系統識別號 | U0002-2207202109163300 |
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DOI | 10.6846/TKU.2021.00577 |
論文名稱(中文) | Sub-G無線訊號功率智慧補強機制之研究 |
論文名稱(英文) | Sub-G Smart Wireless Signal Power Transmission Mechanism |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 電機工程學系碩士在職專班 |
系所名稱(英文) | Department of Electrical and Computer Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 109 |
學期 | 2 |
出版年 | 110 |
研究生(中文) | 林家豪 |
研究生(英文) | Chia-Hao Lin |
學號 | 708440069 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2021-07-01 |
論文頁數 | 82頁 |
口試委員 |
指導教授
-
李維聰
委員 - 朱國志 委員 - 衛信文 |
關鍵字(中) |
Sub-G 無線安控產品 訊號功率智慧補強機制 |
關鍵字(英) |
Sub-G |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
目前社會上所使用的Sub-G電池類無線安控產品,為節省電力的消耗使用固定式的功率輸出且輸出功率約10dB左右,雖然也有較高功率輸出之產品卻也因此導致電池壽命降低,且因固定功率輸出當設備受到外部干擾時,常會出現設備遺失之現象,導致安全出現漏洞,故本文討論藉由無線自動增益控制的想法延伸出另一種方法,已新增硬體設計(RF Switch ic)與軟體智慧切換整合出一套補強機制,當設備與安控主機進行定時安全回報時,設備藉由未收到主機回覆之Ack,透過本論文所討論無線訊號功率智慧補強機制判斷是否切換成高功率模式再次進行安全回報,此機制主要是藉由前一次回報時的失敗率與本次失敗次數帶入公式後進行計算,當由公式所得到之數據大於等於100%時切換至高功率模式進行傳輸,本論文將針對此機制與固定功率輸出的模式進行耗電差異的研究,透過此機制不僅可以增加電池的壽命並且能提升安全的防護,詳細的Sub-G無線訊號功率智慧補強機制將在本論文中說明及討論。 |
英文摘要 |
Currently, to save power consumption, the commonly-used wireless security products of Sub-G cell type are designed in fixed power output mode under 10dB. Meanwhile, those products with higher power output suffer from shorter battery lives. Worse, when a device with fixed power output is interfered with by an external factor, equipment missing often happens, resulting in a security loophole. This paper discusses another method based on the theory of wireless automatic gain control. A complete set of reinforcement mechanism is thus established by incorporating newly-designed hardware RF Switch IC with the intelligent software switching function. In the process of timed security response between the device and the security control host, if the device fails to receive an Ack from the host, it will weigh the necessity of switching to the high-power mode for one more security response by using the intelligent wireless signal power reinforcement mechanism discussed herein. The mechanism is mainly based on the formula calculation with the parameters such as the failure rate of the last response and the number of failures this time. The device then switches to the transmission in high-power mode in case the value calculated through the formula is equal to or greater than 100%. Also, this paper studies the difference in power consumption between this mechanism and the fixed-power output mode. This mechanism is able to not only extend the battery life but also upgrade the security performance. As to the Sub-G intelligent wireless signal power reinforcement mechanism, more details are manifested and discussed in this paper hereinafter. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
第1章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究重要性 2 1.4 論文章節架構 3 第2章 背景知識與相關研究 4 2.1 Sub-G簡介 4 2.1.1 Sub-G無線技術介紹 4 2.1.2 Sub-G通訊優勢 5 2.2 Wireless Gain Control 7 2.3 市場上延長電池壽命的方式 9 2.4 安控類產品作法介紹 10 2.4.1 持續休眠省電型 11 2.4.2 定時回報型 12 第3章 數據來源及機制流程圖 14 3.1 使用數據來源介紹 14 3.1.1 射頻IC耗電數據 14 3.1.2 FEM耗電數據 15 3.1.3 TX & RX封包時間量測 16 3.1.3.1 TX封包時間 16 3.1.3.2 RX封包時間 16 3.1.4 使用的數據整合表 18 3.2 耗電參數計算 18 3.2.1耗電整合表 20 3.3 固定High 或Low Power的理想值數據計算 20 3.3.1固定High 或 Low Power 理想值數據整合表 21 3.4 非智慧型功率補強機制切換數據計算方式與介紹 21 3.4.1非智慧型功率補強機制例題 22 3.5 無線訊號功率智慧補強機制介紹 23 3.6 演算法內名詞說明 24 3.7 演算法介紹 25 3.8 演算法公式 25 3.9 High & Low Power 差異計算 25 3.10 演算法流程圖說明 26 3.11 演算法公式驗證 27 3.11.1 區塊A說明 28 3.11.1.1 區塊A例題1 29 3.11.1.2 區塊A例題2 30 3.11.2 區塊B說明 34 3.11.2.1 區塊B例題1 34 第4章 場景模擬與研究結果 37 4.1 模擬環境介紹 37 4.2 情境一模擬住家8小時之運行 38 4.2.1 狀態1 38 4.2.1.1 時間計算表格 39 4.2.1.2 耗電量計算 40 4.2.1.3 與持續high & low Power 進行比較 41 4.2.2 狀態2 42 4.2.2.1 時間計數表格 43 4.2.2.2 耗電量計算 44 4.2.2.3 與持續high & low Power 進行比較 45 4.2.3 狀態3 46 4.2.3.1 時間計數表格 47 4.2.3.2 耗電量計算 48 4.2.3.3 與持續high & low Power 進行比較 49 4.2.4 情境一比較整合圖 50 4.3 情境二模擬辦公室12小時之運行 51 4.3.1 狀態1 52 4.3.1.1 時間計數表格 53 4.3.1.2 耗電量計算 54 4.3.1.3 與持續high & low Power 進行比較 55 4.3.2 狀態2 56 4.3.2.1 時間計數表格 57 4.3.2.2 耗電量計算 58 4.3.2.3 與持續high & low Power 進行比較 59 4.3.3 狀態3 60 4.3.3.1 時間計數表格 61 4.3.3.2 耗電量計算 62 4.3.3.3 與持續high & low Power 進行比較 63 4.3.4 情境二比較整合圖 64 4.4 情境三模擬工廠24小時之運行 66 4.4.1 狀態1 66 4.4.1.1 時間計數表格 67 4.4.1.2 耗電量計算 68 4.4.1.3 與持續high & low Power 進行比較 69 4.4.2 狀態2 70 4.4.2.1 時間計數表格 71 4.4.2.2 耗電量計算 72 4.4.2.3 與持續high & low Power 進行比較 73 4.4.3 狀態3 74 4.4.3.1 時間計數表格 75 4.4.3.2 耗電量計算 76 4.4.3.3 與持續high & low Power 進行比較 77 4.4.4 情境三比較整合圖 78 第5章 結論與未來發展 80 圖目錄 圖 1 1安裝前配對時訊號強[7] 2 圖 1 2安裝後回傳訊號變差[7] 3 圖 2 1高功率方塊圖 8 圖 2 2低功率方塊圖 8 圖 2 3安控產品無線分類圖 11 圖 2 4持續休眠省電流程示意圖 12 圖 2 5定時回報流程示意圖 13 圖 3 1TX 封包時間 16 圖 3 2 RX封包時間1 17 圖 3 3 RX封包時間2 17 圖 3 4 非智慧型功率補強機制參考圖 22 圖 3 5無線訊號功率智慧補強機制硬體方塊圖 24 圖 3 6無線訊號功率智慧補強機制流程示意圖 24 圖 3 7無線訊號功率智慧補強機制演算法流程圖 27 圖 3 8無線訊號功率智慧補強機制演算法區塊圖 28 圖 3 9 區塊A例題1參考圖 29 圖 3 10 區塊A例題2參考圖 31 圖 3 11 區塊B例題1參考圖 34 圖 4 1住家示意圖 38 圖 4 2住家狀態一成功率 39 圖 4 3住家狀態一Low Power 次數圖 39 圖 4 4住家狀態一High Power 次數圖 39 圖 4 5住家狀態一分析圖 42 圖 4 6住家狀態二成功率 43 圖 4 7住家狀態二Low Power 次數圖 43 圖 4 8住家狀態二High Power 次數圖 43 圖 4 9住家狀態二分析圖 46 圖 4 10住家狀態三成功率 47 圖 4 11住家狀態三Low Power 次數圖 47 圖 4 12住家狀態三High Power 次數圖 47 圖 4 13住家狀態三分析圖 50 圖 4 14住家三種狀態比較整合圖 51 圖 4 15辦公室示意圖 51 圖 4 16辦公室狀態一成功率 52 圖 4 17辦公室狀態一Low Power 次數圖 52 圖 4 18辦公室狀態一High Power 次數圖 53 圖 4 19辦公室狀態一分析圖 56 圖 4 20辦公室狀態二成功率 56 圖 4 21辦公室狀態二Low Power 次數圖 57 圖 4 22辦公室狀態二High Power 次數圖 57 圖 4 23辦公室狀態二分析圖 60 圖 4 24辦公室狀態三成功率 61 圖 4 25辦公室狀態三Low Power 次數圖 61 圖 4 26辦公室狀態三High Power 次數圖 61 圖 4 27辦公室狀態三分析圖 64 圖 4 28辦公室三種狀態比較整合圖 65 圖 4 29工廠示意圖 66 圖 4 30工廠狀態一成功率 67 圖 4 31工廠狀態一Low Power 次數圖 67 圖 4 32工廠狀態一High Power 次數圖 67 圖 4 33工廠狀態一分析圖 70 圖 4 34工廠狀態二成功率 71 圖 4 35工廠狀態二Low Power 次數圖 71 圖 4 36工廠狀態二High Power 次數圖 71 圖 4 37工廠狀態二分析圖 74 圖 4 38工廠狀態三成功率 75 圖 4 39工廠狀態三Low Power 次數圖 75 圖 4 40工廠狀態三High Power 次數圖 75 圖 4 41工廠狀態三分析圖 78 圖 4 42工廠三種狀態比較整合圖 79 表目錄 表 2.1各國頻譜規範[10] 7 表 2.2 CC1310+CC1190 [13]VS CC1310[12]功耗比較表[12] 8 表 2.3輸出功率耗電表 9 表 2.4各種模式耗電表 10 表 3.1射頻IC耗電數據表[12] 15 表 3.2 FEM耗電數據表[14] 15 表 3.3耗電數據表 18 表 3.4耗電參數計算數據整合表 20 表 3.5耗電參數計算數據整合表 21 表 3.6非智慧型功率補強機制例題次數表 23 表 3.7區塊A例題1次數表 30 表 3.8區塊A例題2次數表 33 表 3.9區塊B例題1次數表 36 表 4.1住家狀態一時間計數表格 40 表 4.2住家狀態二時間計數表格 44 表 4.3住家狀態三時間計數表格 48 表 4.4辦公室狀態一時間計數表格 54 表 4.5辦公室狀態二時間計數表格 58 表 4.6辦公室狀態三時間計數表格 62 表 4.7工廠狀態一時間計數表格 68 表 4.8工廠狀態二時間計數表格 72 表 4.9工廠狀態三時間計數表格 76 |
參考文獻 |
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