Viabilidad de un sistema básico de comunicaciones inalámbricas de capa física

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Nos gustaría hacer chips de comunicaciones simples y baratos que proporcionen a un grupo de usuarios una muestra real o compleja por usuario por intervalo de tiempo de comunicación. Su huella debe ser similar a un chip BLE (~ 1 "x1", < 15g capaz de ser alimentado durante mucho tiempo por una batería de 3.7V 200mAh).

Lo más que esperamos es que el sistema sea capaz de enviar / recibir en el orden de decenas de bits por segundo.

Aquí hay una idea aproximada (no tengo conocimientos de hardware, por lo que podría ser falso)

  

\ $ N \ approx 3 \ $ los dispositivos están equipados con proyectores / receptores IR, y cada uno se designa como un desplazamiento \ $ f_n \ $ de la frecuencia del proveedor \ $ f \ $.

     

Por marco de comunicación:

     
  • Para que el dispositivo \ $ n \ $ transmita, el PWM de un microcontrolador con \ $ P_n \% \ $ el tiempo de actividad se activa y desactiva con la frecuencia (local) \ $ f + f_n \ $ para alimentar una luz IR.
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  • Para que el dispositivo \ $ n \ $ reciba, correlaciona la señal del receptor IR con un banco de ventanas de frecuencia centradas en \ $ \ {f + f_k: k \ neq n \} \ $. Las magnitudes de correlación cruzada se promedian durante una corta duración y un ADC las lee para su procesamiento.
    •   

Todas las cosas de nivel superior serían manejadas por los usuarios, cada uno con un microcontrolador con especificaciones del orden de un Arduino rápido.

Por lo que sé, aquí están los milagros que deben suceder para que esto sea factible:

  • Los componentes para amplificar y filtrar la señal de recepción deben existir y ser pequeños, baratos y de bajo consumo.
  • Los osciladores en los PWM deben ser lo suficientemente coherentes entre sí, de modo que la correlación con las funciones de la ventana es suficiente para aislar la señal de cada usuario (por lo que evitamos cosas más pesadas y complicadas, como DSP o PLL).
  • Los PWM deben tener una respuesta de frecuencia bien separada.
  • (estaría bien) Los detonadores de IR son lo suficientemente poderosos como para que las estadísticas del canal sean aproximadamente gaussianas (cuando en realidad son Rayleigh)

¿Alguno de estos showstoppers, o hay una posibilidad razonable de éxito? ¿Hay chips baratos disponibles que hacen esto?

En particular, ¿hay un IC barato, pequeño (comparable a un to220) que haga el filtrado / correlación? ¿Cómo se llama?

    
pregunta enthdegree

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Con un tamaño de grupo de usuarios de ~ 3, puede ignorar de forma segura el hecho de que los datos que envíe pueden interferir. Si no está transmitiendo al final lento, la probabilidad de colisión de dos paquetes es bastante pequeña.

Por lo tanto, su sistema es un candidato clásico para el simple Aloha , es decir, todos simplemente transmiten cuando tienen datos para transmitir. Si hubo una colisión, simplemente retransmitir (por lo general, esperas una cantidad de tiempo aleatoria antes de retransmitir, para evitar volver a colisionar a la derecha).

Probablemente debería implementar un esquema de reconocimiento de mensajes, es decir, la estación para la que se diseñó el mensaje debería responder con un "OK, entendido". Si consigues eso, todo está bien. Si no lo hace (dentro de un período de tiempo determinado), vuelva a transmitir.

Ventaja de eso: todo el hardware que necesita es simplemente un sistema de transmisor / receptor IR. Los sistemas remotos de TV clásicos funcionarán razonablemente bien.

El direccionamiento se realiza simplemente configurando un campo de dirección específico en el formato de datos personalizado que estás utilizando.

Definitivamente no quiero despedirte del sistema FDMA, sin embargo. Pero: estás pensando demasiado en las cosas. Lo que efectivamente harías es simplemente multiplicar tu señal de transmisión con un seno. Puede hacerlo dentro de cualquier MCU moderna. No hay necesidad de componentes externos de lujo. Sin embargo, para esta aplicación, podría hacer aún más simple: opte por CDMA (ja, que le brinda un montón de cosas para google) para abordar cada receptor de manera diferente, es decir, multiplique los bits que desea transmitir con una secuencia de símbolos que es única a cada receptor, y cuya correlación cruzada con otras secuencias del receptor es lo más pequeña posible. Los receptores simplemente se correlacionan con su propia secuencia y, por lo tanto, recuperan los bits originales.

    
respondido por el Marcus Müller

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