemli cihazlar için uzun menzilli kablosuz bağlantı sağlar (FSK) gürültüye karşı basit, sağlam bir çalışma için duruyor ve enerji verimliliği doğrudan şekillendiriyor.Bu makale, FSKulation tekniklerinin uygulanmasına uygulanan modülasyon programları arasında, temel ticari tasarım ve uygulamalarla ilgili olarak ayrıntılı bir inceleme sağlar.
FSK Modulation
Frekans Değiştirici, dijital verileri, taşıyıcı frekansı ayrık değerler arasında değiştirerek kodlayabilir. En basit formda, bir ikili FSK (BFSK) verici, ikili 1 için bir frekansı temsil etmek için bir frekans gönderir ve alıcı bu frekans değişiklikleri verileri kurtarmayı sağlar.FSK sinyali, taşıyıcı frekansı, frekans sapması (iki sinyal frekansı arasındaki fark), ve sembolün sembolü olarak belirlenir.
FSK sinyalleri doğal olarak sürekli olarak sürekli olarak geliştiriliyor, yani bu dalganın amplitüdünün amplitüdülleri taşımakta, düşük enerji verimliliğinde çalışan ortamlardaki FSK yükselteçleri yapmak - ek olarak, sürekli gelişen modülasyonlar daha az hassastır.
FSK Variants LPWANs'ta kullanılır
Temel FSK konsepti basit olsa da, birkaç çeşit, ⁇ verimliliğini artırmak, müdahaleyi azaltmak veya alıcı tasarımını basitleştirmek için geliştirildi. Bu tür modeller Mioty, Dash7 ve bazı özel sistemler gibi LPWAN standartlarında yaygın olarak kabul edilmektedir.
İkili FSK (BFSK)
İkili FSK sabit bir sapma ile ayrılmış iki farklı frekans kullanır. Çok düşük maliyetli, düşük maliyetli FSK. BFSK vericiler, BFSK'nin minimum devreleri ile inşa edilebilir; genellikle bir gerilim kontrollü osilatör ve dijital veri kaynağı ile birlikte yapılır. Düşük hesaplamalı üst düzey, BFSK'nin son derece düşük maliyetli, düşük maliyetli sensörler için cazip hale getirir.
Gaussian FSK (GFSK)
Gaussian Frekans Değiştir Anahtarlama Pre-filters the baseband data with a Gaussian düşük frekanslı modulation.Bu, yüksek enerjili altyapı izlemesine neden olan yüksek frekanslı bileşenleri azaltır. Gaussian filtre bant genişliğine ve eksbolit içersinde bulunur.
Minimum Shift Keying (MSK) ve GMSK
Minimum Shift Keying, sürekli olarak dışlanma FSK'nın, frekans sapmasının yarısının biraz oranını eşitlediği özel bir durumdur, 0,5'in modulation indeksi veriyor. Bu seçim, sabit zarfı devam ederken ana ⁇ lobları ile meşgul eden ana kullanım alanlarının genişletilmesini sağlar. MSK ayrıca GSM hücresel standarttan daha iyi bilinen ve belirli LPWAN kanalları için uygun hale getirir.
FSK Performans Özellikleri LPWAN Context
FSK modulation for an LPWAN, birkaç performans ölçüm konusu: bağlantı aralığı, veri oranı, güç tüketimi, müdahale esnekliği ve spektral verimliliği. Bunların her biri FSK varyantının ve parametrelendirilmesinden etkilenmektedir.
Link Range and Hassasity
FSK alıcıları iyi hassasiyet elde eder çünkü frekans domaini algılaması, çeşitli açılardan farklı olarak çeşitli kilometrelerce daha fazla çeşitliliğe sahip olabilir. ancak, multipath fadinga frekansına neden olan yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, FSK tabanlı LPWAN bağlantıları, çeşitli ölçeklerde veya daha yüksek siparişlere göre değişebilir.
Data Rate and Spectral Verimliliği
FSK'nın spektral verimliliği genellikle FSK'nın birkaç yüz bitlik modülasyon (QAM) veya faz anahtarını değiştirmesi (PSK) aynı oranda daha fazla hassasiyete sahip çünkü FK, FSK'nın düşük seviyeli performansına göre daha düşük maliyetlidir.Süresel verimliliği artırmak için, MSK veya GMSK'yi bir araya getirebilir, bu da daha dar bir spektruma aynı oranda feda eder.
Güç Tüketimi
FSK'nın en güçlü avantajlarından biri enerji verimliliğidir. vericisi, doğrusallaştırma devreleri olmadan basit bir osilatör ve güçlendirici kullanabilir.FSK demodülatörler düşük güç limitli yükselteçlerle uygulanabilir. birçok FSK tabanlı LPWAN çipleri aktif resepsiyon sırasında mevcut bir tüketim elde edebilir, görev bisikletleri tarafından uygulanan işlemden yıllarına izin verilir.
Interference Resilience
Ampiliteye dayalı müdahale, örneğin dürtüsel gürültü veya yakın kablosuz vericiler değişken güçle sınırlı etkiye sahiptir, FSK'ya yönelik sınırlı etkiler, frekans-küresel müdahaleye girişilebilir, ancak FSK'nın dar bantlı doğası, frekans-hopping spektrumu gibi (FHSS) frekansları azaltmak için hassas veya doğrulayıcıları azaltmak için FSK ile birleştirilebilir.
FSK için LPWAN Sistemlerinde Tasarım
Uygun FSK varyantını seçin ve parametrelerini ayarlamak, çoğu zaman çatışma, gereklilikler. Aşağıdaki temel tasarım kararları:
- [FONT=0)Modulation Index:[[Dönetici:[Dönetici: 0,5'e yakın) daha dar bant genişliğine sahip olmak, ancak zaman zaman zaman hataları ve frekans sürükleme duyarlılığı artırmak. Yüksek indeksleri (≥1) spektrum tüketiminin maliyetinde gürültü bağışıklığı artırmak.
- [FONT:0) Direktif:[Dönetici: [Dönder: 0,0) Kaynak genişliği ve LPWAN'ın şekli 0,5 ila 0.5 arasında değişmektedir.
- [FONT:0) Yeterlilik Deviasyon: Büyük sapmalar iki frekansı ayırt etmek, bağlantı marjını geliştirmek için daha kolay hale getirir, ancak sık sık sık sık sık kullanılan bant genişliği, limit sapmaları zorlar.
- [FOWANs, ultra-narrowband FSK ( kanalla 12.5 kHz veya dar) en sık aralığı ve kapasiteyi sağlamak için kullanılır.
- [FONT:0)Receiver Architecture:[[Dönetici:0)[Dönetici:0)Receiver Architecture:[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0)) Coherent demodulation (bu, taşıyıcı kurtarma gerektirir) basit ve düşük tüketim için non-koherent FSK alıcılarını kullanır.
Sistem tasarımcıları ayrıca, hedeflenen LPWAN'ın fiziksel katmanı standartını da dikkate almalıdır. Örneğin, IEEE 802.15.4k LECIM için spesifikasyon (Düşük Enerji Kritik Altyapı İzleme) PHY, GFSK'yi frekansla geliştirmek için kullanır. Benzer şekilde, Mioty protokolü çok uzun menzillere ulaşmak için telegram bölme ve FSK modulation kullanır.
Diğer LPWAN Modulation Teknikleri ile Karşılaştırma
FSK, bazı özel sistemlerde kullanılan birkaç modulation aileden biridir ve IEEE 802.15.4 standartta kullanılan farklar, FSK'nın rolünün bağlamsallaştırılmasına yardımcı olur.
- [FONT=0]FSK vs. CSS: [Dönetici: LoRa'nın CSS'si, büyük bir bant genişliğine doğal olarak yayıldığı geniş bant genişliğine yayılmış, yüksek işlem kazanç ve daha dar bant müdahalesine ve fadinga güçlü bir direnç sunmak için daha uzun menziller elde etmek, daha düşük gecikmeli gecikmeli uygulamalar için daha düşük maliyetlidir. FSK'ya mal oluyor.
- [FONT:0]FSK vs. DSSS: DSSS, her bir piçin geniş bant genişliğiyle bir araya gelir, genişleyen ve kapayan cihazlara karşı sinyal yaymaktır.
- [FONT=0)FSK vs. PSK: Faz Geçiş Anahtarlama (özellikle BPSK ve QPSK) FSK'dan daha iyi ⁇ verimliliği sunar, ancak lineer amplifikasyonu ve koherent demodülasyon gerektirir. PSK'nın yüksek performanslı gücü oranı güçlendirici verimliliğini daha düşük kılar, bu da enerji miktarı anlamına gelir.
Her modulation tekniği, Pareto sınırında farklı bir nokta, veri oranı, güç ve karmaşıklık. FSK düşük güçte, basit-propmentasyon kadranında öne çıkar ve 868 MHz (EU) ve 915 MHz (US) ISM grupları için uygun fiyatlı bantlar için iyi bir şekilde uygun.
Future Yol ve Optimizasyonlar
Devam eden araştırma ve geliştirme, FSK'nın LPWAN bağlamlarında performansını artırmayı hedefliyor. Bir alan FSK parametrelerinin (modülasyon indeksi, veri oranı, sapma) gerçek zamanlı olarak ayarlandığında ayarlanıyor - kanalda iyi ve genişletildiği zaman, FSK'nın frekansıyla birlikte yüksek oranda sabit bir şekilde yayılması ve ölçümleme işlemine devam etmesi gerekir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Frekans Değiştirici modulation teknikleri düşük güç geniş tabanlı ağ tasarımında hayati bir yer tutuyor.En son basitlik, sabit geliştirme özellikleri, düşük aktif güç tüketimi ve uygulama kolaylığı, belirli aralıklarla tanışmak için fiziksel-katlı performans için onları uygun hale getirebilir, veri oranı ve güç bütçelerini seçerek.Youhether BFSK, yüksek verimlilik için yüksek çözünürlükte veya MSK / DR / DR'yi özelliklere sahip olacak şekilde, özellikle de belirli bir dizi ile tanışmak için, veri hızı ve güç bütçeleri tercih eder.
Daha fazla okuma için, [[Dönetici-freze-çevre-çevre-i [Dönetici:2)Wikipedia makalesini FSK) temel teori için görmek için bakınız.Digi-Key article on LoRa PHY