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數字通信的缺點范文1
Abstract: At present, the digital communication technology is widely used in coal mine well, but there still have some related technical problems. The study analyzes the technical barriers of digital communications technology and proposes improvement method. This paper aims to improve communication quality of coal mine well, enhance the applied ability of integrated digital communications in underground coal mine, and promote production safety and technology innovation.
關鍵詞: 數字通信;煤礦井下;全程數字化;傳輸
Key words: digital communications;coal mine;throughout digitized;transmission
中圖分類號:TN91 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)34-0072-02
0 引言
隨著我國工業化進程的不斷推進,數字通信技術在煤礦井下作業中被全面使用,使得煤井下的生產檢測安全指揮性能上取得了長足的進步。但是由于井下作業環境條件差、潮濕、粉塵嚴重、空間狹小、用電設備配置量大、傳輸失真等問題的存在。許多通信方法都由于噪聲大而無法很好地應用,嚴重影響了通信系統的應用效果。集語音、圖像和數據傳輸為一體的煤礦井下通信技術逐漸受到人們的親睞,因為數字通信具有抗噪聲能力強且可再生的優勢,是提高井下與外界通信質量的保證,特別是近年來的通信技術發展很快,在專用電路和音響設備上都有了新的突破,為煤礦井下的數字通信打下了堅實的基礎。也為我們實現高質量的全程化通信技術提供了理論依據和實踐經驗。
1 數字電路設計
數字通信專用電路關乎整個在煤礦井下通信系統的暢通程度,正向著小型化、集成化和高度可靠的方向發展,以滿足礦井下通信的特殊性?,F場可編程門陣列(FPGA)器件代替傳統的通用Ic(集成電路)芯片,既能解決煤礦井下空間小的限制又可提高系統的集成密度和性能。將設計轉換成位留文件,再將其配置上FPGA芯片,在使用中可根據實際情況修改電路,且能進行正確的仿真輸出,實現可編程的自由性。同時,改善其自設電路實現數字轉換,可有效改變傳統的電路板上搭接電路并多次調試的方式,實現電路全數字化。用FPGA代替原來電路中的PLD、PAL、GAL增大其規模,適合于專用集成電路(ASIC)如兆位FiF0控制器等。新型FPGA不斷推陳出新,將其改進用作ASIC具有很廣闊的應用前景。
另外,專業的DM電路相比于傳統的PVM電路具有簡單、易行的優勢,這也使得單片數字壓擴能夠適應增量調制,國外的一些軍用數字通信方法采用的就是32kbit/s的數字壓擴增量調制通信系統。這種效果好的電路值得煤礦井下數字通信的電路調制的借鑒,但是缺點就是一個通信通道需要一個獨立的編碼器和譯碼器。但是恰巧使得這種通信調制電路擁有很大的靈活性和適應性,正好適應了煤礦井下對通信信息量要求小、布點分散的需求。
2 數字信號的傳輸
目前,煤礦井下通信技術主要有載波通信技術、漏泄通信技術、感應通信技術、井下光纖通信技術、井下PHS通信技術、藍牙通信技術等。他們在信號傳輸中的功能各不相同,需要根據井下特點從多方面考慮綜合選取。
2.1 數字信號傳輸損耗影響傳輸質量,它與傳輸信號頻率成比例,需按自由空間損耗公式來正確分析其衰減程度。
2.2 碼間串擾與均衡影響信號的正確判斷,數字信號時域有限但頻域是無限的,因為這個缺點可以在無限帶寬信號特別是窄帶信道上,會因為波形的干擾導致影響正確的判斷。其特性需要滿足滿足雜奎斯特準則,若所選技術無法滿足其條件時可將信號波形均衡器設置于中繼站或收信端,以減小其影響。中繼器特性和傳輸線路特性決定中繼段的均衡特性。由于中繼器的輸出輸入采用具有高通特性的變量器,傳輸線路呈現低通型,因此二者綜合特性為帶通特性。而中繼段的均衡特性是由輸線路經和中繼器特性所共同決定的,因為傳輸線路特性主要呈現的是低通性所以合成以后就是會帶通特性的。所以為了達到網絡的均衡作用,應該適當調整這對通特性的頻率和特性,使之能夠達到波形均衡的要求。在為滿足波形的均衡性可以通過調整截止頻率和帶通的方式解決。
2.3 信道噪聲干擾容易導致信號判斷錯誤,信道噪聲主要被分為:內部噪聲和外部噪聲,在電路系統中的內部的電壓欺負就造成了內部噪聲,其內部噪聲為正態分布且均值為零。外部的噪聲則是因為機電設備的碰撞或者是停起所造成的物理噪聲,這種噪聲是復雜的合成,目前還缺乏對外部噪聲的成分進行進一步的研究。目前只知道井下的外部噪聲的各噪聲源是相互獨立存在的,也就是來源復雜,近似為正態分布的平穩隨機過程。根據中心極限理論分析可得出這種正態分布很近似于70~-100DB,這很大程度上是因為受到干擾判斷失誤造成的。因此,正確建立信噪比與誤碼率的關系,有助于選取合理方式。
2.4 數字通信中繼距離的正確估算是保證傳輸質量優良的前提條件。主要是在PCM系統下,保證通信質量的要求,具體而言就是要求p值小于10-6,這可以根據碼間串擾的信噪比得出。主要是在系統中因為抖動關系會造成信噪比高達3db的誤差,這樣在考慮電纜與溫度變化的偏差時不得不考慮這部分的衰減作用。一般情況下,對于寬帶信號來說,將信號信噪比減去附加信噪比損耗量作為通信質量要求的信號比,而附加信噪比損耗量需滿足:
201g■
通常情況下,選擇適合的均衡器,且將其設置在煤礦井下通信設備的收信端,可滿足距離要求,但是不可使用中繼站。因此,在煤礦井下使用數字通信技術時,需要綜合考慮以上四方面在信號傳輸過程中的影響。根據實際條件選擇主要方面來衡量其性能,在未來發展中可以達到最優化效果。
2.5 而在數字通信電路在傳輸信息時,抗噪聲性能不得忽視,數字通信的噪音主要分為:量化噪聲和信道噪聲。而所說的單音信號的調制與量化噪聲相比,DM就顯得非常有優勢,其中DM的誤碼信噪要比PCM大(從始至終)。實驗表明DM在通信應用中的主要優點是對信道干擾嚴重的煤礦井特別適用。而上面分析的主要是DM下的數字設備,這也是符合煤礦井數字通信應用的原因。
2.6 數字調制傳輸,這可以有效解決無線通信中意外中斷的問題,也包括井下感應通信容易受干擾的問題。因為上述所說的DM的抗噪能力特別強,并且碼元速率也特別低。而目前應用的難度在于,DM馬元率仍然太高,導致頻帶占得太寬、感應難度大,所以在載波通信設備的使用困難重重。為了解決這一難題,就必須研制出適應能力更強、更能與DM調制兼容的方法。因為之前的難度是難以把馬元率調到32kbit/s,現在為了增強其適應能力,不妨調到原來的一半,再把感應載波的頻率相應地調高,這樣就能吧數字調制感應完美地應用在煤礦井下了。
據多次試驗研究,DPSK是數字調制中最為成功的,因為在占用頻帶和抗噪聲性能上都表現得極其出色。這也是數字調制傳輸在煤礦井下運用提供了依據。
3 通信設備的設計制造
煤礦井下通訊設備需要滿足防塵除潮、體積小、質量輕、安全性和防爆性的要求,克服較差信道條件和較強干擾的影響,因此在設計制造過程中可從性能和使用功能兩方面來考慮。
在使用功能方面,通過元器件選擇和功率分配設計實現錄音、擴音、選呼叫作用進行生產的有效控制,同時在重要節點上設置雙向報警功能,實現應對突發事故的能力。
從性能方面考慮,其設計應將干擾噪聲的頻譜寬、電平高等考慮在內,以比較確切的信道參數為依據,減小環境因素的影響,如將抗噪的MIC用于終端。同時注重設備優化,通過位同步采樣信號的方式設置數字位同步系統結構,確保數據傳送的穩定性和可信性。
4 系統軟件的應用
接下來所提到的PLC行程監視和保護系統是為了老礦井控制系統運用而設計的。它的優點是能夠實現安全回路的控制而并非傳統的機械式的保護裝置。獨立操作、靈活簡便,并能起到更好的監視和保護作用。據試驗,該系統目前在實驗室的測試中性能表現得非常出色。
通過以下步驟可以看出該系統軟件的流程和各部分功能。首先該程序的組成包括整個用戶主體、行程、速度的計算、故障檢測和預警。
大致的流程主要是:系統準備期—等速段的行程監視和保護—同步速度計算—完成ZAE201清零,然后再是進入減速段的行程監視和保護—持續投入—停車結束。通過這些清晰的流程可以看出該系統軟件能夠對礦井內部進行實時監控和保護,并且通過測試也運行良好,效果出色。這是目前礦井下數字應用的新典范。
5 小結
伴隨計算機技術、微電子技術的不斷創新,井下煤礦通信技術也迎來新的發展機遇。雖然目前煤礦井下的數字應用的問題也是很明顯的:網絡單一化、缺乏集中性、可靠性不足,無法對井下實施全方位的監測和保護,一旦出現意外險災害,通信系統也會遭到嚴重的破壞,也就無法及時產生救援。但是未來的發展方向還是比較明朗的,主要朝向集約化、輕質化、通用化、電路簡單化、高靈活性和可靠性方向發展。將FPGA芯片融入專業集成電路、優化設計參數,分析信號傳輸影響因素選取最優通信技術,有利于實現全程數字化和高度同步性。數字通信技術為井下自動化提供了技術平臺,為實現安全生產提供了基礎,提高其使用水平逐漸引起人們的高度關注,并能有效促進技術的發展和創新。
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數字通信的缺點范文2
關鍵詞:鐵路區段;光纖通信;鐵路通信;鐵路現代化現設
中圖分類號:TN929 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2011)31-0086-04
鐵路通信是鐵路運輸的重要組成部分,是鐵路信息化的基礎,是鐵路實現集中統一指揮的重要手段,是保證行車安全、提高運輸效率和改進管理水平的重要基礎設施。鐵路通信通過對信息的采集、處理、傳遞和控制,與鐵路其他部門協同工作,保證列車的正常運行以及各項運輸作業和管理工作的順利進行。一旦通信不通,鐵路運輸將陷于癱瘓,整個國民經濟將遭受嚴重損失。
一、鐵路區段光纖通信系統的基本組成與分類
(一)光纖通信系統的基本組成
所謂光纖通信,就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波,以達到通信的目的。要使光波成為攜帶信息的載體,必須在發射端對齊進行調制,而在接收端把信息從光波中檢測出來(解調)。依目前技術水平,大部分采用強度調制-直接檢測方式(IM=DO)。光纖通信的3個傳輸窗口是:0.85μm(短波長窗口)、1.31μm和1.55μm(長波長窗口)。數字光纖通信系統方框圖如圖1所示:
從圖中可以看出,數字光纖通信系統基本上由光發射機、光纖和光接收機組成。
光發射機的主要作用是將電信號轉換成光信號耦合進光纖。光發射機中的重要器件是能夠完成電-光轉換的半導體光源,目前主要采用半導體激光器(LD)或半導體發光二極管(LED)。在發射端,電端機把模擬信息(如語音)進行模/數轉換,轉換后的數字信號復用后再去調制發射機中的光源器件,一般是半導體激光器,則光源器件就會發出攜帶信息的光波。如當數字信號為“1”時,光源器件發射一個“傳號”光脈沖;當數字信號為“0”是?,光源器件發射一個“空號”(不發光)。光發射機的作用就是進行電/光轉換,把數字化的電脈沖信號碼流(如PCM語音信號)轉換成光脈沖信號碼流,并輸入到光纖中進行傳輸。
在光纖通信系統的線路上,目前主要采用由單模光纖制成的不同結構形式的光纜,這是由于它具有較好的傳輸特性。
為了保證通信質量,在收發端機之間適當距離上必須設有光中繼器。光纖通信中光中繼器的形式主要有兩種,一種是光―電―光轉換形式的中繼器,另一種是光信號上直接放大的光放大器。
光接收機的主要作用是將光纖送過來的光信號轉換成電信號,然后經過對電信號的處理以后,使其恢復為原來的脈碼調制信號送入電接收機。光接收機中的重要部件是能夠完成光/電轉換任務的光電檢測器,目前主要采用光電二極管(PIN)和雪崩光電二級管(APD)。
在接收端,光接收機把數字信號從光波中檢測出來送給電端機,而電端機解復用后再進行數/模轉換,恢復成原來的模擬信息。光接收機的作用就是進行光/電轉換,把數字電信號(通信信息)經過放大、均衡后再生出波形整齊的電脈沖信號。就這樣完成了一次通信的全過程。
(二)鐵路區段光纖通信系統的分類
光纖通信系統可以根據系統所使用的傳輸信號形式、傳輸光的波長和光纖的類型進行不同的分類。
1.模擬光纖通信系統。在光纖通信系統中,輸入電信號不采用脈沖編碼信號的通信系統即為模擬光纖通信系統。在長距離傳輸時,采用中間曾音站將使噪聲積累,故只能應用在短距離傳輸線路上。在公用通信網中的用戶部分,可用這種方式傳輸寬帶視頻信號。
模擬光纖通信主要的優點是不需要數字通信系統中的模/數轉換和數/模轉換,故比較經濟。而且一個電視信號如采用數字通信方式,可不用頻帶壓縮,140Mbit/s的系統只能通一路電視。在目前的技術情況下,為了在用戶網傳送多路寬帶業務,采用頻率調制的頻分多路復用的模擬光纖通信方式。
2.數字光纖通信系統。數字光纖通信系統是光纖通信的主要通信方式。數字通信的優點是:抗干擾能力強,使用再生技術時噪聲積累少,易于集成以減少設備的體積和功耗,轉接交換方便,利于與計算機結合等。數字通信的缺點是:所占的頻率寬,而光纖的帶寬比金屬傳輸線要寬許多,彌補了數字通信所占頻帶寬的缺點。光纖通信在接收和發送時,在光電轉換過程中所產生的散粒效益噪聲和非線性失真較大。但若采用數字通信,中繼器采用判決再生技術,噪聲積累少。因此,光纖通信采用數字傳輸成了最有利的技術。目前在人類社會進入信息社會的時代,各國在公用通信網中的長途干線和市內布局間中繼線路,均紛紛采用數字光纖通信系統作為主要傳輸方式,以便實現傳輸網的數字化。
二、區段調度通信網絡
鐵路局調度有兩種類型:意識以局調度指揮中心對全局相關站段的調度指揮,其通信網絡結構,有的用專線組成星型調度通信網絡,有的用鐵路自動電話撥號呼叫進行聯絡;二是鐵路局調度員僅對鐵路上某一區段的各車站(段、所、點)進行調度指揮,按其調度范圍我們仍稱為區段調度通信。
(一)區段調度通信網絡的特點
鐵路區段調度通信業務性質、地理位置以及安全可靠性的特殊要求等多方面因素來組建的,概括起來有兩大特點:
1.數字共線型的通信網絡。區段調度的通信方式:調度所調度員車站值班員為指令型;車站值班員調度所調度員為請示匯報型。
根據調度業務性質為一點對多點的調度指揮,地理位置又呈鏈狀結構,為有效利用傳輸通道,仍沿用模擬通信時的共線方式。
2.以2M自愈環組成區段調度通信網絡。區段調度業務包括了列車調度、貨運調度、電力調度,每一類調度分別只占用一個時隙,一個2M傳輸通道的通信容量,完全可以容納多個區段的各類調度業務。組網時,一個2M數字通道從始端站至末端站按上下行逐站串接,末端站又從另一層傳輸網中的一個2M返回至主系統,從而構成一個2M數字環。
(二)區段調度通信網絡的組成
區段調度通信組網時,必須根據數字傳輸通道和鐵路運輸區段的實際情況,綜合考慮如何組成2M自愈環。
首先確定一個自愈環內串接多少個分系統(車站)。在保持同步和呼叫響應時間不大于50ms的要求下,根據制造商提供的資料可以穩定串接50~64個分系統。50個車站之間的線路長度不會小于500km,至少有4個行車調度區段,這對安全可靠性來說是不可取的。在實際運用中,運輸繁忙的主干線路上以一個行車調度區段為一個2M自愈環,其他線路上以兩個行車調度區段合用一個2M自愈環。
(三)時隙分配及網絡的綜合運用
區段調度通信網絡采用PCM30/32傳輸,TSO為同步時隙,TS16為標志信號時隙,TS1-TS15及TS17-TS31 為30個話路時隙。區段調度通信網絡組成采用2M逐站串接方式,其內部信令控制線需占用3~4個時隙,一般安排在TS28-TS31,因此可用時隙還有26個。
區段內調度通信業務包括,列車調度、貨運調度、電力調度、無線列車調度,占用4個共線時隙。即使由兩個調度區段組成的2M自愈環,也只需6~8個共線時隙。另外站間行車電話需占用2~3個站間時隙(將時隙分段使用)。因此,如果僅開放區段調度電話業務,只需8~11個時隙,還有2/3的通信容量空閑。而鐵路數字專用通信系統完全是針對鐵路區段通信的特點和需要而開發的產品,接口豐富、使用靈活,可以提供數字共線的通信業務,因此完全可以利用區段調度網絡內的空閑時隙開放中間戰局調分機、區間應急通信自動電話、區段公務專用電話等區段語音業務,以及紅外線軸溫檢測傳輸通道、電力遠動、信號檢測等區段數據通信。這樣做不僅可以節省投資、降低運營成本,還可真正實現鐵路區段專用通信數字化、綜合化。
三、區段光纖調度通信系統的業務和功能
區段調度通信系統可以全面實現鐵路各項專用通信業務,包括區段調度通信、站場通信、站間通信、區間通信、專用通信等;同時利用該系統可以實現一系列擴展業務,包括為其他業務提供通道、自動電話放號等。
(一)區段調度通信
區段數字調度通信系統可以實現鐵路局所有方向、所有區段的區段調度通信業務,并可以實現與局調、干線調度的多級聯網。調度通信方式為以調度員為中心的一點對多點的通信系統。區段調度員可按個別呼叫、組呼或全呼等方式呼叫調度下去范圍內相關的所屬用戶并通話,并接收所屬用戶的呼叫并通話。通話方式為全雙工方式,也可根據需要設置為單工定位受話方式。
調度業務的通道組網方式有以下幾種:星型、共線型、綜合性、混合型,組網方式的選擇主要視區段數字調度通信系統的2M通道組網方式和是否存在模擬分機而定。如在最常用的2M環型組網方式下,可以用數字共線的方式;如果該調度區段的某些分機仍為模擬分機,則需要混合型組網方式。
調度員一般使用鍵控式操作臺,通過2B+D接口接入主系統;調度分機一般采用鍵控式操作臺或共電話機,通過2B+D接口或共電接口就進接入相應的分系統。調度通信的實現需要區段數字調度通信系統的主系統和相關分系統協作完成。以2M環型組網為例,調度員和調度分機的語音通道為數字共線通道,呼叫信令則在專用通信時隙內傳送。專用通信時隙為典型的總線型結構,以主系統為主導,其他分系統處于從屬地位,主系統對各分系統采用分時輪詢的訪問方式。
(二)站場通信
站場通信包括車站集中電話、駝峰調車電話、平面調車電話、貨運電話、列檢電話、車號電話和商檢電話等。站場通信時鐵路專用通信的重要組成部分,它上與調度電話、專用電話聯系,下與鐵路車站站場內不同用戶保持聯系。
每個車站分系統都是一個獨立的調度交換機,車站分系統可實現以一個或多個車站操作臺為中心,接入各種站場電話,并保留原有通信方式的站場通信系統,以取代原有集中機等既有站場通信設備。
值班員使用鍵控式操作臺,通過2B+D接口接到車站分系統;站場內的用戶可以通過共電接口、共分接口、磁石接口等接入到車站分系統;站場廣播系統通過共分接口接入到車站分系統;調度電話、專用電話除了可以從車站分系統的數字接口接入,還可以再沒有數字通道時從選號接口、共分接口接入,通過車站分系統內部的數字無阻塞時隙交換網絡、多方會議電路方便靈活地組成了站場通信,值班員可以通過操作臺上的按鍵任務實現單呼、組呼、會議呼。
(三)站間通信
車站值班員一般使用鍵控式操作臺作為值班臺,站間呼叫一般為單鍵操作,即一鍵直通。如果不考慮跨站站間通信業務,站間通信一般占用2M環中兩個64kbit/s。通道時隙,其中一個時隙為主用站間時隙,另一個作為備用站間時隙。主用時隙處于分段復用狀態,即任一車站與其上、下行車站的站間通話均使用該時隙,也就是說通過車站分系統的交叉連接功能實現了時隙的分段復用。當2M環的通道出現一處斷點時,該斷點兩側兩個車站將無法利用主用站間時隙進行站間通話,這時系統將自動啟用備用站間時隙作為這兩個站的站間通話通道。
站間通信的呼叫信令一般有兩種處理方式,其一是兩個分系統通過主系統轉發呼叫信息;其二是兩分系統間建立直達信令通道,直接處理站間呼叫信令。兩種處理方式中,前者站間呼叫依賴主系統,而后者站間呼叫與主系統無關。
區段數字調度通信系統可利用既有的站間模擬通道作為站間數字通道的備份,當某分系統無法通過數字通道與鄰站通信時,系統會自動將站間通信切換到模擬備用通道上進行。車站分系統一般采用磁石接口接入站間模擬通道。
在實際應用中,站間通信在某些情況下被允許跨站使用,此時,只需再給一個時隙做這種站間通信用,同樣這個時隙也可以被分段使用。
(四)系統功能
1.DXC功能。區段數字調度通信系統的主系統和分系統均具有全時隙交叉功能,故單個系統和整個系統均具有完備的DXC功能。利用這一功能可以很方便地為其他業務或應用提供點對點的通道,如站內、鄰站間或任意兩個站間的通道。同時,由于區段數字調度系統的主系統和分系統有豐富的會議資源,還可以為其他業務提供數字共線通道。系統支持各種復雜連接的調度業務、專用業務、各種復雜的數字共線業務以及點對點、點對多點、廣播型的半固定接續等。
2.集中維護管理功能。區段光纖調度通信系統的集中維護管理系統參照電信管理網(TMN)標準,涵蓋了配置管理、性能管理、故障管理、安全管理四大功能。
參考文獻
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數字通信的缺點范文3
【關鍵詞】無線電液控制;盾構管片拼裝機;無線通信技術
無線電液控制技術,結合了電液控制技術和無線通信技術的優點,可以廣泛應用于工程機械等領域,不但提高工程機械的自動化程度和可操作性,還改善了操作人員的工作環境,降低了由于視覺受限制所帶來的誤操作事故。在工程機械如建筑業、采礦業等行業得到了廣泛應用,加快了國家工業化的進程。[1]
一、無線電液控制技術基本原理
無線電液控制技術的基本工作原理:首先,無線電液控制系統將操作者或機器的控制指令進行數字化處理(包括對信號的濾波,A/D轉化等處理),變為易于處理的數字信號;其次,對數字指令信號進行編碼處理;再次,指令信號在經發射系統進行數字調制后,通過發射天線以無線電波的方式傳遞給遠處的接收系統。最后,接收系統通過接收天線把帶控制指令的無線電波接收下來,經過解調和解碼,轉換為控制指令,實現對各種類型閥的進行控制。
由于無線電液控制技術在工程機械領域占有重要地位,它也越來越受到各國的重視,都投入了很多的技術力量和資金進行研究開發。雖然紅外遙控也可以實現電液控制技術的遠程遙控,但是由于紅外遙控存在對工作背景要求高、能耗高、傳輸距離短(一般不會超過10米),且必需在同一直線上,中間不能有任何障礙物以及易受工業熱輻射影響等缺點,使得無線電液控制技術成為當前研究的主要方向。
二、無線電液控制技術的研究現狀及趨勢
(一)無線電液控制技術的研究現狀
最初,遙控電液控制系統都是采用有線遙控方式進行的。早在60年代初期,人們就能利用拖纜遙控裝置來控制液壓機械上的手動、電液多路閥,操作時通過拖纜遙控裝置上的雙向單軸搖桿輸出線性比例信號來控制電液比例多路閥,線控盒搖桿的信號完全能模擬液壓多路閥上手動拉桿的動作。雖然這種方式也可以使操作人員在作業區外對機械設備進行操作控制,但是由于控制信號在電纜線中的衰減,使得遙控的距離有限,同時由于電纜線的存在,影響了操作的靈活性,而且數米長的電纜經常是生產事故中的主要根源。[2]
隨著無線電技術的成熟,把無線電技術引入電液控制系統成為了可能。由于無線電液控制技術是通過無線電波來傳遞控制指令,完全消除了拖纜式遙控裝置所帶來的故障隱患。但是一開始的無線電液控制系統都只能發射簡單的指令,如:打開/關閉等指令。進入70年代后,隨著大規模集成電路及專用微處理器的出現,開發出了可靠性更高的手持式無線遙控系統。后來,隨著數字處理技術的快速發展,無線數字通信技術的日趨成熟,利用數字通信技術的抗干擾能力強、易于對數字信號進行各種處理等等的優點,使得遙控系統的抗干擾性能逐步提高,安全性能大大改善;與此同時,模擬集成電路設計的迅速發展,各種高精度的模擬/數字轉換器(A/D)和數字/模擬轉換器(D/A)的研制成功,并把他們應用到無線電液控制系統中,使得無線電液控制系統不但能夠傳輸開關信號,也能夠傳輸模擬控制量并且對控制指令有較高分辨能力,也就是說,無線電液控制系統不但能夠控制普通的電磁開關閥,而且能夠控制比例閥。
由于無線電液控制技術既有電液控制技術的優點,又有無線技術的優點,因此它有著很廣泛的應用,特別是在工程機械領域中。無線電液控制系統的典型應用場合如工業行車、汽車吊、隨車吊、混凝土泵(臂架)車、盾構掘進機的管片拼裝機等。
80年代初,美國KraftTeleRobtics和約翰·迪爾等公司,相繼開發出無線遙控系統,并應用于挖掘機中,成功推出遙控挖掘機。其中,比較典型的是約翰·迪爾公司的690CR型遙控挖掘機。
1983年,日本小松制作所研究開發了各種工作裝置的微動控制和復合動作的無線電操縱,并成功改裝PC200-2型液壓挖掘機。
1987年,德國HBC公司研制成功應用于工程機械領域的工業無線電遙控裝置。這種遙控裝置采用了先進的數字化通信技術,傳輸的比例控制信號安全、可靠和實用,并對發射的指令有很高的分辨率;在接收端使用模擬技術可以使執行機構的加速、減速動作與無線電遙控裝置發射器上的動作完全成比例,從而實現對執行機構的無級控制。利用它,結合電液比例伺服驅動機構、液壓比例多路閥和電液比例減壓閥及普通電磁控制開關閥,就可以實現工程機械的無線遙控。德國HBC無線電遙控系統采用的比例輸出信號(0-5V/10V、4-20mA、PWM0-2A)可與多個廠家電液多路閥信號匹配,可模擬手動操作方式達到與液壓控制系統互相間的協調。
與國外對無線電液控制技術的研究應用相比較,國內則相對比較晚,技術相對也落后一些。上海寶山鋼鐵公司于1997年引入HBC無線遙控系統、意大利FABERCOM的比例液壓伺服模塊,對黃河工程機械廠生產的ZY65型履帶式裝載機進行了遙控改造,使其成為一臺遙控裝載機。
(二)無線電液控制技術研究趨勢
隨著數字通信技術和超大規模集成電路的高速發展,把數字通信技術和高性能、高集成度的集成電路應用到無線電液控制技術中,使得無線電液控制器的性能更加完善,可靠性更加高。它們都推動著無線電液控制技術的發展,具體表現在以下幾個方面:(1)超大規模集成電路的飛速發展使無線電液控制器硬件電路的可靠性提高,同時為實現更強大的(下轉第152頁)(上接第193頁)功能提供了可能性;(2)數字通信技術提高了無線電液控制器的性能;(3)糾錯編碼技術提高了無線電液控制器的抗干擾能力。
三、無線電液控制技術在盾構管片拼裝機中的應用
盾構管片拼裝機是一六自由度機械手,由電液比例多路閥控制各個方向執行器動作,實現管片的拼裝。利用無線遙控系統控制電液比例多路閥的先導級就可以控制進入多路閥的流量。采用電液比例技術能提高管片機的拼裝速度,有效地降低工程造價。
四、結語
由于無線電液比例技術具有多方面的優點,在工程機械領域得到了廣泛的應用。將無線遙控技術應用于盾構管片拼裝機系統,將具有重要的工程應用意義。
【參考文獻】
[1]鄭貴源.無線遙控裝置在工業控制中的應用[J].機械與電子,1997,(2).
數字通信的缺點范文4
【關鍵詞】鐵路高速化;鐵路通信;應用概況;發展趨勢
鐵路通信技術在近十年來得到較大發展,目前是我國鐵路通信技術發展的良好時機,鐵通公司的成立,標志著鐵路通信走上了正規發展之路。隨著鐵路列車向高速化與準高速化方向的邁進,為保證行車安全,實現有效的人機控制和提高遙輸效率,也要求建立一個功能更加完善的、技術構成更加先進的鐵路通信網,以適應現代信息社會的急速發展,從而使鐵路通信網絡在國民經濟中創造更大的社會效益和經濟效益。
一、鐵路通信技術概述
對高速鐵路而言,國外先進國家實踐證明,通信技術早已不是單純的提供話音或報文傳輸的一種手段,它更多地在信號系統中扮演了傳輸和監控各種數據的重要角色,改變傳統信號系統不能滿足高速鐵路安全需求的局面,以實現高速鐵路系統以人為核心的“人機對話”的控制和管理。它能實現包括列車控制與行車指揮自動化,技術設備的檢測、控制、整備與維修系統,故障自動診斷、報警和防護,事故和災害的應變、救援和恢復等在內的各種功能,這也是現代化高速鐵路的重要標志之一。
高速鐵路信號系統運用通信技術的特點:一是,通信技術與安全與行車組織現代化等領域相互融合和彼此滲透;二是,整個系統的設計貫徹了綜合集成和集散控制的設計思想;三是,有效地實施了以高速鐵路調度中心為中樞的安全管理和質量保證;四是,采用了人機交互、優勢互補的管理決策方法。它是一個從構思、實施到運行管理的不斷的完善過程,也是人在高速鐵路安全保障體系中核心作用和主導作用的集中體現,以現代化的計算機和信息技術來完成準確、及時、完備的系統運行信息采集、傳輸、處理、反饋和信息資源共享等功能,實現安全檢測、監控、診斷、防治的方法和手段的先進性、統一性和智能化,最終保障高速鐵路的安全和高效運行。
二、國內外鐵路通信技術發展歷程
我國鐵路通信技術的發展過程大體上可分三個階段。60年代中期以前,我國鐵路采用的主要通信技術是架空明線、電子管載波、人工和步進制交換機以及直流脈沖選叫調度電話。60年代后期,開始了以小同軸電纜、晶體管載波,縱橫制交換機和雙音頻選叫調度電話為主要特征的第二個階段。在這兩個階段中,我國鐵路通信技術仍然停留在模擬通信階段。80年代中期以后,隨著數字通信技術的采用,開始了鐵路通信技術發展的第三階段。光纜、數字復用傳輸、存貯程序控制交換技術的發展和列車無線通信的廣泛應用是這一階段的特點。大秦線光纜數字通信網的成功建設是我國鐵路通信開始由模擬制向數字制發展的重要標志。
日本:六十年代修建東海道新干線時采用小同軸電纜300路系統,隨后修建的山陽新干線發展到小同軸960路系統,另外作為另一種傳輸手段還建設了微波通信系統,構成電纜的迂回通道。八十年代中期,小同軸電纜被光纜替代,通道容量有了大幅度增加。移動通信方面,1982年日本的東北、上越新干線全線采用漏泄同軸電纜(LCX)方式,折合24個話路。后來的東海道新干線漏泄同軸電纜系統折合40個話路,主要完成數據通信、車輛監視、移動臺監視、列車及客運調度傳真、公用傳真、公用業務、旅客向導信息等功能。
法國:八十年代初建成了東南新干線,采用了高低頻綜合電纜,高頻通信采用電纜數字通信系統,沿途短距離通信使用綜合纜內50多對低頻線構成。后來的大西洋新干線,在綜合纜內設置光纖單元,開通單模四次群數字通信系統,短途回線數增到70余對。移動通信從原列車無線調度系統發展到含有數據通信、列車工作人員在內的無線通信,同時開辟了旅客公共通信服務系統。
三、現代通信技術在鐵路中的運用
通常來說,我們將通信網絡分為接入網、局域網和主干網三個部分,所以我們也將鐵路通信網絡按照此方法劃分。按照鐵路的通信網絡來看,接入網占有非常大的比例,包括有線和無線接入網兩大部分[1]。
(1)無限接入網
由于高速運動是鐵路列車具有的特點,所以無線(例如移動通信)接入網在鐵路通信網絡中占有很大的比例。當然,固定位置的單位、車站(場)合各種固定設施之間的通信方式,我們首選方案仍然是采用SDH光同步數字傳輸設備來進行組建,與此同時應考慮采用數字環路載波設備和遠端用戶單元,組網更加方便、靈活。組網的過程中要把效益與投資綜合統籌來進行考慮,可以使系統不僅滿足近幾年內鐵路通信的需求,而且還能夠為出行的旅客和地面用戶提供先進的電信業務。另外,采用網絡IP通信以及ATM交換等先進技術來構成光纖用戶接入網及通信主干網。比如說采用“雙纖單向環”的接入方式,其不僅具有傳輸質量高、安全、高速、價格合理等光纖通信所特有的優點外,而且還具備設備備用、路由迂回等優點,從而具有自愈合的功能,從而使系統的可靠性大大地提高。
鐵路通信網絡可以為旅客和鐵路公務、行車維修、應急搶險等相關人員提供及時可靠的通信,以提高服務等級和運輸效率,保證列車的安全運行,從而達到高效運營的模式。所以,這是一套集區間易懂作業通信和列車公務通信為一體的列車移動通信系統。但是考慮到鐵路自身的特點,就決定了此系統去區域性的專業移動通信網和公用移動通信網的不同,這是一種屬于線面結合、以線為主的鏈狀網。
(2)集群通信系統
集群通信系統是通信與微處理機技術、計算機網絡技術、程控交換技術緊密結合的產物,是一種功能很強大的專用移動通信系統。它集通信、交換、控制于一體,采用無線撥號的方式把一組信道自動地分配給系統的內部用戶,可以最大限度地利用頻率資源和系統資源,提高服務質量,降低系統內呼損耗。由于它具有強拆、強插、群呼、組呼等功能,特別適合于指揮調度以及搶險應急燈場合,并較好地解決了通信頻率如何合理分配的老大難問題,因此備受專業運營管理部門的喜愛,是現代移動鐵路通信方式的首選類型[2]。當然這一系統還存在一些不組隊缺點,其中主要包括采用動態的頻率分配問題,沒有考慮到與周圍公用網絡的有效融合問題,沒有先進的路由合理選擇功能,并且在建立通路和自動過網時存在容易受干擾、信息丟失現象、保密性不強等,雖然此類缺點對于話音通信的影響不是太大,但是會對調度指揮中心與列車之間的實時雙向數據通信造成極大的影響,所以對于數據通信要求較高的場合并不適合。
四、鐵路通信技術的發展趨勢
隨著計算機網絡技術的飛速發展,實施企業網絡化管理已成為企業實現管理現代化的客觀要求和必然趨勢。鐵路信號系統網絡化是鐵路運輸綜合調度指揮的基礎。在網絡化的基礎上實現信息化,從而實現集中、智能管理。
從鐵路信號系統縱向發展看,德國已經形成從LZB、FZB發展到ERTMS的發展趨勢。LZB利用軌道電纜環線傳輸列車運行控制系統行車指令和速度指令機車信號,取消地面閉塞信號機,保留閉塞分區,列車按固定閉塞方式(即FAS)運行。FZB是基于無線的列車運行控制系統,是新一代移動自動閉塞系統(即MAS),其目的是實現低成本、高性能的列車運行控制系統,并已加入ETCS。
該系統包含運輸計劃、運行管理、維護工作管理、設各管理、集中信息管理、電力系統控制、車輛管理、站內工作管理等8個子系統,以通信信號一體化技術,實現中心到車站各子系統的信息共享,并使系統達到很高的自動化水平。另外成功地應用了安全光纖局域網,使之成為聯鎖系統、列車運行控制系統的安全傳輸通道,達到通信技術與信號安全技術的深度結合,實現了通信信號一體化。
簡單來講,鐵路通信網未來的趨勢應該是與公用網相融合,最終使鐵路通信網相統一于公用網。要實現這一要求,集群移動通信系統已經遠遠不夠,GSM(R)和現行的CDMA技術也不能達到這一要求[3]。從現在的發展狀況來看,只有繼續開發下一代的CDMA技術,才能實現這一目標。因此,鐵路通信網的無線接入部分今后的發展方向也必然是朝著新一代CDMA的方向發展,形成具有鐵路通信所特殊要求的公用無線通訊接入網。
五、結束語
近年來,鐵路通信技術不斷提高和進步,極大的推動了我國鐵路的發展,有效提高了勞動生產率、降低了運輸成本、保障行車安全和改善了運輸服務等。由于企業鐵路的固有局限性,使其有股道交叉多、調車作業頻繁、環境差等病害,將現代的鐵路通信技術應用在企業鐵路中,可以很好的解決這些問題,為企業帶來很大的經濟效益和社會效益。
參考文獻
[1]黃凱林.淺談現代網絡技術在鐵路通訊中的應用[J].中國信息界.2011,165(1):52-53.
[2]陳家斌.當前鐵路通信如何適應高速發展的鐵路要求[J].工程管理,2010,89(6):170.
數字通信的缺點范文5
[關鍵詞]直播車 車體改裝 音頻設備 音頻信號傳輸 錄音 制作 直播
隨著廣播技術的發展,現代的廣播節目更多地把自己的觸腳延伸到直播室外,于是,對技術上也提出了更高的要求。廣播作為聲音為媒介的傳播媒體,在聲音的質量上要比電視節目優越許多,特別是戶外廣場的活動及高品質的音樂會的轉播成為了一種需求后,就需要一種可移動的直播集成設備的產生。
廣播錄音直播車作為廣播節目播出的一種技術設備,剛興起時由于國內沒有專門改裝、集成整輛廣播直播車的設備供應商,基本上是由本臺技術人員根據現有的廣播技術、設備條件和節目需求,進行簡單的技術設計、配置,并自行安裝在各種車廂之內,于是各種形式的廣播現場錄音直播車五花八門。
一、車體的設計和改造
由于直播車是集成了錄音、制作、傳輸、擴聲等多種功能的設備,而在設計上又需要設備的擺放空間更加的優化,功能格局的劃分上更加的規范完善。車體的選擇上目前存在有兩種方式,一種是利用現有的客車底盤和車廂并在其中進行裝修隔斷,這種方法的優點是不改變車體的整體結構,格局緊湊,整車的性能得到保證;缺點是受到車廂原有尺寸的限制。另一種方法是保留原有的車廂的底盤,但車廂進行全新的設計,優點在于能夠自由的調配車廂的空間,缺點是車體的整體性能會有不同程度的下降。
車體的改造裝修方面要將設備按要求合理地安裝于車內,形成一個完整的體系。將車體空間按功能分為:控制導播區、播音區、音頻設備區、發射設備區。在施工上要完全按照國家相關安全規范,確保集成后的系統參數達到廣電總局甲級指標。
1、 運行性能好、載重平衡、防水防塵、隔熱性能強、車內布局合理、裝修實用雅觀。
2、 要求提供多路備份的動力系統,包括可靠的220V供電系統,自帶發電機、大功率UPS。
3、 要求提供良好的防震系統。
4、 具有液壓自動平衡系統,配有防雷系統,滿足惡劣天氣的播出安全。
5、 性能良好的空調器??照{是工作時產生噪聲的主要原因,減小噪音的主要的方法是選擇高風壓低風速的空調系統,在空調的安裝位置上要遠離播音。
6、 電纜盤的配置有音頻電纜、電源電纜、音響線、雙備份的電話線、光纖尾纖。
二、音頻系統
1、車內音頻系統。對于直播車內部音頻設備的配套,主要要考慮以下幾點,第一,直播信號的傳輸,第二,擴音信號的分配,第三,錄音的需要。所有設備盡量具備AES/EBU標準接口,具體配置和要求可提供如下參考方案:
a 、合理路數的數字播出調音臺;
b 、單機版音頻工作站、接入網絡的計算機:需要一套單機版音頻工作站利用便攜電腦連接到直播調音臺中,保證與直播室播出模式同步;
c、 由于現場直播節目互動的需要,需配置現場開通internet和短信平臺的計算機,也可以使用筆記本電腦;
d、音源:包括寬心型話筒二只、專業動圈話筒二只供主持人和嘉賓使用;專業音源播放設備;車內監聽系統(含音箱及均衡器)一套;立體聲音分一只;耳機分配器一個及耳機若干;廣播級調諧收音器一只;
e 、為了應對現場互動的節目需配置熱線電話橋接器系統一套,其中包括熱線電話多部,工作電話一部。對于接入熱線的節目出于安全考慮須安裝音頻播出延時器一臺。
2、現場擴聲系統,包含一臺合理路數模擬擴音調音臺;無線手持若干;動圈話筒、強指向性話筒;功放、大功率高保真音箱;均衡器、效果器、分頻器、反饋抑制器等;
3、現場監視系統及通訊及導播系統。由于直播中現場調音可能在直播車內,為了隨時了解現場的情況監視系統應包含二路攝像機,和必要的通話系統。
三、信號傳輸
目前音頻信號的傳輸方式多種多樣,并且各有優劣其中主要有以下方式:
1、電話傳送設備:建議配備同時具備普通電話、ISDN和MUSICAM編碼系統的電話耦合器,其特點如下圖。
2、無線數據傳輸:對于一些需要移動傳輸的節目有時可以采用調制成數字信號利用移動運營商提供的數據業務的上行空間來傳遞信號。這種技術理論上支持60km/h的移動速度穩定使用,但實際上130km/h以下的移動速度都可以使用。目前國內的數據業務運營商主要有基于GSM網絡上的GPRS以及基于CDMA網絡的CDMA1X。
3、光纖傳輸:光纖傳輸是到目前為止所有傳輸手段中質量最高、抗干擾能力最強的手段。光纖傳輸系統是數字通信的理想通道,與模擬通信相比較,數字通信有很多的優點,靈敏度高、傳輸質量好。因此,大容量長距離的光纖通信系統大多采用數字傳輸方式,但要使用光纖作為通訊手段直播車必須在光纖通到的地點才能使用。
4、 DAB傳輸:該系統在市區一定的范圍內可直接回傳,它利用安裝在大樓頂部的DAB接收天線進行接收,解調后的音頻信號送至中控機房進行切換分配、播出。
數字音頻廣播DAB是繼調幅、調頻之后新一代的廣播技術,它具有發射功率小、覆蓋面積大、頻譜利用率高等優點,有較強的抗多徑干擾和在惡劣環境下接收的能力,可保證高速移動狀態下的接收質量,業務構成靈活,并可利用衛星直播大幅度提高廣播的覆蓋率等優點,是廣播事業發展中一個新的里程碑。
數字通信的缺點范文6
現代通訊中數據通信越來越重要,評估誤碼率是評判傳輸系統性能的最終標準。誤碼率的測試都是作為一個系統指標主要集中在基帶信源碼的測試。隨著系統集成度的復雜性增加,系統功能的細化導致了在分機系統中也需要進行誤碼率的測試。接收機、發射機的誤碼測試已經越來越多地出現在我們面前。而誤碼率測試系統所面對的信號已經由傳統的信源信號轉變為模擬的中頻信號,甚至是射頻信號。針對不同階段的測試,RS均提供了相應的測試解決方案。
1.1接收機誤碼率BER測試解決方案接收機測試的目的是為了評估數字通信系統接收部分的整體性能是否符合設計和驗收要求。一般情況下,測試端口位于射頻輸入端口,采用標準信號源產生射頻測試信號,饋入接收機,然后將接收機輸出碼流反饋回信號源,完成接收機的誤碼率測試評估。接收機的測試項目很多,包括接收門限(或靈敏度)、載噪比C/N、動態選擇性、鄰信道選擇性等?;谝陨纤袦y試項目,其共同點就是每一個測試項目都是以誤碼率測試為參考。接下來詳細介紹基于羅德與施瓦茨公司的綜測儀和矢量信號源平臺,提供強大的誤碼率測試功能選件如何完成接收機誤碼率測試功能。(1)單端誤碼率(Single-EndedBER)測試通過綜測儀或者矢量信號源輸出射頻信號,饋入被測件,由被測件完成誤碼率測試,其測試平臺有兩種方式,具體參見圖1、2。該方法工作原理:通過信號源發送帶同步序列(如偽隨機序列或者帶Pattern的Datalist)的被測數據給DUT,DUT同步之后,解調數據并內部自己計算BER。此方法的特點如下:優點:由于BER計算由DUT完成,無需環回。缺點:DUT內部需要內置BER測量功能,工作量大、無法得到第三方認可。常見的例子:手機測試(非信令模式)、3G/LTE等通信制式的基站測試。適用的測試儀器:矢量信號源SMx或綜測儀CMU/CMW(2)環回誤碼率(LoopBackBER)測試常見的誤碼率測試環境需要借助第三方的儀表完成,主要通過環回的方式完成誤碼率BER測試。下面詳細介紹由羅德與施瓦茨公司提供的射頻環回和基帶環回測試解決方案。射頻環回誤碼率(RFLoopBackBER)測試射頻環回,該方法是信號源發送被測數據給被測件DUT,DUT解調(甚至解碼)后,再(編碼)調制到射頻,環回給測量儀器,由儀器測試誤碼率BER測試,由于要射頻環回,該測試往往由綜測儀來完成。測試平臺如圖3所示。由于無線通信綜測儀內置信號源和接收機,因此該方法使用起來極為方便,只需一臺綜測儀即可完成測量,完全采用射頻輸入/輸出連接方式,并提供直觀的測試結果顯示(見圖4)。常見的例子:手機測試(在信令模式,基于CMU/CMW)、GSM基站測試(基于CMD57或CMU300),適用的測試儀器:無線通信綜測儀CMU/CMW?;鶐Лh回誤碼率(BaseBandLoopBackBER)測試基帶環回(碼流環回)是本文重點介紹的測試方法,適用于除上面之外的情況,適用的測試儀器:矢量信號源SMx。原則上,基本的誤碼率測試裝置圖通常如圖5所示。羅德與施瓦茨公司的矢量信號源SMU200A可輸出如下信號:高性能調制質量(低EVM);噪聲干擾、失真源及衰落。因此,使用SMU200A進行誤碼率測試,只需要將被測件的時鐘和數據反饋回SMU200A內,就可使用單臺儀表完成幾乎所有接收機性能測試項目,其最大的好處在于:方便、簡潔、可靠。例如,用戶可直接使用SMU200A完成載噪比C/N測試,由于SMU200A-K80可以直接測試誤碼率,SMU200A-K62可以直接在內置的高斯白噪聲模塊AWGN進行載噪比模擬,然后將接收機輸出的碼流反饋回SMU200A內,最終使用單表完成BER~C/N的測試,使得整個測試平臺及過程將會更加簡潔(見圖6)。系統接收機誤碼率的測試可分為兩種情況:一是通過發送已知的偽隨機碼;另外一種是通過發送用戶定制的數據類型。兩者略有不同,其過程如下:——通過偽隨機碼方式進行誤碼率BER測試上文提到,誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸的總碼數,因此要想得到傳輸中的誤碼,就一定需要知道傳輸的碼流是什么,在這個過程中,可以通過傳輸偽隨機碼來進行。例如,PN9序列就是一個長度為29-1=511bit的數據流,同時具備較好的隨機性,保證了數字基帶信號定位時的恢復能力。圖7是通過SMU200A,采用偽隨機碼方式完成DUT的誤碼率測試示意圖。原理:SMU發送射頻調制信號,調制特性根據DUT的配置來定,比如短距離無線數據通信ZigBee設備,可通過SMU200A的任意矢量調制模塊產生Zig-Bee設備需要的信號,如2.4GHz頻段的OQPSK信號(采用半正弦濾波成型)。數據類型為PRBSdata,發射信號可加噪聲模擬C/N,然后通過DUT解調,解調后的數據饋入SMU-K80接口,SMU將解調數據和原始數據進行比較,即可測出誤比特率情況;其特點如下:可支持的偽隨機序列有PN9、PN11、PN15、PN16、PN20、PN21、PN23;支持的最大傳輸速率可達60Mbit/s;可進行誤塊率測試BLER,支持CCITTCRC16類型的校驗碼;時鐘、數據輸入阻抗,支持1kΩ、50Ω兩種方式。——通過用戶定制數據方式進行誤碼率BER測試有時候,用戶需要測試設備在正常通信狀態下的誤碼率,而這類產品大多要求發送用戶定制的數據類型,而不一定是偽隨機碼,這就要求我們可以在用戶定制數據類型下進行誤碼率測試。圖8通過矢量信號源SMU200A采用Datalist格式發送用戶定制的數據,然后通過K80誤碼率測試模塊完成接收機誤碼率測試。原理:SMU發送射頻調制信號,調制特性根據DUT的配置來定,數據類型為Datalist格式,可通過ControlList作為Enable信號進行定制數據的控制以滿足客戶設備工作狀態的需要,然后通過DUT解調,解調后的數據饋入SMU-K80接口,SMU將解調數據和原始數據進行比較,即可測出誤比特率情況。另外,用戶定制的數據可編輯成*.txt格式,然后通過羅德與施瓦茨公司的工具ARBToolBox可非常方便地完成數據格式的轉換,其誤碼率測試設置框圖如圖9所示。
1.2發射機誤碼率BER測試解決方案如前文所說,接收機誤碼率測試是衡量數字通信系統傳輸質量的主要目標,接收機性能的好壞決定了是否可以正確接收傳輸信息。綜所周知,隨著數字通信的快速發展,無線通信的環境越來越復雜,傳輸的信息很容易受到外界的干擾,從而在發射機部分就已經產生誤碼,此時需要用戶首先判斷誤碼在什么時候、什么階段產生,比如有時誤碼的產生是由發射機本身性能不好而產生或者由于傳輸路徑受到干擾而產生的,所以發射機誤碼的測試也來越受到用戶的關注,如下面兩種情況:(1)發射機自身產生誤碼(此類情況,一般主要由發射機的時鐘誤差如時鐘抖動等,或者發射機的非線性所引起的誤碼,放大器\混頻器\等失真引起,如群時延),具體參見圖10。(2)傳輸信道引起誤碼(此類情況,一般主要由傳輸信道的惡化,如多徑干擾、噪聲疊加等信道失真所引起的誤碼),具體參見圖11。羅德與施瓦茨公司的矢量信號分析儀FSW、FSV都可以在任意矢量信號分析模式下提供此功能的測試,其基本工作原理如圖12所示。從圖12可以看出,首先被測件DUT需要發射一串已知數據,然后通過FSW/FSV記錄一個所有可能性的數據文件XML-File,最后將解調的數據與記錄的XML-File文件做對比,計算出誤碼率。數據文件XML-File產生原理如圖13所示。如圖13所示,其操作步驟如下:記錄工具RecordingTollforSequences.EXE采用TCPIP控制FSW/FSV。運行,此步驟完成所有可能性的數據記錄,取決于發送的數據序列長度以及調制方式的選擇,如發送偽隨機碼PN9序列、QPSK調制,由于QPSK有4種相位,因此最終的數據序列長度將達到(29-1)×4=2044。在RecordingTollforSequences.EXE工具運行完后,可通過StoreforK70產生需要的XML文件。然后導入已經記錄的XML文件,進行已知數據文件解調(見圖14)。最后,根據解調的總比特數和錯誤比特數,計算出發射機所產生的誤碼,具體參見圖15。至此,我們已經得到了發射機的誤碼率BER。此外,記錄的數據文件XML,還可帶來一個意想不到的用處—精確同步。顯然,以前的任意矢量解調軟件K70可以完成各種調制方式的解調,但如果仔細研究,會發現那是一種盲解,即未知數據解調。而通過FSW/FSV提供的誤碼率計算功能,還將帶來已知數據的解調功能,并且可提供一種精確同步的功能,具體參見圖16。實際測試案例:圖17為被測件在加入高斯白噪聲AWGN,其載噪比C/N=10dB情況下,發射機誤碼率測試結果顯示。
2誤碼率BER測試儀表介紹
RS提供了一系列的儀器以滿足不同的數字通信系統誤碼率測試需求,表1為本文中提到的測試儀器,包括接收機誤碼率和發射機誤碼率測試儀表介紹。
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