ความหลากหลายทางความถี่และความหลากหลายของเวลา: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

ความหลากหลายเป็นแนวคิดที่รู้จักกันดีในอุตสาหกรรมโทรคมนาคม โดยทั่วไป ความหลากหลายหมายถึงการปรับสัญญาณให้เหมาะสมโดยการเพิ่มจำนวนช่องสัญญาณการส่งสัญญาณ

ทำได้โดยการส่งสำเนาข้อมูลเดียวกันหลายชุด

นอกจากนี้ ความหลากหลายของความถี่และเวลายังเป็นความหลากหลายที่สำคัญสองประเภทในการลดการซีดจางของสัญญาณการสื่อสาร และปรับปรุงคุณภาพสัญญาณระหว่างผู้ส่งและผู้รับ

ประเด็นที่สำคัญ

1. ความหลากหลายของความถี่เป็นเทคนิคการสื่อสารที่ใช้หลายความถี่หรือย่านความถี่ในการส่งสัญญาณ ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของสัญญาณ และลดการรบกวน
2. ความหลากหลายของเวลาเป็นเทคนิคการสื่อสารที่ส่งสัญญาณตามช่วงเวลาที่ต่างกันหรือด้วยความล่าช้าที่แตกต่างกัน เพิ่มความน่าเชื่อถือของสัญญาณ และลดผลกระทบจากการซีดจางหรือการรบกวน
3. ความหลากหลายของความถี่และเวลาช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของสัญญาณในระบบการสื่อสาร แต่ "ความหลากหลายของความถี่" จะใช้หลายความถี่ ในขณะที่ "ความหลากหลายของเวลา" ใช้ประโยชน์จากช่วงเวลาหรือความล่าช้า

ความหลากหลายทางความถี่ vs ความหลากหลายทางเวลา

ความแตกต่างระหว่างความหลากหลายของความถี่และเวลาก็คือ ความหลากหลายของความถี่หมายถึงการเปลี่ยนความถี่ของสัญญาณเดียวกันหรือการเพิ่มพาหะความถี่ ในทางกลับกัน ความหลากหลายของเวลาหมายถึงการส่งสัญญาณเดียวกันในช่วงเวลาที่ต่างกันเพื่อหลีกเลี่ยงการซีดจางและการรบกวนของสัญญาณ

เทคนิคความหลากหลายทางความถี่ไม่เก่านักตั้งแต่เริ่มใช้ในศตวรรษที่ 20

ในช่วงเวลานั้น การปรับปรุงสัญญาณวิทยุมีความจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนสัญญาณระหว่างผู้ส่งและผู้รับ

ดังนั้น ผู้เชี่ยวชาญจึงพยายามปรับเปลี่ยนความถี่ของสัญญาณเดียวกันเพื่อลดการซีดจางของสัญญาณ (การแปรผันของแอมพลิจูด)

บางครั้งสัญญาณรบกวนหรือซีดจางอาจเกิดขึ้นเนื่องจากการจัดการสัญญาณที่ไม่เหมาะสม

เทคนิคของความแตกต่างของเวลาหมายถึงการเปลี่ยนเวลาให้เหมือนกัน ช่อง. ช่วงเวลาที่แก้ไขจะต้องสูงกว่าเวลาการเชื่อมโยงกัน (เมื่อเกิดปัญหาในข้อมูลเนื่องจากเวลา)

ตารางเปรียบเทียบ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	ความหลากหลายของความถี่	ความหลากหลายทางเวลา
คำนิยาม	ความหลากหลายทางความถี่ หมายถึง การเบี่ยงเบนความถี่ของข้อมูลที่ส่ง	ความหลากหลายของเวลาหมายถึงการปรับเปลี่ยนช่วงเวลาสำหรับข้อมูลที่ปราศจากการรบกวน
ราคา	ความถี่ของสัญญาณต้องสูงกว่าแบนด์วิธที่เชื่อมโยงกัน	ช่วงเวลาของข้อมูลควรมากกว่าเวลาที่เชื่อมโยงกัน
การตั้งค่า	เนื่องจากเราต้องการแบนด์วิดท์สำรองสำหรับความหลากหลายของความถี่ จึงแนะนำให้ใช้น้อยกว่า	ไม่จำเป็นต้องติดตั้งดาวเทียมสำรองเพื่อใช้เวลาที่หลากหลาย
การรักษาอื่นๆ	มีการกำหนดความถี่บางอย่างให้กับผู้ส่งแต่ละคนเพื่อส่งสัญญาณ และผู้รับจะประสานงานกับระดับความถี่นั้น	สัญญาณจะถูกแบ่งออกเป็นช่วงเวลาต่างๆ เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้สัญญาณจางลง
ตัวอย่าง	สเปกตรัมสเปกตรัมที่กระโดดข้ามความถี่เป็นตัวอย่างของความหลากหลายทางความถี่	ตัวอย่างของความหลากหลายด้านเวลาคือตัวรับสัญญาณ Rake (เทคนิคที่ใช้คลื่นวิทยุเพื่อต่อสู้กับการซีดจางของข้อมูล)

ความหลากหลายทางความถี่คืออะไร?

ความหลากหลายของความถี่มีความสำคัญในระบบเครือข่ายไร้สาย (โทรคมนาคม สัญญาณ Wi-Fi ฯลฯ)

ความหลากหลายทางความถี่ ตามชื่อหมายถึง คือกระบวนการเปลี่ยนระดับความถี่เพื่อรักษาคุณภาพของการสื่อสารผ่านเครือข่าย

สัญญาณเดินทางโดยใช้ความถี่ของตัวพาตั้งแต่สองตัวขึ้นไปในเทคนิคนี้ (วัดใน เฮิรตซ์).

เหมาะสำหรับการแพร่กระจายแนวสายตาและอยู่ในกลุ่มความหนาแน่นระดับไมโคร สัญญาณแต่ละสัญญาณจะถูกแยกออกจากกันตามความถี่เพื่อลดอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน

ระดับความถี่ที่เลือกควรมากกว่าแบนด์วิธที่เชื่อมโยงกัน (ระดับความถี่ที่ช่องสัญญาณแบนหรือคงที่)

ด้วยวิธีนี้ สัญญาณที่ส่งแต่ละรายการจะได้รับคลื่นที่แตกต่างกันและจะไม่สัมพันธ์กัน

ช่วยผู้รับในการรับสัญญาณจากเส้นทางที่หลากหลาย ผู้เชี่ยวชาญระบุว่าความหลากหลายของความถี่ถูกนำมาใช้ผ่านการสลับการป้องกัน N:1

ความถี่หนึ่งถูกใช้เพื่อสร้างแผนความหลากหลายของความถี่ผ่านหมายเลข N ของความถี่พาหะ หมายความว่าต้องมีแบนด์วิดท์สำรองหนึ่งรายการสำหรับความหลากหลายของความถี่

จำเป็นต้องใช้เสาอากาศเดี่ยวเพื่อเพิ่มความเข้มของสัญญาณผ่านความหลากหลายของความถี่ นอกจากนี้จำนวนเครื่องรับจะใกล้เคียงกับจำนวนช่อง

อาจเป็นเทคนิคราคาแพงในการจัดการขนาดและพลังงาน

ความหลากหลายทางเวลาคืออะไร?

ความหลากหลายของเวลายังเป็นเทคนิคสำคัญในภาคเครือข่าย หมายถึงการส่งข้อมูลเดียวกันแต่ในช่วงเวลาต่างกัน

กล่าวอีกนัยหนึ่ง สัญญาณจะถูกส่งอีกครั้งในช่วงเวลาที่กำหนด

ซึ่งแต่ละช่วงต้องนานกว่าเวลาที่สัญญาณจางลงก่อนหน้านี้ (coherence time) ผู้ส่งส่งสัญญาณที่เข้ารหัสด้วยรหัสการควบคุมข้อผิดพลาดไปข้างหน้า

เทคนิคนี้เรียกว่าการเข้ารหัสช่องเพื่อลดข้อผิดพลาดของสัญญาณ

สัญญาณซีดจาง การรบกวนของเครื่องส่งสัญญาณ หรือสิ่งกีดขวางระหว่างผู้ส่งและผู้รับอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดได้ (ข้อผิดพลาดระเบิด)

เทคนิคนี้ใช้เมื่อมีข้อผิดพลาดมากขึ้นปรากฏขึ้นในช่วงเวลาหนึ่ง แต่สัญญาณนั้นดีเยี่ยมหรือผิดพลาดน้อยกว่าในช่วงเวลาอื่น

ยิ่งไปกว่านั้น มีฮาร์ดแวร์เพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยสำหรับการควบคุมข้อผิดพลาด ด้วยความหลากหลายของเวลา ผู้ใช้สามารถจดจำข้อมูลที่พลาดไปเนื่องจากข้อผิดพลาดของสัญญาณ

ตัวอย่างคือตัวรับ Rake ใน ซีดีเอ็มเอ (รหัสการเข้าถึงหลายส่วน)

Rake ในภาษาอังกฤษหมายถึงการรวบรวมบางสิ่งบางอย่าง เครื่องรับคราดมีประโยชน์จริงในการต่อสู้กับปัญหาข้อผิดพลาดของสัญญาณ ประกอบด้วยตัวรับสัญญาณย่อยภายใต้ CDMA

เมื่อผู้ส่งข้อมูลส่งข้อมูลแต่ประสบปัญหา สัญญาณจะผ่านหลายเส้นทางไปยังเครื่องรับคราด

เครื่องรับคราดจะส่งสัญญาณเดียวกันจากเครื่องรับย่อยหลายเครื่อง (นิ้ว) ในช่วงเวลาที่แตกต่างกัน นี่คือวิธีที่เครื่องรับรับสัญญาณที่ปราศจากข้อผิดพลาด

ความแตกต่างหลักระหว่างความหลากหลายของความถี่และความหลากหลายของเวลา

1. คำว่า ความหลากหลายทางความถี่ หมายถึง การปรับเปลี่ยนความถี่ของสัญญาณที่ส่งเพื่อหลีกเลี่ยงความผิดเพี้ยน ในทางกลับกัน ความหลากหลายของเวลาหมายถึงการเปลี่ยนแปลงเวลาของข้อมูลที่ส่ง
2. ความหลากหลายของเทคนิคความถี่มีราคาแพงในการกำจัดข้อผิดพลาดออกจากสัญญาณ อย่างไรก็ตาม วิธีความหลากหลายเวลามีราคาถูกเนื่องจากต้องใช้ฮาร์ดแวร์น้อยลงในการปกป้องสัญญาณข้อมูล
3. ความหลากหลายของความถี่เป็นเทคโนโลยีที่นิยมใช้กันน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการที่หลากหลายของเวลา
4. ผู้ส่งถูกกำหนดด้วยความถี่ในการส่งข้อมูล และผู้รับปรับแต่งด้วยความถี่เหล่านั้นภายใต้วิธีการที่หลากหลายของความถี่ ในทางตรงกันข้าม สัญญาณจะถูกแบ่งออกเป็นช่วงเวลาที่แยกระหว่างการส่งสัญญาณในเทคนิคความหลากหลายเวลา
5. ตัวอย่างในทางปฏิบัติของความหลากหลายของความถี่คือสเปกตรัมสเปรดกระโดดข้ามความถี่ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของเวลาที่หลากหลาย มันคือตัวรับเรค

อ้างอิง

1. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/2030613.2030642
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6513233/

อัพเดตล่าสุด : 13 กรกฎาคม 2023