การสื่อสารไร้สายทำงานอย่างไร

นี่เป็นปัญหาที่ทำให้ฉันงุนงงอยู่เสมอ การสื่อสารไร้สายความถี่สูง (มากกว่า 100MHz) เป็นอย่างไร ฉันเข้าใจว่ามันมีเสาอากาศและรับมันขยายและตรวจสอบตรรกะ 1 หรือ 0 และย้อนกลับสำหรับการส่งสัญญาณ

สิ่งที่ฉันไม่เข้าใจคือ IC สามารถสื่อสารด้วยความเร็วเช่นนี้ได้อย่างไร ยกตัวอย่าง wifi, 2.4GHz มีชิปที่ประมวลผลแต่ละบิตจริง ๆ 2.4 พันล้านครั้งต่อวินาทีหรือไม่? ดูเหมือนว่าเป็นไปไม่ได้ มีคนอธิบายได้ว่าเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณทำงานด้วยไฟฟ้าได้อย่างไร?

สิ่งสำคัญที่ควรทราบที่นี่คือความถี่ของผู้ให้บริการและการปรับ

2.4GHz คือความถี่ผู้ให้บริการของคุณในรูปแบบการปรับที่ทันสมัยมันจะอยู่ในอากาศตลอดเวลา เครื่องส่งสัญญาณแผ่กระจายตลอดเวลาที่คุณกำลังส่งสัญญาณ

ข้อมูลถูกส่งจริงอย่างไร

การมอดูเลตเฟสเป็นวิธีการทั่วไป คุณสามารถคิดเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นอย่างชัดเจนในการจับเวลาที่คุณกำลังจะเปลี่ยนเฟสหรือไม่ Wikipedia มีกราฟที่ดีของ QPSKซึ่งคุณกำลังส่งสัญญาณสองสัญญาณในเวลาเดียวกันและแต่ละคนเข้ารหัสบิต http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/be/QPSK_timing_diagram.png ">

สิ่งนี้อาจดูสับสนเล็กน้อย แต่คุณจะเห็นว่าเมื่อใดก็ตามที่พวกเขาเปลี่ยนแปลงสิ่งที่พวกเขากำลังส่งสัญญาณจะมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสัญญาณ PSK มีอัตราข้อผิดพลาดบิตต่ำที่สุดของเทคนิคการมอดูเลตที่ต่างกันสำหรับอัตราการรับส่งข้อมูลเดียวกัน ซึ่งหมายความว่าสำหรับอัตราข้อผิดพลาดบิตที่อนุญาตเดียวกันคุณจะมีความเร็วลิงค์สูงสุดด้วย PSK

ฉันหวังว่าภาพจะช่วยให้คุณเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นเบื้องหลัง แจ้งให้เราทราบหากฉันสามารถโพสต์เพิ่มเติมเพื่อช่วยให้เข้าใจได้

ฮาร์ดแวร์นี้ทำอะไร

ส่วนนี้ฉันสั้นเพราะมีหลายวิธีที่จะเข้าใกล้กับฮาร์ดแวร์ วงจรที่ยอมให้ไอซีส่วนใหญ่ทำ TX หรือ RX ภายในมาจากเซลล์กิลเบิร์ต

ควรทำเมื่อใด

หากคุณปรับความถี่ที่ถูกต้องโดยตรงก่อนที่จะแผ่รังสีและ demodulate โดยตรงก่อนที่จะรับสัญญาณวงจรของคุณจะเกี่ยวข้องกับทุกที่อื่นก็จะเป็นสัญญาณความเร็วช้ากว่าที่เป็นดิจิตอลและวงจรของคุณสามารถจัดการกับ

ในขณะที่ฉันจะหลบคำถามมอดูเลตฉันก็ค่อนข้างคุ้นเคยกับเรื่องของ IC

"IC สื่อสารด้วยความเร็วสูงกว่า 100MHz ได้อย่างไร"

ฉันจะเริ่มต้นด้วยกรณีง่ายๆ Intel ได้ออกแบบโปรเซสเซอร์ที่ทำงานที่ความถี่สัญญาณ 3.8GHz นี่คือการดำเนินการตรรกะหลายและเก็บผลลัพธ์ในแต่ละรอบ ดังนั้นไม่เพียง แต่สามารถประมวลผลสัญญาณที่ 2.4GHz + คอมพิวเตอร์ของคุณอาจทำสิ่งนี้อยู่แล้ว

เหตุผลนี้เป็นเพราะทรานซิสเตอร์ใน IC นั้นเร็วมาก! ในกระบวนการ SiGe BiCMOS 130nm ความถี่ที่ได้รับเอกภาพจะแสดงเป็น230GHz ฉันคิดว่าฉันสามารถสร้างวงจรที่ทำงานได้อย่างน้อย 5-10% ของค่านั้นและนี่ไม่ใช่แม้แต่กระบวนการนำหน้า

หากคุณต้องการเพิ่มอัตรานาฬิกาอนุกรมให้ได้มากที่สุดคุณสามารถใช้วงจรที่เรียกว่า De-Serializer ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นการลงทะเบียนกะความถี่สูง คุณจะต้องใช้วงจรความถี่สูงมากสำหรับอินพุตจากนั้นแปลงเป็นรูปแบบขนานในอัตราข้อมูลที่ต่ำกว่า สิ่งนี้มักใช้ในโปรโตคอลความเร็วสูงเช่น HDMI

ในขณะที่มีข้อยกเว้นพิเศษบางอย่างการสื่อสารทางวิทยุส่วนใหญ่มักจะประสบความสำเร็จด้วยความช่วยเหลือของการคว่ำและการเบี่ยงเบน

โดยพื้นฐานแล้วเครื่องส่งสัญญาณเริ่มต้นด้วยวงจรสำหรับปรับข้อมูล (ไม่ว่าจะเป็นเสียงหรือข้อมูล) ไปยังสัญญาณความถี่ต่ำที่สะดวกที่ใช้งานได้ง่าย - ไม่กี่สิบหรือหลายร้อยกิโลเฮิร์ตซ์สำหรับการใช้งานย่านความถี่แคบ สำหรับวงดนตรีที่กว้างขึ้น ที่วงจรอะนาล็อกความถี่เหล่านี้ทำงานได้ดีหรืออย่างใดอย่างหนึ่งจริง ๆ สามารถใช้ตัวแปลง D / A ที่เอาท์พุทของ DSP ที่ทำการมอดูเลตทางคณิตศาสตร์ (สำหรับอัตราข้อมูลที่สูงกว่า "ชิป DSP" สามารถจัดการได้ต้องใช้ตรรกะแบบขนานใน ASIC หรือ FPGA ดังนั้นแต่ละเส้นทางอาจต้องคำนวณทุกตัวอย่างที่ 8 หรือ 32 หรืออะไรก็ตามที่ DA ต้องการ)

เครื่องส่งยังมี oscillator หรือ synthesizer เพื่อสร้างสัญญาณที่ใกล้เคียงกับความถี่เครื่องส่งสัญญาณที่ต้องการและเครื่องผสมที่ทวีคูณสัญญาณทั้งสองเข้าด้วยกันทำให้เกิดการสร้างผลรวมและความถี่ที่แตกต่างกัน ผลรวมหรือส่วนต่างจะเป็นความถี่การส่งที่ต้องการและถูกเลือกโดยตัวกรองขยายและส่งไปยังเสาอากาศ (จำเป็นต้องมีการแปลงหลายขั้นตอน)

ผู้รับทำงานในลักษณะเดียวกันย้อนกลับเท่านั้น สัญญาณออสซิลเลเตอร์ในท้องถิ่นจะถูกลบออกจากสัญญาณเสาอากาศที่ขยาย (หรือวิธีอื่น ๆ ) สร้างความถี่ที่แตกต่างระดับกลางที่กลับลงมาในช่วงที่สะดวกกว่าในการทำงานกับ (ในเครื่องรับสัญญาณออกอากาศ AM ปกติ 455 KHz - สำหรับ FM) 10.7 KHz และเปลี่ยน againto เป็น 455 KHz แต่วันนี้การอยู่ที่ 10.7 MHz ก็ใช้งานได้เช่นกัน) ความถี่กลางนี้สามารถประมวลผลได้โดยวงจรการแยกกระแสไฟฟ้าหรือแปลงเป็นดิจิทัลในตัวแปลง A / D ที่รวดเร็วและป้อนเข้าสู่ DSP แบบขนานที่อาจเกิดขึ้นเพื่อให้กระบวนการเสร็จสมบูรณ์

หากแบนด์วิดธ์ของข้อมูลที่ต้องการส่งน้อยกว่า 10 KHz เราสามารถใช้การ์ดเสียงของคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างเครื่องรับหรือเครื่องส่งสัญญาณประสิทธิภาพสูงโดยกำหนดความถี่กลางที่ 10 กิโลเฮิร์ตซ์และใช้ซอฟต์แวร์เพื่อประมวลผลแบนด์วิดท์ 5 -15 KHz

วันนี้เทคนิคทั่วไปคือการใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติบางอย่างของจำนวนเชิงซ้อนและทำการมอดูเลต / demodulation ที่สมดุลรอบความถี่ศูนย์กลางที่ 0 เช่นนั้นจะมีทั้งความถี่บวกและลบ ด้วยการใช้สองเฟสของออสซิลเลเตอร์และสิ่งที่เรียกว่าเครื่องผสมภาพปฏิเสธหนึ่งในสองของความถี่ที่เกิดขึ้นนั้นจะยกเลิกและอีกอันหนึ่ง อย่างไรก็ตามจำเป็นต้องมีตัวแปลง D / A หรือ A / D สองตัวตัวหนึ่งสำหรับเฟส "I" และอีกตัวสำหรับ "Q" คุณสามารถทำเช่นนี้ได้ด้วยการ์ดเสียงสเตอริโอแม้ว่าตัวปิดกั้น DC จะสร้างช่องใน passband ตรงกลางตรงที่สิ่งที่ได้รับการแปลงเป็น 0 ความถี่

100 MHz เป็นความถี่ของผู้ให้บริการไม่ใช่อัตราการส่งข้อมูล การปรับความถี่พาหะคือสิ่งที่นำข้อมูล วิทยุ AM จะปรับความกว้างของสัญญาณเพื่อปรับเปลี่ยน FM เปลี่ยนแปลงความถี่เล็กน้อยจากความถี่ของผู้ให้บริการ PSKคือการเปลี่ยนเฟส มันเปลี่ยนเฟสของสัญญาณพาหะ

โมดูเลเตอร์ทำหน้าที่เก็บข้อมูลและใช้การมอดูเลตกับผู้ให้บริการเพื่อส่ง demodulator รับผู้ให้บริการและแยกการปรับจากการแยกข้อมูล