TDD OFDM dubbelriktad länk för UAV-dataöverföring

Hur TDD OFDM dubbelriktade länkar löser telemetri- och sensordatautmaningar med hög hastighet i drönarkommunikation

---

Introduktion

Moderna UAV (Obemannade flygfordon) kräver allt mer samtidig överföring av flera datatyper – telemetri, höghastighetssensor- eller videodata, och kommando/kontroll återkoppling. Att uppnå alla dessa över en tillförlitlig trådlös länk med låg latens är inte en trivial uppgift, speciellt när det handlar om realtidsapplikationer som övervakning, kartläggning, eller autonom navigering.

En kund presenterade nyligen följande krav för ett drönarkommunikationssystem:

Sammanfattning av kundens krav:

1. Skickar telemetridata @40ms (40KB-data) över a 100 Mbps Ethernet-linje. Data skickas som UDP-paket.
2. Skickar rådata av storlek 1.7 MB @40ms över en 1 Gbps Ethernet-linje med UDP-protokoll.
3. Kommando/svar över RS422, att interagera med drönarens inbyggda dator för att få IMU-data (läge och attityd) @40 ms, och interagerar även med GCS över RF.

Denna uppsättning krav belyser komplexiteten i moderna UAV-dataöverföringsbehov: hög genomströmning, låg latens, och full-duplex interaktion mellan luft och mark.

---

Utmaningar i den ursprungliga installationen

Låt oss analysera kraven i tekniska termer:

Datatyp	Intervall	Datastorlek	Motsvarande datahastighet	Kommunikationstyp
Telemetri	40 Fröken	40 KB	~8 Mbps	UDP (100 Mbps Ethernet)
Rådata	40 Fröken	1.7 MB	~340 Mbps	UDP (1 Gbps Ethernet)
Kommando / IMU	40 Fröken	<100 KB	Obetydlig	RS422 seriell länk

Nyckelutmaningar:

• Genomströmning: 340 Mbps rådata överstiger vad traditionella COFDM eller smalbandssystem kan hantera.
• Riktningsförmåga: Telemetri- och IMU-data måste flöda i båda riktningarna mellan drönaren och GCS.
• Synkronisering: Data, video-, och kontrolllänkar måste synkroniseras på 25 Hz (40 ms period) utan paketförlust eller hög latens.

Detta gör det uppenbart att a Tdd (Time Division Duplex) OFDM-baserad dubbelriktad länk är den idealiska lösningen.

---

Varför TDD OFDM är den rätta lösningen

1. Dubbelriktad sändning i en enda frekvenskanal

Till skillnad från traditionella enkelriktade COFDM-sändare, en TDD OFDM-länk använder samma frekvensband för både upplänk och nedlänk, alternerande överföringstidsluckor. Detta tillåter:

• Full dubbelriktad kommunikation (kommando, telemetri, och data)
• Minskad RF-komplexitet och antennkrav
• Perfekt synkronisering mellan drönare och markstation

2. Effektiv spektrumanvändning

I smalbandsmiljöer eller frekvensbegränsade UAV-system (TILL EXEMPEL., 300 MHz–6 GHz), TDD OFDM tillåter adaptiv allokering av upplänks/nedlänksförhållanden:

• Till exempel, 80% nedlänk för sensor/videodata och 20% upplänk för telemetri/kommandon.
• Dynamisk omkoppling baserad på länktillstånd säkerställer optimal genomströmning och minimal fördröjning.

3. UDP-kompatibilitet

Eftersom UDP är lätt och realtidsvänlig, TDD OFDM-systemet kan kapsla in UDP-paket direkt i sitt Ethernet-bryggläge, säkerställer transparent dataöverföring för både telemetri- och sensordata.

4. Integration med RS422 / Seriell kontroll

TDD OFDM-moduler stöder ofta transparenta seriella data (RS232/422/485) kanaler parallellt med Ethernet-strömmen. Detta tillåter:

• Kommando/kontrollutbyte i realtid med omborddatorn
• IMU- och GPS-datasynkronisering med markkontrollmjukvara
• Enhetlig dataström som kombinerar Ethernet och seriella gränssnitt

5. Låg latens och stabilitet

Med optimerad inramning, TDD OFDM-system kan uppnå end-to-end latens under 40–50 ms, som uppfyller kundens krav på 25 Hz telemetri uppdateringshastighet.
Dessutom, den robusta FEC (Vidarebefordra felkorrigering) och adaptiv modulering bibehåller stabil transmission även under dynamiska flygförhållanden.

---

Exempel på systemimplementering

[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

Denna konfiguration möjliggör en full duplex databrygga mellan drönaren och marken—video, telemetri, och seriella styrsignaler flödar alla sömlöst genom samma TDD OFDM-radiolänk.

---

Fördelar med TDD OFDM dubbelriktade länkar

Funktion	Förmån
Enkel frekvens för TX/RX	Förenklar antenninstallation och spektrumlicensiering
Justerbar tidslucka	Anpassningsbar för upplänk/nedlänks bandbreddsbalans
Transparent UDP / Ethernet-stöd	Direkt kompatibel med befintliga IP-baserade system
Integrerad seriell port	Idealisk för kommando/kontroll och telemetriutbyte
Låg latens	<50 ms ände-till-ände fördröjning
Stark anti-interferens	OFDM-modulering och FEC säkerställer stabil prestanda

---

Slutsats

Kundens krävande konfiguration – att kombinera telemetri, rådata, och RS422-kontroll – illustrerar varför moderna UAV-system kräver adaptiva, full-duplex datalösningar.
A TDD OFDM dubbelriktad länk tillhandahåller:

• Realtid, tvåvägs Ethernet och seriell kommunikation
• Skalbar genomströmning för både komprimerad och rådata
• Pålitlig synkronisering kl 40 ms uppdateringsintervall

Genom att distribuera ett TDD OFDM-system, UAV-designers kan uppnå den perfekta balansen mellan genomströmning, latens, och tillförlitlighet, vilket gör det till ryggraden i nästa generations drönarkommunikationsnätverk.

---

FAQ