工控網(wǎng)首頁
>

應用設計

>

無數(shù)數(shù)據(jù)傳輸:從模擬數(shù)傳電臺到數(shù)字數(shù)傳電臺

無數(shù)數(shù)據(jù)傳輸:從模擬數(shù)傳電臺到數(shù)字數(shù)傳電臺

自十九世紀末馬可尼發(fā)明無線電以來,采用電臺(英文RADIO即無線電)通過無線電波傳遞信息已與人類的生活越來越密不可分,從航海、軍用、廣播電視到移動電話都是電臺的范疇,傳輸?shù)男畔哪M信息的電碼、話音、圖像到全部數(shù)字化的各種數(shù)據(jù)流,電波工作的頻段從長波、短波、超短波到微波、紅外線和光(纖),采用的通信技術從模擬調制到數(shù)字調制、從單信道到多信道、從常規(guī)固定頻道到跳頻、從單載波到多載波、從頻分(FDMA)到時分(TDMA)再到碼分(CDMA)、從窄帶64Kbps到寬帶幾十Mbps,采用的器件(技術)從電子管、晶體管、集成電路、單片機、DSP到軟件無線電…… 調制(即把要傳輸?shù)男畔⒄{整到與傳輸?shù)耐ǖ榔ヅ洌┦请娕_的關鍵技術,沒有調制,任何信息都搬不到空中成為電波,亦就沒有電臺。更重要的是,先進的調制方式可以在有限的射頻帶寬內更遠更可靠地傳輸更高速的數(shù)據(jù)。調制方式根據(jù)調制信號是模擬的(如音頻信號)還是數(shù)字的(如RS232異步串行數(shù)據(jù))的,分為模擬調制(如FM調頻和AM調幅)和數(shù)字調制,目前大量民用的對講機和第一代大哥大手機是模擬調頻的,還有調頻廣播等。數(shù)字調制分為線性幅度調制和頻率相位調制(參1:P333,下同)。數(shù)字頻率調制有FSK(如低速1200bps無線尋呼,參1:P335)、CPFSK(如數(shù)字數(shù)傳電臺,參1:P336)、GMSK(如GSM第二代數(shù)字手機,參1:P337)、四電平調頻 (高速FLEX尋呼, 參1:P337)。數(shù)字調頻的調制可以通過VCO壓控振蕩(參1:P251)實現(xiàn),亦用數(shù)字式調頻(參1:P252)實現(xiàn)。數(shù)字調頻的解調分相干解調(參1:P253)和非相干解調(參1:P266)。 1、模擬數(shù)傳電臺 數(shù)傳電臺是無線數(shù)據(jù)傳輸電臺的簡稱,而數(shù)據(jù)傳輸最早出現(xiàn)的應用是數(shù)據(jù)遙控遙測,有別于目前無線微波電臺、無線以太網(wǎng)、GPRS手機等先進數(shù)據(jù)傳輸設備,習慣上,數(shù)傳電臺就指傳遙控遙測數(shù)據(jù)用的電臺,我國無線電管理部門把223~235M/821~ 825M/2.4~2.4835GHz等頻段指配給數(shù)傳業(yè)務(參2)。數(shù)據(jù)遙控遙測是隨著采用計算機進行數(shù)據(jù)處理而應生的業(yè)務,而六、七十年代只有模擬FM調制技術的音頻(300~3400Hz)通信電臺,因此把101010……數(shù)據(jù)流通過單頻(如FSK的1=1200 Hz,0=1800 Hz)來代表,再作為音頻信號進行模擬FM調制就實現(xiàn)了早期的數(shù)傳電臺,其本質是預FSK(或MSK、GMSK)調制加FM調頻這樣的二次調制(參3),如下圖所示:
模擬數(shù)傳電臺示意圖 以嘉興藍波數(shù)傳電臺N88X為例,其實質就是采用單片機(232數(shù)據(jù)打包解包、電臺收發(fā)控制等)及專用FSK(或MSK、GMSK)芯片預調制而做成無線MODEM,再配上日本日精模擬FM調頻對講機(藍波公司提供的日精電臺N889信產(chǎn)部電臺入網(wǎng)證書中注明調制方式為FM,http://www.rec198.com)。 由于調頻對講機和MODEM已大量普及民用,價格低(如日精ND889 25W電臺,成本約為500元人民幣,藍波4800MODEM成本約為200元人民幣)是它的最大優(yōu)勢,但缺陷亦是明顯的,廣大用戶及專業(yè)人員都知道,這種二次調制的由MODEM加調頻電臺拼湊起來的二加一數(shù)傳電臺產(chǎn)品有:⑴速率低,⑵會丟字頭,⑶會出現(xiàn)尾噪聲亂碼,⑷沒有其它任何附加功能等特點。藍波公司編的ND88X系列說明書中強調MODEM數(shù)據(jù)的收發(fā)需要有嚴格的時序與電臺的收發(fā)相配合正是基于上述問題,但模擬電臺收發(fā)起停的一致性要精確到毫秒是不可能的,所以丟字頭和出亂碼是必然的(而通話對講差300毫秒亦不會丟字)。需要指出的是,隨著DSP數(shù)字技術的發(fā)展,這種模擬電臺加MODEM的模擬數(shù)傳電臺在國外已基本被數(shù)字調制的數(shù)字數(shù)傳電臺淘汰,盡管國內市場——電力用戶負荷監(jiān)控系統(tǒng)(注意:不是電力調度通信系統(tǒng),電力調度通信系統(tǒng)要求很高,以電力行業(yè)的實力,用的是光纖通信,而且是多種通信手段并存的)及水利等部門還在用,亦是日精主要用戶群,但原因很簡單:電力用戶負荷、水利雨量/水位等數(shù)據(jù)傳輸沒有多少實時性要求(1200bps,一天數(shù)次采集)、可靠性要求不高(一次不對再傳一次),某個用戶的負荷監(jiān)控不到亦沒任何關系,既不影響供電,也不影響抄表收費(各地供電部門經(jīng)常與我們做交流,很多電力用戶負控系統(tǒng)是應付達標創(chuàng)一流評比的擺設,與電力調度通信根本是兩碼事)。 2、數(shù)字數(shù)傳電臺 正象第一代模擬調頻手機(大哥大)有雜音大、功能少、對講機能收聽等缺點,公眾移動通信已為數(shù)字調制GMSK的GSM系統(tǒng)替代,并很快發(fā)展到第三代數(shù)字調制加擴頻技術的3G一樣;市場不大的遙控遙測數(shù)傳領域亦由模擬調頻電臺加MODEM的模擬數(shù)傳電臺發(fā)展為各種用DSP實現(xiàn)的數(shù)字調制(如CPFSK、GMSK等)的數(shù)字數(shù)傳電臺。如深圳華夏盛公司的WDS2710是用CPFSK調制的數(shù)字數(shù)傳電臺(華夏盛提供的信產(chǎn)部電臺入網(wǎng)證書中注明調制方式為CPFSK,http://www.sinosun.cn)。如下圖所示:
數(shù)字數(shù)傳電臺示意圖 與手機的GMSK數(shù)字調制解調技術一樣,CPFSK數(shù)傳電臺有別于模擬調頻電臺加MODEM的數(shù)傳電臺的核心是基帶信號處理(參1:P215的“4.6部分響應技術”)。CPFSK采用DSP數(shù)字信號處理完成用兩個Nyguist波形、根自乘余弦響應值之和的帶根雙二進制濾波的基帶信號處理以及Viterbi軟判決譯碼等,這是單片機加FSK芯片等永遠亦不可能實現(xiàn)的。 與模擬手機到數(shù)字手機的變革一樣,用數(shù)字調制的數(shù)傳電臺實現(xiàn)了模擬調制的數(shù)傳電臺不可能實現(xiàn)的高速(19200bps)、高可靠(不丟字頭、不亂碼)及附加功能(如功率計、場強儀、誤碼儀、網(wǎng)管功能,參數(shù)狀態(tài)動態(tài)智能化管理,詳見:“美國MDS/日本日精/深圳華夏盛數(shù)傳電臺大比拼”,http://www.sinosun.cn)。 基于DSP的數(shù)字調制數(shù)傳電臺從2000年進入中國市場以來,盡管成本價格遠高于模擬電臺,由于其高速、高可靠及遠距離傳輸?shù)让黠@優(yōu)勢而得到了在石油/天然氣、水/電力/熱網(wǎng)/煤氣、鐵路/交通/公安/安防/消防、路燈/地震/氣象/環(huán)保、GPS、金融、冶金/化工及工業(yè)過程控制自動化等數(shù)據(jù)采集與控制應用,并深受好評??梢灶A見,與公眾移動通信或國外數(shù)傳電臺市場的變革一樣,基于DSP的數(shù)字數(shù)傳電臺隨著成本價格的下降,必將在遙控遙測領域取代基于MODEM的模擬調頻數(shù)傳電臺,使得我們的無線遙控遙測及工控自動化系統(tǒng)更實時高速、更安全可靠、更靈活方便…… 參考文獻: 1、西安電子科技大學郭梯云、劉增基、王新梅、詹道庸、楊洽等教授編著,中國國通信學會主編,人民郵電出版社出版的通信 工程叢書《數(shù)據(jù)傳輸》,1998年10月 2、信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局編,人民郵電出版社出版《中華人民共和國無線電頻劃分規(guī)定》 3、國家技術監(jiān)督局發(fā)布 中國人民共和國國家標準GB/T16611-1996,《數(shù)傳電臺通用規(guī)范》

提交

查看更多評論
其他資訊

查看更多

華夏盛NBMesh系列窄帶自組網(wǎng)電臺

華夏盛MimoMesh系列寬帶自組網(wǎng)電臺

華夏盛 多串口復接復分模塊/點對多點地址編碼模塊

華夏盛 數(shù)話同傳手持機(車載臺、數(shù)字話咪、通用聲碼器)

華夏盛 工業(yè)無線遠程開關量&模擬量&遙控器