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篇1

關(guān)鍵詞：無(wú)線通信；GMSK

大型游樂(lè)設(shè)施逐漸朝著“更快、更高、更刺激”的方向發(fā)展。而隨之帶來(lái)的危險(xiǎn)性也在逐漸增加。目前大型游樂(lè)設(shè)施上都布滿(mǎn)了各種傳感器，用于游樂(lè)設(shè)施的實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)控。在游樂(lè)設(shè)施信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)中，以往的數(shù)據(jù)傳輸方式常常采用有線傳輸方式，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性、穩(wěn)定性。然而在一些特殊的場(chǎng)合，高溫、野外及條件比較惡劣的環(huán)境中，待測(cè)系統(tǒng)中的某些參數(shù)（如溫度、壓力、電壓、電流等）需要實(shí)時(shí)傳輸出來(lái)給控制中心，傳統(tǒng)有線方式的應(yīng)用受到限制。在對(duì)大型游樂(lè)設(shè)施運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元的游樂(lè)設(shè)施遠(yuǎn)程安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，結(jié)合PLC與GSM網(wǎng)絡(luò)等手段，系統(tǒng)多個(gè)監(jiān)控單元分工合作，實(shí)現(xiàn)對(duì)游樂(lè)設(shè)施的安全監(jiān)控與安全預(yù)警功能。該系統(tǒng)能夠有效預(yù)報(bào)設(shè)備故障，減少事故發(fā)生率，提高設(shè)備的安全運(yùn)行水平。

1系統(tǒng)組成

無(wú)線通信系統(tǒng)由發(fā)送單元與接收單元兩部分組成，如圖1所示。在發(fā)射單元，傳感器采集到得模擬量數(shù)據(jù)（電壓、電流、溫度、壓力等）傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)處理模塊將A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)編碼得到字節(jié)序列，再經(jīng)過(guò)發(fā)射模塊形成調(diào)制信號(hào)并送入信道，然后通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送出去。在接收端，首先接收模塊對(duì)接受到的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，在數(shù)據(jù)處理模塊恢復(fù)出字節(jié)序列，在電平轉(zhuǎn)換模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析儲(chǔ)存，并轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)參量在顯示模塊中實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。當(dāng)系統(tǒng)參量超過(guò)正常范圍時(shí)，中心通訊管理軟件發(fā)出報(bào)警信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員通知操作員進(jìn)行檢修或停止工作。傳感器測(cè)得的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字信號(hào)，在數(shù)據(jù)處理模塊中，經(jīng)FIR數(shù)字濾波器濾掉其中高頻分量，然后將8位數(shù)字量作為直接數(shù)字頻率合成器DDS相位累加器的輸入信號(hào)，用DDS來(lái)產(chǎn)生高分辨率、載頻可編程、頻偏可調(diào)的頻率時(shí)變信號(hào)，傳輸給發(fā)送模塊通過(guò)差分編碼，單邊帶調(diào)制器進(jìn)行GMSK正交調(diào)制，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻基帶信號(hào)向高頻的搬移，搬移后攜帶信息高頻向空間輻射，進(jìn)行無(wú)線通信。數(shù)據(jù)處理模塊如圖2所示。采用ALTERACycloneIIEP2C5T144C8芯片，CycloneII系列FPGA支持Altera公司的NiOSII嵌入式軟核處理器。該芯片具有40萬(wàn)系統(tǒng)門(mén)，8064個(gè)邏輯單元內(nèi)嵌18K位塊RAM，包含4個(gè)時(shí)鐘管理模塊和8個(gè)全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)，配置芯片（EPCS1），有源晶振及下載調(diào)試接口。整個(gè)芯片劃分為FIR濾波器模塊、DDS（直接數(shù)字頻率合成器）模塊、時(shí)鐘邏輯模塊、采樣控制模塊、儲(chǔ)存控制模塊等電路。時(shí)鐘模塊單元提供時(shí)序工作節(jié)拍，設(shè)計(jì)中采用100MHz的頻率輸出，以保證測(cè)控中同步脈沖的實(shí)時(shí)性。存儲(chǔ)單元完成數(shù)據(jù)的暫存與管理，采用“乒乓原理”實(shí)現(xiàn)大批量數(shù)據(jù)的寫(xiě)入、讀出及管理功能。數(shù)據(jù)處理模塊中的FPGA芯片是發(fā)射單元的核心，用FPGA實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)，不僅降低了產(chǎn)品成本，減少了設(shè)備體積，滿(mǎn)足了系統(tǒng)的需求，而且比專(zhuān)用芯片具有更大的靈活性和可控性。由于FPGA芯片不能處理模擬量信號(hào)，來(lái)自傳感器的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量才能輸入到FPGA中進(jìn)行處理。該系統(tǒng)采用AD公司的AD9283芯片，AD9283是8位的A/D轉(zhuǎn)換器，輸入為-0.5~0.5V的模擬信號(hào)，內(nèi)部采用流水線結(jié)構(gòu)，工作電壓為3.3V，A/D轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘由系統(tǒng)時(shí)鐘分頻電路提供。經(jīng)過(guò)編輯的數(shù)字量信號(hào)送入發(fā)射模塊進(jìn)行GMSK（高斯濾波最小相移鍵控）編碼，GMSK具有良好的頻譜特性以及誤碼性能，目前已廣泛應(yīng)用于GSM在內(nèi)的眾多無(wú)線通信系統(tǒng)中。發(fā)送模塊與接收模塊原理如圖3所示。發(fā)送模塊主要由并串轉(zhuǎn)換、差分編碼和GMSK調(diào)制三個(gè)子模塊組合而成，首先將輸入的字節(jié)序列經(jīng)過(guò)并串轉(zhuǎn)換變?yōu)楸忍匦蛄?，再?jīng)過(guò)差分編碼以及GMSK調(diào)制，形成GMSK調(diào)制信號(hào)。接受模塊主要由GMSK解調(diào)、差分解碼和串并轉(zhuǎn)換以及幀同步三個(gè)子模塊組成，分別實(shí)現(xiàn)發(fā)送端GMSM調(diào)制和并串轉(zhuǎn)換的逆過(guò)程。

2無(wú)線系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括發(fā)射機(jī)通訊軟件和接收機(jī)FPGA的實(shí)時(shí)控制軟件。硬件描述采用VHDL語(yǔ)言，其主要特點(diǎn)在于，能形式化抽象表示電路的行為和結(jié)構(gòu)，支持邏輯設(shè)計(jì)中層次與范圍的描述，可借用高級(jí)語(yǔ)言的精巧結(jié)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化電路行為的描述，具有電路仿真與驗(yàn)證機(jī)制以保證設(shè)計(jì)的正確性，支持電路描述由高層到底層的綜合轉(zhuǎn)換，硬件描述與實(shí)現(xiàn)工藝無(wú)關(guān)，便于文檔管理，易于理解和設(shè)計(jì)重用。上位機(jī)通訊管理軟件設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理及管理。下位機(jī)軟件是一個(gè)實(shí)時(shí)控制程序，每秒采集新的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送出去?？刂瞥绦蛄鞒倘鐖D4所示。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以連接不同的傳感器，遠(yuǎn)距離接受測(cè)試信號(hào)。以江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院真空造浪系統(tǒng)為例，由于油溫、油壓力、電壓、電流直接影響液壓系統(tǒng)的工作，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)對(duì)油溫變化非常敏感，為提高系統(tǒng)性能，設(shè)置傳感器監(jiān)控系統(tǒng)，采集到的信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸給計(jì)算機(jī)，通過(guò)顯示界面將系統(tǒng)測(cè)量到的參數(shù)顯示出來(lái)，如圖5所示。

3結(jié)語(yǔ)

本文完成了基于無(wú)線通信的遠(yuǎn)程游樂(lè)設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以無(wú)線的方式將傳感器采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控系統(tǒng)中，便于對(duì)運(yùn)行的游樂(lè)設(shè)施的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行分析，以判斷其運(yùn)行是否正常，并可對(duì)異常情況進(jìn)行追蹤，確切掌握設(shè)備的實(shí)際特性，有助于判斷需要修復(fù)或更換的零部件和電子元器件，充分利用設(shè)備和零件的潛力，節(jié)約維修費(fèi)用，減少停機(jī)損失。

作者:司曉霞 韓喆 單位:1.江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 2.中國(guó)船舶科學(xué)研究中心

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篇2

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平全面提升，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅速，21世紀(jì)，開(kāi)啟社會(huì)發(fā)展的信息化時(shí)代。一方面，依托計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使社會(huì)連接為一個(gè)信息體，社會(huì)資源交流靈活性提升，速率性增加，多種自動(dòng)化程序，成為社會(huì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?；另一方面，無(wú)線信息傳輸技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)社會(huì)信息傳輸結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，成為尋求社會(huì)技術(shù)創(chuàng)新的主要構(gòu)成部分，移動(dòng)通訊技術(shù)升級(jí)，數(shù)字信號(hào)成為社會(huì)信息傳輸?shù)闹鲗?dǎo)部分，是社會(huì)進(jìn)步的技術(shù)代表。

1無(wú)線通信技術(shù)概述

無(wú)線通信技術(shù)，是指借助光纖等新型資源傳播手段，實(shí)現(xiàn)信息資源迅速傳播。當(dāng)前社會(huì)中應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)主要分為無(wú)線光波傳輸和衛(wèi)星信息傳輸兩種形式。其中無(wú)線電波傳輸，借助光纖光波實(shí)施信息頻率傳輸，一般而言，光波傳輸?shù)木嚯x在100千米之內(nèi)，但光波傳輸?shù)念l率接收帶較寬，其傳輸?shù)男盘?hào)接收性較強(qiáng)，直接性信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線光波傳輸，必須在100千米之內(nèi)建立光波頻率接收結(jié)合信息傳輸中間站，光波傳輸信息的中間站越密集，其獲得的信息信號(hào)強(qiáng)度越大，其光波傳輸?shù)男畔⒎€(wěn)定性就較高；而衛(wèi)星信息傳輸，是借助衛(wèi)星作為信息光波接收的信息平臺(tái)，這種衛(wèi)星傳播系統(tǒng)具有較強(qiáng)的信號(hào)傳輸保障，較大范圍內(nèi)建立衛(wèi)星信息接收中間站，形成信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體，實(shí)現(xiàn)區(qū)域范圍內(nèi)的信息資源綜合傳播，光波信息傳輸主要負(fù)責(zé)的短程信息傳輸，而衛(wèi)星信息通訊，則主要是大面積信息通訊覆蓋，兩者構(gòu)建起完善的信息通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)，為社會(huì)發(fā)展提供全面的信息傳輸結(jié)構(gòu)體。

2無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展實(shí)際

2.1無(wú)線通信技術(shù)實(shí)際應(yīng)用率低

無(wú)線通信技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)信息傳輸?shù)闹匾M成部分，做好無(wú)線通信信息的接收與傳播，是推進(jìn)社會(huì)發(fā)展的不竭動(dòng)力。當(dāng)前我國(guó)無(wú)線通信技術(shù)的全國(guó)覆蓋率已經(jīng)達(dá)到95%，為各地信息傳輸提供全方位信息通訊覆蓋保障，但現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的實(shí)際運(yùn)行結(jié)構(gòu)不完善，信息資源應(yīng)用性較低；以及部分地區(qū)信息資源處理中，無(wú)線通信技術(shù)的信息傳輸中間站的數(shù)量相對(duì)較少，以致在光波信息的傳輸過(guò)程中，受到地理位置、傳輸距離的影響，光波信息的實(shí)際傳輸效果不佳，發(fā)揮的作用性比較低；或者，無(wú)線通信技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，存在多個(gè)區(qū)域共用一個(gè)無(wú)線通信技術(shù)中間站，有些地區(qū)多個(gè)無(wú)線通信技術(shù)中間站閑置，兩極化的無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用情況，也使社會(huì)信息傳輸?shù)男Ч暂^低，對(duì)社會(huì)信息通信技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了阻礙。

2.2無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用范圍擴(kuò)大

無(wú)線通信技術(shù)隨著社會(huì)信息傳輸形式的迅速增加，推進(jìn)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的應(yīng)用范圍迅速提升；依據(jù)我國(guó)社會(huì)信息傳輸管理部門(mén)的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)可知，2015年，我國(guó)社會(huì)無(wú)線通信的城市應(yīng)用率為85%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)無(wú)線通信應(yīng)用率為60%；截至到2017年3月，城市無(wú)線通信應(yīng)用率已達(dá)到90%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)無(wú)線通信應(yīng)用率為85%。從兩組數(shù)據(jù)對(duì)比可知，我國(guó)現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)張，使傳統(tǒng)的無(wú)線通信體系的應(yīng)用壓力大大增加；另一方面，無(wú)線通信技術(shù)的信息管理資源中，以太網(wǎng)信息傳輸與無(wú)線通信技術(shù)的結(jié)合，也正在成為現(xiàn)代社會(huì)信息傳輸?shù)闹饕呄?，同時(shí)，社會(huì)信息傳輸?shù)馁Y源利用范圍正在急劇性的擴(kuò)展，使得對(duì)現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展速率要求帶來(lái)了較大挑戰(zhàn)。

2.3無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃性低

無(wú)線通信是我國(guó)社會(huì)發(fā)展的步驟之一，隨著現(xiàn)代社會(huì)無(wú)線通信技術(shù)的綜合傳輸延伸，新型無(wú)線通信技術(shù)的全面更新，有必要做好技術(shù)發(fā)展向更高層面過(guò)度。但從我國(guó)現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，社會(huì)無(wú)線通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實(shí)際性較強(qiáng)，并且已經(jīng)取得了令人可喜的通訊體系構(gòu)建成績(jī)，但這種實(shí)踐與規(guī)劃同步進(jìn)行的初級(jí)管理方式，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足更寬領(lǐng)域的無(wú)線通信體系的構(gòu)建；

2.4無(wú)線通信技術(shù)隊(duì)伍參差不齊

無(wú)線通信技術(shù)在當(dāng)前社會(huì)信息的傳輸過(guò)程中占有重要地位，做好社會(huì)信息傳輸，是推進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的必然性發(fā)展要求。由于我國(guó)無(wú)線通信技術(shù)工程的起步較晚，無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展隊(duì)伍的專(zhuān)業(yè)問(wèn)題上，依然存在著較大的發(fā)展不足。未來(lái)我國(guó)無(wú)線通信技術(shù)如需更進(jìn)一步發(fā)展，就必須先突破這一發(fā)展局面，在國(guó)家發(fā)展內(nèi)部尋求人才技術(shù)創(chuàng)新突破口，為我國(guó)無(wú)線通信技術(shù)的進(jìn)步提供創(chuàng)新視角。

3無(wú)線通信技術(shù)通信管理

3.1建立完善的無(wú)線通信管理計(jì)劃

21世紀(jì)是信息化時(shí)代，信息傳輸技術(shù)優(yōu)化升級(jí)，適應(yīng)社會(huì)信息化發(fā)展的需求，是社會(huì)進(jìn)步的主要?jiǎng)恿?lái)源。我國(guó)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋率已達(dá)到95%，無(wú)線通信技術(shù)的通信管理得到了全面升級(jí)，也初步建立了完善的無(wú)線通信規(guī)劃體系；使得現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)信息得到了綜合優(yōu)化，發(fā)揮了無(wú)線通信信息傳輸?shù)闹饕饔?，也使現(xiàn)代信息資源得到了應(yīng)有的保障。例如：依據(jù)無(wú)線信息傳輸?shù)膶?shí)際地理情況，做好區(qū)域光波中間站，實(shí)施了現(xiàn)代信息處理的綜合性規(guī)劃；其次，實(shí)現(xiàn)無(wú)線技術(shù)的信息傳輸資源綜合分配，避免了無(wú)線通信技術(shù)信息傳輸分布結(jié)構(gòu)不均勻，導(dǎo)致區(qū)域無(wú)線通信資源緊張或者資源浪費(fèi)的情況發(fā)生，推進(jìn)了現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)。

3.2無(wú)線通信技術(shù)全面升級(jí)

無(wú)線通信技術(shù)技術(shù)全面升級(jí)，是確保社會(huì)通訊信息管理體系活力的重要措施。當(dāng)前，基于傳統(tǒng)無(wú)線通信技術(shù)實(shí)施的基礎(chǔ)上，建立了新型光纖光波傳輸網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展了光波傳輸?shù)慕邮諑挘瑫r(shí)也拓展對(duì)光波通信信號(hào)的處理能力。推進(jìn)信息傳輸技術(shù)變革，應(yīng)滿(mǎn)足全國(guó)更大范圍內(nèi)的無(wú)線通信需要，確保無(wú)線通信技術(shù)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展；其次，無(wú)線通信技術(shù)的全面升級(jí)，也可以借助新型網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)，建立無(wú)線信息虛擬傳輸空間站，在一個(gè)中間站的基礎(chǔ)上，建立多個(gè)虛擬信息接收分支，每一個(gè)虛擬接收系統(tǒng)可以再次進(jìn)行平方性分解，使得無(wú)線信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐步密集，信息傳輸?shù)膹?qiáng)度增加，信號(hào)穩(wěn)定性增強(qiáng)，也是現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)隨著社會(huì)發(fā)展全面升級(jí)的重要體現(xiàn)。

3.3實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃

隨著社會(huì)信息化時(shí)代對(duì)傳輸速率的提升要求，優(yōu)化社會(huì)無(wú)線通信技術(shù)的管理結(jié)構(gòu)，做好無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展規(guī)劃是關(guān)鍵；其一，需要結(jié)合當(dāng)前無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，建立無(wú)線通信技術(shù)新模型，分析當(dāng)前無(wú)線技術(shù)通訊管理的結(jié)構(gòu)模式，做好無(wú)線傳輸中繼站的規(guī)劃結(jié)構(gòu)圖。其二，做好無(wú)線通信技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)同步實(shí)施，一部分新型無(wú)線通信技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，也要做好無(wú)線通信信息管理的后期維護(hù)工作。

3.4無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展專(zhuān)業(yè)性提升

現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)信息管理系統(tǒng)有效性的管理，不僅需要進(jìn)行無(wú)線通信技術(shù)的全面創(chuàng)新，而且也要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)管理人員的專(zhuān)業(yè)性升級(jí)。無(wú)線通信技術(shù)開(kāi)發(fā)人員要不斷進(jìn)行自我能力的提高，通過(guò)閱讀、視頻或者技術(shù)研發(fā)等方式，進(jìn)一深入探索無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展方向，為現(xiàn)代社會(huì)通信網(wǎng)絡(luò)的信息化資源創(chuàng)新，提供更具權(quán)威性的技術(shù)性研究理念；同時(shí)，國(guó)家也應(yīng)積極組織對(duì)無(wú)線通信技術(shù)從業(yè)人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化技術(shù)培訓(xùn)和重點(diǎn)培養(yǎng)，為無(wú)線通信技術(shù)研究隊(duì)伍發(fā)展提供更優(yōu)越的能力提升途徑和資金，政策方面的支持，確保無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展與社會(huì)人才供應(yīng)得到全面的無(wú)縫對(duì)接。

4結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線通信技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)信息傳輸?shù)闹饕緩?，基于無(wú)線通信技術(shù)的基礎(chǔ)理論，對(duì)我國(guó)現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展實(shí)際具有初步了解，一方面，社會(huì)信息通訊的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，無(wú)線通信技術(shù)市場(chǎng)需求全面擴(kuò)展；另一方面，無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展階段性較強(qiáng)，還有待于進(jìn)一步優(yōu)化，需要技術(shù)創(chuàng)新；由此，提出相應(yīng)的無(wú)線通信技術(shù)通信管理措施，引導(dǎo)我國(guó)無(wú)線通信在實(shí)踐中完善，在探索中創(chuàng)新，為社會(huì)發(fā)展提供新的技術(shù)保障。

篇3

【關(guān)鍵詞】互聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)；近距離通信

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，面臨著許多的問(wèn)題，首先，在越來(lái)越多的事物接入網(wǎng)絡(luò)后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，必然會(huì)增加，而且增加的速度會(huì)越來(lái)越快，這時(shí)大數(shù)據(jù)的傳輸，大數(shù)據(jù)的分析是一個(gè)巨大的問(wèn)題。其次，要想實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，除了與遠(yuǎn)距離的事物進(jìn)行通信，也要與身邊的事物進(jìn)行通信，那么近距離通信必不可少。隨著通信和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，短距離無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用步伐不斷加快，正日益走向成熟。一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過(guò)無(wú)線電波傳輸信息且傳輸距離限制在較短范圍（幾十米）以?xún)?nèi)，就可稱(chēng)為短距離無(wú)線通信。目前我們所看到的短距離無(wú)線技術(shù)都有其立足的特點(diǎn)，或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求；或著眼于功能的擴(kuò)充性；或符合某些單一應(yīng)用的特別要求；或建立競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的差異化等，但是沒(méi)有一種技術(shù)可以完美到足以滿(mǎn)足所有的需求。

1 現(xiàn)有的主要近距離通信技術(shù)

1.1 藍(lán)牙技術(shù)

bluetooth技術(shù)是廣受業(yè)界關(guān)注的近距無(wú)線連接技術(shù)。藍(lán)牙（BluetoothR）：是一種無(wú)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換（使用2.4―2.485GHz的ISM波段的UHF無(wú)線電波）。藍(lán)牙是基于數(shù)據(jù)包、有著主從架構(gòu)的協(xié)議。一個(gè)主設(shè)備至多可和同一微微網(wǎng)中的七個(gè)從設(shè)備通訊。所有設(shè)備共享主設(shè)備的時(shí)鐘。分組交換基于主設(shè)備定義的、以312.5μs為間隔運(yùn)行的基礎(chǔ)時(shí)鐘。兩個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成一個(gè)625？s的槽，兩個(gè)時(shí)間隙就構(gòu)成了一個(gè)1250μs的縫隙對(duì)。在單槽封包的簡(jiǎn)單情況下，主設(shè)備在雙數(shù)槽發(fā)送信息、單數(shù)槽接受信息。而從設(shè)備則正好相反。封包容量可長(zhǎng)達(dá)1、3、或5個(gè)時(shí)間隙，但無(wú)論是哪種情況，主設(shè)備都會(huì)從雙數(shù)槽開(kāi)始傳輸，從設(shè)備從單數(shù)槽開(kāi)始傳輸。目前最新的藍(lán)牙4.2版本的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到24Mbit/s。最大的射程約為100m.

1.2 Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi是一種高頻的無(wú)線電信號(hào)，是目前應(yīng)用最為廣泛的無(wú)線通信技術(shù)，幾乎所有的智能手機(jī)，平板電腦，筆記本電腦都支持。無(wú)線保真即（WiFi）是通過(guò)無(wú)線電波來(lái)連網(wǎng)；常見(jiàn)的就是一個(gè)無(wú)線路由器，那么在這個(gè)無(wú)線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用無(wú)線保真連接方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，如果無(wú)線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網(wǎng)線路，則又被稱(chēng)為熱點(diǎn)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線上網(wǎng)在大城市比較常用，雖然由無(wú)線保真技術(shù)傳輸?shù)臒o(wú)線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍(lán)牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進(jìn)，但傳輸速度非?？?，可以達(dá)到54Mbps，符合個(gè)人和社會(huì)信息化的需求。無(wú)線保真最主要的優(yōu)勢(shì)在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動(dòng)辦公用戶(hù)的需要，并且由于發(fā)射信號(hào)功率低于100mw，低于手機(jī)發(fā)射功率，所以無(wú)線保真上網(wǎng)相對(duì)也是最安全健康的。。

1.3 IrDA技術(shù)

IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)（PAN）的技術(shù)。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動(dòng)設(shè)備，如PDA、手機(jī)上廣泛使用。事實(shí)上，當(dāng)今每一個(gè)出廠的PDA及許多手機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)等產(chǎn)品都支持IrDA。

IrDA的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需申請(qǐng)頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動(dòng)通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。 IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，兩個(gè)相互通信的設(shè)備之間必須對(duì)準(zhǔn)，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺(tái)（非多臺(tái)）設(shè)備之間的連接。而藍(lán)牙就沒(méi)有此限制，且不受墻壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問(wèn)題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。

1.4 NFC技術(shù)

NFC是由Philips、NOKIA和Sony主推的一種類(lèi)似于RFID（非接觸式射頻識(shí)別）的短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。和RFID不同，NFC采用了雙向的識(shí)別和連接。在20cm距離內(nèi)工作于13.56MHz頻率范圍。NFC最初僅僅是遙控識(shí)別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但現(xiàn)在已發(fā)展成無(wú)線連接技術(shù)。它能快速自動(dòng)地建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備、Wi-Fi設(shè)備提供一個(gè)“虛擬連接”，使電子設(shè)備可以在短距離范圍進(jìn)行通訊。NFC的短距離交互大大簡(jiǎn)化了整個(gè)認(rèn)證識(shí)別過(guò)程，使電子設(shè)備間互相訪問(wèn)更直接、更安全和更清楚，不用再聽(tīng)到各種電子雜音。

NFC通過(guò)在單一設(shè)備上組合所有的身份識(shí)別應(yīng)用和服務(wù)，幫助解決記憶多個(gè)密碼的麻煩，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的安全保護(hù)。而NFC被置入接入點(diǎn)之后，只要將其中兩個(gè)靠近就可以實(shí)現(xiàn)交流，比配置Wi-Fi連結(jié)容易得多。目前在快捷支付方面顯露身手。

1.5 ZigBee技術(shù)

ZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee名字來(lái)源于蜂群使用的賴(lài)以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過(guò)跳ZigZag形狀的舞蹈來(lái)分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。ZigBee同樣使用2.4 GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡(jiǎn)單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。它的基本速率是250kb/s，當(dāng)降低到28kb/s時(shí)，傳輸范圍可擴(kuò)大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)?？梢员人{(lán)牙更好地支持游戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動(dòng)化應(yīng)用。在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)和玩具等領(lǐng)域ZigBee的應(yīng)用前景巨大。

1.6 UWB技術(shù)

超寬帶技術(shù)UWB是一種無(wú)線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號(hào)，美國(guó)FCC對(duì)UWB的規(guī)定為：在3.1～10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復(fù)雜度發(fā)射/接收機(jī)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，在近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會(huì)對(duì)常規(guī)窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源?；赨WB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)有著廣泛的用途。

UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號(hào)功率譜密度低，對(duì)信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場(chǎng)所的高速無(wú)線接入，非常適于建立一個(gè)高效的無(wú)線局域網(wǎng)或無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）。UWB主要應(yīng)用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對(duì)速率要求非常高（大于100 Mb/s）的LANs或PANs。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn)使得UWB較適合家庭無(wú)線消費(fèi)市場(chǎng)的需求：UWB尤其適合近距離內(nèi)高速傳送大量多媒體數(shù)據(jù)以及可以穿透障礙物的突出優(yōu)點(diǎn)，讓很多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無(wú)線通信技術(shù)，應(yīng)用于諸如將視頻信號(hào)從機(jī)頂盒無(wú)線傳送到數(shù)字電視等家庭場(chǎng)合。當(dāng)然，UWB未來(lái)的前途還要取決于各種無(wú)線方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶(hù)使用習(xí)慣和市場(chǎng)成熟度等多方面的因素。

隨著信息科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，人與人 ，物與人，物與物之間的通信會(huì)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，但在目前，還沒(méi)有一種能滿(mǎn)足人們各方面需求的通信技術(shù)出現(xiàn)，不過(guò)這只是時(shí)間的問(wèn)題。相信在不久的將來(lái)，能夠出現(xiàn)一種，數(shù)據(jù)傳輸又快，安全可靠，連接更為方便，耗能更低的技術(shù)?，F(xiàn)在是數(shù)據(jù)的時(shí)代，哪種技術(shù)能滿(mǎn)足當(dāng)前數(shù)據(jù)通信的各方面要求，那么在未來(lái)必會(huì)蓬勃發(fā)展。

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篇4

關(guān)鍵詞：配電通信；無(wú)線通信技術(shù)；電力發(fā)展速度；供電建設(shè)；電力系統(tǒng)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高必然帶動(dòng)我國(guó)電力消費(fèi)用戶(hù)對(duì)實(shí)際的供電安全、可靠以及使用質(zhì)量提出更高的要求，與此同時(shí)，很多對(duì)電能使用質(zhì)量要求較高的高精度生產(chǎn)企業(yè)也是推動(dòng)電力配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度提高的推動(dòng)力量。本文從配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化信息入手，綜合分析了目前我國(guó)的電力網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及劣勢(shì)，最后對(duì)無(wú)線寬帶技術(shù)之間進(jìn)行了綜合比較，對(duì)未來(lái)的發(fā)展展望進(jìn)行了完整總結(jié)。

1配網(wǎng)自動(dòng)化的信息

如果從配網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)功能入手分析可以發(fā)現(xiàn)，其功能主要集中在對(duì)配網(wǎng)的各類(lèi)信息及參數(shù)的安全集成，其中包含了實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)信息、離線發(fā)送預(yù)留信息、用戶(hù)開(kāi)發(fā)后期信息、電網(wǎng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和參數(shù)、實(shí)際的電網(wǎng)布局地理信息等。通過(guò)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)完整的自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建以及管理系統(tǒng)的完整保留，從而可以達(dá)到對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行情況下的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)故障情況下的實(shí)時(shí)保護(hù)和控制，從而實(shí)現(xiàn)配電管理的進(jìn)一步優(yōu)化。所涵蓋的主要業(yè)務(wù)包括了電能實(shí)際的計(jì)費(fèi)以及電能數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、配電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度以及數(shù)據(jù)類(lèi)業(yè)務(wù)等，所以，這些都是用電營(yíng)銷(xiāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的內(nèi)容，配電網(wǎng)的調(diào)度有時(shí)也會(huì)作為其中一個(gè)重要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)內(nèi)容，此類(lèi)內(nèi)容都是在配電系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上對(duì)整體進(jìn)行的合理化調(diào)整。

2電力配網(wǎng)自動(dòng)化通信技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)分析

配網(wǎng)自動(dòng)化通信可通過(guò)專(zhuān)網(wǎng)或公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，專(zhuān)網(wǎng)顧名思義就是專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)，熟知的有鐵路系統(tǒng)、公安系統(tǒng)以及軍事使用等專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，頻段主要是落在230MHz頻段、1.8G頻段，230MHz屬于國(guó)家留給電力的專(zhuān)用頻段，1.8G屬于公用頻段。公網(wǎng)從實(shí)際角度分析就屬于普通的電路交換網(wǎng)絡(luò)，也就是現(xiàn)在的移動(dòng)、電信、聯(lián)通等，主要采用GPRS/CDMA技術(shù)。

2.1230MHz專(zhuān)用數(shù)傳電臺(tái)

在進(jìn)行230MHz專(zhuān)用數(shù)傳電臺(tái)研究之前，應(yīng)該明確數(shù)傳電臺(tái)之間相互獨(dú)立、各自分類(lèi)的特點(diǎn)，也就是完全沒(méi)有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)信息管理，無(wú)線信號(hào)也完全無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步利用，由此需要做到如下兩點(diǎn)：首先，需要通過(guò)對(duì)空閑時(shí)間的調(diào)整與合理增加，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸保護(hù)間隔的合理調(diào)整，但是這也同時(shí)會(huì)導(dǎo)致信道的實(shí)際應(yīng)用效率的降低或者是通信中的資源無(wú)效消耗的增加；其次，數(shù)據(jù)電臺(tái)的所有通信系統(tǒng)都是通過(guò)輪詢(xún)的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的整體的交換，在對(duì)輪詢(xún)周期進(jìn)行研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)際增長(zhǎng)趨勢(shì)主要呈現(xiàn)的是線性提高，所以同時(shí)也會(huì)帶來(lái)個(gè)體監(jiān)控點(diǎn)組成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力下降。另外，1.8G頻段作為公用頻段，使用條件也較為成熟，就目前來(lái)看，很多電網(wǎng)運(yùn)行單位都在進(jìn)行研究論證，分析專(zhuān)網(wǎng)是采用230MHz還是1.8G頻段，主要是帶寬、傳輸距離之間的側(cè)重點(diǎn)。

2.2GPRS/CDMA20001×技術(shù)

通過(guò)對(duì)230數(shù)傳電臺(tái)的研究可以發(fā)現(xiàn)，其存在的問(wèn)題明顯，同時(shí)在近些年來(lái)開(kāi)始漸漸被GPRS/CDMA20001×技術(shù)所取代，在整體的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的比例逐漸降低，GPRS/CDMA20001×網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，其中包括了較高的成熟度、覆蓋網(wǎng)絡(luò)面積廣泛等。但是該技術(shù)的應(yīng)用和推廣也同樣存在著明顯的問(wèn)題：首先，在進(jìn)行數(shù)傳過(guò)程中，具體是網(wǎng)絡(luò)時(shí)延保證不到位，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的時(shí)延過(guò)大；其次，因?yàn)榕渚W(wǎng)通信過(guò)程中所有需要進(jìn)行控制的數(shù)據(jù)信息對(duì)實(shí)際的通信工具的使用實(shí)時(shí)性要求較高，這也會(huì)導(dǎo)致GPRS/CDMA20001×技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中受到來(lái)自配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的限制。專(zhuān)網(wǎng)和公網(wǎng)兩者的主要區(qū)別在于公網(wǎng)服務(wù)于社會(huì)大眾，而專(zhuān)網(wǎng)為特定對(duì)象服務(wù)。但是，無(wú)論是專(zhuān)網(wǎng)還是公網(wǎng)都是以無(wú)線信號(hào)為基礎(chǔ)，所以也就無(wú)法徹底滿(mǎn)足配網(wǎng)自動(dòng)化的使用需要，究其原因主要在于可靠性以及延時(shí)等存在問(wèn)題。在自動(dòng)化的“三遙”中，遙測(cè)以及遙信是可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)滿(mǎn)足的，但是遙控如果在對(duì)繼電保護(hù)有實(shí)際要求的基礎(chǔ)上，只能采用光纖等有線傳輸手段。

3寬帶無(wú)線技術(shù)用于電力配網(wǎng)自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)

3.1BWA的信息安全保證

由于BWA的信息專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的實(shí)際安全性要求也相應(yīng)提高，實(shí)際的應(yīng)用可靠性也會(huì)同步受到來(lái)自無(wú)線設(shè)備運(yùn)行的影響，所以無(wú)線設(shè)備應(yīng)用本身的穩(wěn)定性要求較高。其中，安全性的主要體現(xiàn)來(lái)自于如下四個(gè)方面：首先，專(zhuān)網(wǎng)的獨(dú)立運(yùn)行，這就使其擁有很好的外界干擾屏蔽功能，同時(shí)也是國(guó)家電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)物流隔離要求的進(jìn)一步體現(xiàn)；其次，安全性體現(xiàn)在基站站點(diǎn)，由于大部分的基站站點(diǎn)都擁有電力網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)的自由物業(yè)管理，所以管理規(guī)范性較高，安全性也有所保證；再次，安全性體現(xiàn)在有線傳輸?shù)倪^(guò)程中，對(duì)大部分的電力網(wǎng)絡(luò)公司的SDH環(huán)網(wǎng)的應(yīng)用都較為穩(wěn)定，可靠性較高；最后，安全性體現(xiàn)在空口安全性方面的逐步強(qiáng)化。如果通過(guò)我國(guó)國(guó)內(nèi)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)MCWLL技術(shù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)所采用的所有計(jì)算方法都是相對(duì)于空口標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算安全較高的方法。

3.2BWA寬帶保證

如果以國(guó)內(nèi)的BWA技術(shù)為案例進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在單頻點(diǎn)占用達(dá)到6MHz情況下，能夠有效提供高速度數(shù)據(jù)處理通路，同時(shí)各個(gè)不同方面的寬帶還可以根據(jù)自身的實(shí)際需要進(jìn)行合理的調(diào)整，以此來(lái)達(dá)到實(shí)際的使用要求。在系統(tǒng)單個(gè)頻點(diǎn)5MHz左右情況下，從理論角度分析，可以同時(shí)支持接近300個(gè)用戶(hù)的使用需求，配電的實(shí)際采集終端也會(huì)將每次的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞控制在合理的可應(yīng)用范圍內(nèi)，對(duì)于總吞吐量也可以進(jìn)行合理滿(mǎn)足。配電自動(dòng)化的過(guò)程中對(duì)于視頻的監(jiān)控會(huì)提出較高的要求。采取CIF格式（353×289像素），H.265編碼，以此來(lái)保障圖樣流暢16幀／秒，實(shí)際的寬帶占用約為513kbps；如果采用DI格式的分辨率（730×577），組需要占用帶寬約為2～2.3Mkbps，因此，對(duì)于單基站的最大化支持可以控制在16路CIF格式視頻或者是視頻6路的ID格式視頻。

4同類(lèi)無(wú)線寬帶技術(shù)之間的比較

對(duì)于國(guó)內(nèi)的主流BWA技術(shù)有廣帶無(wú)線接入、多載波無(wú)線信息本地環(huán)路兩種不同技術(shù)控制體系，廣帶無(wú)線接入基于IEE801.13系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，其中以801.16E移動(dòng)的WIMAX已經(jīng)開(kāi)始了商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程，多載波無(wú)線信息本地環(huán)路則是屬于到目前為止國(guó)內(nèi)進(jìn)行自主創(chuàng)新的SCEM無(wú)線連接技術(shù)的寬帶應(yīng)用升級(jí)版本，同時(shí)也提出了CS-OMDMA等多種無(wú)線連接入網(wǎng)方式，所以應(yīng)該從系統(tǒng)的實(shí)際容量角度分析、綜合考慮其實(shí)際的覆蓋范圍以及組網(wǎng)的選擇方式等不同影響因素，最終實(shí)現(xiàn)真正的寬帶業(yè)務(wù)融合實(shí)現(xiàn)。

4.1技術(shù)比較

廣帶無(wú)線接入屬于一種固定類(lèi)型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入形式，屬于一種傳統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代應(yīng)用拓展，但是此兩類(lèi)技術(shù)之間在體制方面存在較大的差異。從技術(shù)水平角度分析，兩者水平均衡。如果對(duì)此兩種技術(shù)進(jìn)行綜合比對(duì)可以發(fā)現(xiàn)，多載波無(wú)線信息本地環(huán)路的實(shí)際空間控制和覆蓋范圍較大，所有的無(wú)線覆蓋都是用鏈路的實(shí)際預(yù)算來(lái)決定的，多載波無(wú)線信息本地環(huán)路主要采用的是智能化的天線連接技術(shù)，由此可以實(shí)現(xiàn)各路線路運(yùn)算和運(yùn)行的19DB數(shù)值的穩(wěn)定保持。

4.2政策比較

多載波無(wú)線信息歸屬于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的一種，在近些年來(lái)已經(jīng)開(kāi)始得到了國(guó)家和政府的大力支持。其中根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的實(shí)際規(guī)劃使用頻率分析所提供的產(chǎn)品以及城市使用的常備工作頻率都集中在1786～1086MHz和3301MHz，從而也可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)整體的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋的全面開(kāi)展。光帶無(wú)線接入屬于3G的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，其實(shí)際的核心化技術(shù)主要還是由國(guó)外把控，我國(guó)的國(guó)家工信部已經(jīng)指出了多載波無(wú)線信息的問(wèn)題，正是因?yàn)闆](méi)有收到來(lái)自國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)的審定，不能進(jìn)一步為國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)化國(guó)內(nèi)應(yīng)用提供有效參考，如果國(guó)內(nèi)目前的廣帶無(wú)線接入使用存在分配使用困難，那么政策對(duì)比就顯得尤為重要。

5應(yīng)用展望及總結(jié)

在近些年的配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中，各類(lèi)傳統(tǒng)的通信方式都已經(jīng)逐步顯示出其弊端，已經(jīng)很難更好地滿(mǎn)足配電網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的實(shí)際需要，同時(shí)無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，新型的無(wú)線接入技術(shù)的研究以及在配電網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際應(yīng)用都會(huì)受到眾多關(guān)注。對(duì)于廣帶無(wú)線接入技術(shù)和多載波無(wú)線信息技術(shù)的市場(chǎng)動(dòng)向分析可以發(fā)現(xiàn)，兩類(lèi)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展在未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力行業(yè)未來(lái)應(yīng)用的有力支持。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電力系統(tǒng)不斷深入發(fā)展的大背景下，用電用戶(hù)對(duì)于實(shí)際的電力系統(tǒng)供電能力以及供電可靠性都提出了更高的要求，在配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中對(duì)于無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)得到了社會(huì)的關(guān)注和支持，這也是實(shí)現(xiàn)效率提高、可靠性提高的重要手段，有助于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的最大化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉成江．配網(wǎng)通信當(dāng)中無(wú)線通信技術(shù)的研究思路[J]．電子技術(shù)與軟件工程，2014，（4）．

[3]傅強(qiáng)．基于配網(wǎng)通信中無(wú)線通信技術(shù)的研究[J]．通訊世界，2014，（17）．

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【關(guān)鍵詞】 無(wú)線通信技術(shù) MIMO技術(shù) 原理

一、MIMO無(wú)線通信技術(shù)原理

MIMO無(wú)線通信技術(shù)是科研人員將天線分集和空時(shí)處理技術(shù)相結(jié)合的一種新型技術(shù)，具有天線分集和智能天線二者優(yōu)越性，因其收發(fā)段都是多天線單元，且運(yùn)用最新的無(wú)線傳輸和信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò)多徑傳播有效利用空間資源，建立起了空間并行的數(shù)據(jù)傳輸通道，突破了Shannon臨界值（最大信息傳送速率C公式：C=Blog2（1+S/N）。其中B為信道帶寬，S為信號(hào)功率，N為噪聲功率）。相比智能天線的抑制多徑傳播的算法而導(dǎo)致的系統(tǒng)容量隨著最小天線數(shù)目對(duì)數(shù)增長(zhǎng)。

MIMO系統(tǒng)對(duì)無(wú)線信道多途徑傳播進(jìn)行了有效利用：如圖1：信息S被沿著多個(gè)路線分流，在調(diào)制和射頻前端處理后再次以相同的頻率分別從發(fā)射裝置發(fā)射出去，經(jīng)過(guò)多徑信道的傳遞從不同的分流路徑進(jìn)入接收裝置，然后對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理?，F(xiàn)對(duì)于抑制多徑傳播的智能接收天線而言，利用空時(shí)編碼方案進(jìn)行發(fā)射和接收分集，獲得比起常規(guī)系統(tǒng)有顯著的復(fù)用和分集增強(qiáng)信息強(qiáng)度效益，同時(shí)高效的并行信息通道也顯著提升了信道容量，毫無(wú)疑問(wèn)，MIMO成了最有升值空間的技術(shù)，肩負(fù)著提升信息傳輸速率的重要任務(wù)。

二、MIMO技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

首先，分流數(shù)據(jù)的高效。發(fā)送端的分流數(shù)據(jù)一起發(fā)送，各個(gè)發(fā)射信號(hào)處于統(tǒng)一頻帶，在不耗費(fèi)帶其它帶寬前提下節(jié)約了寶貴的帶寬資源；同時(shí)可以保持發(fā)射端的功率處于恒定狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)功率的匹配，不造成系統(tǒng)的發(fā)射功率負(fù)擔(dān)的增加。其次，對(duì)信息干擾的有效處理。MIMO系統(tǒng)將三大通道整體化處理（多徑信道、發(fā)射端通道以及接收端通道）優(yōu)化，可以將空時(shí)兩域的干擾進(jìn)行對(duì)消處理達(dá)到最優(yōu)處理效果。再次，對(duì)空域的高效利用。與以前的天線分集技術(shù)中的定向信道相比，MIMO系統(tǒng)建構(gòu)起了基于空間的矩陣信道，開(kāi)拓了化域空間資源，在MIMO對(duì)各據(jù)點(diǎn)的天線單元的空域抽樣時(shí)，出現(xiàn)的空間信道方向不完全正交的情況可通過(guò)極化域進(jìn)行完善。

MIMO面臨的限制。相對(duì)于在LOS條件下，MIMO天線的優(yōu)勢(shì)不能發(fā)揮，因?yàn)槠浞稚⒌奶炀€單元只能在豐富散射的環(huán)境中才能最高效地工作，在直視傳播環(huán)境下，其獲得不同接收信號(hào)的低相關(guān)性的概率會(huì)低很多，因此很難發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)。MIMO系統(tǒng)由于需要分流數(shù)據(jù)和多天線單元進(jìn)行配置，對(duì)硬件設(shè)備要求高，而相關(guān)的分流數(shù)據(jù)信號(hào)處理技術(shù)也需要得到完善，這就要求當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端的配置更為復(fù)雜，商業(yè)運(yùn)用成本較大。

三、MIMO技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)

MIMO關(guān)鍵技術(shù)主要涉及信息傳輸技術(shù)和信道建模技術(shù)，因多天線技術(shù)則取決于前二者技術(shù)的解決，因此主要介紹前二者技術(shù)研究動(dòng)態(tài)。MIMO系統(tǒng)容量理論上雖大，但是傳輸系統(tǒng)的實(shí)際方案正在建構(gòu)。由于MIMO系統(tǒng)的傳輸方案研究主要有兩個(gè)方向，空時(shí)編碼方案和復(fù)用方案，空時(shí)編碼方案提出將發(fā)射分集、編碼與調(diào)制結(jié)合成一體，延時(shí)發(fā)射分集的信號(hào)規(guī)范為一種空時(shí)格形碼，從而達(dá)到分集最大化；而復(fù)用方案的實(shí)質(zhì)是將單路的強(qiáng)信號(hào)干擾通過(guò)多路分流來(lái)降低最終的信噪比從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)率最大化目的。目前結(jié)合二者方案的優(yōu)點(diǎn)的傳輸誤碼率與速率的折衷方案是最新的趨勢(shì)。同時(shí)MIMO信道模型也正處于建構(gòu)之中。決定MIMO信道空時(shí)處理性的關(guān)鍵因素在于空時(shí)特性，研究指出在有豐富的散射傳播的環(huán)境以及收發(fā)天線單元的多徑相互獨(dú)立，信道矩陣才能發(fā)揮效率，因此基于對(duì)空時(shí)特性進(jìn)行描述的信道模型成了目前MIMO技術(shù)探索的重要領(lǐng)域。兩大技術(shù)的解決關(guān)系著未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)的模式的建構(gòu)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 常永宇，章健. MIMO技術(shù)在無(wú)線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代電信科技. 2004（12）

篇6

關(guān)鍵詞：無(wú)線通信，計(jì)量自動(dòng)化終端，測(cè)試，ZigBee無(wú)線通信技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM933文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（a）-0030-02

電力自動(dòng)化系統(tǒng)和無(wú)線通信技術(shù)推廣應(yīng)用和關(guān)鍵技術(shù)深化研究，計(jì)量自動(dòng)化終端用量逐漸增多。具有廣闊的計(jì)量自動(dòng)化終端市場(chǎng)前景，應(yīng)用領(lǐng)域的自動(dòng)抄表系統(tǒng)具有特定優(yōu)勢(shì)[1]。雖然計(jì)量自動(dòng)化終端設(shè)備國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)投入生產(chǎn)并使用，但全面無(wú)線通信測(cè)試規(guī)范體系還未建立[2]。確保電力用戶(hù)計(jì)量自動(dòng)化終端采集能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，結(jié)合虛擬儀器和無(wú)線通信關(guān)鍵技術(shù)顯得非常必要，填補(bǔ)電力系統(tǒng)無(wú)線通信組建虛擬測(cè)試空白[3]。因此，該文計(jì)量自動(dòng)化終端選擇適用的無(wú)線通信檢測(cè)方法，無(wú)線通信研究測(cè)試具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1無(wú)線通信技術(shù)

隨著用戶(hù)需求逐年增多，電子技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)推動(dòng)了計(jì)算機(jī)和半導(dǎo)體領(lǐng)域的快速發(fā)展。處于高速需求階段的無(wú)線通信技術(shù)有很多，諸如：ZigBee、藍(lán)牙、UWB和WiFi等關(guān)鍵技術(shù)取得令人矚目成就[4]。

1.1ZigBee無(wú)線通信技術(shù)

ZigBee技術(shù)達(dá)10～75m的數(shù)據(jù)傳輸距離，工作ISM（IndustrialScientificMedicalBand）頻段，具有傳輸速率比較低、功耗低和距離近等特點(diǎn)，一種雙向低成本無(wú)線通信技術(shù)，具有250kbit/s最高通信速率。全球2.4GHz，美國(guó)915MHz頻段上為40kbit/s，歐洲868MHz頻段上為20kbit/s，這三個(gè)頻段總計(jì)37個(gè)信道。其中868MHz涵蓋1個(gè)信道，915MHz涵蓋10個(gè)信道，2.4GHz涵蓋16個(gè)信道，ZigBee計(jì)量自動(dòng)化終端網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

采用ZigBee技術(shù)計(jì)量自動(dòng)化終端，價(jià)格能為普通用戶(hù)接受。ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以容納一個(gè)主設(shè)備和最多254個(gè)從設(shè)備，區(qū)域內(nèi)可以最多同時(shí)存在100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。

1.2ZigBee計(jì)量自動(dòng)化終端應(yīng)用分析

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)按照傳輸介質(zhì)不同可分為有線接入和無(wú)線接入，接入層的組網(wǎng)方式和接入形式之間相互補(bǔ)充。相比于當(dāng)前使用的有線通信技術(shù)計(jì)量自動(dòng)化終端，多用戶(hù)計(jì)量自動(dòng)化終端ZigBee技?g能實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。避免有線通信布線施工難等諸多問(wèn)題。昂貴無(wú)線通信頻道租借費(fèi)用不需要付出，因?yàn)閆igBee技術(shù)是免費(fèi)的2.4GHz頻道，相比無(wú)線通信GSM技術(shù)，計(jì)量自動(dòng)化終端具有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能。總之，ZigBee無(wú)線通信技術(shù)和計(jì)量自動(dòng)化終端相結(jié)合，其低成本低功耗特有性質(zhì)，不僅滿(mǎn)足智能家居發(fā)展要求，也滿(mǎn)足當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)計(jì)量自動(dòng)化終端功能需求。

2計(jì)量自動(dòng)化終無(wú)線通信性能檢測(cè)

2.1無(wú)線通信性能指標(biāo)測(cè)試

接收性能部分和發(fā)射性能部分是計(jì)量自動(dòng)化終端無(wú)線通信測(cè)試項(xiàng)目的主要?jiǎng)澐帜Ｊ?，按照?guó)內(nèi)外無(wú)線通信相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行劃分，能夠規(guī)范和準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)無(wú)線通信測(cè)試可靠性和穩(wěn)定性[5]。接收信號(hào)功率承受容限和接收靈敏度，接收信號(hào)頻率偏移容限都是接收性能部分測(cè)試項(xiàng)目。有發(fā)射功率、占用帶寬、頻率偏移、雜散發(fā)射、發(fā)射功率帶內(nèi)平坦度和發(fā)送信號(hào)矢量幅度誤差都是發(fā)射性能部分測(cè)試項(xiàng)目[6]。

2.2無(wú)線通信發(fā)射功率測(cè)試步驟

2.2.1基本概念

發(fā)射功率頻譜儀檢測(cè)其信號(hào)強(qiáng)度，測(cè)量設(shè)備發(fā)送無(wú)線射頻信號(hào)，無(wú)線通信測(cè)試設(shè)備能達(dá)到的最大輸出功率。

2.2.2測(cè)試目的

針對(duì)信道的干擾和減小系統(tǒng)容量，超過(guò)指標(biāo)要求的輸出功率會(huì)增加，驗(yàn)證計(jì)量自動(dòng)化終端輸出功率是否超過(guò)指標(biāo)要求。

2.2.3指標(biāo)要求

按照《微功率（短距離）無(wú)線電設(shè)備管理暫行規(guī)定》，擴(kuò)頻通信設(shè)備最大輸出功率簇20dBm，工作于2400～2483.5MHz頻段。通信設(shè)備最大輸出功率簇17dBm，工作于470～510MHz頻段。通信設(shè)備最大輸出功率延10dBm，工作于433～434.79MHz頻段，各頻段發(fā)射功率限值如表1所示。

2.2.4測(cè)試方法及流程

脈沖功率計(jì)量自動(dòng)化測(cè)量時(shí)，要選用合適的衰減值進(jìn)行分析處理，防止功率計(jì)或頻譜儀過(guò)載。頻譜儀的檢波方式要選擇有效值檢波，同時(shí)5BW3RBW。脈沖功率是在零跨度時(shí)突發(fā)模式下的平均功耗。突發(fā)寬度是在捕獲的數(shù)據(jù)中尋找高峰，然后搜索跟蹤大于閾值水平的信號(hào)值，突發(fā)的第一個(gè)位置是在跟蹤低于閾值水平，平均功率計(jì)算方法步驟如以下幾點(diǎn)。

（1）轉(zhuǎn)換成dBm的線性功率分別來(lái)自幅度跟蹤點(diǎn)。

（2）添加上述的點(diǎn)數(shù)除以振幅，并將其一起列入平均水平計(jì)算。

（3）此值以對(duì)數(shù)形式顯示（dBm）。

（1）

其中：Pavg為平均功率；n為開(kāi)始跟蹤點(diǎn)；m為停止跟蹤點(diǎn)；P為跟蹤點(diǎn)對(duì)應(yīng)振幅的功率，以dBm為單位。

2.3ZigBee模塊與470MHz模塊發(fā)射功率測(cè)試結(jié)果比較

無(wú)線通信性能的發(fā)射功率指標(biāo)，對(duì)ZigBee模塊與470MHz模塊的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，ZigBee模塊與470MHz模塊發(fā)射功率如圖2、圖3所示。

ZigBee和470MH通信性能比較如表2所示。

表1測(cè)試結(jié)果得出，ZigBee模塊的發(fā)射功率更小，占用帶寬更窄，發(fā)射功率帶內(nèi)平坦度較平坦。

綜上比較，Zigbee計(jì)量自動(dòng)化終端無(wú)線通信中應(yīng)用可行性更大。

篇7

 

關(guān)鍵詞：　B3G/ 4G,MIMO ,智能天線,多通道,校準(zhǔn)

1 　引　言

在B3G/ 4G系統(tǒng)中,為了達(dá)到超高傳輸速率和高的頻譜利用率,MIMO(多輸入多輸出) [1 ] 、智能天線[2 ] [13 ] [14 ] 等被認(rèn)為是核心關(guān)鍵技術(shù)。MIMO 通過(guò)采用空時(shí)(或空時(shí)頻) 編碼,提高系統(tǒng)的性能。為了保證系統(tǒng)性能的實(shí)現(xiàn),工程上要求MIMO 系統(tǒng)天線陣列及射頻通道之間的幅度和相位與理論設(shè)計(jì)相比,具有較小的誤差;而作為核心技術(shù)的智能天線對(duì)天線陣列和通道也有同樣甚至更高的要求。但是,由于加工、器件老化、溫度變化等原因,天線、饋線和由模擬器件組成的射頻通道(統(tǒng)稱(chēng)為通道) 往往需要校正才能滿(mǎn)足要求。因此,已經(jīng)對(duì)多通道的天線陣列的校準(zhǔn)技術(shù)展開(kāi)了廣泛的研究,并取得了豐碩成果[3 ]～[11 ] 。文獻(xiàn)[ 12 ]提出了一種利用訓(xùn)練序列進(jìn)行信道估計(jì)的快速算法,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合工程問(wèn)題,將該快速算法首次用于無(wú)線通信系統(tǒng)天線陣列校準(zhǔn),并通過(guò)大量的計(jì)算機(jī)窮舉,找到一組合適的特定訓(xùn)練序列。通過(guò)仿真,證明該算法在通道校準(zhǔn)應(yīng)用中具有較好的性能。

通道校準(zhǔn)方法可分為兩大類(lèi),離線校準(zhǔn)和在線校準(zhǔn)。離線校準(zhǔn)是指在系統(tǒng)調(diào)試和上電初始化階段所采取的通道校準(zhǔn)措施,主要針對(duì)非時(shí)變誤差。這時(shí)由于不考慮對(duì)通信的影響,可根據(jù)實(shí)際需要選擇校準(zhǔn)算法、參考信號(hào)的功率和形式。

在線校準(zhǔn),也稱(chēng)為實(shí)時(shí)校準(zhǔn),是指系統(tǒng)正常工作階段所采取的通道校準(zhǔn)措施,碩士論文 主要針對(duì)時(shí)變誤差。這時(shí)所選擇的校準(zhǔn)算法、參考信號(hào)的功率和形式、以及參考信號(hào)的獲得方式等,都應(yīng)該是在不影響正常通信的前提下進(jìn)行。在線校準(zhǔn)是實(shí)際通信系統(tǒng)中必須采用的通道校準(zhǔn)措施。在此重點(diǎn)研究在線校準(zhǔn)方法。

結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)結(jié)構(gòu),在線校準(zhǔn)方法可分為基于校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的方法和無(wú)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的方法,其中基于校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的方法又可進(jìn)一步分為基于校準(zhǔn)通道和基于耦合網(wǎng)絡(luò)兩種方法。無(wú)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的方法是采用工作通道輪換發(fā)射信號(hào)、其它通道接收的方式,從而得到通道之間的補(bǔ)償系數(shù),該方法由于操作時(shí)間較長(zhǎng),而且對(duì)通道陣列形式要求較高,因此目前在實(shí)際系統(tǒng)中主要采用基于校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的方法。

在基于校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的方法中,基于校準(zhǔn)天線的方法主要應(yīng)用于均勻圓陣或圓弧陣中,即工作天線均勻分布在圓周上,而校準(zhǔn)天線位于圓心。該方法可以對(duì)收發(fā)通道的所有部分(天線、饋線、射頻前端、線性功放和收發(fā)信機(jī)等) 進(jìn)行校準(zhǔn),有利于工程實(shí)現(xiàn);基于耦合網(wǎng)絡(luò)的方法,可以沒(méi)有校準(zhǔn)天線,而是通過(guò)耦合器將信號(hào)注入,因此無(wú)法校準(zhǔn)工作天線的幅相誤差,但是該方法適用范圍更廣。

2 　通道陣列校準(zhǔn)算法

2. 1 　基本原理

通道陣列校準(zhǔn)(CC) 的功能在于補(bǔ)償各通道發(fā)射( TX) 或接收(RX) 信號(hào)之間幅度和相位不一致性,職稱(chēng)論文同時(shí)檢測(cè)某些物理故障。

通道校準(zhǔn)算法的基本原理可以等同于信道估計(jì)的處理過(guò)程。通過(guò)估計(jì)各個(gè)通道的沖激相應(yīng),得到相互之間的幅度差異和相位差異,其中,所選擇的基本訓(xùn)練序列應(yīng)該自相關(guān)性較強(qiáng),互相關(guān)性較弱。

K 個(gè)工作天線通道沖激響應(yīng)組合成一個(gè)矢量,h = [ ( h(1) ) T , ( h(2) ) T , ⋯, ( h( K) ) T ] T 總長(zhǎng)度KW , W為窗長(zhǎng)。K 個(gè)工作通道對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練序列為m( k) =( m( k)1 , m( k)2 , ⋯, m( k)P + W - 1 ) T , k = 1 , ⋯K, 其中P 是基本訓(xùn)練序列的長(zhǎng)度,接收端利用訓(xùn)練序列估計(jì)K 個(gè)工作通道的沖激響應(yīng),可表示為

em = ( m1 ,m2 , ⋯,mP) T = Gh + n (1)其中n = ( n1 , n2 , ⋯, nP) T 是長(zhǎng)度為P 的加性高斯白噪聲序列, h 為通道沖擊響應(yīng)矢量, G = [ ( G(1) ) T ,( G(2) ) T , ⋯, ( G( K) ) T ]T , G( k) 為P ×W 階矩陣, 表示為

G( k) = [ Gkij ](2)

Gkij = m( k)

W + i - j , k = 1 , ⋯, K, i = 1 , ⋯, P , j = 1 , ⋯,W

根據(jù)矩陣G的表達(dá)式,得到h 的最大似然估計(jì)^h 為

^h = [ GH G] - 1 GH em (3)

窗長(zhǎng)W =[ P/K]。

如果各工作通道對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練序列具有循環(huán)特性,則估計(jì)通道沖激響應(yīng)可借用信道估計(jì)中FF T 的方法[12 ] ,即

h′= IFFT[FF T(m) ( R) )/FF T( m) ](4)

式中m 表示基本訓(xùn)練序列,m( R) 取決于接收的訓(xùn)練序列?？梢宰C明,在沒(méi)有噪聲的情況下,該估計(jì)是無(wú)偏的。h′是長(zhǎng)度為KW 的通道沖擊響應(yīng)估計(jì)矢量。

無(wú)論是基于校準(zhǔn)通道的方法,還是基于耦合網(wǎng)絡(luò)的方法,采用的通道校準(zhǔn)算法原理相同,研究結(jié)論均適用于上述兩種校準(zhǔn)方法。因此,下面以基于校準(zhǔn)通道的方法為例,對(duì)通道校準(zhǔn)算法進(jìn)行研究。為分析方便,不失一般性,對(duì)8 個(gè)通道的系統(tǒng)進(jìn)行分析。設(shè)天線陣列為8 天線單元的均勻圓陣,校準(zhǔn)天線位于圓心。在B3G/ 4G系統(tǒng)中,TDD 為一種很有前途的工作方式,此時(shí)可選用非盲算法。在FDD 系統(tǒng),由于上下行頻段不同,需要作一定的補(bǔ)償。訓(xùn)練序列長(zhǎng)度P 取32 。

2. 2 　發(fā)射( TX) 通道校準(zhǔn)算法

TX 校準(zhǔn)的功能是補(bǔ)償各工作TX 通道的不一致性。工作天線同時(shí)發(fā)射各自對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練序列,校準(zhǔn)天線接收到訓(xùn)練序列后,就可計(jì)算各工作天線TX 通道之間的幅度差異和相位差異。TX 校準(zhǔn)的訓(xùn)練序列長(zhǎng)度為M chip s ,其中基本訓(xùn)練序列為N chip s ,所有工作天線對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練序列由N chip s 基本序列循環(huán)移位而得到。作為有價(jià)值的實(shí)例,又不失一般性,取M = 36 , N = 32 。

設(shè)實(shí)基本訓(xùn)練序列m = ( m1 ,m2 , ⋯,m32 ) ,對(duì)應(yīng)的復(fù)基本訓(xùn)練序列m = (m1 ,m2 , ⋯,m32 ) ,即

mi = ( j) i- 1 ·mi (5)

根據(jù)循環(huán)特性,工作天線1～8 發(fā)射的訓(xùn)練序列依次為

m( T ,1) = ( m29 , m30 , m31 , m32 , m1 , m2 , ⋯, m32 )

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隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水下無(wú)線通信技術(shù)得到了較為廣泛地應(yīng)用，這對(duì)于提升海洋資源探索水平來(lái)說(shuō)，具有十分重要的影響。但是水下無(wú)線通信技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，如何保證網(wǎng)絡(luò)安全，成為現(xiàn)階段水下無(wú)線通信技術(shù)必須考慮的一個(gè)重要議題，也是本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】

網(wǎng)絡(luò)安全；關(guān)鍵技術(shù)；水下無(wú)線通信

前言

隨著人們加大對(duì)海洋資源的開(kāi)發(fā)，水下無(wú)線通信技術(shù)在這一領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用，通過(guò)利用水下無(wú)線通信技術(shù)，能夠更好地進(jìn)行海洋資源探索。同時(shí)，水下無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用，還體現(xiàn)在了海洋環(huán)境的監(jiān)測(cè)以及軍事領(lǐng)域當(dāng)中。本文在對(duì)水下無(wú)線通信技術(shù)問(wèn)題的研究，從通信網(wǎng)絡(luò)安全角度出發(fā)，對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)鍵技術(shù)手段進(jìn)行了分析。

1水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題分析

在對(duì)水下無(wú)線通信技術(shù)研究過(guò)程中，涉及到通信網(wǎng)絡(luò)安全的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在了水聲信道、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、水下?jié)點(diǎn)三個(gè)方面內(nèi)容。關(guān)于水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，具體內(nèi)容如下所示：

1.1水聲信道的安全問(wèn)題

水下無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，水聲信道能夠?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行接收，被應(yīng)用于情報(bào)傳輸當(dāng)中。但是由于水聲信道在應(yīng)用時(shí)，具有一定的開(kāi)放性特點(diǎn)，導(dǎo)致信號(hào)傳輸時(shí)，情報(bào)容易被竊取，從而對(duì)水下無(wú)線通信技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)生了較為不利的影響[1]。

1.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞陌踩珕?wèn)題

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞陌踩?，直接影響到了水下無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用，并且這一問(wèn)題直接關(guān)系到了水下無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用效果。水下無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，由于水深的影響，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置產(chǎn)生移動(dòng)，從而造成位置出現(xiàn)不確定性問(wèn)題。這樣一來(lái)，在對(duì)水下無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用時(shí)，如果沒(méi)能夠?qū)@一因素進(jìn)行考慮，將會(huì)給網(wǎng)絡(luò)安全帶來(lái)較大的隱患[2]。

1.3水下節(jié)點(diǎn)安全問(wèn)題

水下節(jié)點(diǎn)的安全問(wèn)題，直接影響到了水下無(wú)線通信技術(shù)的有效應(yīng)用，并且水下節(jié)點(diǎn)設(shè)置的可靠性與否，直接關(guān)系到了海洋軍事的保密性。一般來(lái)說(shuō)，水下無(wú)線通信技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，單個(gè)節(jié)點(diǎn)遭受破壞，不至于對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響。但若是遭到破壞的節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，就可能對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較大的干擾和破壞，從而影響到水下無(wú)線通信技術(shù)的質(zhì)量[3]。

2水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全關(guān)鍵技術(shù)探究

針對(duì)于水下無(wú)線通信技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，可能存在網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，這就需要采取有效措施，更好地保證水下無(wú)線通信技術(shù)具有較高的可靠性，使其能夠發(fā)揮應(yīng)有作用。

2.1加強(qiáng)水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)

水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全體系構(gòu)建，能夠從整體上保證水下無(wú)線通信技術(shù)具有較高的可靠性，從而滿(mǎn)足人們對(duì)水下無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)安全體系的建設(shè)，要注重提升網(wǎng)絡(luò)防御能力，能夠?qū)暨M(jìn)行較好的抵擋，避免影響到網(wǎng)絡(luò)通信體系的性能。同時(shí)，注重對(duì)數(shù)據(jù)完整性進(jìn)行保護(hù)，并構(gòu)建有效的身份認(rèn)證體系，切實(shí)保證其具有較高的安全性能[4]。

2.2加強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)安全管理

水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)是提升水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全的重要基礎(chǔ)，同時(shí)，配合相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全管理方法，對(duì)于提升網(wǎng)絡(luò)安全來(lái)說(shuō)，起到了至關(guān)重要的作用。加強(qiáng)通信安全管理過(guò)程中，需要對(duì)水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全的特殊性進(jìn)行考慮，通過(guò)設(shè)置分級(jí)混合加密機(jī)制、分級(jí)信任管理機(jī)制能夠很好地提升網(wǎng)絡(luò)安全，更好地滿(mǎn)足水下通信網(wǎng)絡(luò)安全管理需要。

2.3保證網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒踩?/p>

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒踩ㄔO(shè)，要注重對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行有效地應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇，直接影響到了其在水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的效果。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要涉及到了集中式、分布式、混合式三種結(jié)構(gòu)，這三種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過(guò)程中，存在一定的局限性。例如降低無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和網(wǎng)絡(luò)的使用壽命，這樣一來(lái)，就需要對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理，能夠使其具有較好的性能，更好地提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和可靠性。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒踩ㄔO(shè)，要將其放在一個(gè)重要位置，并且能夠?qū)ν負(fù)渲行录尤氲墓?jié)點(diǎn)信息進(jìn)行有效地檢測(cè)，保證海域安全。

2.4建立健全網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的安全協(xié)議

網(wǎng)路數(shù)據(jù)鏈路層在水下無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，起到了十分重要的作用，它關(guān)系到了水下無(wú)線通信技術(shù)信息傳輸質(zhì)量，并對(duì)信道的利用效率產(chǎn)生重要的影響。在建立健全網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層安全協(xié)議過(guò)程中，要注重對(duì)影響到網(wǎng)絡(luò)安全的因素進(jìn)行考慮，并能夠保證協(xié)議設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的針對(duì)性，從而有效地提升信道的利用效率，保證水聲信道安全。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層安全協(xié)議的設(shè)計(jì)，能夠有效地減少節(jié)點(diǎn)碰撞，并能夠降低能量的消耗，除此之外，還需要考慮到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的安全性，這樣一來(lái)，才能夠使其在應(yīng)用過(guò)程中，更好地保證水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的安全性。

3結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合本文的研究和分析，我們不難看出，水下無(wú)線通信技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，由于其自身存在一定的局限性，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，面臨較大的安全問(wèn)題。這樣一來(lái)，為了更好地提升水下無(wú)線通信技術(shù)的可靠性，必須加強(qiáng)水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)，并采取有針對(duì)性的解決措施，從水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)入手，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全管理，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立健全網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層安全協(xié)議，從而更好地提升水下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)，使之能夠更好地滿(mǎn)足實(shí)際需要。

作者：何騫 單位：武警警官學(xué)院

參考文獻(xiàn)

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[關(guān)鍵詞]無(wú)線通信；抗干擾技術(shù)；分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）16-0066-01

通信技術(shù)一直都是科學(xué)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容，無(wú)線通信技術(shù)在衛(wèi)星通信中起主導(dǎo)地位，也正是由于衛(wèi)星技術(shù)的應(yīng)用才使得通信技術(shù)得以更快的發(fā)展應(yīng)用于人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)生活中。在一定程度上無(wú)線通信技術(shù)推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，為我們的生活帶來(lái)了很多的便利，在軍事方面的應(yīng)用使我國(guó)綜合國(guó)力得到了大幅度提升。但是在無(wú)線通信中往往會(huì)受到很多因素的影響，使得信息不能夠順利傳輸，這對(duì)無(wú)線通信是極為不利的影響，因此加強(qiáng)對(duì)無(wú)線通信干擾技術(shù)的性能研究是極為必要的。

1.無(wú)線抗干擾技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著通訊行業(yè)的迅速發(fā)展，無(wú)線通信技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，正是無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人們?cè)谌我鈺r(shí)間、任意地點(diǎn)彼此之間進(jìn)行溝通交流，為我們的生活帶來(lái)了極大的方便，同時(shí)在農(nóng)業(yè)、商業(yè)、工業(yè)以及國(guó)防事業(yè)方面都是重要的通訊技術(shù)，發(fā)揮了不可替代的作用。但是在實(shí)際通信過(guò)程中，無(wú)線通信技術(shù)常常會(huì)受到干擾，受干擾的類(lèi)型分為多種，主要有多址、共道和碼間這三種，無(wú)線通信干擾具備頻率、調(diào)制、帶寬等特性，干擾信號(hào)有很多種類(lèi)，可以分為自然存在的與人為因素兩種。干擾信號(hào)的存在再很大程度上影響了通信的準(zhǔn)確性和有效性，有時(shí)干擾較大時(shí)會(huì)掩蓋通信信號(hào)正常的傳遞信息，所以干擾的存在不利于無(wú)線通信中信息的有效傳輸。由此可知，重視對(duì)無(wú)線通信抗干擾技術(shù)的研究是十分必要的。

2.無(wú)線通信的干擾類(lèi)型

2.1 互調(diào)干擾型

由于非線性的作用，所以如果接收機(jī)中加入了兩個(gè)或者多個(gè)干擾信號(hào)時(shí)，則在一些特殊的巧合點(diǎn)這些干擾的組合頻率有時(shí)候就會(huì)接近甚至是等于有用信號(hào)的頻率，在這種情況下干擾信號(hào)就會(huì)順利通過(guò)接收機(jī)，對(duì)有用信息的傳遞造成不良影響，在這一過(guò)程中三階互調(diào)表現(xiàn)的最為嚴(yán)重。

2.2 雜散干擾型

通常信號(hào)接收機(jī)的靈敏度過(guò)低是造成雜散干擾類(lèi)型產(chǎn)生的主要原因，一般而言信號(hào)接收機(jī)中所輸出飛信號(hào)都是大功率信號(hào)，然而在大功率信號(hào)產(chǎn)生的過(guò)程中發(fā)散信號(hào)頻帶之外產(chǎn)生雜散是不可避免的，并且雜散都很高。如果落入某個(gè)就收系統(tǒng)頻段內(nèi)的雜散幅度較高，則將會(huì)致使該接收系統(tǒng)的信噪比降低，通信質(zhì)量也隨之下降。

2.3 阻塞干擾型

當(dāng)接收機(jī)前端的底噪放大器中進(jìn)入較大的干擾信號(hào)時(shí)，由于低噪放大器的倍數(shù)依然是按照放大微弱信號(hào)所需要的整機(jī)增益進(jìn)行設(shè)置的，所以會(huì)在致使放大器進(jìn)入到非線性區(qū)域中，進(jìn)而導(dǎo)致微弱信號(hào)的放大作用大大降低，在嚴(yán)重的時(shí)候或致使放大器的放大倍數(shù)完全被限制，所以接收機(jī)微弱信號(hào)的放大能力受到了嚴(yán)重影響，系統(tǒng)也因此不能夠正常工作。

3.無(wú)線通信抗干擾技術(shù)性能分析

3.1 擴(kuò)頻技術(shù)

通過(guò)對(duì)信號(hào)功率的有效調(diào)整進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)合成噪聲的編碼與解碼操作被稱(chēng)為擴(kuò)頻抗干擾技術(shù)，這種方法將無(wú)線通信設(shè)備釋放與接收的信號(hào)隱藏在的波狀形的噪聲中，有效的避免了外界導(dǎo)致的電磁干擾。當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的是直接序列擴(kuò)頻法，它的原理是擴(kuò)展無(wú)線信號(hào)的頻帶，從而使其功率譜密度降低，換句話說(shuō)就是降低單位頻帶內(nèi)的功率，利用這種方式可以使無(wú)線通信信號(hào)在噪聲中隱藏。無(wú)線通信信號(hào)不僅具有較高的隱蔽性，還可以實(shí)現(xiàn)多路抗干擾目標(biāo)。作為我國(guó)第三代通信的重要技術(shù)之一，CDMA技術(shù)主要使用直接序列擴(kuò)頻法，但是CDMA技術(shù)存在一些不足之處，它使用的擴(kuò)頻碼一般不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確同步。由于這個(gè)因素，隨著接入用戶(hù)的增多CDMA技術(shù)所使用的直接序列擴(kuò)頻法經(jīng)常會(huì)受到多址干擾。這一缺陷直接導(dǎo)致CDMA技術(shù)的通信質(zhì)量和系統(tǒng)容量受到極大影響，抗干擾性能也較差。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)在微博通信、衛(wèi)星通信以及數(shù)字蜂窩通信中與CDMA技術(shù)結(jié)合具有廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也提高了無(wú)線通信的抗干擾能力。

3.2 軟件無(wú)線電技術(shù)

隨著通訊行業(yè)的不斷發(fā)展，無(wú)線電技術(shù)也得到了很大的進(jìn)步，其中軟件的進(jìn)步為無(wú)線電技術(shù)提供了有效的保障，應(yīng)用軟件無(wú)線電技術(shù)解決通信干擾問(wèn)題，可以與時(shí)變技術(shù)有效的結(jié)合，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)信號(hào)的使用場(chǎng)合和干擾情況的不同，單獨(dú)跳頻工作，有時(shí)也可以將跳頻與直擴(kuò)混合方式相結(jié)合，進(jìn)而提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力。軟件無(wú)線電技術(shù)可以保證硬件不變，通過(guò)改變或者是重新下載軟件的方式，改變系統(tǒng)性能，利用這一優(yōu)勢(shì)，軟件無(wú)線電技術(shù)有效應(yīng)用到無(wú)線通信抗干擾技術(shù)中?？偠灾?，軟件無(wú)線電技術(shù)通過(guò)對(duì)抗干擾終端的重新配置，進(jìn)而滿(mǎn)足當(dāng)前數(shù)據(jù)類(lèi)型對(duì)硬件的要求，進(jìn)而達(dá)到抗干擾的目的。軟件無(wú)線電抗干擾技術(shù)是隨著軟件行業(yè)的興起而出現(xiàn)的一種新型抗干擾技術(shù)，由于其不影響系統(tǒng)的硬件，只是依靠改變系統(tǒng)內(nèi)部的軟件程序?qū)崿F(xiàn)的最終目的，所以應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，將來(lái)會(huì)具有更大的發(fā)展空間。

3.3 虛擬智能天線技術(shù)

虛擬智能天線技術(shù)的核心就是借用或者是直接利用在同一個(gè)地域內(nèi)工作的其它相似的通信設(shè)備天線之間的相互作用，通過(guò)一定的技術(shù)實(shí)現(xiàn)它的功能作用。虛擬智能天線技術(shù)與其他技術(shù)相比有一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)，即在虛擬智能天線技術(shù)的作用下，處在無(wú)線通信系統(tǒng)中的所有不同天線可以實(shí)現(xiàn)同步的對(duì)不同的干擾源進(jìn)行控制作用，這樣一來(lái)，在本地域內(nèi)所有的相同類(lèi)型的通信設(shè)備的天線就是自然的自動(dòng)組合形成一個(gè)大型的虛擬天線網(wǎng)，因此在很大程度上提高了天線接收端的信噪比，最終實(shí)現(xiàn)提高無(wú)線電通信系統(tǒng)抗干擾的目的。

4.無(wú)線通信抗干擾技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

無(wú)線通信在通訊行業(yè)中發(fā)揮了不可替代的作用，但是在無(wú)線通信過(guò)程中總會(huì)因?yàn)樽匀灰蛩鼗蛘呤侨藶橐蛩氐拇嬖诙嬖诟蓴_，所以如何消除干擾是無(wú)線通信中必須考慮的問(wèn)題。換句話說(shuō)，在無(wú)線通信目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中無(wú)線通信抗干擾技術(shù)具有十分重要的作用，因此隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線通信抗干擾技術(shù)也具有很好的發(fā)展前景。無(wú)線抗干擾技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下也發(fā)生了巨大的改變，當(dāng)前對(duì)于無(wú)線通信抗干擾技術(shù)而言數(shù)字化處理額網(wǎng)絡(luò)化使其主要特點(diǎn)，其發(fā)展趨勢(shì)包含以下三個(gè)方面：第一，實(shí)現(xiàn)多種抗干擾技術(shù)的有效結(jié)合，進(jìn)而達(dá)到提高抗干擾水平的目的；第二，通過(guò)研究更多新型的抗干擾技術(shù)提高無(wú)線通信的質(zhì)量，迎合未來(lái)的通信要求；第三，推動(dòng)抗干擾技術(shù)向著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展?？偠灾?，無(wú)線通信抗干擾技術(shù)的發(fā)展必須依靠現(xiàn)代化的科技手段，抗干擾技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與現(xiàn)代化技術(shù)手段有著直接的聯(lián)系，兩者之間密不可分。

結(jié)語(yǔ)：

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，通信的環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜，所以通信過(guò)程中的干擾問(wèn)題就不得不考慮，如何保證通信質(zhì)量實(shí)現(xiàn)抗干擾性能的提高是當(dāng)前通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)內(nèi)容。無(wú)線抗干擾的類(lèi)型主要有互調(diào)干擾型、雜散干擾型與阻塞干擾型三種，無(wú)線通信抗干擾技術(shù)也有擴(kuò)頻技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)以及虛擬智能天線技術(shù)等多種?？傊挥锌垢蓴_技術(shù)不斷升級(jí)，才能夠保證無(wú)線通信傳遞可靠的信息。

參考文獻(xiàn)：

[1]王吉，計(jì)算機(jī)串行無(wú)線通信抗干擾問(wèn)題分析[J]，信息通信，2014，23（1）：172.

篇10

關(guān)鍵詞：無(wú)線通信技術(shù)；起重機(jī)；數(shù)據(jù)傳輸

引言

起重機(jī)作為吊運(yùn)大重量物品的專(zhuān)用設(shè)備之一，在企業(yè)生產(chǎn)中的作用無(wú)可替代。大多數(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)都存在著環(huán)境較差（高溫、粉塵）、工人勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低、安全可靠性差、維護(hù)管理難度大等問(wèn)題，而傳統(tǒng)的人工檢修、維護(hù)管理模式已很難適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及PLC和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，推動(dòng)起重機(jī)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人操作、自動(dòng)運(yùn)行、主動(dòng)維護(hù)，使起重機(jī)的信息管理系統(tǒng)上了一個(gè)新的臺(tái)階。所有這些功能的實(shí)現(xiàn)，都離不開(kāi)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，而無(wú)線通信技術(shù)是最基本的技術(shù)支持?？梢?jiàn)，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是起重機(jī)上運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸不可缺少的路徑之一。

1起重機(jī)上無(wú)線通信應(yīng)用的必要性

1．1起重機(jī)設(shè)備維護(hù)需求

起重機(jī)是鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)流程中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備之一，由于其工作環(huán)境惡劣，作業(yè)工況多變，容易出現(xiàn)問(wèn)題。起重機(jī)能否正常運(yùn)行直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)效益，因此用戶(hù)對(duì)起重機(jī)械的安全性、可靠性、易維護(hù)等要求越來(lái)越高，為保證起重機(jī)安全、穩(wěn)定地正常運(yùn)行，管理維護(hù)工作就顯得尤為重要。如果對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種故障或異常情況能夠進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的判斷或預(yù)測(cè)，則可以有效地避免一些故障的發(fā)生，或者能夠提前指定相應(yīng)的維修方案，減少設(shè)備的維修時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。由于起重機(jī)一般是高空中作業(yè)，維修人員每天爬上起重機(jī)檢查也不太現(xiàn)實(shí)，因此需要通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，將起重機(jī)上的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?，為維護(hù)人員提供大量有效的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。這樣地面服務(wù)器站或者中控室就能夠及時(shí)了解起重機(jī)上各機(jī)構(gòu)的工作情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，使得設(shè)備的維護(hù)管理工作簡(jiǎn)單容易得多。隨著國(guó)標(biāo)GB／T28264—2017《起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)》的和執(zhí)行，起重機(jī)管理系統(tǒng)越來(lái)越得到全面普及和成熟應(yīng)用。利用工控機(jī)、視頻顯示系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障報(bào)警信息。將起重機(jī)上的這些數(shù)據(jù)全部采集到PLC系統(tǒng)，只需要建立無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，就可以在地面站輕松掌握起重機(jī)上的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

1．2智能化的無(wú)人天車(chē)

隨著人工智能、PLC及變頻器控制等基礎(chǔ)自動(dòng)化技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展，使得起重機(jī)無(wú)人化成為可能。全自動(dòng)無(wú)人起重機(jī)是在傳統(tǒng)起重設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)電控技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)等，使起重機(jī)無(wú)需人工干預(yù)，自動(dòng)完成指定的工作。在這個(gè)過(guò)程中，起重機(jī)需要接收地面發(fā)送的任務(wù)指令，這就必須通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)從地面發(fā)送給起重機(jī)的PLC控制系統(tǒng)，要求信息傳輸速度快而且安全可靠，所以智能化的無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)離不開(kāi)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)支持。

1．3集群化的起重機(jī)管理

針對(duì)同一跨內(nèi)有多臺(tái)起重機(jī)工作的場(chǎng)合，如物料倉(cāng)庫(kù)的智能化天車(chē)，無(wú)論是人工操作還是自動(dòng)運(yùn)行模式，都需要對(duì)任務(wù)分配的合理性進(jìn)行充分的考慮，這就需要一個(gè)廠房調(diào)度指揮系統(tǒng)，發(fā)指令給多臺(tái)起重機(jī)，使其協(xié)同作業(yè)，相互配合，提高生產(chǎn)效率。而廠房調(diào)度指揮系統(tǒng)與多臺(tái)起重機(jī)的聯(lián)絡(luò)正是通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，將任務(wù)指令發(fā)送給相應(yīng)的起重機(jī)，方便協(xié)調(diào)生產(chǎn)調(diào)度、遠(yuǎn)程指揮作業(yè)。

2無(wú)線通信技術(shù)方案

實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的先決條件是在使用的起重機(jī)上都必須配置有PLC，且保證PLC有以太網(wǎng)RJ45接口，才能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線以太網(wǎng)通信。以西門(mén)子產(chǎn)品為例，如果PLC使用最新的S7－1500系列，則CPU本身自帶Profinet接口（以太網(wǎng)接口RJ45），可以直接連接網(wǎng)絡(luò)通信模塊；如果使用不帶以太網(wǎng)接口的CPU，比如以前的S7－300系列，則可以增加以太網(wǎng)模塊CP343－1，這樣PLC也可以通過(guò)以太網(wǎng)模塊上的RJ45接口連接以太網(wǎng)通信模塊。其他品牌的PLC系統(tǒng)類(lèi)似，也必須帶有通信接口才能滿(mǎn)足以太網(wǎng)通信的要求。起重機(jī)上的信息包括數(shù)據(jù)信息和視頻信息。其中，數(shù)據(jù)信息即運(yùn)行狀態(tài)信息，由PLC采集接收，包括各機(jī)構(gòu)的限位狀態(tài)、裝置運(yùn)行狀態(tài)、起重量等；而視頻信息，由攝像頭采集傳回硬盤(pán)錄像機(jī)，包括吊鉤的工作狀態(tài)視頻、軌道上是否有障礙物等錄像。所有這些數(shù)據(jù)和錄像，都要通過(guò)無(wú)線通信傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給地面服務(wù)器。起重機(jī)是一個(gè)在廠房區(qū)域沿軌道運(yùn)行的設(shè)備，通常起重機(jī)上的電氣控制屏柜布置在電氣梁內(nèi)，包含PLC、變頻器等，而無(wú)線移動(dòng)（發(fā)射）客戶(hù)端天線，需要安裝在電氣梁的外側(cè)，才能夠保證無(wú)線發(fā)送接收數(shù)據(jù)安全可靠。

2．1方案一

方案一使用光纜連接，現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)布置示意圖如圖1所示。按照目前市場(chǎng)上大多數(shù)的用戶(hù)要求，需要將起重機(jī)上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和視頻信息以無(wú)線的方式傳輸?shù)降孛?，只需監(jiān)測(cè)而不需要參與控制，即不需要發(fā)送指令信息到起重機(jī)上，通常采用如圖1所示的方案。起重機(jī)是一個(gè)可移動(dòng)的設(shè)備，需要在跨端設(shè)置基站AP，無(wú)線通信有全向天線和定向?yàn)V波天線兩種，定向型天線可以增加傳輸距離、過(guò)濾諧波，所以本文選用定向型天線。在起重機(jī)上設(shè)置客戶(hù)端AP，如果距離再加大可設(shè)置多個(gè)AP，那就需要采用網(wǎng)線或光纖將AP連接在一起，然后再連接到地面服務(wù)器。無(wú)線基站到地面服務(wù)器采用光纖連接，該方案由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境存在障礙物，安裝布置光纜施工難度大，工期長(zhǎng)，小于100m時(shí)可以采用網(wǎng)線。但正是由于使用了光纜，使得無(wú)線通信調(diào)試簡(jiǎn)單方便，通信穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)。

2．1．1硬件配置以西門(mén)子產(chǎn)品為例，SCALANCEW工業(yè)移動(dòng)通信解決方案屬于無(wú)線以太網(wǎng)解決方案的一種，起重機(jī)無(wú)線通信是SCALANCEW系列產(chǎn)品中一個(gè)比較典型的應(yīng)用。工業(yè)無(wú)線通信的組成分為無(wú)線接入設(shè)備、RSMA／N饋線系統(tǒng)和客戶(hù)端設(shè)備三個(gè)部分。起重機(jī)無(wú)線通信解決方案如圖2所示。在每一臺(tái)起重機(jī)上都需要安裝客戶(hù)端設(shè)備SCALANCEW734，無(wú)線接入設(shè)備采用西門(mén)子的SCALANCEW786，通過(guò)光纜連接地面服務(wù)器。起重機(jī)在移動(dòng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)無(wú)線覆蓋區(qū)域切換情況，為解決切換過(guò)程中信號(hào)的延時(shí)問(wèn)題，采用了由SIEMENS公司開(kāi)發(fā)的“工業(yè)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能”iPCF，它的使用實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)快速漫游?？焖俾问侵缚蛻?hù)端從一個(gè)無(wú)線區(qū)域快速切換到另一個(gè)無(wú)線區(qū)域的過(guò)程，在此過(guò)程中，客戶(hù)端的退出和重新登錄過(guò)程稱(chēng)為“移交”，“移交”發(fā)生得非?？?，可以滿(mǎn)足通信的實(shí)時(shí)性要求。AP1（W786）、AP2（W786）無(wú)線接入設(shè)備和客戶(hù)端設(shè)備（W734）之間，使用了“iPCF”功能，它的iPCF移交時(shí)間降低到50ms以?xún)?nèi)，因此可以確保起重機(jī)在長(zhǎng)距離運(yùn)行過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)不間斷通信。

2．1．2軟件調(diào)試采用西門(mén)子PrimarySetupTool工具軟件進(jìn)行調(diào)試，PST是設(shè)置交換機(jī)（包括無(wú)線產(chǎn)品）或者管理CP卡地址及設(shè)備的工具，可用于為SIMATICNET網(wǎng)絡(luò)組件、以太網(wǎng)CP及網(wǎng)關(guān)分配地址。進(jìn)入PST軟件，可以設(shè)置IP、FTP／TFTP、BOOTP、DHCP、SMTP、SYSLOG等。起重機(jī)通過(guò)各自客戶(hù)端SCALANCEW734的無(wú)線網(wǎng)卡與AP通過(guò)基礎(chǔ)架構(gòu)方式相連接。使用PST軟件可完成SCALANCEW786IP地址設(shè)置等功能，參數(shù)設(shè)置（西門(mén)子產(chǎn)品）如圖3所示。

2．2方案二

AP基站帶天線布置在工作跨端頭（軌道平面），稱(chēng)為跨端基站AP，用來(lái)接收跨內(nèi)的起重機(jī)信息。在軌道平面上增加一個(gè)跨端轉(zhuǎn)網(wǎng)客戶(hù)端，通過(guò)光纜與跨端基站AP相連，它帶有天線和光纖信號(hào)轉(zhuǎn)換器；通過(guò)無(wú)線的方式將信號(hào)傳輸?shù)降孛鍭P基站，地面接收基站AP再通過(guò)網(wǎng)線或光纜連接到地面服務(wù)器。一般地面基站都會(huì)設(shè)置在中控室附近，如圖4所示。這種方案施工簡(jiǎn)單，在廠房安裝的光纜或網(wǎng)線工程量相對(duì)較少，但調(diào)試時(shí)需要配置AP基站的參數(shù)。在廠房環(huán)境相對(duì)復(fù)雜時(shí)推薦使用該方案。起重機(jī)無(wú)線通信客戶(hù)端、跨端基站AP、跨端轉(zhuǎn)網(wǎng)無(wú)線客戶(hù)端、地面基站AP均可以選用TP－LINK廠家的TL－CPE520，這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的配置性?xún)r(jià)比高，能夠快速傳輸視頻數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用比較廣泛。

3無(wú)線通信4G／5G方案

上述無(wú)線通信方案，實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)與地面的無(wú)線通信。在此基礎(chǔ)上，利用拓展網(wǎng)絡(luò)，可使起重機(jī)具有遠(yuǎn)程通信的功能。

3．1手機(jī)SIM卡

在起重機(jī)的跨端AP上安裝網(wǎng)通插卡路由器（如華為B311／B315）和手機(jī)SIM（4G／5G）卡，起重機(jī)便具有遠(yuǎn)程通信的功能，起重機(jī)上的信息數(shù)據(jù)就可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)訪問(wèn)，而不僅僅局限于廠房區(qū)域。通過(guò)手機(jī)SIM卡接入互聯(lián)網(wǎng)以后，不論你身在何處，只要能夠訪問(wèn)到互聯(lián)網(wǎng)，就可以通過(guò)密碼口令認(rèn)證，訪問(wèn)到起重機(jī)上的信息。

3．2利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)

如果工廠內(nèi)部有可用的互聯(lián)網(wǎng)，則廠房的地面服務(wù)器可以先連接到工廠網(wǎng)絡(luò)，再連接到互聯(lián)網(wǎng)，這樣既安全可靠，又方便快捷，性?xún)r(jià)比高。擴(kuò)展應(yīng)用如圖5所示。采用以上兩種方式，都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)起重機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)。管理人員在辦公室就可以直接瀏覽到起重機(jī)上數(shù)據(jù)；調(diào)試工程師可以在外地遠(yuǎn)程訪問(wèn)到起重機(jī)上的程序，包括PLC程序代碼、安全監(jiān)控管理程序等，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)人員及時(shí)處理故障，也可以修改編輯程序、完善功能、重新下載。因此不僅節(jié)省了時(shí)間成本，而且處理問(wèn)題迅速及時(shí)，間接提高了生產(chǎn)效益。