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前言

17 技术细节

18 名词解释

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前言

本文提供 SiK 遥测无线电(SiK Telemetry Radio)的高级配置信息。它面向"高级用户"和希望更好地了解无线电如何运行的用户。

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17 技术细节

在评估该无线电是否符合当地法规时，了解其使用的技术可能会有所帮助。

固件采用同步自适应时分复用（TDM）技术实现跳频扩频（FHSS）。

具体来说，无线电会将 MIN_FREQ+delta 和 MAX_FREQ-delta 之间的频率范围划分为NUM_CHANNELS 信道。"delta"值是一个保护范围，以确保我们远离允许频段的边缘。保护范围设置为半个通道宽度。通道宽度定义为：

channel_width = (MAX_FREQ - MIN_FREQ) / (NUM_CHANNELS+2)

此外，无线电会使用基于 NETID 的随机种子将基频偏移最多一个信道。这意味着使用不同 NETID 编号的两个无线电使用的频率会略有不同。

无线电使用 GFSK（高斯频移键控）在特定频率上进行传输。

TDM 的工作原理是根据 16 微秒刻度的倍数将时间分成若干个片段。时间切分的目的是使任何频率的最长停留时间为 0.4 秒（这符合美国的规定）。TDM 算法的工作原理如下：

•  EEPROM 参数决定了一组 TDM 参数，特别是发送窗口和静音周期，两者都以 16 微秒为单位。你可以使用 ATI6 查看结果；
• 传输窗口按比例调整，以便传输 3 个全尺寸数据包；
• 对于给定的数据速率，静默期等于数据包延迟的两倍；
• 两个无线电设备通过在所有数据包中添加 13 比特的时间戳信息来自动同步时钟。时间戳以 16 微秒为单位；
• 每台无线电设备只有在 "轮到自己"时才会发射信号。因此，一台无线电会有一个发射窗口的时间，然后会有一段静默期，此时两台无线电都不发射，然后轮到另一台无线电。我们从未遇到过两台无线电同时发射的情况；
• 发送通道根据 NETID 编排成随机序列；
• 在每个完整的 TDM 轮次中，频率会在静音期间两次切换到下一个信道；
• 不传输数据时，通过串行端口输入的数据在 2048 字节缓冲器中缓冲；
• 为防止缓冲区获得过多数据（增加延迟并有溢出风险），无线电设备会向连接设备发送缓冲区已满的信息。ArduPilot 会调整少量遥测速率，以保持合理的缓冲数据量；
• TDM 算法也是自适应的，也就是说，当轮到无线电 A 发送信息时，它可以向无线电 B 发送一个小标记，表示"我现在不需要发送任何信息，你可以使用我剩余的时间片"。这就是链路自动平衡非对称负载的方式；
• 在最初搜索另一部无线电设备时，以及在失去链路的任何时候，无线电设备都会进入一种模式，即接收频率移动非常缓慢，但发射频率以正常速率移动。这样，两台无线电设备就能找到对方，实现初始时钟同步。这需要多长时间取决于信道数、空中数据速率和数据包丢失率。 

在某些地区，你可能需要了解每个信道内辐射能量的分布情况。这取决于多种因素，但主要是 GFSK 调制所使用的频率偏差。下面的公式可以估算出频率偏差：

frequency_deviation = air_data_rate * 1.2    min freq deviation = 40    max freq deviation = 159

其中，频率偏差以千赫为单位，空气数据速率以千位/秒为单位。

18 名词解释

FHSS，跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum)在同步、且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器，FHSS 所产生的跳动讯号对它而言，也只算是脉冲噪声。FHSS 所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或 One-to-Many 的非重复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守 FCC 的要求，使用 75 个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔(Dwell Time)为 400ms。

在现有的 DS/CDMA 系统中，远近效应是一个很大的问题。由于大功率信号只在某个频率上产生远近效应，当载波频率跳变到另一个频率时则不受影响，因此跳频系统没有明显的远近效应，这使得它在移动通信中易于得到应用和发展。在数字蜂窝移动通信系统中，如果链路间采用相互正交的跳频图案同步跳频，或者采用低互相关的跳频图案异步跳频，可以使得链路间的干扰完全消除或基本消除，对提高系统的容量具有重要意义。此外，跳频是瞬时窄带系统，其频率分配具有很大的灵活性，在现有频率资源十分拥挤的条件下，这一点具有重要意义。