无线通信系统范文

2019-09-16 版权声明

无线通信系统

无线通信系统篇1

摘要:我国大城市交通拥挤情况越来越严重,为政府和市民所关注。由于城市快速轨道交通具有行车速度快、间隔短,穿行于高楼林立的市区,对环境污染少,所以发展快速轨道交通才能解决大城市的交通问题,这已是上下一致的共识。我国大城市加快发展快速轨道交通已势在必行。管理手段的提高是建设公共基础设施的必备条件,因此,专用无线通信系统的建立(作为列车调度、公安调度、防灾调度、列车车辆维护通讯等),这样既可以作为提供通信联络给沿线维修作业的手段,也可以作为城市轨道列车的行车安全得到保障,提高运营管理水平并防止意外事故发生的方法。基于这样的研究背景,本文对轨道交通无线通信系统进行了探究。

关键词:轨道交通;无线通信系统; 探究Abstract: The big city of our country traffic congestion is becoming more and more serious, which attracts the attention of the government and the public. Because the city rapid rail transportation has rapid running speed, short interval, through the tall buildings of the city, little pollution to the environment, so the development of rapid rail transit to solve traffic problem in big city, this is the concerted consensus. The big city of our country and accelerate the development of rapid rail transit has be imperative. The management method to improve is the necessary condition, the construction of public infrastructure. Therefore, the establishment of special wireless communication system (as the train scheduling, the scheduling, scheduling, vehicle maintenance and communication), this can provide communication to the repair operation of the means, but also can be used as the driving safety guarantee of city rail train to improve the level of operation and management, and ways to prevent accidents. Based on this research background, this paper explores a railway wireless communication system.

Keywords: Rail traffic; wireless communication system; research

中图分类号:V553.1+8 文献标识码:A 文章编号:

1.城市轨道交通的命脉

无线通信系统主要用于轨道交通的列车运行调度指挥、公安治安、防灾应急通信、公务维修施工人员的通信、管理人员的通讯联系,已经成为城市轨道交通的命脉。

1.1系统需求

1)快速接入,因为不论是行车指挥还是紧急事故的处理,都需要系统具有快速的接入速度;

2)快捷灵活的呼叫方式,包括列车调度员、司机、车站值班员、停车场信号楼值班员之间,调度员与维修维护人员之间,具备快捷的和灵活的呼叫方式;

3)具备灵活的用户编组方案。系统由多个部门共用,每个部门各司其职,正常工作时要求互不干扰,而在一些情况下又要求协调工作,所以要求系统具备灵活的编组方式,而且具备动态编组的能力;

4)强有力的中心管理能力。系统由多个部门共用,所以需要有一个功能齐全的系统控制中心,具有连接多台调度终端的能力;

5)具有高可靠性和稳定性,系统主要为行车服务,所以必须保证可靠运行,一旦发生故障,能够具有故障弱化的能力;

6)具有灵活的组网能力。一般碍于城市现有格局的限制,城市轻轨穿行于城市之间,有时架空,有时入地,而实际运行又要求在整个轻轨线路上无线信号必须全程覆盖,所以要有灵活的组网能力,以适应各种实际组网条件;

7)系统扩容方便,功能具备可扩展能力。

当前国际上存在多种专用无线通信系统体制,但真正有公开信令标准、系统功能强、技术成熟、支持较大系统规模的体制并不多见,MPT1327集群无线通信系统体制是的到国际上广泛认同和应用的系统。其系统信令公开,用户编号容量大(约100万),生产厂家众多,支持多基站多区域联网,能够构成覆盖全国规模的大型专用无线通信网络而且系统完全能够满足目前城市轨道交通的指挥和通信要求。

1.2飞时(PYXIS)城市轨道交通行车无线调度管理系统概述

针对城市轨道交通的使用特定和要求,飞时(PYXIS)城市轨道交通行车无线调度指挥系统,能够对城市轨道列车的行车保障、公务维修、安全防护等方面提供高效的解决方案。

该系统充分考虑了城市轻轨无线通讯指挥的快捷、安全、可靠的要求,作为系统的核心部分,无线通讯平台,采用MPT1327国际公开数字信令,信令调制方式为FFSK,呼叫接续速度小于500ms。为保证系统的可靠性,通讯平台采用模块化结构,在设计中将故障弱化及抗毁能力作为一个重要的部分予以考虑,系统设计为分级分散式控制,主控机定时检查每一模块的状态,同样每一模块也随时监测主控机的运行状态。任何部位的故障只能影响部分工作。主控交换单元更是采用了双机热备,主工作模块出现故障,热备模块立即切换过来,不会影响系统的正常工作。即使主、备用的工作模块全部出现故障,系统也能够保证最基本的通话功能。通讯平台的各模块故障,都能够直接在网管中心的维护终端上显示出来,极大的方便了管理人员的日常维护。

为了方便轻轨运营的调度指挥,飞时(PYXIS)系统还配备有强大的后台计算机网络,可具备多调度坐席。根据轨道交通的运行组织和管理需要,按其工作区域及工作性质不同,调度坐席分为行车指挥调度、治安防灾调度和调车调度,分别用于车辆行车运营指挥、公安治安、事故防灾,以及车场调车、车辆检修和公务维护。调度坐席具备非常友好的人机界面,只需简单培训即可使用自如。优能还可根据不同用户的使用习惯和运营要求,为用户定制调度终端的人机界面,能够极大的方便用户使用。而且,计算机网络还具备强大的SQL数据库,进行话务统计和分析。还可根据用户需要,选配录音终端和GIS终端。录音终端,能够将调度与无线用户之间的通话录制在计算机的硬盘上,需要时可根据时间和调度员工号进行查询。GIS终端是用于位置监控的,优能的飞时系统能够与GPS全球卫星定位系统相结合,实现机车的位置监控。

1.3飞时(PYXIS)城市轨道交通行车无线调度管理系统组成

飞时(PYXIS)城市轨道交通行车无线调度管理系统主要用于轨道交通的列车运行调度指挥、公安治安、防灾应急通信、公务维修施工人员的通信。根据轨道交通的运行组织和管理需要,按其工作区域及工作性质不同,飞时分为以下四个无线通信子系统。

1)列车无线调度通信子系统

供列车调度员、司机、车站值班员、车场信号楼值班员之间及车站值班员与站台值班员之间通信联络,满足列车运行需要。

2)公安治安、事故防灾无线调度通信子系统

供调度员与车站公安值班员及公安外勤人员之间的通信联络,维护日常及事故时车站秩序,确保乘客安全。

事故放生市事故发生时,配合现场指挥人员,协调相关部门工作。

3)车场调车、检修无线调度通信子系统

供车场运转值班员、调车员、检修员间通信联络,进行列车调车与车辆站修和临修。另外,车辆设备有关运行数据需单向传递送至车场运转值班员,供值班员监测车辆设备运行状态。

4)工务维修及施工无线调度通信子系统

在工务维修及施工时,及时沟通信息,保证作业安全。

以上各子系统共用无线通讯平台,共享网络数据,但根据工作需要,赋予不同的调度权限和网络数据开放程度,以保障列车行车安全为目的,协调工作。

1.4系统功能

系统功能包括业务功能、管理功能及维护功能。

2.城市轨道交通的几点组网建议

经过和最终用户的充分交流及对市场的详细调查研究,针对我国目前现行的城市轨道交通,给出如下几点组网建议:

1) 单/多基站天线空中辐射系统

此系统适用于高架城市轨道交通,利用基站天线传播无线信号。鉴于城市中高楼此起彼伏,在进行场强测试的时候,首先需要对基站进行选择,在选择基站的时候,要充分考虑到其余量是否充足,如若不然,不稳定的覆盖区场强会导致不良的调度通话质量。

2) 多基站漏缆辐射系统

通过漏泄电缆将每个基站的左右两边再连接若干射频直放站,直放站与漏泄电缆相连接。为了消除多级直放站级联后所导致的诸如噪声积累,使信噪比变差等问题,可采用将两个直放站分别连至于该基站。鉴于此,须配多个集群基站在一条线路上。

3) 基站天线空中辐射结合漏缆辐射系统

针对城市轨道交通线路存在隧道或由于环境原因无线信号空中传播效果不理想的个别区段,在基站利用天线空中辐射,在信号盲区利用射频直放站加漏泄电缆辐射。

4) 单基站光纤直放传输漏缆辐射系统

系统利用光纤直放站和漏泄电缆实现无线信号辐射。利用光端机和光缆链路将基站与光纤直放站两者连接,通过功分器将光纤直放站的射频输出与漏泄电缆进行连接,通过上述做法,达到覆盖全线区段的目的。

5) 道口预警设备

如果轻轨铁路与人行道路平面交叉,道口处需要增加道口预警设备,设备能够与机车台通信,当机车即将驶到交叉道口时,机车台发送无线信号到预警设备,发送警报。

参考文献:

[1] 徐小涛,张弛,吴攀.TETRA数字集群在城市轨道交通指挥调度系统中的应用[J]. 电信快报. 2008(02)

[2] 王惠琴,曹明华,高风格.TETRA在城市轨道交通无线通信系统中的应用[J]. 计算机工程与设计. 2006(16)

无线通信系统篇2

摘要:

分析了目前煤矿主流无线通信系统的技术特性和无线通信系统在煤矿的应用前景,论述了煤矿无线通信系统的发展方向,为煤矿井下无线通信系统的研究提供了借鉴。

关键词:

无线通信系统;安全生产;智慧煤矿

随着通信技术、计算机技术、传感器技术的不断发展,煤炭生产企业正在朝着安全化、信息化、智慧化的道路不断前行。不断完善及发展的煤矿井下无线通信系统已经成为高效、安全、智能的现代化矿井的重要组成部分。

1我国煤矿井下无线通信系统的现状

目前我国煤矿井下使用的无线通信系统主要有PHS无线通信系统,3G通信系统,WIFI通信系统,4G通信系统。1)PHS无线通信系统:一种成熟的无线本地电话技术,PHS技术采用微蜂窝通信技术,本质上属于第二代数字移动通信技术。该系统由基站、局端接入设备、线路延伸器、基站控制器、线路复用器、本安型手机、控制计算机等组成,基站与手机之间采用时分双工模式TDD,其无线信道基于时分多址TD-MA结构,声音传送编码采用32kbpsADPCM(自适应脉冲编码调制)方式,利用微蜂窝和信道动态分配技术,可以有效地提高频率利用率和通信容量[1]。PHS无线通信系统主要用于语音通信及人员定位,由于核心供应商UT斯达康及中兴已不再生产相关设备,以及面临非法使用频段的问题,PHS无线通信系统在煤矿的应用前景不容乐观。2)3G通信系统:无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的第三代移动通信系统。目前国际通行的三个无线接口标准分别为美国CDMA2000,欧洲WCDMA,中国TD-SCDMA。我国煤矿井下采用的3G技术大多为TD-SCDMA标准。TD-SCDMA采用AMR(自适应多速率)语音编码方式,使用1.28Mcps的低码片速率,扩频带宽为1.6MHz(在1.6MHz带宽上理论峰值速率可达到2.8Mbps),同时采用了动态信道分配、上行同步、接力切换、可变扩频系统等先进技术,使其具有零活的上下行时隙配置,以及能够克服呼吸效应和远近效应的特点。3)WIFI通信系统:由网络接入点和无线网卡组成的无线网络,WIFI无线通信系统采用OFDM(正交频分复用)技术,其优势在于具有较高的数据带宽和低廉的设备成本。目前WIFI无线通信系统工作频段为2.4GHz,基站与手机发射功率为50mW,单台基站通信信道为12个,调制方式为DSSS/OFDM,通信协议支持CSMA/CA、TCP/IP,由于WIFI系统采用短码扩频技术,只适合视距无遮挡点对点直线通信,煤矿井下的复杂地质结构,WIFI的通信距离将大大缩短[2]。4)4G通信系统:第4代数字移动通信技术的简称,能够进行高质量的语音通信也能快速且高质量地传输多媒体文件。4G无线通信技术采用OFDM、多重输入和MIMO(多重输出)技术,使4G网络的数据传输速度有了大幅度的提高,同时4G网络拥有的智慧型天线技术能够充分利用信号的空间方向性,在传输数据时消除其他信号的干扰,使数据传输更加稳定,在煤矿井下这样障碍物较多的环境也能稳定快速地进行数据传输[3]。

2煤矿井下无线通信系统的应用前景分析

2.1煤矿井下安全生产监管体系

随着煤炭行业安全生产监管体系的逐步完善,煤炭生产企业安全生产管理水平的不断提高,我国煤炭行业安全生产形势逐年好转,但与世界发达国家相比仍有较大差距。高效的煤炭生产企业安全管理与安全监测监控系统的先进与完善密切相关[4]。不断推进的采掘工作面以及井下流动的作业人员,使得煤矿井下无线通信系统必不可少。1)瓦斯浓度的监控:煤矿瓦斯浓度监控系统通常包括传感系统、无线通信系统、地面控制系统等,传感系统通常包括瓦斯浓度激光探测传感器、风速流量传感器、一氧化碳浓度传感器及负压传感器等,无线通信系统会将采集到的传感器信号传输到地面控制中心。地面控制中心会对监控参数进行数据分析,一旦数据超过阈值,浓度监控系统会通过无线通信系统发出警告,通知相关人员进行进一步处理,保证煤矿生产过程中瓦斯浓度处在安全水平。2)矿井矿压的监测:矿压的监测通常通过井下关键区域液压支架压力情况的监测来实现。通常煤矿要在一个采区的关键位置设置多个矿压传感器,无线通信系统会将液压支架上的压力数据传输到地面控制中心,当矿压信号的实时数据超过设置的临界值时,控制系统会将报警信号实时传递到井下工作人员,避免造成不必要的伤害。3)实时语音、视频监测:无线通信系统将会使井下工作人员的语音通信更加方便快捷,人员和设备定位信息数据实时获取,安装在井下各个区域的视频监控信号也将实时发送至地面,地面监控中心发送的风险信息提示也会被井下工作人员及时接收,提高了煤矿井下的安全生产管理水平。

2.2智慧煤矿的数据传播载体

我国煤炭工业在新中国成立后,以机械化、信息化、自动化为手段,经历了普通机械化、综合机械化、生产集约化、安全高效化4个阶段,生产方式以原始生产、机械生产向自动化生产发展。智慧煤矿将成为未来煤矿生产的发展趋势,推动煤矿安全生产、高效开发、绿色开发、和谐开发。智慧煤矿的核心是以透彻感知、深度互联为载体,建立广泛而可靠的智能应用,用以优化煤炭生产企业物质流、信息流、控制流、价值流,从而覆盖矿山生产和经营管理的各个环节。智慧煤矿同样拥有广泛的能够感知机电、环境、温度等实时状态的传感设备,诸如掘进机截割减速器油温油位传感器、锚杆定位传感器、主运皮带故障传感器等,这些传感器植入各类机械设备及自然对象来获取感知对象的静态及动态特性。煤矿井下无线通信系统正是将这些复杂而又繁多的数据传输到矿山智能应用系统,矿山智能应用系统通过建立智能控制及智能管理的应用,从而实现煤矿生产相关设备“监测、管理、控制”智慧化的运行。通过与虚拟现实、云计算等互联网技术的深度融合,智慧煤矿能够真正实现无人值守的现代化煤矿生产运行机制,最大限度地提高生产效率,降低生产成本,帮助煤炭生产企业对煤炭生产中的“采、掘、运、风、水、电、安全”等各个生产环节优化管理。

3煤矿井下无线通信系统的发展方向

3G、4G无线通信技术都已在煤矿井下获得实际应用,煤矿安全监测系统以及智慧煤矿的发展对无线通信技术有了更高的要求。5G通信技术,即第五代移动电话通信标准的研究正在加速推进。根据目前的研究显示,5G技术相比目前4G技术,其峰值速率将提升数十倍,从4G的100Mb/s提高到10Gb/s,端到端延时将从4G的十几毫秒减少到5G的几毫秒。虽然5G网络通信标准目前暂未,但可以预见的是,5G技术一旦投入应用,将极大地提高煤矿井下无线通信系统的实用性及可靠性,使智能采煤、智能运输,无人煤矿等智慧煤矿的概念成为现实。

4结束语

目前我国大多数煤炭生产企业的无线通信系统仍然仅仅处在初级利用的水平,伴随着社会的不断发展以及科技水平的不断提高,矿用无线通信技术也将会得到不断发展以适应煤矿现代化、信息化、智慧化的发展要求。随着5G通信时代的到来,巷道数据自动采集、生产设备自动运行控制,主动式安全保障预警提示等无线业务将是未来智慧煤矿的重要标志,无线通信系统必将会为我国煤矿信息化建设发挥更加重要的作用。

参考文献:

[1]陈湘源.煤矿无线通信系统的现状与发展[J].工矿自动化,2009(1):62-65.

[2]徐寿泉,徐宝平,张阳太,等.煤矿井下无线通信技术的现状与发展[J].工矿自动化,2014,40(9):111-114.

[3]赵亚军,薛峰,熊仆.无线技术在煤矿安全监控系统中的应用趋势[J].煤炭技术,2016,35(1):286-287.

[4]聂百胜,彭斌,范鹏宏,等.矿山无线安全监测预警系统设计及关键技术[J].煤炭科学技术,2016,44(7):53-58.

作者:宋海鹰 单位:西山煤电集团公司官地矿

无线通信系统篇3

【摘要】 随着我国通信技术的发展,无线通信系统得到了广泛的应用,无线通信系统通过对于电磁波信息的应用来实现对于信息的传递,但是电磁波信息的传递需要依赖于良好的电磁环境,而当前无线通信系统在进行信息的传递时往往会受到环境中各种因素的干扰,要有效的保证无线通信系统功能的正常发挥,就必须要通过对于抗干扰技术的应用,通过对于无线通信抗干扰技术的的应用可以提高无线通信的质量,所以本文对无线通信系统中的抗干扰技术进行了一定的探讨。

【关键词】 无线通信系统 电磁波 抗干扰技术

一、前言

由于当前电磁环境较为复杂,所以使得无线通信受到许多的干扰,这些干扰既有来自于自然环境的,也有一些人为因素而导致的,但是无论各种因素所导致的干扰,都会对无线通信的质量造成不同程度的影响,无线通信系统要想避免受到这些干扰,就必须要依赖于有效的抗干扰技术,所以对于无线通信系统抗干扰技术进行研究有着非常重要的意义。

二、常见的无线通信系统干扰

1、同频干扰。所谓的同频干扰,就是指的由于无线电磁波处在较为复杂的电磁环境之中,其中就可能出现与有用信号载频相同的干扰信号,从而使得接收机在接收信号的时候受到干扰信号的干扰,影响无线通信的质量。在当前电磁环境变得日益复杂的背景之下,同频干扰也变得越来越常见,而要对这种干扰加以有效的控制,功率控制是一个十分有效的方式,通过对于频率控制技术的应用,能够有效的计算出每一个移动台到基站的最小发射功率,然后对于用户使用移动设备的发射功率加以限制,从而使得移动台所发射的功率刚好合适,通过这样的方式就能够大大的减少移动台之间的互相干扰。

2、邻频干扰。所谓的邻频干扰,指的是干扰信号的载频和有用信号相近,使得干扰信号的功率落入接收机接收的有用信号的频谱的频带之内,从而对于接收机造成一定的干扰。在邻频干扰的影响下,载频的实际功率就会落入接收机的可接受范围之内,对于无线通信系统的稳定运行造成一定的影响,严重时还会导致无线通信的中断。在无线通信系统之中,同频干扰问题和邻频干扰问题都较为突出,这主要就是由于频分复用蜂窝小区所导致的,在这种小区的作用之下,将总的频带划分成为了许多的子带,而每一个小区又分别使用一个子带来构建成为一个基站,所以对于不同的小区而言,就会互相形成一个完整的区群,大型的基站就由这些小功率的基站所替代了。而在这种模式下,有效的频带资源被完全地分散了,所以一旦出现了同频干扰或者是邻频干扰,就十分容易使得无线通信系统出现故障。

3、互调干扰。所谓的互调干扰,又被称为交调干扰,它实质上是因为两种或者两种以上的不同频率的有用信号经过同一个非线性电路时,在有用信号之间出现互相调制,使得新的频率成分的信号出现。虽然出现了新的频率,但这并不表示一定就会产生干扰,只有在新的频率在接收机的频带范围之内,才会导致干扰。

三、无线通信系统的抗干扰技术

1、跳频技术,跳频技术是一种较为成熟的抗干扰技术,它在无线通信系统之中有着十分广泛的应用,而且能够取得较好的抗干扰效果,这种抗干扰技术主要是被应用在民用无线通信技术之中。所谓的跳频技术,实质上就是通过一定速度或者规律来实施回变跳,它属于无线电发信频率技术,但是相比于传统的无线电发信频率技术,跳频技术通过对于多频率移键的控制来实施码序列的选择,最终保证了载波频率持续的跳变,从而使得频谱得以拓展。

2、多入多出(MIMO)技术。MIMO技术指的是一种多输入多输出的新型通信技术,这一技术主要利用的就是无线发射器,通过无线发射器来同时发射出多个信号,而且在接收信号的时候实现多数信号的叠加,从而有效的恢复出更加完整的有用信号。MIMO技术从本质上来讲是基于系统容量公式来运作的,在功率和带宽相同的条件下,如果同时对于发射天线和接收天线的数量加以增加,就能够使得无线通信信道的系统容量得以增加,而MIMO技术的核心就在于增加天线的数目,进而使得无线信道的系统容量得以增加,最终有效的提升无线信道的抗干扰性能。

3、智能天线技术。近些年来,我国数字信号处理技术正在不断的完善,智能天线技术就是一种较为先进的无线通信抗干扰技术,该技术主要是通过智能天线来对可能影响无线信号的诸多因素加以限制,利用空间域时刻直接对相应的目标发射无线电磁信号,从而使得其它的干扰因素对于用户无线通信的干扰程度降到最低。智能天线技术只向某一个特定的方向进行无线电信号的发射,智能天线的主波束直接对准了接收端,从而使得有用信号的传输更加高效。

结语:无线通信十分容易受到电磁传播环境的影响,而在当前的环境之中,存在着许多的干扰信号,通过对于抗干扰技术的合理应用能够将干扰降到最低,大大地提高无线通信的质量,促进我国无线通信技术的进一步发展。

参 考 文 献

[1] 刘辉.无线通信抗干扰技术探讨[J].中国新通信,2015,(7):10-10.

[2] 王.无线通信抗干扰技术应用[J].科技展望,2015,(23):220-221.

[3] 晓阔.无线通信抗干扰技术探讨[J].中国新通信,2015,(9):124-124.

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