Kablosuz bağlantının elektrik kadar önemli olduğu bir çağda, karşılıklı müdahale olmadan iletişim kurma yeteneği, mühendislik büyüsünün kısa bir şey değildir.Gerek spektrum teknolojisi bu koexistiteyi mümkün kılan temel tekniktir. Başlangıçta, radyo spektrumunu uyumlu bir şekilde paylaşmanın birçok kablosuz teknolojiyi nasıl geliştirebileceğini açıklayın.

Spectrum nedir?

Yayın spektrumu, bu sinyalin, bilgiyi taşımak için gerekli minimum banttan çok daha geniş olan frekans bandı üzerinden yayıldığı bir aileye atıfta bulunur, ancak teknik derin faydalar sunar:

  • [FONT=0] Interference Direnişi:[Dönetici] Geniş bir gruptaki enerjiyi yaymakla, dar bant müdahalecileri sadece sinyalin küçük bir kısmını etkiler, bu da geri çekilme sürecinde iyileşmek için geri alınabilir.
  • [[Dön erişim:[Dönetici:[Dönetici:0) Çok sayıda kullanıcı aynı spektrumu aynı spektrumu aynı anda farklı yayılma kodları kullanarak paylaşabiliyor (ko-division multiple access).
  • [FONT:0) Güvenlik ve düşük bir müdahale olasılığı:), sinyal, yayılma kodunu bilmemek gibi görünüyor.

Gürültü spektrumunun teorik temeli, Shannon-Hartley teoreminde yatıyor, bu da kanal kapasitesinin bant genişliği ile artış gösterdiğini belirtiyor.Gruplama oranına göre daha düşük bir sinyal-noise oranı (SNR) aynı veri oranı için. [FONTD:0)işleme kazancı).

Kısa Bir Yayın Tarihi

Global War II'de aktris Hedy Lamarr ve besteci George Antheil tarafından desteklenen bir frekans sistemi icat edildi, verici ve alıcı arasında bir piyano rulo kullanarak.Bu icat, modern yayılma spektrumu için zemin çalışmasını sağladı.

Soğuk Savaş sırasında ABD askeri doğrudan kanıtlayıcı spektrumu (DSSS) güvenli iletişim için yayıyor. Teknoloji, 1980'lere kadar sınıflandırıldı (FCC) son zamanlarda, düşük frekans-division multiplexing (OFDM) ve 4/5G/5G hücresel sistemlerde kullanılan bu düzenleyici hareket kedileri.

Türler Tel Spectrum Teknikleri

Hibrit ve ilgili yaklaşımlarla birlikte iki birincil yay spektrumu tekniği vardır:

Frekans Hopping Spectrum (FHSS)

FHSS'de, verici değişikliklerin taşıyıcı frekansı hem de alıcıya bilinen bir piçin sırasına göre hızla değişir.The signal kapalı kanal her umuduyla, ancak statik dar bant kaynaklarından (örneğin, mikrodalga fırın) çok daha güçlü bir şekilde yayılmak için görüntülenir ve aynı alanda 79 kanal arasında bir araya gelmelerini sağlar.

Doğrudan Sequence spread Spectrum (DSSS)

DSSS, yüksek çözünürlükte bir pnömatik sinyale geri dönmek için veri sinyalini çok fazla söylüyor (PN) kodu, sinyal bant genişliğini yayıyor.The client associated the same code to despread it back to the original darband signal.The processing gain is eşit to the rate of the çip (rate of the PN code) to the data rate. DSSS is used in the original 802.11b Wi-Fi standard (11 Mbps at 2.4 GHz) and in GPS satellite iletimleri. because different users can use orthogonal spread codes, DSSS code (eski)

Orthogonal Frekans-Division Multixing (OFDM) ve Spectrum'u Yayın

EXDM klasik bir yay spektrum tekniği değildir, çoklu taşıyıcılar arasındaki verileri yayma ruhunu paylaşır. OFDM mevcut spektrumu birçok ortogonal altcarriere böler, düşük veri akışı taşıyan her şey, genellikle dörtlü çoklu geçişler ile birlikte, OFDM (DFT-Fi (802.11a/g/n/ac/ac/ak/ak/ak/ak/ak/ak / 4G/5G/5G cep telefonu gibi yaygın tekniklerle bir araya gelir.

Hibrit Teknikler

Bazı sistemler, FHSS ve DSSS'yi birleştirir, örneğin IEEE 802.11 FHSS fiziksel katmanı (bugün) veya askeri radyolar, düşük olasılık için doğrudan eşitleme sinyalleri umut eder.

Spectrum Enables Coexistence

Coexistence, aynı frekans bandında çalışan çok sayıda kablosuz teknoloji, kabul edilemez performans bozulmalarına neden olmadan ve hatta bazı bebek monitörlerini hava dalgalarının etkili bir şekilde paylaşmalarını sağlar.

Coexistences

Spektral yayılma, Peak Power Influence

İletilen gücü daha geniş bir bant genişliğine yayarak, sinyalin güç yoğunluğu (PSD) daha düşük. yayılma koduna ayarlanmamış diğer alıcılar, sadece ses katlarında hafif bir artış, çünkü ön uçlu yükselteçleri yerine.This “ noise-like” mülk dar bant alıcılarına müdahale eder.

Frekans Çeşitliliği

FHSS sistemleri sürekli olarak taşıyıcı frekansına değiştirir. Belirli bir frekans başka bir verici tarafından işgal edilir (örneğin, FHSS’nin belirli bir paraziti, açık bir kanalla taşınmadan önce bir milisaniyenin bir kısmını orada kalır. Packet kaybı, ancak umut verici bir müdahale ile birlikte meydana geldiğinde ve hata düzeltme mekanizmaları geri kazanılabilir.

Kod-Domain Ayrımı DSSS / CDMA

CDMA kullanarak DSSS sistemleri, diğer sinyalleri doğru kodlarla ilişkilendirmek için aynı anda aynı frekansta çalışmalarına izin verir, birçok elin Walsh kodları kullanarak aynı anda iletişim kurması gerekir. Ancak, CDMA ağları diğer spektrumlu cihazlarla da işaretleyebilir; diğer sinyalleri DSSS (802.11b) kullanarak bir akış kodu kullanarak, diğer birçok bağlantı noktalarına aynı şekilde iletişim kurmak için bir akış kodu kullanır.

Medium Access Control (MAC) Protokollerinin Rolü

Tek başına yayılma spektrumu yeterli değildir; akıllı MAC protokolleri, paylaşılan ortama erişimi orkestrat etmek için gereklidir. Wi-Fi, taşıyıcı hissi birden fazla çarpışmadan kaçınır (CSMA/CA), bir cihaz, çarpışmaları azaltmadan önce dinleyen ve kullanımdan önce dinler. Bluetooth, birden fazla teknolojiyi çalıştırarak daha etkili bir şekilde işletmek için zaman-division aracı kullanır.

2.4 GHz Band'de Coexistence: Pratik Bir Vaka Çalışması

2.4 GHz ISM grubu belki de tüketiciler tarafından kullanılan en sıkışık dilimdir. Tipik bir ev Wi-Fi yönlendiricisi içerebilir, birkaç Bluetooth cihazı (telefon, hoparlör, klavye, fare), bir Zigbee akıllı ışık merkezi, mikrodalga fırın anlama ve bir aküsüz telefon.

Wi-Fi ve Bluetooth Coexistence

Wi-Fi (802.11b/g/n) genellikle DSSS veya OFDM'yi 20 MHz veya 40 MHz kanal genişliği ile kullanır. Bluetooth, 1,600 umut /s. Bluetooth'ta bir Wi-Fi kanalının verildiği olasılık, 20/79 ⁇ % 25'i bir çarpışma gerçekleştiğinde, Bluetooth paketlerinin de kaybolabilmesini sağlar.

Zigbee ve Wi-Fi Coexistence

Zigbee (IEEE 802.15.4) DSSS ile O-QPSK modulation ile yapılan 2.4 GHz bandında çalışır, her uzayda 5 MHz kanalda saat 2,5 oranındaki düşük veri oranı (250 kbps) ve düşük görev döngüsü, diğer vericiler ile çarpışmalardan kaçınmak için daha az agresif hale getirir.Zengin Ağları genellikle kanallarını uygular: 8Blocker cihazı genellikle bir kanalda yüksek müdahaleyi algılayabilir ve ağlatır.

Mikrodalga Ovens

Mikrodalga fırınlar güçlü, dağınık dar bant müdahale merkezi 245 GHz'de (bucaksız su moleküllerinin resonant frekansı) Bu müdahaleyi diğer kanallara atlamak için birkaç megahertz'u işgal edebilir (bu arada, fırının sızıntısıyla birlikte bir bağlantıya rastlamak için).

Spektrümanın Avantajları ve Sınırları

Avantajları Avantajları Avantajları Avantajları

  • [FONT=0)Konferans reddedilmesi: [Dönetici:[Dönetici:0) İşleme kazancı dar bant müdahalecileri için bağışıklık sağlar.
  • [[Dön erişim kapasitesi:[Dönenek: 0,4][/FONT=0) Kodun aynı anda birçok kullanıcıya izin verdiğidir.
  • [FONT:0) Alçakgönüllüleme olasılığı:[Dönetici:0) DÜŞÜNCÜDÜSÜye Olmayan alıcılara gürültü olarak görünür.
  • [FONT:0)Graceful deme:[Dönetici:[Dönetici: 0)))))))))De müdahale arttıkça, sistemin transkript veya ses kalitesi aniden aniden aniden bir şekilde düşmeden daha düşük azalır.
  • [FONT:0]İyi çoklupath performansı: [DNTSS'de, gecikme ile gelen sinyallerin, ree alıcıları kullanarak çözülebilir, çeşitlilik kaynağına çok fazla sempati açar.

Sınırlamalar

  • [[D:0) Kullanıcılar birkaç olduğunda, yüksek verimsiz kullanım için yüksek düzeyde veri oranına sahipse, ancak gerekli olduğunda tasarruf (örneğin CDMA gibi) tekrar yayılmak için kullanılan bir veri miktarı.
  • [FONT:0] DSSS/CDMA'da ne kadar sorun: Alıcıya yakın güçlü bir verici, güç kontrolü çalışmadığı sürece zayıf sinyal aşırı kapalı-loop güç kontrolü ile çözülebilir.
  • [0]Synckizasyon karmaşıklığı:[Döneticiler, gelişmiş korelatörler ve satın alma algoritmaları gerektiren yayılma kodunu satın almalı ve takip etmelidir.
  • [FONT:0)Yönergesel kısıtlamalar:[Dönergeler:[Döncükler): Bazı gruplar belirli yay spektrum tekniklerinin kullanımını gerektirir (örneğin 2.4 GHz ISM grubu, başlangıçta yaylı yay veya frekans umutlu), ancak daha sonra kurallar OFDM ve diğer modulations izin verir.

Ortamdaki (G) ve 6G'de, büyük MIMO ve kirişli bir uzaysal yayılma biçimi olarak görülebilir. Bilişsel radyo sistemleri, geniş çaplı işlem kazancı ile doğrudan eşdeğer bir spektruma yayılmıştır; yüksek çözünürlük için kullanılır (UWB)[Dönder.)).

Nesnelerin İnterneti (IoT) uzun menzilli, düşük güç iletişimi için bir chirp yayıcı (CSS) tekniği kullanan LoRa gibi düşük enerjili veya aşağı yukarı doğru enerji yayan verilerle ilgi duyuyor.

Son olarak, lisanslı ve lisanssız sistemler arasındaki spektrum paylaşımı (örneğin, 6 GHz bandında 5G veya 3.5 GHz'de CBRS) geniş spektrum felsefe ve #8212'den ödünç alan sofistike bir koexistasyon teknikleri gerektirir; konuşmadan önce, kanal seçimi ve adaptif bir güç kontrolü. Geniş bir grubun paylaşımının her zaman olduğu kadar sıkı slotlarla mücadele etmenin daha sağlam olduğu temel bir anlayış.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Geniş bantlar üzerinde kasıtlı olarak sinyalleri yaymakla, mühendislerimiz aynı spektrumda yıkıcı müdahale olmadan birlikte olabilecek sistemleri yarattılar.Bu on yıl önce kablosuz internete teslim eden Wi-Fi yönlendiricisinden, GPS uydularına güvenle yayılan sinyallerin görünmez bir şekilde taşınmasına, spektrumlarımızın konuşabileceği ve aynı spektrumda aynı spektrumda aynı spektrumda daha kalabalık ve talepleri paylaşmasına yardımcı oluyor.

[0]Daha fazla okuma için, ISM gruplarının yay spektrumları üzerindeki FCC kurallarını, IEEE 802.11 standardını ve Bluetooth Corepec()) bakınız.