Shekaru goma da suka gabata, wayoyi masu wayo suna goyan bayan ƴan ma'auni ne kawai waɗanda ke aiki a cikin mitar mitar GSM guda huɗu, kuma wataƙila kaɗan WCDMA ko CDMA2000. Tare da ƙananan maɗaurin mitar da za a zaɓa daga, an sami wani takamaiman matakin daidaito na duniya tare da wayoyin GSM "quad-band", waɗanda ke amfani da makada 850/900/1800/1900 MHz kuma ana iya amfani da su a ko'ina cikin duniya (da kyau, sosai).
Wannan babbar fa'ida ce ga matafiya kuma yana haifar da manyan tattalin arziƙin ma'auni ga masu kera na'urori, waɗanda kawai ke buƙatar sakin ƴan ƙira (ko wataƙila ɗaya) don ɗaukacin kasuwar duniya. Saurin ci gaba zuwa yau, GSM ita ce kawai fasahar shiga mara waya wacce ke ba da yawo a duniya. Af, idan ba ku sani ba, GSM ana cirewa a hankali.
Duk wani wayar da ta dace da sunan dole ne ta goyi bayan samun damar 4G, 3G da 2G tare da buƙatun mu'amala na RF daban-daban dangane da bandwidth, watsa iko, hankalin mai karɓa da sauran sigogi da yawa.
Bugu da ƙari, saboda rarrabuwar bakan na duniya, ƙa'idodin 4G sun ƙunshi adadin adadin mitar mitoci, don haka masu aiki za su iya amfani da su akan kowane mitoci da ake samu a kowane yanki - a halin yanzu bandeji 50 gabaɗaya, kamar yadda yake a cikin ƙa'idodin LTE1. Dole ne "wayar duniya" ta gaskiya ta yi aiki a duk waɗannan mahallin.
Makullin matsalar da kowane gidan rediyon salula dole ne ya magance shi shine “sadarwar duplex”. Idan muna magana, muna saurare lokaci guda. Na'urorin rediyo na farko sun yi amfani da tura-zuwa-magana (wasu har yanzu suna yi), amma idan muna magana ta waya, muna tsammanin wani ya katse mu. Na'urorin salula na ƙarni na farko (analog) sun yi amfani da "fitar duplex" (ko duplexers) don karɓar hanyar haɗin yanar gizon ba tare da "mamaki ba" ta hanyar watsa haɗin sama akan mitar daban-daban.
Samar da waɗannan filtattun ƙanƙanta da rahusa babban ƙalubale ne ga masana'antun waya na farko. Lokacin da aka gabatar da GSM, an ƙirƙiri ƙa'idar ta yadda masu ɗaukar hoto za su iya aiki a cikin "hanyoyin rabin duplex".
Wannan wata hanya ce mai wayo don kawar da duplexers, kuma ita ce babbar mahimmanci wajen taimakawa GSM ya zama mai rahusa, fasaha na yau da kullum wanda zai iya mamaye masana'antu (da kuma canza yadda mutane ke sadarwa a cikin tsari).
Wayar da ke da mahimmanci daga Andy Rubin, wanda ya kirkiri tsarin aiki na Android, yana da sabbin fasalolin haɗin kai da suka haɗa da Bluetooth 5.0LE, GSM/LTE daban-daban da eriyar Wi-Fi da aka ɓoye a cikin firam ɗin titanium.
Abin baƙin cikin shine, darussan da aka koya daga warware matsalolin fasaha sun manta da sauri a cikin yaƙe-yaƙe na fasaha da siyasa na farkon zamanin 3G, kuma a halin yanzu mafi rinjaye nau'i na mita duplexing (FDD) yana buƙatar duplexer ga kowane rukunin FDD da yake aiki. Babu shakka cewa haɓakar LTE ya zo tare da haɓakar abubuwan tsada.
Yayin da wasu makada za su iya amfani da Duplex na Time Division, ko TDD (inda rediyo ke saurin sauyawa tsakanin watsawa da karɓa), kaɗan daga cikin waɗannan makada sun wanzu. Yawancin masu aiki (sai dai na Asiya) sun fi son kewayon FDD, wanda akwai sama da 30.
Abubuwan da aka gada na bakan TDD da FDD, wahalar 'yantar da makada na duniya da gaske, da kuma zuwan 5G tare da ƙarin makada yana sa matsalar duplex ta fi rikitarwa. Hanyoyi masu ban sha'awa da ke ƙarƙashin bincike sun haɗa da sababbin ƙira na tushen tacewa da kuma ikon kawar da tsangwama.
Wannan na ƙarshe kuma ya zo da ɗan ƙaramin yuwuwar “raƙuwa” duplex (ko “in-band full duplex”). A nan gaba na sadarwar wayar hannu ta 5G, ƙila za mu yi la'akari ba FDD da TDD kaɗai ba, har ma da sassauƙan duplex dangane da waɗannan sabbin fasahohin.
Masu bincike a Jami'ar Aalborg a Denmark sun ƙera "Smart Antenna Front End" (SAFE) 2-3 gine-gine da ke amfani da (duba hoto a shafi na 18) daban-daban eriya don watsawa da liyafar kuma hada waɗannan eriya tare da (ƙananan aiki) a hade tare da wanda za'a iya daidaitawa. tacewa don cimma wariyar da ake so da warewa.
Duk da yake wasan kwaikwayon yana da ban sha'awa, buƙatar eriya biyu babban koma baya ne. Yayin da wayoyi ke ƙara ɓacin rai da sleeping, sararin da ke akwai don eriya yana ƙara ƙarami.
Hakanan na'urorin hannu suna buƙatar eriya da yawa don haɓaka sararin samaniya (MIMO). Wayoyin hannu tare da gine-ginen SAFE da tallafin MIMO 2 × 2 suna buƙatar eriya huɗu kawai. Bugu da kari, kewayon kunna waɗannan matattarar da eriya sun iyakance.
Don haka wayoyin hannu na duniya suma za su buƙaci maimaita wannan tsarin gine-ginen don rufe dukkan tashoshin mitar LTE (450 MHz zuwa 3600 MHz), waɗanda za su buƙaci ƙarin eriya, ƙarin na'urori na eriya da ƙarin tacewa, wanda ke dawo da mu ga tambayoyin da ake yawan yi game da su. Multi-band aiki saboda kwafi na sassa.
Kodayake ana iya shigar da ƙarin eriya a cikin kwamfutar hannu ko kwamfutar tafi-da-gidanka, ana buƙatar ƙarin ci gaba a cikin gyare-gyare da / ko ƙaranci don yin wannan fasaha ta dace da wayoyi.
An yi amfani da ma'aunin duplex na lantarki tun farkon zamanin wayar tarho17. A cikin tsarin tarho, makirufo da earpiece dole ne a haɗa su da layin wayar, amma a keɓe su da juna don kada muryar mai amfani ta kurmance siginar sauti mai shigowa mai rauni. An cimma hakan ne ta hanyar amfani da na’urar transfoma (hybrid transformer) kafin zuwan wayoyin lantarki.
Da'irar duplex da aka nuna a cikin hoton da ke ƙasa tana amfani da resistor mai ƙima iri ɗaya don dacewa da impedance na layin watsawa ta yadda na yanzu daga makirufo ya tsage yayin da ya shiga cikin na'ura mai canzawa kuma yana gudana ta wurare dabam dabam ta cikin coil na farko. Ana soke jujjuyawar maganadisu da kyau kuma babu wani halin yanzu da aka jawo a cikin coil na biyu, don haka nada na biyu ya keɓe daga makirufo.
Duk da haka, siginar daga makirufo har yanzu yana zuwa layin wayar (duk da cewa yana da asara), kuma siginar da ke shigowa a layin wayar har yanzu yana zuwa ga lasifikar (har ila yau tare da asara), yana ba da damar sadarwa ta hanyoyi biyu akan layin waya guda. . . Karfe waya.
Madaidaicin duplexer na rediyo yana kama da na'urar duplexer, amma maimakon makirufo, wayar hannu, da wayar tarho, ana amfani da mai watsawa, mai karɓa, da eriya, bi da bi, kamar yadda aka nuna a hoto B.
Hanya ta uku don keɓe mai watsawa daga mai karɓa ita ce kawar da tsoma baki (SI), ta haka za a cire siginar da aka watsa daga siginar da aka karɓa. An yi amfani da fasahohin jamming a cikin radar da watsa shirye-shirye shekaru da yawa.
Misali, a farkon shekarun 1980, Plessy ya haɓaka kuma ya tallata wani samfurin tushen ramuwa na SI mai suna "Groundsat" don tsawaita kewayon cibiyoyin sadarwar soja na analog rabin-duplex 4-5.
Tsarin yana aiki azaman mai maimaita tashoshi ɗaya mai cikakken duplex, yana faɗaɗa ingantaccen kewayon radiyon rabin duplex da ake amfani dashi a duk faɗin wurin aiki.
An sami sha'awar kwanan nan game da tsoma baki da kai, galibi saboda yanayin hanyoyin sadarwa na gajeriyar hanya (hanyar salula da Wi-Fi), wanda ke sa matsalar kawar da SI ta kasance mai sauƙin sarrafawa saboda ƙarancin watsawa da karɓar iko mai girma don amfanin mabukaci. . Shigar Mara waya da Aikace-aikacen Backhaul 6-8.
IPhone na Apple (tare da taimako daga Qualcomm) tabbas yana da mafi kyawun iyawar mara waya da LTE a duniya, yana tallafawa ƙungiyoyin LTE 16 akan guntu ɗaya. Wannan yana nufin cewa SKU biyu ne kawai ake buƙatar samar da su don rufe kasuwannin GSM da CDMA.
A cikin aikace-aikacen duplex ba tare da raba tsangwama ba, tsangwama da kai na iya inganta ingantaccen bakan ta hanyar ba da damar haɗin kai da ƙasa don raba albarkatu iri ɗaya9,10. Hakanan za'a iya amfani da dabarun hana tsoma baki don ƙirƙirar duplexers na al'ada don FDD.
Sokewa kanta yawanci ya ƙunshi matakai da yawa. Hanyar hanyar sadarwa tsakanin eriya da transceiver tana ba da matakin farko na rabuwa tsakanin sigina da aka watsa da karɓa. Na biyu, ana amfani da ƙarin analog da sarrafa siginar dijital don kawar da duk wani abin da ya rage a cikin siginar da aka karɓa. Mataki na farko na iya amfani da keɓantaccen eriya (kamar yadda yake cikin SAFE), mai haɗawa da wuta (wanda aka kwatanta a ƙasa);
An riga an bayyana matsalar eriya da aka ware. Masu zazzagewa yawanci kunkuntar igiyoyi ne saboda suna amfani da rawanin ferromagnetic a cikin crystal. Wannan fasahar haɗaɗɗiyar, ko Warewa Daidaituwar Wutar Lantarki (EBI), fasaha ce mai ban sha'awa wacce za ta iya zama babbar hanyar sadarwa kuma mai yuwuwar haɗawa akan guntu.
Kamar yadda aka nuna a cikin hoton da ke ƙasa, ƙirar ƙarshen eriya mai kaifin baki tana amfani da eriya masu kunkuntar kunkuntar guda biyu, ɗaya don watsawa ɗaya kuma ɗaya don karɓa, da nau'ikan ƙananan ayyuka amma masu tacewa na duplex. Eriya ɗaya ɗaya ba wai kawai suna ba da wasu keɓantacce a farashin yaɗuwar asara a tsakanin su ba, har ma suna da iyaka (amma mai iya jujjuyawa) bandwidth nan take.
Eriya mai watsawa tana aiki da kyau kawai a cikin rukunin mitar watsawa, kuma eriyar mai karɓa tana aiki yadda yakamata kawai a cikin rukunin mitar mai karɓa. A wannan yanayin, eriyar kanta ita ma tana aiki azaman tacewa: fitar da Tx da ke waje yana rage fitar da eriya mai watsawa, kuma kutsa kai cikin rukunin Tx yana raguwa ta hanyar eriyar karɓa.
Don haka, tsarin gine-ginen yana buƙatar eriya ta zama mai kunnawa, wanda aka samu ta hanyar amfani da hanyar sadarwa ta kunna eriya. Akwai wasu asarar shigar da ba za a iya kaucewa ba a cikin hanyar sadarwa ta kunna eriya. Koyaya, ci gaba na baya-bayan nan a cikin MEMS18 masu iya kunna wutar lantarki sun inganta ingancin waɗannan na'urori sosai, ta haka rage asara. Asarar shigar Rx kusan 3 dB ne, wanda yayi daidai da jimlar asarar SAW duplexer da sauyawa.
Keɓancewar tushen eriya sannan ana haɗa shi da matattara mai iya daidaitawa, wanda kuma ya dogara da masu ƙarfin sauti na MEM3, don cimma warewa 25 dB daga eriya da keɓewar 25 dB daga tacewa. Samfuran sun nuna cewa ana iya samun hakan.
Ƙungiyoyin bincike da yawa a cikin masana'antu da masana'antu suna binciko amfani da hybrids don bugu na duplex11-16. Waɗannan tsare-tsaren suna kawar da SI ta hanyar ba da izinin watsawa lokaci guda da karɓa daga eriya ɗaya, amma keɓance mai watsawa da mai karɓa. Suna da buɗaɗɗen faɗaɗa a yanayi kuma ana iya aiwatar da su akan guntu, yana mai da su zaɓi mai ban sha'awa don mita duplexing a cikin na'urorin hannu.
Ci gaban kwanan nan ya nuna cewa masu karɓar FDD masu amfani da EBI za a iya ƙera su daga CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) tare da asarar sakawa, adadi amo, layin mai karɓa, da kuma toshe halayen kashewa masu dacewa da aikace-aikacen salula11,12,13. Koyaya, kamar yadda misalai da yawa a cikin adabin ilimi da kimiyya suka nuna, akwai ƙayyadaddun ƙayyadaddun ƙayyadaddun keɓancewa.
Ba a kafaffen abin da ke damun eriyar rediyo ba, amma ya bambanta da mitar aiki (saboda sautin eriya) da lokaci (saboda hulɗa tare da yanayi mai canzawa). Wannan yana nufin cewa ma'auni mai daidaitawa dole ne ya dace da sauye-sauyen sauye-sauye, kuma ƙaddamarwar bandwidth yana iyakance saboda canje-canje a cikin mita 13 (duba Hoto 1).
Ayyukanmu a Jami'ar Bristol an mayar da hankali ne akan bincike da magance waɗannan iyakokin ayyukan don nuna cewa ana iya samun warewa da aikawa da karɓar abin da ake buƙata a lokuta na amfani da duniya.
Don shawo kan sauye-sauyen impedance eriya (wanda ke tasiri sosai), algorithm ɗin mu na daidaitawa yana bin tasirin eriya a cikin ainihin lokaci, kuma gwaji ya nuna cewa ana iya kiyaye aikin a cikin yanayi daban-daban masu ƙarfi, gami da hulɗar hannun mai amfani da babbar hanya da jirgin ƙasa. tafiya.
Bugu da ƙari, don shawo kan ƙayyadaddun madaidaicin eriya a cikin yankin mitar, ta haka ƙara bandwidth da keɓewa gabaɗaya, muna haɗa madaidaicin duplexer na lantarki tare da ƙarin matsewar SI mai aiki, ta amfani da mai watsawa na biyu don samar da siginar kashewa don ƙara murkushe tsangwama. (duba Hoto na 2).
Sakamako daga gadon gwajin mu yana ƙarfafawa: idan aka haɗa tare da EBD, fasaha mai aiki na iya inganta watsawa da karɓar keɓewa sosai, kamar yadda aka nuna a hoto na 3.
Saitin dakin gwaje-gwajenmu na ƙarshe yana amfani da abubuwan haɗin na'urar hannu mai rahusa (masu ƙara ƙarfin wayar salula da eriya), suna mai da shi wakilcin aiwatar da wayar hannu. Haka kuma, ma'aunin mu ya nuna cewa irin wannan ƙin yarda da katsalandan mataki-biyu na iya samar da keɓancewar duplex ɗin da ake buƙata a cikin maƙallan mitar sama da ƙasa, koda lokacin amfani da ƙarancin farashi, kayan aikin kasuwanci.
Ƙarfin siginar da na'urar salula ke karɓa a iyakar iyakarta dole ne ya zama umarni 12 na girma ƙasa da ƙarfin siginar da take watsawa. A cikin Duplex Time Division (TDD), da'irar duplex shine kawai sauyawa wanda ke haɗa eriya zuwa mai watsawa ko mai karɓa, don haka duplexer a cikin TDD shine sauƙi mai sauƙi. A cikin FDD, mai watsawa da mai karɓa suna aiki a lokaci ɗaya, kuma duplexer yana amfani da filtata don ware mai karɓa daga siginar mai ƙarfi.
Duplexer a cikin ƙarshen FDD na wayar salula yana ba da> ~ 50 dB keɓewa a cikin ƙungiyar haɓakawa don hana yin lodin mai karɓa tare da siginar Tx, da> ~ 50 dB keɓewa a cikin rukunin layin ƙasa don hana watsawa-fita-band. Rage hankalin mai karɓa. A cikin rukunin Rx, hasara a cikin watsawa da karɓar hanyoyi ba su da yawa.
Waɗannan ƙananan asara, manyan buƙatun keɓewa, inda ake raba mitoci da ƴan kashi kaɗan kawai, suna buƙatar tacewa mai girma-Q, wanda ya zuwa yanzu za a iya cimma ta ta amfani da na'urorin ƙara sautin murya (SAW) ko na'urorin sautin muryar jiki (BAW).
Yayin da fasahar ke ci gaba da haɓakawa, tare da ci gaba da yawa saboda yawan na'urorin da ake buƙata, aiki na multi-band yana nufin keɓantaccen tacewa na kashe-chip duplex don kowane band, kamar yadda aka nuna a cikin Hoto A. Duk masu sauyawa da masu amfani da hanyoyin sadarwa kuma suna ƙara ƙarin ayyuka tare da hukunce-hukuncen aiki da cinikin ciniki.
Wayoyin duniya masu araha dangane da fasahar zamani suna da wahalar kerawa. Sakamakon gine-gine na rediyo zai zama babba, asara da tsada. Dole ne masana'antun su ƙirƙiri bambance-bambancen samfura da yawa don haɗuwa daban-daban na makada da ake buƙata a yankuna daban-daban, yana sa yawo na LTE mara iyaka na duniya yana da wahala. Tattalin arzikin ma'auni wanda ya haifar da rinjayen GSM yana ƙara yin wuyar cimmawa.
Ƙara yawan buƙatun sabis na wayar hannu mai saurin bayanai ya haifar da ƙaddamar da hanyoyin sadarwar wayar hannu ta 4G a cikin madaukai na mitar 50, tare da ƙarin makada masu zuwa kamar yadda 5G ke da cikakken ma'ana kuma ana watsa shi sosai. Saboda rikitacciyar hanyar sadarwa ta RF, ba zai yiwu a rufe duk waɗannan a cikin na'ura ɗaya ta amfani da fasahar tushen tacewa ba, don haka ana buƙatar da'irori na RF da za'a iya daidaita su da sake daidaita su.
Mahimmanci, ana buƙatar sabuwar hanyar magance matsalar duplex, ƙila ta dogara da masu tacewa ko tsoma bakin kai, ko wasu haɗuwar duka biyun.
Duk da yake har yanzu ba mu da wata hanya ɗaya wacce ta dace da yawancin buƙatun farashi, girman, aiki da inganci, wataƙila ɓangaren wasanin gwada ilimi za su taru kuma su kasance cikin aljihun ku a cikin ƴan shekaru.
Fasaha irin su EBD tare da dakatarwar SI na iya buɗe yuwuwar yin amfani da mitar guda ɗaya a cikin kwatance guda ɗaya, wanda zai iya inganta ingantaccen yanayin gani.
Lokacin aikawa: Satumba-24-2024