一点多址扩频通信系统的应用
更新：2019-12-08
摘要：扩频通讯作为数字微波通讯的一种，由于其自己具有的良性能而获得普遍运用。该文以南阳市电力工局一点多址扩频通讯系统为例，简要介绍了扩频通讯技术的基本概念、特点及其在电力系统通讯中的运用。关头词：一点多址；扩频通讯；衰耗中图分类号：TN925 .92 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)05-0007-02在南阳市郊区环布着11座35kv农用终端变电站，其运行经管权分属市局东、西郊农电公司（其中东郊农电公司经管4座，西郊农电公司经管7座），调剂到各站的通讯方式原为150M无线电和邮电市话。2002年随着农网改造的进行，各站远动装备投进运行，对通讯通道提出了更高要求。由于市局调剂通讯年夜楼到东、西郊农电公司之间划分有光纤相连，故若是这11座变电站建立了和调通年夜楼的联系，则可将各站数据和话音划分送往两个农电公司调剂室，从而为农网调剂自动化的实施缔造需要的条件。鉴于电网现状和变电站的品级、性，斟酌到载波和光纤通讯要经过次转接，增加了不稳定身分，综合斟酌成本及市区施工条件，后决议采用无线扩频技术建立这11座农用终端变电站的通讯系统。本文简要介绍了扩频技术及在此次系统建设中的运用。1扩频通讯技术的基本概念扩频通讯的基本特点，是其传输信息所用旌旗灯号的带宽（W）远年夜于信息自己现实所需的小（有用）带宽（△F），其比值称为处置增益GPGP=W/△F众所周知，在普通的调幅、调频或脉冲编码调制通讯中，GP值一般都在十多倍范围内，统称“窄带通讯”，而扩频通讯的GP值高达几百甚至几千倍，可以称为“宽带通讯”。由于扩频后的旌旗灯号，它的发射功率很低，传输时年夜多淹没在空间的噪声中，是以很难被其它接收机截获，只有具有不异扩频码（或称PN随机码）的接收机，才能获得处置增益，解扩并恢复出原发的旌旗灯号。2扩频通讯技术的越性抗干扰性强，误码率低。如上所述，扩频通讯系统由于在发送端扩大旌旗灯号频谱，在接收端解扩还原旌旗灯号，发生了扩频增益，从而年夜年夜地提高了抗干扰容限。凭据扩频增益分歧，甚至在负的信噪比条件下，也能够将旌旗灯号从噪声的淹没中提掏出来，在今朝商用的通讯系统中，扩频通讯是能够工作于负信噪比条件下的通讯方式。抗多径干扰能力强，增加了系统的靠得住性。由于扩频系统中采用的PN码具有很好的自相关性，相互关性很弱，分歧路径传输来的旌旗灯号能容易地被分隔，并可在时间和相位上重新对齐，形成几路旌旗灯号功率的叠加，从而改善了接收系统的性能增加了系统的靠得住性。易于同频使用，提高了无线频谱哄骗率。无线频谱十分贵重，虽然从长波到微波都已获得开发哄骗，依然知足不了社会的需求。为此，各地都设计了频谱经管机构，用户只能使用申请获得的频率，依靠频道划分来避免信道之间发生干扰。由于扩频通讯采用了相关接收这一高技术，旌旗灯号发送功率极低（<1W，通常是1～100mW），且可工作在信道噪声和热噪声布景中，易于在统一地域重复使用统一频率，也能够与现今各类窄带通讯同享统一频率资本。扩频通讯是数字通讯，出格适合数字话音和数据同时传输，扩频通讯自身具有加密功能，只能在PN码不异的用户之间进行通讯，隐蔽性好，保密性强，便于展开各类通讯营。扩频通讯容易采用码分多址、语音压缩等多项新技术，加倍适用于计较机网络和数字化的话音、图像信息传输。扩频通讯尽年夜部门是数字电路，装备高度集成，安装简洁，易于维护，也十分小巧靠得住，平均无故障率时间也很长。在我们决议采用扩频通讯技术建设这11座农用终端变电站的通讯系统以后，由于扩频通讯的传输距离遭到视距的限制，阻挡就成为系统的设计条件。若市局调剂年夜楼和11座变电站之间有阻挡，则问题就变得较为复杂，选用扩频系统的可行性就年夜打折扣。是以，我们查看了我市航测地形图，初步肯定没有阻挡才斟酌进行系统设计，并请有关公司用扩频装备对这11个点的传输路由进行了实测，成效使人满意。凭据那时市面上无线扩频装备现货供给情况，我们初步选定了Comlink扩频系列第三代产物。由于年夜大都在点对点方式下，功能良的扩频装备在一点对多点的运用情况中遇到许多问题：首先是频率资本问题，即使低64kbit/s数据速度的电台，空间带宽也要占用5MHz，由于32位PN码的码距离离度只有15dBm左右，所以工程上不能不采用频分多址，以获得35db左右的理论隔离度。11个站就要使用11个频点，频率资本浪费较年夜，而Comlink扩频产物可在统一频点实现一点对多点通讯。其次是天线架设问题，点对点装备，对于主站的多个电台，需要在主站端架设多个天线，国内工程尽年夜大都采用美国Conifer公司24dBi的半抛物面铸镁栅格定向天线，垂直极化面展宽1m，很难在塔顶安插且避开侧瓣和后瓣的相互干扰，虽然工程上可以接纳分层架设，或是经由过程合路器并至一个或多个全向天线发射，但由于施工及合路器的旌旗灯号衰减等缘由，传输效果其实不理想。此外，射频电缆的展设、网管软件的运用等身分也使我们后决议采用Comlink一点多址扩频产物。其系统设置装备摆设，如图2所示。3路由分析连系可视通道距离、选用的电台、天线增益、电缆衰耗及情况身分，检验设计是否合理，肯定通道的衰耗敷裕。扩频微波链路的靠得住性取决于衰减裕。衰减裕计较公式FG=GSG GANT-LGL-LPL式中FG——衰减裕； GSG——系统增益(dB）； GANT——天线增益(dBi）； LGL——接插件及电缆衰耗(dB)； LpL——通道衰耗(dB）。扩频电台系统增益：GSG= 27-(-97)=124(dBm)；天线增益：主站端选用2.4GHz，12dBi的全向天线，分站端选用2.4GHz，24dBi的抛物面定向天线；毗连头及电缆衰耗：电缆衰耗约为3dB，接头衰耗为1dB，LGL=3 1=4(dB)；通道衰耗，以距离调剂年夜楼远的变电站（27km）为例：LPL=92.4 20lg2.4 20lg27=128(dB)；是以衰减余为：FG=124 12 24-2×4-128=24(dB)。从计较出的链路敷裕可以看出，该方案有较年夜储蓄，是以本方案设计合理，并凭据实测成效讲明可保证通道的和靠得住性。4系统运行情况系统自2003年5月投进运行至今已有两年多时间，每站传输信息有两路电话、600或1200波特的远动信息一路，各站话音清晰，通道稳定，无误码，系统未泛起过严重中断和故障，装备运行正常。是以，该扩频链路的设计及装备选型已很好地知足了话音及远动自动化信息的传输要求，为电网的平安稳定运行提供了靠得住保证。5竣事语扩频技术在成长的初始阶段，就已实现了理论和技术上的重年夜突破，在尔后的成长进程中主要是硬件的改善和性能的提高。成长到现在，扩频技术理论和技术都已趋于完善，主要应从系统的角度斟酌整体性能，且与其它新技术连系运用。是以，运用的驱动一直是扩频技术成长的壮大动力，未来的无线通讯系统，如移动通讯、无线局域网、小我通讯等，扩频技术势必阐扬重要作用。虽然光纤技术在电力系统通讯中运用越来越普遍，但在县级电力通讯网或要求较高性价比的通讯网中，一点多址微波通讯仍将阐扬重要作用，而扩频技术也势必获得加倍广漠的运用空间。