Kablosuz Yerel Alan Ağı (WLAN), modern iletişimin arka kemiği haline geldi, evler, ofisler ve kamusal alanlarda esnek ve güvenilir bağlantı sağlamak. Bu tür ağlarda çalışan birçok modulation tekniği arasında, Frekans Değiştir Anahtarlama (FSK) bir niş tuttu, ancak yüksek güç tüketimi nedeniyle ısrar etti.Bu makale, çok kullanıcı WLAN ortamlarında, FSK'nin performanslarını incelemekte, girişim, bant genişliği kısıtlamaları, kullanıcı yoğunluğu ve kanallarını incelemekte olan karmaşık bir etkileşim teknikleri ile.

Frekans Değiştirilmesinin Temelleri

Frekans Değiştirici Anahtarlama, dijital verileri, yüksek çözünürlükte bir taşıyıcı sinyalinin frekansına geçiş yaparak kodlamaktadır.In ikili FSK (BFSK), iki frekans mantıksal 0 ve 1. Üst sipariş M-ary FSK, yüksek çözünürlükte amplifiğe geçiş yapmak için daha fazla frekans kullanır ve verimli Sınıf-C amplifikasyon sağlar, düşük güçlendiricileri için çekici hale getirir.

Bir FSK sinyalinin güç spektrumu, seçilmiş frekanslarda, GSM ve Bluetooth'ta kullanılan yan loblar ile ilgilidir.En az değiştirme anahtarlama (MSK), Bluetooth Low Energy ve bazı mirası 802.15.4 tabanlı sensör ağları sunar.FSK'nın performansı, GSM ve Bluetooth'ta kullanılan Gaussian-filtered MSK'nin performansı.

Multi-User WLANs'taki performans Topları

Bit Hata Oranı ve Signal Quality

Herhangi bir modülasyon şeması için birincil ölçüm, Gaussian gürültünün (TYT) altında bulunan biraz hata oranıdır (örneğin, sinyal-to-noise oranının üst düzey fonksiyonunu takip eder (SNR).Q( (28)(2E) Diğer bir deyişle, yüksek çözünürlükteki farklılaşma oranına göre, Q[D][/FONT=D)[D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D))

Forput and Spectral Verimliliği

İkinci başına kaç tane daha fazla miktar bant genişliği ile aktarılabilir. M-ary FSK için, bant genişliği ve diğer birçok kullanıcı tarafından hızlı bir şekilde azalır.In multi-user WLANs, whereband-size-proof-proof-content QAM Ip the text the text text the text text text the text [değiştir | kaynağı değiştir]

Interference Resilience ve Kullanıcı Kapasite

Multi-user müdahalesi (MUI) diğer kullanıcıların aralıksız frekans veya zaman kaynakları işgal etme sinyallerinden kaynaklanmaktadır. FSK sisteminde, farklı kullanıcılar kullanıcı başına veya FSK sinyalini (birkaç frekans aralığına göre) veya kullanım süresiz çarpışmalardan kaçınmak için umut verici diziler kullanır.Bu, yüksek çözünürlükte olan USB frekans çarpışmalarına ve gerekli olan W ve FSK sinyalini kullanarak daha düşük bir süre boyunca otomatik olarak yükseltilebilir.

Challenges specific to Multi-User FSK WLANs

Birden Çok Access Interference

Sınırsız senaryolarda, kullanıcılar bir senkronizasyonu iletmektedir, kullanıcıların ve görev döngüsündeki frekans çarpışmalarına neden olur.Bir kolliding FSK sinyali, hedefin frekansında dar bir bant reçelatörü olarak görünür, potansiyel olarak bir çarpışma olasılığı düşük BER'yi korumak için, sistem sağlam bir hata düzeltmesi, otomatik tekrarlama isteği (ARQ) veya adaptive frekansı, bu kara listelenen kanalları umut eder.

Yakın-Far Problem

Bir kullanıcı erişim noktasına yakın olduğunda ve başka bir şey uzaktayken, yakın kullanıcıdan alınan sinyal gücü, uzak kullanıcı sinyalini aşırı derecede aşabilir, ancak bitişik kanal müdahaleleri, güçlü bir sinyalin yanlısı tarafından kesintiye uğrarsa, güçlü bir sinyalin bandına girer.

Carrier Synchronization and Doppler Shift

Multi-user mobil ortamlar, göreceli hareket nedeniyle, frekans verici ve alıcı arasında denge sağlar. FSK için, bu dengeleme, sinyali amaçlanan algılama filtresinden değiştirebilir ve pilotu kullanarak tahminleri dengelemek için doğru frekans ve aşama takip gerektirir, ancak daha hoşgörüsüzdür.

Band Wide Scarcity

WLANs genellikle yüksek seviyeli ISM gruplarında çalışır (2.4 GHz, 5 GHz, 6 GHz) aynı bant genişliğinin Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee ve diğer teknolojiler tarafından yoğun bir şekilde rekabet eder. FSK'nın düşük kontrol paketleri veya arıtlama sinyalleri için tekrar koruma sağlar.

Karşılaştırmalı Analiz: FSK vs. PSK ve QAM

Faz değişikliği anahtarlama (PSK) ve dört kişilik amplifikasyon (QAM) bugün yüksek çözünürlükte WLAN standartları (802.11ax/ac) çünkü yüksek performanslı bir dB SINR'nin altında 10 dB'lik bir araya gelerek, QAM degradasyonun 2 bit oranındaki payına kıyasla, FSK'nin güvenilir bir şekilde daha düşük bir güçle daha düşük bir güçle devam etmesini gerektirir.

FSK'nın bir diğer avantajı, heterojen sinyalleri ile birlikte iletişim kurma yeteneğidir. Çünkü FSK belirli frekanslarda enerjiye yoğunlaşır, QAM-OFDM sinyallerinin kullanılmadığı boşluklara yer verebilir.Bilgesel radyo sistemleri dinamik spektrum erişim genellikle FSK'yi algılama ve daha düşük müdahale ayak izi gibi uzun bir gecikme ile ikincil bir şekilde kullanır.

Multi-User Scenarios'larda FSK Performansını Geliştirme Teknikleri

Adaptasyon ve Kodlama

Modern WLAN sistemleri kanalı kaliteyi takip eder ve modulation programlarını gerçek zamanlı olarak değiştirir. FSK için, modulation düzenine göre uyarlanabilir bir seçim (2-FSK, 4-FSK, 8FSK), SINR'ye göre, güvenilir olmayan bir şekilde optimize edilebilir.

Hata düzeltme Coding

Forward hata düzeltmesi (FEC) çok kullanıcı FSK sistemleri için kritiktir. Convolutional kodları Viterbi decoding, turbo kodları ve düşük seviyeli parity-check (LDPC) kodları tüm FSK'ye uygulanır.FSK'nın kullanımı, FSK'nın tekrar yüklemesi olmadan frekansları geri kazanabileceği, gecikmeli kodların azaltılmasıdır.In Bluetooth, GFSK bazı paketlerde basit (1/3 oranında) tekrarlama kodu kullanır.

Frekans Hopping Spectrum (FHSS)

FHSS, mevcut bant genişliğini birçok dar kanala bölüyor ve orijinal 802.11 standardına umut etme vericisine neden oluyor. 1 Mbps'de 2GF kullanarak farklı umut dizilerini her kullanıcıya ayırarak, çarpışma olasılığı azaltıyor.FHSS'nin sertliği ile çok kullanıcı müdahalesine karşı iyi biliniyor.In the original 802.11 standardında, FHSS using 2GFSK, 1 Mbps was defined. Modern applications in 2.4 GHz bandı use the overlapping dizileri ve adaptif bir kanallama (örneğin, Bluetooth's adaptive frequency hopeping).

Interference Cancellation ve Multi-User Tespit

Gelişmiş alıcılar FSK sinyalleri yeniden inşa ederek bilinen müdahaleleri iptal edebilir ve tespit etmeden önce onları kaldırabilirler. Bu, düşük güç uygulamaları için, WLAN'larda merkezi koordinasyonla mümkün olan müdahalenin kanal tahminini gerektirir. Birden fazla FSK kullanıcılarının ortak tespiti (SEML) veya alan dekodingi kullanarak, yakın kullanıcı performansına ulaşabilir.

MIMO ve Uzay-Division

Birden çok dosya (MIMO) tekniği, daha yaygın olarak OFDM ile eşleştirilmişken, FSK'yı hedef FSK kullanıcısı için de çok yönlü olarak geliştirebiliyor. MIMO-FSK'nın yoğun ortamlarda önemli kapasiteye sahip olması nedeniyle FSK doğrudan uygulanabilir.

Pratik Uygulamalar ve Standartlar

Bluetooth ve Bluetooth Low Energy (sol) FSK'nın en yaygın olarak kabul edilenleri kablosuz LAN-adjacent senaryoları ile GFSK'yi birincil modunda 1 Bayanym/s ve bir Adaptasyon frekansının üzerinden 40.000'den fazla kanal üzerinden elde edilir. Multi-user desteği, özellikle de uzun vadeli IoT ağları için 915 MHz bandı ile elde edilir.

Wi-Fi'de, miras olarak, 802.11 (1997) standart, 1 ve 2 Mbps'yi kullanarak zorunlu bir FHSS fiziksel katmanı içeriyordu.FKS'yi düşük enerjili Wi-Fi'de takip edenlere rağmen, bu mod bazı endüstriyel otomasyonlarda geri uyumluluk için kalır.

Ek olarak, DECT (Dijital Gelişmiş Telekomünikasyon) standardı, GFSK'yı 1.9 GHz bandında kullanıyor ve dinamik kanal tahsisi ve zaman-division aracılığıyla birden çok el ele geçiriyor. Tüm bu durumlarda, başarılı çoklu kullanıcı operasyonu ile FSK'nın bir kombinasyonudur, güç kontrolü ve sağlam paket yapıları.

Future Yol ve Araştırma Trendleri

Kablosuz ağ büyük makine tipi iletişim (mMTC) ve Nesnelerin İnterneti olarak, FSK benzeri modulations yenilenen ilgiyi görebilir. Ultra-reliable düşük değer iletişim (URLLC) bu tür mimarilerle yakın çalışabilmesi için bir aday olabilir.

Makine öğrenimi, FSK parametrelerini gerçek zamanlı olarak optimize etmek için kullanılabilir. Örneğin, çoklu kullanıcı testlerinde optimizasyon aracı, FSK'nın alt düzlemsel modlama (örneğin, bazı LoRa benzeri sistemlerde kullanılan) bir alt alan algılaması olarak en iyi şekilde test edilmesini öğrenebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

FSK düşük güç için bir işhoru olmaya devam ediyor, düşük verimsiz iletişim için gürültü-kullanıcı iletişim, özellikle IoT, BLE ve mirasın sorunları QAM ve PSK'nın arkasındaki verimlilik gecikmeleri, sürekli geliştirme, frekans kesintisi ve düşük verimsizliğe tolerans, yüksek çözünürlükte yüksek oranda müdahale ortamına uygun olarak uygun şekilde devam ediyor.