रूसी में चीजों का इंटरनेट। रेडियो सिग्नल के स्पेक्ट्रल पैरामीटर

छह महीने पहले, एक ग्राहक ने हमारे घरेलू संस्करण एनबी-एफआई में चीजों के इंटरनेट के लिए रेडियो डेटा प्रसारित करने में मेरी दिलचस्पी दिखाई। जाहिर है, वैचारिक रूप से, यह सिगफॉक्स लो-स्पीड डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम (अल्ट्रा-नैरो बैंड, यूएनबी) है। विवरणों में अंतर हैं, जिन्हें निस्संदेह सुधार कहा जा सकता है। उदाहरण के लिए, एनबी-एफआई में शोर-सहिष्णु कोडिंग पेश की जाती है, जो संदेश वितरण की संभावना को काफी बढ़ा सकती है। बेस स्टेशन उपकरण की जटिलता पर एक संकीर्ण आवृत्ति बैंड का भी सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। यह सब मसौदा मानक में विस्तार से वर्णित है, जिसे इस वर्ष 2019 में रूसी संघ में अपनाने के लिए तैयार किया जा रहा है। लेकिन एक है, जैसा कि मुझे लगता है, मसौदा मानक में महत्वपूर्ण अंतर है।

यहां हम सामग्री की मात्रा को सरल और कम करने के लिए एक धारणा बनाते हैं: हम डिवाइस से बेस स्टेशन तक केवल संचार चैनल पर विचार करेंगे। फिर भी, इसका विचार सबसे महत्वपूर्ण है, क्योंकि सिस्टम को बड़ी संख्या में सेंसर से लघु संदेश प्रसारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

सबसे पहले, चलो सिगफॉक्स सिग्नल की मुख्य विशेषताओं को याद करते हैं। मॉड्यूलेशन दर 100 बोड है। मॉडुलन का प्रकार सापेक्ष चरण मॉड्यूलेशन - OFM (DBPSK) है। सभी टर्मिनल डिवाइस 192 kHz बैंड के भीतर तीन यादृच्छिक आवृत्ति चैनलों पर अतुल्यकालिक रूप से संचारित होते हैं। चैनल 100 हर्ट्ज के बाद असाइन किए जाते हैं। यही है, काम की पट्टी में उनमें से बहुत सारे हैं - लगभग 2000 टुकड़े। चैनलों की इस बड़ी संख्या के कारण, विभिन्न अतुल्यकालिक ट्रांसमीटरों से दो या अधिक पैकेटों की टक्कर की स्वीकार्य संभावना को कम करना संभव है।

सिगफॉक्स ने अपने सिस्टम का वर्णन करते हुए एक दस्तावेज ( सिगफॉक्स आरएफ एंड प्रोटोकॉल स्पेसिफिकेशन्स ) प्रकाशित किया है ताकि टर्मिनल डिवाइस निर्माता यह सत्यापित कर सकें कि वे सिस्टम आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। अफवाहों के अनुसार, वे यहां तक ​​कि यूरोप में एक उद्योग मानक अपनाने के लिए ETSI (यूरोपीय दूरसंचार मानक संस्थान) के साथ काम कर रहे हैं।

हैरानी की बात है, हमारे डेवलपर्स और निर्माताओं ने समान प्रगतिशील पथ लिया! मानकीकरण की तकनीकी समिति 194 "साइबर-फिजिकल सिस्टम" में एक दस्तावेज है PNST (रूसी संघ के प्रारंभिक राष्ट्रीय मानक) "इंटरनेट ऑफ थिंग्स। नैरो बैंड स्पेक्ट्रम (एनबी-फाई) में इंटरनेट ऑफ थिंग्स के लिए एक्सचेंज प्रोटोकॉल। " संगठन की एक वेबसाइट है । मुझे वहां दस्तावेज़ नहीं मिला, लेकिन दस्तावेज़ के बारे में खबर है , जहां यह लिंक "डाउनलोड प्रोटोकॉल" पर उपलब्ध है।

दस्तावेज़ से हम ट्रांसमिशन सिस्टम की मुख्य विशेषताओं के बारे में सीखते हैं: मॉडुलन गति - 50 बॉड, मॉडुलन प्रकार - ओएफएम (डीबीपीएस)। सभी टर्मिनल डिवाइस 51.2 kHz बैंड के भीतर दो यादृच्छिक आवृत्ति चैनलों पर अतुल्यकालिक रूप से संचारित होते हैं। चैनल 50 हर्ट्ज के बाद असाइन किए जाते हैं। यही है, ऑपरेटिंग बैंड में बिल्कुल 1024 टुकड़े हैं, जो एक फिल्टर बैंक के किफायती निर्माण के लिए बहुत उपयुक्त है। इस स्थिति में, सभी संदेशों को 1/2 की दर से ZigZag एनकोडर द्वारा एन्कोड किया जाता है।

यहां सब कुछ है, यहां तक ​​कि सिस्टम के ऊपरी स्तरों का भी वर्णन है। लेकिन मुझे रेडियो सिग्नल के स्पेक्ट्रम की आवश्यकताएं नहीं मिलीं। यह पैरामीटर मुझे बहुत महत्वपूर्ण लगा, क्योंकि पड़ोसी चैनलों को विकिरण शक्ति के प्रसार में तेजी से विभिन्न टर्मिनल उपकरणों के पैकेट के टकराव की संभावना बढ़नी चाहिए।

सिगफॉक्स दस्तावेज़ में, वर्णक्रमीय मापदंडों की आवश्यकताओं को पृष्ठ 7 पर वर्णक्रमीय मुखौटा द्वारा निर्धारित किया जाता है।



एक उबाऊ सिद्धांत के साथ पाठक को बोर नहीं करने के लिए, चलिए मज़ेदार अभ्यास पर चलते हैं! हमारे नायब-फाई के घरेलू डेवलपर्स में से एक के एनबी-फाई ट्रांसमीटर को लें। जो मत पूछो, मैं नहीं कहूंगा। और वास्तविक समय में संकेत के स्पेक्ट्रम पर विचार करें।

वीडियो और एक और ।

दोनों वीडियो में 100 kHz स्पेक्ट्रम विश्लेषण बैंड है, और बैंड के केंद्र में एक परीक्षण जनरेटर सिग्नल स्थापित है। यह आवश्यक है ताकि पाठक स्पेक्ट्रम विश्लेषक के रेडियो प्राप्त मार्ग की गतिशीलता को सत्यापित कर सके और उनकी विशेषताओं के बारे में अनुमानित विचार प्राप्त कर सके। जनरेटर स्पेक्ट्रम बहुत साफ नहीं है, जिसे केंद्र आवृत्ति से डायवर्जन करने वाले हार्मोनिक घटकों के रूप में देखा जा सकता है। दूसरे वीडियो में, देखे गए प्रभावों के रैखिकता को प्रदर्शित करने के लिए परीक्षण सिग्नल स्तर बढ़ाया जाता है।

एनबी-फाई ट्रांसमीटर सिग्नल पहले केंद्र के बाईं ओर दिखाई देता है, फिर दाईं ओर। इन दो समान संदेशों को उनकी टक्कर की संभावना को कम करने के लिए भेजा जाता है।

वीडियो से, हम एनबी-फाई सिग्नल में फटने की उपस्थिति का पता लगा सकते हैं, सिग्नल बैंड का विस्तार कर सकते हैं और मुख्य आवृत्ति पर विफलता बना सकते हैं।

यह वह है जो एक त्वरित स्पेक्ट्रम छवि और अधिकतम संचय ग्राफ जैसा दिखता है (मैक्स होल्ड)।



गुणात्मक रूप से, यह तर्क दिया जा सकता है कि, एनबी-फाई सिग्नल के आधे बैंडविड्थ के साथ भी, यह सिगफॉक्स वर्णक्रमीय मुखौटा को संतुष्ट नहीं करता है। मात्रात्मक रूप से, मौलिक हार्मोनिक से + -2500 हर्ट्ज बैंड में, स्पेक्ट्रम 30 डीबी तक भी नहीं मिटता है। यदि हमारे मानक के मसौदे में एक मुखौटा दिया गया था, तो हम इसके साथ तुलना कर सकते हैं। इस बीच, हम केवल यह कह सकते हैं कि हमारे डेवलपर्स ने वर्णक्रमीय विशेषताओं की परवाह नहीं की।

थीसिस की पुष्टि करने के लिए, हम समय डोमेन में एक संकेत मानते हैं।



हम देखते हैं कि प्रतीक अंतराल के बीच का चरण परिवर्तन इतना अचानक होता है कि वे आयाम स्पेक्ट्रम में इस तरह के मजबूत विस्फोटों को जन्म नहीं दे सकते।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सिगफॉक्स विशेष रूप से टर्मिनल उपकरणों के संकेतों की वर्णक्रमीय विशेषताओं के बारे में चिंतित है, जो कई निर्माताओं से विभिन्न प्रकार के नियंत्रकों का उपयोग करके बनाए जाते हैं। परिशिष्ट A.1 में पेज 13 पर विनिर्देशन में TX मॉड्यूलेशन - DBPSK लागू करें, वे इसके लिए अलग-अलग सिफारिशें प्रदान करते हैं।

सबसे अधिक संभावना है, इस तरह के कम मॉड्यूलेशन दर के उपयोग किए गए नियंत्रक चिप्स के रेडियो भाग में समस्या है। हर कोई उच्च मॉडुलन दर पर सूचना प्रतीक पुनरावृत्ति का उपयोग करने के लिए मजबूर है। इस मामले में, निश्चित रूप से, मॉड्यूलेटर के इनपुट पर बिल्ट-इन स्मूथिंग फ़िल्टर (पल्स शेपिंग) की विशेषताएं वांछित कम मॉडुलन गति के अनुरूप नहीं होंगी।

जाहिर है, स्पेक्ट्रम के ऐसे फटने की उपस्थिति में, संचरण के दौरान अन्य संदेशों के विरूपण की संभावना बढ़ जाएगी। चूंकि एनबी-फाई जल्द ही पूरे रूसी संघ के लिए मानक होगा, इसलिए हस्तक्षेप न केवल इसके प्राप्त सिस्टम द्वारा, बल्कि अन्य ऑपरेटरों के प्राप्त सिस्टम द्वारा भी बनाया जाएगा।

घरेलू डेवलपर्स इस मुद्दे पर बिल्कुल चिंतित नहीं हैं?
या वे हमसे कुछ छिपाने की कोशिश कर रहे हैं?
शायद निर्माताओं के पास पहले से ही इस समस्या का समाधान है?
सवाल काफी वैध हैं, मानक राज्य है।

मैं एनबी-फाई डिवाइस विकसित करने वाली कंपनियों से पूछता हूं। माप के लिए ट्रांसमीटरों या उनके परिणामों को प्रकाशित करें।

फिर भी, मैं उन कंपनियों के प्रति अपनी कृतज्ञता व्यक्त करना चाहूंगा, जिन्होंने इंटरनेट की चीजों के इंटरनेट के घरेलू उद्योग को विकसित करने के उद्देश्य से मानक तैयार करने के ढांचे में अपनी प्रौद्योगिकियों का हिस्सा साझा किया। खुलेपन के साथ मिलकर, प्रतिस्पर्धा इसमें आएगी, जो विकास में सफलता के लिए आवश्यक शर्तें पैदा करेगी। यह छोटे उद्यमों को बाजार में प्रवेश करने की अनुमति देगा, जो अच्छी खबर है।

अधिक विस्तृत विश्लेषण के लिए, एनबी-फाई ट्रांसमीटर के सिग्नल नमूनों की रिकॉर्डिंग यहां से डाउनलोड की जा सकती है । नमूनाकरण आवृत्ति - 48 kHz, प्रारूप - 16 बिट I / Q।