導語：如何才能寫好一篇無線傳輸，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：無線傳輸有線傳輸比較水廠供水運行情況

1概述

大唐巖灘水力發(fā)電有限責任公司（以下簡稱“業(yè)主”）2010年開始進行擴建工程的施工，需要為施工單位提供取水點，取水點為原用于生活供水的一個100m3的圓形水池，取水點與水廠分布在一座500米高的山頭的兩側，環(huán)山距離約3公里，中間有電廠一期廠房。水池原供水方式為通過水廠控制中心的PLC控制兩臺供水泵進行定時供水，此供水方式滿足不了施工單位的連續(xù)用水需求，為了保證施工用水，需要根據水池水位實時供水。因此，需要對原水泵控制方式進行改造。

2方案的選擇

水廠控制中心的控制PLC采用的是施耐德電氣Premium TSX PLC，為實現(xiàn)根據水池水位實時供水，必須將水池水位信號引入水泵控制PLC。

承接此項改造項目的施工單位最初提出的方案為從水池埋設電線桿至水廠，通過架空電纜將水池水位的開關量信號送至水廠控制中心，此方案也是控制信號引入的常規(guī)方法，看起來無可非議，但預算價格高達90多萬元，超出了業(yè)主的預想，而且此方案還牽涉到埋桿需征用農民的土地的問題，協(xié)調很困難，此方案被否決。之后承建單位提出了第二個方案：取消埋桿，通過將信號電纜埋入地下的方式，預算可降低到60多萬元，此方案雖降低了成本，但是將信號電纜埋入地下，一方面仍存在埋設電纜需補償農民的問題，另一方面還存在電纜埋入農民耕種的土地中，容易被損壞，且損壞后難以查找故障點的問題，此方案也不合適。

此時，一方面是擴建工程的施工單位用水的迫切需要，另一方面是水池水位信號引入的方案定不下來，業(yè)主陷入了兩難的境地。

此問題最終提到了擴建工程項目部機電部，要求機電部拿出一個合理的方案。由于電纜傳輸信號的方式不論是敷設電線桿還是埋入地下，都存在造價高、牽涉到農民的土地補償的問題，要避免這些問題，只有采用無線傳輸信號的方式。而且用無線數傳模塊建立專用無線數據傳輸方式比有線傳輸方式相比具有如下優(yōu)點：

1． 成本廉價

有線通信方式的建立必須架設電纜，或挖掘電纜溝，因此需要大量的人力和物力；而用無線傳輸方式只需要在每個終端安裝無線數傳模塊既可。相比之下用無線數傳模塊建立專用無線數據傳輸方式，節(jié)省了人力物力，投資是相當節(jié)省的。

2． 建設工程周期短

當要把相距數公里到數十公里距離的遠程站點相互連接通訊的時候，采用有線的方式，必須架設長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝，這個工程周期可能就需要數個月的時間，而用數傳模塊建立專用無線數據傳輸的方式，只需要架設適當高度的天線，工程周期只需要幾天或者幾周就可以，相比之下，無線的方式可以迅速組建起通信鏈路，工程周期大大縮短。

3． 適應性好

有線通訊的局限性太大，在遇到一些特殊的應用環(huán)境，比如遇到山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境或是移動物體等布線比較困難的應用環(huán)境的時候，將對有線網絡的布線工程有著極強的制約力，而用無線數傳模塊建立專用無線數據傳輸方式將不受這些限制，所以說用無線數傳模塊建立專用無線數據傳輸方式將比有線通訊有更好的更廣泛的適應性，幾乎不受地理環(huán)境限制。

4． 設備維護上更容易實現(xiàn)

有線通訊鏈路的維護需沿線路檢查，出現(xiàn)故障時，一般很難及時找出故障點，而采用無線數傳模塊建立專用無線數據傳輸方式只需維護數傳模塊，出現(xiàn)故障時則能快速找出原因，恢復線路正常運行。

咨詢了幾個大的自動化控制公司，都沒有使用無線傳輸信號的經驗；其他廠家的PLC雖然有無線傳輸模塊，但和PLC配套使用，只有選用第三方開發(fā)的無線傳輸設備比較合理。

目前，各廠家開發(fā)的無線傳輸設備種類繁多，價格也相差很大，在進行了多次比較以后，最終選用了性價比較高，結構簡單，維護容易的西安達泰電子有限責任公司的DTD110系列無線測控終端。

3DTD110系列無線測控終端簡介

DTD110系列無線測控終端是一種遠端測控單元裝置，測控終端集A/D功能和I/O功能為一體，負責對現(xiàn)場信號、工業(yè)設備的監(jiān)測和控制。該模塊提供4路模擬量信號輸入和4路模擬量信號輸出；或者4路開關量輸入、4路開關量輸出。模擬量可以是0~5V電壓信號，或者是4~20mA電流信號。能采集工業(yè)現(xiàn)場的變送器輸出的各種模擬量、開關量信號；可以輸出控制信號，控制繼電器輸出。

產品型號 說明

DTD110FA 4通道模擬輸入，遠端4通道模擬輸出，200米以內。

DTD110FB 同上，參考距離1000米左右

DTD110FC 同上，參考距離2000米左右

DTD110HA 4通道開關輸入，遠端4通道開關輸出，200米以內。

DTD110HB 同上，參考距離1000米左右

DTD110HC 同上，參考距離2000米左右

產品特點：

多種配置應用方案，可以滿足用戶不同的需要

4個開關量輸入通道，4個開關量輸出通道

4個模擬量輸入通道，4個模擬量輸出通道

可以直接代替有線的PLC設備

一體化設計，結構緊湊,軌道式安裝，安裝方便

多種產品規(guī)格適應于不同的傳輸距離

射頻輸出功率10mW、500mW、1000mW

GFSK調制，高效前向糾錯信道編碼技術

軟件無線電技術保證高抗干擾能力和低誤碼率

ISM 頻段433MHz，無需申請頻點

工業(yè)標準設計，能工作于各種惡劣環(huán)境

直流9~24V供電，電流小于800mA

標準PVC外殼：115×74×60mm

4方案的實現(xiàn)

由于我們的實際應用只需傳輸水池水位的開關量信號，考慮傳輸距離的要求，我們選用了型號為DTD110HC的開關量模塊，DTD110HC模塊提供點對點無線遙測遙控功能，通常該模塊是成對使用的，一個是發(fā)射模塊，一個是接收模塊。通過將安裝在水池的三個浮球水位信號器提供的三個液位信號引入發(fā)射模塊，接收模塊接收信號后將輸出信號引入水廠控制中心的PLC，由PLC實現(xiàn)對水池水位的自動控制。

由于無線傳輸模塊需要提供電源，所以在離水池300米遠的一個變電站內安裝了一個控制箱，水池水位信號通過沿輸水管敷設的信號電纜首先引入發(fā)射模塊。另因信號傳輸距離超過了一對無線傳輸模塊的最遠傳輸距離，所以增加了一級中繼，即在水池與水廠控制中心之間的電廠廠房內安裝一個控制箱，在控制箱內安裝一個接收模塊和一個發(fā)射模塊，接收模塊接收變電站內發(fā)射模塊發(fā)送的數據，輸出接至發(fā)射模塊，發(fā)射模塊再將數據發(fā)送至水廠控制中心的接收模塊。整個系統(tǒng)接線原理圖如下：

圖一：水池水位信號及變電站內控制箱接線原理圖

圖二：電廠內中繼控制箱接線原理圖

圖三：水廠控制中心控制柜接線原理圖

使用此無線傳輸方案，需要投入的設備為3個浮球式水位信號器，300米4×1.5電纜，4個無線傳輸模塊，2個控制箱及配套元器件，總投資不超過10萬元，且在一周內就完成了施工及調試工作，與原兩個方案相比較，極大的節(jié)省了投資，大大縮短了施工周期。

5設備運行情況

設備投運4個月后出現(xiàn)了信號傳輸失敗的故障，但因模塊無故障指示燈，無法直觀確認是水池至變電站控制箱電纜的故障還是某一個無線傳輸模塊的故障，經故障查找，最終確定為模塊故障，更換故障的一組模塊后，設備一直運行正常。結果表明，無線傳輸方式在本工程的應用是成功的。如果對無線傳輸模塊進一步的改進，增加電源指示燈，輸入/輸出信號指示燈，故障指示燈，更加便于用戶使用，相信此類無線傳輸設備會有更廣闊的應用前景。

篇2

關鍵詞：光纖；無線傳輸技術；傳輸系統(tǒng)

Abstract: in the science and technology and rapid economic development today, in the wireless communication network rail, has been widely applied to optical fiber/wireless transmission technology. This paper introduces the optical fiber/wireless transmission technology railway the characteristics, analyzed the railway optical fiber/wireless transmission system the working principle and system structure.

Keywords: fiber; Wireless transmission technology; Transmission system

中圖分類號：F530.3文獻標識碼：A 文章編號：

一、鐵路光纖/無線傳輸技術的特點

鐵路沿線一般都經過山區(qū)、隧道以及市區(qū)等地區(qū)，通信的環(huán)境非常復雜，采用通常的大區(qū)制的基站來覆蓋整個地區(qū)，常常會出現(xiàn)通信的盲區(qū)，尤其是對于手持機用戶進行通信就更加困難了。而采用最新引進的鐵路光纖/無線傳輸技術，基站覆蓋的范圍將會被延伸和擴大，同時還可以使基站信道的利用率得到提高和通信盲區(qū)的減少。以下介紹一下鐵路光纖/無線傳輸技術的特點：第一，端站射頻信號，主要由電/光轉換器、光/電轉換器和低噪音放大器組成，不能對接收到的功率進行監(jiān)測，也沒有調制解調的功能，其它功能的實現(xiàn)都是在基站中進行的，所以，光纖/無線傳輸系統(tǒng)是很簡單的，但是非常的可靠，可以實現(xiàn)低成本化以及小型化；第二，在光纖/無線中進行傳輸時，信號不會被放大或是中繼，所以對信號的損耗也是非常小的，信號能夠傳輸的距離將很遠；第三，光纖/無線傳輸的頻帶比較寬，利用光的波分復用技術以及電的頻分復用技術, 一條光纖同時可以將不同頻段的無線信號進行傳輸。[1]

二、鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)的原理

在傳統(tǒng)方式下的無線蜂窩系統(tǒng)中，中心的控制站和許多基站相連接。而且每個基站都有對無線信號進行調制解調的功能，還能對接收的電頻進行監(jiān)測。所以，每個基站的成本很高，而且結構比較復雜。然而，新引進的光纖/無線傳輸技術方式下的蜂窩系統(tǒng)，中心基站和各個端站是通過光纖進行連接的。端站并不能對信號實現(xiàn)調制解調的功能，而無線信號所進行的傳輸是一種透明式的信號傳輸，相當于是延伸和擴大了基站的覆蓋范圍。[2]

光纖/無線技術傳輸方式的蜂窩系統(tǒng)結構圖，如圖1所示。射頻信號是由下行方位的基站發(fā)出的，通過E/O將射頻信號轉換為光信號，然后傳輸到光纖中。而在光纖中傳輸的光信號將被傳輸到終端站中，并再次轉化為射頻信號，接著在濾波放大以及輻射的作用下，將其傳輸到端站服務小區(qū)，最后移動臺進行射頻信號的接收。

而反方向的傳輸是，移動臺將上行信號發(fā)出，終端站接收該信號，將進行低噪、濾波以及放大處理之后，射頻信號轉化為光信號。在光纖/無線的傳輸作用下，光信號被傳輸到中心站，光信號被轉化為射頻信號，到達基站，由其進行處理。

光纖/無線傳輸式的蜂窩系統(tǒng)，還可以采用壁掛式的端站，在路燈、墻壁上進行安裝，這種方式與高架式的天線塔相比，系統(tǒng)的控制更加精準，緊密；對發(fā)射功率降低的射頻信號的傳輸將會更加安全；同時基站的數量減少，可以實現(xiàn)成本的降低。

圖1光纖/無線技術傳輸方式的蜂窩系統(tǒng)結構圖

三、鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)

3.1鐵路無線通信的特點

目前，在鐵路無線通信系統(tǒng)中，應用比較廣泛的是450MHz無線式列車調度和800MHz車務、公務以及公安等鐵路部門獨立于一體的通信系統(tǒng)。但是只有450MHz無線式列車調度系統(tǒng)，能夠在不受到業(yè)務量以及建筑成本的限制下，保證鐵路沿線通信的連續(xù)性，其它系統(tǒng)則難以實現(xiàn)。【3】鐵路無線通信有其自身的特點：第一，鐵路無線通信網成鏈狀，覆蓋鐵路的范圍比較大。以調度區(qū)間為標準，將無線調度的指揮系統(tǒng)進行區(qū)域的劃分，但是傳統(tǒng)方式下的大區(qū)制的調度指揮系統(tǒng)并不能對過網越區(qū)進行切換，當列車經過該區(qū)域時，很可能導致通信信號的中斷。如果采用的是基站式的覆蓋方式的話，架設的基站是很多的，投資將非常大；第二，鐵路無線通信主要是調度方式的通信，服務對象主要是在鐵路沿線范圍內，各部門中的移動用戶。由于各個基站在覆蓋的區(qū)域內，所服務的對象比較少，如果采用多信道基站的方式進行覆蓋，會對頻率資源造成很大程度的浪費。在樞紐地區(qū)、工程的搶險救援等特殊地區(qū)，建設的話務量將很大，這樣就會出現(xiàn)頻率資源不足的情況；第三，鐵路無線通信的環(huán)境非常復雜。鐵路沿線一般都是經過山區(qū)、隧道以及市區(qū)等地區(qū)的，采用通常的大區(qū)制的基站來覆蓋整個地區(qū)，常常會出現(xiàn)很多通信的盲區(qū)，尤其是對于手持機用戶進行通信就更加困難了；第四，在鐵路無線通信服務和運輸的需求下，鐵路多個不同部門的通信系統(tǒng)常常在同一個基站的覆蓋區(qū)內進行工作，但這些部門建設自己獨立的基站又是不實際的。

3.2鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)的構成

鐵路采用光纖/無線傳輸系統(tǒng)，可保留鐵路無線通信自身的特點并對存在的問題進行處理，同時使鐵路無線的覆蓋率得到提高，實現(xiàn)鐵路沿線多個部門的多個通信系統(tǒng)在同一個覆蓋區(qū)同時進行工作，最終使鐵路無線通信改變了單一式的通信網，實現(xiàn)了綜合式的通信網。

鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)構成圖，如圖2。鐵路通信的系統(tǒng)采用多信道移動的通信系統(tǒng)或者是集群式的通信系統(tǒng)，在鐵路的調度中心建設光纖/無線的中心站，光纖/無線的終端站要沿著鐵路線進行設置。中心站的設立，可采用CDMA或者是GSM式的基站，也可以采用集群式的基站。鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)采用的結構是鏈狀網，上下行通過光纖與N個終端站進行連接，利用N個終端站來完成基站的覆蓋。BS1、BS2表示無線通信系統(tǒng)的基站，該基站可以采用800MHz的集群基站，也可以采用450 MHz的集群基站，或者是將450MHz的列調電臺和其它的頻段接入作為基站使用。

CCU表示：中心控制單元 ONU表示：光網絡單元

NMU表示：網管單元TS表示：終端站

圖2鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)構成圖

在調度所中，設置網管單元和中心站，各個頻段基站發(fā)出的射頻信號通過調度所傳輸到中心站，再經過光調制的作用之后，信號被傳輸到區(qū)間光纖。而對于終端站的設置，一般設在無線電場覆蓋比較廣的弱場區(qū)或者是車站，鐵路沿線范圍內的移動用戶經過電磁波可以接入到終端站。

在鐵路中采用光纖/無線傳輸系統(tǒng)，集群式通信中大區(qū)制的特點被充分的體現(xiàn)出來。一個調度區(qū)作為傳輸的一個大區(qū)，在該大區(qū)的任何一個地方列車或者是其它的移動臺都不需要進行過網頻率的切換，充分保證了連續(xù)地進行調度和指揮。鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)，不光使得司機和調度之間的通信問題得到了解決，同時在鐵路的通信系統(tǒng)中心設置鐵路各個部門的獨立基站，再利用光纖/無線傳輸技術就可以實現(xiàn)信號的連續(xù)傳輸。采用大區(qū)制的基站進行小區(qū)的覆蓋是鐵路光纖/無線傳輸的系統(tǒng)最主要的特征，這種覆蓋方式避免了盲區(qū)，而且鐵路沿線的移動用戶進入系統(tǒng)更加的可靠。所以，在鐵路無線通信中，采用光纖/無線傳輸系統(tǒng)在改善目前鐵路通信中存在問題的同時，為鐵路無線通信未來的發(fā)展打下了堅實的基礎。

四、結語

鐵路無線通信中，光纖/無線傳輸技術不僅能夠應用到高速鐵路的無線通信中，而且能夠應用到有線路的通信之中。它的應用非常廣泛，尤其是在山區(qū)、市區(qū)、隧道中的應用更是顯得尤為重要，不僅解決了山區(qū)、隧道等復雜地區(qū)無線通信的問題，而且展示出其自身的優(yōu)勢。在光纖/無線傳輸技術的不斷發(fā)展下，在鐵路中應該光纖/無線傳輸技術的情景將非常廣泛。

參考文獻：

[1]袁惠清,董天臨.鐵路光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)設計及優(yōu)化和改進的設想[J].電信工程技術與標準化,2003,(03)

篇3

關鍵詞：HDMI；硬件編碼；無線傳輸；H264

中圖分類號：TN926+.24；TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）01-00-03

0 引 言

在當前物聯(lián)網技術浪潮的推動下，物與物相連的需求快速增長，而多媒體信息特別是視頻信息因其數據量大的特點，一直是通信領域的研究熱點。在應用方面，智能家居、智能會議室、智能教學等系統(tǒng)得到了不斷推廣，而音視頻的局域網內傳輸技術始終扮演著智能系統(tǒng)的重要角色。雖然傳統(tǒng)的有線傳輸方式能提供高質量的音視頻傳輸效果，但在實際應用中人們常常囿于布線困難，因而提出無線傳輸的需求。目前，市場上的音頻無線傳輸方案已經相對成熟，其媒介選擇有U段無線、WiFi、藍牙等。相比而言，無線視頻的發(fā)展相對緩慢，因為其開發(fā)難度和開發(fā)成本都相對較大。盡管如此，無線視頻的需求依然是市場的熱點。比如安防專用的攝像頭無線監(jiān)控系統(tǒng)，拍攝專用的無人機拍攝無線傳輸系統(tǒng)，教學或會議專用的無線視頻投影應用等。

無線視頻傳輸應用中的視頻源和接收端在不同場景中各有不同。例如教學或會議中的無線投影，其視頻源可來自個人電腦的HDMI輸出或VGA輸出，接收端則一般是投影儀的HDMI端口或VGA端口。由于HDMI標準對高清視頻的支持較好，因此在高質量視頻傳輸中，研究HDMI視頻流的無線傳輸方案具有很好的應用價值。

對于視頻數據，未經壓縮的原始視頻數據量是無線傳輸難以承受的，尤其對于高清晰度視頻，大數據量的無線傳輸將導致系統(tǒng)傳輸方案的成本大大增加[1]。因此對HDMI視頻流的無線傳輸必須引入合適的編碼方案，平衡編碼效果和無線通信容量之間的矛盾，達到低延時的播放效果[2]。為解決上述問題，本文采用S5PV210處理器，以ADV7611接收HDMI視頻流，然后通過硬件編碼器進行視頻編碼，再由處理器打包無線發(fā)送；接收端接收到視頻數據后解碼視頻，并由HDMI接口輸出。

1 系統(tǒng)整體硬件方案設計

圖 1所示為高清視頻無線傳輸的系統(tǒng)原理及實現(xiàn)結構圖。系統(tǒng)分為發(fā)送端和接收端兩部分，這兩部分是獨立的系統(tǒng)，可以使用一個發(fā)送端和一個接收端進行一對一工作，也可以使用一個發(fā)送端和多個接收端同時工作，或者多個發(fā)送端和一個接收端分時連接工作，這些都可以在軟件應用層實現(xiàn)。底層的編解碼和無線通信架構相同，為了描述方便，在此以一個發(fā)送端對一個接收端作為描述實例。

由圖1可知，發(fā)送端包括視頻接收前端模塊和編碼發(fā)送模塊。視頻接收前端主要由ADV7611實現(xiàn)HDMI視頻流的輸入，并將視頻數據轉為YCbCr信號，通過板上總線傳輸到編碼發(fā)送模塊。編碼發(fā)送模塊主要是S5PV210處理器，通過處理器內部的多格式編解碼器（Multi Format Codec，MFC）對視頻進行壓縮。壓縮后的視頻由RTP協(xié)議發(fā)送，通過物理層WiFi實時傳輸到接收端[3]。解碼端將視頻流解碼，獲取LCD設備的緩存區(qū)視頻流數據，將HDMI流以HDMI流媒體的形式輸出。

在應用方面，上述系統(tǒng)的發(fā)送端通過HDMI接口接收電腦或視頻播放器等視頻源的輸出，而接收端也通過HDMI接口連接投影儀或顯示器等設備，實現(xiàn)HDMI視頻流的無線傳輸。

2 系統(tǒng)軟件設計

2.1 系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置包含Linux系統(tǒng)內核配置與對ADV7611的配置。根據系統(tǒng)需求，ADV7611與S5PV210之間以ITU601的格式傳輸視頻數據，因此在Linux內核中需要修改視頻輸入驅動為ITU601格式，并設置好YCbCr數據的順序格式，例如CbYCrY等。這兩個參數在內核中的結構體s2c_platform_camera定義。對ADV7611的寄存器配置則是在應用程序中通過I2C驅動實現(xiàn)，具體參數可根據需求按芯片文檔說明設定。

2.2 視頻編碼

為了實現(xiàn)大數據量高清視頻的無線傳輸，平衡視頻效果和無線通信容量之間的矛盾，系統(tǒng)對HDMI接收器得到的視頻流進行實時壓縮，通過減少和去除冗余視頻數據的方式，達到可靠發(fā)送的目的[4]。為了達到低延時的播放效果，可以充分利用S5PV210中集成的MFC硬件編碼模塊，以減輕處理器的計算量。MFC是ARM微處理器內部一種支持多種硬件編碼方式的硬件電路，視頻編碼支持 MPEG-4、H.263以及H.264，分辨率可達到1 080P@30fps。本文選用H.264的編碼方式。

圖 2所示為MFC硬件編碼流程圖。MFC硬件編碼在程序實現(xiàn)中定義了三個函數，分別為初始化函數，執(zhí)行函數和句柄放函數，利用這三個函數即可實現(xiàn)整套編碼操作。初始化函數的作用是對整個MFC的參數進行設置。打開設備節(jié)點，進行內存到應用的內存映射，初始化關于MFC設備的結構體，并提供相應的參數，把_MFCLIB_H264_ENC參數傳入MFC跟深層次的結構體當中，通過ioctl函數把參數傳入內核。

初始化MFC之后讀取視頻流，得到輸入圖像的地址緩沖指針，等待緩沖區(qū)成像數據。成像后讀取一幀視頻數據，并將這一幀數據放入MFC編碼，第一次的編碼需要傳入配置參數。編碼完成后得到H.264編碼格式的網絡提取層（Network Abstraction Layer，NAL）數據。因為系統(tǒng)采用RTP協(xié)議進行網絡數據傳輸，對于一幀圖像的NAL數據需要根據RTP網絡數據的幀長度進行分片，分片后的視頻數據添加載荷頭FU-A打包，添加RTP包頭并向客戶端發(fā)送一幀視頻數據。之后系統(tǒng)重新讀取一幀視頻數據再進行MFC編碼。

為了方便描述沒有顯示編碼過程的退出機制，實際程序中根據具體需求以合適的方式退出編碼，釋放句柄，解除映射。

2.3 無線傳輸

編碼后的視頻以RTP協(xié)議在局域網傳輸。為了實現(xiàn)點對點或點對多點的視頻傳輸，發(fā)送端利用WiFi網卡實現(xiàn)軟接入點的功能。因此多個接收端可以同時連接到發(fā)送端的接入點，從而訪問RTP服務獲得視頻數據。對于多個發(fā)送端對一個接收端的情況，可以設定接收端為WiFi接入點，發(fā)送端連接到接收端再進行數據傳輸，但是在應用中各發(fā)送端只能以時分復用的形式將數據發(fā)送到接收端。

2.4 視頻解碼

解碼器對發(fā)送來的H.264等壓縮格式的視頻數據包進行實時解碼，通過采用相應的解壓縮算法還原視頻的高清晰度，轉化為可播放的非壓縮視頻流格式。FFMPEG是一個集音視頻編解碼在內的多種功能為一體的開源解決方案，支持H.264在內的40多種編碼和70多種解碼[5]。解碼端利用FFMPEG旖飴耄主要涉及l(fā)ibavcodec庫、libswscale庫和libavformat庫[6]。視頻數據流解碼流程：由ByteIOContext表示的廣義輸入文件，在AVStream提供的特定文件容器流信息的指引下，用AVInputFormat接口的read_packet（）函數讀取完整的一幀數據，分別放到音頻或視頻PacketQueue隊列中，這部分功能由獨立的解碼線程完成。對于視頻數據，視頻處理線程不停從視頻PacketQueue 隊列中取出視頻幀，調用AVCodec接口的decode（）函數解碼視頻幀，在適當延時后做顏色空間轉化并調用顯示輸出函數庫顯示出來。

3 功能測試

為了驗證系統(tǒng)的功能和效果，本節(jié)搭建一發(fā)一收的演示系統(tǒng)，其實物圖如圖3所示。

發(fā)送端由ADV7611的視頻前端測試板接收筆記本電腦輸出的HDMI視頻流，然后通過ITU-R.BT601標準接口將轉碼得到的YCbCr數據傳輸到S5PV210開發(fā)板進行硬件編碼。發(fā)送端S5PV210開發(fā)板配置了WiFi的軟接入點，并與接收端建立無線連接，同時開啟視頻RTP傳輸服務，支持編碼后的視頻數據發(fā)送服務。

接收端硬件只需提供WiFi網卡和HDMI視頻輸出接口。接收端處理器通過網卡連接到發(fā)送端接入點，然后由RTP客戶端軟件獲取發(fā)送端的視頻數據，將視頻數據解碼后由HDMI接口輸出。

由圖3可知，筆記本電腦直接復制屏幕并輸出到HDMI接口；HDMI接口的視頻流輸入發(fā)送端S5PV210開發(fā)板；S5PV210開發(fā)板將視頻壓縮編碼后通過無線連接發(fā)送給接收端；接收端將視頻解碼輸出到HDMI接口，并最終輸出到顯示器顯示。

4 結 語

本文針對HDMI視頻流給出了一種無線視頻傳輸系統(tǒng)的設計方案。該方案將傳輸系統(tǒng)分為發(fā)送端和接收端兩個獨立模塊，可以靈活配置為一發(fā)一收、一發(fā)多收、多發(fā)一收等應用場景。系統(tǒng)采用硬件編碼的方式實現(xiàn)了在無線傳輸條件下的視頻清晰度和視頻傳輸延時的優(yōu)化。針對該方案，可以從進一步提高視頻清晰度著手，因為S5PV210的硬件編碼模塊在1 080P的輸入分辨率時最高支持的幀率為30 fps，而很多高清視頻源可達50/60 fps。因此可以在幀率提高方面進行研究，或對更高分辨率如2 160 P的視頻處理進行研究。

參考文獻

[1]馬思偉.AVS視頻編碼標準技術回顧及最新進展[J].計算機研究與發(fā)展，2015，52 （1）：27-37.

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篇4

【關鍵詞】家用 電視信號 無線傳輸

家庭環(huán)境中的綜合電視線號傳輸并非專業(yè)高要求，對于這種業(yè)余的條件下的綜合信號的傳輸方式并不復雜，文中針對涉及到的家用綜合電視信號的無線傳輸方法主要從信號的無線發(fā)射器的工作原理（包括確定信號發(fā)射器的發(fā)射頻率以及分析信號發(fā)射器的工作原理）以及元器件的選擇（包括型號或制作方法）和調試以及注意事項等方面來進行闡述，以期為家用綜合電視信號的無線傳輸提供指導性意見。

1 無線發(fā)射器工作原理

無線發(fā)射器主要分為發(fā)射天線以及寬帶放大器兩大元素。

1.1 確定發(fā)射頻率

對于屬于射頻信號分配網的有線電視用戶分配網來說，系統(tǒng)設置為450 MHz和550 MHz以及750 MHz系統(tǒng)，此外系統(tǒng)還設置有860 MHz系統(tǒng)（全頻段系統(tǒng)）。針對上述所設置的系統(tǒng)，目前廣泛采用的是550 MHz系統(tǒng)，550 MHz系統(tǒng)的最高頻道為22頻道（UHF波段），綜合市面上正規(guī)廠家生產的衛(wèi)星接收機和DVD或VCD機以及錄像機等等音像設備的信息：頻率為526 MHz到 654 MHz之間，20-35頻道（LHF波段），以及有線電視系統(tǒng)傳輸信號的最低頻率（48.5 MHz）決定家庭綜合電視信號的發(fā)射頻率范圍為45 MHz到650 MHz之間。

1.2 發(fā)射器工作原理

發(fā)射器的電路圖如圖1所示，圖1中左下角是經過混合的影像設備以及有線電視信號的綜合電視信號，綜合電視線號林勇75Ω同軸的射頻電纜線送至電容C1和C2以及電感L1所組成的高通濾波器，按照所確定的最低發(fā)射頻率，此處的截止頻率為45MHz，所以高通濾波器能夠把頻率低于45MHz的傳輸信號進行濾除，達到要求的信號之后通過前置放大器（由三極管V1等組成）放大后，再通過電容C3偶合到至ICl （uPC1651G）的2號管腳進行信號放大，放大之后的綜合信號由ICl的4號管腳輸出，放大后的綜合信號通過天線進行發(fā)射。由二極管和IC2（LM7805）以及電阻R3等元器件組成正5 V的電源指示電路以及穩(wěn)壓電路，圖1中反向連接的二極管D1和D2的作用是避免輸入電壓過高而損壞集成電路ICl （uPC1651G）。

2 元器件的選擇與調試

2.1 元器件的選擇以及元器件的制作

圖1中所示的IC1采用由NEC公司所制造的高增益高頻放大器集成電路uPC1651G，（注，文中選擇的這種高增益高頻放大器集成電路為電視天線信號放大器專用的集成電路）集成電路uPC1651G的主要技術參數如下所述：uPC1651G的電壓為4.5V到5.5V之間，電流為15 mA 到25 mA之間，功率的增益為16dH 到19dH之間，噪聲系數是5.5dH，uPC1651G的通頻帶寬頻率是1200 MHz。

圖1中所示的三極管VI采用超高頻、低噪聲的三極管9018 （FR=700MHz）或者2SC3358。圖1中所有的電容均選用高頻瓷介電容器，所有的電阻均使用1/8 W的普通碳膜電阻，電感L1采用Φ為0.2 毫米的漆包線密繞直徑是3 毫米的圓棒支撐脫胎而成，纏繞的圈數為16圈，圖1中的反向保護二極管D1以及D2采用1N4148，發(fā)射器的天線可使用音像設備收音機的拉桿天線。

2.2 電路調試以及注意事項

使用的各種元器件的工作電流的情況如下所述：整機的工作電流大約為25 毫安左右，圖1中的三極管V1的工作電流為5 毫安左右，如果家用綜合電視信號不能達到要求，采取的應對措施為，適當的調整電阻R1的阻值，使得發(fā)射器的發(fā)射功率得以提高，文章將發(fā)射器的整機增益設計為30 dB，發(fā)射器的發(fā)射半徑設計為14 米左右，家用電視接收機的天線采用長度為1米的銅芯導線或者長度為1米的拉桿天線。

3 結束語

文章主要針對家庭業(yè)余的條件下環(huán)境中的綜合電視線號傳輸方法進行討論分析，對于這種的綜合信號的傳輸方式并不復雜，文中針對涉及到的家用綜合電視信號的無線傳輸方法主要從信號的無線發(fā)射器的工作原理，綜合市面上正規(guī)廠家生產的衛(wèi)星接收機和DVD或VCD機以及錄像機等等音像設備的信息以及目前大部分地區(qū)所使用的射頻信號分配網系統(tǒng)頻率和有線電視有線電視系統(tǒng)傳輸信號的最低頻率（48.5 MHz），最終將家庭綜合電視信號的發(fā)射頻率范圍決定為45 MHz到650 MHz之間；此外，根據信號發(fā)射器的電路圖對于信號發(fā)生器的工作原理進行分析，最后進行元器件的選擇（包括型號或制作方法）和調試以及注意事項等方面來進行闡述，以期為家用綜合電視信號的無線傳輸提供指導性意見。

參考文獻

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[關鍵詞]數據信息；無線傳輸；采集和控制

中圖分類號：TN919.72 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）13-0185-01

前言

如今數據信息于無線傳輸的方式滲透在我們生活的方方面面，無線傳輸雖然正處于一個快速發(fā)展的階段，但作為一個近幾年剛興盛起來的一項技術仍然有許多問題等待我們去解決，數據信息于無線傳輸之下的采集和控制就是其中重要的一項。數據信息于無線傳輸的發(fā)展不僅會給數據信息傳輸的發(fā)展更是會給我們的生活帶來極大的好處，這也是社會現(xiàn)代化進程須要實現(xiàn)的。

1.數據信息于無線傳輸的現(xiàn)狀

1.1 數據信息于無線傳輸方式

數據信息的采集與控制的無線傳輸方式起步較晚，近20年來才開始發(fā)展。雖然較有線傳輸有很大的優(yōu)勢，但在很多方面無線傳輸技術還不夠成熟，無線傳輸本身還需要改進很多地方。當前，我國主要采用的兩種無線傳輸數據信息的方式為ISM（Indnstrial Scientific Medical）的頻段射頻通信技術和IrDA的紅外無線通信技術。ISM的頻段射頻通信技術。其原理是當電磁波頻率高于100khz時可以在空氣中傳播，經過大氣層外緣的電離層反射就可以形成遠距離傳輸能力，這種具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻。ISM的頻段射頻通信技術主要包括三種技術，分別是藍牙技術、802.11標準以及Home RF技術。其中藍牙技術在我們的生活當中應用較為廣泛，1994年時由愛立信公司提出，是一種關于短距離無線通信技術和以及無線數據與語音通信的開放性的規(guī)范。IrDA技術是（Infrared Data Association）的簡稱。是由紅外線數據標準協(xié)會（InfraredDataAssociation）制定的一種無線協(xié)議，IrDA技術利用紅外線在兩個設備之間進行點對點通信。IrDA設備的核心部件是紅外線LED，其作為一種不耐用的器件，其壽命隨使用頻率升高而大大縮短。另外紅外線傳輸要求不能有阻擋，必須在視線上直接對準，且通信距離較短，但因IrDA硬件及相應軟件技術都已比較成熟，而且產品價格低廉，通信速度也比較快，所以目前采用該技術的設備數量龐大。

1.2 數據信息于無線傳輸之下所面臨的主要問題

近距離，通過紅外線在設備之間進行點對點傳輸；遠距離，通過高頻電流調制（調幅或調頻）電信息源（模擬或數字的），經過天線將其形成的射頻信號發(fā)射到空中，遠距離接收射頻信號后進行反調制，還原成電信息源，這兩種都稱為無線傳輸。經過仔細分析，我們不難發(fā)現(xiàn)在數據信息無線傳輸的整個過程中，主要的技術組成部分是數據信息的采集技術，數據信息的控制技術，還有無線傳輸技術，這也是我們在研究數據信息于無線傳輸下需要重視的三個方面。雖然數據信息的采集與控制這兩個方面本身不相關，但是想要進一步提高無線傳數據信息的能力，我們必須將其連接起來共同作用。因此，在當前的發(fā)展階段，我們面臨的主要問題就是通過無線傳輸的技術，將這數據信息的采集和數據信息的控制這兩個部分智能地連接起來，建立一個高效率的、智能連接地無線傳輸系統(tǒng)，并增強各個系統(tǒng)的性能。

2.數據信息于無線傳輸的采集和控制內容

2.1 數據信息于無線傳輸的必要性

由于科學技術的發(fā)展，人類已經步入信息化的時代，人類生產和生活的方方面面都離不開各種各樣的數據信息，無線傳輸給我們帶來的變化日益重要。如果數據信息的傳輸中斷，科學技術的發(fā)展也將陷入僵局，無法及時得到有效信息，社會的生產和人類的生活也講受到影響，由此可見，數據信息的采集和控制是各項科學技術發(fā)展的基礎，同時也是人類現(xiàn)代生活的一個保障。舉例來說，現(xiàn)在隨著人們對網絡的需求越來越大，人們對無線網絡的期待也越磧高，而無線網絡的發(fā)展更是離不開數據信息于無線傳輸之下的采集和控制。數據信息于無線傳輸下的采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)雖然還存在許多問題，但是在高新科學技術的支持下已經在較短時間內得到了快速的發(fā)展，并漸漸顯露出智能化、小型化的特點，這是人類社會所期待的。為實現(xiàn)我國現(xiàn)代化進程的目標，我們要深入研究數據信息于無線傳輸下的采集技術和控制技術，而如何快速的收集和處理信息，即數據信息的采集和控制是我們要重點研究和改進的。

2.2 無線傳輸的采集和控制系統(tǒng)的工作原理和設計要求

數據信息于無線傳輸之下的采集和控制系統(tǒng)的基本原理如下：當我們準備工作完畢，使得傳輸設備處于工作狀態(tài)后，充上電，控制系統(tǒng)會根據相應的數據信息做出相應的指令，采集系統(tǒng)接收到指令后會進行將工作和數據信息進行一定程度的轉換，采集好相應的數據信息后，控制系統(tǒng)再發(fā)出將數據信息傳輸到相應的系統(tǒng)的指令，此時數據信息的無線傳輸過程完畢。所有聯(lián)合完成上述工作的機器應用的就是無線傳輸系統(tǒng)。由上述工作原理可見數據信息的控制系統(tǒng)指揮了整個數據信息的采集和控制過程，其在傳輸過程中起主導作用。同時我們要注意到繁雜的指令容易導致控制系統(tǒng)出現(xiàn)信息紊亂的問題，因此在設計控制系統(tǒng)時要將系統(tǒng)設置成只有在前一個指令完成后下一個指令才開始。

優(yōu)化系統(tǒng)此過程，需要我們深入研究并增強控制系統(tǒng)發(fā)出信息指令的靈敏度和準確度還有使采集系統(tǒng)快速精確的收集信息，并注意數據信息在傳遞時的傳輸質量。具體的就是保證采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)各個機器的性能指標符合嚴格的工作要求，主要的有采樣速率、系統(tǒng)分辨率、系統(tǒng)精度等，系統(tǒng)輸入信號的特性，如輸入信號的通道數、信號的強弱及動態(tài)范圍還有數據量的大小，數據傳輸的速率，存儲器的容量等因素都要充分考慮。另外我們還要堅持的一個設計原則就是保證數據信息的采集系統(tǒng)部分、數據信息的控制系統(tǒng)部分和無線傳輸系統(tǒng)部分這三個不可缺少的組成部分完整地結合在一起，因為整個系統(tǒng)的完整性是系統(tǒng)高效工作的基礎?；跀祿畔⒂跓o線傳輸之下的采集和控制系統(tǒng)的基本原理，我們的設計要保證數據信息于無線傳輸之下的采集和控制系統(tǒng)的設計要求，充分考慮社會生產和人們生活兩方面的需求并重點發(fā)展數據信息的采集和控制。

3.結語

時代在迅速的發(fā)展，無線傳輸數據信息的方式必將逐漸取代傳統(tǒng)的有線傳輸方式，大力發(fā)展數據信息于無線傳輸之下的采集和控制具有必要性。目前我國的無線傳輸技術正處于快速發(fā)展的階段，還有很多的問題等待科技研究人員解決。根據無線傳輸的工作原理，堅持采集和控制系統(tǒng)的設計原則對系統(tǒng)進行不斷優(yōu)化，這樣才能促進我國無線傳輸的進一步發(fā)展，加快我國社會現(xiàn)代化的進程。

參考文獻

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關鍵詞：無線傳輸；網絡；優(yōu)化技術；應用實踐

對無線傳輸網絡而言，其應用和服務要求具備優(yōu)良的帶寬效能、寬泛的覆蓋范圍和較強的傳輸能力。隨著移動通信的不斷發(fā)展，移動網絡也大力興建，用戶數量急劇增加?；谑袌龈偁?，移動網絡逐步擴容，而網絡規(guī)劃也全面調整，這要求無線傳輸網絡一定要精益求精，逐步優(yōu)化。

1 無線網絡概述

1.1 基本分類

1.1.1 無線個域網。無線個域網主要連接活動范圍不大、業(yè)務類型多樣的終端，例如，把手機和藍牙耳機相連。無線個域網不僅造價低，而且能耗小，便于操作。

1.1.2 無線局域網。無線局域網一般通過無線通訊技術面向特定范圍所打造的網絡系統(tǒng)。它主要運用無線多址信道充當傳輸媒介，讓用戶可在特定范圍自主上網。

1.1.3 無線城域網。無線城域網指代同城區(qū)中多個場所相連組成的無線網絡，其構建成本和光纜鋪設相比偏低，且便于施工。同時，待無線網絡真正鋪設后，如果有線網絡發(fā)生問題，則無線網絡能夠充當備用網絡來應用。

1.1.4 無線廣域網。無線廣域網是把物理距離較為分散的局域網通過無線通信進行連接。無線廣域網可連接較大范圍，主要包含末端系統(tǒng)和通信系統(tǒng)這兩種結構。

1.2 主要優(yōu)勢

1.2.1 安裝便捷。常規(guī)網絡建設中不僅施工周期長，而且會對周邊環(huán)境產生顯著影響的即網絡布線施工，在具體的施工過程，通常應破墻倔地。但無線局域網無需太多的網絡布線，僅僅安裝若干個設備便能夠覆蓋每一個建筑角落。

1.2.2 便于使用。對于有線網絡而言，信息點位置會對網絡設備安放產生較大影響，如果無線局域網一旦建成，則無線網信號所覆蓋的所有位置均能夠接入網絡。

1.2.3 經濟節(jié)約。因有線網絡不具有靈活性，為此，網絡規(guī)劃者應綜合思量未來發(fā)展需求，使得預設較多的利用率不良的信息點。當網絡發(fā)展突破設計規(guī)劃，則會花費較多費用來實施改造活動，而無線網能夠防范或規(guī)避上述問題的出現(xiàn)。

1.2.4容易擴展。無線局域網存在多種配置樣式，可依照具體的需求合理選擇。由此可知，無線局域網可應用在小型局域網和大型網絡中，且適用范圍寬泛，同時，還可提供有線網絡不能提供的特性。因無線局域網具備眾多優(yōu)勢，所以大力發(fā)展。其中近幾年，不管在醫(yī)院，還是工廠學校這些不適宜網絡布線場合均得到大面e應用。

1.3 應用模式

1.3.1 多網段互聯(lián)。多網段互聯(lián)主要包含三種模式，其一，點對點，該模式一般應用在距離遠和不能布線的情形中；其二，一點對多點。對于這一模式，有線網絡發(fā)揮著不同網段的作用；其三，戶外中繼。此模式涉及的天線均為定向天線。

1.3.2多點接入。多點接入包含移動辦公和有線擴展這兩種模式，其中前者形成于星型拓撲模式之上，把接入點AP看成網絡中心，當網絡內部的每一個基站通信時務必要利用AP進行接轉；后者是把無線接入點和有線網內部的HUB相連，此種模式應布設和應用有線網絡。

1.3.3 對等連接。此模式主要應用Net BEUI協(xié)議，在實際運行過程無需特意連接AP，它覆蓋的每一個基站均能夠進行對等通信。該模式可把基站調節(jié)為初始站，還能面向無線網絡實施初始化處理，使得全部基站均位于相同局域網內，且局域網內基站可在相同時間發(fā)送信息，也不會出現(xiàn)任何干擾。

2 優(yōu)化技術的具體應用實踐

2.1 應對話務阻塞與不均衡問題

2.1.1 原因探究。基站天線高度和俯仰角不適宜，小區(qū)覆蓋寬泛，使得小區(qū)內話務量偏高，進而引發(fā)不均衡問題；移動用戶自身消費習慣的作用。因移動用戶通話具有移動性，在不同時段形成高話務量地區(qū)也存在差異，可能會出現(xiàn)此消彼長的現(xiàn)象，同時，突發(fā)事件也可能引發(fā)話務阻塞；準許連接最小電平等基本參數設置不科學，出現(xiàn)話務量不均衡的問題；網絡地理位置作用，例如，若小區(qū)處在繁華商圈，則移動用戶數目龐大，將引發(fā)該小區(qū)化話務量多于其他小區(qū)的問題。

2.1.2 應對方案。利用OMC-R話務統(tǒng)計數據充當依照，利用網絡參數調節(jié)和結構改變等手段實現(xiàn)網絡均衡。利用OMC-R校驗參數準許連接最小電平值，判斷設置是否科學。對于業(yè)務量過載地帶，可有效提升該值，縮減覆蓋面積，讓話務量有所縮減，但話務量較低地帶，則可合理減小準許連接最小電平，拓展覆蓋范圍，增加話務量，以此來幫助高話務量且鄰近小區(qū)。調節(jié)參數時，此值不允許太大，規(guī)避盲區(qū)問題，然而，也不允許太小，若不合理，可反復修正，直至達到理想值。對于因用戶過多導致小區(qū)化話務量顯著的情形，若相同BTS內，三扇區(qū)頻點存在差異，那么可調整扇區(qū)天線和內部頻點的實際分布，以此實現(xiàn)話務均衡，還可通過頻點增加等方法來減小每信道話務量，借此分擔話務量。調節(jié)基站天線高度與俯仰角，整合基站覆蓋面積，實現(xiàn)話務均衡。利用基站搬遷、構建新基站來攻克話務阻塞，因基站設置不科學，與話務中心相距較遠，我們可利用基站搬遷實現(xiàn)話務均衡。其中話務不斷增長地帶，可利用新增基站等方法來增大相應的話務容量。

2.2 應對通話掉話問題

網絡優(yōu)化大多需要依照OMC-R話務研究和無線場強檢測等內容，輔以基站的具體情況來開展。

2.2.1 原因剖析。掉話為無線網絡的多發(fā)問題，還是用戶投訴的主要內容，控制無線掉話率為改善網絡通信質量的重點內容。無線系統(tǒng)掉話主要包含下述幾種原因：手機接收信號不強；切換設置不適宜；不良干擾；基站軟硬件出現(xiàn)故障。

2.2.2應對方案。（1）切換問題。首先，借助測試車開展大范圍測試。因切換主要在小區(qū)與基站中進行，本小區(qū)掉話主要是因和相鄰小區(qū)的內部切換設置不適宜。為此，應針對和本小區(qū)存在切換拓撲關系，但擁塞可能性大的小區(qū)進行重點測試，確定小區(qū)附近是否有盲區(qū)，若真是這種原因引發(fā)的，需馬上調節(jié)相關頻率，改變話務量。（2）干擾問題。無論是上行干擾，還是下行干擾，均可經由路測明確干擾源，有效清理，待重新實施頻率規(guī)劃方可。對于天饋線，則可利用功率計檢測由XOMBINER到天線的實際駐波比，若VSWR超出1.3倍正常值，那么應進行適當調節(jié)，若VSWR不超過1.3倍正常值，則表明發(fā)射部分處于正常水平。當因基站內部軟硬件故障出現(xiàn)掉話問題時，應馬上排除故障。

3 結束語

無線傳輸網絡優(yōu)化具有長期性和持續(xù)性，我們應在實踐過程全面探索，大力積累相關經驗。只有攻克網絡現(xiàn)有問題，改善網絡資源配置方可優(yōu)化運行環(huán)境，提升運行質量，讓網絡始終處于最理想的運行狀態(tài)，進而促進通信業(yè)務發(fā)展。

參考文獻

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篇7

【關鍵詞】無線通信；協(xié)議設計；參數整定

基于上述的情況，構建一個無線傳輸系統(tǒng)極為重要。利用嵌入式系統(tǒng)和GPRS網絡，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中的GPRS無線數據終端。通過采集、傳輸、控制消防員的生命體特征和環(huán)境信息，實現(xiàn)遠程監(jiān)測后臺服務。根據無線網的結構和功能設計通信協(xié)議。協(xié)議設計主要是應用層自定義設計，根據需求自定義GPRS協(xié)議和數據結構定義。通過自定義協(xié)議報文格式，制定出一個完善的協(xié)議，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作，是本系統(tǒng)研制工作中一個十分重要的部分。

1.通信協(xié)議基本概述

1.1 底層協(xié)議

本文設計了GPRS無線數據終端，主要目標是利用GPRS網絡與遠程控制中心通訊。在無線傳輸系統(tǒng)中，相對于終端而言，要通過GPRS網絡來接入互聯(lián)網，該過程涉及到5個層次的通信：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。

物理層是無線信道，通過終端內部的無線Modem（GTM-900）撥號到GGSN的號碼即可實現(xiàn)。終端內部的單片機STM32通過標準串口RS232與無線GPRS Modem通信，通過無線Modem提供的AT指令驅動無線Modem撥打GGSN的接入號碼，GGSN應答后就建立載波，實現(xiàn)物理層接口。

數據鏈路層采用PPP協(xié)議。通過PPP協(xié)商過程，終端與GPRS網絡之間相互收發(fā)IP數據包。終端發(fā)出的IP數據幀被封裝成PPP幀后，被無線Modem打成數據分組，進入GPRS網絡，在GPRS網絡內部經過多種接口和協(xié)議轉換，經GGSN接入Internet。終端網絡接口層可以通過GPRS信道之上的PPP來實現(xiàn)。具體協(xié)議過程如下：

（1）GPRS模塊在撥號后先與GPRS網關進行通信鏈路的協(xié)商，協(xié)商點到點的各種鏈路參數配置。協(xié)商過程遵守LCP、PAP和IPCP等協(xié)議。LCP協(xié)議用于建立、構造、測試鏈路連接；PAP協(xié)議用于處理密碼驗證部分；IPCP協(xié)議用于設置網絡協(xié)議環(huán)境，分配IP地址。

（2）協(xié)商完成，創(chuàng)建鏈路。IP地址按照協(xié)商的標準進行分配和IP報文的傳輸。跟據應用的不同，IP報文可以攜帶UDP報文，也可以是TCP或ICMP報文。

（3）數據傳輸完成后，單片機向GGSN發(fā)送LCP的斷開連接報文，終止網絡連接。

單片機登陸GPRS網關（GGSN）與網關協(xié)商LCP、PAP、IPCP協(xié)議。LCP、PAP與IPCP協(xié)議的幀結構最常用的是請求（REQ）、同意（ACK）和拒絕（NAK）三種。單片機與GGSN各為一方進行協(xié)商，任何一方都可以發(fā)送REQ幀請求某方面的配制，另一方覺得配置不接受回應NAK幀，接受則回應ACK幀。過程如下：

（1）在撥號成功連接后，GGSN首先返回一個PAP REQ數據幀。發(fā)送一個空LCP REQ幀，強迫進行協(xié)議協(xié)商階段。隨后GGSN發(fā)送LCP設置幀，拒絕所有的設置并請求驗證模式。GGSN選擇CHAP或PAP方式驗證，只接受PAP方式。

（2）進行PAP驗證用戶名和密碼過程，GPRS中用戶名與密碼都為空，如果成功，GGSN會返回IPCP報文分配動態(tài)IP地址，完成與GGSN的協(xié)商過程。

1.2 網絡層、傳輸層協(xié)議

采用內嵌TCP/IP、PPP、UDP協(xié)議的華為GTM-900模塊。TCP是基于連接的協(xié)議，在正式收發(fā)數據前，必須和對方建立可靠的連接。UDP是與TCP相對應的協(xié)議。UDP適用于一次只傳送少量數據，對可靠性要求不高的應用環(huán)境。消防員的生命體特征和環(huán)境特征，屬于少量數據，選用UDP協(xié)議比較合適。

1.3 應用層協(xié)議

采用自定義協(xié)議。整個協(xié)議分成四種類型：消防員攜帶系統(tǒng)控制，獲取消防員生命體特征信息，監(jiān)測周圍環(huán)境信息，報警信息和決策消息。整個協(xié)議采用請求/應答的方式。

2.自定義協(xié)議報文格式

包括四個部分：報文頭，報文主題，報文校驗，結束符。

（1）報文頭

包含一個字節(jié)，定義為0X7B，即起始符

（2）報文主體

由命令符，SIM卡號長度，SIM卡號，GPRS ID GID，終端編號AID，消防員編號RID，控制符，數據組成。其中命令符包括：消防員攜帶系統(tǒng)控制，獲取消防員生命體特征信息，獲取消防員周圍環(huán)境信息，生命體報警信息和環(huán)境報警信息等。

（3）報文校驗

僅對報文主體部分進行CRC校驗。

（4）報文尾部

定義為0X7D。

（5）報文總長度

報文總長度=1（報文頭）+1（命令符）十1（SIM卡號長度）+n（SIM卡號）+1（GPRS編號）+1（終端編號）+1（消防員編號）+1（控制符）+m（數據）+2（CRC校驗）+1（報文尾）=10+n+m

3.自定義協(xié)議指令和命令字定義

為便于查找，按功能分類，分別描述各協(xié)議指令和命令字的含義。采用一條請求，多條返回的形式?？刂品凑粘晒?失敗的格式返回。

3.1 消防員攜帶系統(tǒng)控制

此類型協(xié)議用于控制單個消防員信息，確定攜帶的智能消防系統(tǒng)是否正常工作。設定消防員攜帶系統(tǒng)控制響應命令字控制符0X30和0X31（0X30表示模塊正常工作，0X31表示模塊非正常工作）。

3.2 消防員生命體特征信息

獲取的消防員生命體特征有體溫，呼吸頻次和深度，脈搏，體溫等。當發(fā)出一條獲取指定消防員生命體特征消息后，就會返回對應該名消防員所有的生命體特征信息。每個獲取的信息都有取值范圍，在協(xié)議設計中，對每個獲取信息都設定一個取值范圍，得到數據以后，就會對所得到數據進行判斷，如果在其取值范圍內，則為正常數據，進入數據庫存儲。如果數據不在取值范圍內，即數據超出正常范圍界限，這個錯誤數據就會被剔除，進行下一次的數據采集。響應命令字都為0X40，選用不同的控制符。

（1）體溫TEM的讀取?？刂品?0X41

（2）脈搏PUL的讀取?？刂品?0X42

（3）呼吸頻率RPR的讀取?？刂品?0X43

（4）呼吸深度RPD的讀取?？刂品?0X44

（5）瞬時耗氣量IGC的讀取。控制符 0X45

（6）氣體剩余時間GRT的讀取。控制符 0X 45

3.3 消防員周圍環(huán)境信息

響應命令字都為0X50：

（1）火場溫度FTE的讀取。控制符 0X51

（2）氧氣含量的讀取?？刂品?0X52

（3）CO含量的讀取?？刂品?0X53

（4） H2S含量的讀取?？刂品?0X54

（5）SO2含量的讀取?？刂品?0X54

3.4 生命體報警信息

控制符都為0X30/0X31：

（1）體溫TEM報警。命令字 0X61

（2）脈搏PUL報警。命令字 0X62

（3）呼吸頻率RPR報警。命令字 0X63

（4）呼吸深度RPD報警。命令字 0X64

（5）瞬時耗氣量IGC報警。命令字 0X65

（6）氣體剩余時間GRT報警。命令字 0X66

3.5 環(huán)境報警信息

控制符都為0X30/0X31：

（1）火場溫度報警。命令字 0X71

（2）氧氣含量報警。命令字 0X72

（3）CO含量報警。命令字 0X73

（4）H2S含量報警。命令字 0X74

（5）SO2含量報警。命令字 0X75

4.小結

本文介紹了傳輸協(xié)議的基本概述和設計思路。闡述了自定義設計的協(xié)議報文格式，協(xié)議指令和命令字定義等方面，介紹了系統(tǒng)實現(xiàn)的通訊規(guī)約。無線網絡傳輸的物理層，數據鏈路層，傳輸層，網絡層采用已經存在的現(xiàn)有協(xié)議，應用層采用自定義形式的協(xié)議。制定好一個完善的協(xié)議，能確保無線通信系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地工作，是研發(fā)工作中的重要部分。

參考文獻

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作者簡介：

篇8

【關鍵詞】無線傳輸功能 智能丙酮 氣敏傳感器

丙酮也稱作二甲基酮，是屬于飽和脂肪酮系列中最簡單形式的酮。無色的液體，有特殊氣味，能夠溶解于醋酸纖維與硝酸纖維，還能夠溶于乙醇和水等有機溶液。丙酮的用途很廣泛，常用作涂料和農藥的原材料，醫(yī)用領域也經常涉及。但丙酮也屬于易燃易爆的液體，和空氣相結合便迅速形成爆炸性的混合物。所以，在生產過程中一定要注意丙酮的保存，一旦泄露很容易發(fā)生安全事故。

由于丙酮的特殊性，現(xiàn)在普遍使用檢測丙酮氣體的傳感器，一般屬于廣譜型敏感器件，使用范圍較廣，在此基礎上研發(fā)一種無線傳輸功能的丙酮蒸汽傳感器有更高的應用價值。無線傳輸功能的丙酮氣敏傳感器不但應用于數據監(jiān)控與反饋領域，還可以進行實時檢測。

一、氣敏薄膜的制備

實驗室實驗一般采用的是JCK一500E的磁控濺射儀進行薄膜的制備。在不同的溫度進行退火的樣品，丙酮氣體選擇性能和靈敏度也會有所不同并且在恢復的時間上也有差異。在700攝氏度退火處理工藝之后樣品對于丙酮氣體的選擇性有明顯的效果影響，但是對丙醇或者是究竟影響力會比較小。薄膜的靈敏度會很好的作用于丙酮氣體，可以達到57.368，恢復時間一般是2秒，此時的丙酮氣體的靈敏傳感器靈敏度可以表示為：s=R/Rs，式中：R，Rs分別代表元件在被測的氣體和空氣中的電阻值。

二、智能丙酮氣敏傳感器系統(tǒng)的電路設計

（一）傳感器系統(tǒng)的總體結構設計

智能丙酮氣敏傳感器系統(tǒng)的芯片是ARM，經過嚴格的采樣電路檢測氣體，在控制電路和無線傳輸，再經過顯示單元這一系列系統(tǒng)流程實現(xiàn)傳感器的功能。智能丙酮氣敏傳感器對氣體的濃度進行采樣，并將其發(fā)送到ARM芯片LPC2131，然后讀取A/D轉換值與氣體濃度的計算，并得出氣壓值。電壓值的傳輸形式主要是無線發(fā)送，接收端是通過接收模塊進行的，把無線數據發(fā)送到LPC213l芯片，LPC213l芯片經過信息處理再經過Pc機或者是LCD顯示傳給用戶。并且智能丙酮氣敏傳感器系統(tǒng)的無線接收電路均是采用了無線收發(fā)的模塊nRF905，nRF905是一種單片射頻收發(fā)器，無需客戶端對數據進行曼徹斯特編碼，收發(fā)模式是無線的數據發(fā)送，具有很高的可靠性，操作方便，被廣泛的應用到工業(yè)控制和消費電子等領域。

（二）采樣電路

智能丙酮氣敏傳感器無線接收流程內容是：丙酮氣敏傳感器上的敏感元件會感受到氣體的濃度變化，經過嚴格的測量電路，通過曲線的擬合會出現(xiàn)電壓信號的變化，在控制電路上將電壓信號經過一系列的串口發(fā)送到LPC213l芯片，芯片在接受完數據后通過SPI接口繼而發(fā)送給nRF905，nRF905會將數據的前面加上導碼與CRC代碼，并將數據包發(fā)送客戶端。在nRF905正確讀取數據之后，經過USART傳輸到LCD顯示或者是PC機器等外用設備上。

三、無線傳輸功能的智能丙酮氣敏傳感器軟件設計

在nRF905基礎上進行的智能丙酮氣敏傳感器設計不但在傳統(tǒng)的電路基礎上增加了低通濾波和電壓跟舶器的隔離電路，并能夠自動換擋，設計思路是改進傳統(tǒng)傳感器的不穩(wěn)定性能與改善測量精度低的缺點，丙酮氣敏傳感器還可以通過軟件改進提高傳感器系統(tǒng)整體性能。硬件設計是測量裝置，軟件設計主要含有：中斷處理（服務）程序、層芯片驅動程序、無縵收發(fā)程序、監(jiān)控程序和實現(xiàn)各種不同種類計算的功能性模塊。軟件的設計應該保持在ADS的集成開發(fā)的環(huán)境中獨立完成，并且根據EASYJTAG仿真器進行嚴格的系統(tǒng)調試。

無線傳輸功能的智能丙酮氣敏傳感器系統(tǒng)模塊軟件的設計通過nRF905的接受和發(fā)送功能實現(xiàn)的驅動程序，能夠有效準確的進行數據銜接，并且在傳感器驅動程序中可以自動設置初始化的各種參數值的變量，例如：靜態(tài)的變量、全局的變量和端口變量等，對軟件系統(tǒng)進行整體性的編譯，從而實現(xiàn)丙酮氣敏傳感器的數據采集的無線傳輸功能。

四、結束語

無線傳輸功能的智能丙酮氣敏傳感器的設計基礎是nRF905，它的功能不但可以進行丙酮和丙酮氣體濃度的準確測量，還可以檢測其阻值變化的范圍，電阻的測量精度可以達到±0 5%。在智能丙酮氣敏傳感器系統(tǒng)中結構設計簡單，并且具有很高的集成度，因此具有低消耗的特點。在操作上借助于ARM7內核作為MCU，使得傳感器的系統(tǒng)能夠更好的發(fā)揮擴展能力，并且發(fā)展前景也比較好，被廣泛的應用于無線測試和遠程顯示領域中。

參考文獻：

[1]潘國峰；何平；王其民；孫以材；高金雍.具有無線傳輸功能的智能丙酮氣敏傳感器[J].儀表技術與傳感器.2011（04-15）.

篇9

關鍵詞：乘客信息系統(tǒng)；無線傳輸；數字電視； WLAN； LTE

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.132

1 概述

乘客信息系統(tǒng)（簡稱“PIS”）是運用現(xiàn)代科技成熟可靠的網絡技術與多媒體技術、顯示技術等，實現(xiàn)運營控制中心（簡稱“OCC“）一車站一列車之間的文字、圖像、視頻信息的雙向傳輸系統(tǒng)。

本文將著重討論車地無線通信在乘客信息系統(tǒng)中的應用，并提出可行性發(fā)展趨勢。

2 無線傳輸系統(tǒng)

分析目前城軌車輛實際應用，乘客信息系統(tǒng)的車地傳輸可分為三種方案：

（1）車載子系統(tǒng)自成一體，不實現(xiàn)車地之間的實時移動傳輸，車輛播出車載媒體播放器中已存儲的節(jié)目列表，不受中心或車站控制，即為通常所述的錄播模式。

（2）利用列車進站或回庫的較短時間，通過無線傳輸將事先存儲好的視頻數據發(fā)送給列車，帶列車行駛時向旅客播放，實現(xiàn)車地之間的準實時傳輸；

（3）通過在整個列車運行的區(qū)間設置無線基站，在任意時刻和地點列車都可以與地面進行數據交換，可以實時地進行車地信息（包括視音頻、文字、圖形）傳輸，實現(xiàn)車地之間的實時移動傳輸。

而不論是準實時還是實時傳輸，都已涉及車地通信，其傳輸技術包括：數字電視廣播技術、無線局域網技術、LTE（Long Term Evolution，長期演進）技術，且PIS系統(tǒng)無線帶寬應有Qos（Quality of Service）控制，所傳圖像都應要順暢清晰，不能出現(xiàn)畫面中斷或者跳播現(xiàn)象。

2.1 錄播模式

當無法建立良好的車地通信時，車載播放控制器中存儲的媒體信息通過車載播放系統(tǒng)，根據預先設定好的播放列表在客室顯示屏中進行播放。該技術的主要特征是：

（1）不受列車運行環(huán)境影響，能持續(xù)為乘客提供信息；

（2）信息預存儲或更新仍需通過車載機械接口逐一實現(xiàn)，無法批量完成，耗時耗力；

（3）乘客無法獲取實時信息。

這種方式已無法適應現(xiàn)代化民眾對信息高度攫取的需求，僅能作為一種備份播放模式。

2.2 數字電視廣播技術

目前地鐵中主要應用無線數字電視技術（Digital Video Broadcasting-Terrestrial，DVB-T），可以滿足下行速率大于10Mbps 的多媒體數據信息傳輸要求。

這種傳輸模式在上海地鐵中是典型應用，上海地鐵數字電視覆蓋系統(tǒng)建設已應用于上海地鐵1-13號線，上海地鐵列車內5700個LCD顯示屏與站臺內1500個PDP顯示屏都通過該技術實時播出地鐵電視節(jié)目、地鐵運營信息及新聞、娛樂等綜合資訊。

城軌車輛持續(xù)接收由地面發(fā)射基站傳遞到區(qū)間敷設的漏纜放射出的數據信號，解碼后轉換成視頻和數字信號，經放大后輸出到LCD顯示屏。該技術的主要特征是：

（1）可實時獲取信息；

（2）采用廣播的方式發(fā)送信號，其信息量較小；

（3）視頻源由電視臺統(tǒng)一，地鐵內部無法編輯視頻源，不利于地鐵運營方根據實際情況進行靈活控制，不能在突發(fā)事件發(fā)生時緊急信息；

（4）單向傳輸，無法通過該通道回傳車輛信息至OCC。

2.3 無線局域網（Wireless Local Area Networks，WLAN）技術

IEEE 802.11 是無線局域網的主要標準，也是國際上通用的標準[1]。該協(xié)議族主要包括以下4個技術標準：

（1）802.11b 通常被人們稱為 Wi-Fi（Wireless Fidelity），該技術標準的工作頻段主要在2.4GHz 頻段，最高可支持 11Mbps 的共享接入速率；

（2）802.11a ，該技術標準的工作頻段主要在5.8GHz 頻段，速率可高達 54Mbps，但最高速率的無障礙接入距離降到 30-50米；

（3）802.11g 可支持最高 54 Mbps 的速率，工作頻段也在 2.4 GHz頻段，因此，可以做到與 802.11b兼容，但是最高速率相比 802.11b 高出5倍；

（4）802.11n 支持的速率高達 l50Mbps，最大可達到600Mbps；采用智能天線技術，可以減少其他信號的干擾，接收到穩(wěn)定的信號，而且可以同所有的 802.11 標準兼容。

比較802.11b、802.11a、802.11g 和 802.11n 可知：802.11b工作l段開放，目前應用多，技術成熟，但兼容性最低；802.11a工作頻段有管制，傳輸速率較高；802.11g兼容性較高，應用較多；802.11n兼容性最高，可兼容前三者，傳輸速度最高，但應用較少。

國內建設的城市軌道交通車地無線通信系統(tǒng)采用的技術基本為WLAN技術 ，WLAN 作為一種寬帶無線接入網技術，其網絡化、寬帶化等特點具有相當的優(yōu)勢。但較多項目采用的WLAN 技術方案主要為802.11a或802.11g，具有很大的局限性：WLAN 網絡在固定情況下能提供高達54 Mbps 的數據帶寬，但在支持步速移動情況下提供11～13 Mbps的數據帶寬，僅能實現(xiàn)標清信號的傳輸，暫不能滿足高清的要求，而802.11n技術能較好的解決該情況。目前802.11n技術僅在AMGLRV項目上有應用。

以AMGLRV項目為例（采用802.11n技術，準實時傳輸），介紹無線局域網傳輸過程：

車輛在每個司機室配置一個RF Receiver（三層交換機，帶映射功能）和一個RF Antenna。車載設備經過交換機地址轉換可以訪問OCC數據庫，實現(xiàn)數據的交換，讀取，存儲等功能。

根據項目實際需求，用802.11n的協(xié)議替換初期確定的802.11a協(xié)議。

保持設備配置不變，即每司機室配置1根RF Antenna（5.8GHz），此時傳輸速率理論上可達到一般150Mps傳輸速率要求；在百兆帶寬情況下，傳送一部容量為600M大小 mp4文件，802.11a協(xié)議下傳送時間約為T1=600/（54÷8）=1.5minute，現(xiàn)在最快理論傳送時間T2==600/（150÷8）=32s，時間大大縮短。

該傳輸性能已經過實驗室驗證，效果良好，且已準備好線上測試。

2.4 LTE技術

LTE（Long Term Evolution）是是第三代移動通信與第四代移動通信技術之間的一個過渡，這種以OFDM/FDMA為核心的技術可以被看作“準4G”技術。LTE按照雙工方式可分為頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）兩種。我國應用最多的是TDD―LTE。

已運營的鄭州地鐵1號線（ZZL1項目）乘客信息系統(tǒng)無線網絡子系統(tǒng)就是采用的TDD―LTE演M的TD―LTE技術。采用1795-1805MHZ頻段，與公網無線信號合路后共用漏纜，單向隧道中配備2條漏纜 ，承載PIS+CCTV業(yè)務，10M帶寬下實現(xiàn)全線路下行8Mbps，上行6Mbps的的覆蓋，具體設備分別部署在控制中心，車站區(qū)間和車輛[2]。

以ZZL1項目車地組網方案為例，該方案分中心、車站及車載3部分。在方案中，PIS視頻數據下發(fā)路由如下：電視臺光端機一列車直播編碼器一PIS核心交換機LTE（長期演進）核心網一PIS核心交換機一中心SDH（同步數字體系）傳輸系統(tǒng)一車站PIS交換機車站BBU（基帶處理單元）設備一區(qū)間RRU（射頻拉遠單元）一列車TAU（車載無線設備）一車載交換機車載LCD 控制器一編碼器一解碼器分頻器一LCD顯示屏。

ZZL1項目開通后，第三方機構對LTE車地無線傳輸性能進行了驗證。標準要求為車一地吞吐量≥6 Mbit/s，地一車吞吐量≥8 Mbit/s。測試結果表明LTE車地無線通道性能符合標準要求。實際運行中直播效果良好，未出現(xiàn)卡屏、花屏現(xiàn)象[3]。

該項目仍存在庫內帶寬（10M）無法滿足所有列車在線數據接收；應用較少，造價較高昂；傳輸組網不獨立，較多依賴車地PIS系統(tǒng)的網絡等問題。

綜上所述，LTE技術可以較為圓滿解決地鐵車地傳輸的難題，實現(xiàn)地鐵運行列車與地面控制中心的實時數據傳輸，但仍存在一定的缺陷待彌補。

3 車地無線傳輸技術選擇

PIS系統(tǒng)中無線局域網的傳輸技術選擇主要考慮三個方面因素[4] ：

（1）滿足車-地數據傳輸容量要求（信息傳輸速率不小于13Mb/s）；

（2）保證地鐵列車最高120km/h運行速度條件下的可靠通信；

（3）無線雙向大數據傳輸。

根據上述分析可知，滿足以上條件的無線技術主要有LTE、WLAN技術。

目前WLAN技術非常成熟，主要設備從802.11a、802.11g發(fā)展到802.11n時，設備可兼容，采購方便、接口標準、成本較低。但802.11n技術應用于國內時仍存在如下問題：

802.11n技術雖然可工作在2.4GHz頻段和5GHz頻段，且5.8G頻段干擾較少，但是由于在國內該信道的使用需要向當地主管部門無委會申請，需要繳納費用，應用很少；2.4GHz則屬于開放的免費頻段，綜合不重疊信道因素考慮，一般只能采用1個信道給車地無線傳輸網絡使用，干擾較多。

而TD-LTE技術目前應用較少，造價較為高昂，而且在地鐵上應用時，較多依賴車地PIS系統(tǒng)，導致其性能會受到PIS網絡影響。如PIS系統(tǒng)網絡遇到廣播風暴、環(huán)路問題時，都將直接導致LTE網絡不穩(wěn)定，在ZZL1項目實際運行中也曾發(fā)生過地面PIS網絡風暴造成整個車地傳輸全部癱瘓的情況。但仍然有良好的解決辦法：

（1）應用較少，造價較為高昂問題。隨著LTE 全球商用化的進程進一步加快，全球各大設備供應商的全力投入以及產業(yè)鏈和產業(yè)生態(tài)環(huán)境的快速發(fā)展，整體設備和終端成本會有較大的降低 。

（2）依賴車地PIS系統(tǒng)網絡問題。后續(xù)項目應用時可以采取獨立組網方式，有效提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

綜合以上因素考慮，個人認為802.11n技術和LTE技術都存在非常明顯的優(yōu)勢及一些固有缺陷。但相對而言，LTE技術問題更容易通過車地傳輸架構的完善及市場調節(jié)進行彌補，故LTE技術將會成為國內地鐵車地無線傳輸的一種發(fā)展趨勢。

4 結束語

本文結合地鐵車輛車地無線傳輸的實際情況和需求，針對三種技術（數字電視技術、LTE技術、WLAN技術）進行較為深入的研究和對比，通過以上的分析研究表明，LTE技術是車地無線傳輸的應用趨勢。

同時，針對LTE在庫內傳輸的限制性，我們也需要考慮LTE（線路動態(tài)傳輸）+802.11n WLAN（庫內傳輸）的混合組網方案的可行性，這對城軌車輛車地傳輸系統(tǒng)有一定的參考意義。

需要注意的是，混合組網技術并沒有通用型產品，設備必須實時開發(fā)并進行測試，這些需要各方的積極推動，首先需要各地鐵公司在招標時能積極鼓勵開放性方案；其次需要各設備廠商不斷提高設備開發(fā)能力，這樣才能更好的適應地鐵行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

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[3]趙晗.基于LTE（長期演進）技術的地鐵乘客信息系統(tǒng)組網方案分析[J].應用技術，2015（10）.

篇10

引言

隨著短距離、低功率無線數據傳輸技術的成熟，特別是藍牙、802.11b等應用的推廣，無線數據傳輸應用再次成為應用的熱點。本文介紹一款基于新加坡Winedge公司WE904芯片的無線收發(fā)模塊，說明其在一個實時無線圖像數據傳輸系統(tǒng)中的應用，以其實現(xiàn)一個低發(fā)射功率和低成本的實際應用系統(tǒng)。為低成本中低速的無線數據傳輸提供一種新的解決方案。

1 系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)的簡單框圖如圖1。此系統(tǒng)的簡單工作過程為：①電腦眼負責圖像采集和圖像信號的A/D轉換。②電腦眼輸出的圖像信號由DSP芯片TMS320VC5402（以下簡稱5402）編碼壓縮。③5402通過McBSP(多通道緩沖串口)實現(xiàn)與WE904模塊的接口，實現(xiàn)WE904模塊的配置，并且將編碼后的圖像信號以RS232協(xié)議的信號格式輸到WE904模塊，經調制后發(fā)送出去。④接收端的WE904模塊輸出TTL電平的信號，經過RS232電平接口的電平轉換后由串口輸入PC機。⑤PC機將收到的圖像信號解碼并顯示出來。

2 WE904無線收發(fā)模塊WE915CTX1介紹

WE915CTX1無線收發(fā)模塊的主芯片是新加坡Winedge公司的WE904。WE904是一款支持全雙工的單片調頻收發(fā)芯片，僅需少量外部元件即可實現(xiàn)無線收發(fā)功能，工作頻率范圍可以從0.1GHz到1GHz。WE904提供串行編程接口，通過串行編程接口可以靈活地調整收發(fā)頻率、信號輸出模式、是否支持全雙工等參數。本系統(tǒng)在設計初期直接使用了WE904的模塊WE915CTX1。WE915CTX1集成了WE904芯片和所需的外部元件，并提供了簡明的使用接口，可以非常方便地嵌入到應用系統(tǒng)中。其主要的特點是：

①工作于902MHz～928MHz美國ISM頻段，可以提供20個通道；

②使用FM/FSK的調制方式，頻道寬度100kHz；

③提供數字信號和模擬信號兩種輸出模式，可用于數字和模擬信號的傳輸；

④靈敏度為-115dBm；

⑤在低輸出功率0dBm時，可以提供約80m(數字信號) 和300m(話音等模擬信號)的有效傳輸距離；

⑥傳輸速率可達57.6kbps，與傳輸距離有關；

⑦提供串行編程接口，可能靈活配置收發(fā)頻率等參數；

⑧提供RSSI接收信號強度指示。

3 WE904模塊WE915CTX1的接口

WE915CTX1提供簡單的用戶接口，如圖2所示。①VCC和GND為電源，電源電壓為3.3～4.5V。②Audio In為待調制基帶信號的輸入引腳。其輸入信號可以是話音等模擬信號，也可以是數字信號。對輸入信號的要求是，其交流有效值通常為140mV～200mV，更大的輸入有效值能得到更好的信噪比，但也將占用更大的帶寬。通常200mV將產生25kHz的頻偏。TTL電平的數字信號輸入Audio In引腳時，必須先降低其電壓有效值，這可以通過使用2個串聯(lián)電阻分壓來實現(xiàn)。例如，可以用1個10kΩ和1個1.8kΩ的電阻串聯(lián)分壓，但使用的電阻阻值不能太大，否則會使輸入的方波波形產生嚴重的畸變。③Audio Out為接收信號的輸出引腳。當輸出模式設置為模擬輸出（analog）時，輸出信號有效值通常為140mV～180mV的已解調基帶信號。當輸出模式設置為數字模式（digital）時，輸出信號Vp-p為3V左右的數字信號方波。④LNA_ON為低哭聲放大器電源控制引腳，低電平有效。在接收時必須置低，能夠得到約15dB的增益；在不接收信號時可以關掉，以降低功耗。⑤ANT為天線連接引腳，其輸出阻抗為50Ω。⑥RSSI為接收信號強度提示。接收信號從-110dBm變化到-50dBm時，RSSI的電平大約從0.65V變化到1.70V。⑦CLK、DATA和LE為串行編程控制端口，用來實現(xiàn)對WE904芯片的編程控制。以下將詳細介紹。

4 WE904模塊WE915CTX1的編程控制接口

WE904芯片內部有4個控制寄存器，用來對WE904芯片的工作狀態(tài)進行控制。這4個寄存器分別是參考頻率寄存器、發(fā)送頻率寄存器、接收頻率寄存器和模式寄存器。這4個控制寄存器的相應位的功能定義此處不作介紹，讀者可以參考W904的芯片資料。對這4個寄存器的寫入控制則是通過CLOCK、DATA和LE三個引腳業(yè)實現(xiàn)的，分別與模擬WE915CTX1的CLK、DATA和LE相對應，其寫入時序如圖3所示。

寫入的基本過程為：①LE開始時為低電平。②當LE變?yōu)楦唠娖胶?，數據在CLOCK的驅動下開始由DATA引腳移入內部的移位寄存器。數據的移位操作是在CLOCK的上升沿進行的。所以設計接口時通常使時鐘CLOCK的下降沿和位邊界對齊，這樣在CLOCK的上升沿能有效的采樣到數據。③在最后一個數據位移入內部移位寄存器后，LE在下一個時鐘上升沿之前變低。在LE的下降沿，數據將由內部移位寄存器寫入控制寄存器。④數據具體寫入4個控制寄存器中的哪一個，是由DATA的最低兩位的值來決定的。這兩位稱為裝載控制位（load control bit）。⑤WE915CTX1要求在CLOCK上升沿到來之前，DATA的數據至少已經保持45ns,所以CLOCK的頻率不能太高，建議取10MHz以下。

5 5402r McBSP簡介

5402是TI公司一款性價比非常優(yōu)越的通用DSP芯片，有著廣泛 的應用。它提供有兩個McBSP。McBSP是一種全雙工的高速同步串行口，可以用來與系統(tǒng)中其它的DSP芯片、編碼解碼器等進行高速的串行通信。McBSP的操作由DSP芯片中一系列寄存器來控制。圖4是McBSP的標準操作時序。無論是發(fā)送還是接收的移位操作，都是由幀同步信號FSX或者FSR的上升沿觸發(fā)的，并且由時鐘CLKR或CLKX來同步位邊界。從FSX或FSR的上升沿到移位操作開始可以有幾個時鐘的延遲，圖4所示為1個時鐘的延遲。這可以由控制寄存器XCR2和RCR2中的相應的位來設定。在每一個幀同步信號之后發(fā)送或者接收的數據的位數也在控制寄存器XCR2和RCR2中有相應的設定，圖4是McBSP的最簡單的操作時序，對一般的應用已經足夠，更強大的功能則需要更復雜的設計。

6 5402與WE904模塊的接口設計

在本系統(tǒng)的設計中，圖像數據的發(fā)送和對WE904模塊的編程配置是使用DSP芯片5402的同一個McBSP來完成的。這了使這兩個過程互不影響，在設計中還使用了5402的一個I/O引腳XF。圖5為接口電路的簡單原理，基本原理如下：①在對WE904模塊配置期間，XF為高電平，LE的輸入決定于McBSP的發(fā)送幀同步FSX，而發(fā)送時鐘CLKX和發(fā)送數據線DX分別驅動WE904模塊的CLK和DATA。②為了對WE904模塊進行配置，McBSP的設置為FSX周期大于24個CLKX的時鐘周期，高電平寬度設置為24個CLKX的時鐘周期。CLKX在驅動CLK時先反相。這樣即可得到與圖4大體相同的時序，能夠完成對WE904模塊的配置。這里給出McBSP各個控制寄存器的參考值：SPCR1=0x0080,SPCR2=0x0262,RCR1=0x0000,SRGR2=0x301f,MCR1=0x0000,MCR2=0x0000,PCR=0x0b02。③在對WE904模塊的配置完成后，XF設置為低電平輸出，此時LE的輸入值恒為高電平，因此，CLK和DATA的輸入不會再改變WE904的設置。此時，發(fā)送的圖像數據從DX串行輸出，經分壓后輸入EW904模塊的Audio In。發(fā)送的時鐘CLKX從FSR引腳輸入。這主要是因為本系統(tǒng)的DSP時鐘為100MHz，DSP的時鐘經過內部計數器分頻后仍然無法從CLKX引腳得到要求的幾十kHz的時鐘，所要求的時鐘必須經過再次分頻后（在寄存器FPER中設定分頻參數）從FSG得到，而發(fā)送幀同步FSX將設置成在數據從DXR拷貝到XSR時自動產生。在模塊的配置期間，F(xiàn)SR設置為輸入，不會影響CLK的輸入值。④XF在與FSX做或運算前經過了一次反相，主要是因為XF在此系統(tǒng)中還同時用于其它結構的控制，在圖像的發(fā)送期間，要求XF為低電平。

圖4

7 RS232異步串行通信

本系統(tǒng)采用RS232異步串行通信協(xié)議。RS232異步串行通信接口是微機的傳統(tǒng)外設接口，特點是使用簡單，但速率較低。RS232接口在低速數據傳輸和工業(yè)控制、工業(yè)數據采集等方面有著廣泛的應用。由于本系統(tǒng)要傳輸的圖像數據已經得到較好的壓縮，速率在幾十kbps，所以本系統(tǒng)使用RS232串行口進行通信。當不需要握手時，最簡單的串口通信只需要3條線即可完成連接，單向通信甚至只需要2條線即可。但是由于RS232串行接口的電平較高（通常為正負4V～12V），不同于通常的TTL電平，所以必須經過必要的電平轉換。本系統(tǒng)中使用MAXIM的MAX232完成電平轉換。RS232的通信協(xié)議的數據格式如圖6所示。在每一個字節(jié)的傳輸時，都是以一個起始位開始，以停止位結束（停止位個數可設定）。在停止位前可以加入奇偶校驗位，在各個字節(jié)之間還可以插入空閑位。起始位為0，停止位為1?？臻e位也為1，與停止位有相同的電平。接收串口總線在檢測到起始位的下跳沿時開始接收數據。在本系統(tǒng)設計中，由于數據是單向傳輸，RS232的數據格式直接由McBSP負責構建。之后送入WE904模塊的Audio In調制發(fā)送。如果要求雙向的數據傳輸，則可以加上一個異步串行通信的接口芯片來實現(xiàn)，如TI公司的TL16C750。接收方的微機負責串口數據接收。串口接收程序的編寫通常有三種：①使用C或匯編語言控制硬件；②使用Windows的API函數；③使用VB提供的Mscomm控件。本系統(tǒng)使用的是VB的Mscomm控件。這種方法比較簡單，但是效率稍低，如需要更高效率的程序，可以選擇前兩種方法。關于串口收發(fā)程序編寫的資料很多，這里不再詳述。

8 FSK無線數據傳輸中低頻分量引起的誤碼

在FSK無線數據傳輸中，輸入信號中的低頻分量有可能引起很高的誤碼率。在二相FSK中的具體表現(xiàn)為當短時間內輸入信號中的“1”或“0”的個數顯著增多時，接收信號的誤碼率也顯著上升。這主要是因為整個系統(tǒng)對信號中的低頻分成衰減造成的，如系統(tǒng)中的隔直耦合電容的影響等。低頻成分衰減后造成信號無法正確恢復，從而引起了很高的誤碼率。要提高系統(tǒng)性能，必須使輸入信號中的低頻成分盡量小并保持恒定，這就是所謂的均衡問題。對于簡單的二元輸入，就是要使輸入信號中的1和0的個數盡可能的平衡。通常為減小低頻分量，可以將輸入信號采用HDB3編碼和曼徹斯特編碼等。HDB3是三元輸入碼，信號傳輸中有三種電平，需要用專門的硬件實現(xiàn)。曼徹斯特碼是二元碼。它的簡單規(guī)則是：1用1到0的跳變來表示，0用0到1的跳變來表示。顯然采用曼徹斯特編碼后，1和0的個數達到了完全的均衡，但同時它增加了一倍的數據量?？紤]到數據量的要求，本系統(tǒng)在設計中借用了高速光纖通信中使用的5B6B編碼。5B6B編碼將5位的二進制數用6位二進制數表示，它從6位二進制數的64種組合中精選出32組對信碼進行編碼。編碼時有正模式和負模式兩種，使用時成對選擇以使得碼序列中1、0碼個數趨于平衡。5B6B具有這樣的特性：該傳輸序列中最大的連及連1個數為5。累積的1、0碼個數的差值（稱為數字和）在-3～+3范圍內變化。5B6B碼解決了輸入信號中1和0的均衡問題，同時具有較高的傳輸效率，它只增加了20%的碼數。本系統(tǒng)采用5B6B編碼后（在RS232輸出前進行），在降低系統(tǒng)的誤碼率方面取得了非常明顯的效果。