Truyền thông không dây có thể được đồng bộ?

Tôi hiểu rằng trong giao tiếp đồng bộ, người gửi và người nhận cần một đồng hồ chung. Có thể là giao tiếp không dây được đồng bộ? Một số yếu tố đồng hồ phổ biến có thể được ở đó cho mục đích như vậy?

Đúng. Loại, ít nhất.

Khi bạn đến từ một nền có dây, tôi sẽ xây dựng sự tương tự từ đó:

Trường hợp UART chỉ hoạt động vì đồng hồ máy thu và máy phát tương tự nhau, do đó, trong một chuỗi bit ngắn, chúng không bị tách rời nhau, điều tương tự áp dụng cho truyền thông kỹ thuật số không dây.

Nếu tốc độ ký hiệu của bạn đủ thấp và người nhận biết chính xác tốc độ ký hiệu mà máy phát sử dụng, thì máy thu có thể trích xuất các ký hiệu mà không cần chạy logic đầu tiên để thực hiện phục hồi đồng hồ .

Nhìn chung, trong các hệ thống tốc độ cao, di động và phát trực tuyến, điều này không thể được giả định: không có hai bộ dao động trong vũ trụ này chính xác như nhau, và do đó, khi bạn chuyển nhiều biểu tượng, bạn phải chắc rất chắc chắn rằng người nhận có cùng đồng hồ mẫu làm máy phát.

Bây giờ, nếu bạn đã cố gắng đưa SPI tương đương vào miền không dây:

• Tín hiệu dữ liệu
• Tín hiệu đồng hồ sóng vuông

bạn sẽ nhận thấy rằng tín hiệu đồng hồ sóng vuông có hình dạng phổ thực sự xấu - nó có băng thông vô hạn và ngay cả khi bạn chấp nhận một số "làm tròn" trên các cạnh, bạn vẫn cần khoảng 5 đến 7 lần băng thông tín hiệu dữ liệu thực tế để vận chuyển sóng vuông của bạn.

Do đó, điều đó thường không được thực hiện.

Tôi chắc chắn rằng các mạng không dây trước đó có một số loại sóng mang thứ cấp được sử dụng để lấy đồng hồ biểu tượng, nhưng tôi chưa thấy điều đó trong bất kỳ tiêu chuẩn hiện đại nào.

Bạn có thể đi theo những gì tôi gọi (và đây là thuật ngữ tôi vừa phát minh ra) tuyến đường "không đồng bộ":

• gửi một lời mở đầu của tín hiệu đã biết, cho phép người nhận ước tính tốc độ của chính nó so với tốc độ của máy phát và chỉ hoạt động từ đó trong suốt thời gian của một vụ nổ

hoặc cách "vòng điều khiển phục hồi đồng hồ liên tục".

Cách thứ hai thực sự được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào hệ thống bạn đang xem và mức độ phức tạp của các nhà thiết kế để tạo ra máy thu.

Một sơ đồ rất điển hình là bạn nhận ra rằng tất cả các thông tin liên lạc kỹ thuật số về bản chất là hình xung .

Không có thời gian để đi sâu vào vấn đề đó: Bạn thực sự không thể gửi các xung ngắn vô hạn với biên độ +1, -1, -1, +1, -1, +1 ... qua một kênh băng thông hữu hạn.

Do đó, bạn áp dụng một hình dạng xung, phục vụ để làm trơn tru quá trình chuyển đổi giữa các hình này; ý tưởng là vẫn ở thời điểm ký hiệu chính xác , các giá trị chính xác là các ký hiệu bạn muốn gửi, nhưng ở giữa, có một trao đổi thông suốt, giới hạn băng thông.

Bạn sẽ nhận ra điều này nếu bạn đã làm việc với xe buýt có dây: bạn biết sơ đồ mắt . Mặc dù vậy, sơ đồ chính xác được sử dụng trong giao tiếp không dây, thông thường, đối với giao tiếp có dây ngắn, bạn mong muốn mắt gần như vuông, trong khi hình dạng xung với hình dạng tròn là có chủ ý (mặc dù cũng cần thiết) từ đầu trong comms không dây.

Điều này, về mặt hình học, ngụ ý rằng vào đúng thời điểm, "hình dạng" tín hiệu của bạn có cực trị, tức là những nơi mà đạo hàm của bạn bằng 0.

Bây giờ bạn có thể xây dựng một cơ chế nhìn vào độ dốc của tín hiệu tại thời điểm bạn giả sử thời gian biểu tượng của bạn là. Nếu độ dốc đó là âm, ồ, chúng ta đã quá muộn, tốt hơn nên lấy mẫu sớm hơn một chút, nếu nó dương, hãy lấy mẫu muộn hơn một chút. Lưu ý rằng đây không phải là trường hợp của tất cả các chuyển đổi biểu tượng (chuyển tiếp cùng biểu tượng thường không có biên độ tối đa tại thời điểm lấy mẫu chính xác), nhưng thường là trường hợp cho hầu hết các chuyển đổi.

Thực hiện một số thống kê tối thiểu và bạn có thể điều chỉnh điều này thành lỗi tỷ lệ ký hiệu (nhỏ).

Vì vậy, chúng tôi không dây thông tin đầu tư băng thông mà chúng tôi có thể sử dụng để truyền thông tin (đó là những gì chúng tôi được trả tiền) để làm cho tốc độ biểu tượng được đồng bộ hóa. Nó không tương đương trực tiếp với "xe buýt đồng bộ" trong thế giới có dây, bởi vì ngoài một số hệ thống đặc biệt kỳ lạ mà tôi chắc chắn tồn tại (độc giả thân mến, nếu bạn biết, hãy cho tôi biết trong các nhận xét), chúng tôi sẽ hãy chắc chắn để tránh có một hãng mang biểu tượng riêng biệt. Nhưng về cơ bản, đó là cùng một ý tưởng: có cách đưa thông tin về thời điểm các biểu tượng được lấy mẫu vào máy thu.

Tôi hiểu rằng trong giao tiếp đồng bộ, người gửi và người nhận cần một đồng hồ chung. Có thể là giao tiếp không dây được đồng bộ? Một số yếu tố đồng hồ phổ biến có thể được ở đó cho mục đích như vậy?

Trong các giao tiếp có dây thông thường, có thể đạt được đồng hồ thông thường mà không cần dùng đến dây đồng hồ riêng biệt. Tôi đang nghĩ về mã hóa Manchester: -

Dữ liệu và đồng hồ được kết hợp với một cổng Exclusive-OR để tạo ra một tín hiệu duy nhất có thể được giải mã mà không cần dùng đến dây đồng hồ riêng biệt. Đó là một tín hiệu mang cả thông tin và dữ liệu đồng hồ cùng một lúc.

Cho rằng đây là tín hiệu đơn (kết hợp), nó làm cho nó rất phù hợp để được truyền dưới dạng sóng vô tuyến (với các kỹ thuật điều chế phù hợp).

GSM sử dụng bộ điều chỉnh cẩn thận (được điều chỉnh trong thời gian thực, trong mỗi thiết bị cầm tay thuê bao) bộ dao động 13 MHz, để tránh trôi thời gian bắt đầu và dừng của gói dữ liệu thoại / dữ liệu GSM.

Do đó, GSM không cần phải lo lắng về việc va chạm gói và thử lại.

======= liên quan đến đo từ xa từ thử nghiệm tên lửa / tên lửa

NASA và các tổ chức tiền thân của nó đã phát triển các phương pháp "mã hóa" khác nhau, với các định nghĩa được chuẩn hóa theo Nhóm Thiết bị đo phạm vi IRIG. Một số trong số các mẫu này có thời gian dài 111111 hoặc 000000000 không có thông tin về xung nhịp và các vòng khóa pha trên mặt đất phục hồi dữ liệu tốt - không cần kênh vô tuyến / vô tuyến song song cần thiết cho đồng hồ; có rất ít sự dao động thời gian giữa một tên lửa và ăng ten mặt đất. Để xử lý hàng trăm cảm biến trên tên lửa, tất cả được ghép vào một luồng dữ liệu nối tiếp, một mẫu SYNCH_WORD đặc biệt được chèn một lần vào khung.

Để hoạt động, một đường xuống như vậy có hành vi này

1) quét khoảng tần số dự kiến ​​để bao gồm các dịch chuyển Doppler không thể tránh khỏi, trong khi kiểm tra từng sóng mang RF để xác định các mẫu (tốc độ bit dự kiến)

2) một khi tốc độ bit thích hợp được tìm thấy, sau đó theo đuổi khóa pha với các chuyển đổi bit; điều này chậm trong hầu hết các trường hợp vì PLL có băng thông NARWAY để tránh phá vỡ pha khóa dễ dàng do tiếng ồn; hoặc khóa ban đầu có thể được thực hiện băng thông rộng, và sau đó băng thông vòng được thắt chặt chặt chẽ, đến nơi mà các dịch chuyển Doppler chỉ vừa đủ (theo dõi Doppler này có thể yêu cầu vòng điều khiển bậc cao hơn)

3) một khi chúng ta có khóa bit, hệ thống đo từ xa cần tìm "bắt đầu khung", do đó, dữ liệu của cảm biến thứ nhất và dữ liệu của cảm biến thứ 2, v.v., có thể được trích xuất chính xác từ luồng bit nối tiếp; điều này có thể mất một lúc, bởi vì hệ thống đo từ xa PHẢI ĐƯỢC CERTAIN, và do đó kiểm tra luồng bit cho mẫu bit ĐẶC BIỆT dự kiến ​​lặp đi lặp lại. Khóa khung không chính xác có nghĩa là tất cả dữ liệu là vô ích.

Lưu ý các cách tiếp cận "đồng bộ" khác nhau:

a) hệ thống đo từ xa chọn kênh RF chính xác

b) hệ thống từ xa khóa, do đó trở nên đồng bộ với tốc độ bit

c) hệ thống từ xa khóa, do đó trở nên đồng bộ với, bắt đầu Khung

Khi đầu dò PLUTO truyền dữ liệu đến trái đất, sau khi vượt qua PLUTO và lấy nhiều ảnh và dữ liệu cảm biến khác, tốc độ dữ liệu đường xuống là khoảng 100 bit mỗi giây, với sóng mang RF trong phạm vi 8GHz.

Khi trái đất quay, 3 ăng-ten DeepSpace 70 mét của NASA từng đi qua quá trình "thu nhận" này và sau đó nhận được luồng dữ liệu 100 bit đó trong 8 giờ tiếp theo, tất cả xảy ra đồng bộ.

Các hệ thống của NASA đã bị khóa: RF, bit, khung.

============= lịch sử ================

Tại sao IRIG được định nghĩa? bởi vì từ xa FM cần khoảng 20--25 dB SignalNatyRatio cho dữ liệu sạch để vẽ trên các máy ghi biểu đồ đó.

Trong khi dữ liệu kỹ thuật số (thậm chí không có sửa lỗi) hoạt động tốt ở mức 10dB (hoặc 7dB, tùy thuộc vào cách xác định băng thông của bạn) SNR. Với tỷ lệ lỗi khoảng 0,1%.

Với năng lượng RF của máy phát hữu hạn khi thử nghiệm tên lửa, các dự án hàng không vũ trụ theo nghĩa đen không thể có được từ xa từ các tên lửa thoát ra khỏi đỉnh, trừ khi chỉ sử dụng một vài cảm biến SLOW. Không thể chấp nhận được.

Giảm SNR từ 27dB xuống 7dB, chênh lệch 20dB và cho hiệu ứng phân tán năng lượng RF ^ 2, các công ty hàng không vũ trụ đột nhiên có phạm vi gấp 10 lần, thậm chí không có lỗi phát hiện chính xác.

Tầm quan trọng của đo từ xa: Liên Xô đã sử dụng 320.000 cảm biến trong lần phóng cuối cùng (vẫn phát nổ!) Của N1. Trước 3 lần ra mắt chỉ sử dụng 700 cảm biến.

Có, nó được thực hiện bằng cách hợp nhất tín hiệu dữ liệu đồng hồ và tải trọng vào một kênh (không dây).

Ví dụ là mã Manchester hoặc điều chế vị trí xung . Trong cả hai trường hợp (bắt đầu) phục hồi đồng hồ ở phía máy thu (ví dụ: bằng cách đồng bộ hóa PLL) thường được đơn giản hóa bằng cách sử dụng một lời mở đầu riêng biệt trong tiêu đề của khung dữ liệu.

Ví dụ, một ứng dụng sử dụng PPM không dây là Radar giám sát thứ cấp (ADS-B, v.v.) .
Một biểu đồ của khung ADS-B được hiển thị ở đây .

Thông thường các hệ thống phục hồi đồng hồ từ một kênh được gọi là "không đồng bộ", như UART, trong khi các hệ thống "đồng bộ" yêu cầu nhiều kênh. Vì vậy, tôi không đồng ý với các tuyên bố rằng sử dụng mã hóa Manchester hoặc tương tự là "đồng bộ".

Trong các hệ thống vô tuyến, ngay cả khi bạn sử dụng nhiều kênh, khó có thể đảm bảo rằng các tín hiệu đến cùng một lúc, hoặc thậm chí với một độ lệch đáng tin cậy, bởi vì có thể có các hiệu ứng nhiễu xạ hoặc đa đường liên quan. Hiệu ứng Doppler cũng có thể làm lệch kết quả của bạn.

Các hệ thống GSM dựa trên khe thời gian (TDMA), nhưng theo tôi hiểu thì đồng hồ trung tâm chỉ được sử dụng để kiểm soát thiết bị di động nào được phép truyền trong bất kỳ thời gian nào - nó không xác định ranh giới bit.