Расширенный спектр ЛЧМ-сигнала

Метод обработки сигнала

Линейно-частотно-модулированный upchirp во временной области. Другие типы upchirp могут экспоненциально увеличиваться со временем.

В цифровой связи метод расширения спектра ЛЧМ-импульсов ( CSS ) представляет собой метод расширения спектра , который использует широкополосные линейные частотно-модулированные ЛЧМ- импульсы для кодирования информации. ^[1] ЛЧМ -импульс — это синусоидальный сигнал, частота которого увеличивается или уменьшается с течением времени (часто с полиномиальным выражением для зависимости между временем и частотой).

Обзор

Как и в случае с другими методами расширенного спектра , спектр расширенного ЛЧМ использует всю выделенную полосу пропускания для трансляции сигнала, что делает его устойчивым к шуму канала. Кроме того, поскольку ЛЧМ используют широкую полосу спектра, спектр расширенного ЛЧМ также устойчив к многолучевому замиранию даже при работе на очень низкой мощности. Однако он отличается от спектра расширенного ЛЧМ с прямой последовательностью (DSSS) или спектра расширенного ЛЧМ со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) тем, что не добавляет никаких псевдослучайных элементов к сигналу, чтобы помочь отличить его от шума на канале, вместо этого полагаясь на линейную природу импульса ЛЧМ. Кроме того, спектр расширенного ЛЧМ устойчив к эффекту Доплера , который типичен для приложений мобильной радиосвязи. ^[2]

Использует

Расширенный спектр ЛЧМ изначально был разработан для конкуренции с ультраширокополосными сетями для точного определения дальности и низкоскоростными беспроводными сетями в диапазоне 2,45 ГГц. Однако с момента выпуска IEEE 802.15.4a (также известного как IEEE 802.15.4a-2007) он больше не рассматривается IEEE активно для стандартизации в области точного определения дальности.

Расширенный спектр ЛЧМ идеально подходит для приложений, требующих низкого энергопотребления и относительно низкой скорости передачи данных (1 Мбит/с или меньше). В частности, IEEE 802.15.4a определяет CSS как метод для использования в беспроводных персональных сетях с низкой скоростью (LR-WPAN). Однако, в то время как стандарт IEEE 802.15.4-2006 определяет, что WPAN охватывают область размером 10 м или меньше, IEEE 802.15.4a-2007 определяет CSS как физический уровень, который следует использовать, когда в вашей сети имеются более длинные диапазоны и устройства, движущиеся с высокой скоростью. Реализация CSS от Nanotron фактически работала на расстоянии 570 метров между устройствами. ^[3] Кроме того, реализация Nanotron может работать на скоростях передачи данных до 2 Мбит/с — выше, чем указано в 802.15.4a. ^[4] Наконец, стандарт IEEE 802.15.4a PHY фактически смешивает методы кодирования CSS с дифференциальной фазовой манипуляцией ( DPSK) для достижения более высоких скоростей передачи данных.

Расширенный спектр ЛЧМ-сигнала может также использоваться в будущем в военных целях, поскольку его очень трудно обнаружить и перехватить при работе на низкой мощности. ^[5]

Очень похожие формы волны с качающейся частотой используются в частотно-модулированных непрерывных радиолокаторах для измерения дальности (расстояния); немодулированный непрерывный радиолокатор Доплера может измерять только скорость изменения дальности (относительную скорость вдоль линии визирования). Радиолокаторы FM-CW очень широко используются в качестве радиовысотомеров в самолетах.

Одним из применений метода расширенного спектра ЛЧМ является LoRa . ^[6]^[7]

Смотрите также

Ссылки

^ IEEE Computer Society, (31 августа 2007 г.). Стандарт IEEE 802.15.4a-2007. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: IEEE.
^ Берни, А. Дж. и Грегг, В. Д. (июнь 1973 г.). О полезности модуляции ЛЧМ для цифровой сигнализации, IEEE Transactions on Communications. Том COM-21, 748-751
^ http://www.autoid.org/SC31/wg5/06/WG5_200603_010_InfoCSS.ppt Архивировано 21 октября 2007 г. на Wayback Machine , Тест нанотронной мины: слайд 22
^ Nanotron Technologies, (2007). Беспроводные сети на основе чипа nanoNET. Получено с http://www.nanotron.com/EN/docs/WP/WP_CSS.pdf ^{[ постоянная мертвая ссылка ‍ ]}
^ Месть Chirp Spread Spectrum, военные приложения Архивировано 2008-05-15 на Wayback Machine
^ «РЧ-модуляция: краткий курс для хакеров». 28 января 2020 г.
^ Икпехай, Августин; Адебизи, Бамиделе; Раби, Халед М.; Анох, Кельвин; Анде, Рут Э.; Хаммудэ, Мохаммад; Гаканин, Харис; Мбанасо, Уче М. (апрель 2019 г.). «Маломощные технологии широкополосных сетей для Интернета вещей: сравнительный обзор». Журнал IEEE Internet of Things . 6 (2): 2225– 2240. doi : 10.1109/JIOT.2018.2883728. ISSN 2327-4662. S2CID 69444615.

Внешние ссылки

Загрузите стандарты 802.15 из IEEE
IEEE 802.15 WPAN Low Rate Alternative PHY Task Group 4a (TG4a)
Страница часто задаваемых вопросов о Nanotron Technologies
Страница Nanotron Chirp Spread Spectrum
Беспроводные сети Nanotron nanoNET на основе Chirp ^{[ постоянная мертвая ссылка ‍ ]}
О сосуществовании IEEE 802.15.4aCSS с IEEE 802.11b/g (2,45 ГГц WLAN)

[1] IEEE Computer Society, (31 августа 2007 г.). Стандарт IEEE 802.15.4a-2007. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: IEEE.

[2] Берни, А. Дж. и Грегг, В. Д. (июнь 1973 г.). О полезности модуляции ЛЧМ для цифровой сигнализации, IEEE Transactions on Communications. Том COM-21, 748-751

[3] ttp://www.autoid.org/SC31/wg5/06/WG5_200603_010_InfoCSS.ppt Архивировано 21 октября 2007 г. на Wayback Machine , Тест нанотронной мины: слайд 22

[4] Nanotron Technologies, (2007). Беспроводные сети на основе чипа nanoNET. Получено с http://www.nanotron.com/EN/docs/WP/WP_CSS.pdf ^{[ постоянная мертвая ссылка ‍ ]}

[5] Месть Chirp Spread Spectrum, военные приложения Архивировано 2008-05-15 на Wayback Machine

[6] «РЧ-модуляция: краткий курс для хакеров». 28 января 2020 г.

[7] Икпехай, Августин; Адебизи, Бамиделе; Раби, Халед М.; Анох, Кельвин; Анде, Рут Э.; Хаммудэ, Мохаммад; Гаканин, Харис; Мбанасо, Уче М. (апрель 2019 г.). «Маломощные технологии широкополосных сетей для Интернета вещей: сравнительный обзор». Журнал IEEE Internet of Things . 6 (2): 2225– 2240. doi : 10.1109/JIOT.2018.2883728. ISSN 2327-4662. S2CID 69444615.