无线信号传输

无线信号传输（精选十篇）

无线信号传输 篇1

1. 禁止使用点对点工作模式

一般来说, 无线局域网中的普通工作站常有两种基本的工作传输模式, 一种模式就是基础结构模式, 另外一种就是点对点工作模式。当无线局域网网络采用基础结构模式工作时, 那么局域网中的所有无线工作站都需要通过一个无线路由器设备来进行信号处理;换句话说, 无论我们是上网浏览网页内容, 还是与相同局域网中的其他工作站进行共享传输交流, 无线工作站的所有数据信号都需要经过无线路由器设备。大多数单位的无线局域网网络都属于这种类型的网络。

如果无线局域网网络采用点对点模式工作时, 那么无线局域网中工作站与工作站之间的相互通信能够直接进行, 而不需借助一个无线路由器设备或其他无线节点设备。在一些特定的场合下, 这种工作模式比较有利于工作站的快速网络访问, 比方说要是我们想与局域网中其他工作站进行共享传输文件时, 就可以选用点对点工作模式。不过比较麻烦的是, 只要我们启用了点对点这种模式, 那么本地无线网络附近的非法用户也能够在我们毫无知情的情况下偷偷访问本地网络中的重要隐私信息, 这么一来本地无线局域网的工作安全性就会大大下降。

为了有效避免本地网络中的隐私信息对外泄露, 我们强烈建议大家取消使用点对点工作模式, 除非在万不得已的情况下, 再启用该工作模式, 而且一旦完成工作站之间的信息交流任务之后, 必须立即再禁用点对点工作模式。

2. 拒绝广播无线网络标识符

为了方便无线局域网中的普通工作站能够快速地发现连接无线节点设备, 每一个无线节点设备基本都有一个网络服务标识名称, 这个名称信息一般被叫做无线节点的SSID标识符, 普通工作站只有通过该标识符才能与无线节点设备建立正常的无线网络连接, 要是不知道S S I D标识符, 那么普通工作站是无法加入到无线局域网中的。因此, 要想阻止非法用户偷偷使用本地的无线网络, 我们必须想办法不让非法用户知道本地无线局域网的SSID标识符信息。

目前, 市场上推出的许多无线节点设备出厂默认设置都是允许无线网络标识符广播的, 一旦启用了该功能后, 就相当于无线节点设备会自动向无线覆盖范围内的所有普通工作站发布本地的无线网络标识符名称信息。尽管启用SSID标识符广播功能让大家能够非常方便地加入到本地无线网络中, 但是该功能同样也让一些非法用户可以轻松地寻找到本地的无线网络, 如此一来本地无线网络的安全性就会受到影响。为了保护本地无线网络的安全, 我们强烈建议大家关闭这个SSID标识符广播功能。

当然, 需要提醒各位注意的是, 要是非法用户已经知道本地的无线网络SSID标识符时, 即使我们日后拒绝无线路由器广播无线网络标识符信息, 非法用户也能够偷偷加入到本地的无线网络中来, 所以我们在为无线节点设备设置SSID名称信息时, 尽量要将名称设置得复杂一些, 切忌太脆弱、太简单, 确保非法用户不容易猜中本地无线网络的SSID标识符名字。

3. 强化无线节点的管理密码

一旦无线局域网网络附近的非法用户搜索到本地无线节点后, 他们常常会尝试登录到无线节点的后台管理界面中, 去修改它的无线网络参数, 要是它们猜中了密码后, 那么本地的无线上网参数可能会被非法用户随意修改, 从而导致本地无线局域网网络不能正常工作;更为严重的是, 这些非法用户一旦更换了无线节点的后台管理密码时, 连本地的网络管理员可能都无法进入到无线节点的后台界面, 去管理维护无线上网设备了。

由于目前很多无线节点设备在默认状态下设置的后台管理密码都比较简单, 比方说将密码设置成“a d m i n”、“0 0 0 0”、“1 2 3 4”或“a a a a”等等。要是我们不及时修改这些缺省的后台管理密码就把自己的无线节点设备接入到无线网络中的话, 只要有非法用户利用专业工具得知本地的无线节点设备的生产厂家以及具体型号时, 那么本地无线节点设备的管理密码无疑就已经被非法用户掌握了, 此时本地无线网络的安全性就会受到严重威胁。有鉴于此, 我们在将无线节点设备接入到无线网络中之前, 必须参照具体的操作说明书, 及时登录到该设备的后台管理界面, 找到后台管理密码修改选项, 并将缺省密码调整成一个非常强壮的密码, 确保非法用户无法猜中无线节点的管理密码, 从而保证本地无线局域网的工作安全性。

4. 采用加密法保护无线信号

除了上面的几种方法能够保护无线局域网的工作安全性外, 还有一种比较有效的保护方法, 那就是对无线传输信号进行加密, 这种方法往往具有很高的安全防范效果。

无线信号传输 篇2

一：商用设备的传输距离

商用设备一般是指那些大功率的无线传输设备，例如中国移动和中国电信的wifi，还有一些大型的商场写字楼等等都是使用的大功率无线设备，一般的传输距离也就在300米左右，超过300米信号可能会受到严重的削弱而导致信号不稳定，

二：家庭设备的传输距离

家庭设备也就是一般的无线路由器了，这种无线路由器的传输距离在10米~50米左右的半径，且这些无线路由器wifi穿透障碍物的能力非常弱，一般架设这种wifi在客厅，信号覆盖最佳，市区的紧凑型楼房隔楼的效果也会变差。

三：小型迷你设备的传输距离

无线随钻测量泥浆脉冲信号传输浅析 篇3

【关键词】泥浆脉冲；传输；噪声

无线脉冲随钻测斜仪是以钻井液作为信号传输介质，使井下探管所测数据能够以压力脉冲的形式在钻杆内部传输到地面，但泥浆脉冲信号传输过程容易受到钻井泵活塞运动、井下动力钻具、钻头切削等噪声的影响，其频率越接近于脉冲信号的频率，就越容易对地面信号的解码产生影响，因此对钻井液的性能、钻进参数及钻井设备的要求较高。

1.泥浆脉冲信号的产生及传输

钻井液压力脉冲传输是将被测参数转变成钻井液压力脉冲，由钻杆内部自井底传输到地面，国内基于泥浆脉冲传输信号的MWD有正、负脉冲等类型。以国产海蓝YST-48R为例，当井下定向探管的流量开关判断停泵后，定向探管开始测量停泵数据，当流量开关判断开泵后，定向探管将测量的数据变成电信号，发送到脉冲发生器，由它控制仪器脉冲发生器的伺服阀阀头。当伺服阀阀头不工作时，由于钻井液在循环套和限流环的斜坡处产生反冲，将驱动头总成最下端的主阀头顶起，阀筒内弹簧被压紧，这时钻井液可顺利通过限流环。当伺服阀阀头向上提起时，泥浆将流入驱动头总成的内孔，使驱动头总成内外压力平衡，阀筒内弹簧释放，使在主阀头与限流环处泥浆的过流面积减小，这样就产生一个正的钻井液压力脉冲，类似的还有负脉冲传输系统、连续波传输系统。

2.影响钻井液脉冲信号传输的因素

最影响钻井液脉冲无线随钻仪器信号传输的是传输介质不稳定，压力脉冲在钻井液中传输衰减严重，且易受到外界噪声干扰。若要在地面成功捕捉到脉冲信号，就要尽量提高压力脉冲的初始信号强度，降低外界噪声干扰，控制噪声频率，提高信号传输信噪比。

（1）井深对脉冲信号的影响：泥浆脉冲信号传输过程是自身压能与动能的转化，传输路径越长，丢失能量越多，最终被接收到的信号就越弱。对海蓝YST-48R仪器而言，传输的频率范围为0.5-1Hz，在井较深时可选择0.5Hz作为信号传输频率，以提高信噪比。

（2）钻井液中的杂物造成的衰减：钻井液中有杂物，当累积到一定程度时，会使泵压不稳定，干扰仪器脉冲信号传输，还会堵塞脉冲发生器阀筒内腔，使驱动总成内的主导杆不能做满行程运动，从而降低初始脉冲的幅度，降低信噪比，甚至造成信号丢失。在施工过程中，必须使用钻杆滤清器，以防止此类事情发生。

（3）钻井液含气量对信号传输的影响：钻井液的含气量对压力脉冲的传输有直接影响，含气量达到7%时会对压力脉冲产生较大的衰减，甚至使地面无法接收到脉冲信号，因此要处理好泥浆，降低泥浆中的含气量。

（4）钻井泵空气包的影响：由于钻井泵凡尔的往复运动使泥浆流动呈周期性变化，所以立管处的压力也是正弦周期性变化。空气包的用途就是减少压力变化和机械震动，使泥浆流动平稳，同时也会影响井下脉冲发生器传上来的压力脉冲信号，造成对泥浆脉冲信号的干扰。为避免这状况，空气包充压压力应为立管压力的1/4～l/3。同时，单泵钻进时，其它泵应被隔离。

（5）压力传感器的安装对信号的影响：压力传感器的安装位置对于在低的信噪比情况下也很关键，应安装在主管线上，距离方钻杆越近越好，避免安装在管线末端、阀门和其它传感器附近；压力传感器应水平安装，以免混入空气和泥浆结饼堵塞压力传感器。

3.噪声对脉冲信号传输的影响

由于钻井施工中有许多噪声，要想减少噪声强度，就要清楚噪声产生的根源，同时了解脉冲信号和噪声的频率特性，进而采取相应措施消除、压制噪声，以获取高信噪比。

（1）钻井泵噪声的特性：一般情况钻井泵工作良好时，在立管上产生的噪声，一是较弱的泵冲程噪声，可忽略不计；二是较强的凡尔往复运动噪声。泵工作不正常时，若发现异常杂波，应及时排除泵的故障。另外若用两个三缸泵，应使冲程大小一致，若工作在不同的冲程速率，将产生一个和脉冲信号频率接近的、严重的活塞运动噪声干扰。

（2）扭矩噪声的特性及采取的降噪措施：坚硬岩层、高陡构造、PDC钻头、稳定器都有可能产生扭矩噪声，如果钻头的剪切力是主要的扭矩噪声源，提起钻具时噪声将消失。如果稳定器是主要的噪声源时，只有停止转盘转动，噪声才会消失。当扭矩噪声严重干扰脉冲信号接收时，应改变钻进参数，使扭矩噪声频率远离泥浆脉冲信号频率，以排除噪声干扰，或者改变仪器脉宽，提高信号传输频率。

（3）螺杆噪声及采取的降噪措施：一般情况下螺杆失速可能造成脉冲信号错误，从而造成地面解码失败。当地层加在钻头上的阻力大于螺杆所能产生的最大扭矩力时，螺杆将停转，这时地面立管压力将突然升高，淹没了压力脉冲信号或者产生错误的脉冲波形，导致地面解码错误，所以钻进时应平稳加压。

（4）活动钻具产生的噪声：活动钻具过于猛烈，将会在钻具内产生一个较强的压力波动，从而造成泥浆脉冲信号丢失，一般情况下活动钻具时要轻提慢放，使泥浆信号能有效传输。

（5）电磁干扰噪声：一般出现在使用电磁波传输井下信号的无线随钻仪器中，可以不考虑它，除非有损坏，造成局部无法屏蔽，影响信号在电缆中的传输，因此对有破损的电缆应进行修复或尽量使用全新无伤的电缆。

4.实例分析

（1）孤东6-斜20井：该井为一口大斜度定向井，采用国产YST-48R正脉冲无线随钻仪进行随钻测量，应用大庆Ⅱ-130钻机施工，设备性能较差，在钻至1200m时，发现仪器波形明显变小，且由“单峰型”变为“双峰型”，仪器不能进行数字解码。起钻更换脉冲发生器后，在井口测试波形仍然为“双峰型”。排除仪器因素后，在检查钻井设备时发现空气包有破损，更换新的空气包并且调整好压力后，仪器恢复正常工作。

（2）陈气12-斜30：该井为一口小井眼气井，采用国产YST-48R无线随钻仪进行随钻测量，在钻至467m时发现泵压突然下降，仪器信号减弱，检查时发现，循环罐内钻井液含气量已达50%，加入消泡剂处理钻井液4h后，泵压、仪器信号恢复正常。

（3）苏6-13-5H：该井为一口水平气井，二开为复合型井眼，定向段井眼尺寸215.9mm，采用YST-48R进行随钻测量，在钻至2800m时，因甲方要求提高钻井液粘度及比重，加入4t钠土后发现仪器信号杂乱，地面无法正常解码，经检查为加入药品未充分搅拌就进入钻杆，造成泥浆性能突变，循环3h后信号恢复正常。

5.结束语

在无线随钻现场施工中，提高信号传输的信噪比是成功获取随钻参数的关键，在整个过程中应注意影响信噪比的各种因素，并采取措施提高信噪比，保证施工的顺利进行；在仪器使用过程中，既要保证仪器本身的保养、组装和配件的组合，还要把钻井液性能，设备运行情况、钻井参数结合起来。因此，保证泥浆脉冲无线随钻仪器的正常使用，使井下数据快速、准确的传输到地面，为定向施工提供保障。

【参考文献】

[1]刘修善，苏义脑.钻井液脉冲信号的传输速度研究[J].石油钻探技术，2000.

[2]鄢泰宁，郭香芬.定向斜井与水平井地质导向技术[M].石油工业出版社，2003.

超宽带引信测试信号无线传输技术 篇4

目前超宽带无线电引信的测试, 如无源推板和吊弹实验, 通常采用一定长度的测试导线传输信号, 如炸高为3米, 一般需要10米左右的测试导线;炸高为10米, 则需要20到30米的测试导线。这种测试导线会带来电磁干扰和信号失真, 产生较大的测试误差。测试导线越长, 造成的干扰越大, 产生的测试误差也越大。

为解决上述弊端, 本文提出了一个新的方案, 即以无线传输的数据采集系统代替传统的有线传输的数据采集系统。本文设计的超宽带引信测试信号无线传输系统中, 测试信号通过A/D进行采样, 并将采集到的信号通过无线射频模块传输给显示部分。整个过程中, 测试信号以无线方式传输。通过带有无线传输功能的数据采集系统进行超宽带引信测试, 操作方便, 减少了传输中的干扰, 提高了测试的可靠性。同时, 这种将无线传输技术与数据采集系统相结合的技术有很高的实用价值。

1 系统方案设计

1.1 系统总体方案设计

超宽带引信测试信号无线传输系统由其发射子系统和接收子系统两部分组成。信号通过输入接口被数据采集模块采集, 采集到的数据经过调理电路、A/D转换电路, 由发射机和发射天线发射出去;接收机接收到信号后, 对数据进行数模转换, 输出放大处理, 最终经输出接口传入显示设备上。显示设备可以是示波器, 也可以是计算机。 (图1)

1.2 信号特性分析

由实验测试数据可知, 引信与目标的径向速度范围为1m/s~15m/s。计算可得, 测试信号频率范围为22Hz~333Hz。根据采样定理, 采样率fs≥10fdmax≥4KHz。超宽带引信测试信号电压最大幅值为10V, 测量精度为10m V, 在检测过程中, 系统要求对采样数据进行实时传输, AD位数应不小于10位, 传输速率应不小于40Kb/s。

2 系统硬件电路设计

系统硬件设计用Altium Designer完成。如图2所示, 硬件设计主要包括数据采集部分、传输部分和供电部分。

2.1 采集部分硬件设计

图2所示, 采集部分硬件电路设计分为微控制器、A/D转换电路和调理电路。其核心部分是微控制器, 本系统选用Atmel公司的32位ARM RISC处理器AT91SAM7S64。微控制器内部自带A/D进行电路的A/D转换器, D/A转换采用串行10位DA芯片TLC5615实现。TLC5615由5V单电源供电, 功耗低, 最大功耗为1.75m W。转换速率快, 更新率为1.21MHz[2]。转换后的数据将以串行方式输出, 这将简化DA转换器和微处理器间的连接, 提高系统的可靠性[2]。调理电路分为输入调理电路 (即对输入信号进行低通滤波偏置降压处理) 和输出调理电路 (即对信号进行相应的输出放大处理) 。

输入调理电路是将发射子系统中的输入信号进行低通、滤波、偏置、降压处理。根据计算, 被测信号是幅值为10V的正弦波, 而控制芯片的工作电压为0~3.3V, 因此, 系统硬件设计中需要对信号进行相应的调理电路设计, 以适应电路的要求。

分两级进行调理, 其中第一级电路进行偏置和降压, 将电压进行约2V的偏置, 并降为原来的-0.3倍。第二级电路是低通滤波电路, 带宽为1KHz。第一级降压偏置电路中, 取适当的R1、R2、R3, 使得第一级输出电压Uo=-R2/R3Ui≈-0.3Ui, 偏置电压△U=R2/R1U≈2V

根据上述计算, 取R1=15KΩ, R2=2.7KΩ, R3=10KΩ, 则输入电压降低为原来的-0.27倍, 偏置△U=2.16V, 以适应AT91SAM7S64的输入电压范围。

第二级低通滤波电路中, 截止频率f0取1KHz, 令R4=R5=10KΩ。则

根据计算, 取R4=R5=10KΩ, C1=22n F, C2=10n F, 以实现带宽约为1KHz的低通滤波功能。

在Mulitisim中, 对低通滤波偏置降压电路进行仿真。并通过试验, 对调理电路分别进行低通、滤波、偏置和降压性能测试。经过实验测试, 调理电路实现了以下四个功能:滤除噪声;1KHz带宽的低通滤波;2.14V电压偏置;将输入电压降为原来的-0.27倍。

输出调理电路是由于在信号输入时进行了降压处理, 因此, 信号输出时要进行相应的升压处理, 即将信号电压放大-1/0.27倍, 即-3.7倍。取R6=10KΩ, R7=2.7KΩ, 则输出电压Uo=-R6/R7Ui≈-3.7Ui。

在实验调试时, 利用函数发生器产生一个频率300.8Hz, 幅度1.1V的输入信号C3。经过放大处理后的输出信号C1, 电压幅度为4.08V, 放大倍数为-3.7倍。

2.2 传输部分硬件设计

系统设计要求无线传输距离不小于70m, 传输速率不小于40kb/s, 且体积小, 功耗低。Wi Fi成本太高, 蓝牙技术传输距离太短, Zigbee和RFID符合设计要求, 在满足设计要求的前提下, 考虑到设计难易度, 并针对本设计实际情况, 选择SZ05-ADV型Zigbee无线通信模块作为系统的无线传输模块。它通过标准串口与微控制器AT91SAM7S64相连接, 实现数据的无线传输。

2.3 供电部分硬件设计

进行电源部分设计时需要重点考虑的因素是电路的功耗, 必须对电路的功耗作初步的估算。本系统电路的主要器件有运放、AT91SAM7S64、TLC5615和SZ05-ADV, 经计算, 其功耗和小于1W。

因此, 系统采用9V电池来提供电源。

根据图2所示, 系统电源供电部分可分为:调理电路运放供电部分 (+9V→±12V) 、无线收发模块和D/A转换电路供电部分 (+9V→+5V、微控制器供电部分 (+5V→+3.3V) 。

+9V→±12V部分选择用LF12-12D12电源管理模块实现。+9V→+5V采用78M05电源管理芯片实现。+5V→+3.3V通过电源管理芯片AS1117-3.3实现。

2.4 PCB设计

本系统是低频系统, 在PCB设计中, 除了考虑PCB设计的一般工艺要求外, 还应考虑到数字高频信号对模拟信号的影响, 将模拟地和数字地分开走线, 避免数字信号电流对模拟系统地线的干扰, 以免造成模拟信号失真。通过电感将模拟地和信号地相连在一点, 以确保模拟信号的稳定, 其电路板实物正反面图如图3所示。

3 软件设计

软件设计的任务是根据应用系统总体方案的设计要求和硬件电路结构, 设计出实现系统功能的控制程序。一般情况下, 在程序设计时应采用模块化的设计思想[3]。对于本系统而言, 软件设计可以分为数据采集部分和数据无线传输部分。

数据采集部分的软件设计分为两个部分, AT91SAM7S64芯片内部自带ADC的配置和控制程序, 以及DAC的配置和控制程序。在系统硬件设计时, 采用AT91SAM7S64芯片内部自带ADC实现模数转换, 在软件设计时要配置相应的软件驱动程序。

为提高效率每25组数据打包, 同时还要满足传输的实时性, 可以调用zigbee中的2个缓冲区, 当其中1个缓冲区发射数据时, 另外1个缓冲区保存数据。

4 实验测试

由于超宽带无线电引信测试过程复杂, 操作难度大, 成本相对较高, 而且在本系统进行测试时, 没有相关的超宽带测试进行, 因此, 测试过程只能在实验室完成, 利用函数信号发生器来模拟超宽带引信测试信号的输出, 实现系统的功能验证。

首先将两个SZ05-ADV模块与两个电路板相连, 将两个SZ05-ADV分别配置为发送和接收模式, 利用AT91SAM7S64控制一个SZ05-ADV不停的发送数据, 然后设置A/D的采样频率为4KHz, 然后利用函数信号发生器产生一个300Hz, 0~10V的正弦波。从函数发生器和装置接收端采集到的数据在示波器中得到波形如图4所示。

图中, 信号频率为300.8Hz, C2为输入信号, 幅度为4.16V。C3为经过降压处理后的信号, 电压幅度为1.1V。C1为经过放大处理后的接收到的输出信号, 电压幅度为4.08V。通过图4可以看出:根据接收端采集到的数据波形与函数信号发生器产生的信号波形基本一致, 符合系统设计要求。

5 结论

本系统在对超宽带无线电引信测试的应用中, 实现了数据的无线传输, 满足了测试要求。本系统要求对数据的实时性传输, 传输过程中要考虑传输速率等问题。如果不需要实时性, 而将设计改为采用存储器来保存数据, 测试结束后再传输, 可以进一步提高传输数据的可靠性。

摘要：针对超宽带无线电引信测试过程中, 测试导线会带来较大误差的缺陷, 本文设计了一种超宽带引信测试信号无线传输系统, 利用无线的方式采集数据, 并将数据实时传输至显示设备, 有效的解决了有线传输所带来的弊端, 在一定程度上提高了测试的可靠性。详细介绍了系统的实现原理和方法, 并依据介绍的方法完成了该系统, 最终用实验验证了系统的可靠性。

关键词：超宽带,数据采集,无线传输

参考文献

[1]林志远, 罗卫兵.数据无线传输方式综述[J].安防科技, 2009 (10) , 2009.

[2]朱更军, 彭永供, 项安, 胡凯.串行10位D/A转换器TLC5615原理及与DSP的接口[J].电子质量, 2003 (10) .

数字电视信号传输技术分析论文 篇5

关键词：数字电视；信号传输技术

随着我国经济的快速发展，人们的生活水平明显提高，数字电视用户数量不断增多，并且我国也出台了关于数字电视的相关传输标准，通过高清电视极大地满足了人们的视觉要求。近年来，现代化科学技术快速发展，数字电视信号传输技术也取得了巨大的进步和成果，结合数字电视信号传输的特点和优势，进一步进行创新和完善，有效提高数字电视信号传输的安全性和稳定性。

一、数字电视信号传输概述

（一）应用优势

数字电视在实际应用中，其信号传播速度非常快，并且相关电视设备能够接收非常广泛的信号频率，其抗干扰能力强，具有良好的占频效果和较高的信号质量，可以更好地满足人们的观看要求。同时，随着数字电视的普及，信号接收设备越来越广泛，尤其是手机、车载娱乐系统、便携式电脑等设备也能够快速接收数字电视信号，给人们的生活、工作和娱乐带来很多便利。而且在互联网时代，数字电视能够和互联网、电脑、手机连接在一起，当前积极发展的三网融合技术，甚至四网融合技术，极大地推动了数字电视的快速发展。另外，数字电视具有易存储的特点，很多数字电视信号传输设备在实际应用中不仅能够传输信号，而且还能够存储信号，最重要的是信号传输设备甚至可以无限期存储，使用起来非常方便。

（二）特点

1.可靠性高

数字电视信号传输具有较高的可靠性，模拟电视信号经过编码、量化、抽样等处理环节得到数字电视信号，实质上传输信号是两个二进制电平，虽然传输和处理过程中会受到一定程度的杂波干扰，但是只有干扰程度在额定电平范围内，利用数字信号再生技术在数字电视接收端可以有效清除干扰，即使干扰程度过大，造成数字电视信号误码，也能够通过纠错编码技术进行有效纠正。2012年上杭县也全面实现了全县城乡的有线电视整体转换，据目前2015年底统计数字电视用户达60000多户，节目数量、传输质量等指标明显提高。

2.有效性高

随着现代化科学技术的快速发展，数字电视信号传输越来越倾向于应用单频网络技术，这也在很大程度上提高了信号传输的有效性。例如，某个电视节目可以覆盖在全国范围内，其利用数字电视频道，而当前8MHz模拟电视频道可以传输高质量数字电视节目或者数字高清电视信号，并且数字电视还可以利用通信网络同步传输模式，采用不同服务动态组合，再配合信源编码技术，可有效减少图像压缩数据量，而且插入其它服务，极大地提高了数字电视信号传输水平。

3.易存储

数字电视设备应用中具有易存储的特点，存储信号大小、存储时间等和数字电视信号存储实现几乎没有什么关联，例如，帧存储器主要用于制式转换、帧同步等处理，获取良好的电视图像效果，并且数字电视信号传输技术应用中其信道容量利用率较高，实现时分多路，通过数字电视信号场消隐、中行时间进行文字多工广播。数字传输的这一特点让用户观看节目不再到时间的限制，可以任意时间点击回看电视节目。

4.交互性强

数字电视具备双向互动功能，用户可以通过手机、PAD、电脑等设备，通过数字电视和后端内容服务器，获得在线的资料下载、信息查询、医院预约挂号等等功能，真正让用户从“看”电视进入到“用”电视的的时代。

二、数字电视的信号传输技术应用

（一）光纤传输系统

光纤传输系统由光纤介质、光中继器、光接收机、光发射机等组成，通常情况下，数字电视信号传输往往需要限制光纤传输长度，其利用光中继器对数字电视光信号进行放大，输送到目的地，然后通过光接收机对光信号进行光电转换，转换为电信号，然后经过同轴电缆将电信号分配到各个用户端。光纤传输系统具有传输容量大、信号失真小等特点，并且传输距离比较远，其能够免遭雷击损害，传输信号损耗较小。同时，数字电视利用光纤线路在传输信号时，有效解决了由于级联造成放大器信号失真，安全、稳定地进行远距离传输。

（二）电缆传输技术

同轴电缆线路的传输阻抗为75欧姆，和细芯径电缆线路相比，粗芯径电缆线路在数字电视设备中的应用衰减较小，同轴电缆长度和电缆线路衰减程度成正比，高频衰减往往大于低频衰减。并且同轴电缆线路的衰减往往受到环境温度的影响，在高温环境中，同轴电缆传输数字电视信号的衰减较大。一般情况下，同轴电缆线路的温度衰减系数约0.2%/度，干线放大器在实际应用中，其可以有效补偿同轴电缆传输信号的电平衰减，从而有效提高同轴电缆线路的温度和频率，但是利用同轴电缆传输数字电视信号的介质损耗明显大于信号电平损耗，每间隔一段距离需要安装一台放大器。同时，数字电视信号在传输过程中很容易受到环境因素的影响产生非线性失真和噪音，并且数字电视信号传输应用电缆传输技术，给系统使用和维护带来很多不便，可靠性和稳定性交叉。

（三）多路微波传输系统

数字电视信号传输系统组网建设时，在架设传输线缆过程中经常遇到各种问题，最常见的是遇到铁路、河流、桥梁、高山等地形障碍，这时通过利用多路微波传输系统可以有效解决，而且该系统在实际应用中采用多点接收、一点发射的方式，快速、稳定地将电视、声音等数据信号传送到各个电视站、用户系统和电视系统前端，其信号频率范围处于2500~2700MHz，所以多路微波传输系统重要采用接收空间传输和视距范围反射方式。上杭播出机房目前仍留有一路微波传输，其微波信号与从龙岩双髻山发射台按上行8G下行10G的传输进行组网，传输相关数据。

（四）光纤同轴混合传输技术

光纤同轴混合传输技术结合了光纤传输和同轴电缆传输两者的应用优势，主干系统使用光纤传输高质量的信号，配线部分使用树状拓朴结构的同轴电缆系统可有效传输和分配数字电视信号。入网之前，数字电视前端和模拟电视信号进行混合，将下行信号通过一根光纤线路传输到电视广播系统光节点（上杭城区到行政村和自然村的电视信号传输），在光节点位置再次进行转换，转换为射频信号，基于星形树拓扑结构，利用同轴电缆覆盖上杭所有的电视用户，上行信号通过光发射机和上行回传光纤线路传送到电视前端。该光纤同轴混合传输技术在应用过程中可以接入很大的宽带，还可提供多样化的模拟和数字传输业务，其被广泛地应用在可视电话、远程医疗体系、交互业务等领域，能实现上网、点播、回拨、查询等等功能。

三、数字电视信号传输技术未来发展趋势

近年来，电子信息和网络通信技术不断发展，在互联网背景下，整个电视产业越来越成熟，电视媒体功能越来越丰富，电视行业呈现出全面数字化的发展趋势。当前，通信网、互联网和广播电视网的有效融合，并且加上电网科学技术的结合，逐步实现“四网融合”技术，极大地推动了数字电视技术的蓬勃发展。在未来发展过程中，结合我国出台的相关政策，数字电视将覆盖各个地区，并且呈现出爆炸式发展趋势，机顶盒有布线和空间方面的限制，而数字电视调谐器内置在数字电视中，其可以直接对数字电视节目信号进行解码和接收，以后可以不需要使用机顶盒。同时，随着双向信息传输技术的快速发展，其在数字电视系统中的应用，实现数字电视和用户的良好互动，满足人们的娱乐需求，一方面为电视用户提供高质量、高清的电视节目，另一方面用户可以通过数字电视进行网上付款、远程教育、网上购物等，使数字电视逐渐成为百姓家的信息家电。

四、结语

近年来，数字电视信号传输技术快速发展，也使得数字电视逐渐朝着移动化、互动化、高清化、数字化等方面发展，在科技不断发展的背景下，数字电视信号传输技术会获得更好、更快的发展，相关政府部门还应积极健全相关政策体系，不断支持数字电视的发展。

参考文献：

改造无线话筒进行无线传输音乐 篇6

通过对无线话筒的研究，我想到了利用无线话筒来传输音乐。

最简单的方法是用无线话筒对着播放的音乐，通过话筒进行无线传输，但这种方式导致播放的音质很差，也很容易窜入杂音，效果很不好。因此我设计并实施了改造无线话筒方案。

一、选取领夹式无线话筒发射机

领夹式无线话筒发射机从左至右一次为信号增益调节钮、领夹话筒3.5mm的单声道香蕉插头、电源开关。拆开后盖，寻找天线位置。

二、拆除天线跳线

标示英文“ANT”的为天线接点，该发射机利用领夹话筒接线作为天线，电路板后的跳线把天线接到话筒线的负端。因为需用连接线连接音乐播放设备，话筒线的负端就会接地，继而严重影响天线的发射效果，所以一定要把跳线去掉，额外加装外置天线，加强发射效果。

三、加装外置天线

准备一个小的拉杆天线，用电烙铁在无线话筒发射机塑料外壳上烫开一个圆口，放入拉杆天线，将天线焊接在电路板上。

四、制作连接线

一头用3.5mm的单声道香蕉插头，另一头用3.5mm的立体声香蕉插头，连接线最好用屏蔽线，以防近距离的手机信号干扰。然后在连接线的中部加装信号衰减装置。

由于我选用的领夹式无线话筒发射机本身带有信号增益调节钮，经过测试，当把信号增益调节钮调到最小，另一边所接电脑音量在50%时，信号接收机电平显示已经达到最大值，所以不必在连接线的中部加装信号衰减装置。

五、实验测试

1.近距离测试

连接线的一头（单声道）插入无线话筒发射机，另一头（立体声）插入电脑耳机孔，用电脑播放音乐，测试音乐信号电平，通过调节音量，确定连接线内置电阻的阻值，确保信号衰减在合适的程度。调试顺利完成后就可以进行远距离测试了。

2.远距离测试

主要测试有效工作范围和抗干扰能力，为日后的正常使用积累经验。

新技术用铁块无线传输信号和能量 篇7

研发这项技术的英国航空航天系统公司 (BAE Systems) 表示, 这种技术使用了高频音响学, 可将通信信号和能量变成超声波来传送。公司已经开始对该技术进行环境测试, 以确保集成了该技术的设备可以管用25年, 并且能够适应潜艇外部舱体等极端环境。

英国航空航天系统公司高级技术中心的技术总监约翰·巴格萧对这项技术的应有潜力非常乐观, 并向潜艇指挥人员进行了演示:设备通过一块铁朝一台DVD播放器发送能量, 该播放器使用传输来的能量播放了一部经典战争电影。巴格萧表示, 画面图像非常清晰, 海军官员的反应是:太妙了, 我们希望能够将其应用在潜艇上。

研发人员称, 该设备最终能够为海军节省大量的军费支出。巴格萧解释说, 当前, 要给潜艇装备传感器和其他实现通讯所必须的技术, 必须在艇体上打300个洞, 并在每个洞内焊接特制的电子管, 每个电子管的费用从2万英镑到75万英镑不等, 管焊成本则为5万英镑左右。另外, 在潜艇的整个“服役”期间, 必须不断地进行检查, 确保焊接没有开裂。如果一艘潜艇的寿命以25年来计算, 那么, 安装所有电子管的费用可高达8亿英镑。

巴格萧表示, 除了军事领域外, 这种技术也可以用于核工业和石油工业, 在一个核反应堆容器内安装传感器再也无需在上面打洞。

BAE公司目前正在进行环境测试, 然后将该技术应用于一艘潜艇上, 这可能要花费几年的时间。巴格萧说:“这是一项‘小荷才露尖尖角’的技术, 我们需要保证所有的技术细节完美无缺。”

目前, 研究人员的主要突破点是胶黏剂, 以用来将传感器的接头同潜艇或者设备的外舱黏贴在一起。

无线信号传输 篇8

斗轮机 (堆取料机) 适用于大、中型火力发电厂、港口等工地的储料场, 是堆取散装物料高效、连续作业的设备, 在火力发电企业生产经营中占有举足轻重的地位。北方联合电力临河热电厂 (以下简称临河热电厂) 一期工程配置2台斗轮机, 用于发电任务取煤任务及翻车机来煤的堆煤任务, 其取料出力为1000 t/h, 堆料出力为1500 t/h, 有效行程230m, 斗轮机设备的完好率决定了生产效率的提升。斗轮机供电方式和控制信号传输方式均采用卷筒式。

1 原设备的运行情况及改造的可行性

1.1 提出的原因:临河热电厂现今运行的斗轮堆取料机, 其斗轮机与输煤控制室间的信号通信, 由安装煤场中间的转接端子箱和斗轮机上的扁平电缆来完成。扁平拖缆通过滚轴卷筒机随着斗轮机前后移动, 拖拽拉力对电缆损害很大。同时电缆卷筒转动与斗轮机行走经常会不同步, 易造成电缆被拉断的问题, 再考虑煤块的压砸, 造成电缆表皮和内部线芯出现损伤不易修复。由于电厂斗轮机取料、堆料、频率相当高, 一旦控制电缆被拉断, 斗轮机与皮带间的联锁就无法继续运行, 致使斗轮堆取料机与输煤系统的皮带不能进行联锁。如果电缆被拉断, 斗轮机与输煤皮带机的连锁就失效, 当皮带机故障停机时, 斗轮堆取料机不能立即停止运转, 经常造成堵煤事故的发生。控制缆一旦出现故障, 轻则影响作业, 重则停止生产。鉴于此种情况, 迫切需要用低投入的无线传输方式进行技术改造。

1.2 改造的可行性

目前, 多数火电厂斗轮堆取料机均采用扁平电缆的控制方式, 存在着控制电缆被拉断的突出问题。另外, 由于控制电缆长期在室外运行, 易造成电缆老化。根据运行经验及电缆使用说明, 电缆在恶劣环境下运行, 至少2年就得更换1次, 频繁地更换控制电缆不仅成本高且增加了维护的时间和人力。

经过反复研究, 并对其他电厂斗轮机无线控制系统改造使用情况进行考察, 证明采用无线控制系统替代通信电缆操控斗轮堆取料机, 运行效果良好、安全、可靠, 完全满足生产现场的各种技术要求。

2 改造方案

2.1 根据斗轮机无线控制系统在其他火力发电厂控制系统中的实际应用, 结合北方联合电力临河热电厂斗轮堆取料机的运行方式, 改造方案选用西安奥宇电力科技有限责任公司的DLK-5800型斗轮机无线控制系统。主机安装于输煤控制系统PLC控制子站柜内, 通过10芯1.5普通电缆连接到输煤PLC控制柜内连接与斗轮机信号端子排上。主机的天线安装于输煤#2转运站的屋顶, 通过专用馈线连接。从机安装于斗轮机PLC控制站 (尾车PLC控制站) , 通过10芯1.0普通电缆连接到就地转接端子箱内斗轮机信号端子排上, 天线放置于斗轮机尾车PLC控制站房顶。斗轮堆取料机信号传输系统见图1、图2。主机和从机之间采用数字无线通信, 在控制室通过操作输煤程控的画面, 实现斗轮机堆取料的远程监视与联锁控制。

2.2 无线传输模块技术参数介绍

2.2.1 功能描述5路开关量实时传送, 本地的5路开关状态能实时的在异地输出, 即本地开关闭合, 那么异地开关也闭合, 本地开关断开, 异地开关也断开。 (图3)

2.2.2 技术参数

主机、从机:开关量输入、输出各5路, 光电隔离, 空接点, 可靠性及稳定性高。

AYWM-2350数字无线模块技术参数:工作电源:DC12V, 无线数传发射功率:0.1W, 通信距离:3km, 空中速率:2400bps, 接口速率:9600bps, 信道间隔:25k Hz, 频率稳定:±1.5ppm, 误码率/灵敏度:10-6@-105, 通信接口:RS232 RS485;具有拔码定义开关, 拔码定义开开关:通过对拨码开关的设置, 可以避免同一遥控范围有两套以上遥控系统同时工作时发生冲突, 不同系统的模块应选用不同信道。

2.3 控制缆共传输8个开关量信号, 包括斗轮机向中控传送的堆取料机准备好信号、堆取料机故障信号、允许堆料信号、直通作业信号, 以及中控向斗轮机传送的允许取料、要求停机、要求直通、停机连锁信号。每个无线模块既要包括发射输入端, 又要包括接收输出端。要求接收模块和发射模块的状态随时保持一致, 不能出现误信号影响生产的正常进行。有以下理由认为此无线传输方案具有可行性:①通过信道的设置可以进行超过8个信号传输的干扰问题。②发射和接收的响应时间为毫秒级, 不会因延时出现失误。③传输距离是实际距离的2倍以上, 冗余量有足够保证。④经过春夏秋冬和异常天气的使用测试, 无一次误信号。⑤费用低, 改造工期短, 没有了原系统的开关保护系统, 故障率低。

3 无线传输技术的显著优点、改造后的效果

a) 控制系统免维护, 安全可靠、性能稳定;b) 控制系统只需一次性投资, 可以终身受益;c) 控制系统安装简单方便;d) 系统改造后, 不但完全满足现有的所有运行需要, 还提高了斗轮机的可靠性和稳定性, 减少维护成本。经济效益如下:斗轮机的拖缆长度以230米计算, 需要2根扁形控制电缆, 共460米, 以120元/米, 每两年更换一次, 需要电缆材料费用5.5万元, 人工费1万元, 共计6.5万元, 5年的费用费用为5×5=32.5万元;其中不包括更换电缆小车停运而带来的损失;而无线远程控制系统的设计寿命大于5年, 费用为18万, 5年可以节约14.5万元。

4 结束语

控制电缆系统改造后不但完全满足现有的技术要求, 还大大提高了斗轮堆取料机运行的安全可靠性、工作的准确性, 保证了工作效率, 减轻运行、维护人员的劳动强度和工作量, 降低运行和维护成本。

摘要：北方联合电力临河热电厂斗轮机 (堆、取料机) 控制信号的传输方式通过电缆卷筒拖动控制电缆的方式, 由于堆、取料机作业量大, 在取料机行走回转频率较高造成控制电缆容易被压断或拉断, 行走频繁致使控制电缆出现损坏, 故障率高, 维修费用和备件费用投入较多的实际问题。将控制信号通过无线模块进行传输, 运行可靠, 可免维护、节约维修和备件费用, 且保证了设备运行安全可靠, 提高了工作效率。

无线信号传输 篇9

关键词：微波通信,COFDM,无线视频传输,空中机器人

1 引言

微波通信(Microwave Communication),是使用频率范围在3×108-3×1011Hz、波长在1×10-3m-1m之间的电磁波——微波进行的通信。微波的发展与无线通信的发展是分不开的。微波通信不需要固体介质,当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离,因此是国家通信网的一种重要通信手段,也普遍适用于各种专用通信网。微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种通信业务的传送,如电话、电报、数据、传真以及图像视频信息等均可通过微波传输。微波通信具有良好的抗灾性能,对水灾、风灾以及地震等自然灾害,微波通信一般都不受影响[1]。

微波扩频通信目前在国内的重要应用领域之一是企事业单位组建无线因特网并接入ISP。一般接入速率为64kb/s-2Mb/s,使用频段为2.4-2.4835GHz,该频段属于工业自由辐射频段,也是国内目前唯一不需要无线电管理委员会批准的自由频段。本文所设计的机载COFDM微波无线视频传输系统就是工作在2.4GHz免申请微波频段。可以有效地避免900MHz等频段拥挤不堪的无线电话信号或各类电火花及家用电器的干扰,同时也极大程度地避免了本机发射频率对其他接收设备的干扰。该系统可替代有线电视进行视频信号的无线传输。

2 CO FD M信号调制技术

COFDM(Coded Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)信号调制技术,既编码正交频分复用的简称,是目前世界最先进和最具发展潜力的调制技术。其基本原理是将高速数据流通过串并转换,分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。编码(C)是指信道编码采用编码率可变的卷积编码方式,以适应不同重要性数据的保护要求;正交频分[2](OFD)指使用大量的载波(副载波),它们有相等的频率间隔,都是一个基本振荡频率的整数倍;复用(M)指多路数据源相互交织地分布在上述大量载波上,形成一个频道。

上个世纪中期,人们提出了频带混叠的多载波通信方案,选择相互之间正交的载波频率作子载波,也就是我们所说的COFDM。这种“正交”表示的是载波频率间精确的数学关系。按照这种设想,COFDM既能充分利用信道带宽,也可以避免使用高速均衡和抗突发噪声差错。COFDM是一种特殊的多载波通信方案,单个用户的信息流被串/并变换为多个低速率码流,每个码流都用一个子载波发送。COFDM不用带通滤波器来分隔子载波,而是通过快速傅立叶变换(FFT)来选用那些即便混叠也能够保持正交的波形。

COFDM技术属于多载波调制(Multi-Carrier Modulation,MCM)技术。有些文献上将OFDM和MCM混用,实际上不够严密。MCM与COFDM常用于无线信道,它们的区别在于:COFDM技术特指将信道划分成正交的子信道,频道利用率高;而MCM可以是更多种信道划分方法。

C O FD M技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率,或者是为了改进对多载波的调制,它的特点是各子载波相互正交,使扩频调制后的频谱可以相互重叠,从而减小了子载波间的相互干扰。COFDM每个载波所使用的调制方法可以不同。各个载波能够根据信道状况的不同选择不同的调制方式,比如B P S K、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等,以频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则。COFDM技术使用了自适应调制,根据信道条件的好坏来选择不同的调制方式。COFDM还采用了功率控制和自适应调制相协调工作方式。信道好的时候,发射功率不变,可以增强调制方式(如6 4 Q A M),或者在低调制方式(如QPSK)时降低发射功率。

COFDM技术是HPA联盟[3](Home Plug Powerline Allian ce)工业规范的基础,它采用一种不连续的多音调技术,将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号,从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力,因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。

C OFDM的解决办法是发送许多个载波,而每个载波都具有一种低的比特率。它是把多个载波紧密而高效地组装起来,相互间没有干扰。由于使用很低的比特率,反射信号与直达信号可在同一比特的期间到达,受反射的干扰比较小。

一个串行数据信号波形基本上包含一序列矩形脉冲。矩形的变量是sinx/x函数,因此基带脉冲序列具有sinx/x频谱特性。当这个信号波形被用来调制一个载波频率时,结果为一个以载波频率为中心的对称si n x/x频谱。

如图1所示,频谱里的零点出现在载波后几倍比特率的间隔上。接下来的载波可以其它零点为中心放置,这些载波之间的相位为90o。也就是说,这些载波是相互正交的。实际上,整个频谱几乎是矩形的,由几千个载波被组装在一起,并填满可用的传输信道。

为了使调制系统更有效的克服码间干扰,还可以进一步采取措施,利用保护间隙(Guard Interval)进一步抑制反射。保护间隙设在比特与比特之间。在保护间隙里,载波返回到未调制状态,保护间隙的周期比反射周期更长。这样,在接受到下一个比特之前,就有足够时间让反射信号衰减掉。

保护间隙的使用,无疑降低了载波的效率,因为有些时间它是不发射数据的。一般效率降低20%左右。但是,因为这种设计大大改进了误码统计,纠正系统只需要很小的冗余,所以大大提高了有效传输率。

采用传统的调制技术,在几台发射机所覆盖区域之间的某些位置是没有信号的。但是,COFDM能工作在多径环境下。只要正确同步,几部发射机就能精确的发射相同信号,整个地域都可以高效的重复使用一个信道,不存在禁用信道。阴影区可以由转发器使用同频道来链接信号。

保护间隔的使用可以避免符号间的干扰,但接收到的信号的相位和幅度仍然会受到影响,这个问题靠动态均衡来解决,一个已知相位和幅度的预定信号定期发送,接收机利用这个信号来测量信道的响应,各个载波的均衡特性就根据这个测量来计算。实际上就是COFDM频谱要带有一个“向导”信号,其能量比其它信号稍强。此向导信号是在整个信道指定的频率上分布,构成整个传输的标准。COFDM接收机对这个载波的符码进行快速傅立叶(FFT)计算,甚至在多经环境下,FFT计算能提供一种有效的频谱分析,算出相关系数,完成多径接收频谱变更的均衡计算。

只要信号强度足够,对采用COFDM调制技术的信号进行接收就不需要定向天线,可以进行全向天线移动接收。

一般来说,每个系统都具有自己独特的优势和劣势。C O F D M采用了级联的正向纠错和交织措施。COFDM的外码(Outer code)是具有12个RS块交织措施RS(204,188 t=8)。从RS(255,239)缩减而得的RS(204,188)编码,能够纠正8个字节的传输误码;在内码调制上,COFDM系统采用次最佳的收缩卷积编码,这样COFDM系统在相加性白高斯噪声(AWGN)信道方面有较强的能力,具有较高的频谱效率和较低的峰值—平均功率比,并且抗脉冲噪声和相位噪声的能力较强。它在低电平回波效果及模拟电视对数字电视的干扰方面可能具有较大的优势。

考虑到高电平(高至0d B)、长时间延迟的动态和静态多径失真时,COFDM系统具有性能上的优势。当需要大范围单频网络(SFN)(8k模式)或运动接收(2k模式)的服务时,COFDM系统性能上具有优势,如COFDM2 K系统能承受达数百赫兹的移动回波,所以C O F D M系统对移动更为可取。但COFDM技术上的优势也使发射机的设计变得更加严格,发射机的非线性失真会引起交调,两个输入频率产生和频或差频,导致多载波互相干扰。

在COFDM传输系统中,将传输信道分成许多子信道,每个信道对应一个载波,同时将需要传输的信号分割成许多部分,每个部分采用一个载波进行传输。经过这样的分割后,每个信道中传输的信号的速率将会变得很低,于是信道中的每个调制后的符号的时长将远远大于回波的延时长度,如果在每个符号间插入保护间隔,则只要多径延时不超过保护间隔的长度,多径传输就不会带来符号间的相互干扰,只能是在符号内部相互叠加或相互削弱,而这种特性可以表示为信道的传输函数,使用适当的导频信号可以在接收端得到这样的传输函数,从而可以正确恢复符号的原始值。

在无线数字高清晰度视频传输系统发送图像时,每个子信道的特征会不一样,在不同地点的信道特征也不一样,另外,在移动接收的情况下信道的特性还随时间的变化而变化。可能某些子信道上的回波特别强,并且与直接传播的载波反相,引起信号的严重衰弱,而另外一些子信道上的回波可能与载波的相位相差不大,反而增强了直接传播的载波信号。因此,可能会出现部分子信道上的信噪比会比没有回波时更高的情况。为充分利用这种回波增强信号的作用,必须解决部分信道严重受损的问题。在COFDM传输系统技术中,解决这一问题的重要途径是采用有效的信道上进行编码的方法。

信道编码的作用是与时间、频率交织一起将各个不同载波上的信号相互联系起来,信道的特性可以实时地合理设置的一些导频信号导出,由此可以知道哪些信道的结果是可信的,哪些信道是严重受损的。对于部分严重受损的信道,由于其他信道和时间段的信号与该信道的信号有交织,可以通过其他信道上解调出的信号来恢复被衰弱的信号。它的作用相当于对所有的信道进行了一个平均,从而克服频率选择性带来的问题。

上述的特性一方面使得COFDM传输系统技术比较适合无线数字高清晰度视频传输系统传输实时图像的复杂情况,包括移动接收时信道特性不断变化的情况,另一方面也使得COFDM技术比较容易实现单频网络。

C OFDM的功能框图如图2所示,在发送端建立信号和接收端分析信号使用的是离散傅里叶变换,可以采用实现成本较低的快速变换。

一般COFDM可以看成由受时间限制的一系列正弦或余弦波的片段组成,COFDM的信号可以写成下式:

其中am,n表示由第m个载波在第n个符号间隔内传送的信号,xm,n(t)是基信号函数

信号的长度T0要比载波的正交时间τ0长一些(载波的间隔为τ0的倒数),即它包含有效符号时间τ0和保护间隔。

Re ct函数定义为:

由于对边界附近的部分载波进行抑制,可以认为对符号时长进行限制所引起的旁瓣在[0,M/τ0]外可以忽略。信号可以从它的抽样值重建:

在此式中未使用时间变量n,实际上在任一时间点都有这样的结果。对上式进行分析,可以发现这是一个反离散傅里叶变换式,即信号s(kτ0/M)可以通过反离散傅里叶变换得到,这就使得实现COFDM变得比较容易。

假设回波比保护间隔短,那么收到的信号在有效时间τ0内只会受到本符号回波的干扰,不会受到其他符号的干扰。于是调制的信号am会变成Hmam,Hm是第m个信道的频率响应。Hmam可以通过

对接收信号抽样进行离散傅里叶变换得到:

于是为了进行相关解调,必须得到每个信道对应的频率响应Hm。这些频率响应是通过使用在时间-频率域上特定分布的导频信号而获得的,导频的选取是根据信道的时间和频率的变化特点和抽样定理来确定的。Hm主要包括两个要素:一个是相位,另一个是模。而模表示每个信道对信号的衰减,由于回波信号有加性和减性的差别,所以每个信道的模是不一样的。信道的模的大小可以用来粗略地衡量该信道的可靠性,从而指导解码过程,得到更为可靠的结果。

3 COF DM信号调制技术的特点

(1)适合在城区、城郊、建筑物内等非通视和有阻挡的环境中应用,具有很高的“绕射”和“穿透”能力。

传统的微波通讯设备,必须在通视条件(既收发两点之间必须无阻挡)下才能建立通讯链路,所以使用中受环境制约,需要提前考察环境,拟定、实测收发点。即使成功“布点”,天线定向、线缆布置等工作也相当烦琐,不仅直接限制视音频信号的传输,而且系统的可靠性、工作效率也大打折扣。

基于COFDM信号调制技术的无线视频传输系统则彻底改变了这种局面。因其多载波等技术特点,COFDM视频传输系统具备“超视距”、“绕射”和“穿透”传输的优势,在城区、山地、建筑物内外等不能通视或有阻挡的环境中,该设备能够以高分辨率实现图像的稳定传输,不受环境影响或受环境影响小。其收发两端一般采用全向天线,无须预先“布点”、“定向”、布设繁杂的视音频输入、输出电缆,视音频信号的采集端、接收端可根据现场情况要求自由活动。系统简单、可靠,应用灵活。

(2)适合高速移动中进行信号传输,可应用于车辆、船舶、直升机以及无人机等平台。对于大多数应用行业而言,无线图像的一般工作模式是:将视音频前端采集端安装在机动载具(车辆、船舶、飞机)里——视频信号通过无线通讯链路——视音频处理中心。

微波(数字微波、扩频微波)、无线LAN等设备因其技术体制的原因,无法独立实现收、发端的移动中传输。如应用到车辆、船舶上,通常的方案是再配置附加的“天线伺服稳定”装置,以解决电磁波定向、跟踪、稳定等问题,且仅能在一定条件下实现移动点对固定点的传输。这样,其系统的技术环节多,工程复杂,可靠性降低,造价极高。但对于COFDM视频传输系统,它不需要任何附加装置,就可实现固定—移动,移动—移动间的使用,非常适合安装到车辆、船舶、直升机/无人机等移动载具上。不仅传输有高可靠性,而且对比以上的方案,由于无须再配置附加的“伺服稳定”装置,所以表现出很高的性价比。

(3)适合高速数据传输,速率一般大于4M bps,满足高质量视音频的传输。高质量的视音频除对摄像机的要求外,对编码流、信道速率要求十分高。

COFDM技术每个子载波可以选择QPSK、16QAM、64QAM等高速调制,合成后的信道速率一般均大于4M bps。因此,可以传输MPEG2中4:2:0、4:2:2等高质量编解码,接收端图像分辨率可达到576×720或480×7 20,满足后期分析、存储、编辑等要求。

(4)COFDM具备很好的抗电磁干扰性能。

对抗频率选择性衰落或窄带干扰及信号波形间的干扰性能优越,通过各个子载波的联合编码,具有很强的抗衰落能力。在单载波系统中(如数字微波,扩频微波等),单个衰落或干扰能够导致整个通信链路失败,但是在多载波COFDM系统中,仅仅有很小一部分子载波会受到干扰,并且这些子信道还可以采用纠错码来进行纠错,确保传输的低误码率。

(5)信道利用率很高。

这一点在频谱资源有限的无线环境中尤为重要;当子载波个数很大时,系统的频谱利用率趋于2Baud/Hz。

正是因为采用COFDM调制技术,可以得到较高的速率,因此,一开始COFDM技术就被用来作为数字电视地面广播系统的传输技术,由于具有高速率,我们一般都将COFDM传输设备传输MPEG2编码技术[4]的图像,MPEG-2为DVD压缩格式,图像清晰度为720×576象素,要求传输通道为单向4-8MB速率。传输帧率为固定的2 5帧/秒,传输方式为数据流,传输过程中,传输通道内的数据流始终是设定的4-8MB左右。

4 机载无线视频传输系统方案

机载COFDM微波视频传输系统分为空中和地面两大部分,空中部分包括500m W微波发射系统、微波机载天线系统和机载摄像机系统;地面接收部分是:采用地面微波接收系统、微波接收机天线系统和多媒体显示系统。这种方案不受作业现场环境的限制,可迅速分解和展开。该系统可以保证3公里以上的视频信号稳定传输。

(1)空中视频采集和发射设备

包括:微波发射机、全向高增益机载天线、高清晰微型摄像头、设备工作电池组、专用安装机架。

(2)地面视频接收和显示设备

包括:微波接收机、定向天线、接收机馈线、分频接头、AV信号线、多媒体显示器(便携式显示器、LCD显示器、彩电)、车载电源及逆变器、便携式三脚架等。

(3)系统主要技术参数及性能指标:

1)机载无线发射部分性能指标:

2)视频信号技术指标

3)地面接收系统技术指标

5 结束语

本COFDM无线视频传输系统成功应用在固定翼无人机上,通过无人机的作业飞行,为地面控制站提供空对地视频。在2008年中国机器人大赛暨Robocup公开赛中,本系统完成了空中机器人对地目标的搜索和辨认,获得固定翼空中机器人比赛第三名。本系统的机载发射设备,主要考虑到设备重量要轻,采用便携微型高清晰度摄像头,然后通过MPEG-2压缩编码成数据流,再通过COFDM调制、变频处理,采用专用机载天线进行发射。

微波无线视频传输系统的研究和应用,对于提高公安部门应急指挥快速反应能力,打击恐怖活动,打击各种犯罪,维护社会安定,保障人民生活安全,有效处理各种突发事件,具有重要的社会意义,并且可广泛应用于机场港口、气象部门、军事公安、高速公路、仓库油田、森林防火等,同时也可作为广播电视和远程电视会议的图像/伴音传输设备。

参考文献

[1]林晓焕徐进,现代通信技术[M].西安:西安交通大学出版社,2007

[2]Jeffrey S.Beasley GaryM.Miller著,肖善鹏张蕾译.现代电子通信[M].北京:清华大学出版社,2003

[3]朱月秀,现代通信原理[M].北京:电子工业出版社,2003

无线信号传输 篇10

在地铁CBTC信号通讯系统中, 车-地无线通讯子系统相对独立, 并且随着信号系统的发展, 该CBTC的子系统逐步转变成了信号独立组网, 同之前的通信专业组网大为不同。该系统利用车载天线以及轨道旁无线AP将车同地面之间的信号连接起来, 令车-地之间的信号形成了一个有机整体。该子系统的构成主要有:车载天线、无线AP、车载路由器、环网接入交换设备、网络交换机以及服务器等。需要提到的是无线服务器同轨道旁无线AP之间的有效连接是通过光缆等设备因此被称为地面有线网。此外车载头尾通过光缆将信息冗余进行连接, 因此被称作车载有线网。而车-地之间的信息连接则通过自由波, 因此被称作无线网。

相对于无线网, 有线网的技术成熟度以及安全度较高, 因此在子系统中, 数据的安全传输问题在车地无线网中相对较为集中。所以对其无线部分的数据传输安全性研究便成为了技术研究工作的核心内容, 文章也主要针对此类问题进行了分析论述。

2 安全性需求

作为列车的状态以及移动授权信息, 车地的无线通讯直接影响了列车的形式安全以及运行效率。想要保证信号系统安全可靠、高效可行, 该无线信息通信子系统需要满足下述五点安全要求:第一, 可用性高、可靠性高、安全性高;第二, 数据在进行传输的实时性高;第三, 信息在列车高速移动中的传输速率能够满足系统要求;第四, 在信息传输过程中丢包率不能对系统有效性造成影响;最后, 具备防止非法接入和无线攻击的安全措施。

3 干扰源概述

目前的列车调度以及控制信息传输在CBTC系统中都是通过列车同轨道旁的无线网络进行传递的, 但是无线网络相对于有线网络开放性较强, 因此容易受到外界信号源的干扰以及外界攻击, 因此无线信息的传输安全性成为了CBTC系统的最大问题。由于无线通讯系统中传输的信息均为控制和调度信息, 因此信息的错误会导致严重的安全事故以及隐患, 系统可用性会因此降低, 是对列车运行安全的严重威胁。从目前所遇到的实际状况分析, 典型的干扰源有以下几种:乘客信息系统对信号的干扰;站台换乘信号的信号频率干扰;乘客使用的电子设备产生的干扰;列车告诉移动产生的多普勒效应;隧道多径效应以及开放空间中相同频段、协议的设备物理干扰等。以下针对其中四种干扰影响较大的干扰源提出了相关解决方案。

4 安全防护措施

针对信息传输过程中系统的安全要求以及干扰主要来源, 结合实际系统运行状况提出了以下解决方案。

4.1 防范PIS系统安全干扰

主要的防范措施有两种, 一种是通过频点隔离予以解决, 另一种则是通过补空的方式进行解决。前者是通过对二者的输出频率进行分离的方式, 但是会在一定程度上由于带宽的减少对数据传输速率造成影响。而后者是针对PIS系统的, 从理论上该种方式可行性较高, 但由于PIS实际上分属的供货商不同, 因此实施起来较大。但是可以通过令信号系统采用5.8Hz频段, PIS系统采用2.4Hz频段的方式彻底解决冲突以及干扰。

4.2 防范站台换乘频率干扰

由于物理空间的开放性造成了同站台换乘站发出的换乘信号会在频率上对子系统的数据通信造成干扰, 可以通过以下方式对该现象进行处理。

(1) 令无线通信系统的本线同相邻线采用不同的信号制式设备以此区分信号频点。

(2) 若采用的频段均相同时, 需要采用下面的方式减少干扰:首先, 应当选择计划方向不同的天线;其次, 采用的载波侦听多址协议应当带有冲突避免;第三, 可以选用具有差异性的车地通信方式;最后, 可以选用定向天线并对其方向角进行调整。

4.3 无线攻击及非法接入的防御

虽然由于无线局域网采用公共的电磁波作为载体, 任何人都有条件窃听或干扰信息, 但通过以下相应手段, 依然可以减弱或是消除非法的接入和攻击。

(1) 采用禁用服务集标志 (SSID) 广播功能。以此可减小恶意用户侵入AP的可能性。

(2) 设置媒体接入子层 (MAC) 的允许接入用户列表以防止非法用户接入网络。

(3) 使用2层或更高层的交换机, 把网络分成小的区段来减少恶意用户通过连接上集线器而侵入网络并监测网络数据的可能性。

(4) 采用动态刷新密码, 减少密码被破获的可能性。

(5) 在无线网络部分设置入侵检测系统来检测可疑情况和非法侵入等行为。

(6) 设置防火墙以阻止非法用户接入网络。

4.4 多径效应的安全防范

多径效应使得车-地信息传输的信号产生衰落失真, 最终造成通信的不稳定。采用正交频分复用等技术, 利用多子载波交织冗余同时传递数据。在传输的过程中, 即使某个子载波出现频率偏移或者干扰, 甚至丢失此载波所有数据。但接收端通过子载波的联合编码, 可恢复出丢失子载波数据, 达到子信道间的频率分集的作用, OFDM技术增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力, 因此具有良好抗多径效应能力。

结语

通过上面的分析可以看出, 地铁运营效率以及行车安全的保证几乎全由车地无线通信数据传输予以实现。因此, 其安全性以及可靠性和稳定性的实现具有重大意义, 这也是各大系统供货商积极寻求技术发展的根本原因。但由于地铁线路在各地具有差异性, 且全国范围内供货商的核心技术也不同, 因此系统的性能提高工作仍旧任重道远。目前的解决方案中更多的将频率规划以及干扰源的规避、软件更新作为主要手段, 结合硬件设备一定程度的提升, 还是取得了一定的成就。总之, 无线网络通信中安全问题永远不容忽视。

摘要：文章着重对无线通讯传输抗干扰技术中数据通讯的安全性进行分析, 并通过对当前无线通信中遇到的几种典型干扰源进行了介绍, 针对性的提出了集中可行的防范措施。为地铁信号无线通讯系统中的抗干扰技术发展提出了一些合理化的建议。

关键词：地铁信号,无线通讯,数据传输,抗干扰

参考文献

[1]梁九彪.亦庄线国产CBTC信号系统工程应用[J].市政技术, 2010 (S2) .