หลักการของ LoRa Frequency Hopping Spread Spectrum Communication (FHSS)

เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย: หลักการของการแพร่กระจายคลื่นความถี่ LoRa ความถี่กระโดดการแพร่กระจายสเปกตรัมการสื่อสาร (FHSS)

　　 Spread Spectrum Communication คือ เทคโนโลยีการสื่อสารแบบ Spread Spectrum (Spread Spectrum Communication) ลักษณะพื้นฐานของมันคือแบนด์วิธของสัญญาณที่ใช้ในการส่งข้อมูลจะมีขนาดใหญ่กว่าแบนด์วิธของข้อมูลนั้นเองมาก

　　 การเพิ่มแบนด์วิธของสัญญาณสามารถลดข้อกำหนดสำหรับอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนได้ เมื่อแบนด์วิธเพิ่มขึ้นถึงระดับหนึ่ง อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนจะลดลงอีก การสื่อสารแบบสเปรดสเปกตรัมคือการใช้เทคโนโลยีการส่งผ่านบรอดแบนด์เพื่อแลกกับประโยชน์ของอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน ซึ่งเป็นแนวคิดพื้นฐานและพื้นฐานทางทฤษฎีของการสื่อสารแบบสเปรดสเปกตรัม

เหตุใดเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายจึงใช้เทคโนโลยีสเปรดสเปกตรัม:

　　 1. ขยายแบนด์วิธและลดการรบกวน

เมื่อปัจจัยการแพร่กระจายคือ 1 ข้อมูล 1 จะแสดงด้วย"1"และเมื่อปัจจัยการแพร่กระจายเป็น 4"1011"อาจใช้แทน 1 ได้ ดังนั้นอัตราความผิดพลาดบิตซึ่งก็คืออัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนจะลดลงในระหว่างการส่ง แต่อย่างไรก็ตาม ข้อมูลจริงที่สามารถส่งได้จะลดลง ดังนั้น ยิ่งปัจจัยการแพร่กระจายมีขนาดใหญ่เท่าใด จำนวนข้อมูลที่ส่งก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

　　 2. ตามข้อกำหนดที่แตกต่างกันของอัตรา จำนวนช่องรหัสที่แตกต่างกันจะถูกจัดสรรเพื่อปรับปรุงอัตราการใช้

ปัจจัยสเปรดมีวัตถุประสงค์อีกประการหนึ่ง นั่นคือ รหัสมุมฉาก (OVSF: ปัจจัยสเปรดตัวแปรมุมฉาก, ปัจจัยสเปรดตัวแปรมุมฉาก) สามารถรับรหัสสเปรดมุมฉากได้ผ่าน OVSFเมื่อปัจจัยการแพร่กระจายเป็น 4 จะมี 4 รหัสสเปรดมุมฉากสองรหัส รหัสสเปรดมุมฉากสามารถทำให้สัญญาณไร้สายที่ส่งในเวลาเดียวกันไม่รบกวนซึ่งกันและกัน นั่นคือเมื่อปัจจัยการแพร่กระจายเป็น 4 ข้อมูลของบุคคล 4 คนสามารถส่งได้ในเวลาเดียวกัน ข้อกำหนดด้านอัตราข้อมูลของบริการเสียงและข้อมูลแตกต่างกัน ดังนั้นปัจจัยการแพร่กระจายจึงแตกต่างกัน

FHSS ซึ่งเป็นเทคโนโลยี Frequency-Hopping Spread Spectrum (Frequency-Hopping Spread Spectrum) ได้รับการซิงโครไนซ์และในเวลาเดียวกันก็ยอมรับปลายทั้งสองด้านในการส่งสัญญาณด้วยพาหะย่านความถี่แคบประเภทเฉพาะ สำหรับเครื่องรับที่ไม่เฉพาะเจาะจง FHSS จะสร้างการกระโดด สัญญาณเป็นเพียงสัญญาณรบกวนแบบอิมพัลส์เท่านั้น

　　 เมื่อเวลาแพ็กเก็ตข้อมูลเดียวอาจเกินเวลาคงอยู่ของช่องสูงสุดที่อนุญาตโดยกฎหมายและข้อบังคับที่เกี่ยวข้อง เทคโนโลยี FHSS จะถูกนำมาใช้ การเปิดโหมดการข้ามความถี่ใน LoRa คือการดำเนินการลงทะเบียน RegHopPeriod และ FreqHoppingPeriod ให้เป็นค่าที่ไม่ใช่ศูนย์

　　 หลักการของ LoRa สำหรับการสื่อสารสเปกตรัมแบบกระจายความถี่แบบกระโดด (FHSS):

หลักการทำงานของโครงร่างสเปกตรัมการแพร่กระจายการกระโดดความถี่ FHSS คือ: ส่วนหนึ่งของเนื้อหาของแต่ละแพ็กเก็ตข้อมูล LoRa จะถูกส่งผ่านช่องทางการกระโดดความถี่ที่กำหนดโดยฝ่ายจัดการ MCU และความถี่ที่จะเป็น"กระโดด"(ตามตารางค้นหาความถี่) จะถูกส่งออกไปในรอบการกระโดดความถี่ที่กำหนดไว้ หลังจากสิ้นสุดเครื่องส่งและตัวรับจะสลับไปยังช่องถัดไปในรายการการข้ามความถี่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อส่งและรับส่วนถัดไปของแพ็กเก็ตข้อมูลต่อไป

　　 เวลาที่อยู่ในช่องใดๆ จะถูกกำหนดโดย FreqHoppingPeriod และค่าจะเป็นจำนวนเต็มคูณของความยาวของสัญลักษณ์

　　 กระบวนการส่งและรับผ่านการกระโดดความถี่เริ่มต้นจากช่อง 0. ดังนั้นคำนำและส่วนหัวจะถูกส่งไปที่ช่อง 0 ก่อน ทุกครั้งที่คุณเริ่มส่งแพ็กเก็ตข้อมูล การอ่านตัวนับช่องสัญญาณ FhssPresentChannel (ที่อยู่ใน RegHopChannel) จะเพิ่มขึ้น และสัญญาณขัดจังหวะ FhssChangeChannel จะถูกสร้างขึ้นเพื่อให้บรรลุการกระโดดความถี่

　　 ต้องตั้งค่าความถี่ใหม่ภายในช่วงการกระโดดความถี่เพื่อให้แน่ใจว่าความถี่ใหม่จะครอบคลุมเมื่อมีการกระโดดความถี่ในครั้งถัดไป

การรับ FHSS มักจะเริ่มต้นจากช่อง 0 หลังจากตรวจสอบคำนำแล้ว ผู้รับจะเริ่มกระบวนการข้ามความถี่ข้างต้น ในเวลานี้ หาก CRC ของส่วนหัวไม่ถูกต้อง ผู้รับจะร้องขอช่อง 0 โดยอัตโนมัติ (กลไกการส่งแพ็กเก็ตข้อมูลใหม่) และรีสตาร์ทการตรวจสอบเบื้องต้น