可充分利用免许可ISM频段的扩频系统
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无线局域网设备安装与调试(二)(总分:22.00,做题时间:90分钟)一、(总题数:22,分数:22.00)1.下列关于无线网络HisperLAN/2协议的描述中,错误的是______。
(分数:1.00)A.采用5GHz工作频段B.上行速率最多可达54Mbit/sC.室外最大覆盖范围为30m √D.可支持面向连接的传输服务解析:[解析] HisperLAN/2标准中,一个AP所覆盖的区域称为一个小区,一个小区的覆盖范围在室内一般为30米,室外一般为150米,所以C项错误。
2.无线局域网采用直序扩频接入技术,使用户可以在______GHz的ISM频段上进行无线Internet连接。
(分数:1.00)A.2.0B.2.4 √C.2.5D.5.0解析:[解析] 无线局域网采用直序扩频接入技术,使用户可以在2.4GHz的ISM频段上进行无线Internet 连接。
3.蓝牙系统的工作频段是______。
(分数:1.00)A.1.0~2.0 GHzB.2.0~3.0 GHzC.2.402~2.480 GHz √D.3.0~4.0 GHz解析:[解析] 这是一道常识题,蓝牙系统的工作频段是2.402~2.480 GHz,C为正确选项。
4.以下关于Aironet 1100系列接入点的描述中,______是错误的。
(分数:1.00)A.Aironet 1100系列接入点主要用于独立无线网络的中心点或无线网络和有线网络之间的连接点B.它主要为企业办公环境而设计,兼容IEEE 802.11b和IEEE 802.16 √C.它工作在2.4 GHz频段D.它使用Cisco的IOS操作系统解析:[解析] Aironet 1100系列接入点主要用于独立无线网络的中心点或无线网络和有线网络之间的连接点,它主要为企业办公环境而设计,兼容IEEE 802.11b和IEEE 802.11g,它工作在2.4 GHz频段,它使用Cisco的IOS操作系统5.以下关于蓝牙技术特征的描述中,错误的是______。
网上大学5G题库1、()属于5GC的基本功能模块答案:ABC A、AMF B、SMF C、UPFD、RFS2、“满足商用要求”网管指标有答案:ABCD A、1)接入类B、2)保持类C、3)移动性D、4)运维类3、360度全景VR直播演示方案中需要以下哪个设备答案:ABCD A、1)5GNR B、2)360全景摄像头C、3)显示屏D、4)TUE4、3GPP R16 5G语音业务会支持哪些技术?答案:ABD A、EPSFBB、VoNRC、CSFBD、SRVCC5、4/5G链路预算的主要差异答案:ACD A、1)最大带宽不同B、2)所处频段不同C、3)基站天线端口数不同D、4)终端天线端口数不同6、4G双锚点方案需要考虑的因素有?答案:CD A、4GRRU容量评估B、CPRI接口光模块容量评估C、到核心网路由的互联互通D、基站IP 地址是否新增7、5GNR版本包包含哪些版本文件答案:BC A、产品tar文件B、产品平台版本包C、基础包pkg文件D、RRU版本包8、5GNR覆盖能力提升主要依靠:答案:ABC A、MassiveMIMO B、终端能力加强C、大带宽D、30k的子载波间隔9、5GNR可以采用哪些方式来增强上行覆盖()答案:BC A、增加SDL频段B、载波聚合C、增加SUL频段D、以上均可10、5GNR目前支持的BWP带宽包括()答案:BD A、30MHz B、60MHz C、70MHz D、100MHz11、5GQcellR8139F1821T35机型的哪些通道支持5G?答案:AB A、7&8B、5&6C、3&4D、1&212、5GQCell安装时,PB与pRRU之间可以使用哪些物理介质连接?答案:ABC A、光电复合缆缆B、CAT6A网线C、CAT6网线D、CAT5E网线13、5GTUE支持的下行流数是答案:ABCD A、3 B、1 C、4 D、214、5GSA组网方式下BBU使用单板有答案:ABDE A、vPD B、vFC C、vbpc1 D、vBPc5 E、VSWc215、5G大容量保障启动前,为提高效率且保证保障顺利进行,哪些准备工作需要外场提前完成?答案:ABCD A、站点建设或改造B、单站基础性能优化C、覆盖摸底测试D、大话务参数部署16、5G大容量保障时,PM实时查询的粒度为?答案:BCD A、1s B、10sC、30sD、1分钟17、5G大容量保障时,档位分为几档?答案:BD A、20UE B、50UE C、100UE D、200UE18、5G大容量保障时,高话务档位参数按照哪些维度进行分类?答案:BCD A、1)站型B、2)带宽C、3)档位D、4)帧结构19、5G大容量保障时,高话务档位参数按照那些维度进行分类?答案:BCD A、站型B、带宽C、档位D、帧结构20、5G大容量保障时,基线参数按照哪些维度进行分类?答案:BCDA、档位B、站型C、带宽D、帧结构21、5G大容量保障时,使用的用户容量档位有哪几档?答案:ACA、200UEB、100UEC、50UED、20UE22、5G单验前,需要提前准备的工具有哪列?答案:ABCD A、带倾角功能的罗盘 B、数字万用表 C、测试笔记本 D、电子地图23、5G单验时,BBU侧验收包括哪些项?答案:ABCD A、机柜测硬件布放顺序 B、BBU单板安装验收C、光纤安装验收D、GPS安装验收24、5G单验时,站点状态核查包括哪些项目?答案:ABCD A、告警确认B、单板运行状态检查C、时钟状态检查D、小区状态检查25、5G的三大业务场景包括()答案:ABC A、URLLC B、eMMBC、mMTCD、BOB26、5G的上行物理信号包括()答案:ACD A、DM-RS B、CSI-RSC、PT-RSD、SRS27、5G定义的三个应用场景()答案:ACD A、eMBB B、eMTCC、mMTCD、uRLLC28、5G定义哪几种RRC状态答案:ABC A、RRC_CONNECTED B、RRC_IDLE C、RRC_INACTIVE D、RRC_ACTIVE29、5G独立组网的优势有答案:ABCD A、对现有2G/3G/4G网络无影响B、不影响现网2G/3G/4G用户C、可快速部署,直接引入5G新网元,不需要对现网改造D、引入5GC,提供5G新功能新业务30、5G规范定义了哪三种业务场景答案:BCD A、NB-IOT B、eMBBC、mMTCD、uRLLC31、5G核心网SMF的功能包括答案:BC A、移动性管理 B、IP地址分配C、会话管理与计费D、外部网关管理32、5G基础覆盖优化可通过哪些手段调整()答案:ABCD A、下倾角B、方位角C、pssSssPwr功率配置D、站高33、5G商用BBU—V9200交换板VSW的主要功能是:答案:BCD A、处理3GPP规定的物理层协议和帧协议B、控制管理基带单元C、提供传输接口D、提供系统时钟34、5G商用ITBBU—V9200的安装方式为答案:ABCD A、1)19英寸机柜安装B、2)挂墙安装 C、3)室外一体化机柜安装D、4)龙门架安装35、5G时隙类型中,上行自包含类型里存在()信道答案:ABCD A、PDCCH B、GP C、SRS D、PUSCH36、5G实验局组网总体原则下面哪些正确?答案:ABD A、先宏站后室分B、优先采用低频C、优先采用NSA D、CU/DU建议合设37、5G实验网阶段测试工作所需工具主要包含()答案:ACDE A、LMTB、TEMSC、DSPMonitorD、CRTE、CXT/CXA38、5G使用的主要编码方式是()答案:AC A、Polar B、TurboC、LDPCD、FMO39、5G试验网阶段测试优化工作所需工具主要包含答案:ABCDE A、LMT,B、罗德扫频仪,C、DSPMonitor,D、CRT,E、CXT40、5G室分的关键技术包括答案:ABCD A、1)超密组网 B、2)虚拟nTnR C、3)动态虚拟小区D、4)MEC增值服务方案41、5G室分建设的特征的数字化指答案:ABC A、网络结构数字化,B、运维数字化,C、业务数字化,D、建设数字化42、5G网管自定义方式配置权值时,涉及的参数包括答案:ABCD A、子波束索引B、水平及垂直波瓣宽度C、方位角D、下倾角43、5G网络建议使用4TRPAD或高频小站的用处是:答案:ABC A、热点覆盖 B、补盲覆盖C、建设难度大成本高解决方案 D、价格便宜44、5G小微站产品都有哪些类型答案:AB A、PAD B、iMacro C、Nanocell D、Qcell E、DAS45、5G站点开通,帧结构类型一般配置为答案:AD A、5ms单周期B、2.5ms单周期C、5ms双周期D、2.5ms双周期46、5G支持的参考信号有哪些答案:ABD A、SRS B、CSI-RS C、CRSD、DMRS47、5G支持的参考信号有哪些?答案:ABD A、DMRS B、SRS C、CRSD、CSI-RS48、5G支持的子载波间隔有()答案:ABCD A、15K B、30K C、60KD、120K49、5G智能网络规划需要依托的4G现网数据包括:答案:ABCD A、4G 网络数据统计B、4GMR数据C、4G现网站点数据库D、电子地图50、5NNR版本包包含那些版本文件?答案:AC A、产品tar文件B、平台版本包C、基础包pkg文件D、RRU版本包51、64TR产品推荐应用于以下哪些场景:答案:AB A、密集城区B、一般城区C、郊区D、农村52、8槽位VBPc5单板的三个MCS片的地址分别是答案:ACE A、192.254.8.16 B、192.254.8.32 C、192.254.8.48 D、192.254.8.64E、192.254.8.8053、A9611可以使用哪种电源线供电答案:CD A、2*4mm2 B、2*6mm2C、2*10mm2D、2*16mm254、A9631A有哪几款户外直流电源线缆规格可选?答案:BCD A、2*4mm2B、2*6mm2C、2*10mm2D、2*16mm255、AAPC现网当前的版本配置为SP03版本,下列哪些配置可能导致AAPC 的失败?答案:ABCD A、同一个任务内协同小区间缺少Xn配置B、协同小区间未配置邻区关系C、服务小区的初始权值的配置值未在权值库中 D、协同小区的初始权值配置值未在权值库中56、AAPC支持多种波束组合的权值寻优,支持下列哪几种波束个数组合的寻优。
高效率、低成本ISM频段发送器中的功放-基础电子功率放大器类型● a类、b类和c类功率放大器a类功率放大器的信号有一个偏置点,当输入信号幅度改变时,器件消耗的平均电流并不改变。
图1中,m1可以看作是幅度为idc的电流源。
图1 a类功率放大器的结构图a类功率放大器的效率值为50%。
工作在线性区会使a类cmos功率放大器的实际效率降低到40%以下。
这意味着工作电压确定后,为了保持高效,a类功率放大器的偏置电流必须随着输出功率的改变而改变。
由于a类功率放大器的偏置点不随输入信号的改变而改变,所以在注重增益和线性度的应用中,此类功率放大器是结构。
b类和c类功率放大器与a类相比,可以实现更高效率,但通常输出功率较低,并且有较大失真。
● d类、e类和f类功率放大器d类、e类和f类cmos功率放大器通过工作在线性区来优化效率和输出功率,这些功率放大器通常被称作“开关模式”功率放大器。
因为这些功率放大器可以在低工作电压下实现高效率,所以被广泛用于ism频段的收发装置。
如图2所示,在开关模式功率放大器中,输出级电路由大信号方波驱动。
图2 开关模式功率放大器的结构图从图2还可以看出,输出级晶体管含有丰富的谐波成分。
这些谐波成分取决于驱动信号的占空比和幅度、场效应管的导通电阻和功率放大器的负载电阻。
d类功率放大器通过改变输入信号的占空比改变输出功率,这就是脉宽调制模式(pwm)。
d类功率放大器通常用于输出功率连续变化的音频领域。
对于e类功率放大器,输入信号的占空比恒定不变。
匹配网络用于化输出级开关导通时的漏极电压。
通过化输出级开关的导通压降,可以降低开关管的损耗,提高系统的整体效率。
f类功率放大器与e类功率放大器相似,但设计匹配网络时要特别注意谐波阻抗,以实现效率。
因为要考虑谐波电阻,f类功率放大器匹配网络设计一般更复杂。
开关模式功率放大器所有maxim的cmos ism频段收发器都提供漏极开路的功放输出。
在整个300~450mhz频段内,占空比固定在25%。
一种基于共臂结构的双频印刷偶极子天线作者:刘鑫张帅来源:《现代信息科技》2022年第07期摘要:文章提出一种基于共臂结构的双频印刷偶极子天线,可同时工作在433 MHz和2 390 MHz,可广泛用于无线局域网、物联网通信领域。
该天线由一个工作在高频的二元双面印刷偶极子阵列和一个工作在低频的偶极子下臂组成。
一方面通过加载电容,将高频辐射体设计成为低频印刷偶极子的上臂,来构成低频对称阵子的完整结构。
另一方面通过加载电感,进一步缩短了低频阵子臂的长度。
关键词:共臂;双频;偶极子;天线中图分类号:TN92 文献标识码:A文章编号:2096-4706(2022)07-0039-04A Dual-Band Printed Dipole Antenna Based on the Shared ArmsLIU Xin1, ZHANG Shuai2(1.BeiDou Academy, Wuhan Qingchuan University, WuHan 430204, China; 2.Wuhan Second Ship Design and Research Institute, WuHan 430205, China)Abstract: This paper proposes a dual-band printed dipole antenna based on the shared arms structure, and it could work at 433 MHz and 2 390 MHz and it is widely used in fields of wireless local area networks, Internet of Things communication. The antenna is composed of a two-element double sided printed dipole array which works at high frequency and a dipole lower arm which works at low frequency. On the one hand, by loading capacitance, the high frequency radiation body is designed as the upper arm of the low frequency printed dipole to form the complete structure of thelow frequency symmetry array. On the other hand, by loading inductance, the length of the low frequency array arm is further shortened.Keywords: shared arm; dual-band; dipole; antenna0 引言全向天線作为一种基本的天线类型,有着广泛的应用,它被应用在形成无线扩频网络、点对点通信、数据传输等方面。
扩频通信系统概述第一讲扩频通信系统概述扩频通信,即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication),它与光纤通信、卫星通信,一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列:Spread Sequence)调制,实现频谱扩展后再传输;接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理,恢复原始信息数据。
这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的:一是信息的频谱扩展后形成宽带传输;二是相关处理后恢复成窄带信息数据。
正是由于这两大持点,使扩频通信有如下的优点:抗干扰抗噪音抗多径衰落具有保密性功率谱密度低,具有隐蔽性和低的截获概率可多址复用和任意选址高精度测量等正是由于扩频通信技术具有上述优点,自50年代中期美国军方便开始研究,一直为军事通信所独占,广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。
直到80年代初才被应用于民用通信领域。
为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源,各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术,扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。
第二讲扩展频谱通信的基本概念 2.1 扩展频谱通信的定义所谓扩展频谱通信,可简单表述如下:“扩频通信技术是一种信息传输方式,其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽;频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成,用编码及调制的方法来实现的,与所传信息数据无关;在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据”。
这一定义包含了以下三方面的意思:一、信号的频谱被展宽了。
我们知道,传输任何信息都需要一定的带宽,称为信息带宽。
例如人类的语音的信息带宽为300Hz --- 3400Hz,电视图像信息带宽为数MHz。
为了充分利用频率资源,通常都是尽量采用大体相当的带宽的信号来传输信息。
三种主流RF方案及其优缺点比较一:主流的三种RF方案及其优缺点比较1):蓝牙方案(IEEE802.15)蓝牙,是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术。
能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。
利用“蓝牙”技术,能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信,从而数据传输变得更加迅速高效,为无线通信拓宽道路。
蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术,支持点对点及点对多点通信,工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段。
其数据速率为1Mbps.采用时分双工传输方案实现全双工传输。
信息时代最大的特点便是更加方便快速的信息传播,正是基于这一点,技术人员也在努力开发更加出色的信息数据传输方式。
蓝牙,对于手机乃至整个IT业而言已经不仅仅是一项简单的技术,而是一种概念。
当蓝牙联盟信誓旦旦地对未来前景作着美好的憧憬时,整个业界都为之震动。
抛开传统连线的束缚,彻底地享受无拘无束的乐趣,蓝牙给予我们的承诺足以让人精神振奋。
蓝牙协议允许数据在1个主设备和最多7个从设备,最高传输速率为723kbit/s.不过,实际实际的速率会比这个数值小。
高斯频移键控(GFSK)调制模式,在2.4G频段内使用83个1Mbps的频道。
在送到载波之前,GFSK在基带信号上使用高斯过滤。
可以平滑高电平(“1”)低电平(“0”)。
与频移键控(FSK)的直接方法相比,可以给传输信号提供一个较狭和“更干净”的频谱。
蓝牙设备有三种基本功率电平:1级(100米线视距)、2级(10米)和3级(2-3米)。
目前常用的设备为2级。
在蓝牙网络中的每一个设备都有一个独一无二的48比特识别号码。
第一个识别设备(通常在2秒钟内)成为主设备,接着设定为在频段中每秒使用1600次,所有网络中的其他设备将与这个主设备锁定并与其同步。
主设备以偶时隙传送,从设备以奇时隙响应。
再谈轨道交通2.4G和5.8G频段与Wi―Fi干扰问题再谈轨道交通2.4G和5.8G频段与Wi―Fi干扰问题【摘要】在国内轨道交通行业,曾经出现过地铁列车被Wi-Fi逼停事件,之后媒体一片呼声,众说纷纭,有人认为地铁使用Wi-Fi免费频点是为了省钱,有人认为地铁设计者当初缺乏长远规划,没有使用需要付费的5.8G频段。
本文作者通过对2.4G和5.8G频段及Wi-Fi技术的根本概念分析,结合对国内管理部门公布的与这两个频段相关的政策性解读,清晰地论述了2.4G和5.8G频段与Wi-Fi使用频点之间的相互关系及发生干扰的机理,明确地表达了如果没有相关管理部门的统一规划,无论地铁车地通信系统使用 2.4G 或5.8G频段中的哪一个频段,无论免费与付费,都会发生Wi-Fi干扰地铁列车的情况。
针对这种情况,作者也依据自己在地铁行业从业多年的经验,给出了防止Wi-Fi干扰地铁列车车地通信系统的几点建议,对地铁规划设计和建设及既有线路的平安运营都具有一定的参考意义和价值。
【关键词】ISM频段;CBTC;MiFi;Wi-Fi干扰1.2.4G、5.8G频段频道分配的根本情况2.4G频段和5.8G频段均属于ISM频段范围,与Wi-Fi共处于一个频段范围内。
ISM频段是由ITU-R定义的。
此频段主要是开放给工业、科学、医学三个主要机构使用,简称ISM频段。
该频段属于免费使用,无需授权许可,只需要遵守一定的发射功率,并且不要对其它频段造成干扰即可。
ISM频段在各国的规定并不统一,表1归纳总结了与我国密切相关的ISM频段的信道分配情况及国家相关使用政策。
2.轨道交通行业使用2.4G和5.8G频段的情况众所周知,轨道交通行业内基于通信的列车控制系统和乘客信息显示系统的车-地之间通信,还有局部城市轨道交通的屏蔽门控制系统均使用了基于802.11b/g标准的无线局域网技术。
其实现车-地通信的方式是通过在地铁线路轨旁相隔一定距离重复建设无线AP来实施。
避免2.4GHz ISM频段各种类型无线设备干扰的技术每一种标准 2.4GHz联网技术都进行了必要的设计折衷来减小干扰的影响或完全避免干扰。
设计者可通过以下方法将其系统设计成具有频率捷变性,即:使用由正在实施的标准所提供的步骤、或采用本文所提到的方法并结合诸如RSSI的无线电特性来构建其自己的协议等,通过这些方法可使产品在当前恶劣的2.4GHz ISM频段环境下良好地工作。
随着越来越多的公司生产使用2.4GHz ISM频段的产品,设计人员必须处理来自其他来源的更多信号。
管理免许可频段的规章表明,您的设备必须考虑干扰问题。
设计人员如何使处于这种苛刻条件下的2.4-GHz解决方案获得最大性能呢?产品往往在受控的实验室环境下工作得很好,但在现场却会由于受到其它2.4GHz解决方案的影响而使性能显著下降。
以现有的标准,如Wi-Fi、蓝牙及ZigBee等,绝大多数产品是以标准制定者所提供的方法来实现。
但如果设计人员控制协议时,则存在一些可将外来干扰减至最小的方法和步骤。
2.4GHz联网技术原理分析1.Wi-Fi系统跳频扩频(FHSS)与直接序列扩频(DSSS)是两种用于免许可2.4GHz ISM频段中射频调制的方法。
蓝牙采用FHSS,而无线USB 802.11b/g/a(常称为Wi-Fi)及802.15.4(当与顶部联网层结合时称为ZigBee)则采用DSSS。
所有这些技术都工作于全球通用的ISM频段(即2.400-2.483 GHz)。
图1:工作于2.4GHz IFM频段无线系统的信号比较。
采用Wi-Fi的主要推动因素是数据吞吐量。
Wi-Fi一般用来将计算机与本地局域网相连(以及直接与互联网相连)。
目前大多数Wi-Fi设备为可每天充电的笔记本电脑或用市电供电的接入点,因此对供电问题并不敏感。
Wi-Fi采用DSSS,其每信道带宽为22MHz,故允许同时采用三个分布式信道而不会互相重叠。
每个Wi-Fi接入点所使用的信道均需人工配置,Wi-Fi客户会搜索可用接入点的所有信道。
2023-2024国家电网招聘之通信类知识点总结(超全)1、宏观分集又称为()。
A.多基站分集B.空间分集C.频率分集D.时间分集【答案】 A2、(1)见一幼童在马路边哭(2)去幼儿园接孩子(3)找到了孩子的妈妈(4)将两个孩子带回家(5)在路边等孩子的家长A.1―5―3―2―4B.2―1―5―4―3C.1―3―2―5―4D.2―4―1―5―3【答案】 B3、无线局域网采用直序扩频接入技术,使用户可以在()GHz的ISM频段上进行无线Internet连接。
A.2.OB.2.4C.2.5D.5.0【答案】 B4、在光纤通信系统中,EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度?()A.作前置放大器使用B.作后置放大器使用C.作功率放大器使用D.作光中继器使用【答案】 A5、( )技术用于补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰。
A.扩频B.Rack接收C.均衡D.分集【答案】 C6、国家电网公司坚持国家利益高于一切、使命责任重于泰山,在服务全面建成小康社会的新征程中,把履行“三大责任”巩固“两个基础”作为一切工作的出发点和落脚点。
其中,“三大责任”指政治责任、经济责任、()。
A.环境责任B.社会责任C.安全责任D.技术责任【答案】 B7、磁介质在外部磁场作用下,磁化介质出现( )。
A.自由电流B.磁化电流C.传导电流D.磁偶极子【答案】 C8、根据《中华人民共和国环境影响评价法》,北京市朝阳区环保局应自收到某公路建设项目的环境影响报告表之日起( )内,需做出审批决定并书面通知建设单位。
A.15日B.30日C.45日D.60日【答案】 B9、以下对EPON系统传输机制描述正确的是( )。
A.下行广播,上行CSIMA/CDB.下行广播,上行TDMAC.上行广播,下行CSMLA/CD.上行广播,下行TDMA【答案】 B10、无助于减少地基不均匀沉降作用的措施是下列中的哪一项?A.减轻建筑物自重B.减小基底附加应力C.设置圈梁D.不设地下室【答案】 D11、根据《中华人民共和国放射性污染防治法》,核设施营运单位应当建立健全安全保卫制度,加强安全保卫工作,并接受( )的监督指导。
可充分利用免许可ISM 频段的扩频系统 ISM 扩频 DSSS 直接序列扩频 FHSS
由于其免许可特性,915MHz 美国工业、科研及医疗(ISM )用频段常被短距离无线设备用于建立无线数据链路。
随着其普及性的日益增强,工作于该频段的设备数量不断增加。
这种情况可能造成频谱拥挤,而拥挤本身又对工作于该频段的其它设备产生干扰,从而导致目标数据链路性能下降。
ISM 频段是一个旨在用于低数据率通信的免许可频
段,从902MHz 扩展到928MHz 。
根据规定,终端
用户使用任何工作于免许可频段的收发器都不需
要获得政府的批准。
但是,这些设备本身必须得到
所使用国政府权威部门的验证。
在美国,工作于
915MHz 频段的低数率收发器受联邦通信委员会
(FCC)监管,其法规主要关注设备的辐射。
扩频系统以其在多接入系统中的抗干扰与防??能
力而著名。
用来传送数据信息的扩频信号具有一个不凡的特点,那就是它们的带宽W 远大于信息速率R(单位为bps)。
扩频信号的带宽扩展系数Be = W/R ,该值远大于1。
扩频信号固有的高冗余被用来克服在无线信道上发送数据信息时可能遭遇的严重干扰。
工作于
915MHz ISM 频段的无线电会受到相同频段上其他免许可设备的干扰,从而大幅降低无线电的灵敏度。
扩频系统设计的另一个重要因素是伪随机性,它使得被传输的信号看上去类似于随机噪声,因此除了目标接收器,很难被其它接收器解调。
概括而言,扩频系统的优点在于:
a.可抵御或抑制由人为干扰造成的有害影响、同一信道的其他设备引起的干扰、以及由多径传播造成的自干扰;
b.即使存在其它接收设备也能确保信息的保密性;
c.能够通过低功率发射来隐藏信号,从而使未授权用户难以从背景噪声中发现信号。
因此,这些信号具有低截获概率(LPI)。
目前存在直接序列扩频(DSSS )与跳频扩频(FHSS)两种扩频系统。
在DSSS 中,伪随机噪声(PN)发生器以远高于数据速率的码片速率产生PN 码。
在数据率下的数据输出和在码片率下的PN 发生器输出进行模二相加,然后结果送入相移键控(PSK)调制器中。
在接收器端,则利用PN 码复杂的相关性属性对消息序列进行解码。
DSSS 是一种成本较高的解决方案,而且由于有严格的同步要求所以更加难以实现。
DSSS 还需要像二进制PSK 这样的相干调制 图1:一种随机跳频模式的示例
技术。
所有这些因素都使得DSSS 不适合简单、低成本及低速率的ISM 频段接收器使用。
而另一个选择对象FHSS 则更适合此类应用。
FHSS 系统
在FHSS 系统中,可用的信道带宽被分成多个邻近的频率槽。
美国ISM 频段倾向于低数据率FHSS 系统。
在任意的信令间隔,被发送的数据都占据一个可用的频率槽。
在每一个信令间隔选择频率槽就形成了伪随机。
用户可根据自定义的协议来决定跳频序列(图1)。
收发器发送或接收的时间称为驻留时间(dwell time),收发器配置其寄存器以便在另一个频率上进行发送或接收的时间则称为空时间(blank time)。
在驻留时间内进行的操作是在跳频序列中的某个特定频率发送(或接收)前同步码、起始位、数据序列及后同步码。
在空时间内的操作包括产生伪随机频率,配置收发器的寄存器以便在随机产生的频率上进行工作,以及等待PLL 锁定。
为了节
省电池功耗,空时间应
尽可能短。
有一个很好的理由支持
在ISM 频段内工作的收
发器使用跳频方案。
FCC 对在该频段内进行
工作的免授权设备进行
管理。
根据FCC 法规的
第15.247部分,允许跳
频系统以高达+30 dBm
各向同性辐射有效功率
(EIRP)进行发射。
增强
的功率(因而具有更高的链路预算或更广的工作
范围)加上扩频系统固有的优势,使得跳频方案成为ISM 频段内免许可无线设备的理想选择(图2)。
单信道通用数据设备与跳频设备共享902-928MHz 频段,但工作在更低的功率水平。
单信道设备没有跳频要求,其最大输出功率约为1.25 dBm ,最大谐波功率约为41.25 dBm 。
跳频UART 芯片组
一款跳频无线通用异步接收/发送器(UART)芯片组利用了跳频系统提供的抗干扰特性及增强的发射功率等优势。
该芯片组工作于902-928MHz 的ISM 频段,是一款真正的无线UART 解决方案(数据输入射频输出或射频输入数据输出),其中无线链路的所有软硬件部分均已实现。
该芯片组可用来实现这样一种无线链路,即:终端应用可将无线链路视为外设进行接口,从而将应用与跳频系统复杂的实现过程相分离。
图2: 传输类型
该芯片组的收发器通过由16位的唯一收发器ID、16位的网络ID以及16位的系统ID所组成的48位地址进行识别。
每个收发器可以通过配置使用16个不同频率跳跃顺序组(hop-set)中的任一个,而每一个hop-set都由50个伪随机排列的信道组成。
带有不同hop-set配置的两个收发器间不能相互通信。
数据包结构由一个包头、数据有效载荷及带校验和的包尾组成。
数据通信协议支持应答与重试(多达20次),可实现超可靠的数据传输。
芯片组可进行配置以支持点对点和点对多点(广播)的网络拓扑。
跳频协议
每个收发器均被设计成可以在902-928MHz频段内、由hop-set ID设置的50个信道间进行伪随机跳频。
由于发射器载波频率伪随机跳变,所以接收器必须以同样的伪随机顺序产生频率,才能确保正确的频率锁定、解调以及信号检测。
因此,发射器与接收器必须保持时间同步。
这种同步出现在捕获与跟踪两个阶段。
捕获是指接收器识别发射器的起始阶段。
跟踪则是指捕获成功后的阶段。
在跟踪阶段,发射器与接收器必须一直同步,直到数据发送和/或接收结束。
这两个阶段均可用固件来实现。
发射与接收设备必须按同样的跳频表(hop table)来设置。
设备一旦被激活,则按配置好的跳频顺序表在随机信道上发送数据。
接收设备扫描每一个信道,以寻找由0101序列组成的TX前同步码。
一旦接收设备确定了一个有效的前同步码,就会驻留在有效信道上。
当发射设备传送70ms前同步码时,它同时发送同步序列(00110011),而接收设备则与发射设备同步并准备接收有效数据。
接收完有效数据后,接收器再跳到下一个由固件预设的信道上,并向发射设备发送一个确认信号。
发送确认信号后,接收设备再次进入接收模式以等待由固件设定的下一个信道上的确认信号。
通信成功后,发射设备再将接收设备发出的发射成功确认信号传给主机。
由于芯片组可执行伪随
机跳频协议,因此与在
单一信道上发送数据相
比可提供极强的抗干扰
能力。
在915MHz ISM
频段内采用跳频方案具
有以下几个优势:
1、良好的窄带与宽带抗
干扰性;
2、与DSSS方案相比成本更低、更易实现;图3: 发送和接收设备协议
3、室内多径传输环境中依然具有出色的性能;
4、非常适合低数据速率系统,因为较高的数据包开销不是主要问题;
5、截获概率低,因为跳频信号具有较低的平均功率密度因而难以被截获。
尽管发射时某频率的瞬时功率较高,但该频率上的平均功率等于瞬时功率除以频率槽数;
6、与DSSS相比具有更短的捕获与同步时间;
7、跳频系统可提供高水平的信息保密。
低截获概率及伪随机跳频使信号很难被未授权的接收器解调;
8、简单的无线UART解决方案,所有跳频及相关通信协议均在ROM中实现。