導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇信號(hào)與通信論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

屏蔽門(Platformscreendoors,簡(jiǎn)稱PSD)系統(tǒng)是現(xiàn)代化軌道交通工程的必備設(shè)施,它沿軌道交通站臺(tái)邊緣設(shè)置,將軌道區(qū)與站臺(tái)候車區(qū)隔離,具有節(jié)能、環(huán)保和安全等功能。安裝屏蔽門系統(tǒng)后,不僅可以防止乘客跌落軌道而發(fā)生危險(xiǎn),確保乘客安全,減少人為引起的停車延誤,提高列車準(zhǔn)點(diǎn)率,而且可以減少站臺(tái)區(qū)與軌道區(qū)之間冷熱氣流的交換,從而降低環(huán)控系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)能耗,節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本。

信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)相結(jié)合是屏蔽門系統(tǒng)工程的重要環(huán)節(jié)。此外,要更好地確保乘客的安全以及奠定無人駕駛的技術(shù)基礎(chǔ),就必須實(shí)現(xiàn)屏蔽門與列車車門的連動(dòng),并確保屏蔽門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的列車自動(dòng)防護(hù)(ATP)之間建立聯(lián)鎖關(guān)系。根據(jù)世界各城市軌道交通工程的成功先例,屏蔽門普遍由信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行控制。廣州于2004年10月開始對(duì)正在運(yùn)營(yíng)的地鐵1號(hào)線加裝屏蔽門系統(tǒng)。該項(xiàng)工程預(yù)計(jì)總投資金額為1.484億元人民幣,是目前我國(guó)最大的一項(xiàng)軌道交通屏蔽門系統(tǒng)工程。本文主要對(duì)廣州地鐵2號(hào)線及1號(hào)線加裝屏蔽門系統(tǒng)工程中的西門子信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口進(jìn)行分析。

1屏蔽門系統(tǒng)所需信號(hào)系統(tǒng)的條件及功能

(1)信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口僅考慮線路上的列車的正向運(yùn)行,但要滿足屏蔽門對(duì)停車精度的要求。只有停車精度要求被滿足,信號(hào)系統(tǒng)才允許自動(dòng)或人工向列車和站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)發(fā)送開門命令。目前,用于廣州地鐵2號(hào)線的LZB700M型中,ATP和ATO(列車自動(dòng)運(yùn)行)系統(tǒng)是由德國(guó)西門子公司提供的,其列車定點(diǎn)停車的精度ATO系統(tǒng)為±0.3m,成功率99.99%,ATP系統(tǒng)為±0.5m,已滿足屏蔽門對(duì)停車精度的要求。廣州地鐵1號(hào)線同樣采用LZB700M型ATP、ATO,目前列車停車的精度ATO系統(tǒng)為±0.5m,成功率99.5%,ATP系統(tǒng)為±1m。由此可見,要安裝屏蔽門首先必須改善列車的停車狀況,停車精度至少要達(dá)到ATO系統(tǒng)為±0.4m,成功率99.5%,ATP系統(tǒng)為±0.5m的要求;并要保證在列車停車精度為±400mm情況下,列車乘客門凈開度≥1200mm(屏蔽門門開寬度為2000mm)。

(2)只有屏蔽門關(guān)閉的情況下列車才能運(yùn)行。ATP軌旁單元通過故障安全型繼電器輸入接點(diǎn)接收當(dāng)前屏蔽門的狀態(tài)(PSD開門或PSD關(guān)門)。如果屏蔽門是開門狀態(tài),ATP軌旁單元會(huì)設(shè)置一個(gè)安全停車點(diǎn),不讓任何列車駛?cè)胂鄳?yīng)的車站站臺(tái)。

(3)PSD的狀態(tài)通過ATP報(bào)文傳輸給列車。當(dāng)列車接近運(yùn)營(yíng)停車點(diǎn),且屏蔽門的狀態(tài)由“PSD關(guān)閉”變化為“PSD開門”時(shí),ATP軌旁單元會(huì)產(chǎn)生緊急制動(dòng)讓列車停車。

(4)確保當(dāng)列車停在停車窗位置范圍內(nèi)時(shí)才連通列車到軌旁的通信通道。當(dāng)列車在站臺(tái)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí),ATP通過不激活“PTI(positivetrainidentification,有車標(biāo)志)釋放”切斷PTI通道。如果列車停到指定的ATP停車窗位置時(shí),則通過ATP激活“PTI釋放”讓PTI通道連通。當(dāng)列車車門打開時(shí),這些報(bào)文會(huì)通過PTI通道傳輸?shù)杰壟詥卧?屏蔽門會(huì)隨之而打開。

(5)屏蔽門控制系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)提供全部門“關(guān)閉及鎖定”和“互鎖解除”信息,接口采用安全型干接點(diǎn)雙斷硬線連接,接口分界點(diǎn)在屏蔽門控制設(shè)備外的線端子排。

(6)列車在ATP停車窗范圍內(nèi)停穩(wěn)后,ATP車載單元會(huì)發(fā)出打開列車車門的信號(hào)。當(dāng)列車車門打開,ATP車載單元一個(gè)持續(xù)的故障安全輸出則會(huì)切斷列車的牽引系統(tǒng)。這是為了防止列車在車門開啟的情況下人為地啟動(dòng)列車。

(7)PTIMUX(PTItracksideunit)根據(jù)接收來的2個(gè)不同的PSD編碼(對(duì)應(yīng)PSD開門的編碼)驅(qū)動(dòng)2個(gè)繼電器輸出,它們是表示“PSD開門”命令的接口。為了產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的控制信號(hào),ATO需不斷發(fā)送“PSD開門”命令,直到屏蔽門被請(qǐng)求關(guān)閉為止。

(8)如果列車車門關(guān)閉(人工或自動(dòng)),屏蔽門也隨之關(guān)閉,這些報(bào)文會(huì)通過PTI通道傳輸?shù)杰壟詥卧Ｄ壳皬V州1、2號(hào)線列車只有人工關(guān)閉車門功能。

(9)ATP車載單元在關(guān)閉車門的同時(shí),輸出關(guān)閉屏蔽門命令。只有收到列車車門關(guān)閉好,且通過ATP報(bào)文接收到屏蔽門的“關(guān)閉及鎖定狀態(tài)”信息后,列車牽引系統(tǒng)才被釋放,ATP才允許啟動(dòng)列車。

(10)開左門或開右門應(yīng)與站臺(tái)的位置和列車運(yùn)行方向相符合。如在換乘站(如公園前站),屏蔽門的開關(guān)要根據(jù)有利于乘客導(dǎo)向的原則來進(jìn)行設(shè)計(jì):先開下客側(cè)的屏蔽門,后開上客側(cè)的屏蔽門。

(11)屏蔽門系統(tǒng)發(fā)生故障,或屏蔽門實(shí)際已關(guān)閉但因故不能有效地把“關(guān)閉及鎖定狀態(tài)”信號(hào)傳送給ATP系統(tǒng)時(shí),司機(jī)只有按“PSD互鎖解除”按鈕,屏蔽門系統(tǒng)才能給ATP系統(tǒng)送出“互鎖解除”的信號(hào),用以切斷屏蔽門系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)間的聯(lián)鎖關(guān)系,ATP才允許啟動(dòng)列車。且司機(jī)必須在每次發(fā)車前都按下“PSD互鎖解除”按鈕,直到故障修復(fù)為止。

(12)屏蔽門系統(tǒng)應(yīng)為每側(cè)站臺(tái)提供一組接口與信號(hào)系統(tǒng)連接,因此,島式站臺(tái)和側(cè)式站臺(tái)有兩組接口,一島兩側(cè)式站臺(tái)有四組接口(如公園前站)。

(13)由于廣州地鐵1、2號(hào)線的列車編組方式相同,在信號(hào)系統(tǒng)中沒有考慮采用不同的列車編組來開啟對(duì)應(yīng)的屏蔽門。

2信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口控制

2.1接口信號(hào)描述

信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門控制系統(tǒng)之間使用信號(hào)控制電纜連接,使用繼電、雙斷、安全型干接點(diǎn)等方式的接口電路。兩系統(tǒng)接口信號(hào)的描述見表1。

2.2ATP子系統(tǒng)對(duì)PSD打開狀態(tài)時(shí)的保護(hù)聯(lián)鎖設(shè)計(jì)

屏蔽門的狀態(tài)通過ATP報(bào)文傳輸給列車。ATP子系統(tǒng)在屏蔽門不同的打開情況下監(jiān)督列車的移動(dòng),并最終控制列車導(dǎo)向安全。其出現(xiàn)的情況有圖1中給出的5種。

圖1中:情況1和2若PSD打開,軌旁ATP會(huì)生成一個(gè)安全停車點(diǎn)讓列車不能進(jìn)入相應(yīng)車站的站臺(tái)。在情況1中,當(dāng)列車制動(dòng)距離小于列車與安全停車點(diǎn)的接近距離時(shí),列車實(shí)施正常制動(dòng)讓列車在停車點(diǎn)前停車。而在情況2中,當(dāng)列車制動(dòng)距離大于列車與安全停車點(diǎn)的接近距離時(shí),列車則要被實(shí)施緊急制動(dòng)。在情況3中,列車在站臺(tái)區(qū)域移動(dòng),同時(shí)收到“PSD關(guān)閉”改變?yōu)椤癙SD開門”的信息時(shí),車載ATP單元會(huì)產(chǎn)生一個(gè)緊急制動(dòng)。同樣,在情況4中,車載ATP單元也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)緊急制動(dòng),這是因?yàn)榱熊囄膊窟€在站臺(tái)區(qū)域內(nèi)。在情況5中,列車已出清站臺(tái)區(qū)域時(shí)PSD打開,這時(shí)列車不會(huì)產(chǎn)生緊急制動(dòng)。通過上述的5種情況,確保在PSD打開的情況下禁止列車在站臺(tái)區(qū)段移動(dòng),防止危及乘客的安全。

2.3接口硬線連接的安全設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)單的故障會(huì)導(dǎo)致屏蔽門錯(cuò)誤地開、關(guān)門,這是必須要防止的?，F(xiàn)說明接口故障的安全設(shè)計(jì)。

2.3.1PTIMUX和PSD控制器之間的繼電器盒

PTIMUX和PSD控制器之間采用繼電器進(jìn)行隔離,防止電氣干擾影響信號(hào)系統(tǒng)。同時(shí)為提高安全性,接口電路采用4線雙切線路。一個(gè)正常的PSD命令是由4個(gè)PTIMUX輸出繼電器組合確定的,可以避免“PSD開門”和“PSD關(guān)門”兩個(gè)信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。這些繼電器會(huì)安裝在PTIMUX上,通過復(fù)合的接點(diǎn)關(guān)系防止“PSD開門”和“PSD關(guān)門”命令的錯(cuò)誤輸出。其原理見圖2。繼電器盒的繼電器輸出狀態(tài)與邏輯結(jié)果見表2。

通過其繼電器控制電路邏輯結(jié)果分析,16種繼電器可能的動(dòng)作組合中,只有2種組合會(huì)產(chǎn)生正確的輸出(PSD開門和PSD關(guān)門)。這樣的設(shè)計(jì)也是為了防止繼電器失誤而產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出命令。

2.3.2報(bào)文容錯(cuò)

車載ATO通過PTI信標(biāo)到PTI-MUX的整個(gè)傳輸通道的報(bào)文都有CRC(循環(huán)冗余碼校驗(yàn))進(jìn)行校驗(yàn)。另外,列車停在停車窗位置范圍時(shí),整個(gè)PTI傳輸通道才連通,以確保其它情況下沒有任何的報(bào)文接收,影響到PSD的功能。

2.4兩側(cè)都有屏蔽門的設(shè)計(jì)

該情況是列車可以打開左側(cè)、右側(cè)或者同時(shí)都要打開兩側(cè)車門的情況。

這里使用了6個(gè)繼電器,其功能分別是:允許開門,允許關(guān)門,兩側(cè)門都開,開左門,開右門,關(guān)閉所有門。通過這6個(gè)繼電器的接點(diǎn)組合控制PSD的命令輸出:①開右側(cè)屏蔽門,允許開門和開右門的繼電器吸起;②開左側(cè)屏蔽門,允許開門和開左門的繼電器吸起;③開兩側(cè)屏蔽門,允許開門和兩側(cè)門都開的繼電器吸起;④關(guān)閉屏蔽門,允許關(guān)門和關(guān)閉所有門的繼電器吸起。繼電器的輸出狀態(tài)和邏輯結(jié)果見表3。

如表3所述,只有上述的情況會(huì)產(chǎn)生命令輸出,其它的組合是無效的。通過其繼電器的互鎖關(guān)系,確保不會(huì)因繼電器錯(cuò)誤動(dòng)作產(chǎn)生有效的屏蔽門控制命令。如在公園前站這個(gè)需要兩側(cè)開門的換乘站,在設(shè)計(jì)上要考慮屏蔽門對(duì)乘客的導(dǎo)向作用,兩側(cè)屏蔽門要先開下客門再開上客門,而關(guān)門時(shí)要先關(guān)下客門再關(guān)上客門。這就需要在車載軟件中設(shè)置兩側(cè)車門的開關(guān)延時(shí)時(shí)間。同樣兩側(cè)屏蔽門開關(guān)的時(shí)間也應(yīng)作對(duì)應(yīng)的設(shè)置。

2.5車門與屏蔽門的同步

屏蔽門和列車車門的開門時(shí)間,會(huì)在小于1s內(nèi)同步啟動(dòng)。屏蔽門和列車門關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)大致相同。同步要求的延誤,主要是因?yàn)閱?dòng)指令要從信號(hào)系統(tǒng)的車載設(shè)備傳送到信號(hào)系統(tǒng)的地面設(shè)備,傳送過程中會(huì)產(chǎn)生延誤。關(guān)門同步實(shí)現(xiàn)起來比較容易。列車車門及屏蔽門收到關(guān)門命令也不是立即關(guān)閉的,而是都有一個(gè)延時(shí)時(shí)間。根據(jù)實(shí)際情況各自確定一個(gè)關(guān)門的延時(shí)時(shí)間即可。

3結(jié)語

屏蔽門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)合提高了屏蔽門的自動(dòng)性和安全性,在保證列車和乘客安全,實(shí)現(xiàn)快速、高密度、有序運(yùn)行等功能的同時(shí),為乘客提供了一個(gè)舒適安全的乘車環(huán)境。通過了解信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)之間的控制與監(jiān)督,就能更深入了解屏蔽門系統(tǒng)的運(yùn)作過程。

參考文獻(xiàn)

篇2

隨著集成電路的運(yùn)算速度更快，集成度更高，就有可能耐復(fù)雜目益增加均一些多維數(shù)字信號(hào)處理。所它在最近才開始出現(xiàn)的一個(gè)新領(lǐng)域。盡管如此，多維信號(hào)處埋仍然對(duì)以下一些間提了解決的辦法，這些問題是：計(jì)算機(jī)輔動(dòng)斷層成術(shù)(CAT)，即綜合來自不同方向的X射線的投影，以重建人體某一部分的三維圖，源聲納陣列的設(shè)計(jì)及通過人造衛(wèi)星地球資源。多維數(shù)字信號(hào)處理除具有許多引人注目和淺顯易行的應(yīng)用之外，它還具有堅(jiān)賣的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).，這不僅使我們能了解它的實(shí)現(xiàn)情況，而且當(dāng)新問題出現(xiàn)時(shí)，也當(dāng)及時(shí)解決。

典型的信號(hào)處理任務(wù)就是把信息從一種信號(hào)傳遞到另一種信號(hào)上，例如，可將一張照片加以掃描、抽樣，并將共存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。在這種情況下，信息是從可變的銀粒密度轉(zhuǎn)換戌可見光束，再變成電的波形，最后變戍數(shù)字的序列，隨后該數(shù)字序列用。磁盤上磁疇的排列來表示CAT掃描器是一個(gè)比較復(fù)雜，經(jīng)過處理，最后顯赤射線管(CRT)的熒光屏上或膠片上。數(shù)字處理能增加信息，但可以重新排列信息，使觀察者能更方便地理解它.觀察者不必觀看多個(gè)不同測(cè)面的投影而可直接觀察截面圖。

人們感興趣的是信號(hào)所包含的信息，而不管信號(hào)本身是什么形式。也許可以概括地說，信號(hào)處理涉及兩個(gè)基本任務(wù)一一信息的重新排列和信息的壓縮。

數(shù)字信號(hào)處理涉及到用數(shù)的序列表示的信號(hào)的處理，而多維數(shù)字信號(hào)處理則涉罰用多維陣列表示的信號(hào)的處理，例如對(duì)同時(shí)從幾個(gè)傳感器所接收的抽樣圖像和抽樣的時(shí)間波形的處理。由于信號(hào)是因而它可以用數(shù)字硬件處理，同時(shí)可以將信號(hào)處理的運(yùn)算規(guī)定為算法。促使人們采用數(shù)字方法的是不言而喻的。數(shù)字方法既有效靈活。我們可以用數(shù)字系統(tǒng)使其有自適應(yīng)性并易于重新組合?？梢院芊奖愕匕褦?shù)字算法由一個(gè)廠商的設(shè)備上轉(zhuǎn)換到另一個(gè)廠商的設(shè)備上去，或者把專用數(shù)字硬件來實(shí)現(xiàn)。同樣，數(shù)字算法也可用來處理作為時(shí)間函數(shù)或空間信號(hào)，數(shù)字算法自然地和邏輯算符如模式分類相聯(lián)系。數(shù)字信號(hào)能夠長(zhǎng)時(shí)間無差錯(cuò)地存儲(chǔ)。對(duì)很多種應(yīng)用而言，數(shù)字方法Ⅸ其它方法更為簡(jiǎn)單，對(duì)另外一些應(yīng)用，則可能根本不存在其他方法。多維信號(hào)處理是不同于一維信號(hào)處理，想在多維序列上實(shí)現(xiàn)的多運(yùn)算，例如抽樣、濾波和交換等，用于一維序列，然而，嚴(yán)格芯說，我們不得不說多終信號(hào)處理與一維信弓有很大差別的。

信號(hào)處理與一維信號(hào)處理還是有很大差別的，這是由三個(gè)因素造成的;(l)二維通常比一維問題包含的數(shù)據(jù)量大得多;(2)處理多維系統(tǒng)在數(shù)些上不如處理一維系統(tǒng)那樣完備；(3)多維信號(hào)處理有更多的自由度，這給系統(tǒng)設(shè)計(jì)音以一維情況中無法比擬的靈活性。雖然所有遞歸數(shù)字濾波器都是用差分方程實(shí)現(xiàn)的，一維情況下差分方程是全有序的，而在多維情況下差分方程僅是部分有序的，岡而就存在著靈活性，在一維情況小，離散傳里旰變換CDET)可以用快速傅里葉變換CEPT)算法來計(jì)算，而在多維情況下，有多且每一個(gè)OFT又可用多種AFT算法來計(jì)算。在一維情況下，我們可以調(diào)整速率。而且也可以調(diào)整抽排列。從另一方面來說，多維多項(xiàng)式不能進(jìn)行因式分解，而一維多項(xiàng)式是可以進(jìn)行因式分解的。因而在多維情況下，我們不能論及孤立的極，氣、孤立的零點(diǎn)及孤立的根。所以，多維信號(hào)處理與一維信號(hào)處理有相當(dāng)大的差別。在20世紀(jì)60年代初期，用數(shù)字系統(tǒng)來模仿模擬系統(tǒng)的想法，使得一維數(shù)字信號(hào)處毫的各種方法得到了發(fā)展。這樣，仿照模擬系統(tǒng)理論，創(chuàng)立了許多離散系統(tǒng)理論.隨后，當(dāng)數(shù)字系統(tǒng)可以很好地模仿模擬系統(tǒng)時(shí)，人們認(rèn)識(shí)到數(shù)字系統(tǒng)同時(shí)也可以完成更多的功能。由丁這種認(rèn)識(shí)及數(shù)字硬件工藝的有力推動(dòng)，數(shù)字信號(hào)處理得到了發(fā)展，而且現(xiàn)今很多通用的方法，已成為數(shù)字方法所特有的，沒有與其等效的模擬方法，在發(fā)展多維數(shù)字信號(hào)處理時(shí)，可觀察到同一發(fā)展趨向。因?yàn)闆]有連續(xù)時(shí)間的(或模擬的)二維系統(tǒng)理論可以仿效，因而最初的二維系統(tǒng)是以一維系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，80年代后期，多數(shù)二維信號(hào)處理都是用可分的二維系統(tǒng)?？煞值亩S系統(tǒng)與用于二維數(shù)據(jù)的一維系統(tǒng)幾乎沒有差別。隨后，發(fā)展了獨(dú)特的多維算法，該算法相當(dāng)于一維算法的邏輯推理。這是一段失敗的時(shí)期，由干許多二維應(yīng)用要求數(shù)據(jù)量很大，且iT缺少二淮多項(xiàng)式太分解理論，很多一維方法不能很好地推廣到二維上來。我們現(xiàn)在正處于認(rèn)識(shí)的萌芽時(shí)代。計(jì)算機(jī)工業(yè)以其部件的小型化和價(jià)格日趨低廉而有助于我們解決數(shù)據(jù)量問題。盡管我們總是受限于數(shù)學(xué)問題，但仍然認(rèn)識(shí)到，多維系統(tǒng)也給了我們新的自由度。以上這些，使得該領(lǐng)域既富于挑戰(zhàn)性又無窮樂趣，電子信息技術(shù)的結(jié)合之軟件結(jié)臺(tái)，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中可用電產(chǎn)信息技術(shù)的地方，仍然可以在生產(chǎn)或很低的條件下使用人力或傳統(tǒng)機(jī)械。電予信息技術(shù)應(yīng)到限制，在不同領(lǐng)域和不同水平有各種原因，但爛有一個(gè)共大原因是缺乏認(rèn)識(shí)。沒有認(rèn)識(shí)，便沒有應(yīng)層。

事實(shí)上，在一維和二維信號(hào)處理理論之間有實(shí)質(zhì)性的差別，而在二維和更高維之間，除了計(jì)算上的復(fù)雜世方耐差異之外，似乎差別較小。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳云韜，廖桂生，田孝華.一種波達(dá)方向、頻率聯(lián)合估計(jì)快速算法[J]電波科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，(04).

[2]呂鐵軍，王河，肖先賜.利用改進(jìn)遺傳算法的DOA估計(jì)[J]電波科學(xué)學(xué)報(bào)，2000，(04)

[3]劉全，雍玲，魏急波.二維虛擬ESPRIT算法的改進(jìn)[J]國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，(03).

[4]呂澤均，肖先賜.一種沖擊噪聲環(huán)境中的二維DOA估計(jì)新方法[J]電子與信息學(xué)報(bào)，2004，(03).

[5]金梁，殷勤業(yè)，李盈.時(shí)頻子空間擬合波達(dá)方向估計(jì)[J]電子學(xué)報(bào)，2001，(01).

篇3

引言

由于數(shù)字化信息處理和集成電路的不斷進(jìn)步，各種語音合成芯片應(yīng)用也不斷擴(kuò)大。其中有大部分都是采用PC機(jī)或微控制器的方法，這種方法的控制手段不但需要硬件的支持，同時(shí)也需要對(duì)軟件系統(tǒng)和各種指令進(jìn)行嚴(yán)肅處理。伴隨著目前社會(huì)技術(shù)的不斷發(fā)展，語音信息采集與處理措施要求不斷增加，在處理之中，是通過將模擬語音信號(hào)通過相應(yīng)軟件和系統(tǒng)轉(zhuǎn)變形成數(shù)字信號(hào)，再由單片機(jī)控制儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，形成一套系統(tǒng)的工作流程。

一、信號(hào)發(fā)生器概述

1.1　信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展

信號(hào)發(fā)生器廣泛應(yīng)用于各科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。它是一種常用的信號(hào)源，是現(xiàn)今各種電子電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。六十年代以來，信號(hào)發(fā)生器有了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器、掃頻信號(hào)發(fā)生器、合成信號(hào)發(fā)生器、程控信號(hào)發(fā)生器等新種類。各類信號(hào)發(fā)生器的主要性能指標(biāo)也都有了大幅度的提高，同時(shí)在簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)、小型化、多功能等各方面也有了顯著的進(jìn)展。

1.2單片機(jī)原理

單片機(jī)是一種集成在電路芯片，具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU　隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O　口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)具有集成度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、實(shí)現(xiàn)模塊化等特點(diǎn)，應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域。

二、硬件電路設(shè)計(jì)與分析

2.1　工作原理

當(dāng)按鍵按下時(shí)，通過程序判斷哪個(gè)鍵按下，選好按鍵后，利用D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，再經(jīng)過濾波放大，由示波器顯示出所需的波形，此時(shí)LED顯示器也會(huì)顯示其各自的類型以及頻率。復(fù)位電路則是用于單片機(jī)的復(fù)位，使單片機(jī)接口初始化。

2.2　實(shí)現(xiàn)功能

（1）所使用的8位LED顯示器，采用共陰極接法，輸入段選碼低電平有效，顯示輸出信號(hào)的類型和頻率。

（2）通過P1.0和P1.1口控制信號(hào)的輸入類型。當(dāng)P1.0=0，P1.1=0輸出正弦波；當(dāng)P1.0=0，P1.1=1　輸出三角波；當(dāng)P1.0=1，P1.1=0輸出鋸齒波。

（3）輸出信號(hào)幅度：0～5V。

（4）信號(hào)頻率范圍要求：1—1KHZ。

2.3.硬件電路設(shè)計(jì)與分析

好的硬件電路既能簡(jiǎn)化繁瑣的程序，又能提高實(shí)驗(yàn)的成功率，是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不可或缺的重要部分，必須高度重視。

2.3.1主控電路

本電路主要采用AT89C52型單片機(jī)，它具有如下特點(diǎn)：（1）有可供用戶使用的大量I/O口線。（2）內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。（3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。用89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可。其中，在設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路時(shí)，采用12MHZ和晶振分別接引腳XTAL1　和XTAL2，電容C1，C2　均選擇為30pF。由于頻率較大時(shí)，三角波、正弦波、方波等波中每一點(diǎn)延時(shí)時(shí)間為幾微秒，故延時(shí)時(shí)間還要加上指令時(shí)間即可得到指定頻率的波形。在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，復(fù)位引腳RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，作用是用來抑制噪聲。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，其輸出電平由復(fù)位電路采用一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。

2.3.2鍵盤接口電路

本設(shè)計(jì)采用一般的鍵盤接口，鍵盤輸出信號(hào)。具體為：P1.0、P1.1波形選擇，其中當(dāng)P1.0=0，P1.1=0　輸出正弦波，當(dāng)P1.0=0，P1.1=1　輸出三角波，當(dāng)P1.0=1，P1.1=0輸出鋸齒波；當(dāng)P1.0=1，P1.1=1　輸出方波。P1.2、P1.3、P1.4　頻率由個(gè)位，十位，百位調(diào)節(jié)；P1.5頻率加減控制；P1.6跳出循環(huán)。

2.3.3　DAC0832芯片與單片機(jī)硬件接口設(shè)計(jì)

由于用示波器顯示波形，所以需要一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，將單片機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。此設(shè)計(jì)采用DAC0832轉(zhuǎn)換器。由于此芯片是電流輸出，為了變成電壓輸出，我們?cè)谄浜蠹由弦粋€(gè)運(yùn)算放大器OP07。

2.3.4　LED顯示電路

設(shè)計(jì)采用LED共陰極數(shù)碼管顯示電路。當(dāng)某個(gè)驅(qū)動(dòng)電路輸出端為低電平時(shí)，相應(yīng)的那位點(diǎn)亮，從而顯示出波形的種類和信號(hào)的頻率，在按鍵時(shí)顯示出相關(guān)信息。添加74LHC573鎖存器是為了增加顯示的準(zhǔn)確性。

三、語音信息系統(tǒng)主要芯片介紹

單片機(jī)作為一種集成電路芯片，是通過采用各種超大規(guī)模的集成電路技術(shù)將具有各種數(shù)據(jù)處理和函數(shù)計(jì)算能力的中央處理器、隨機(jī)處理器以及定時(shí)器等終端系統(tǒng)和功能集成到一個(gè)完整的硅片之中形成一個(gè)完善而又系統(tǒng)化的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)措施，這種電路芯片在目前被廣泛的應(yīng)用在各種工業(yè)生產(chǎn)和控制領(lǐng)域之中。伴隨著社會(huì)的進(jìn)步，單片機(jī)呈現(xiàn)出其頑強(qiáng)的生命力，以高速發(fā)展的優(yōu)勢(shì)迅速的應(yīng)用在各個(gè)信息處理之中。

3.1　ISD4OO4芯片介紹

ISD4OO4語音芯片采用C14OS技術(shù)，通過在內(nèi)部裝置韓警惕的振蕩器和防混疊過濾器等方式來擴(kuò)大存儲(chǔ)器容量，增加計(jì)算效率和準(zhǔn)確度，因此只需要很少的器件就可以在其中構(gòu)成一套完整的聲音錄入系統(tǒng)和回放體系，這在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不但能夠節(jié)約設(shè)計(jì)消耗時(shí)間，同時(shí)能夠避免設(shè)計(jì)中其他元件的增多。

在目前ISD公司的單片機(jī)構(gòu)成中主要是通過信號(hào)輸入系統(tǒng)、信號(hào)輸出部分、存儲(chǔ)系統(tǒng)、采樣時(shí)鐘部分和SPI部分六部分構(gòu)成。其在構(gòu)成中信號(hào)輸入部分—音頻信號(hào)放大器和五極點(diǎn)抗混疊濾波器：而信號(hào)輸出部分在控制的過程中是通過平滑過濾器和自動(dòng)靜噪處理器來實(shí)現(xiàn)的。存儲(chǔ)部—非易失性多電平模擬存儲(chǔ)陣列；采樣時(shí)鐘部分一內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器和調(diào)節(jié)器：SPI—錄、放、快進(jìn)等操作的SPI接口；電源接口部分。

3.2　AT89C52芯片介紹

AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS　8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k　bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256　bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。芯片內(nèi)含有8KB快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與8OC31引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲(chǔ)編程器對(duì)程序存儲(chǔ)器重復(fù)編程。

四、語音信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

ISD器件在錄音存儲(chǔ)操作之前，要對(duì)信號(hào)作調(diào)整。首先將輸入信號(hào)放大到存儲(chǔ)電路動(dòng)態(tài)范圍要求的最佳電平，這主要由內(nèi)部放大器來完成。放大后的信號(hào)進(jìn)入五級(jí)抗混疊濾波器進(jìn)行調(diào)整。模擬信號(hào)的存儲(chǔ)采用采樣技術(shù)，利用抗混疊濾波器可以去掉采樣頻率I/2以上的輸入頻率分量，使所有采樣數(shù)據(jù)都滿足奈奎斯特定理，濾波器是一個(gè)連接時(shí)間五極點(diǎn)的低通濾波器。錄音時(shí)，輸入信號(hào)通過模擬收發(fā)器寫入模擬多電平存儲(chǔ)陣列中。將采樣信號(hào)經(jīng)過電平移位生成非易失性寫入過程所需要的電壓。采樣時(shí)鐘同時(shí)用于存儲(chǔ)陣列的地址譯碼，以便將采樣信號(hào)順序地寫入存儲(chǔ)陣列中。放音時(shí)，錄入的模擬電壓在同一采樣時(shí)鐘的控制下順序地從存儲(chǔ)陣列中讀出，重構(gòu)原來的采樣波形，輸出通路上的平滑濾波器去掉采樣頻率分量，并恢復(fù)原始波形，ISD器件的采樣頻率通過內(nèi)部溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)振蕩器來控制，這個(gè)振蕩器不需要外接元件，采樣頻率取自內(nèi)部振蕩電路之后的一組分頻器。平滑濾波后的信號(hào)經(jīng)過自動(dòng)靜噪處理傳送入放大器作為輸出音頻功放的輸入信號(hào)，推動(dòng)揚(yáng)聲器。

4.1語音輸出電路

LW386是一種集成音頻功放，同時(shí)其中具有著自身功能消耗低，電壓的增長(zhǎng)穩(wěn)定，對(duì)電源電壓的控制范圍較為合理，單片機(jī)在應(yīng)用的時(shí)候失真效率和要求較低。盡管LM386的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕）都會(huì)帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會(huì)產(chǎn)生噪聲。

4.2錄音電路

ISD器件采用錄音時(shí)間為8分鐘的ISD4OO4-8器件，以單片機(jī)AT89C52為微控制器，外接語音段錄放控制鍵盤和LED顯示器，外部存儲(chǔ)器24CO2用于保存各語音段首地址及總語音段數(shù)，為了改善語音量，要提高輸入端信噪比，因此在ISD語音輸入端采用放大電路單端輸入。

4.3放音電路

此系統(tǒng)分為三部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)的控制部分、放音部分和顯示部分。本文的控制部分主要由單片機(jī)89C52構(gòu)成，包含必要的按鍵電路、復(fù)位電路和看門狗電路等電路，放音部分主要由ISD4OO4構(gòu)成。

4.4程序工作順序

程序工作思想電路上電后，程序首先完成程序的初始化，隨后查詢按鍵狀態(tài)，進(jìn)入系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)。如果有按鍵按下，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行按鍵指向的工作程序。按鍵包括放音鍵，程序?qū)⑹紫扰袛嗍侨ミ€是回，并點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈。自動(dòng)讀出第一段的放音內(nèi)容。如果不是首次按下，程序則首先判斷當(dāng)前位置，并以該位置為依據(jù)獲得存放該站放音內(nèi)容的首地址。調(diào)用放音子程序，讀入前面獲得的本次放音內(nèi)容首地址，開始放音。

五、結(jié)束語

本文信號(hào)發(fā)生器只是一種可能實(shí)現(xiàn)的方法。此法的頻率控制和幅度控制分辨率高，且硬件集成度高，整機(jī)自動(dòng)化程度高，性能優(yōu)良，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

在傳統(tǒng)的語音錄放過程中，語音信號(hào)要經(jīng)過設(shè)備豹接受后再轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)，遙過前置放大器把語音信號(hào)放大，通過帶通濾波之后。去掉多余的干擾，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，控制器對(duì)其進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。之后再由D/A轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，達(dá)到放音的目的。使用這種方法既復(fù)雜又容易使聲音失真。所以，本文介紹了一種單片語音處理芯片ISD4OO4。通過對(duì)ISD4OO4語音芯片的簡(jiǎn)單介紹，熟悉了ISD4OO4的基本應(yīng)用。通過對(duì)基于單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了語音的錄入和播放。并闡述了系統(tǒng)工作各部件的性能特性，基于微處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了錄音和放音。此系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，成本低，語音器件抗干擾性強(qiáng)，應(yīng)用效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1]張友德，趙志英.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[J].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，1993.

[2]常新等.高頻信號(hào)發(fā)生器原理，維修與鑒定[M].北京：電子工業(yè)出版社，1996.

[3]陳澤宗等.單片精密函數(shù)發(fā)生器應(yīng)用[J].電子技術(shù)報(bào)，1997，20（7）：3～4.

[4]張根選，吳子懷.基于AT89S52單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)[M].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2010.

[5]王為青，程國(guó)剛.單片機(jī)Keil　Cx51　應(yīng)用開發(fā)技術(shù)[J].北京：人民郵電大學(xué)出版社，2007.

篇4

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論文(設(shè)計(jì))題目：

智能天線技術(shù)的基本原理及其music算法

指導(dǎo)教師：

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一、論文(設(shè)計(jì))研究背景與意義

智能天線是3g的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，作為當(dāng)今三大主流標(biāo)準(zhǔn)之一的td-scdma(time division-synchronous code division multiple access)是由中國(guó)自主提出使用的tdd方式的(時(shí)分雙工方式)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。td-—scdma的核心技術(shù)之一就是智能天線技術(shù)。在td-—scdma系統(tǒng)中使用智能天線技術(shù)，基站可以利用上行信號(hào)信息對(duì)下行信號(hào)進(jìn)行波束成形，從而降低對(duì)其他移動(dòng)臺(tái)的干擾，同時(shí)提高接收靈敏度，增加覆蓋距離和范圍，改善整個(gè)通信系統(tǒng)的性能。

智能天線是一種多天線系統(tǒng)，它按照某種算法來對(duì)準(zhǔn)期望信號(hào)，使得期望信號(hào)得到最大增益，而干擾信號(hào)被壓制?！≈悄芴炀€系統(tǒng)的核心在于數(shù)字信號(hào)處理部分，它根據(jù)一定的準(zhǔn)則，使天線陣產(chǎn)生定向波束指向移動(dòng)用戶，并自動(dòng)調(diào)整權(quán)系數(shù)以實(shí)現(xiàn)所需的空間濾波。智能天線需要解決以下兩個(gè)關(guān)鍵問題：辨識(shí)信號(hào)到達(dá)方向doa(directions of arrinal)和數(shù)字波束賦形的實(shí)現(xiàn)。在對(duì)信號(hào)doa估計(jì)的算法中，作為超分辨空間譜估計(jì)技術(shù)的music(multiple signal classification)算法是最經(jīng)典的算法之一。

本文針對(duì)3g的需求背景，研究智能天線技術(shù)及doa估計(jì)算法。隨著移動(dòng)通信用戶數(shù)迅速增長(zhǎng)和人們對(duì)通話質(zhì)量要求的不斷提高，要求移動(dòng)通信網(wǎng)在大容量下仍具有較高的話音質(zhì)量。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，智能天線可將無線電的信號(hào)導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向doa(directions of arrinal)，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。同時(shí)，利用各個(gè)移動(dòng)用戶間信號(hào)空間特征的差異，通過陣列天線技術(shù)在同一信道上接收和發(fā)射多個(gè)移動(dòng)用戶信號(hào)而不發(fā)生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號(hào)的傳輸更為有效。在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，使用智能天線可滿足服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的需要。

其實(shí)就是一種多天線系統(tǒng)，它按照某種算法來對(duì)準(zhǔn)期望信號(hào)，使得期望信號(hào)得到最大增益，而干擾信號(hào)被壓制。因此需要知道期望信號(hào)到來的方向，即doa。music算法是經(jīng)典的用來估計(jì)波達(dá)方向的算法。

二、論文(設(shè)計(jì))的主要內(nèi)容

智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。智能天線的原理是將無線電的信號(hào)導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向doa(direction of arrinal)，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。

波達(dá)方向(doa,direction of arrival)估計(jì)是智能天線研究的一個(gè)重要方面,無論是上行多用戶信號(hào)的分離,還是下行選擇性發(fā)射,對(duì)用戶信號(hào)doa的測(cè)定,都成為智能天線實(shí)現(xiàn)指向性發(fā)射的必要前提。在對(duì)信號(hào)doa估計(jì)的算法中,作為超分辨空間譜估計(jì)技術(shù)的music(multiple signal classification)算法是最經(jīng)典的算法之一。本文主要介紹智能天線技術(shù)的基本原理，發(fā)展歷程，技術(shù)分類，及智能天線對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn)和主要用途。寫出均勻線陣的統(tǒng)計(jì)模型，研究music算法的基本原理，用matlab仿真實(shí)本課題的主要研究?jī)?nèi)容如下：

(1)介紹智能天線技術(shù)的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀和技術(shù)分類;

(2)在均勻線陣的統(tǒng)計(jì)模型下研究智能天線技術(shù)的基本原理;

(3)重點(diǎn)研究music算法的基本原理，并用matlab仿真軟件實(shí)現(xiàn);

(4)分析music算法的估計(jì)精度，得出全文結(jié)論。

三、論文(設(shè)計(jì))的工作方案及進(jìn)度安排

第一階段(XX年9月7日-XX年10月11日)查閱有關(guān)智能天線技術(shù)，music算法和matlab仿真等方面的資料，關(guān)注國(guó)內(nèi)、外當(dāng)前的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展前景，積累知識(shí)。

第二階段(10月12日-11月8日)對(duì)智能天線的工作原理進(jìn)行詳盡地分析，給出均勻線陣的統(tǒng)計(jì)模型，研究music算法的基本原理，學(xué)習(xí)用matlab實(shí)現(xiàn)仿真

第三階段(11月9日-11月22日)用matlab編寫程序，程序調(diào)試

第四階段(11月23日-12月20日)整理資料，結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)歷撰寫論文，備戰(zhàn)論文答辯。

四、參考文獻(xiàn)

1) 刁鳴，熊良芳，司錫才，超分辨測(cè)向天線陣性能的計(jì)算機(jī)仿真研究，電子學(xué)報(bào)，XX no.5

2) 何子述，黃振興，向敬成，修正music算法對(duì)相關(guān)信號(hào)源的doa估計(jì)性能，通信學(xué)報(bào)，XX no.10

3) 張賢達(dá)，保錚，通信信號(hào)處理，國(guó)防工業(yè)出版社，XX

4) 劉德樹，羅景青，張劍云，空間譜估計(jì)及其應(yīng)用，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1997

5) 李旭健，孫緒寶，修正music算法在智能天線中的應(yīng)用，山東科技大學(xué)，266510

6) 陳存柱，淺析自適應(yīng)智能天線技術(shù)的應(yīng)用，北京師范大學(xué)，100875

7) [美]s.m. 凱依 著，黃建國(guó)等 譯，現(xiàn)代譜估計(jì)原理與應(yīng)用，科學(xué)出版社，1994

8)徐明遠(yuǎn)， matlab仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用 XX

五、指導(dǎo)教師意見

指導(dǎo)教師簽字：

年 月 日

篇5

論文摘要：擴(kuò)頻通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中新的通信方式，它具有較強(qiáng)的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴(kuò)頻通信的工作原理、特點(diǎn)、及其發(fā)展應(yīng)用。

一、擴(kuò)頻通信的工作原理

在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號(hào)，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號(hào)以展寬信號(hào)的頻譜，展寬后的信號(hào)再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號(hào)，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò)，再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出?？梢姡话愕臄U(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征：(1)數(shù)字傳輸方式；(2)傳輸信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對(duì)被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實(shí)現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò))，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對(duì)信號(hào)相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點(diǎn)。

二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點(diǎn)

擴(kuò)頻信號(hào)是不可預(yù)測(cè)的、偽隨機(jī)的寬帶信號(hào)，其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時(shí)接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。

1．抗干擾性強(qiáng)

擴(kuò)頻信號(hào)的不可預(yù)測(cè)性，使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾，干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號(hào)帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號(hào)功率低于干擾信號(hào)功率的情況下，仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信，擴(kuò)展的頻譜越寬，其抗干擾性越強(qiáng)。

2.低截獲性

擴(kuò)頻信號(hào)的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號(hào)的功率密度很低，偵察接收機(jī)很難監(jiān)測(cè)到，因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號(hào)與直達(dá)路徑信號(hào)相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會(huì)嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程，利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴(kuò)時(shí)，從多徑信號(hào)中分離出最強(qiáng)的有用信號(hào)，或?qū)⒍鄰叫盘?hào)中的相同碼序列信號(hào)疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號(hào)衰落現(xiàn)象，使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發(fā)射功率下，擴(kuò)頻信號(hào)分布在很寬的頻帶內(nèi)，無線信道中有用信號(hào)功率譜密度極低，這樣信號(hào)可以在強(qiáng)噪聲背景下，甚至在有用信號(hào)被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進(jìn)一步檢測(cè)出信號(hào)的特征參數(shù)就更難了．所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隱蔽通信。同時(shí)，對(duì)不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。

5.易于實(shí)現(xiàn)碼分多址

在通信系統(tǒng)中，可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端利用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號(hào)，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時(shí)通話而互不干擾。

三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在過去由于技術(shù)的限制，人們一直在走增加信號(hào)功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實(shí)，擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展．通信的發(fā)展史又到了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī)．幾十年來，最佳接收理論已經(jīng)很成熟，但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決，偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號(hào)形式和調(diào)制制度，構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī)．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識(shí)，人們就不難預(yù)測(cè)擴(kuò)頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代．?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個(gè)人通信以及各種無線本地環(huán)路，發(fā)揮越來越大的作用．接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)，逐步發(fā)展、演變和升級(jí)而形成的．現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)．由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚，往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”，各國(guó)都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展，因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經(jīng)營(yíng)者和用戶不需申請(qǐng)授權(quán)就可以自由地使用這些頻段，而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段．在無線接人系統(tǒng)中，擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾性強(qiáng)、頻點(diǎn)問題容易處理、價(jià)格比較便宜．而且，擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對(duì)有線接入技術(shù)來說，有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢(shì)，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用．

篇6

新的移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將先修課學(xué)習(xí)、工業(yè)實(shí)習(xí)、理論課學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)課開展、畢業(yè)論文等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，形成從基礎(chǔ)理論仿真到專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作、工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等一個(gè)開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

通過通信類先修課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生準(zhǔn)備好相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)也對(duì)移動(dòng)通信在課程體系中的地位有明確的定位[14，15]。相應(yīng)編程語言類課程的學(xué)習(xí)更為實(shí)驗(yàn)仿真提供了良好的基礎(chǔ)。移動(dòng)通信理論課程的講授為實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)提供了直接的理論平臺(tái)。工業(yè)實(shí)習(xí)安排在移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)課開設(shè)前一學(xué)期開展，實(shí)習(xí)內(nèi)容是到各通信運(yùn)營(yíng)商公司和設(shè)備廠家進(jìn)行跟崗實(shí)習(xí)，涉及到的內(nèi)容有：移動(dòng)通信系統(tǒng)基站的建設(shè)與維護(hù)；交換與傳輸系統(tǒng)管理和維護(hù)；光纖傳輸設(shè)施維護(hù)；移動(dòng)終端制造與維修；3G應(yīng)用等多個(gè)方面。通過工業(yè)實(shí)習(xí)使學(xué)生對(duì)當(dāng)前移動(dòng)通信所涉及到具體問題有了充分的感性認(rèn)識(shí)，這對(duì)之后實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展，特別是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)方面實(shí)訓(xùn)的進(jìn)行有很好的促進(jìn)作用。移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展涵蓋以下幾個(gè)方面：基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作、工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)?；A(chǔ)理論仿真是利用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)：QPSK調(diào)制及解調(diào)；MSK、GMSK調(diào)制及相干解調(diào)；QAM調(diào)制及解調(diào)；OFDM調(diào)制解調(diào)；m序列產(chǎn)生及特性分析；Gold序列產(chǎn)生及特性分析；數(shù)字鎖相環(huán)載波恢復(fù)；Rake接收機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。例如，OFDM調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)，按照?qǐng)D2OFDM仿真結(jié)構(gòu)圖，利用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)圖2中不同測(cè)試點(diǎn)處的信號(hào)波形。

工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)階段則是利用3G天線獲取實(shí)際信號(hào)，利用頻譜分析儀等儀器實(shí)現(xiàn)CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA信號(hào)的分析。同時(shí)實(shí)現(xiàn)基站放大器、塔頂放大器性能指標(biāo)的測(cè)試。例如，圖4中給出利用頻譜分析儀所測(cè)得實(shí)際CDMA2000和WCDMA信號(hào)的頻譜特性。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段主要是針對(duì)有興趣參加各類設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生開展，將全國(guó)及各省、校級(jí)電子設(shè)計(jì)大賽題目進(jìn)行改造，從中選取與移動(dòng)或無線通信有關(guān)，且具有創(chuàng)新性、前瞻性、實(shí)用性的方案，經(jīng)過適當(dāng)修改作為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段的實(shí)驗(yàn)案例。學(xué)生可以通過這樣的實(shí)驗(yàn)案例了解各級(jí)大賽的要求及特點(diǎn)，教師則也可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，選拔優(yōu)秀學(xué)生參加各級(jí)大賽，進(jìn)而提高學(xué)生的能力和水平。畢業(yè)設(shè)計(jì)階段主要是利用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)條件，從學(xué)院承擔(dān)的科研項(xiàng)目中，將某些項(xiàng)目進(jìn)行簡(jiǎn)化、修改、重組，轉(zhuǎn)化成通信專業(yè)類論文題目，或從本專業(yè)最新的科技論文中選擇其中合適的內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，作為通信專業(yè)類綜合性畢業(yè)設(shè)計(jì)案例，從而將先進(jìn)的科研成果打造為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的結(jié)合。為通信類專業(yè)學(xué)生提供了廣闊的選擇空間和開放的培養(yǎng)環(huán)境。總之，移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作和工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)是必修課程教學(xué)內(nèi)容，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)與根本[16]。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)則是移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)向之后教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的擴(kuò)展與延伸。這樣由必修和擴(kuò)展環(huán)節(jié)共同構(gòu)建起移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放體系。

本文作者：馮敏羅清龍作者單位：聊城大學(xué)

篇7

 

1.引言在蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中，切換是保證移動(dòng)用戶在移動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)不間斷通信越區(qū)切換；切換也是為了在移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)之間保持一個(gè)可以接受的通信質(zhì)量，防止通信中斷，這是適應(yīng)移動(dòng)衰落信道特性的必不可少的措施。特別是由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的切換，其目的是為了平衡服務(wù)區(qū)內(nèi)各小區(qū)的業(yè)務(wù)量，降低高用戶小區(qū)的呼損率的有力措施。切換可以優(yōu)化無線資源（頻率、時(shí)隙、碼）的使用；還可以及時(shí)減小移動(dòng)臺(tái)的功率消耗和對(duì)全局的干擾電平的限制。

2.越區(qū)切換的定義當(dāng)移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)小區(qū)（指基站或者基站的覆蓋范圍）移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)時(shí)，為了保持移動(dòng)用戶的不中斷通信需要進(jìn)行的信道切換稱為越區(qū)切換，

3.越區(qū)切換的分類從技術(shù)上分：當(dāng)一次切換被觸發(fā)后，一個(gè)新的信道將被建立，通信將轉(zhuǎn)接到新的鏈路，同時(shí)，原來的信道被釋放。切換處理過程可以根據(jù)新鏈路的建立途徑(舊鏈路的釋放是發(fā)生在新鏈路的建立之前、之中或之后)來分類。硬切換：新的連接建立前，先中斷舊的連接；軟切換：指既維持舊的連接，又同時(shí)建立新的連接。

硬切換：硬切換的特點(diǎn)是移動(dòng)臺(tái)在硬切換情況下，同一時(shí)刻只越區(qū)切換占用一個(gè)無線信道，它必須在一個(gè)指定時(shí)間內(nèi)，先中斷與原基站的聯(lián)系，調(diào)諧到新的頻率上，再與新基站取得聯(lián)系，在切換過程中可能會(huì)發(fā)生通信短時(shí)中斷。硬切換主要是不同頻率的基站和扇區(qū)之間的切換。

軟切換：軟切換的特點(diǎn)是在軟切換過程中，兩條鏈路及相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)數(shù)據(jù)流在一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)同時(shí)被激活，一直到進(jìn)入新基站并測(cè)量到新基站的傳輸質(zhì)量滿足指標(biāo)要求后，才斷開與原基站的連接。軟切換是同一頻率下不同基站之間的切換。

從小區(qū)的性質(zhì)上分：同一交換中心基站之間的越區(qū)切換；同一BSC之間的切換；不同BSC之間的切換；不同交換中心之間基站的越區(qū)切換；微小區(qū)與宏小區(qū)之間的切換；同基站內(nèi)不同扇區(qū)的切換；不同運(yùn)營(yíng)商之間的切換。

4.三種體制下的越區(qū)切換WCDMA與CDMA2000均采用軟切換，TD-SCDMA采用接力切換。

WCDMA中的軟切換

它是采用移動(dòng)臺(tái)發(fā)起的異步軟切換方式進(jìn)行的導(dǎo)頻切換，基站需要確定在什么時(shí)間、什么位置為移動(dòng)臺(tái)啟動(dòng)軟切換算法。論文大全。WCDMA的移動(dòng)臺(tái)可在同一頻率下檢測(cè)到其他基站與本基站的信號(hào)，確定它們之間的時(shí)間差。檢測(cè)到的時(shí)間信息經(jīng)由本基站到達(dá)新的候選基站，候選基站調(diào)整它新的專用信道的發(fā)射時(shí)間，即在發(fā)送信息的時(shí)間上進(jìn)行調(diào)整，使不同基站在這個(gè)信息比特期間與下行碼道同步。無線鏈路增加和釋放過程：（1）小區(qū)2的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，當(dāng)小區(qū)2的導(dǎo)頻強(qiáng)度Ec/Io達(dá)到(最好導(dǎo)頻Ec/Io－(報(bào)告門限－增加滯后門限))并維持T時(shí)間，而此時(shí)候選集沒有滿，小區(qū)2此時(shí)被加入到候選集里。該項(xiàng)動(dòng)作也稱為無線鏈路增加。（2）小區(qū)3的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度逐漸增加并開始超過最早的小區(qū)1的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度，在小區(qū)3的導(dǎo)頻（最好候選導(dǎo)頻）強(qiáng)度Ec/Io達(dá)到（最弱導(dǎo)頻Ec/Io+替換滯后門限）并維持T時(shí)間，而此時(shí)候選集的數(shù)目已滿（假設(shè)此時(shí)系統(tǒng)設(shè)置的候選集最大數(shù)目是兩個(gè)），小區(qū)3（候選集中最強(qiáng)的信號(hào)）此時(shí)替代小區(qū)2（候選集里最弱的信號(hào)）被加入到候選集里，小區(qū)1同時(shí)被移出候選集。該項(xiàng)動(dòng)作也被稱為無線鏈路增加和釋放。論文大全。（3）此時(shí)候選集中小區(qū)3的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱，當(dāng)小區(qū)3的導(dǎo)頻強(qiáng)度Ec/Io弱到（最好導(dǎo)頻Ec/Io－（報(bào)告門限+刪除滯后門限））并維持T時(shí)間，小區(qū)3（候選集里最弱的信號(hào)）此時(shí)被移出候選集。該項(xiàng)動(dòng)作也稱無線鏈路的釋放。

CDMA2000中的軟切換

它也是導(dǎo)頻切換，移動(dòng)臺(tái)不斷地搜索著激活類、候選類、鄰近類、剩余類各個(gè)導(dǎo)頻的強(qiáng)度，并且根據(jù)導(dǎo)頻強(qiáng)度維護(hù)各個(gè)類，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)靠近切換區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)開始以下操作過程：（1）導(dǎo)頻p2強(qiáng)度超過了T_ADD，但尚未到達(dá)動(dòng)態(tài)門限，移動(dòng)臺(tái)將這個(gè)導(dǎo)頻移到候選集；（2）導(dǎo)頻p2強(qiáng)度超過了[(SOFT_SLOP/8)×10×log10(PS1)+ADD_INTERCEPT/2]，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息；（3）移動(dòng)臺(tái)收到擴(kuò)展切換指示消息DROP_INTERCEPT/2，將p2移入激活集，開始宏分集，而后發(fā)送切換完成消息；（4）導(dǎo)頻p1的強(qiáng)度下降低于動(dòng)態(tài)門限[(SOFT_SLOPE/8)×10×log10(PS2)+DROP_INTERCEPT/2]移動(dòng)臺(tái)開始啟動(dòng)發(fā)送切換定時(shí)器；（5）切換下降定時(shí)器超時(shí)，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息給基站；（6）移動(dòng)臺(tái)收到切換指示消息，將p1移入候選類。而后發(fā)送切換完成消息；（7）導(dǎo)頻p1的強(qiáng)度下降低于T_DROP。移動(dòng)臺(tái)開始啟動(dòng)發(fā)送切換定時(shí)器；（8）切換下降定時(shí)器超時(shí)，移動(dòng)臺(tái)將p1從候選類移到鄰近集。

TD-SCDMA中的接力切換

接力切換是一種基于智能天線的切換方案。它利用精確的定位技術(shù)，在對(duì)移動(dòng)臺(tái)的距離和方位進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上，根據(jù)移動(dòng)臺(tái)方位和距離作為輔助信息，來判斷移動(dòng)臺(tái)是否移動(dòng)到了可進(jìn)行切換的相鄰基站臨近區(qū)域。實(shí)現(xiàn)接力切換的必要條件是：網(wǎng)絡(luò)要準(zhǔn)備獲得移動(dòng)臺(tái)的位置信息，包括移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)到達(dá)方向(DOA)以及移動(dòng)臺(tái)與基站的距離。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，由于采用了智能天線和上行同步技術(shù)，系統(tǒng)較容易獲得移動(dòng)臺(tái)的DOA，從而獲得移動(dòng)臺(tái)的位置信息。具體過程是：利用智能天線和基帶數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可以使天線根據(jù)每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的DOA為其進(jìn)行自適應(yīng)的波形賦形。對(duì)每個(gè)移動(dòng)臺(tái)來講，仿佛始終都有一個(gè)高增益的天線在自動(dòng)跟蹤它，基站根據(jù)智能天線的計(jì)算結(jié)果就能確定移動(dòng)臺(tái)的DOA，從而獲得移動(dòng)臺(tái)的方向信息；利用上行同步技術(shù)，系統(tǒng)可以獲得移動(dòng)臺(tái)信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間偏移，進(jìn)而計(jì)算得到移動(dòng)臺(tái)與基站之間的距離；經(jīng)過前兩步之后，系統(tǒng)就可準(zhǔn)確獲得移動(dòng)臺(tái)的位置信息。

通過比較WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA中的切換技術(shù)，可以得到下面的結(jié)論：

在測(cè)量過程中，軟切換和硬切換都是在不知道移動(dòng)臺(tái)準(zhǔn)確位置的情況下進(jìn)行切換、測(cè)量的，因此需要對(duì)所有的鄰小區(qū)進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)給定的切換算法和準(zhǔn)則進(jìn)行切換判斷和目標(biāo)小區(qū)的選擇。論文大全。

而接力切換是在知道移動(dòng)臺(tái)精確位置的情況下進(jìn)行切換測(cè)量，所以它沒有必要對(duì)所有鄰小區(qū)進(jìn)行測(cè)量，只需對(duì)與移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)方向一致的、靠近移動(dòng)臺(tái)一側(cè)少數(shù)幾個(gè)小區(qū)進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)給定的切換算法和準(zhǔn)則進(jìn)行切換判斷和目標(biāo)小區(qū)的選擇，就可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的越區(qū)切換。

5.越區(qū)切換的應(yīng)用越區(qū)切換作為通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，它可廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。例如，近年來地空數(shù)據(jù)通信的使用改變了對(duì)空作戰(zhàn)指揮模式，而實(shí)現(xiàn)指控系統(tǒng)對(duì)空中平臺(tái)遠(yuǎn)距離、大區(qū)域、不間斷地引導(dǎo)指揮，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)空中平臺(tái)的越區(qū)切換；GSM―R鐵路專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，為鐵路提速和客運(yùn)專線提供網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綜合化的行車調(diào)度指揮系統(tǒng)，越區(qū)切換技術(shù)是GSM―R移動(dòng)性管理中的關(guān)鍵技術(shù)；雙卡雙模手機(jī)中的應(yīng)用等。

參考文獻(xiàn)

[1]《GSM―R越區(qū)切換分析與優(yōu)化》，北京交通大學(xué)，電子信息工程學(xué)院麗聰、來尉

篇8

1.概述

江門地區(qū)總面積為9541平方公里，丘陵廣布，山體起伏較大，落差大，溝脊、水系發(fā)育、水庫較多，小水電多分布在溝谷中。2013年，我局小水電共計(jì)196個(gè)，由于地處偏遠(yuǎn)，無公網(wǎng)信號(hào)或公網(wǎng)信號(hào)不穩(wěn)定等原因，造成負(fù)控終端長(zhǎng)期處于離線狀態(tài)或上線不，導(dǎo)致數(shù)據(jù)上送不持續(xù)，丟失嚴(yán)重，直接影響電能量數(shù)據(jù)的采集，難以滿足計(jì)量裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控、抄核收、線損分析等計(jì)量營(yíng)銷業(yè)務(wù)的需要。

2.原因分析

江門供電局計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)公變、配變及集抄系統(tǒng)廣泛采用公網(wǎng)公司的GPRS無線數(shù)據(jù)VPN網(wǎng)絡(luò)。受網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響，部分終端不能上線采集。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，2013年在接入計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的145臺(tái)小水電終端中，有41臺(tái)由于地處偏遠(yuǎn)，處于公網(wǎng)信號(hào)盲區(qū)的原因，造成負(fù)控終端長(zhǎng)期處于離線狀態(tài)，10臺(tái)由于樹木、山石等障礙造成了信號(hào)衰減，導(dǎo)致公網(wǎng)信號(hào)不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)丟失嚴(yán)重。我們抽取了2013年1月份到4月份的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果如表1所示：

表1 2013年小水電終端運(yùn)行情況分析

月份 終端在線率 數(shù)據(jù)完整率

1月 74.5% 78.6%

2月 76.7% 80.2%

3月 78.6% 81.7%

4月 79.8% 83.5%

從上表可知，小水電終端對(duì)整體的在線情況和數(shù)據(jù)完整率的影響，未能達(dá)到98%以上;

3.各種通信解決方案分析和選擇

針對(duì)公網(wǎng)盲區(qū)及信號(hào)不穩(wěn)定問題主要可以通過以下方法解決。

（1）采用非公網(wǎng)上行方式，完全避免無線通信不穩(wěn)定性問題、電房電柜屏蔽問題，保證實(shí)時(shí)在線。非公網(wǎng)上行方式可考慮采用電話線通信、寬帶網(wǎng)絡(luò)通信、電力光纜等。

（2）采用公網(wǎng)上行方式，但通過其他通信方式接駁，如通過載波、485 通信、微功率無線等方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

（3）采用公網(wǎng)上行方式，但采用信號(hào)增強(qiáng)擴(kuò)展公網(wǎng)通信距離。如通過同軸電纜信號(hào)放大、無線直放站、新建基站等方式。

3.1 非公網(wǎng)上行

非公共網(wǎng)主要有電話撥號(hào)接入方式、公共有線電視、光纜等。此種方式均需要布線，由于小水電地處偏遠(yuǎn)，布線成本巨大，且環(huán)境惡劣，維護(hù)困難。

3.2 公網(wǎng)上行，其他通信方式接駁

（1）電力載波

電力載波方式是將終端通信模塊外置于能接收到公網(wǎng)信號(hào)位置，電表通過電力載波方式與終端交換數(shù)據(jù)，該方案省卻了布線或無線信號(hào)干擾影響，但實(shí)際應(yīng)用存在信號(hào)衰減快、干擾大、不能跨變壓器、互感器等諸多問題。

（2）有線中繼接入

該方案采用終端側(cè)模塊和外置側(cè)模塊，通過以太網(wǎng)雙絞線RJ45接口連接。由于采用雙絞線，通信線路以100米為宜，最長(zhǎng)不超過300米。

（3）無線中繼通信

該方案是通過微功率無線通信的方式傳輸數(shù)據(jù)，中繼器采用470MHz 通信時(shí)，通信距離經(jīng)測(cè)試在150 米以內(nèi)，距離較遠(yuǎn)時(shí)，可通過增加中繼的方式延長(zhǎng)通信距離，目前可增加2級(jí)中繼。該方案的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，初次投入不大，且后續(xù)無運(yùn)行費(fèi)用，但需對(duì)GPRS 轉(zhuǎn)接器提供220V電源，如終端維護(hù)口協(xié)議非標(biāo)準(zhǔn)廣電規(guī)約，GPRS 轉(zhuǎn)接器處需對(duì)協(xié)議進(jìn)行處理后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，該方案理論上適用于任意廠家終端。

圖1 無線中繼實(shí)現(xiàn)方式示意圖

3.3 公網(wǎng)上行，信號(hào)增強(qiáng)擴(kuò)展公網(wǎng)通信距離

（1）無線放大器方案

無線放大器（也稱直放站）屬于同頻放大設(shè)備，其基本功能就是一個(gè)射頻信號(hào)功率增強(qiáng)器。該方案施工雖相對(duì)復(fù)雜，但無需對(duì)終端側(cè)設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)，適用于所有廠家終端，可以一個(gè)無線放大器帶幾臺(tái)終端設(shè)備，通過共享設(shè)備，成本相對(duì)較低，更重要的是，不需后續(xù)運(yùn)行費(fèi)用。但該方案也有其局限性，受到信號(hào)衰減影響，實(shí)際通信距離在40米內(nèi)（采用更好質(zhì)量的同軸電纜可適當(dāng)延長(zhǎng)距離，但一般不超過100米）。

（2）運(yùn)營(yíng)商建基站

運(yùn)營(yíng)商建設(shè)新基站，增加信號(hào)的覆蓋范圍，對(duì)于局方來說，是一勞永逸的方式。但投資一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基站需要接近兩百萬元，同時(shí)該部分區(qū)域一般客戶數(shù)量較為稀少，出于對(duì)投資收益的考慮，運(yùn)營(yíng)商短時(shí)間內(nèi)不會(huì)考慮投入，故短時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)。

4.方案選擇及應(yīng)用

以上各種解決方案在特定場(chǎng)景均具備實(shí)際運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)和可行性。但結(jié)合供電局計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行以及運(yùn)維成本、通信可靠性等綜合考慮，采用“安裝無線中繼通信設(shè)備”方式投入成本小、安裝周期短、設(shè)備安裝方便靈活。因此本文選擇無線中繼方式，如圖1所示。

圖2 試點(diǎn)月在線時(shí)長(zhǎng)對(duì)比圖

圖3 試點(diǎn)數(shù)據(jù)完整率對(duì)比圖

5.實(shí)際運(yùn)行效果

本文選取了5個(gè)試點(diǎn)，使用無線中繼通信方式解決終端長(zhǎng)期離線及數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定問題，結(jié)果表明終端在線時(shí)間和數(shù)據(jù)完整率大幅度提高。如圖2、圖3所示。

參考文獻(xiàn)

[1]王鵬，司徒彪.公網(wǎng)通信盲區(qū)電能量數(shù)據(jù)傳輸解決方案研究[J].裝備制造技術(shù)，2013，12.

[2]周培祥，李學(xué)東，傅光達(dá)，梁麗華.山東建筑工程學(xué)院新校區(qū)移動(dòng)通信解決方案[J].山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，6.

[3]陳智勇.淺談天線調(diào)整在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的作用. 2002中國(guó)通信學(xué)會(huì)無線及移動(dòng)通信委員會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2002，9.

篇9

Abstract: in this paper the author introduces the technical scheme of low pressure test device, focuses on the instructions of the principle of two detection methods.

Keywords: low voltage set copy; Detection device

中圖分類號(hào)：TU71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0 引 言

由于缺乏相應(yīng)的軟、硬件測(cè)試手段，無法模擬現(xiàn)場(chǎng)的各種工況，難以發(fā)現(xiàn)低壓集抄系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量隱患，亟需研制一種面向低壓集抄系統(tǒng)的檢測(cè)裝置，對(duì)低壓集抄系統(tǒng)各組件的功能和性能進(jìn)行一體化測(cè)試。

1 技術(shù)方案

1．1 檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)

采用一柜一掛表架的分體式結(jié)構(gòu)，數(shù)字信號(hào)源、功率放大器、標(biāo)準(zhǔn)電能表裝在柜中，其余部分不在掛表架中。掛表架采用兩排結(jié)構(gòu)，上排設(shè)置12個(gè)單相電能表表位，下排設(shè)置2個(gè)集中器位、2個(gè)采集器位、3個(gè)三相電能表表位。電流接線采用壓接式，其余采用插座接線的方式。三相平衡設(shè)計(jì)?？傮w框圖如圖l所示。每個(gè)電能表位置提供1個(gè)電能表校驗(yàn)脈沖輸入接

圖1檢測(cè)裝置總體框圖

口，1個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸入接口，2~RS485通信接口。配置各類專用的虛擬電能表，支持通過RS485和電力線載波接口與集中器和采集器的通訊，并且可根據(jù)用戶需要，擴(kuò)充支持微功耗無線和藍(lán)牙方式。配置測(cè)試各種集中器所需的以太網(wǎng)、RS232接口、GPRS／CDMA調(diào)制解調(diào)器、PSTN調(diào)制解調(diào)器和PSTN換機(jī)。

1．2 檢測(cè)裝置具備的功能

檢測(cè)裝置不僅可按照集中器上行通信規(guī)約和電能表通信規(guī)約進(jìn)行系統(tǒng)通信規(guī)約的檢測(cè)，而且可以對(duì)集中器、采集器、用戶電能表等設(shè)備實(shí)時(shí)走字，測(cè)試集抄系統(tǒng)運(yùn)行工況。能對(duì)集中器、采集器、用戶電能表進(jìn)行時(shí)鐘準(zhǔn)確度測(cè)試。能依據(jù)GPS時(shí)鐘對(duì)集中器、采集器、用戶電能表進(jìn)行授時(shí)。

采用數(shù)字化程控信號(hào)源，模擬出集抄系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，通過加快時(shí)鐘節(jié)拍，利用虛擬電能表產(chǎn)生測(cè)試所需的電能表數(shù)據(jù)，配合可設(shè)置的測(cè)試策略，使得系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的測(cè)試時(shí)間大為縮短，提高測(cè)試效率。

2 硬件單元

檢測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)字信號(hào)源、功率放大器、標(biāo)準(zhǔn)電能表、誤差處理系統(tǒng)、虛擬多功能電能表、GPS時(shí)鐘頻率源、功耗測(cè)試儀、運(yùn)行環(huán)境模擬電路、通信線路、IDE測(cè)試環(huán)境和PC機(jī)等組成。

2．1 分布式MCU控制系統(tǒng)

整個(gè)檢測(cè)裝置屬于一個(gè)分布式控制系統(tǒng)，是多個(gè)MCU系統(tǒng)的集成，核心主控CPU由PC機(jī)承擔(dān)，裝置控制部分MCU的通信關(guān)系如圖2所示。

圖2 控制部分CPU通信關(guān)系圖

DSP信號(hào)源的MCU為TMS320F2407A；控制及通信部分的MCU為P89LV51RB2，通過外擴(kuò)四路UART接口分別連接輸入脈沖切換電路、表位485接線切換電路、誤差處理電路和標(biāo)準(zhǔn)表。電表485通信板的MCU為AT89S52。

以上各功能模塊之間通過RS232C和CAN總線進(jìn)行通信。

2．2 高精度數(shù)字信號(hào)源

采用高速DSP和高速D／A轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)直接波形輸出，波形輸出的工作過程完全由DSP程序和算法控制，當(dāng)DSP收到需要調(diào)節(jié)輸出量的指令后，重新計(jì)算和刷新該量的輸出量波形表，采用AD587來保證參考電壓的穩(wěn)定。并根據(jù)l6位A／D轉(zhuǎn)換器的高精度輸入采樣值進(jìn)行分析調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。利用DSP強(qiáng)大的實(shí)時(shí)運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)源的各種功能，包括諧波、升降控制、相控波形和波群控制、電壓跌落和中斷等功能。

2．3 功率放大器

采用成熟穩(wěn)定的工頻精密AB類功率放大器，它是專門為放大校驗(yàn)用電壓、電流信號(hào)設(shè)計(jì)的電路，具有較窄的通頻帶(40Hz-lkHz)，輸大的時(shí)間常數(shù)和輸深的反饋量，適合放大穩(wěn)態(tài)信號(hào)，具有很高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。

功放管采用的是10對(duì)安森美公司的MJ15024和MJ15025，主要通過精確設(shè)計(jì)和升流器(升壓器)的匹配、繼電器動(dòng)作時(shí)序、末級(jí)輸出管的過流保護(hù)、反電勢(shì)吸收等來保證可靠性。若發(fā)生電壓短路和電流開路，則輸入波形和輸出波形有較大的差值，反映在差值檢測(cè)電路上，就能輸出保護(hù)信號(hào)給CPU，CPU就能進(jìn)行相應(yīng)的操作實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

2．4 測(cè)試方式切換電路

由于既具有電力線載波集抄測(cè)試功能，又具有電能表誤差測(cè)試功能。因而檢測(cè)裝置須對(duì)單相電能表校表狀態(tài)、三相電能表校表狀態(tài)、集抄系統(tǒng)測(cè)試狀態(tài)進(jìn)行切換。同時(shí)依照集中器、采集器、電能表之間的接線和從屬關(guān)系，也經(jīng)由切換電路進(jìn)行設(shè)置。運(yùn)行環(huán)境模擬切換電路主要分兩部分，如圖3所示。

圖3 測(cè)試方式切換電路框圖

2．4．1 電壓、電流接線方式切換

通過四常開四常閉的220V接觸器切換電路實(shí)現(xiàn)：

(1)抄表系統(tǒng)測(cè)試時(shí)所有電壓接通，使載波通道可以建立物理連接；

(2)校表狀態(tài)時(shí)，隔離電壓互感器接入，電流回路串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)高精度誤差測(cè)試。

2．4．2 小信號(hào)切換

通過小信號(hào)繼電器切換電路，選擇用戶電能表或虛擬電能表的RS485接口與選定的集中器、采集器相連。

2．5 時(shí)鐘頻率源

GPS衛(wèi)星上都安裝有銫原子鐘，因而具有很高的頻率準(zhǔn)確度和時(shí)間準(zhǔn)確度，本裝置的GPS接收模塊采用RS232與PC機(jī)相聯(lián)， 通訊協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)的NMEA-0183。對(duì)GPS接收模塊送出的內(nèi)容進(jìn)行解碼，就可以得到所需的時(shí)鐘信息，可以用于對(duì)外接設(shè)備進(jìn)行授時(shí)和比對(duì)，授時(shí)精度

2．6 通信電路

由兩塊8口的MOXA工業(yè)級(jí)多串口卡、RS232-RS485轉(zhuǎn)換電路、PSTN交換機(jī)、PSTN調(diào)制解調(diào)器、GPRS調(diào)制解調(diào)器、以太網(wǎng)交換機(jī)等組成。

3 測(cè)試原理

測(cè)試方法有實(shí)際運(yùn)行方式與虛擬運(yùn)行方式兩種。

3．1 實(shí)際運(yùn)行方式

檢測(cè)裝置提供了12只單相電能表位置和3只三相電能表位置，并提供2只采集器位置和2只集中器位置，通過不同的連接線配置測(cè)試所需的應(yīng)用環(huán)境，通過軟件控制信號(hào)源的電壓、電流、相位，測(cè)試軟件通過GPRS無線公網(wǎng)對(duì)集中器抄讀電能表運(yùn)行數(shù)據(jù)，完成集抄系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行方式的測(cè)試。

3．2 虛擬運(yùn)行方式

檢測(cè)裝置用軟件模擬現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的電能表，通過集中器、采集器與虛擬電能表進(jìn)行通信，虛擬電能表的數(shù)據(jù)通信協(xié)議遵循DL／T645規(guī)約。完成集抄系統(tǒng)虛擬運(yùn)行方式的測(cè)試。

虛擬電能表硬件部分，通過共6個(gè)串行口與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其中2個(gè)串行口轉(zhuǎn)換成RS485接口用于模擬臺(tái)區(qū)總表，接人到集中器臺(tái)區(qū)總表接口；2個(gè)串行口轉(zhuǎn)換成RS485接口用于模擬用戶RS485電能表，接入到采集器的RS485口；另2個(gè)串行口分別通過青島東軟的PRO-II型抄控器和北京曉程的DEMO-PL3201調(diào)試器轉(zhuǎn)換成兩種不同的載波接口，用于模擬用戶載波電能表，接入到集中器的電源線。

用虛擬電能表軟件包模擬l至n塊電能表，通過當(dāng)前調(diào)置的電壓電流和相位值，縮放比率，起始時(shí)間等參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行走字。

試驗(yàn)時(shí)發(fā)送消息，調(diào)用計(jì)電量子程序，計(jì)時(shí)終止時(shí)，再發(fā)送消息，關(guān)閉計(jì)電量子程序，如果是運(yùn)行期間跳過某個(gè)階段，只需再加送一次結(jié)束時(shí)間，虛擬電能表會(huì)自動(dòng)計(jì)算跳過的某個(gè)階段的電量，并實(shí)現(xiàn)電量的累加，使得在現(xiàn)場(chǎng)需運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間，在虛擬電能表模塊可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成。還可以通過時(shí)鐘加速運(yùn)轉(zhuǎn)方法進(jìn)行加速走字，加速的電量自動(dòng)計(jì)算更新。

4 結(jié)束語

檢測(cè)裝置提供集中器上行通信、集中器下行通信的通信方式。

參考文獻(xiàn)：

篇10

1.前言

目前我國(guó)照明用電量占建筑用電的20%-30%，智能照明電氣公司生產(chǎn)的場(chǎng)景控制器和調(diào)光產(chǎn)品基本上都采用開環(huán)控制，根據(jù)區(qū)域要求打開光源并調(diào)節(jié)光的輸出，這樣很難達(dá)到該環(huán)境最合理的照度，通常調(diào)節(jié)好一個(gè)照度水平后，不會(huì)再根據(jù)該環(huán)境的光線強(qiáng)度來改變照度。這種不合理的控制光源方法，增加了用電量，造成大量污染。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是本世紀(jì)最具影響力的技術(shù)之一，如果將無線傳感技術(shù)應(yīng)用到照明控制系統(tǒng)中，不僅會(huì)大大減少成本，而且節(jié)約資源，避免不必要的浪費(fèi)。

本文提出的照明控制系統(tǒng)主要利用短距離無線通信和CAN總線技術(shù)，應(yīng)用于小環(huán)境光源照明控制，由無線通信基站、無線通信從站和終端節(jié)點(diǎn)組成。本方案適合小環(huán)境光源控制，克服了自動(dòng)化程度低、管理比較混亂、控制相對(duì)分散的傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，為人們生活提供一個(gè)更加智能化的環(huán)境。

2.原理及技術(shù)

本研究方案主要應(yīng)用到短距離無線通信技術(shù)和CAN總線技術(shù)。其中，短距離無線通信技術(shù)采用低功率短距離無線通信技術(shù)，采用nRF905無線射頻收發(fā)芯片。無線通信基站由STC89C52和nRF905無線收發(fā)器組成。STC89C52為改基站的控制芯片，用來產(chǎn)生控制信號(hào)，并對(duì)從站返回的狀態(tài)做出反應(yīng)，確保照明光源運(yùn)轉(zhuǎn)正常；nRF905無線收發(fā)器為基站信號(hào)發(fā)送設(shè)備，通過nRF905完成對(duì)控制信號(hào)的發(fā)送和對(duì)從站發(fā)送的照明光源狀態(tài)信號(hào)的接收。

2.1 短距離無線通信

隨著通信和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，短距離無線通信技術(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)雙方通過無線電波傳輸信息且傳輸距離限制在較短范圍（幾十米）以內(nèi)，就可稱為短距離無線通信。短距離無線通信技術(shù)的工作頻段為ISM頻段，使用這類頻段不需要任何許可證，通常只要求發(fā)射不超過一定的功率（通常低于1W），只要不干擾其它頻段即可。目前常見的短距離無線通信經(jīng)常應(yīng)用于以下幾個(gè)ISM頻段：27MHz頻段；2.4GHz頻段和315MHz；433MHz和868MHz等頻段。

2.2 CAN總線

CAN總線是德國(guó)BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率可達(dá)1MBPS。CAN總線是具有通信速率高、容易實(shí)現(xiàn)、且性價(jià)比高等諸多特點(diǎn)的一種已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，是最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。

3.選用部件

本方案所用設(shè)備主要為PHILIPS半導(dǎo)體生產(chǎn)PCA89C250收發(fā)器、SJA1000控制器和挪威Nordic公司nRF905無線收發(fā)器。

PCA82C250是CAN控制器的物理接口，其主要作用是：給BUS提供差動(dòng)發(fā)送信號(hào)，給CAN控制器提供差動(dòng)接受信號(hào)。該芯片采用5V直流電供電，PCA82C50是針對(duì)汽車中高速通訊的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)。

SJA1000是一種CAN獨(dú)立控制器，通常用于自動(dòng)化領(lǐng)域，用來控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制。SJA1000與控制器Basic CAN最主要的不同在于SJA1000提供了Pelican的全新工作模式，在該模式下，CAN總線符合全部的CAN2.0B協(xié)議。

挪威Nordic公司的nRF905芯片主要應(yīng)用于小面積區(qū)域。nRF905在無線數(shù)據(jù)通信、無線報(bào)警及安全系統(tǒng)、無線監(jiān)測(cè)、無線開鎖、家庭自動(dòng)化和玩具等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

4.系統(tǒng)硬件

4.1 nRF905通訊模塊

nRF905與STC89C52單片機(jī)硬件接口如圖1所示。

4.2 CAN控制收發(fā)器

本方案用到的PCA82C250芯片是為CAN協(xié)議配置的物理總線接口，能夠?yàn)镃AN總線提供差動(dòng)發(fā)送能力，為SJA1000提供差動(dòng)接收能力。圖2為SJA1000與PAC82C250組成的硬件圖。

5.系統(tǒng)軟件

硬件操作需要通過軟件來實(shí)現(xiàn)。軟件的基本操作包括初始化和常規(guī)服務(wù)兩部分。初始化服務(wù)包括SJA1000和nRF905兩個(gè)芯片的初始化，SJA1000發(fā)送和接收的配置，nRF905的發(fā)送和接收的配置；常規(guī)服務(wù)包括：無線通信基站、無線通信從站、無線終端節(jié)點(diǎn)之間的通信。

5.1 CAN總線操作

初始化SJA1000芯片，配置SJA_MOD寄存器，進(jìn)入復(fù)位模式，確定驗(yàn)收濾波器模式；配置SJA_CDR0寄存器，選擇PeliCAN模式，禁止SJA1000的CLKOUT引腳；配置總線定時(shí)寄存器波特率設(shè)置為125Kbps，配置輸出控制寄存器為正常輸出模式，TX0為下拉，TX1為下拉；配置命令寄存器釋放接收緩沖器，配置驗(yàn)收濾波寄存器。

5.2 無線數(shù)據(jù)操作

初始化nRF905，nRF905所有配置都是通過SPI接口進(jìn)行，SPI接口由5個(gè)寄存器組成，只有在掉電模式和Standby模式是激活的。置高PWR_UP，置低TRX_CE使nRF905工作于Standby模式。SPI接口包括5個(gè)內(nèi)部寄存器：狀態(tài)寄存器、RF配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送有效數(shù)據(jù)寄存器、接收有效數(shù)據(jù)寄存器。通過配置RF配置寄存器可使nRF905正常運(yùn)行。

5.3 CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送

CAN發(fā)送：發(fā)送緩沖器配置分為描述符區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，描述符區(qū)第一個(gè)字節(jié)是幀信息字節(jié)，它說明了幀格式（標(biāo)準(zhǔn)幀格式或擴(kuò)展幀格式）、遠(yuǎn)程或數(shù)據(jù)幀和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。標(biāo)準(zhǔn)幀格式有兩個(gè)字節(jié)的識(shí)別碼，擴(kuò)展幀格式有4個(gè)字節(jié)的識(shí)別碼，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最長(zhǎng)為8個(gè)字節(jié)，發(fā)送緩沖器長(zhǎng)13個(gè)字節(jié)。配置發(fā)送緩沖器工作在擴(kuò)展幀格式，發(fā)送數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié)，識(shí)別碼與下位機(jī)匹配，發(fā)送數(shù)據(jù)為nRF905無線接收的數(shù)據(jù)。檢測(cè)狀態(tài)寄存器，接收狀態(tài)位為0、發(fā)送完成狀態(tài)位為1且發(fā)送緩沖器狀態(tài)位為1，則將發(fā)送緩沖器數(shù)據(jù)放入TX緩沖器，命令寄存器SJA_CMR發(fā)送請(qǐng)求位置1，發(fā)送數(shù)據(jù)。

5.4 CAM總線數(shù)據(jù)接收

CAN接收：中斷寄存器SJA_IR接收中斷位置高，開始接收RX緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)，存儲(chǔ)完成后接收緩沖器位置高釋放RX緩沖區(qū)；釋放仲裁丟失捕捉寄存器和錯(cuò)誤捕捉寄存器。

5.5 無線數(shù)據(jù)發(fā)送

nRF905發(fā)送：TRX_CE=0，TXEN=0，nRF905處于SPI編程；CSN置低，SPI等待一條指令W_TX_PAYLOAD=“00100000”，寫TX有效數(shù)據(jù)，寫操作從字節(jié)0開始；發(fā)送TX緩存存放數(shù)據(jù)；CSN置高；CSN置低，SPI等待一條指令，W_TX_ADDRESS=“00100010”，寫TX地址，全部寫操作從字節(jié)0開始；發(fā)送TX緩存存放地址；CSN置高；TRX_CE置高開始發(fā)送；發(fā)送完成后TRX_CE置低。

5.6 無線數(shù)據(jù)接收

nRF905接收：TRX_CE=1，TXEN=0，nRF905處于接收狀態(tài)；DR=1&&TRX_CE==1&&TXEN==0是否為1，判斷是否有新數(shù)據(jù)傳入且數(shù)據(jù)接收完成，TRX_CE=0進(jìn)入Standby模式；CSN置低，SPI等待一條指令，R_RX_PAYLOAD=“00100100”，讀RX有效數(shù)據(jù)，讀操作從字節(jié)0開始；CSN置高；TRX_CE=1。

5.7 無線通信基站控制

常規(guī)服務(wù)即無線通信基站工作包括：在完成對(duì)nRF905芯片的初始化后使TXEN和TRX_CE引腳置低，nRF905處于SPI編程，將nRF905所發(fā)地址及數(shù)據(jù)寫入緩存，置高TRX_CE和TXEN引腳，發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送不成功則重新發(fā)送，如果成功，置低TRX_CE，等待下一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送。

6.系統(tǒng)測(cè)試

將CAN收發(fā)器單片機(jī)的串行接口與PC機(jī)串口相連，利用PC機(jī)串口通信程序?qū)?shù)據(jù)通過串口發(fā)送給CAN接收器，實(shí)現(xiàn)CAN節(jié)點(diǎn)的收發(fā)數(shù)據(jù)測(cè)試。串行通信的參數(shù)設(shè)置為：串口端口號(hào)：1；波特率：9600bps；數(shù)據(jù)位：8位；停止位：1位。

在使用串口時(shí)先要打開串口，然后將數(shù)據(jù)傳給CAN節(jié)點(diǎn)單片機(jī)。發(fā)送數(shù)據(jù)中要包含無線控制器的下位機(jī)地址和其他控制信息，如在實(shí)驗(yàn)中使用的節(jié)點(diǎn)地址為0x00020406、其他控制數(shù)據(jù)為34。34對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為00110100。實(shí)驗(yàn)表明，本方案給出的無線與有線混合的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)工作正常。

無線通信基站發(fā)送0X34到無線通信從站，從站接收信號(hào)后通過CAN總線發(fā)送至終端節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)接收并在數(shù)碼管顯示接收數(shù)據(jù)，并控制下面LED燈相應(yīng)的暗滅，顯示正常發(fā)送RXOK信號(hào)通過CAN總線傳輸至無線通信從站，從站將信號(hào)發(fā)送至基站，基站接收信號(hào)并將數(shù)碼管置零，等待下一個(gè)發(fā)送信息。

7.小結(jié)

該系統(tǒng)能利用有線與無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合完成對(duì)光源的控制，取得了較好的效果，綜合了有線和無線網(wǎng)絡(luò)的各自優(yōu)點(diǎn)，使得網(wǎng)絡(luò)控制成本更低、網(wǎng)絡(luò)利用率更高、系統(tǒng)智能化更強(qiáng)，便于網(wǎng)絡(luò)的管理和應(yīng)用，適合學(xué)校、家庭、政府、企業(yè)等場(chǎng)所應(yīng)用，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將具有可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]盧志強(qiáng).無線控制網(wǎng)絡(luò)的研究[D].西安：西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004.

[2]黃曉霞.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在綠色照明系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].上海：同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

[3]黃艷玲.智能控制技術(shù)在住宅照明控制中的應(yīng)用研究[D].重慶：重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2003.

[4]孫宗智，王濤.一種智能照明控制系統(tǒng)方案的研究[J].信息技術(shù)與信息化，2010（1）：55-57.

[5]張?jiān)儡?智能照明系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].浙江：浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.