TDD OFDM Tweerigtingskakel vir UAV-data-oordrag

Hoe TDD OFDM Tweerigtingskakels hoësnelheid-telemetrie- en sensordata-uitdagings in hommeltuigkommunikasie oplos

---

Bekendstelling

Moderne UAV's (Onbemande Lugvoertuie) vereis toenemend gelyktydige oordrag van verskeie datatipes—telemetrie, hoëspoedsensor- of videodata, en bevel/beheer terugvoer. Om al hierdie te bereik oor 'n betroubare en lae-latency draadlose skakel is nie 'n onbenullige taak nie, veral wanneer dit te doen het met intydse toepassings soos toesig, kartering, of outonome navigasie.

'n Kliënt het onlangs die volgende vereistes vir 'n hommeltuig-kommunikasiestelsel voorgelê:

Kliënt se vereiste opsomming:

1. Stuur telemetriedata @40ms (40KB data) oor a 100 Mbps Ethernet-lyn. Data word as UDP-pakkies gestuur.
2. Stuur rou data van grootte 1.7 MB @40ms oor 'n 1 Gbps Ethernet-lyn met UDP-protokol.
3. Bevel/reaksie oor RS422, om met die hommeltuig se boordrekenaar te kommunikeer om IMU-data te kry (ligging en houding) @40ms, en ook interaksie met GCS oor RF.

Hierdie stel vereistes beklemtoon die kompleksiteit van moderne UAV-dataoordragbehoeftes: hoë deurset, lae latensie, en voldupleks interaksie tussen lug en grond.

---

Uitdagings in die oorspronklike opstelling

Kom ons ontleed die vereistes in tegniese terme:

Datatipe	Interval	Data Grootte	Ekwivalente datatempo	Tipe kommunikasie
Telemetrie	40 ms	40 KB	~8 Mbps	UDP (100 Mbps Ethernet)
Rou data	40 ms	1.7 MB	~340 Mbps	UDP (1 Gbps Ethernet)
Bevel / IMU	40 ms	<100 KB	Onbeduidend	RS422-reeksskakel

Sleutel uitdagings:

• Deurset: 340 Mbps van rou data oorskry wat tradisionele COFDM of smalband stelsels kan hanteer.
• Rigting: Telemetrie- en IMU-data moet in beide rigtings tussen die hommeltuig en GCS vloei.
• Sinchronisasie: Data, video, en beheerskakels moet gesinchroniseer word by 25 Hz (40 ms tydperk) sonder pakkieverlies of hoë latensie.

Dit maak dit duidelik dat a TDD (Tydafdeling Dupleks) OFDM-gebaseerde tweerigtingskakel is die ideale oplossing.

---

Waarom TDD OFDM die regte oplossing is

1. Tweerigtingtransmissie in 'n enkele frekwensiekanaal

Anders as tradisionele eenrigting COFDM-senders, 'n TDD OFDM-skakel gebruik dieselfde frekwensieband vir beide op- en afskakel, afwisselende transmissietydgleuwe. Dit laat toe:

• Volle tweerigting kommunikasie (bevel, telemetrie, en data)
• Verminderde RF-kompleksiteit en antennavereistes
• Perfekte sinchronisasie tussen hommeltuig en grondstasie

2. Doeltreffende spektrumgebruik

In smalband-omgewings of frekwensie-beperkte UAV-stelsels (Bv., 300 MHz–6 GHz), TDD OFDM laat aanpasbare toewysing van op-/afskakel-verhoudings toe:

• Byvoorbeeld, 80% afskakel vir sensor/video data en 20% opskakel vir telemetrie/opdragte.
• Dinamiese skakeling gebaseer op skakeltoestand verseker optimale deurset en minimale vertraging.

3. UDP-versoenbaarheid

Aangesien UDP liggewig en intyds vriendelik is, die TDD OFDM-stelsel kan UDP-pakkies direk in sy Ethernet-brugmodus inkapsel, verseker deursigtige data-oordrag vir beide telemetrie- en sensordata.

4. Integrasie met RS422 / Serial beheer

TDD OFDM-modules ondersteun dikwels deursigtige reeksdata (RS232/422/485) kanale parallel met die Ethernet-stroom. Dit laat toe:

• Intydse opdrag/beheer-uitruiling met die boordrekenaar
• IMU- en GPS-datasinchronisasie met grondbeheersagteware
• Eenvormige datastroom wat Ethernet en seriële koppelvlakke kombineer

5. Lae vertraging en stabiliteit

Met geoptimaliseerde raamwerk, TDD OFDM-stelsels kan end-tot-end latency onder 40–50 ms bereik, wat voldoen aan die kliënt se vereiste van 25 Hz-telemetrie-opdateringskoers.
Daarbenewens, die robuuste FEC (Voorwaartse foutkorreksie) en aanpasbare modulasie handhaaf stabiele transmissie selfs onder dinamiese vlugtoestande.

---

Stelselimplementering voorbeeld

[Drone Onboard Unit]
 ├── Sensors / Camera (Raw Data 1.7 MB @40ms)
 ├── Flight Controller (Telemetry + IMU via RS422)
 ├── TDD OFDM Transceiver Module (Ethernet + Serial Input)
 └── Power & Antenna System

       ⇅  (Bidirectional RF Link, e.g., 840 MHz / 1.4 GHz / 2.4 GHz)

[Ground Control Station]
 ├── TDD OFDM Receiver (Ethernet Output + RS422)
 ├── GCS Software (UDP-based Telemetry & Control)
 └── Data Storage / Video Processing System

Hierdie konfigurasie stel 'n voldupleks databrug tussen die hommeltuig en die grond—video, telemetrie, en seriële beheerseine vloei almal naatloos deur dieselfde TDD OFDM-radioskakel.

---

Voordele van TDD OFDM Tweerigtingskakels

Funksie	Voordeel
Enkelfrekwensie vir TX/RX	Vereenvoudig antenna-opstelling en spektrumlisensiëring
Verstelbare tydgleufverhouding	Aanpasbaar vir op-/afskakelbandwydtebalans
Deursigtige UDP / Ethernet Ondersteuning	Direk versoenbaar met bestaande IP-gebaseerde stelsels
Geïntegreerde reekspoort	Ideaal vir bevel/beheer en telemetrie-uitruiling
Lae latensie	<50 ms end-tot-end vertraging
Sterk anti-inmenging	OFDM-modulasie en FEC verseker stabiele werkverrigting

---

Konklusie

Die kliënt se veeleisende opstelling - die kombinasie van telemetrie, rou data, en RS422-beheer—illustreer hoekom moderne UAV-stelsels vereis aanpasbare, voldupleks data-oplossings.
A TDD OFDM tweerigting skakel verskaf:

• Intydse, tweerigting Ethernet en seriële kommunikasie
• Skaalbare deurset vir beide saamgeperste en rou data
• Betroubare sinchronisasie by 40 ms-opdateringsintervalle

Deur 'n TDD OFDM-stelsel te ontplooi, UAV-ontwerpers kan die perfekte balans van bereik deurset, latensie, en betroubaarheid, maak dit die ruggraat van die volgende generasie hommeltuig-kommunikasienetwerke.

---

Vrae