无线传输方式简介(精选7篇)
电力传输在电力系统内叫电网,即电源点(水电站、火电站、核电站、风力发电站、太阳能发电站、地热发电站、垃圾发电站、生物能发电站等)和用户(居民、工厂、矿山等)之间的连接单元。电网总的来说分为输电线路、变电站、换流站、开关站几个单元,输电线路是连接变电站、换流站、开关站的网络,简单的说变电站、换流站、开关站相当于自来水公司的加压站和储水池,输电线路则相当于各种尺寸自来水管,对用户和自来水公司发电单位电源点都十分重要。输电线路按电压等级分类,110kV以下线路一般丘陵及平地主要采用水泥杆,220kV及以上线路采用铁塔。110kV和35kV线路在大山区大多采用铁塔以保证线路安全运行。10kV及以下线路基本采用水泥杆。
变电站、开关站是交流线路上使用的,主要作用是进行电压电流转换,如110Kv线路上的电要送到用户居民家就必须要通过变电站先将其降压为35Kv,再通过35kv线路送到35kv的变电站转换为10kv,再通过10kv线路送到10kv的变压器转换为220v的民用电到居民家中。
换流站是进行交流电和直流转换的,一般用在网络中间,不出现在电源侧或用户侧。
电力设计施工资质,设计资质按甲乙丙丁戊己进行分级,甲级为最高等级,甲级资质可以进行电力系统内所有等级电网的设计,乙级资质可以进行220kv及以下等级的电网设计。施工资质按一二三四五六
典型的LMDS系统是运用蜂窝网络的布局, 目的是为了缩短传输距离、减小发射功率。蜂窝网中心站运用扇区分格系统, 并且配置全向天线和扇区天线以达到实现全向覆盖, 通过点到多点的连接来保持与服务区固定的用户通信。从以上特点不难看出, LMDS是一种比较适合在城域范围内迅速提供高速宽带业务的解决方案, 但是如果将LMDS使用在提供基站几个2M上并不经济, 除此之外LMDS也有缺点, 简述如下:
1、LMDS系统的覆盖范围有限。
对于运营者而言, 覆盖范围是决定其投资成本、业务发展速度的关键, 而这项指标同样也是与系统工作频段、调制方式密切相关的。微波频段越高, 在自由空间的传播损耗越大, 穿越障碍的能力也越弱, 因此需保证视距传输, 而且还更容易受到雨、雾等不利天气因素影响, 传输距离变短。另一方面系统的调制方式越复杂, 对信噪比的要求也就越高, 这也限制了系统的传输距离。
2、相比3.
5G和小微波, LMDS的设备成本的相对昂贵以及各国对LMDS频率规划的差异成为制约LMDS发展的关键因素。从以上论述可以看出, 目前在解决基站接入方面LMDS应用尚不广, 但将会在宽带无线接入领域起到越来越重要的作用, 尤其在大城市数量多、人口密集的中国。
二、VSAT技术
VSAT即甚小孔径终端 (Very Sm al Aperture Term inals) , 是由天线尺寸小于2.4米、设备紧凑、全固态化、功耗小、价格低廉的卫星用户小站和一个枢纽站组成星状或网状的通信网, 能够支持2 M bit/s以下低速数据的单向或双向通信。VSAT系统中的用户小站对环境条件要求不高, 不需要设在远郊, 可以直接安装在用户屋顶, 不必汇接中转, 由用户直接控制通信电路, 因而组网安装方便灵活。VSAT所能提供的业务很多, 但我们这里主要谈在基站接入方面的应用。
VAST采用的波段主要有C波段、Ku波段和Ka波段。C波段在许多发展中国家应用很广, 而一些发达国家则采用更高频率的Ku和Ka波段。虽然Ku和Ka波段因其频率高、波长短, 降雨衰耗和大气衰减比采用C波段时的要大, 但Ku、Ka波段和C波段相比有以下优点:
1、因Ku和Ka波段频率较高, 可以避免与地面微波天线、固定卫星通信之间的干扰。
2、Ku和Ka波段卫星转发器的EIRP和接受灵敏度比C波段的卫星转发器要高。
三、3.5G接入
3.5 G地而固定无线接入系统, 采取种点到多点的拓扑结构, 其主要系统构成有中心站 (包括中心控制站CCS和中心射频站CRS) 、终端站和网管系统。3.5 G其实是采用点到多点的微波传输技术, 主要用于解决企业、集团用户的中、高速匀_联网接入业务, 它也叫作为话音、数据体化接入解决方案, 具有广泛的应用价值和前景。3.5 G H z地而固定无线接入系统的中心站至终端站之间的传输环境叫做到准视距, 无论在城市、城郊或农村均叫得到广泛应用。这里我们也主要讨论它使用在解决基站接入方而的优势和小足。
1、采用3.5 G技术解决基站接入有如下优点:
(1) 覆盖范围
3.5 G Hz地面固定无线接入技术覆盖范围可达7 km以上, 由于使用的频率较低 (远低于LM DS和小微波) , 因此降雨因素对3.5 G Hz地面固定无线接入技术的影响很小。
(2) 成本
从系统成本上来看, 3.5 GHz地面固定无线接入比其它固定无线接入技术 (如LMDS) 技术成熟度高、技术难度小, 因而设备成本较低, 同时覆盖用户数广泛, 单用户分担的成本也较低。因此3.5 GHz地面固定无线接入适合于在业务发展期进行较大范围的覆盖, 从面上提供业务。
2、采用3.5 G也存在如下一些问题:
(1) 干扰
除了无线接入普遍的缺点如雨雪影响及稳定性差外, 还存在干扰问题, 包括同频段的干扰和不同运营商系统之间的干扰。另外还有由于频率复用缘故, 加之雷达、散射通信系统以及卫星通信等带来的系统的外界干扰。
(2) 系统容量
工作在3.5 GHz的固定无线接入产品采用64 QAM调制方式实现了极高的频谱利用率, 点对多点的连接方式刚好配合BSC与BS间的拓扑结构, 每个远端站可提供最大2*2 Mbit/s的传输速率, 而未来3 G基站完全可能与2G的基站共址, 因此3.5 G能否完全满足BSC与BS间的传输要求还是一个未知数。综上所述, 3.5 G使用在解决目前急需传输的基站接入是合适的, 但需要考虑解决干扰问题和容量问题。
参考文献
[1]杨美刚、李小文:《一种释放基站传输资源的方法》[J].移动通信, 2007, (06) .[1]杨美刚、李小文:《一种释放基站传输资源的方法》[J].移动通信, 2007, (06) .
介绍一种以C8051F020 MCU为控制核心、结合CDMA业务和GPS系统开发的移动无线数据传输系统,整个系统由移动终端、CDMA网络、Internet网络、信息管理中心服务器四部分组成;重点描述移动终端的硬件组成、软件设计。系统可用于移动状态下移动无线数据传输,例如车辆调度管理,停车场所和交通监测数据的传输,金融系统POS联网,气象站数据采集,各种分布式遥测遥控系统等。实验结果表明,本系统应用于各种移动场合的数据传输是目前最好的选择。
目前,移动无线数据传输的方式主要有3种:GSM短消息、GPRS和CDMA。它们的特点比较如下:
① 移动通信网GSM短消息方式。短消息是GSM网所具有的电信业务之一。所谓的短消息是指长度不超过160个字符的文本消息。由于短消息传输用的是信令信道,采用存储转发的方式,因此短消息服务费用低,传输延时不固定,根据当前的短消息业务使用情况而定。短消息方式的缺点是数据传输速率低、具有延迟性且时间不定。
② GPRS(General Packet Radio Service),即通用分组无线业务,是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务,
GPRS采用分组交换技术,按流量计费,高效传输高速或低速数据和信令。GPRS理论传输速率可达171.2 kbps,实际传输速率大约在40 kbps。中国移动5月18日开始正式商用GPRS网络。
③ CDMA 1X原意是指CDMA 的第一阶段,可支持308 kbps的数据传输、网络部分引入分组交换,可支持移动IP业务;CDMA 1X是在CDMA IS95系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为CDMA用户提供分组形式的数据业务;CDMA 1X理论传输速率可达300 kbps,目前的实际传输速率大约在100 kbps左右,可以用于Internet连接、数据传输等应用。CDMA 1X无线数据通信系统的特点是按流量计费,即一直在线,按照接收和发送数据包的数量来收取费用,没有数据流量的传递时不收费用。
移动无线数据传输第1代移动通信系统是模拟式的,已淘汰。第2代移动通信系统是数字蜂窝式的,如TDMA的GSM和CDMA的IS95。GPRS和CDMA 1X都是2.5代的移动通信系统。中国联通公司已经拥有了一个覆盖全国的CDMA2000 1X网络,用于提供1X数据分组业务。
CDMA 1X与GPRS虽然都是2.5代的移动通信系统,但1X网络通信速度远高于GPRS网络,而且易于平滑过渡到3G移动通信系统。未来的第3代移动通信系统虽然有几种模式,但毫无例外地都是CDMA码分多址的。
【摘要】随着人们对无线通信技术需求的不断提高,基于传输技术的优化设计无线通信终端技术,能通过无线通信模块实现与无线互联网的连接,并且可以通过无线通信访问互联网上的内容,实现无线上网功能。在通信工程中,传输技术占据着非常重要的地位,随着通信工程的普及以及移动信息设备的不断发展,必须解决网络传输技术问题。论文主要对传输技术在无线通信系统中的应用进行探讨。
【关键词】通信论文
1引言
近些年,我国的数据业务和视频业务等通信业务有了很大的提升,人们的生活和生产中信息数据的传递的需求也不断的提高。所以,必须加强通信工程的建设,并对传输技术在通信工程中的应用进行分析,从而为人们的生活和生产提供良好的通信服务。在通信工程中,传输技术占据着非常重要的地位,随着通信工程的普及和移动信息设备的不断发展,网络传输技术是一个必须要解决的问题,需要通过对传输技术在通信工程中的应用进行分析,找出传输技术未来的发展方向。
2分析无线通信技术
在当前社会中,无线通信技术是一种能为个人手持设备(如PDA、手机)、电脑等终端提供无线接入网络的方式,应用无线传输网络信号的方法使终端设备与网络互相连接,为用户提供方便的无线通信服务。在无线通信技术中,不仅可以帮助用户访问网络中的电子邮件、提供Web以及流式媒体的网络信号,还能为用户提供基于无线访问宽带互联网的支持,使人们更便捷地上网浏览消息,发挥积极的应用价值。
3无线通信系统中应用传输技术的特点
3.1传输产品体积较小
现阶段,随着信息化技术的发展和科技的进步,传输的产品的体积正在不断地缩小,例如,通信工程延伸出来的一些产品的体积在不断地缩小,在体积缩小的同时,传输产品的灵活性逐渐有了提高,传输产品体积的缩小减小了产品占据的空间,为人们在使用传输产品的同时带来了很大的便利,也降低了生产传输产品的成本。而且体积小的传输产品还具有较高的性价比,传输产品通过点和点之间的传输,给通信工程的发展创造了便利的条件。
3.2传输设备呈现一体化
通过对传输产品的传输效率和速度进行分析,传输设备的一体化进程可以为监管提供非常有效的便捷条件。在一体化的传输设备中,相关管理工作人员能使用一些备用设备对信号进行传输,这样可以有效地提高传输产品的便捷性。利用SDH技术将接口板卡和传输产品进行结合,能提高传输设备的传输信息的效率,特别是使用分插技术时,不仅可以对传输产品中的电路进行灵活性的分配,而且对整体局域网的建设也有很大的帮助。
3.3传输设备具有多样化功能
由于传输信息的产品的体积非常小,在体积小这个基础上,一台传输产品设备上聚集了很多独立的设备具有的功能[1],很大程度地减少了这些独立设备对光纤的占有数量和规模,从而提高了传输信息的线路的使用效率。传输产品多样化的功能让传输技术的质量和价值都有高效的体现,同时也为传输产品的用户提供了一个非常便利的应用。
4无线通信系统中关键传输技术的种类
4.1MIMO技术
MIMO技术主要是利用多个天线实现多发和多收的目的,天线数量越多,信道的容量也就越大,通过技术的应用可以使信道的传输的可靠性大大提高,并且使信道的容量也得到进一步的提升,有效降低误码率。目前,MIMO的相关理论已不断成熟,国内外很多机构都专门建设了研究MIMO技术的实验平台,例如,在我国的东南大学和北京邮电大学就有专门的实验室。我国对这种技术的研究也是源于20世纪末,截至,我国自主MIMO技术的项目就有30多个,国家在启动863计划后,先后有十几家高校和企业参与到了这个计划中。
4.2OFDM技术
OFDM技术可以有效地克服信道频率的选择性衰落,其实是一种多载波调制。这个技术的使用原则是把信道分成多个正交子信道,然后再把高速数据转换为并行的低速字数据流,再分别调制到子信道上进行传输。众所周知,子信道上的信号贷款必然小于信道的相关带宽,所以可以把每一个子信道都看成是一个平淡的衰落信道,在OFDM技术的实际应中,其本质是和交织、纠错编码结合在一起[2]。
4.3自适应传输技术
自适应传输技术可以根据不同的环境、业务需求等对传输的模式、功率和带宽等进行有效地改变,这样不但保证了传输的质量,而且也提高了对信道的使用效率。自适应传输系统的模型图如图1所示。
5传输技术在通信工程中的应用探究
5.1长途干线网中对传输技术的应用
在长途干线网的早期使用的是SDH,即同步数字系统。随着经济的发展和人们生活水平的提高,传输技术使用的用户逐渐增加,由于SDH在进行长途信息的传输过程中,+MSC的间距相比较来说都比较大,所以在长途干线网中使用同步数字体系的成本比较高,而且不仅成本较高,使用同步数字体系的传输产品的各个方面都有很高的要求。为了解决上述的传输问题,技术人员往往会将WDM系统和SDH系统进行结合,这种二者结合的方式不仅没有对传输产品的硬件进行改变,而且还增加了传输设备的容量。通过ASON系统和DWDM系统之间进行组合的方式,能把二者的优势有效地发挥出来,而且还能有效地提高整体网络的功能。由于ASON系统有单节交叉等方面的特点,所以使用ASON系统不仅能增加容量,还能增加灵活性。
5.2本地骨干网中对传输技术的应用
通过对本地骨干网的研究分析,我们可以看出目前传输技术在本地骨干网中的`应用主要表现在:通过智能网络技术和同步数字系统等一些先进的传输技术在本地骨干网中的应用,很大程度地推动了我国计算机网络技术的发展[2],促进了我国通信工程中资源的高效使用。因为本地骨干网的容量较小,因此,在进行信息传输时只能传输一些容量较小的信息,这是本地骨干网最大的缺点。在本地骨干网中,传输技术有非常明显的优势,即不仅具有很好的性价比,而且传输信号的效果也非常好。所以在进行短距离的信号传输时,传输技术的应用比较广泛。
5.3无线传输中传输技术的作用
无线传输在传输信号时采用的是电磁波形式。在传输信号的方法中,无线传输的成本是最低的,并且无线传输的运行过程也相对比较稳定。把无线传输技术和监控技术结合在一起,可以形成一种无线监控系统,无线监控系统能实现不同地区的信号之间的传输和监控的工作。同时,利用无线监控系统还能建立起便捷的视频数据库。因此,无线传输技术不仅能提高传输技术的扩展性,还具有十分高效的扩展性。
6应用效益分析
基于传输技术优化设计无线通信终端系统,确保设计的无线通信终端是应用无线通信技术实现的,不仅能确保设计好的终端设备为一些便携式电子产品提供无线接入的功能,也可以满足人们随时随地上网的需求,使设计好的无线通信终端能够拥有更多的用户群。基于传输技术优化设计无线通信终端,可以有效地扩大无线通信的网络覆盖范围,并且可以实现对整个城市的信号覆盖。同样,基于传输技术设计无线通信终端,也可以在手持终端以及增值业务中大量应用该技术,以发挥其积极的影响以及社会应用效益。
7结语
总而言之,通过对传输技术和通信工程进行全面的研究和分析,可以发现传输技术在通信工程中的发展会逐渐走向多样性和多元化的道路。当传输技术出现多元化的发展时,会提高通信工程中一些相关传输设备的使用性能和效率。同时多样性的传输技术能让通信工程中的信号传输和网络的连接变得更加便捷和稳定,从而实现通信工程的有效、可靠和稳定的运行。在通信工程中传输设备体积比较小的基础上[3],逐渐把很多独立设备具有的功能进行了集中,这样不仅能提高传输线路的使用效率,还减少了传输信号的成本,同时传输技术多样化的发展趋势,也对传输设备的功能进行了增加,从而提高了传输设备相关业务的能力。
【参考文献】
【1】周宸宇,刘佳权,杜昊霖.无线协同中继通信系统的传输技术分析[J].通讯世界,(8):83.
【2】陈博杰.认知无线通信系统中的传输技术研究与实现[D].西安:西安电子科技大学,.
使用Data-Linc无线数传电台和传统滑线的对比说明
在钢铁厂、发电厂或港口的堆取料机或斗轮机上使用美国Data-Linc Group公司制造的2.4GHz智能频谱通讯设备(SRM6100工业级无线电调制解调器),和传统的使用滑线(盘卷电缆)通讯相比,主要体现在以下几个方面:
1、因堆取料机上常规通讯电缆一般是和动力电缆一起捆绑走线,而堆取料机又是经常移动的设备,运行时间长了,对电缆的磨损不可避免,需要经常进行维护和更换,而使用无线电调制解调器,将使设备投入运行的时间更短,免除了配线装置和滑动环通信的维护费用。
2、常规通讯电缆如果在运行过程中如果断了的话,需要整根电缆更换,甚至有可能会牵连到动力电缆的更换,这就可能造成运行后的维护成本是非常昂贵的(电缆费用加上安装费用,安装电缆需要花时间),若用无线调制解调器的话,运行后的维护成本几乎为零,这将使原料传输程控系统进一步完善,有利于提高生产效率。
3、传统的通讯电缆(盘卷电缆)可传输的信息量有限,而且对于斗轮机/堆取料机这类移动的设备来说,敷设难度大,易损坏,维修困难,而使用无线调制解调器,将会提高点检维修人员的工作效率,降低了劳动强度,避免了使用滑线电缆所引起的高投入,易损坏,数据传递量有限、维修工作量大且可靠性差等弊病。使用串口无线调制解调器SRM6100的主要优点:
1、这是一种串行通讯设备,主要用于带有RS-232、RS-
422、RS-485标准接口的上位机、各种品牌的PLC/RTU以及数据终端设备相互之间的无线电通讯;
2、全双工的工作模式:一是不存在收/发转换时间,不存在发射建立时间,这对实时控制十分有利;
3、接收灵敏度很高:其接收灵敏度达到 –108dBm @ BER 10-6;品质因素高:工作环境温度为 –40 oC--+75 oC;
4、智能频谱技术:能够自动地避开同频干扰的影响,即使二套相互独立系统的设备安装在同一地点,相互之间也不会干扰对方的工作,自动组成冗余通讯路径和自动选择最佳通讯路径)、信息的安全性(和伪随机码有关的相关性决定了通讯的保密性);
5、很强的抗多径干扰能力:特别适合在钢铁厂或发电厂这类电磁环境比较恶劣的工业场合下使用,充分利用二次辐射源(反射信号)维持正常的数据通讯,既不误码,更不会传递错误的信息。
6、智能化程度高:能够自动避开同频干扰,强大的通讯纠错能力:通过自身强大的纠错功能,绝不会向所连接的数据终端设备传递错误的信息。
7、工作模式设置灵活:SRM6100在系统中,无论是作为主站、从站中继站或是从站/中继站,无论是点对多点方式还是点对多点方式,它们在硬件上都是一样的,只是内部工作参数设置不同。使用“视窗”操作系统所包含的“超级终端”,就可以方便地对系统的各台站进行维护。这意味着备份设备的型号是单一的,备份的设备量将大大减少,维护费用是经济的;也意味着维护时间短,系统恢复快,对生产过程的影响时间缩短,这本身就具有经济性;
8、优良的电磁兼容性能:SRM6100的带外杂散辐射功率指标,选择性指标都远远优于FCC论证要求和中国无线电管理核准要求,通常,SRM6100和各种品牌的PLC/RTU设备安装在同一个机柜里,它们之间不会相互干扰,尤其是插槽式SRM6100可以直接插在相应品牌的PLC上,不会对PLC的工作造成任何不良影响;SRM6100的射频电缆可以和动力电缆(包括变频器动力电缆)一起敷设,它们之间的相互感应都不会影响对方的正常工作;
9、极低的故障率:平均无故障时间 MTBF ≥ 40万小时;
10、使用业绩不凡:在中国市场,SRM6100已经在很多高可靠性要求的工业自动化场合经受了严峻的考验,投入使用一年以上的SRM6100无线电调制解调器已达1000多台,目前尚无在使用现场发生故障的记录,从而树立了良好的品牌形象。
尽管选用Data-Linc的产品一次性投资可能比滑线要大,但从实用性能和长期使用可靠性的观点看,其经济性是很明显的:
1)“实用性能/价格”比高:从2.4GHz跳频扩频通讯技术及产品的实用性能和在系统中所能完成的通讯质量来衡量,其投资是值得的。
2)“可靠性/价格”比高:从2.4GHz跳频扩频通讯技术及产品的长期可靠性和在紧急情况下可靠地完成数据交换、实时控制、通讯路径冗余和通讯切换等功能来看,其投资也是值得的。
3)可以避免重复投资:如果使用了性能差和可靠性差的通讯产品,结果不能充分满足系统的使用要求,可能会使业主单位提前进行技术改造,被迫重复投资,造成更大的浪费。
附:Data-linc在中国区钢铁厂、发电厂及港口行业中的应用项目和投产日期
摘要:文章介绍了目前两种第3代移动通信系统中的宽带无线传输技术方案――以欧洲为代表的W-CDMA和以美国为代表的CDMA2000。
关键词:移动通信宽带码分多址直接扩频无线传输技术
信息时代对通信系统的依赖越来越强,随着人们对移动通信需求和业务类型的增加,现有的移动通信系统已面临许多问题。由于用户的不断增加,现有系统的容量越来越显得不够,且现有系统很难提供新业务,全球覆盖、漫游业务更难以实现。为此,国际电联(ITU)提出了全球用一个统一的标准来实现第3代移动通信系统,即后来的IMT-2000。
日本于1997年初就着手第3代系统的标准化过程,并提出了一种基于宽带CDMA的方案,日本的行动促进了欧洲和美国的标准化进程。由于日本自然条件的限制,为了使自己能在未来的第3代移动通信市场中占有较大的份额,日本倾向于欧洲提出的宽带CDMA方案W-CDMA,日本方案将可能与欧洲方案统一,形成以欧日为代表的W-CDMA方案。在美国和韩国等国,由于基于IS-95标准的CD-MA第2代系统的研制成功,提出了以IS-95为基础向宽带发展的第3代移动通信系统,具有代表性的是宽带CDMAOne,后来改为CDMA2000。因此目前有关第3代移动通信系统无线传输技术(RTT)方案基本上分为以上两大派别。这两种方案中除了扩频码速率和下行链路结构上的不同之外,网络同步问题是两者的又一区别,W-CDMA系统中各小区是异步操作的,而CDMA2000中各小区是同步操作的,后者采取同步操作的一个原因是考虑到与IS-95的兼容问题。当然在IMT-2000无线传输技术方案提交的过程中也有其它一些方案,但本文主要介绍W-CDMA和CDMA 2000这两种方案。
1 CDMA2000
CDMA2000方案中主要考虑到空中接口与IS-95的兼容问题,最大限度地沿用了IS-95的主要技术和技术思路。CDMA2000的扩频带宽为N×1.25MHz(N=1,3,6,9,12),即1.25MHz,3.75MHz,7.5MHz,11.25MHz和15MHz。在该方案中,当N=1时,就是IS-95所支持的扩频带宽。在其它带宽上,为了和现存的IS-95系统载波正交地并存,除了采用直接扩频的方式外,还使用了多载波方式。从整个方案看,CDMA 2000可以看作为IS-95的升级版,所有IS-95的信令系统可以看作是CDMA 2000的一个子集,因此CDMA 2000与IS-95的信令系统、空中接口尽可能地保持一致或相似或共存,系统可以覆盖IS-95的工作频段。
CDMA2000中定义了如下一些物理信道:前向、反向基本信道,前向、反向增补信道,前向、反向专用控制信道,前向、反向公共控制信道,前向、反向导频信道,前向寻呼信道,反向接入信道,前向专用辅助导频信道,前向公共辅助导频信道,前向同步信道。按照信道所传输的信息可以将这些物理信道分为专用信道和公共信道两类。前向专用物理信道以点对点的方式从基站向一个移动台传输信息。反向专用物理信道用来传输从某个移动台到基站的信息。公共物理信道也分为前向和反向公共物理信道,前向公共物理信道主要是以点对多点的形式由基站向一组移动台传输两种信息:广播式的管理信息(如系统参数)和发送给指定用户的定向信息(如寻呼信息)。反向公共物理信道包括反向接入信道和反向公共控制信道,主要以竞争方式向基站传输来自多个移动台的信息。
在前向链路中,考虑到和IS-95的兼容,CDMA2000的前向同步和寻呼信道具有两种方式:共享同步和寻呼信道、宽带同步和寻呼信道。共享方式所提供的信道可以供CDMA2000和IS-95使用,显然这种信道只能用在系统配置为覆盖方式情形下。而宽带信道方式是作为前向公共物理信道的一部分,并在整个信道带宽上进行调制,这种信道可以应用在覆盖配置和非覆盖配置的系统中。CDMA2000中,系统为所有用户提供了一个前向公共导频信道。该导频信道是以0号Walsh码扩频过的全0序列。公共导频信道在基站以广播形式通过天线扇区传输,需要导频信号和用户数据能通过同样的路径传输,因此一个天线波束需要一个单独的辅助导频信道。在CDMA 2000中,当在基站使用天线阵列时,前向辅助导频信道就是为了这个目的而引入的,该信道和其它前向信道使用正交Walsh码码分复用在物理信道上。由于辅助导频信道上传输的是全0,而且该信道的引入占用了一个Walsh码道,减少了用于业务信道的可用正交Walsh码,所以辅助导频信道可以使用较长的Walsh序列。在保持码正交性的前提下,可用增加Walsh码长度的方法增加用于辅助导频信道的码数目。
CDMA2000前向链路支持N×1.2288Mcps(N=1,3,6,9,12)。N=1时,与IS-95相似,但是使用了四相相移键控(QPSK)调制和快速闭环功率控制。当N≠1时,可以采用N个1.25MHz载波进行多载波传输,每个载波上的扩频切谱速率为1.2288Mcps(Mcps为每秒兆切谱数);也可以用切谱速率为N×1.2288Mcps在一个载波上对数据进行直接扩频。CDMA2000中提供了两种前向数据信道:基本信道和增补信道。这两种信道使用正交码将它们分开,而且一般传输功率也不相同。CDMA2000就是利用这两种信道处理用户同时发起的多业务问题的。前向基本信道上传输的是和IS-95中一样的变速率业务,在接收端需要进行速率检测,每种速率的业务用正交码道传输,帧周期为20ms和5ms两种。其中20ms帧可以支持IS-95中业务速率集合RS1和RS2。前向增补信道支持两种工作模式:第1种模式用于数据速率不超过14.4kbit/s的业务,在接收端用盲速率检测数据速率。该模式下所支持的数据速率是由IS-95中业务速率集合RS1和RS2所派生出来的业务速率。帧结构和20ms的前向基本信道相同;第2种模式是提供数据速率信息的。前向基本信道和增补信道的第1种模式所传输的数据用循环编码,而在增补信道的第2种模式中,高速数据可以采用循环码或Turbo Code的编码方式。值得一提的是前向增补信道可以根据实际情况有多个增补信道。
CDMA2000系统中,数据采用了调整编码速率,符合重复以及序列重复等多种速率匹配的方法。系统中,每个基站可以有多个前向寻呼信道,各个寻呼信道用经过掩膜算法的长码加以区分。前向专用控制信道的帧周期也是5ms和20ms两种,并采用循环编码。CDMA2000中为了减少小区内干扰,每个前向物理信道都经过正交的Walsh码调制。不同的信道使用的Walsh码字是不同的,所有经过Walsh正交复用的各个信道经过速率匹配、信道编码(循环码和Tur-boCode)以及交织等处理后,通过用户长码进行扰码,再映射到I、Q路(对于多载波方式,首先将数据分为N路),分别进行信道增益、功控信息插入及Walsh扩频等处理。经过脉冲整形滤波器和射频调制后发射出去。如前所述,当N=1时,系统可以在现有的IS-95频段上进行射频调制,也可以在其它频段上调制,而其它新的CDMA 2000信道则要求和现有的IS-95信道正交地存在。
在反向链路上,反向专用信道除了反向导频信道常用外,反向基本信道、增补信道及专用信道根据实际业务需要可用可不用。各信道用正交Walsh码分开。导频信道和专用控制信道映射到I路,基本信道和增补信道映射到Q路。I、Q路的数据用伪随机数(PN)序列扩频。经脉冲整形滤波后,调制到射频发射。增补信道一般用2比特的Walsh码扩频,当需要用两个增补信道时,则采用4bit的Walsh码。如再需要增补信道,则可通过增加Walsh码的长度(最长为8bit),同时将其分别映射到I、Q路。反向导频信道上发送的是经过时分复用的功率控制信息和一个固定的参考值。基本信道传输IS-95支持的RS1和RS2速率。反向增补信道与前向增补信道一样,也是两种模式。基本信道和增补信道的信道编码方式与前向的编码方式相同。反向公共信道中,反向控制信道扩展了反向接入信道的能力,公共信道以时隙ALOHA方式工作。每个反向接入信道或反向公共控制信道都由一个接入前导部分和接入消息封装组成。前导部分为无数据承载的反向导频信道,长度为N×1.25ms(N≠0),N由基站指定。前导部分的长度由基站搜索PN码的速率、小区半径以及小区的多径特性所决定;接入消息封装包含接入或公共控制数据以及相关的导频信号。当移动台以某一种方式和基站通信时,与接入信道相关的反向导频信道和与反向公共控制信道相关的反向导频信道在结构上是相同的。它们的主要区别在于与接入信道相关的反向导频信道没有功率控制子信道,它传输的是全0。反向接入信道是以固定的9600kbit/s或4800kbit/s发送的,通常是9600kbit/s。基站可以通过广播信号指定移动台接入信道的发送速率。而当移动台发送功率受限时,移动台也可以自动地将接入信道的速率降低到4 800kbit/s。但是在一个接入周期内,该速率保持不变。反向公共控制信道的数据速率为9.6kbit/s、19.2kbit/s和38.4kbit/s,在后2种速率下的发射功率分别比9.6kbit/s的发射功率高3dB和6dB。同样基站可以指定其发送速率,移动台可根据本身发射功率自动调制发送速率。
2W-CDMA
1998年元月,欧洲电信标准委员会(ETSI)从各家公司提出的5种候选方案中选出两种方案:基于频分双工(FDD)的WCDMA和基于时分双工(TDD)的TD-CDMA方案,
显然这两种方案不可能同时独立地提交给ITU(ITU起先的意图是实现全球标准统一化)。但是这两种方案各有优缺点,因此ET-SI正努力试图将这两种方案融为一体,形成一个FDD、TDD双模式共存的方案,期望这种方案能够灵活地适应不同环境、数据速率的变化以及各个运营商的要求。WCD-MA可能工作在覆盖面积较大的区域,提供中、低速业务,而TD-CDMA则主要侧重于业务繁重的小范围内,提供速率高达2Mbit/s的业务。该方案的基本参数为:1920~1980MHz频段分配给FDD上行链路,2110~2 170MHz频段分配给FDD下行链路,而没有镜像频率的1 900~1 920MHz频段分配给TDD双工模式使用。基本带宽为5MHz,但其实际值可以200kHz为步长,根据需要在4.4MHz到5.2MHz之间调整。基本带宽可以扩展到10MHz、20MHz。基本扩频码速率为4.096Mcps,扩频码速率同样也可以扩展到8.192Mcps、16.384Mcps。下行链路通过时隙边界来划分。
2.1W-CDMA的FDD模式――WCDMA
WCDMA定义了5种物理信道:专用物理数据信道,用于传输第2层以上的专用数据;专用物理控制信道,用于传输第1层产生的控制信息,如用于信道估计和相干检测的导频信息、功率控制信息、速率指示信息等;普通控制物理主信道和次信道,产生固定速率的下行信息,不产生功控信息和速率信息;物理随机接入信道,用于移动台向基站传输随机接入信息;主同步信道和次同步信道,主要用于小区搜索,该下行同步信号在每个时隙发送一次。
移动台通过物理随机接入信道向基站发送随机接入信息,它是以时隙ALOHA的方式工作。移动台仅在相对于小区广播控制信息帧的边界处,在一个固定时延后发送一个随机接入突发信息发起接入尝试。该信息由1ms前导部分和10ms消息部分组成,两者之间有0.25ms的间隙。因此用户发起随机接入时,相对于小区广播控制信息帧边界的时差为N×1.25ms,N=1,2,…,8,代表了随机接入时隙号,也就是说一帧内有8个随机接入时隙,在一个小区中,哪些特征序列可以使用的消息通过基站下行信道予以广播。前导部分由16个复数符号组成,消息部分的结构与上行专用物理信道相同,也分为数据和控制两部分,数据部分的扩频增益SF为256、128、64、32,而控制部分为256。数据部分包含16比特的移动台标识符(由移动台在发起随机接入时随机地选择)、服务要求和CRC校验等,也可以携带短用户信息。
在第3代移动通信系统中,存在对多业务的支持问题。多业务的设计是要求在保证频谱利用率的前提下,灵活地将不同服务质量(QOS)要求的各连接复接起来。WCDMA方案中采用了对不同QOS要求的业务进行不同的信道编码策略,以编码增益来换取对不同QOS要求的业务进行同样的处理方法,标准业务仅采用卷积编码,高质量业务在卷积编码的基础上增加了RS编码或选用TurboCode的编码方法,而对于特定业务则在第1层不采用纠错编码而完全由高层采取差错控制。这样处理的结果使得各种业务变化为同一种数据,使后级的扩频和调制过程得到简化。
在宽带CDMA中,用来对付多径衰落的有效方法是采用RAKE接收机。WCDMA中,上下行信道都有导频信号,因而可以在接收端通过准确同步,利用本地导频信号和接收到的导频信号进行相关运算,估计信道,实现相干解调。
2.2W-CDMA的TDD模式――TD-CDMA
大部分第3代移动通信系统的空中接口方案都是基于FDD模式的,也有一些是TDD模式的,如基于TDD的TD-CDMA。TD-CDMA中使用CDMA的目的是为了将不同的信道复用到一个TDMA时隙里。在第2代移动通信系统研究中,有关TDMA和CDMA的争论持续了很久,因为两种多址接入方式各有优缺点。但CDMA以其容量大、频带利用率高等特点使其在第3代移动通信系统中站稳了脚跟。在TD-CDMA系统中,除了CDMA的一些优点外,有一部分优点来自TDMA的使用:
(1)由于使用了TDMA,使得上下行信道可以用TDD的复用模式,而这种模式的最大优点在于它可以工作在没有镜像频率的频段上,不像FDD模式对频段要求那么严格。
(2)TD-CDMA由TDMA带来的另一个好处在于用户被分配到不同的时隙中,这样就使得同时处于激活状态的用户数大大小于纯CDMA的方式。而且,由于用户数较少,就可以用联合检测和智能天线的方法减少用户间的干扰。
(3)TDMA的工作方式,可以将用户按照实际情况,重新分配其占用的时隙,使得用户可占用干扰较小的时隙,从而提供传输的可靠性。
(4)由于在TDMA中,用户处于非连续发射状态,因此用户除了监听它所属的基站信号外,还可以监听来自其它基站的信号,以便切换到信号更强的基站区域内工作。
同样TDD复用模式也给TD-CDMA带来了不少好处:
(1)TDD模式可以灵活分配上下行信道之间的带宽,只需要调整上下行信道占有的时隙数即可。
(2)TDD模式中可以实现快速、精确的开环功率控制。在TDD中,上下行信道占用同样的频率,可以认为在一段时间内其信道特性相同,因此不仅阴影效应在上下行信道上引起的信号衰落是相关的,而且上下行信道在多径衰落上也是高度相关的,这样在TDD中仅需要开环功率控制即可。
(3)分集合并技术用于抗多径衰落非常有效,但是分集接收方法由于实现复杂,不适用于移动台。在TDD模式中,基站通过测量不同接收天线上的接收信号,选出最强的信号来解调信号。由于上下行信道衰落高度相关,基站选择上下行链路中接收信号最强的天线作为下一帧下行链路的发射天线,这样就使移动台用一个天线实现了选择性天线分集。
(4)在TDD模式下,发射和接收是分时进行的,因此可以不使用双通道滤波器,减少了模拟电路,因此TDD比FDD更适用于实现低功耗系统。
在TD-CDMA系统中,一个TDMA帧周期为10ms,分为16个时隙,每个时隙对应256个码片。为了通信能正常进行,不管上下行信道之间的带宽怎么分配,都至少有一个时隙分配给下行链路,即时隙0分配给下行链路作导引信号。系统有两种扩频方式:
(1)多码传输
在这种方式下,扩频增益是固定的。在上行链路上,每个时隙可以有8个不同的数据突发,使用不同的扩频码将它们分开,而这8个突发可以分配给8个不同的用户,也可以分给同一个用户。如果一个用户占有了一个时隙内的多个突发,那么这个时隙内可以有多于8个的突发。在下行链路上,可以有8个以上的突发。
(2)变扩频增益方式
一个移动台使用一个扩频码,并以不同的扩频增益传输不同速率的数据。基站通过扩频码区分移动台,用一个突发广播一个移动台的扩频增益。如果一个移动台传输高速率的数据,它可能会占有多个时隙。
在TD-CDMA中,基本物理信道由时隙和时隙内的CDMA扩频码决定。对于同一个连接的多个服务可以各自进行信道编码、交织后,再映射到不同的基本物理信道上,这种情况下,各个QOS可以分别独立地控制,也可以以时分复用的方式在不同的信道编码方法处复用后,再映射到基本物理信道上。在TD-CDMA方案中,前向纠错编码与WCDMA的相似。该方案中在一个时隙内可以有K个正交的CDMA码,可以分配给一个或多个用户,一般每个数据符号对应Q=2p个码片,其中1≤p≤4,p可以按照实际干扰和服务要求选择。数据被分为两块填入相应的突发数据分组中,经QPSK调制和脉冲整形滤波器(滚降系数为0.22)进行滤波处理后再用正交扩频码扩频,经射频电路调制发射出去。TDD可以工作在至少能传输一路速率为4.096Mcps数据的任一频段的载频上,在接收端可以使用联合检测接收。
当然它有利也有弊。TDD非对称资源分配也会带来一些不利因素。假如移动台MS1、MS2分别在基站BS1、BS2所属小区内,当MS2处于BS2小区边缘时,MS2将以较大的发射功率传输信号给BS2,这时由于各小区上下行信道所占用的时隙不一定相同,MS1如果距离MS2较近,MS2则会干扰MS1的接收;另一方面,基站BS1的发射功率一般都会比MS2大,这样BS1发射的信号就会影响BS2对MS2信号的接收,因此在TDD资源分配算法中应避免这种情况的出现。
3结束语
无线传输技术是IMT-2000系统中的重要组成部分。从目前的情况看,虽然全球统一标准化已不可能实现,但是未来的方向极有可能是多种不同的地区性第3代标准共存,现在的目标是尽量减少地区性标准的数目。从目前各国提交给I-TU的方案看,CDMA2000由于是建立在IS-95空中接口的基础上,并利用已成熟的信息系统、越区算法的技术,因此,相对来说技术复杂程度低、风险小,有利于第3代双模手机的开发。
作者简介:
李景峰,东南大学移动通信国家重点实验室博士研究生。
程时昕,东南大学教授、博士生导师、移动通信国家重点实验室主任,中国电子学会和中国通信学会会士,国家“863”通信高技术第1届专家领导小组成员。主要研究方向为:数字移动通信和个人通信技术。
省级污水处理厂GPRS无线数据传输监测系统设计与实施
以辽宁省环境信息中心为例,介绍了利用GPRS(通用分组无线业务)无线传输技术监测全省污水处理厂污水排放、污水处理情况的“省级污水处理GPRS无线数据传输监测系统”.该系统将对污水处理厂各监测仪器进行实时监控,并把监测仪器送到PLC采集器中的.数据通过无线传榆上传到省污水处理监控中心,在监控中心可以对数据实时监测,对监测仪器设备实时监控,并对数据进行处理,使污染排放监管部门能更及时、准确、具体、全面地掌握全省环境质量、环境监控和重点污染源的数据和信息,以提高执法的快速反应能力、全面的监管能力和科学决策的支持能力.
作 者:王威 作者单位:辽宁省环境信息中心,辽宁,沈阳,110033刊 名:环境保护与循环经济英文刊名:LIAONING URBAN AND RURAL ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY年,卷(期):29(3)分类号:X84关键词:污水处理 GPRS 无线传输 PLC 实时监控
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