[信息与通信]无线背景知识、频率分配、干扰.ppt
2023/8/2,1,July 16,2007Dr.Yiguang Ma VP and CTO,Industrial Wireless M2M Communication,Technology and Solutions,We Provide Connectivity to Actionable Intelligence,无线背景知识、频率分配、干扰和工程设计考虑,2023/8/2,2,Outline 提纲,电波传播及频率划分调制方式通信系统背景噪声和干扰扩频技术通信网络,2023/8/2,3,电波传播及频率划分,无线通信机理交变电场产生交变磁场,交变磁场产生交变电场载波-标准正波调制/解调频率是一种通信资源电波传播地波-沿地表面传播天波-直射波(中继站)反射/散射波30万公里/每秒波长-频率的倒数天线 1/8波长频率管理和划分国际-国际电信联盟(ITU)国内 无委会(SRRC)政府/军事专用频段有偿使用频段公众频段(ISM),2023/8/2,4,表1 无线电频带和波段命名,2023/8/2,5,表2 我国陆地移动通信业务的频率安排,2023/8/2,6,部分ISM 频段及标准,2023/8/2,7,复用方式,FDMA vs.TDMA vs.CDMA,2023/8/2,8,GPRS/CDMA 与ISM波段Modem比较,2023/8/2,9,调制技术,模拟调制AMFMPM数字调制ASKFSKGFSKPSKQPSKQAMMSK,载波,调制信号,已调信号,2023/8/2,10,RF通信模块构成,调制器,频率合成器,解调器,CPU,2023/8/2,11,背景噪声和干扰,噪声热噪声内部噪声外来噪声干扰同频干扰邻道干扰窄带干扰宽带干扰多径干扰接收机灵敏度衡量接收微弱信号的能力(-80-108dBm)正常接收要求:S/N 10 15dB,2023/8/2,12,实测背景噪声和干扰(TangRAEs Office),2023/8/2,13,实测背景噪声和干扰(RAEs Office),2023/8/2,14,扩频通信,如何抑制干扰?频率管理和协调(须付使用费)扩频通信(跳频/直扩;FHSS/DSSS),2023/8/2,15,跳频工作模式,适合低速率,远距离通信,2023/8/2,16,直接序列扩频工作模式,适合高速率,中短距离通信,2023/8/2,17,Desired signal+interference,2023/8/2,18,The output from despreader,-Interference Immunity-Cryptographic communication-Military satellite communication,2023/8/2,19,如何扩展传输距离？,增加天线高度增加天线增益使用射频功率放大器使用智能网或中继站(Ad-hoc or repeater)借助互联网（bridge)借助互联网/移动网(Ethernet/GPRS Gateway),2023/8/2,20,实际比较测试结果-上海嘉定,天线高度为 20米(传输距离为3公里)天线高度为 2米(传输距离为1.5公里),3 km,20m,Stand,1.5 m,2023/8/2,21,增加天线高度的方法,方法I:天线和modem一块放置于塔顶.主机和控制器通过 RS485 数据线连接.优点:传输性能好安装成本低灵活方便RS485 线可达一百米缺点:室外供电防雨外壳,2023/8/2,22,增加天线高度的方法,方法II:仅天线被放置于塔顶.而modem和控制器一块被放置于室内.天线和主机通过低损耗RF电缆连接.优点:配置简单方便无需室外供电缺点:成本高RF 电缆损耗影响传输性能当RF 电缆超过十米时,不建议使用该方法.,2023/8/2,23,天线增益每增加6dB,传输距离翻一番.例如,coRE1-915MHz 模块使用5dB天线,传输距离可达3.2公里天线增益传输距离5dB(Tx/Rx)3.2公里14dB(Tx/Rx)25.6公里17dB(Tx/Rx)51.2公里20dB(Tx/Rx)102.4公里天线分类全向天线(基站或移动应用)定向天线(点对点通信)移动天线宽带天线窄带天线,如何选择天线?,2023/8/2,24,如何选择天线?,高增益全向和定向天线,高增益窄波束天线,移动天线,2023/8/2,25,如何选择工作频段？,满足无委会频率规范尽可能使用1GHz 以下频段实测背景噪声和干扰公众频段优先特殊情况下,申请有牌照频段对于特殊部门,依客户要求选择频段REnex 可用产品:433MHz/869MHz/915MHz/2.4GHz,2023/8/2,26,实测背景噪声和干扰(REnexs office),2023/8/2,27,实测背景噪声和干扰(RAEs Office),2023/8/2,28,实测背景噪声和干扰(TangRAEs Office),2023/8/2,29,如何选择传输设备？,依据所完成的功能成本有效解决方案RF 功率适中且有余量使用智能网更灵活方便在传输距离,功耗,体积,成本和功能间取得平衡Smart I/O 支持第三方设备,2023/8/2,30,如何选择RF电缆？,RF电缆的损耗差别很大.损耗越低,价格越高.天线电缆须用低损耗电缆,且不宜过长 尽量使用数据线延长方案电缆和天线接头需用胶带密封以保传输性能,2023/8/2,31,技术术语,射频输出功率:1mW(0dBm);1W=1000mW(30dBm)xdBm=10 log(Po)工作频率-载波频率信道数量-波段内载波频率个数信道间隔-载波频率间隔信道带宽-信号谱占具带宽RF数据速率/串口数据速率调制方式-GFSK;FSK;BPSK;ASK;MSK;QPSK;OFDM双工方式-FDD;TDD复用方式-FDMA;TDMA;CDMA扩频方式-FHSS;DSSS接收灵敏度-是衡量传输距离的重要参数,2023/8/2,32,谢谢！,
