半年前、ある顧客が、国内版NB-FIでモノのインターネット用の無線データを送信することに興味を持ちました。 明らかに、イデオロギー的に、これはSigFox低速データ伝送システム（Ultra-Narrow Band、UNB）です。 詳細には違いがあり、間違いなく改善と呼ぶことができます。 たとえば、NB-FIにはノイズ耐性コーディングが導入されており、メッセージ配信の可能性を大幅に高めることができます。 より狭い周波数帯域は、基地局装置の複雑さにもプラスの効果をもたらします。 これはすべて、2019年のロシア連邦での採用に向けて準備されている標準のドラフトで詳細に説明されています。 しかし、私には思えるが、標準草案には大きなギャップがある。
ここでは、材料の量を単純化および削減するために、デバイスから基地局への通信チャネルのみを考慮することを前提としています。 それでも、システムは膨大な数のセンサーから短いメッセージを送信するように設計されているため、その考慮が最も重要です。
最初に、SigFox信号の主な特徴を思い出しましょう。 変調率は100ボードです。変調のタイプは相対位相変調— OFM（DBPSK）です。 すべての端末デバイスは、192 kHz帯域内の3つのランダムな周波数チャネルで非同期的に送信します。 チャンネルは100 Hz後に割り当てられます。 つまり、それらの多くがワークストリップにあります-約2000個。 この多数のチャネルにより、異なる非同期送信機からの2つ以上のパケットの衝突の許容可能な確率まで減らすことができます。
SigFoxは、端末デバイスのメーカーがシステム要件を満たしていることを確認できるように、システムを説明するドキュメント（ Sigfox RF＆Protocol Specifications ）を公開しています。 噂によると、彼らはETSI（European Telecommunications Standards Institute）と連携して、ヨーロッパの業界標準を採用しています。
驚くべきことに、当社の開発者とメーカーは同じ進歩的な道を歩みました！ 標準化技術委員会194「サイバー物理システム」には、PNST（ロシア連邦の予備国家標準）「モノのインターネット」という文書があります。 狭帯域スペクトル交換プロトコル（NB-Fi）。」 組織にはウェブサイトがあります 。 私はそこでドキュメントを見つけることができませんでしたが、ドキュメントについてのニュースがあり、「ダウンロードプロトコル」リンクで入手できます。
このドキュメントから、伝送システムの主な特性について学びます：変調速度-50ボー、変調の種類-OFM（DBPSK）。 すべての端末デバイスは、51.2 kHz帯域内の2つのランダムな周波数チャネルで非同期的に送信します。 チャンネルは50 Hz後に割り当てられます。 つまり、動作帯域内に正確に1024個の部品があり、フィルターバンクの経済的な構築に非常に適しています。 この場合、すべてのメッセージはZigZagエンコーダーによって1/2のレートでエンコードされます。
すべてがあり、システムの上位レベルの説明もあります。 しかし、無線信号のスペクトルの要件を見つけることができませんでした。 隣接チャネルへの放射電力の伝搬により、異なる端末デバイスのパケットの衝突の可能性が急激に増加するため、このパラメータは非常に重要であると思われました。
SigFox文書では、スペクトルパラメーターの要件は7ページのスペクトルマスクによって決定されます。
読者を退屈な理論で退屈させないために、楽しい練習に移りましょう！ 国内のNB-Fi開発者の1人のNB-Fi送信機を使用してください。 どちらも聞かないで、言わない。 そして、リアルタイムで信号のスペクトルを考慮します。
ビデオともう一つ 。
両方のビデオには100 kHzのスペクトル分析帯域があり、帯域の中央にテストジェネレーター信号がインストールされています。 リーダーがスペクトルアナライザーの無線受信パスの保守性を確認し、その特性に関するおおよそのアイデアを得るために必要です。 発電機のスペクトルはあまりきれいではなく、中心周波数から発散する高調波成分として見ることができます。 2番目のビデオでは、テスト信号レベルを上げて、観察された効果の直線性を示しています。
NB-Fiトランスミッター信号は、最初に中央の左側に表示され、次に右側に表示されます。 これらの2つの同一のメッセージは、衝突の可能性を減らすために送信されます。
ビデオから、NB-Fi信号のバーストの存在を検出し、信号帯域を拡大し、メイン周波数で障害を作成できます。
これは、インスタントスペクトルイメージと最大累積（Max Hold）のグラフがどのように見えるかです。
定性的には、NB-Fi信号の帯域幅が半分であっても、SigFoxスペクトルマスクを満たさないと主張できます。 定量的に、基本波からの+ -2500 Hz帯域では、スペクトルは30 dBでもフェードしません。 標準のドラフトでマスクが指定されている場合、それと比較できます。 それまでの間、開発者はスペクトル特性に唾を吐きたかったとしか言えません。
論文を確認するために、時間領域の信号を検討します。
シンボルインターバル間の位相遷移は非常に急激であるため、振幅スペクトルでこのような強いバーストを引き起こすことはできません。
SigFoxは、多くのメーカーのさまざまなコントローラーを使用して形成される端末デバイスの信号のスペクトル特性に特に関係していることに注意してください。 付録A.1 TX変調の実装-DBPSKの13ページにある仕様では、このためのさまざまな推奨事項が提供されています。
おそらく、問題は、このような低い変調レートの使用済みコントローラチップの無線部分にないことです。 誰もが、より高い変調レートで情報シンボルの繰り返しを使用することを余儀なくされています。 この場合、もちろん、変調器の入力にある組み込みの平滑化フィルター（パルス整形）の特性は、望ましい低速変調速度に対応しません。
明らかに、このようなスペクトルのバーストが存在すると、送信中に他のメッセージが歪む可能性が高くなります。 NB-Fiは間もなくロシア連邦全体の標準になるため、干渉は受信システムだけでなく、他の事業者の受信システムによっても発生します。
国内の開発者はこの問題についてまったく心配していませんか？
それとも彼らは私たちから何かを隠そうとしているのでしょうか？
メーカーはすでにこの問題の解決策を持っているのでしょうか？
質問は非常に正当であり、標準は状態です。
NB-Fiデバイスを開発している企業にお願いします。 測定用の送信機を提供するか、結果を公開します。
それにもかかわらず、モノのインターネットの国内産業を発展させることを目的として、標準に備えて技術の一部を共有してくれた企業に感謝したいと思います。 開放性とともに競争が発生し、開発のブレークスルーの前提条件が作成されます。 これにより、小規模企業が市場に参入できるようになります。これは朗報です。
より詳細な分析については、NB-Fiトランスミッタの信号サンプルの記録をこちらからダウンロードできます 。 サンプリング周波数-48 kHz、フォーマット-16ビットI / Q