ระบบวิทยุ 2.4 GHz Spread Spectrum(FHSS,DSSS)

พิมพ์

intro

ระบบวิทยุ 2.4 GHz Spread Spectrum(FHSS,DSSS)

     ปัจจุบันเทคโนโลยีการสื่อสารแบบไร้สายได้มีความต้องการใช้งานที่มากขึ้นแต่ความถี่(Frequency Spectrum)ที่สามารถใช้งานได้ก็ยังคงมีอยู่อย่างจำกัด ไม่เว้นแม้แต่ในวงการวิทยุบังคับซึ่งก็ใช้คลื่นวิทยุ(RF)ในการติดต่อสื่อสารเช่นเดียวกับการสื่อสารไร้สายทั่วไปเช่น วิทยุ,โทรทัศน์,ไวเลสแลนด์ เป็นต้น

spectrum

    ดังนั้นทุกๆประเทศจึงต้องมีการจัดสรรความถี่ในการใช้งานแต่ละสาขาของการใช้งาน เพื่อป้องกันการรบกวนกันของสัญญาณ ตัวอย่างเช่น วิทยุระบบ FM ใช้คลื่นความถี่อยู่ที่ 87.5 – 108.0 MHz เป็นตัน สำหรับคลื่นความถีที่ใช้กับอุปกรณ์ประเภทวิทยุบังคับก็ได้ถูกกำหนดมาแล้วเช่นกันซึ่งเราจะคุ้นเคยกันอยู่กับคลื่น  27MHz 49MHz 50MHz 72MHz 75MHz ซึ่งระบบวิทยุแบบเดิมด้วยการเข้ารหัสสัญญาณคลื่นวิทยุแบบ FM(Frequency Modulation)แน่นอนว่าในการเล่นวิทยุบังคับในแต่ละพื้นที่ที่ระยะส่งสัญญาณไปถึงจะต้องไม่มีการใช้วิทยุบังคับที่มีคลื่นความถื่ซ้ำกันซึ่งเป็นข้อจำกัดอย่างหนึ่งของระบบวิทยุนี้ แม้จะมีการแก้ปัญหาโดยการแบ่งความถี่ให้ย่อยลงไปอีกเพื่อให้มีการใช้งานพร้อมกันได้มากขึ้นเช่นความถื่ 72 MHz ที่แบ่งได้อีกถึง 50 ช่องสัญญาณ
 

  72.010 MHz - Ch 11
  72.030 MHz - Ch 12
  ……….  MHz - Ch xx
  72.970 MHz - Ch 59
  72.990 MHz - Ch 60
6EXP 72radiolink

ถึงแม้จะมีข่องความถี่ให้ใช้มากขึ้นถึง 50 ความถี่ แต่โอกาสที่จะไปเล่นเครื่องบินที่สนามแล้วเจอผู้เล่นคนอืนที่มีความถี่ตรงกับเราก็ยังมีเยอะอยู่ดีและทุกครั้งก่อนเล่นก็ต้องมีระบบจัดการคลื่นความถื่ของสนามนั้นๆเพื่อป้องกันการเล่นคลื่นความถื่เดียวกันพร้อมๆกันโดยส่วนมากก็จะเป็นการใช้ไม้หนีบหรือการเขียนลงบอร์ดไว้เพื่อให้ผู้เล่นท่านอื่นที่มาเล่นทีหลังได้ทราบว่าในตอนนี้มีคลื่นไหนบ้างที่กำลังเล่นอยู่ บางครั้งก็ต้องแก้ปัญหาหากความถื่ที่เราต้องการใช้นั้นมีคนอื่นใช้งานอยู่ด้วยการเปลื่ยนความถื่เป็นความถื่ที่ไม่มีคนอื่นใช้ด้วยการเปลี่ยนแร่ความถื่

72recieve crytal

และแล้วเมื่อไม่นานมานี้ก็มีเทคโนโลยีใหม่เข้ามาช่วยให้วงการวิทยบังคับได้ก้าวข้ามพ้นความลำบากเหล่านี้ ด้วยเทคโนโลยี Spread Spectrum บนคลื่นความถื่ 2.4GHz ทำให้ผู้เล่นวิทยุบังคับไม่ต้องกังวลเรื่องคลื่นวิทยุจะตรงกันและนอกเหนือจากนั้นรีซีฟยังสามารถใช้ร่วมกันได้กับวิทยุที่ใช้ระบบเดียวกันได้อีกด้วย
.......................................................................................................................................... 

ทำไมต้องเป็นความถื่ 2.4 GHz ?

    หลายๆท่านอาจเกิดข้อสงสัยนี้ในใจว่าทำไมต้องเป็น 2.4GHz เป็นคลื่นอื่นได้มั๋ย หรือเป็นคลื่นเดิมได้มั๊ย(72 MHz) มี 2 เหตุผลคือ
    1. เนื่องจากคลื่น 2.4 – 2.5 GHz เป็นคลื่นประเภท Unlicensed  ISM band (Industrial, Scientific and Medical band)หมายถึงทุกคนสามารถใช้ได้ภายใต้กำลังส่งที่กฏหมายกำหนด สำหรับประเทศไทยกำลังส่งต้องไม่เกิน 100mW (E.I.R.P.) ยกตัวอย่างเช่น Wirelesslan ก็ใช้ความถี่คลื่น 2.4 GHz เช่นกันซึ่งทุกๆคนสามารถซื้อมาใช้งานได้(ซื้อภายในประเทศ)โดยไม่ต้องขออนุญาตจากหน่วยงานของรัฐบาลแต่ทั้งนี้ต้องมีกำลังส่งอยู่ในอัตราที่กฎหมายกำหนดเพื่อไม่เป็นการรบกวนคนอื่นที่ใช้งานอยู่ด้วย สำหรับการนำเข้า Wirelesslanจากต่างปรเทศ ก็จะต้องถูกตรวจสอบจากหน่วยงานของรัฐในด้านความถื่และกำลังส่งก่อนเข้ามาในประเทศอยู่แล้ว
thaiuse24
     ข้อมูลจาก สำนักงาน กสทช.

    2. ไม่สามารถใช้เทคนิค Spread Spectrum กับความถื่สำหรับวิทยุบังคับเดิมได้ (27MHz 49MHz 50MHz 72MHz) เนื่องจากช่วงความถื่(Bandwidth)แคบเกินไปยกตัวอย่างเช่นคลื่น 72MHz Bandwidt 72.010 – 72.990 =  0.98MHz นั่นคือ 980,000HZ แต่สำหรับคลื่น 2.4 GHz แล้วมี Bandwidth ได้ถึง 2.5 – 2.4 = 0.1GHz นั่นคือ  100,000,000 จะเห็นได้ว่าคลื่น 2.4 GHz มี Bandwidth มากกว่าถึง 100 เท่า
 spektrum-dx6-30
spektrum-dx6-31
    จากภาพด้านบนเป็นรูปของสัญญาณวิทยุระบบ 2.4GHz จะเห็นได้ว่า(ในภาพขยายที่ 2)ความกว้างของความถี่คลื่น(Bandwidth) มีขนาดความกว้างถึง 834 kHz เมื่อเทียบกับ Bandwidth ของ คลื่น 72MHz ซึ่งมีความกว้างเพียง 20kHz เท่านั้น
..................................................................................................................... 

 วิทยุคลื่น 2.4 GHz ใช้ความถี่เดียวกันได้อย่างไร ?

     ด้วยเทคโนโลยีที่เรียกว่า Spread Spectrum ทำให้เราสามารถใช้คลื่นความถื่ร่วมกันได้โดยไม่เกิดการกวนกันของสัญญาณ ซึ่งความหมายของวิธีนี้ก็คือการ Spread = ตีแผ่ออกไป และ Spectrum = แถบความยาวของความถี่ซึ่งจะหมายความได้ทั้งความถี่ของคลื่นวิทยุและรวมไปถึงความถื่ของข้อมูล บนหลักการ Spred Spectrum ทำให้เกิดเทคนิคในการส่งข้อมูลออกเป็น 2 แบบหลักๆคือ FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) แลลจาะ DSSS(Direct Sequent Spread Spectrum)
spread_spectrum 

spsptech2 

ดังนั้น วิธีหลีกเลี่ยงการแทรกแซงของสัญญาณอื่นๆมี 2 วิธีคือ

1.Interference suppression (การขจัดคลื่นแทรก) ใช้ DSSS

2.Interference avoidance (การหลีกเลี่ยงคลื่นแทรก) ใช้ FHSS

    FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)
 fhss

      ด้วยช่วงควมถี่ที่กว้างของคลื่น 2.4 GHz ทำให้เราสามารถแบ่งช่องความถี่ได้อีกหลายช่องซึ่งเรียกว่า Narrow Band หรือคลื่นความถื่ช่วงแคบโดยปรกติจะแบ่งได้ถึง 79 ช่องสัญญาณ หลักการของวิธีนี้คือ การเปลี่ยนช่องสัญญาณในการส่งข้อมูลอยู่ตลอดเวลาซึ่งอาจเร็วถึง 1600 ครั้งต่อวินาที และในการสลับช่องสัญญาณในการส่งนั้นก็มีลักษณะเฉพาะตัวที่เรียกว่า (Psuedo-Random Frequency Hopping Sequence) ซึ่งเปรียบเหมือนการสร้างตารางความถี่ของตนเองที่รู้เฉพาะผู้ส่งและผู้รับเท่านั้นว่าตอนนี้ส่งข้อมูลในช่องสัญญาณใดอยู่และกำลังจะกระโดด(Hopping)ไปยังช่องสัญญาณใด ด้วยวิธีนี้เองที่ทำให้สารถใช้ความถี่ 2.4GHz ร่วมกันได้โดยไม่เกิดการกวนกันของสัญญาณ 
    ในการโดด(Hopping)นั้นเกิดขึ้นเร็วมากและเป็นไปอย่างไม่มีลำดับ(Psuedo-Random)ดังนั้นโอกาสที่คลื่นจะรบกวนกันก็มีน้อยมากมีโอกาสเกิดขึ้นเพียงแค่ 1/1600=0.625 microseconds เท่านั้นและถ้าหากมีการเกิดการชนกันของสัญญาณก็มีวิธีการในการตรวจสอบและแก้ใขข้อมูลได้ไม่ยากด้วยวิธีการทาง error correction techniques 

     DSSS(Direct Sequent Spread Spectrum)
dsss 

    สำหรับวิธีการของ DSS นี้จะต่างออกไปจากจากเทคนิคของ FHSS โดยการนำข้อมูลที่จะส่งนั้นซึ่งปรกติจะมี Bandwidth แคบเพราะส่วนใหญ่จะถูกปรับให้เป็นข้อมูลแบบ Digital คือ 1 กับ 0 เพื่อง่ายต่อการตรวจข้อผิดพลาดและสามารถแก้ใขข้อมูลให้ถูกต้องได้ แล้วนำข้อมูลนี้มาขยายหรือ Spread โดยการใช้ S Psuedo Code Sequent แทนบิต(0,1)ของข้อมูลเช่น ให้ 1 = 11001100 และ 0 คือส่วนกลับของ 1 นั่นคือ 00110011 โดยบิตข้อมูลใหม่ที่ได้จากการแทนที่ข้อมูลด้วย Psuedo Code เรียกว่า chip ซึ่งจะถูกส่งผ่านคลีน 2.4 GHz ในลักษณะ wideband ในช่องสัญญาณใดช่องสัญญาณหนึ่งที่อยู่ในช่วง 2.4-2.5 GHz นี้

.......................................................................................................................................

ข้อดีข้อเสียของ FHSS และ DSSS

การส่งข้องมูลด้วยวิธี Spred Spectrum ทั้งสองแบบนี้มีข้อดีร่วมกันคือ

1.ทำให้ สามารถใช้คลื่นความถี่ 2.4 GHz ร่วมกันได้โดยไม่เกินการกวนกันของสัญญาณ
2.ทนต่อการรบกวนจากสัญญาณอื่นๆที่อาจเข้ามาแทรกได้

ข้อแตกต่างของทั้งสองแบบ
   ในทางทฤษฎีแล้วระบบ
FHSS จะสามารถทนต่อการรบกวนของคลื่นแทรกที่เป็นลักษณะ WideBandได้ดีกว่าและมีอุปกรณ์ที่ซับซ้อนน้อยกว่า แต่ระบบระบบ DSSS มีระบบความปลอดภัยที่ดีกว่าเนื่องจากมีการเข้ารหัสข้อมูลอีกทั้งสามารถเพิ่มจำนวนบิตในการเข้ารหัสเพื่อเพิ่มความปลอดภัยได้อีกแต่ก็ต้องแลกมากับอัตราการส่งข้อมูลที่ลดลง

......................................................................................................................................

ข้อดี-ข้อเสีย ของระบบวิทยุ 2.4GHz กับ ระบบเดิม(เช่น คลื่น 72MHz)

    อย่างที่ได้กล่าวมาขั้นต้นถึงข้อดีของวิทยุระบบ 2.4GHz ทั้งในเรื่องของคลื่นความถี่ที่ใช้ร่วมกันได้และยังทนต่อสัญญาณรบกวนอื่นๆแต่ในข้อดีหลายๆอย่างก็ย่อมมีข้อเสียอยู่บ้าง เหมือนเช่นที่ครั้งหนึ่งเราเคยฟังวิทยุระบบ AM(KHz) แล้ววันหนึ่งวิทยุระบบนี้ก็แทบจะหมดไปเพราะมีระบบ FM(MHz) มาแทนที่ทั้งนี้ก็เนื่องด้วยระบบ FM มีการรบกวนหรือการเพี้ยนของสัญญาณน้อยกว่าระบบ  AM มาก แต่ข้อจำกัดก็คือเรื่องของระยะส่งสัญญาณที่สั้นกว่าระบบ AM แต่ก็แลกมาด้วยสัญญาณที่ความชัดเจนกว่ามากก็เป็นสิ่งที่คุ้มค่าต่อการใช้งาน แม้ว่าเรื่องของระบบ AM,FM จะเป็นเรื่องของการเปลี่ยนวิธีการ Modulate สัญญาณแต่ลักษณะที่คล้ายกันคือระดับความถี่มีผลต่อระยะการรับส่งของสัญญาณวิทยุ(หากระดับพลังงาน Watt เท่ากัน)ซึ่งจะแปลผกผันกันเนื่องจากความถี่ของคลื่นวิทยุมีผลกับความยาวของคลื่นโดยคลื่นที่มีความถี่มากความยาวคลื่นจะสั้นลงและทำให้การทะลุทะลวงของคลื่นต่อสิ่งกีดขวางก็จะน้อยลงไปด้วย จึงเป็นสาเหตุให้ระบบ AM(ความถี่ระดับ 1,000Hz) ซึ่งมีความยาวคลื่นมากกว่าระบบ FM(ความถี่ระดับ 1,000,000Hz) จึงส่งสัญญาณได้ไกลกว่านั่นเอง  ในทำนองเดียวกันกับคลื่นความถี่ระบบ 72MHz และ 2.4GHz แน่นอนว่าคลื่นความถี่ 72MHz จะสามารถทะลุทะลวงสิ่งกีดขวางได้ดีกว่าแน่นอน
wavelenge 

แต่ทั้งนี้สำหรับเครื่องบินแล้วเนื่องจากเราบินอยู่ในอากาศซึ่งปรกติจะไม่มีสิ่งกีดขวางอะไรมากั้นระหว่างสัญญาณวิทยุกับรีซีฟดังนั้นหากกล่าวถึงระยะการรับสัญญาณที่ไม่มีสิ่งกีดขวางทั้งสองระบบ 72MHz และ  2.4GHz มีระยะการรับส่งที่ไม่ต่างกันมากนัก แต่สิ่งกีดขวางระหว่างคลื่นกับรีซีฟที่เราหลีกเลี่ยงไม่ได้นั่นคือตัวของเครื่องบินนั่นเอง ดังนั้นแล้วรีซีฟของวิทยุระบบ 2.4GHz จึงต้องคำนึงถึงจุดที่จะติดตั้งรีซีฟพอสมควร ไม่ควรจะถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุที่มีความหนาแน่นสูงประเภทโลหะเป็นต้น ซึ่งรีซีฟในปัจจุบันก็ได้มีการแก้ใขข้อจำกัดนี้ด้วยการเพิ่มสายรับสัญญาณ หรือ การเพิ่มพอร์ตสำหรับต่อตัวรับสัญญาณเพิ่ม เป็นต้น แต่อย่างไรก็ดีระบบวิทยุ 2.4GHz ในรุ่นหลังๆก็ได้รับการปรับปรุงในด้านระบบการส่งและการรับข้อมูลทำให้ข้อเสียในด้านนี้ได้ลดน้อยลง
AR6200 TFR6

.......................................................................................................................................... 

ตัวอย่างวิทยุที่ใช้คลื่น 2.4 GHz

    ในที่นี้จะยกตัวอย่างค่ายวิทยุหลักๆก็คือ Futaba และ Specktrum ในยุคแรกๆของคลื่น 2.4GHz นั้นได้มีการแบ่งค่ายการใช้เทคนิค Spread Spectrum กันอย่างชัดเจนคือ ค่าย Futaba จะเป็นระบบ FHSS และ ค่าย Spectrum จะเป็นระบบ DSSS

ค่าย Futaba
futk9530-200
fasst-logo  fhss-logo fut24s-fhss

     ในการเปิดตัวระบบวิทยุของค่าย Futaba นั้นเรียกเทคนิค Spread Spectrum ของตัวเองว่า FASST(Futaba Advance Spread Spectrum Technology)ซึ่งเป็นการนำเทคนิค FHSS ไปประยุกต์ใช้นั่นเองแต่ทั้งนี้ Futaba ได้อ้างว่าได้เพิ่มความสามารถมากว่าระบบ FHSS ปรกติจึงได้ตั้งชื่อเป็นเทคโนโลยีของตนเอง แต่ก็เนื่องด้วยเทคโนโลยีที่นำสมัยที่ Futaba ใช้ทำให้ต้นทุนในการผลิตโดยเฉพาะรีซีฟที่มีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับรีซีฟ 2.4GHz ของรุ่นอื่นๆ ดังนั้นจึงได้เกิดวิทยุบางรุ่นของ Futaba ที่เขียนกำกับว่าใช้ระบบ FHSS ซึ่งจริงๆแล้วเป็นรุ่นที่มาทีหลังวิทยุระบบ FASST เสียอีก ทั้งนี้ก็เป็นเรื่องของการตลาดเพราะการผลิตวิทยุและรีซีฟระบบ FHSS มีต้นทุนที่ถูกกว่า


ค่าย Specktrum
spektrumdx18 
dsm dsm2 dsmx

    สำหรับค่าย Specktrum นั้นก็เปิดตัววิทยุด้วยเทคโนโลยี Spread Spectrum ที่เรียกว่า DSM(Digital Spectrum Modulation)ซึ่งใช้เทคนิคของ DSSS เป็นหลักต่อมาก็ได้พัฒนามาเป็น DSM2 ซึ่งแก้ใขข้อบกพร่องโดยการเพิ่มตัวรับสัญญาณ(Dual Link) และล่าสุดเป็นระบบ DSMX ซึ่งเป็นการเพิ่มความเร็วและความน่าเชื่อถือของสัญญาณที่มากขึ้นด้วย แต่สำหรับระบบ DSMJ ดูเหมือนจะต่างออกไปเนื่องจากใช้เทคนิค FHSS ซึ่งเป็นระบบที่ถูกกฎหมายของประเทศญี่ปุ่น
 

เพิ่มคอมเมนต์ใหม่

ร่วมแสดงความคิดเห็นได้ค่ะ


รหัสป้องกันความปลอดภัย
รีเฟรช

สอบถาม ออนไลน์

LiveChat Help

เข้าสู่ระบบสมาชิก



ตรวจสอบการจัดส่ง

สมาชิกล่าสุด

  • egong
  • ทวีรุ่ง
  • _$tdhobby.com$_
  • dockphylmilltret
  • exponmila

สถิติการเยี่ยมชม

255511
วันนี้
เมื่อวาน
อาทิตย์นี้
เดือนนี้
รวม
67
100
1164
3036
255511

Your IP: 54.36.148.135

ทะเบียนการค้าพาณิชย์



เลือกอ่านบทความ

เว็บลิ้ง RC