高可靠性的工业现场无线通信系统研究

发布时间：2020-06-18 14:01

【摘要】：随着当代无线通信技术的飞速发展,无线通信技术的应用也越来越广泛,工业现场对无线通信技术的要求也越来越高。工业自动化导致工业现场内存在大量的无线通信设备,但是当前可使用的无线频率有限,导致无线通信系统受到多径衰落影响严重,同时,无线通信系统的传输协议也有待提升。因此,在复杂的工业现场环境下,提高无线通信系统传输可靠性尤为重要。本课题的研究目的是提高无线通信系统的可靠性。论文首先介绍了无线通信系统的基本原理,以及在工业现场受到的干扰情况和应用情况,并且对无线通信系统的协议情况进行分析。然后,针对无线射频系统易受多径衰落引发的突发噪声和平坦噪声影响导致的误码率过高问题,提出了一种基于信道估计的混合FSO/RF信道切换系统,将光通信信道作为无线射频通信信道的备用信道,当多径衰落影响严重时,信号通过光通信信道传输;当天气恶劣时,信号切换回无线射频信道通信,二者交替传输,达到降低无线通信系统整体误码率的目的;并针对无线射频通信系统的选择重传协议接收端缓存容易溢出、排序复杂的问题,提出了一种双反馈选择重传协议,将需要重传和不需要重传的信息序列分别储存于两个接收端,并分别标号,应用插入排序算法,将两条序列重排序,获得最终序列,提高接收端缓存容量的同时,又能提高排序速度。最后,对设计方案进行仿真分析,优化各项指标,使其达到设计要求。将优化和调试后的结果与原无线通信系统进行对比,最终确定方案设计的合理性和有效性。根据设计方案和设计指标,在实际无线传输模块上进行调试和测试,传输模块主要由STM32和RS485组成。最终调试结果表明,本课题设计方案能够有效提高无线通信系统可靠性。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92
【图文】：

曲线,信道误码率,曲线,能见度

/RF 切换算法仿真验证的仿真结果及分析信道传输过程中的信号衰减主要是由天气影响，雨天一定的衰减。根据衰减模型分析，以能见度反映雾的量的不同程度，以误码率来反映信道性能，根据信道模模型仿真结果如图 3.3 所示。信道衰减模型进行仿真和分析可以发现，按雾天能见度划分，可分为小雨、中雨和大雨，降雨量分别为 1mm/h、/h，取能见度分别为 10m、5m、3m、1m 时为节点记录所示。图可以看出，自由光通信信道的误码率随降雨强度增光通信在能见度高于 5m 且时，可长期保持低误码率的急速增加，可靠性急速降低，严重影响了信道的传输

突发噪声,信号估计

沈阳工业大学硕士学位论文的估计结果及分析道主要受平衰落和突发衰落影响，根据设计的估计方，突发噪声信号为与 (t )相关的冲击信号，应用 FFT 后的信号及幅度，在此基础上，加入高斯白噪声，应终的误码率估计值，并与理论值对比。率是 15dB 的正弦信号：x 15sin(2 fn)发衰落信道中传输，可以表示为在信号上添加了乘性R=50dBm，傅里叶变换数据点数 N=500，FFT 估计后得 A 303.4 所示，在 0 时刻出现突发幅值：

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