物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)傳輸算法知識(shí)

你小時(shí)候玩電話嗎？一個(gè)人提出了一條消息，并將其傳達(dá)給下一個(gè)人的耳朵。消息從一個(gè)人傳遞到另一個(gè)人，直到最終消息被宣布并與原始消息進(jìn)行比較。有時(shí)，兩條消息之間存在細(xì)微差別，有時(shí)則消息完全丟失。

從物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備向基站（或主數(shù)據(jù)庫(kù)）發(fā)送信號(hào)時(shí)，眾多組件和環(huán)境因素會(huì)影響傳輸。每個(gè)元素都像電話游戲中的小孩，接收信息并將其傳輸?shù)芥湹南乱徊糠帧Ｏ衲切┖⒆右粯?，元素的可靠性，反?fù)無(wú)常以及它們彼此之間的合作程度各不相同。

鏈接物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)算和信號(hào)鏈

A信號(hào)鏈不是物聯(lián)網(wǎng)甚至是射頻應(yīng)用所獨(dú)有的。最廣泛的定義是一系列信號(hào)調(diào)節(jié)元件，它們將處理后的輸入作為輸出提供給信號(hào)鏈中的下一個(gè)元件。因此，那些玩電話的孩子可能被認(rèn)為是一個(gè)信號(hào)鏈。

對(duì)信號(hào)鏈的擔(dān)憂是在聲學(xué)或音頻處理，DSP和其他RF應(yīng)用中。您還可以聽到用于描述信號(hào)鏈的術(shù)語(yǔ)“電路拓?fù)洹被颉靶盘?hào)流”;但是，這些可以是具有替代含義的應(yīng)用特定用途。

關(guān)于您的特定物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，信號(hào)鏈包含您的信號(hào)從初始發(fā)射器到最終接收器通過的每個(gè)組件和傳輸介質(zhì)。這可以像發(fā)射天線，空氣和接收天線一樣簡(jiǎn)單。它還可能包括通過墻壁，森林或雨水傳輸，以及車載信號(hào)處理和天線連接。

鏈路預(yù)算量化您的信號(hào)鏈。

鏈路預(yù)算計(jì)算信號(hào)通過的每個(gè)組件和介質(zhì)的衰減和增益。您從傳輸功率開始，并確保您有足夠的能力滿足每個(gè)接收器的靈敏度要求，尤其是基站的最終接收器。

影響信號(hào)鏈性能的因素？

雖然元件質(zhì)量是RF信號(hào)鏈性能中最明顯的因素，但它只是幾個(gè)重要考慮因素之一：

周圍材料：在規(guī)劃信號(hào)鏈時(shí)，應(yīng)充分考慮傳感器系統(tǒng)周圍的材料。這包括套管材料以及混凝土墻，厚植被和管道等環(huán)境障礙物。把它想象成試圖通過圍巾耳語(yǔ);你必須大聲低語(yǔ)才能傳達(dá)你的信息。

距離：你的信號(hào)需要旅行的距離會(huì)影響你的鏈接預(yù)算。即使在空中或自由空間，信號(hào)傳播時(shí)也不可避免地發(fā)生衰減。

有損連接：連接不良幾乎摧毀了我工作的第一個(gè)信號(hào)鏈。當(dāng)我們使用定制電纜時(shí)，出現(xiàn)了大量的插入損耗。這在我們的計(jì)算中從未考慮過。信號(hào)功率不夠高，無(wú)法在沒有更好的電纜終端的情況下完成。在電話中，如果一個(gè)小孩在竊竊私語(yǔ)時(shí)吐痰，沒有人會(huì)靠近聽到他說的話，而且消息也無(wú)法通過。

環(huán)境噪音：如果你有很多傳感器在傳輸在同一頻段或其他競(jìng)爭(zhēng)帶寬的信號(hào)上，存在干擾的可能性。好的接收器和發(fā)送器硬件應(yīng)該能夠區(qū)分消息。您應(yīng)該了解硬件如何處理信號(hào)沖突，以確保同時(shí)傳輸仍然可以通過。

如何確定鏈接預(yù)算

我不確定如何計(jì)算玩電話的孩子的鏈接預(yù)算，但RF更簡(jiǎn)單一點(diǎn)。

孩子的鏈接預(yù)算比你的組件更難計(jì)算。

鏈接預(yù)算的基本公式是：

收到功率（dB）=發(fā)射功率（dB）+增益（dB） - 損耗（dB）

從源發(fā)射功率開始，增加天線和中繼器的增益。然后，減去連接器的損耗和信號(hào)傳輸?shù)娜魏涡盘?hào)，無(wú)論是空氣還是傳輸線。請(qǐng)記住，分貝是一個(gè)對(duì)數(shù)單位，所以你實(shí)際上是乘法和除法而不是加減法。

優(yōu)化射頻信號(hào)鏈和鏈接預(yù)算

跟蹤信號(hào)鏈中的各種信息及其性能規(guī)格可能需要花費(fèi)大量時(shí)間（和電子表格）來管理。使用可以管理列表和規(guī)格的綜合PCB設(shè)計(jì)軟件可以使整個(gè)設(shè)計(jì)過程變得更加容易。

您將需要使用能夠跟蹤設(shè)計(jì)規(guī)則，標(biāo)記潛在錯(cuò)誤，制作設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)軟件。易于跟蹤元件放置和布線，幸運(yùn)的是AltiumDesigner?具有所有這些功能和更多功能。如果您正在尋求更多有關(guān)理解鏈接預(yù)算的幫助，請(qǐng)向Altium的專家咨詢。