무선 통신이 동기식 일 수 있습니까?
답변:
예. 적어도 종류.
유선 배경에서 올 때 나는 거기에서 비유를 만들 것입니다.
UART는 수신기와 송신기 클럭이 충분히 유사하여 짧은 비트 버스트의 경우 표류하지 않으므로 무선 디지털 통신에도 동일하게 적용되므로 작동합니다.
심볼 레이트가 충분히 낮고 수신기가 송신기가 사용하는 심볼 레이트를 정확히 알고 있다면, 수신기는 클럭 복구 를 수행하기 위해 먼저 로직을 실행하지 않고 심볼을 추출 할 수 있습니다 .
고속, 모바일 및 스트리밍 시스템에서는 일반적으로 가정 할 수 없습니다.이 유니버스의 두 발진기가 정확히 동일하지 않으므로 많은 심볼을 전송할 때 수신기가 동일한 지 확인해야합니다. 송신기로 샘플 클럭.
이제 SPI와 동등한 무선 도메인을 사용하려고 시도한 경우 :
- 데이터 신호
- 구형파 시계 신호
구형파 클럭 신호는 스펙트럼 형태가 매우 나쁘다는 것을 알 수 있습니다. 대역폭이 무한하며, 가장자리에 "반올림"을 허용하더라도 실제 데이터 신호 대역폭의 약 5 ~ 7 배가 필요합니다. 구형파를 운반하십시오.
따라서 일반적으로 수행되지 않습니다.
초기 무선 통신에는 심볼 클럭을 유도하는 데 사용되는 일종의 보조 반송파가 있다고 확신하지만 현대 표준에서는 그러한 것을 보지 못했습니다.
"동기화 된 비동기"경로를 호출 할 수 있습니다 (방금 발명 한 용어 임).
- 알려진 신호의 프리앰블을 전송하여 수신기가 송신기 속도와 관련하여 자체 속도를 추정하고 버스트 지속 시간 동안 작동합니다.
또는 "연속 클록 복구 제어 루프"방식.
두 번째는 실제로 어떤 시스템을보고 있는지, 설계자가 수신기를 얼마나 복잡하게 만들 수 있는지에 따라 다양한 방식으로 수행됩니다.
가장 일반적인 방법 중 하나는 모든 디지털 통신이 본질적으로 펄스 형태 임을 인식하는 것 입니다.
시간이 충분하지 않은 경우 : 유한 대역폭 채널을 통해 진폭 +1, -1, -1, +1, -1, +1 ...로 무한 짧은 펄스를 보낼 수 없습니다.
따라서 펄스 모양을 적용하여 이들 사이의 전환 을 부드럽게 합니다. 아이디어는 여전히 정확한 심볼 시간에 값이 보내려는 심볼과 정확히 일치하지만 그 사이에는 대역폭이 제한적인 부드러운 교환이 있다는 것입니다.
유선 버스로 작업했다면 이미 이것을 알고있을 것 입니다. 눈 다이어그램 을 알고 있습니다. 정확히 동일한 다이어그램이 무선 통신에 사용되지만 일반적으로 우수한 유선 유선 통신의 경우 눈이 거의 사각형이 될 것으로 예상되지만 더 둥근 모양의 펄스 형성은 의도적입니다 (필요한 경우도 있음). 무선 통신의 처음부터.
이것은 매우 기하학적으로 정확한 시간에 신호 "모양"에 극값이 있음을 의미합니다. 즉, 미분 값이 0 인 곳입니다.
이제 심볼 시간을 가정 할 때 신호의 기울기를 보는 메커니즘을 만들 수 있습니다. 만약 그 경사가 음이라면, 우리는 너무 늦었습니다. 모든 심볼 트랜지션 (동일한 심볼 트랜지션은 일반적으로 올바른 샘플링 시간에서 최대 진폭을 갖지 않음)의 경우에는 해당 되지 않지만 대부분의 트랜지션에서는 일반적으로 적용됩니다.
최소한의 통계를 수행하면이를 작은 기호 속도 오류로 조정할 수 있습니다.
따라서, 우리의 무선 통신 사용자는 심볼 레이트를 동기화 할 수 있도록 정보 (우리가 지불하는 것)를 전송하는 데 사용할 수있는 대역폭을 투자합니다. 유선 세계의 "동기 버스"와 직접적으로 동일하지는 않습니다. 필자가 존재하는 몇 가지 특히 이상한 시스템 (독자, 알고 있다면 의견으로 알려주세요)을 제외하고는 별도의 심볼 클럭 캐리어를 사용하지 마십시오. 그러나 심볼이 수신기로 샘플링되어야 할 때에 대한 정보를 제공하는 방법을 갖는 것은 본질적으로 같은 생각입니다.
동기 통신에서 발신자와 수신자는 공통 클럭이 필요하다는 것을 알고 있습니다. 무선 통신이 동기화 될 수 있습니까? 그러한 목적으로 일반적인 클럭 요소가 존재할 수 있습니까?
정기적 인 유선 통신에서는 별도의 클록 와이어를 사용하지 않고도 공통 클록을 얻을 수 있습니다. 맨체스터 인코딩에 대해 생각하고 있습니다.
데이터와 클럭은 Exclusive-OR 게이트와 결합되어 별도의 클럭 와이어에 의존하지 않고 디코딩 할 수있는 단일 신호를 생성합니다. 클럭 정보와 데이터를 동시에 운반하는 신호입니다.
이것이 현재 단일 (결합 된) 신호이기 때문에 (적절한 변조 기술을 사용하여) 전파로 전송하는 것이 매우 적합합니다.
GSM은 GSM 음성 / 데이터 패킷의 시작 및 중지 시간의 표류를 피하기 위해 신중하게 조정 된 (각 가입자 핸드셋에서 실시간으로 조정 된) 13MHz 발진기를 사용합니다.
따라서 GSM은 패킷 충돌과 재 시도에 대해 걱정할 필요가 없습니다.
======= 로켓 / 미사일 테스트의 원격 측정 관련
NASA와 그 선구 조직은 IRIG Inter Range Instrumentation Group에 따라 표준화 된 정의로 다양한 "코딩"방법을 개발했습니다. 이러한 패턴 중 일부는 클로킹 정보가없는 111111s 또는 000000000s의 긴 실행 시간을 가지며, 접지 기반 위상 잠금 루프는 클럭에 필요한 병렬 무선 / 무선 채널없이 데이터를 정확하게 복구합니다. 미사일과 지상 안테나 사이에는 타이밍 지터가 거의 없다. 직렬 데이터 스트림으로 모두 다중화 된 미사일의 수백 개의 센서를 처리하기 위해 특수 SYNCH_WORD 패턴이 프레임에 한 번 삽입됩니다.
이러한 다운 링크가 작동하려면
1) 불가피한 도플러 편이를 커버 할 것으로 예상되는 주파수 스팬을 스윕하고 패턴을 식별하기 위해 각 RF 캐리어를 테스트합니다 (예상 비트 레이트)
2) 적절한 비트 레이트가 발견되면 비트 전이에 대한 위상 고정을 추구한다. 대부분의 경우 PLL에 NARROW 대역폭이있어 잡음 버스트로 인한 위상 잠금을 쉽게 차단하지 않기 때문에 속도가 느립니다. 또는 초기 잠금을 광대역으로 수행 한 다음 도플러 시프트가 거의 수용되지 않는 위치로 루프 대역폭을 심하게 조일 수 있습니다 (이 도플러 추적에는 고차 제어 루프가 필요할 수 있음)
3) 일단 비트 잠금이 있으면 원격 측정 시스템은 "프레임 시작"을 찾아야하므로 첫 번째 센서 데이터와 두 번째 센서 데이터 등을 직렬 비트 스트림에서 올바르게 추출 할 수 있습니다. 원격 측정 시스템은 반드시 정확해야하므로 예상되는 특수 비트 패턴에 대한 비트 스트림을 계속해서 테스트하기 때문에 시간이 걸릴 수 있습니다. 잘못된 프레임 잠금은 모든 데이터가 쓸모 없다는 것을 의미합니다.
다양한 "동기"접근 방식에 유의하십시오.
a) 원격 측정 시스템이 올바른 RF 채널을 선택합니다
b) 원격 측정 시스템이 비트 레이트에 고정되어 동기
c) 원격 측정 시스템이 프레임 시작에 고정되어 프레임 시작과 동기가 됨
PLUTO 프로브가 데이터를 지구로 전송함에 따라 PLUTO를 통과하고 많은 사진 및 기타 센서 데이터를 가져온 후 다운 링크 데이터 속도는 초당 약 100 비트였으며 RF 캐리어는 8GHz 범위였습니다.
지구가 회전함에 따라 3 개의 NASA DeepSpace 70 미터 안테나는 각각이 "획득"프로세스를 거쳐 다음 8 시간 동안 100 비트 데이터 스트림을 모두 수신했습니다.
NASA 시스템이 잠겼습니다 : RF, 비트, 프레임.
============= 기록 =================
IRIG가 정의 된 이유는 무엇입니까? FM 원격 측정에는 차트 레코더에 깨끗한 데이터를 표시하기 위해 약 20-25dB SignalNoiseRatio가 필요하기 때문입니다.
디지털 데이터 (오류 수정 없이도)는 10dB (또는 대역폭이 정의 된 방식에 따라 7dB) SNR에서 잘 작동합니다. 약 0.1 % 오류율.
테스트중인 미사일의 유한 송신기 RF 전력으로, 항공 우주 프로젝트는 단지 몇 개의 SLOW 센서가 사용되지 않는 한 문자 그대로 출구에서 나온 미사일로부터 원격 측정을 얻을 수 없었습니다. 용납 할 수 없습니다.
SNR을 27dB에서 7dB, 20dB 차이로 떨어 뜨리고 RF 에너지 분산의 Range ^ 2 효과를 고려할 때 항공 우주 회사는 오류 감지 수정 없이도 갑자기 10 배의 범위를 가졌습니다.
원격 측정의 중요성 : 소비에트는 N1 출시 (폭발!)에 320,000 개의 센서를 사용했습니다. 이전 3 번의 출시에는 700 개의 센서 만 사용되었습니다.
일반적으로 단일 채널에서 클럭을 복구하는 시스템을 UART와 같이 "비동기"라고하며 "동기"시스템에는 여러 채널이 필요합니다. 따라서 맨체스터 인코딩 또는 이와 유사한 것을 사용하는 것이 "동기"라는 주장에 동의하지 않습니다.
라디오 시스템에서는 여러 채널을 사용하더라도 회절이나 다중 경로 효과가 관련 될 수 있으므로 신호가 동시에 도착하거나 신뢰할 수있는 스큐로 도착하기가 어렵습니다. 도플러 효과도 결과를 왜곡시킬 수 있습니다.
GSM 시스템은 타임 슬롯 기반 (TDMA)이지만, 내가 이해하는 한 중앙 클록은 어느 한 타임 슬롯에서 전송할 수있는 모바일 장비를 제어하는 데 사용되며 비트 경계를 결정하지 않습니다.