本书共分13 章和7个附录：1.序论，物理基本概念、信号的无线传送、波的本质、波的特点、电磁波、射频通信系统； 2.基本术语，物体与电、电动势、电流效应、导体、半导体和绝缘体、基本电变量、电信号、信号的量化； 3.电噪声，热噪声、等效噪声带宽、信号噪声比、噪声数值、噪声温度、串联网络的噪声数值、有源器件的噪声； 4.电子器件，简单电路元件、基本网络定理、半导体器件； 5.电共振， LC电路、RLC电路、Q品质因数、电感的自共振、与并联阻抗变换串联、动态电阻、普通RLC网络、选择性、带通滤波器、耦合调谐电路； 6.匹配网络，系统划分的概念、最大功率传输、测量由于错误匹配造成的功率损失、匹配网络、阻抗变换、Q品质因数匹配技术、单级LC匹配网络的带宽； 7.RF和IF放大器，普通放大器、单级放大器、栅地-阴地放大器、偏置问题、电压放大器的AC分析、米勒电容、调谐放大器； 8.正弦振荡器，振荡器判断标准、环形振荡器、相移振荡器、RF振荡器、振幅限制方法、晶体控制振荡器、电压控制振荡器、时间与振幅不稳定移动； 9.频移，信号混合机理、二极管混频器、晶体管混频器、JFET混频器、双栅MOSFET混频器、镜像频率； 10.锁相回路， PLL工作原理、PLL的线性模型、PLL应用； 11.调制，调制的需要、振幅调制、角调制、PLL调制器； 12.AM和FM信号解调制， AM解调制原理、二极管AM包络检波器、FM波解调制； 13.射频接收器，基本无线电接收器布局、非线性效应、无线电接收器规范。本书的7个附录分别为：附录A物理常数与工程前缀；附录B麦克斯韦方程；附录C二阶微分方程；附录D复数；附录E基本三角恒等式；附录F有用的代数方程；附录G贝塞尔多项式。
本书适用于射频电路设计与分析的大学高年级学生、研究生及工程师。
胡光华，高级软件工程师
（原中国科学院物理学研究所）
关键词：混合组网；无线通讯；电力线载波
伴随着我国电力系统科技水平的不断增强，我国电网覆盖面积变得愈发广阔，电力系统的相关技术人员应该怎样才可以更加高效针对现有的供电网络系统资源进行利用，在电力网上完成高效准确的信息传送，这一课题正在逐渐被该行业中的相关从业者所关注与研究。电力线载波通信使用电力线网络当做信息传送的一种通讯方式，因为低压电力同时拥有较为广阔的网络覆盖面积，并且在接入时较为方便等诸多优点，由此在我国拥有着极为广阔的使用前景。但把此通信技术与我国目前常用的通信技术进行对比，电力线通信在噪声的控制，频率的选择上却又有明显的缺陷，为了能让电力线波载通信技术能够在我国被广泛的运用，就必须针对上述问题进行解决。
一、混合组网无缝连接的可行性讨论
（一）针对无缝连接实现方法的讨论
在配电网络中，将混合的通信方式进行组网，存在有诸多的技术难点，其中最为主要的问题是如何将上述多种通信技术进行合理的融合，并且让上述通信技术彼此之间不会产生干扰。当下，通信技术的融合主要有以下两种方法：首先是给予某个系统中的不同的通信技术进行重新开发，并且从接口处、通讯条例、系统的运行模式和带宽等多个方面进行规范与统一的系统研发。第二就是给以某个通讯系统构建一个能够开闸混合通讯的网络，并从已有的设备之中找寻能够相互使用的方法。分析第一种办法，即重新针对系统进行研发，其特点是在研发的过程当中，需要投入大量的资金，并且在进行研发的过程当中，将会投入大量的时间，但是研发出的系统在投入使用之后，在很长的一段时间当中，保持相对稳定的工作状态。在新研发的系统当中，里面的所有通信技术之间存在有高度的融合性，所以新研发的系统就需要面对应用对象范围较少且拓展性差的可能。针对电力系统中的配用电系统来讲，当下开发出一套满足并能够渐变复制的混合通讯系统，拥有极为广阔的使用前景。当下，构建混合通讯网络一般所采用是第二种方法，即在现存的通讯产品之中，选择合适的设备。构建混合通讯网络需要考虑的环节主要有以下几个部分：首先是融合点通讯技术的接口，融合点涵盖到数据传输过程中的数据交换，因此在该系统当中就一定要有一致的接口，当下采取的主要办法是使用以太网接口或串行接口等，针对一些特别应用，相关技术人员可以选择使用总线接口的办法。其次就是电力线载波通信系统中通讯稳定的稳定，虽然使用无线网进行通讯可以有效改善因为建筑物构建复杂从而导致的线路搭建困难的问题，但是电力线载波无线通信系统本身的稳定性同样还是相关技术工作者需要进行解决的问题。尤其是在电力设备当中，通信信号是否稳定往往会对电网的安全产生决定性的影响。最后是在未来电力线载波通信技术投入使用之后，怎样才能够让该系统在多种通讯方式联合的情况下，却不会受到干扰，同时也不会干扰到其他信息的正常传输，上述问题都是在电力线载波通信系统设计中的要点和难点。
（二）多通道通信系统在未来应用前景的展望
伴随着我国电力系统发展的愈发智能化，原本单一的通讯技术已经无法多角度全方位满足多种规模配电自动化的要求，所以多种通讯方式在配电网中的混合使用就无法避免，因此多通道混合通讯技术在未来拥有着极为广阔的发展前景。
二、电力线载波无线通信系统的运行原理
笔者设计的电力线载波无线通信系统原理如图1所示。组网监控系统的构成是由无线发射板块、运算板块、电力线载波板块这三个部分形成，和用电设备相互联通的电量计算模板依靠AD来进行转换，即把模拟信号转变为数字信号。之后电联计算模板开始针对获得的相关信息进行储存和处理，然后先把信号传输至无线发射板块，与此同时，电量计算模板也可以把信息传输到电力线载波板块。
三、运行电力线载波无线通信系统的技术要点
按照配用电现场的实地环境，需要进行技术组网的正确选择，考虑到无线和电力线载波通信完成从使用电终端至通信集中器，从而再到主站的完全通信路程，并针对混合通讯的完美相连，笔者提出了相应的执行方案。
（一）电力线波载和无线的特点
电力线载波技术和无线通讯技术都不需要事先进行对传输导体的铺设工作，宽带和信息传输速度都可以符合一定条件下配电网的业务需要，在我国目前使用的标准通信接口之中可完成相互联网或者按照关系等通讯方法进行组网工作。电力线载波指的是使用电力线作为数据传送介质的一种通讯方法，该种通讯方法是使用电力线进行信号的传送工作，在此工程之中，不再需要铺建新的通讯电缆，极大程度上减少了施工的时间和施工中的资金投入，成为在我国范围内诸多地区SCADA系统10KV线路检测中最常用的通讯方式之一。在电力配网通讯中可以使用中压电力线载波通讯技术进行针对终端信息的采集和传送工作，在进行用电信息的采集过程中，可以使用抵押电力线载波超标等技术从而完成载波通信技术的实时采集。例如，在智能电动车充电站当中，针对数据进行采集时也可以应用中压电力线通讯技术完成。电力线是电力公司进行直接管理的，所以专线之间的通讯就拥有更高的安全性。但是在信息传送速率上，配电线载波通讯的效率相对较低，并且及其容易受到干扰，在传送过程当中，还会发生信息失真等现象，上述原因都在很大程度上阻碍电力线载波通讯技术的进一步发展。无线通信系的组成是由无线终端、无线基站和应用管理服务器构成，并且按照不同应用在运行过程中要求的不同，可以选择不一样的无线技术，笔者重点讲述无线宽带技术TD-LTE230MHz与静距离无线技术Zigbee。TD-LTE230MHz无线宽带技术是电力系统与第四代宽带无线通讯技术的综合运用，其符合配用电网络中分布较为广阔，实时监测点较多，并且对通讯可靠性很高等相关使用特点。在中国地区无线宽带系统单扇区的信息传输速度上行为1.76Mbit/s下行为0.711Mbit/s,无中继覆盖范围超过三千米。TD-LTE230MHz的优点是它隶属于电力系统中的专用无线频段，因此不会和其他设备所产生的信号进行相互干扰，并且在使用过程当中，不需要另行申请频段，拥有较大的网络容量，一个基站可以支持一万名用户同时进行使用。同时，TD-LTE230MHz还拥有较好的抗干扰性和抗延迟性，它是应用OFDMS技术对信号进行调制，能够有效抵御来自多个方面的干扰因素。TD-LTE230MHz宽带无线技术能符合智能电网中对相关配电数据的实时采集，并完成配网的全自动化，因此TD-LTE230MHz在监控用电、电动机车运行方面拥有极为广阔的使用前景。ZIgbee是建立在IEEE802.15.4协议之上的，是低能耗、近距离中所采用的一种无线通讯技术，因为ZIgbee属于开放频段，所以此种通信技术为了最大程度降低干扰，在各个频段之中都是用直接序列扩频技术。针对Zigbee，其特点有；在运行过程中，其成本极低，一套完整的zigbee设备的售价一般不会超过一千元人民币；拥有较高的网络容量；在进行工作的过程当中，产生的延迟较低。一般来说，在进行设备搜索的过程当中，延迟的典型值仅为30ms左右，在休眠状态下仅为15ms左右，在有活动设备接入时，仅为15ms左右。波载通信技术采用电力线进行信息的传统，其带宽MHZz范围在2-30，信息的传送速度为1Mbits/s,信息传送距离为十几千米以内。而在安全性方面，波载通信是使用专网通讯加密的计算方式进行对信息的加密。TD-LTE230MHz可以使用大气进行信息的传送，在进行传送的过程当中，其带宽MHZz的范围在1-20，传输速度可以达到1-2Mbit/s，传送距离一般大于3km小于10km。TD-LTE230MHz信息传送的过程中，采用3DE或者AES的方式进行加密。ZigBee同样可以依靠大气进行信息的传输，在传输的过程当中，带宽MHZ为2-5，但在传输速度方面就显得较为滞后了，仅为250Kbit/s，传送距离仅在2km之内，在安全性方面，ZigBee没有特殊的安全防护手段，其安全性较差。
（二）通信组网计划
电力线波载技术和无线技术不但可以单独形成电网，同时还可以相互混合组成网络，电力线波载能够承受的宽带带宽为2M-20M，还能够作为多个终端专点信息上传的通道，并且依靠电力线波载较长数据的传送能力，可以把无线集中器所采集的信息，通过电力线载波进行上传。电力线载波主载波能够直接和电网通讯的主站点进行连接，同时还可以依靠其他的通讯技术将信息传递至通信主站之中。例如，电力线载波主载波及上行链接连接至光纤网络或者无线网络之中。低压电力波载通讯的方法不能够完成变压器之间的通讯，还可以使用相同变压器进行数据的交换，从而要完成电器设备的远距离监控的能力，就需要在数据收集器与上位机管理系统之间甄选其他的通讯办法。因为ZigBee在进行传输的过程中，受到了较大的信息传送距离的限制，而联想到WIFI技术无线电波的涵盖范围较大，最大半径能达到大约900英尺，即大约300米。除此之外，蓝牙的覆盖范围大约是50英尺，大约为15米。所以在传送距离层面上Zigbee技术或者蓝牙技术都比WIFI较差，并且WIFI拥有传播速度快的优点，其最大传播速度能达到37.5Mbit/s，极大程度上高于TD-LTE230MHz和Zig。所以在此处笔者建议使用构建结构简单，同时拥有更广波及范围和最快传播速度的WIFI无线网络开展数据的。
四、结束语
电力线载波和无线通信系统在信息传送能力、信息传送稳定性等方面与光纤通讯之间存在有较大的差异。作为光纤通讯方式的一种有效补充，电力线载波与无线通信方式有其存在的价值与重要作用。在城市之中，针对部分地区光纤不容易铺设的特点；在城乡结合地区，相关站点安排比较分散的特点，由此造成在这些地区当中，一般会使用非光纤通信的方式。在一些对速度和实时性要求都不高的地区，电力线载波和无线通信系统就能够彰显出其特有优势。
参考文献：
[1]张尧,任登峰,张安琳.基于Zigbee技术的无线—低压载波通信系统设计方案[J].电力系统保护与控制,2010,10:110-113.
关键词：无线通讯技术；发展；改进
工业领域在现代社会的进程中通过各种先进技术，实现了劳动生产率的提高和生产成本的下降，在这些技术中，最重要的就是数字化技术和现代通信技术，在数字化的基础上工业生产监控得到了突破，随着技术的发展，工业综合自动化系统的水平也在不断发展，现在一些企业生产地域分散，业务复杂。就会设置一个或多个控制中心进行数据的采集工作，这就需要通讯手段来实现，但是网络覆盖有一定的局域性从而导致数据没有办法全面整理，无线通讯技术就能解决这些问题，使得无线技术在以后得到很好的运用。
1 无线通讯技术发展现状
1.1 无线通讯应用范围有待于扩展
在现在无线网络技术发展的条件下，无线标准增加了许多灵活性的配置，尤其是在最近几年人们不断探索，形成了当今种类繁多的无线通讯协议和产品，现在大型企业和单位都引进了无线通讯技术，但是在无线技术的应用上却存在许多不足，有一些设备不被使用，这就说明了一些人对通讯技术的知识还不了解，技术水平比较低，使得无线通讯在企业当中没有发挥它的价值，另外政府部门对于无线通讯的使用跟企业相比也很少，这对于未来无线通讯的发展模式将会起到阻碍作用，所以无线通讯的应用还有待于进一步发展。实现它的利用价值。
1.2 无线通讯设备有待于完善
无线设备是无线通讯在使用中的重要设置装备，它的使用在企业和单位中应用比较广泛，这些设备在使用的过程中也会出现一些问题，这是因为使用过程中没有对设备进行检查和维护工作，还有的维护的人员水平不高，导致故障的发生，或存到电脑中的数据丢失，给企业带来经济上的损失。还有的企业因为对设备的需求量多，在进货的时候为了节省资金进一些成本不高的设备，在质量和使用年限上就会受到控制，所以企业要提高通讯设备在使用时的维护和管理工作。
1.3 无线通讯技术人员素质有待于提高
无线通讯技术人员不仅仅需要掌握相应的无线通讯运用技术，还需要掌握相应的维护技术。随着无线通讯新技术的发展，技术运用中存在的安全威胁也逐渐增加，无线通讯技术的安全维护升级能力是必不可少的，但是由于技术人员未能掌握相应的加密技术以及维护升级技术，导致无线通讯技术在运用过程中存在众多的安全隐患，严重影响了无线通讯技术的运用。由于无线通讯技术问题导致的工作损失将会给企业发展造成十分不利的影响。另外一些工作人员在工作中缺乏责任意识，一定程度上影响了无线通讯技术的维护工作，一些潜在的安全隐患也难以及时发现，严重影响了工作的正常进行。
1.4 无线通讯技术管理措施不完善
无线通讯技术的发展一定程度上提高了工作效率，有助于节省人力资源和物力资源，但是由于无线通讯运用中缺少相对完善的技术维护和管理措施，导致很多单位的无线通讯技术运行中存在的故障日益增加。无线通讯运用管理中缺少相对完善的管理制度和管理措施，由于管理制度不完善，工作人员的管理工作也难以发挥出应有的作用。在无线通讯维护工作中缺少定期检查和维护措施，一定程度上增加了无线通讯的故障发生率，给工作造成了不便。
2 无线通讯技术的改进建议
无线通讯的改进：利用无线数据传输技术实现上位机和下位机之间的通讯以及下位机和现场传感器之间实现信号的传输，不但省去了信号电缆及布线工作，还可以使系统之间的信号传输和连接简单化，使得无线技术有了更好的发展。
2.1 无线通讯技术的优势
无线通讯技术作为一种新的通讯技术，在各行业的应用中逐渐广泛，这主要与无线通讯技术的优势有关，无线通讯技术与有线通讯技术相比具有成本低廉的优势，同时无线通讯技术没有电缆的约束，可以减少时间和空间的限制，更方便操作。无线通讯技术由于排除了有线网络中连接器产生的故障，具有较高的安全性和可靠性，同时也可以适应一些比较艰苦的施工环境。无线通讯技术与有线通讯技术的施工周期相比相对较短，无线传感器系统可以通过节点的自组织和自配置功能，迅速搭建成有效的通信网络。无线通讯技术的灵活性比较高，由于没有电缆的约束，工厂的管理者可以很容易地配置装配线来适应用户的需要，更好地对生产过程进行跟踪管理。
2.2 完善无线局域网络
无线通信网络的建立和运用，有助于应对有线通讯无法解决的问题，提高工作效率。但是由于一些单位的无线通信技术运用并不十分广泛，相关的设备和网络技术都不完善。无线通讯技术作为今后一段时间发展的必然趋势，有助于更好地提高工业生产效率和工业生产过程的管理水平。生产单位需要增加资金投入，完善无线通讯设备。无线通讯作为当前工业生产以及其他单位生产管理中的重要设备，对于提高工作效率有着十分重要的作用，但是由于设备的不完善导致无线通讯工作难以正常进行，今后管理单位需要充分认识到无线通讯技术发展的重要性，管理单位需要进一步增加资金投入，不断完善无线通讯设备，保障无线通讯技术的正常运行，提高管理效率和管理水平。
2.3 提高无线通讯技术人员素质
现在我国无线通讯技术刚刚发展起来，相关人员相对比较匮乏，有一些了解的工作人员在这方面的综合水平又不是很高，直接导致在设备装置的情况下，对于管理和维护的工作人员却很少，使得资源浪费，所以企业在以后的工作过程中要大量的培养这些工作人员，在无线通讯技术的学习和研究上要尽最大努力，让工作人员对通讯技术进行掌握，使得无线通讯技术能在企业中发挥自身的价值，给企业带来可观的经济效益，因此，在维护和管理无线通讯设备的工作人员也要加强他们在这方面的培训工作，把出现程序故障降到最低点，节省程序运行过程中雇人的成本，本企业的人就能很好的完成维护工作，同时，也要引进技术高的人员对企业人员的培训和在无线通讯技术中的指导工作，有经验的人员可以对设备的进行检查和翻修，使无线通讯设备快速的投入到使用过程中来，为企业带来发展，加强我国通讯领域的技术水平。
2.4 完善无线通讯技术的维护措施
由于无线通讯技术在各个领域中的运用时间比较短，大多数行业的无线通讯技术运用并不十分熟练和完善，无线通讯技术运行过程中经常会出现一定的故障，这不仅仅与无线通讯技术的运行有关，也与无线通讯技术管理中缺少完善的。
3 结束语
无线技术在各个领域得到越来越广泛的应用，改技术的最大特点就是在通讯双方采用无线连接，易于维护、成本低、可靠性高等方面。它的技术取代数据电缆来完成点对点或点对多点的数据通讯，传统的信号电缆传输方式的优点是传输速度快，信号相互之间隔离好，但由于每个信号占用一条信号电缆线，当工位和信号较多时，占用的信号线也就多，施工工程量比较大，不易维护，出现故障，检修非常不便，目前我国对于该技术在计算机领域中使用的不是很多。所以在以后的工作中要完善无线通讯的技术水平。
参考文献
[1]李海元.车载无线通讯技术的应用及发展前景[J].山西电子技术，2009（2）.
[2]卢炜彬.无线通讯技术在小区智能化建设中的应用[J].信息与电脑，2011（8）.
人类在发现、使用和推广电能的过程中，建立了庞大的、遍及全球的物理连接网络。世界范围内人们都期望能将现有的庞大的电力网作为信息通讯的物理网络，将电力输送网和通讯网合二为一，经济地实现“智能大厦”、“智能小区”。
由于电力线载波在电力系统中使用坚固可靠的高压电力线作为信号的传输媒介，可节省大量的通道建设投资，再加上电力线载波信息传输稳定可靠，路由合理，安全保密以及能够同时使用运动信号等特点，使得这种电力系统独有的通信方式在数字微波、一点多址、光纤、特高频等通信方式相继出现的今天仍得到持续的发展。因此电力网被国外传媒喻为“未被挖掘的金山”毫不为过。
电力线数字通讯技术是实现智能小区、智能家电、集中抄表和照明控制的核心技术，国外许多著名公司和研究单位都在对此进行研究，并开发出相对应的器件和产品。如：Intellon、Thomson、Atmel、Enika、National等等，而国内的许多的企业也紧随国际步伐在利用电力线传输信息，特别是在远程抄表系统方面已逐步形成应用研究的热点。
二、市场应用前景
电力线载波(PLC)是电力系统特有的、基本的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠、路由合理、可同时复用远动信号等特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。
电力线载波通讯技术可以进行模拟（语音信号）或数字信息（如：家居控制信号）双工传输，可广泛应用于家居自动化、小型办公室、家庭办公室通讯（如：互联网、内部信件、游戏、音频（MP3）、视频）等领域，具有普及效果、节省费用、安装方便、应用广泛等特点。
作为通讯技术的一个新兴应用领域，电力载波通讯技术以其诱人的前景及潜在的巨大市场而为全世界所关注，成为世界各大公司及研究单位争相研究的热点。国外许多著名公司和研究单位都在对此进行研究，并开发出相对应的器件和产品，如：Intellon、Thomson、Atmel等等。而国内的许多的企业也紧随国际步伐在利用电力线传输信息，特别是在远程抄表系统方面已逐步形成应用研究的热点。
1.在智能小区中的应用
智能住宅的概念起源于美国，美国的智能住宅发展是最为迅猛的。继美国之后，欧洲、新加坡等国家住宅智能化也得到了飞速发展。所谓的智能化住宅小区，是指通过综合配置住宅区内的各功能子系统，以综合布线为基础，以计算机网络为区内各种设备管理自动化的新型住宅小区。通常智能化大厦是“三A”系统，即：
①安全自动化（SAS- Safe Automation System）：包括室内防盗报警系统、消防报警系统、紧急求助系统、出入口控制系统、防盗对讲系统、煤气泄漏报警系统、室外闭路电视摄像监控系统、室外的巡更签到系统。
②通讯自动化（CAS一Communication Automation System）：包括数字信息网络、语言与传真功能、有线电视、公用天线系统。
③管理自动化（MAS一Management Automation System ）：包括水、电、煤气的远程抄表系统、停车场管理系统、供水供电设备管理系统、公共信息显示系统。
随着我国国民经济、科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术的迅猛发展与提高，促使家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量。在我国，智能住宅这一概念推广较晚，但其发展的速度却很快，全国已建立了一些具有一定智能化功能的住宅和住宅小区。
家庭智能大厦、智能小区是一个综合性的系统工程，包含了若干子系统，作为智能大厦、智能小区的后备网络，采用电力载波通讯有其无法比拟的优越性，因而在智能大厦、智能小区底层通讯方式的选取上，各公司不约而同的把电力载波通讯作为首选。
2.在自动抄表系统中的应用
抄电表一直是件麻烦事。快到月底的时候，供电局总要派出许多人到各个居民小区里抄表，每人一天最多也只能抄上三五百户，伴随着城市住宅建设日益发展，居民数和独立电能表数迅速膨胀，多种电价制度开始推行，抄表计量日趋复杂，传统的人工抄表方式已难以适应新的变化，但如果在电表里安装一个火柴盒大小的电脑远程终端那么一切都不再一样：
①无需抄表员用户的用电情况快速准确地反映到供电局的计算机中心。
②供电局直接和银行联系，用户只要在银行里办一张资金卡，就无须定时定期到供电部门排队交电费了。
③通过系统随意呼叫，每户人家当前用电量值、最大平均功率出现的时间，甚至整幢楼每小时、日、月、年的用电量、最大平均功率及其出现的时间，停电时间和次数，以及日、月的线损量和线损率都能清晰地显示。
④准确地对各类不同用户的不同用电负荷进行记录。
⑤系统自动运算各环节电量，及时发现不明的电量损失，杜决盗窃用电。
所谓自动抄表系统就是自动采集各种计量表的读数（如：电表、水表、煤气表、冷气表等），现在采集数据方法有：电话线、无线电、电力线和红外线等等。我们的电力线载波抄表系统则是利用现有的电力线为媒介进行数据收集。不但有效降低系统成本的同时可以方便快捷地实现自动化抄收。利用计算机的强大功能抄收的数据可以立即处理形成报表，同时由于双工通讯可以很容易做到监控用户用电参数、欠费断电等其他系统没有的功能。
我国现行的能源管理方式已远远跟随不上经济蓬勃发展的要求。为此，要尽快地对用电进行自动化管理，并支持电力部门进行技术改造。配合我国国家电力公司国电安运[1998]669号文中提出的“要重视用电营业，长远的目标是实现‘一户一表、集中抄表、银行联网’”的政策，采用以计算机为基础、利用电力线载波通讯技术开发的自动抄表系统，取消用电中间层，降低用电中间层，降低居民用电价格，消除用电过程腐败现象，成为电力部门响应国家这一政策的最佳解决方法。同时也给远程智能抄表的技术发展与产品推广提供了前所未有的契机、巨大的潜在市场和蓬勃的生命力。人们似乎已经看到，随着各种抄表自动计量装置产品的问世，“人工抄表”将退出历史舞台，自动抄表系统“一统天下”的日子已为时不远。
3.在家居智能化中的应用
用模拟技术在电力线上传递载波信号很早就有了。把电力线通信技术、网络、微控制器相结合，是在现有基础上推进家庭自动化的最现实最经济的途径，即以电力线为物理媒介，把分布在信宅各个角落的微控制器和家电PC机连成一个网络。其优点是：电力线和信号线合一，无须布设信号线；人们原来使用和维护电器的习惯都不受影响，家电无须增加双绞线、红外等接口，只要在内部配备电力线载波通信芯片，再更新程序就行了，对老式家电的改造也很容易；家电的信息量小，电力线载波速度慢的缺点不突出。因此电力线载波通讯技术在家居智能化应用方面有着广泛的前景，特别是在中速率传输应用方面，因其具有可靠性高、造价低廉等优点，故可以与“蓝牙”相媲美。
4.在其它领域的应用
在其他领域里，电力线载波通讯也显示出了其巨大潜力，比如在一些干扰大、布线困难的工业自动化控制系统，采用电力载波通讯方式能达到事半功倍的效果。电力线在现代生活中已无处不在，只要能满足通讯要求，而又不便布线的地方，电力载波通讯技术都有着无比的的优越性，可以得到充分的应用。
虽然随着各种新的通信方式的出现，各类通信线路所占的比例各有所变化，但电力线载波通信在较发达国家的比例却一直保持在12%左右，而在发展中国家则高达30%。在国外，一些公司一直积极进行电力线载波通讯技术的研究及相关产品的开发。
就技术上说，挪威NERA公司A.C.E.32全数字电力线载波通讯技术及德国西门子的准数字电力线载波通讯技术代表了目前国际上电力线载波通讯技术发展的水平。
我国从50年代开始从事电力线载波通讯技术的研究，到80年展到全盛时期。90年代初期以后，电力线载波技术的需求随着我国经济的发展进一步扩大。21世纪的新契机更使电力线载波通讯这一通讯技术的新兴应用技术得到了前所未有的发展，彻底改变人们的生活。
三、发展现状
1.发展方向
从总体来说，电力线载波通讯技术在向五个方面发展：
①从个别用户到低压段区段使用（PLC），其后段部分采用电话线、光缆、无线等构筑网络；
②仅用于低压部分（AC110/220V）；
③室内系统正在出笼；
④室外系统成为研究课题；
⑤向家居自动化发展。
按速率和载波频率分为：
①低速率通讯（1KB/S以下），主要应用于长距离（1公里以上）利用25K高压电线对配电设施进行控制；
②中速率通讯（1-50KB/S），主要应用于固定小区间、楼宇间的数字通讯。包括自动照明控制、消防报警、自动抄表以及数据监控等系统。载波频率一般在50-535KHZ之间；
③高速率通讯，（100KBPS以上）主要用于小区域中的高流量数据通讯。如电脑网络中的打印、文件共享等，采用高载波频率1.7-30MHZ。
2.实现难点
由于电力线是给用电设备传送电能的，而不是用来传送数据的，所以电力线对数据传输有许多限制，因此电力线通讯具有以下特点：
①配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送。
②三相电力线间有很大信号损失（10 dB -30dB）。通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输。
③不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同，藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比，电力载波信号少损失十几dB，但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用。
④电力线存在本身因有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ和60HZ，则周期为20ms和16.7ms在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上有固定的100HZ或120HZ脉冲干扰，干扰时间约2ms，必须加以处理。
有一种利用波形过0点的短时间内进行数据传输的方法，但由于过0点时间短，实际应用与交流波形同步不好控制，现代通讯数据帧又比较长，所以难以应用。
⑤电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1欧姆以下，造成对载波信号的高削减。实际应用中，当电力线空载时，点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。因此，只有进一步提高载波信号功率来满足数据传输的要求，提高载波信号功率会增加产品成本和体积。
因此电力线上的高削减、高噪声、高变形，使电力线成为一个不理想的通讯媒介，但由于现代通讯技术的发展，使电力线载波通讯成为可能。
3.主要几款国外电力线载波芯片的优点与缺点
由于数据信号的信噪比决定传输距离的远近，因此电力线载波通讯的关键就是设计出一个功能强大的电力线载波专用modem芯片。国外在电力线载波通讯技术方面发展较早，多家国外公司陆续推出了自己的电力线载波modem芯片，并制定了电力线载波适用频率范围的标准。
由于国外电力线载波modem芯片是针对本地区电网特性、电网结构，且一般是针对家庭内部自动化而设计，因此在国内使用都难尽人意。目前，有一、两款电力线载波modem芯片在一定应用领域可勉强使用。我国可使用的电力线载波modem芯片有以下几种：
XR2210/XR2206套片或LM1893
这是比较早的电力线载波芯片的应用。XR2210/XR2206是一组FSK方式的调制解调芯片，并不是专门针对电力线载波通讯而设计的，还可用于有线和无线通讯。LM1893 modem芯片，FSK的调制解调方式，它只是对一般FSK调制解调芯片的稍微改进，目前，以上两款modem芯片在国内基本没有采用。
ST7536
ST7536是SGS-THOMSON公司专为电力线载波通讯而设计的modem芯片。由于它是专用modem芯片，所以除有一般modem芯片的信号调制解调功能外，还针对电力线应用加入了许多特别的信号处理手段。目前，在国内电力线载波抄表领域应用广泛，只是各公司应用水平不同。
SSCP300
SSCP300是Intellon公司采用现代最新通讯技术设计的电力线载波modem芯片。它采用了扩频（Chirp方式）调制解调技术、现代DSP技术、CSMA技术以及标准的CEBus协议，可以称为智能modem芯片，体现了modem芯片的发展趋势。
但在国内电力线载波抄表领域使用效果还不如较早的ST7536。因为SSCP300是Intellon公司按北美地区频率标准、电网特性针对一家一户式独立住宅的家庭自动化而设计的，所以在通讯距离上，它还采用陷波器隔离，防止干扰邻近住宅。而国内电力线载波抄表领域主要要求通讯距离，所以针对中国现状，SSCP300难以胜任电力线载波抄表领域的要求。
PLT-22
PLT-22是Echelon公司最新电力载波收发器，它是针对工业控制网而设计，采用BPSK调制解调技术以及多种容错及纠错技术，所以目前在我国应用效果最理想。但它是Lonworks网络专用，而且价格太高，难以在民用市场领域大规模推广。所以目前还无一款真正适合我国电力线载波通讯的modem芯片。
4.现有的两种实现电力线数据通讯手段
在电力线上实现数据通信，人们进行了很多的尝试。电力线作为一种通信传输介质，具有可变信号衰减、脉冲噪声以及等幅振荡干扰等不利于数据传输的特性。为了排除这些干扰，目前利用电力线进行通信的产品中，主要采用两种窄带载波FM通信方式和扩频通信方式。
传统窄带载波FM通信方式
传统窄带载波FM通信方式是一项成熟的传统技术。其在电力线模拟通讯方面已达到实用标准，能够做到在电力线上跨相位甚至跨变压器进行通讯，价格低廉且较为容易实现，所以在应用中比较普遍。但该传统窄带载波FM通信方式最大的缺点是不能进行数字信号的传输。
关键词：军事通讯 抗干扰通讯技术 跳频 天线
中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0053-02
1、抗干扰通信技术原理与特点分析
抗干扰通信技术的学术定义就是用来对抗通讯或雷达运行的任何干扰的系统或技术。可以理解为通信装备及系统为对抗干扰方利用电磁能和定向能控制、攻击通信电磁频谱，以提高其在通信对抗中的生存能力所采取的通信反对抗技术体系、方法和措施。其基本原则就是抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。抗干扰通信技术有明显的两个特点：一是对抗性强，难度强大。战争是智慧与技术角力，通信的成败对战争的胜负影响甚大，因此，抗干扰通信技术对抗性很强，同时，通信干扰不断的发展新技术，而抗干扰通信技术必须对以相应的对策，增强了抗干扰通信技术的难度；二是抗干扰通信技术的实用性与可靠性高，通信抗干扰必须在战场上实际解决问题，如果不可靠或不实用会造成不堪设想的后果。
2、常用抗干扰通信技术
抗干扰通讯技术的作用是通过特定处理信息、信息的载体以及传播方式，大力提升通信接收端的输出信干比，使通讯能够有效识别有用信号与干扰的能力，准确无误的接收所需的正确信号。近些年来，电子技术与通讯技术日新月异，各类无线通信抗干扰技术越来越成熟。常用抗干扰通信技术主要有以下几种：
2.1 实时选频技术
实时选频就是在短波通信路径上实时地对经过电离层“反射 后到达接收点的各频率的特定信号进行测量处理，直接根据接收信号的质量好坏和噪声、干扰的大小，选择出路径损耗小、传播模式少的频率或频段作为工作频率使用，并在此基础上去控制通信设备实行自动快速换频的技术。实时选频系统所选的频率可以使通讯系统运行在传输条件较好的弱干扰或无干扰的频道上，从而能够避开干扰。近些年来发展的高频自适应实时通信系统在遇到严重干扰时还能够进行自动信道切换。
2.2 高频自适应抗干扰技术
高频自适应抗干扰技术就是通讯系统在高频工作状态时，具备适应通信条件变化的能力的技术。随着电子技术与通讯技术的快速发展，高频通信系统中自适应抗干扰技术的类型越来越多，譬如如频率自适应、功率自适应、速率自适应、分集自适应、自适应均衡以及自适应调零天线。由于提升高频无线电通信质量以及可通率的最佳措施效是进行实时地选频与换频，让通讯系统传送的信号一直工作在传播条件优良的弱噪声信道上。因此，高频自适应通常情况下就是指频率自适应。
2.3 高速跳频技术
高速跳频技术就是是通信系统使用载波频率在很宽频带范围内按按一定的规律和速度进行跳变。高速跳频技术的优点很多，一是抗搜索强大。跳频通信系统的频率取值可多达几百个、几千个，甚至上万个，形成很宽的射频频谱；二是抗截获强。跳频系统能够使收发通信两端跳频频率表与“跳频图案”对应一致，使收发通信两端载频跳变的起始时刻和该时刻的频率值对应一致，因此抗截获强；三是抗干扰能力强大。通讯系统采用高速跳频技术时，只有它的频谱落在有用信号的瞬时带宽内，同时干扰功率足够大时，才可能影响到有用信号的正确接收。因此抗干扰能力强大。由跳频技术原理可知，提高跳速能够预防敌方进行跟踪式，增加跳频带宽可以提升通信系统的抗干扰处理增益，因此，高速跳频技术成为超短波通信装备的主要抗干扰技术，宽频带、高速率、数字化、低功耗是高速跳频技术主要发展趋势。
2.4 扩频技术
扩频技术是利用同欲传输数据（信息）无关的码对被传输信号扩展频谱，使之占有远远超过被传送信息所必需的最小带宽的一种信息处理传输技术。扩频通信系统有以下几个特点：一是载波是一种不可预测的，或称之为伪随机的宽带信号；二是载波的带宽比调制数据的带宽要宽得多；三是接收过程是通过将本地产生的宽带载波信号的复制信号与接收到的宽带信号相关来实现。扩频技术能够将通信信号隐藏在噪声中，可以通过有效调整功率对波状形的合成噪声实施编码和解码。在作战中利用扩频技术能够大大降低敌方截获和探测我方信号的概率缺陷是由于频谱是连续的，合适的频带较难选择。
3、抗干扰通讯新技术
无线通讯干扰逐步向综合性、多变性以及新颖性发展，无线通信抗干扰必须采取相应的手段对抗，近些年来，一些新型的抗干扰技术不断涌出，战场通信保障提供强有力的技术基础。
3.1 超窄带（ UNB） 技术
超窄带（UNB）技术就是是能够提供至少60bit/s/Hz以上的极高频谱利用率的通讯技术。近几年来，通信与信息技术是高速发展。作为具有高度创新性的新概念和新技术UWB（超宽带）和UNB（超窄带）的无线通信系统更引人注目。在现代军事通信中，超窄带技术的作用越来越大。通讯系统在数据率一样时，超窄带UNB技术的运用能够使信号能量浓缩在很窄的频带里，抗干扰能力将大大增强。中长波通信系统采用超窄带（UNB）技术效果更佳。军事通讯采用地下通信时，通常要采用VLF、LF波段。这类波段具有频率低、带宽窄、传输速率极低等缺点。但如果采超窄带（UNB）技术，通信系统一般只需要极小的带宽就能够传输几十kb/s的数据，这样，中长波通信的传输效率大大提升。由此可见，超窄带（UNB）技术的发展前景极其广阔。
3.2 多入多出（MIMO）技术
多入多出MIMO无线传输技术近些年唉是通信领域的一项重大技术成果，是指信号系统发射端和接收端，分别使用了多个发射天线和接收天线的无线通信技术，因而该技术被称为多发送天线和多接收天线（简称多入多出）技术，它可看着是分集技术的一种衍生。多入多出（MIMO）技术不但将通讯系统载相同信息的几路信号通过相对独立的途径（利用多发射天线）分散传输，同时还可以设法将分散传输到接收点的几路信号最有效地收集起来（利用多接收天线），安排恰当的多副天线提供的多个空间信道，降低了信号电平的衰落幅度，大大提升了无线通信系统的性能和容量。MIMO技术虽然优势很多，但对频率选择性衰落无能为力，而OFDM技术却有很强的抗频率选择性衰落的能力。因此将两种技术有效整合，抗干扰通讯能力会大大增强。目前MIMO技术领域另一个研究热点就是空时编码。常见的空时码有空时块码、空时格码。空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集，从而降低信道误码率。
3.3 虚拟智能天线技术
智能天线技术智能天线也称自适应阵列天线，是当前较为先进的通信技术，通常由天线阵、波束形成网络.波未形成算法三部分构成。随着现代数字信号处理技术迅猛发展以及数字信号处理芯片处理能力的提升在基带形成天线波束成为可能，以此代替模拟电路形成天线波束的方法，提高了天线系统的可靠性与灵活程度，智能天线技术在军事通信中的作用越来越明显，完善的智能天线系统不但能够抑制来自不同方向的多个敌方干扰，而且其抗干扰的有效性也高。虚拟智能天线的原理就是通过同一地域内工作的其他同类通信装备天线之间的相互作用，实现类似智能天线的功能，达到提升天线接收端的信干比与抗干扰性能的目的。虚拟智能天线技术能够通过不同天线的组合工作，形成不同的天线波瓣，实现多种方向、角度、增益都不相同的“虚拟天线”，以适应不同工作环境，避免不必要的干扰。多通道信号处理和多通道信号交互是实现虚拟智能天线的关键。
3.4 软件无线电技术
无线电技术就是利用现代化软件来操纵、控制传统的“纯硬件电路”的无线通信技术。其目的是将宽带模数变换器（A/D）及数模变换器（D/A）尽可能地靠近射频天线，建立一个具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、开放的硬件平台。软件无线电中如果采用扩、跳频抗干扰技术，就能够融合时变技术，使扩、跳频的速率、范围、方式实现可参量化，根据敌我双方的通讯干扰的实际进行变化。采用软件无线电技术，通信系统的部分设备不但能够做可单独跳频与直扩方式工作，还能够跳频与直扩混合方式工作。这样就大大提升了通讯系统的抗干扰能力。
4、综合抗干扰技术
在现代电子战争环境下，要提升卫星通信的生存能力，不仅需要单台通信设备具备抗多种干扰的能力，具备多种通信模式。更需要整个通信系统和网络综合运用多种抗干扰处理措施，能够能在系统以及网络的综合对抗中，在严酷信息战环境下迅速而有效传输军事信息。
4.1 信号处理的综合抗干扰技术
在现代通信设备与通讯系统中，基于信号处理的综合抗干扰技术的研究主要是是指基于信号处理的多种抗干扰说采取的措施。高频脉冲噪声对数字信号处理系统影响最大，因此，要提高通讯系统的抗干扰性能，通常采用跳频、扩频、混合扩频、自适应干扰抑制、数据猝发、伪信号隐蔽、前向纠错等措施。通过这些措施不但能够使通讯信号具有时变性，同时好能够依据电子战的环境进行随机变速率跳频、自适应跳频，大大提高了抗干扰技术。
4.2 天线与传播的综合抗干扰技术
军用移动无线通信系统中的节点互连接力机，其通讯系统的中心台与移动台都是全向天线结构。全向天线结构能够将四面八方的各类干扰收入接收机。然后通过天线自动调零与方向性跟踪技术，对各个方向来的干扰或增强接收输入的信号干扰比进行抑制。天线与传播的综合抗干扰技术就是以高、宽跳频与在多进制直扩结合接收为基础，增加全向天线结构自适应抑制干扰的技术。这种技术大大提升了通讯系统中电台设备的抗干扰能力。
4.3 “通中扰”、“扰中通”抗干扰与对抗综合技术
“通中扰”、“扰中通”抗干扰与对抗综合技术的前提基础是敌我双方在相同的通信频段内工作。“通中扰”就是我方在采取抗干扰措施时，同时干扰敌方的地空、空空以及地地通讯系统；同时在一样的频段中传送我方的通讯信号，从而实现通讯与干扰一体化。“通中扰”、“扰中通”抗干扰与对抗综合技术就是利用综合控制技术、软件无线电技术以及自适应干扰技术，将各类抗干扰通讯体制与通讯干扰体制有效结合，实现通讯与干扰协调统一的目的。图1是“通中扰”、“扰中通”抗干扰与对抗综合技术图。
图1中可以看出，整个通讯系统的天线是宽带射频天线，这种射频天线能够可以根据需要选择是全向天线或者自适应天线。宽带A/D/A变换器的作用是接收信号A/D变换与发射信号的D/A变换，这种模式能够充分利用软件无线电技术与数字信号处理方式；功率控制板的作用主要是控制发射通讯信号与干扰信号的功率；通讯功能控制板的作用是依据战场实际状况择优选择通讯方式；干扰功能控制板的作用是依据战场实战态势来选择适宜的干扰方式，让干扰效果最佳；电子支援板的作用是对战场上各类通讯数据进行侦查与收集，为综合控制板提供决策依据；综合控制板是整个通讯系统的中心，控制各个组成结构协调运行。
5、抗干扰通讯技术发展趋势
当前微电子、计算机、网络通信等各类技术日新月异，为通信抗干扰技术的发展提供了强有力的技术支持，在军用通信中，通信抗干扰技术的主要特征是低截获、数字化处理、网络化同时向通用化、软件化、智能化、综合一体化方向发展。一是抗干扰技术会不断创新，与干扰技术的对抗性愈来愈强；二是多种抗干扰技术综合应用逐步推广，跳频、直扩和跳时等抗干扰体制有效组合功效愈来愈强大；三是抗干扰通讯技术逐步向网络化抗干扰发展。
6、结语
总之，当前军事科技迅猛发展，电子通讯系统是现代战争成功与否的重要部分，认真研究卫星通信系统的抗干扰、抗截获、抗摧毁的有效策略，能够大力提升卫星通信系统的生存能力，从而进行有效军事指挥，控制战场局面，取得胜利。
参考文献
[1]王荣.卫星通信宽带快速跳频源实现途径[J].通信与广播电视，2007年03期.
【关键词】 短波通讯
一、引言
经过技术改造的短波通讯设备，多年来在没有通讯社会依托的北非撒哈拉沙漠石油管道工程施工通讯中被采用。本设备采用了目前应用较多的自适应选频技术、误码差错控制等现代控制技术。实践证明，采用现代短波通讯技术能够提供高质量、高可通率通讯线路，可以说短波通讯比卫星通讯更为可靠。
二、短波通讯的概念与应用
短波通讯是指利用频率为3MHZ―30MHZ（波长为10-100米）的电磁波进行的无线电通讯。短波通讯能实现几千公里甚至上万公里距离的信息传送。因此从20世纪初一直到60年代中期，短波通讯一直是远距离通讯特别是洲际通讯的主要手段。短波通讯可以传送电报、电话、传真、低速数据和语言广播等多种信息。在卫星通讯出现之前，短波在国际通讯、防汛救灾、海难求援以及军事通讯等方面发挥了独特的重要作用。短波通讯也称为高频（HF）无线电通讯，它被广泛应用于政府，军事、外交、气象、石油勘探商业等部门用以传送语言、文字、图象、数据等信息。
三、现有短波通讯的缺点
短波通讯的质量随时都受电离层特性的影响，电离层时高时低经常变动。是一种不稳定的时变媒体。而且具有多种复杂的时变因素，如昼夜、季节的变化，太阳黑子活动等。都会对电离层造成影响。从而导致信号传输质量的不稳定，产生干扰以及数据传输误码等。此外，短波通讯受带宽限制，信道非常拥挤，信道之间的相互干扰十分严重，而且现有短波通讯无法抵御窃听和各种有意干扰。
四、现代短波通讯中的新技术
近年来，为了克服现有短波通讯存在的缺点，现代短波通讯系统采用了许多新的技术，以求在发射功率不大的情况下，使系统性能达到高质量水平。
4.1 时实选频技术
时实选频系统目前有两类：一是自适应频率管理系统，它在短时间内对全频段快速扫描和探测，不断预报各频率可用情况。二是融探测与通讯为一体的频率自适应系统，安采用收发双方可靠呼应技术，线路质量分析（LQA）技术和自动线路建立（ALE）技术，使短波通讯频率随信道条件变化而自适应地变化，确保信道始终在质量最佳信道上进行。自适应选频能充分利用频率资源降低传输损耗，减少多径影响，避开强噪声与电台干扰。提高通讯链路的可靠性。因此，现代短波模拟通讯已普遍采用了自适应时实选频技术。
4.2 自适应技术
自适应技术是指实时或频繁地利用各种探测技术，根据探测结果自动调整设备参数，达到最佳通讯效果。短波自适应通讯的核心是自动选择最佳的工作频率，自动选用无线电信道和自适应数据传输。应用自适应选频、收发、调制解调、编码、均衡以及天线等多种自适应技术。在严重干扰条件下，短波通讯自动改变工作频率、数传速率、调制方式、编码和纠错、编码方式，最大限度地降低误码率。自适应技术克服了多种时变带来的复杂影响，提高了现代短波通讯中数据传输的质量。
4.3 跳频技术
跳频（FH）是指载频按照数字码系统规定的时频图形，使频率相应跳变的一种扩频技术，可以对抗多径干扰，邻近频道干扰，人为瞄准式干扰，可以提高短波通讯的保密性和可靠性，传统的短波慢跳频跳速为10H/S―100H/S。自适应技术与跳频技术结合，实现自适应跳频，能在质量良好的信道上进行跳频，跳频信道驻留时间可随意变动。
现代短波跳频有两种自适应方式：一是频率自适应跳频，它基于对信道参数的探测，并适应信道质量的变化，自动在最佳频率集上进行。二是干扰自适应跳频，它基于对信道中干扰信号参数的估计，采用干扰自适应抑制和自动躲避干扰的跳频。
4.4 差错控制技术
现代短波通讯常用两种差错控制技术。一是自动请求重发（ARQ）技术，即收端进行检错并通知发端重发错误信息。因而也称反馈纠错，它对随机差错和突发差错都有良好效果。二是正向纠错（FEC）技术。它利用纠错码在收端进行自动纠错，这需要大量的冗余码，一般占码元总数的25%～50%。
关键词：带宽；冗余；可靠性 1 引言
随着电厂自动化程度的不断提高，对于远程站通常会采取无人值守的运行方式。对于远距离的控制站的连接，通常的做法是采用敷设光缆。但由于我方铠装光、电缆的埋地未在征地范围内，所以经常遇到私自开挖的情况，虽然在光缆敷设期间都会做一定的保护，但还是难免会出现光缆会被挖断的状况。
2 工业无线通讯现状
工业无线网络技术能轻易覆盖有线网络无法覆盖的地方，具有低成本、低能耗、高灵活性、扩展性强的特点，已经成为继现场总线后一个新的研究热点。
2.1 近场无线通讯（传输范围一般介于10～100m之间）：主要有ZigBee、无线HART等协议；ZigBee使用免执照频段， ZigBee的底层技术基于IEEE 802.15.4，工作在20～250kbps的速率；主要特点是低功耗、低成本、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度等。无线HART是专门为过程自动化设计的无线协议，向后兼容HART设备和应用，工作在2.4GHz射频频段，采用安全稳健的网格拓扑结构；数据速率：250KBPS，发射功率：10dBm。
2.2 远程通讯（传输距离在300米以上）：电信运营商的无线通讯网络解决方案，现已发展到3G时代（包括联通WCDMA、移动TD-SCDMA、电信CDMA2000）；同时，4G的LTE系列标准也将大规模应用；电信运营商基站的可靠性也日益提高，一般采用平均无故障时间（MTBF）达20年的UPS供电，基站一般配比较有效的防雷击措施，由雷击引起故障的机率比较小。近场无线通讯扩展为远程通讯方案，ZigBee、无线HART、民用无线通讯（802.11a/b/g/n/ac协议）都可以通过将信号增益后发射，从而拓展了通讯距离。
3 课题探讨的内容
常山热电的补给水泵房设置在常山港边，离厂区围墙的直线距离接近2公里，需同时敷设DCS、安防（电子围栏）、场景监视各系统总共四条铠装光缆。考虑到这些光缆在同一的敷设通道内，被同时顺坏的可能性比较大，本课题主要根据现阶段无线技术的实际情况，定出一个为光缆连通讯提供备用通讯的无线方案。
常山热电的控制系统为一体化设计，均采用爱默生的OVATION DCS系统，厂外补给水泵房设立一个DCS机柜，通过两条冗余的100Mbps单模光纤接入BOP DCS网络柜。爱默生的Ovation系统支持多网络架构，无线通讯形式可以比较轻松的融入这套系统中。
常山热电补给水泵房IO清单
统计下来现用的IO点数总共为186点，和钱清电厂补给水泵房控制系统的点数和类型相近，所以常山补给水泵房控制系统的无线通讯可以借鉴钱清电厂补给水泵房无线方案。
由于电子围栏的报警对带宽的要求不高，而且很多产品都有现成的各运营商通讯模块，可直接添加模块实现状态、报警信号的传输。
补给水泵房的场景监视采用8台720p的高清摄像机，接入就地的硬盘录像机，对带宽要求比较高，需要足够带宽的无线网络做保证。
3.1 控制、安防与场景监视的整体无线设计
3.1.1 借用电信运营商无线网络的方案
由于场景监视720p高清图像生成的视频码率2Mbps左右，已是3G速率2Mbit/s的极限，所以本方案未将场景监视考虑在内。根据现场试验，补给水泵房和厂内的电信的3G信号相对较好，所以控制系统以电信的3G信号接入为优先考虑。在补给水泵房DCS和化控室各设置两台互为冗余的工业级3G无线路由器，DCS侧利用OVATION的备用OPC接口，化控室单独设一台双网卡操作员站与路由器相连。电子围栏的通讯添加移动或联通通讯模块，安保室内的报警主机通过同运营商的3G网卡接受现场的状态、报警信号。
方案优点：1、对供电要求不高，无需配备单独UPS电源，可借用场景监视的UPS电源。2、运营商租金费用比较低，整体维护成本比较低。3、VPN网络加密性不错，不容易被破解，安全性可以满足要求。
方案问题：1、通过internet连接场内的控制系统，路由跳跃点较多，在操作员站LCD上的参数更新和操作都会有轻微的延迟（在现场用电信cdma2000无线网卡测试，数据包传输的延迟在5ms以上）。2、与民用无线终端设备抢带宽的情况，会出现瞬时的带宽不足情况，影响控制网络的稳定。3、会受到运营商检修设备的影响。
该方案在钱清热电厂的补给水泵房有实用先例，该泵房采用PLC控制，租用移动GPRS网络与厂内水网通讯，由于补给水泵房的IO点数不多，对控制响应速度的要求并不高，基本能满足控制要求。而本方案由于采用了3G网络，带宽相比GPRS（114Kbps）有提高，更能提高控制品质，且为以后增加IO点预留了带宽。
3.1.2 大功率天线方案
为降低无线传输的直线距离，厂区内和补给水泵房的无线收发天线设在围墙上。控制系统：无线收发天线通过光缆与化控室内交换机连接，操作员站也挂在该交换机上；在补给水泵房内，DCS通过一台OVATION OPC光电转换器，使用光缆与室外的收发天线连接。安防系统：依旧按添加运营商模块的方案执行。场景监视系统：无线收发天线通过光缆与安保室内交换机连接，视频监控站挂在交换机上，在补给水泵房内，场景监视的硬盘录像机通过光电转换器、光缆与室外的收发天线连接。为了降低地形对无线通讯的影响，至少选用可在3km距离上维持5Mbps的稳定带宽的大功率天线。为保证控制系统与场景监视的无线传输互不干扰，控制系统使用2.4G频率，场景监视使用5G频率。
方案优点：1、通讯带宽高，可以传输数字视频信号。通讯延迟小，更有利于提高控制系统的响应。2、不受运营商检修设备的影响。
方案问题：1、虽然天线布置区域有避雷措施，但还是有雷击威胁。2、设备数量多，初期投资比较高，同时也增加了维护成本。3、需要为大功率收发天线配置单独的电源。
3.2 方案选择
从技术的成熟性和实用性上来考虑，建议选择借用电信运营商无线网络的方案，作为原DCS通讯模式的备用方案。此方案简单易行，建设和使用成本都不高，以后可以随着运营商技术的发展而不断升级。
4 结束语
虽然无线技术有不少优点，但由于其带宽和可靠性的局限性，还无法大规模应用。但随着无线技术在带宽和抗干扰性技术上的不断提高，大规模应用无线技术的控制系统将会越来越多。
参考文献
【论文摘要】：在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外通信则是被采用较多的一种方法。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。
在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外通信则是被采用较多的一种方法。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。红外线通信是一种廉价、近距离、无线、低功耗、保密性强的通讯方案，主要应用于近距离的无线数据传输，也有用于近距离无线网络接入。从早期的IRDA规范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），红外线接口的速度不断提高，使用红外线接口和电脑通信的信息设备也越来越多。红外线接口是使用有方向性的红外线进行通讯，由于它的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以只适合于短距离无线通讯的场合，进行"点对点"的直线数据传输，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。
1.红外通信的基本原理
红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。
简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。
2.红外通讯技术的特点
红外通讯技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持：
⑴通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发;
⑵主要是用来取代点对点的线缆连接；
⑶新的通讯标准兼容早期的通讯标准；
⑷小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强；
⑸传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经。
3.红外数据通讯技术的用途
红外通讯技术常被应用在下列设备中：
⑴笔记本电脑、台式电脑和手持电脑；
⑵打印机、键盘鼠标等计算机设备；
⑶电话机、移动电话、寻呼机；
⑷数码相机、计算器、游戏机、机顶盒、手表；
⑸工业设备和医疗设备；
⑹网络接入设备，如调制解调器。
4.红外数据通讯技术的缺点
⑴通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断;
⑵目前广泛使用的SIR标准通讯速率较低（115.2kbit/s）;
⑶红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。
5.红外通信技术对计算机技术的冲击
红外通信标准有可能使大量的主流计算机技术和产品遭淘汰，包括历史悠久的调制解调器。预计，执行红外通信标准即可将所有的局域网(LAN)的数据率提高到10Mb/s。
红外通信标准规定的发射功率很低，因此它自然是以电池为工作电源的标准。目前，惠普移动计算分公司正在开发内置式端口，所有拥有支持红外通信标准的笔记本计算机和手持式计算机的用户，可以把计算机放在电话机的旁边，遂行高速呼叫，可连通本地的因特网。由于电话机、手持式计算机和红外通信连接全都是数字式的，故不需要调制解调器。
红外通信标准的广泛兼容性可为PC设计师和终端用户提供多种供选择的无电缆连接方式，如掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和桌面计算机之间的文件交换；在计算机装置之间传送数据以及控制电视、盒式录像机和其它设备。
6.红外通信技术开辟数据通信的未来
目前，符合红外通信标准要求的个人数字数据助理设备、笔记本计算机和打印机已推向市场，然而红外通信技术的潜力将通过个人通信系统(PCS)和全球移动通信系统(GSM)网络的建立而充分显示出来。由于红外连接本身是数字式的，所以在笔记本计算机中不需要调制解调器。便携式PC机有一个任选的扩展插槽，可插入新式PCS数据卡。PCS数据卡配电话使用，建立和保持对无线PCS系统的连接；扩展电缆的红外端口使得在PCS电话系统和笔记本计算机之间容易实现无线通信。由于PCS、数字电话系统和笔记本计算机之间的连接是通过标准的红外端口实现的，所以PCS数字电话系统可在任何一种PC机上使用，包括各种新潮笔记本计算机以及手持式计算机，以提供红外数据通信。而且，由于该系统不要求在计算机中使用调制解调器，所以过去不可能维持高性能PC卡调制解调器运行所需电压的手持式计算机，现在也能以无线方式进行通信。红外通信标准的开发者还在设想在机场和饭店等地点使用步行传真机和打印机，在这些地方，掌上计算机用户可以利用这些外设而勿需电缆。银行的ATM(柜员机)也可以采用红外接口装置。
预计在不久的将来，红外技术将在通信领域得到普遍应用，数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等都将采用红外技术。红外技术的推广意味着膝上计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。由于红外通信具有隐蔽性，保密性强，故国外军事通信机构历来重视这一技术的开发和应用。这一技术在军事隐蔽通信，特别是军事机密机构、边海防的端对端通信中将发挥出重要的作用。正如前面所述，它还将对计算机技术产生冲击，对未来数据通信产生重大影响。
参考文献
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[4]朱磊,郭华北,朱建.单片机89C52在多功能电度表中的应用研究[J].山东科技大学学报(自然科学版),2003,2.
关键词： LTE ； 802.11ac ； 水运行业应用
中图分类号：U692 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（B）-0000-00
随着无线通讯技术的不断发展，其通讯带宽不断扩大、信号稳定性及安全性不断提高、系统通讯费用不断降低，同时无线通讯又以其灵活、便捷、施工量小等特点的特点，满足了水运行业应用移动性能越来越高的需求，因此无线通讯在现今的水运行业应用系统中占有了极为重要的地位。
随着无线通讯技术在水运行业内应用的不断深入以及水运行业本身应用系统对于无线通讯技术能力的需求不断提高，其技术应用模式不断的发生着变化。本文试通过对无线通讯技术发展和水运行业需求发展的梳理，分析得出无线通讯技术在水运行业的应用趋势。
1无线通讯技术发展
在水运行业内应用最为广泛的无线通讯技术包括移动通讯技术和WiFi技术，此外还包括VHF、UHF、WiMax、Zigbee、卫星通讯、卫星通讯等通讯技术。
1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音通话；1996到1997年出现的第二代GSM、CDMA等数字制式手机（2G）便增加了接收数据的功能；第三代与前两代的主要区别是在传输数据的速度上的提升，其数据传输带宽最大可达到42Mbps，也是目前针对大数据传输使用最为广泛的移动通信技术。其后，LTE技术在世界范围内如火如荼的发展。2013年，韩国的运营商SK电信推出了首个LTE-Advanced（4G）商用服务。其后韩国成为首先拥有CAT6制式4G网络的国家之一，并将其网络传输速率推高至300Mbps。
WiFi技术是一个以IEEE 802.11协议簇为基础的局域无线网络通讯技术。该技术支持了电子设备在2.4GHz和5GHz频段下进行无线的数据通讯。目前已成熟应用的WiFi物理层接入技术主要包括802.11、802.11a、802.11b、802.11g和802.11n。802.11ac作为IEEE 无线技术的新标准，于2013年12月下旬被证实批准通过（IEEE 802.11ac-2013）。其802.11ac使用了大信道带宽、高阶调制、MU-MIMO等方式使得其通讯能力较之前的802.11n有数倍的提高，且其传输带宽再使用更多空间流和宽信道的模式下还能有较大的提升空间。
2水运行业需求发展
在大数据和物联网技术飞速发展的大背景下，水运行业应用系统对于数据采集、数据传输的需求不断的增加。其物-物感知、长期在线的技术特性极大的体现于作为最后一公里的接入方式几乎无可辩驳的为无线通讯方式。由此也可以看出无线通讯网络在未来将扮演更为重要的角色。
从近年来水运行业应用系统中数据通讯需求的变化趋势可以看出，后续新建系统在通讯带宽、接入能力、传输性能和成本等方面需求将不断提高。
3技术应用趋势分析
无线通讯技术在水运行业应用系统上应用的趋势总体上呈现出模拟信号向数字信号转变、通讯能力不断提升、专用网向综合性网络和多类型数据融合传输等发展趋势。
3.1模拟信号向数字信号转变
在信号源方面最有代表性的模拟信号向数字信号转变的例子即音频数据和视频数据。其中音频数据的无线通讯发展体现在了模拟电台向VHF数传电台（或UHF）的转变。水运行业的视频信号受传统应用框架影响，早期的模拟信号均采用视频线缆（75线）或光纤传输。但视频信号数字化后，即可使用整体的IP数据传输网络及无线通讯网络进行视频数据的传输。
信号数字化后抗干扰能力强、容易加密、便于处理且传输更加方便。
3.2以通讯带宽不断增长为代表的通讯能力提升
水运行业应用系统的无线通讯能力不断的提升是非常明显的发展趋势。其中又以通讯带宽的增加最为直观且受到关注。水运行业利用公网进行无线数据传输的典型就是利用移动通讯网络。其通讯带宽的增长展示出了移动通讯网络从2G时代开始对数据通讯带带宽的不断发展。从最早的SMS到后来的GPRS、CDMA 1X，再发展到各类3G数字通讯技术，其数据通讯带宽已经发生了几十上百倍的增长。在自建无线网络方面，WiFi技术的发展也体现出了近十几年内的通讯变革。从最早的802.11-1997到802.11n，其理论通讯带宽出现了数百倍的增长。而通讯带宽的增加只是通讯能力增长的冰山一角，数据延时、数据交换能力、抗干扰能力、数据移动性支持、mesh网络等等都体现了无线通讯的发展，也体现出了水运行业应用的发展。这种发展也一定程度上的反应了水运行业应用对数据通讯能力的需求，特别是随着信息化不断深入和物联网应用的推进，部分现有的无线网络已难以支撑更多的系统应用数据的传输，而影响了应用的扩展。
3.3专用网向综合性网络
在水运应用系统建设的初期，其网络建设更多的仅仅考虑了本应用系统的需求，并依托应用系统建设。这造成了在同一生产运营或管理单位中各并行的应用系统各自拥有相应的通讯系统，而没有统一的规划。这在无线环境下则更为复杂，因为无线信号在频点相近时将产生互相干扰，特别是大功率的发射装置将影响整个地区的无线网络环境，给各无线通讯网络均造成严重影响。为解决以上问题，水运行业后期进行的网络建设，一般都将核心网络和无线网络覆盖在统一的网络架构下进行设计并考虑到各类的系统应用。后期现有应用升级或增加应用时更多的是考虑接入层的网络设备或增加网络覆盖的范围，从而减少了网络之间的影响。
3.4单纯报文数据向多种数据融合传输发展
专用网向综合性网络的发展从侧面上也反映出了网络已经可以承载多种数据源数据同时传输。在早期VoIP等技术并不成熟的时候，视频数据无法简单的通过IP网络进行传输，而需要用专用的模拟信号通讯设备进行各层次的汇聚和转发。现在基于IP的通讯网络已经可以方便的承载各类多媒体数据、报文数据等内容。因此较为综合的通讯网络的非物理层的通讯设备多数使用IP技术的网络设备。
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