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遠距離無線通信技術逐漸更新換代,而近距離無線通信技術也在同步發展。現階段,人們隨身攜帶的通信工具,主要利用紅外線進行傳輸,通過IRDA能夠避免長距離電線電纜的麻煩,但仍然不便于利用。藍牙技術應運而生,并成功地在短距離內創建了公眾化的無線網絡。各種信號均可以借助接入點進行傳輸,摒棄了傳統的電纜,而且被廣泛應用于交互式短距離無線通信中。這就包括了電話會議、相機與電腦終端之間的圖像傳輸、不同家庭電器的遙控等。Wimax科技正逐漸興起,其特點是遠距離傳輸與高帶寬。通過Wimax,人們有效地構建了城市之間、城鄉之間的無線網。Wimax能夠覆蓋幾十公里以上,網絡速度達到了幾十M/s。所以有些科學家認為,其遠距離與高速傳輸服務也許會搶占3G通訊的市場份額。Wimax技術在運營開支、傳輸速度和距離等層面有著得天獨厚的優越性,也許會成為一類開創產業新局面的科技。
2超寬帶無線接入技術
超寬帶是一類時域通信手段,其無線接入技術比普通科技手段的帶寬高,有著高速率、開支少、能耗少的優勢。相比于傳統的無線通訊網絡,這種技術無需載波,僅僅通過小周期的脈沖信號作為載體,以二進制信號進行傳輸。這種超寬帶信號的頻譜比較稀疏,信號強度是mW級別,能夠抵御強干擾信號。相比于CDMA框架,此通信系統更利于實現,僅需較少的開支。
3未來無線通信領域的發展趨勢
3.1無線通信領域技術互補性日益明顯
無線通信技術種類逐漸增多,每種都有各自的優劣勢與適用場合。3G相對適合于大范圍與城際漫游的數據傳輸需求,而無線局域網則適合于中距離范圍內的信號傳輸,超寬帶技術適合于近距離、超高速的無線通訊。所以在發展無線網絡通信技術的歷程中,我們應當依照不同消費者的個性化需求,甄選出最適合的無線通訊手段,使得無線通信業務有著多元化未來,更好地處理移動通信應用中的各類難題。在不遠的將來,無線寬帶接入技術仍會朝著高帶寬、大范圍傳輸的方向不斷發展。未來仍有可能會孕育出更先進的技術手段。現階段的無線寬帶接入技術應用于受限條件下的高速度傳輸,其話音通訊性能仍然與公眾移動通訊手段相距甚遠。因此,我們應著眼于未來,不斷挖掘其技術優越性,彌補移動網絡的應用缺陷,以更好地服務大眾,同時避免資源浪費。
3.2藍牙技術將革新無線通信業的發展
在藍牙技術的發展大潮中,眾多企業都在探究和制造以藍牙技術為主導的電子產品,譬如某集團研制了以藍牙技術為基礎的無線耳機等。芯片設計研發團隊成功開發了在藍牙技術所需頻段內的專用IC,同時配備了與之匹配的應用硬件軟件套裝,便于其他客戶或應用廠商可以快速掌握此芯片的應用之道,并生產出以藍牙技術為本的新產品。除此之外,軟件開發企業研發出了大量適用于藍牙技術的軟件,被廣泛應用于電腦、手機等。大部分電子產品都能借助藍牙技術以無線方式連接成網絡,使人們可以自由地傳輸訊息。藍牙技術的產生推動了無線通信業的進一步發展,計算機業和電器行業都得益于藍牙技術的發展,并加大了對藍牙技術開發的投資力度。
3.3無線網絡通信技術的融合趨勢
3.3.1無線技術與蜂窩網技術的融合
為了完成其計費與檢測功能,短距離無線通信技術被應用于電子產品中。無線通信技術在近些年來迎來了更快速的發展,愈來愈多的短距離無線接入技術被應用于社會生活的各個層面,譬如藍牙技術有效融合了短距離無線技術與蜂窩網技術。
3.3.2移動通信技術和無線寬帶接入技術的融合
移動通信業務的發展成熟,與寬帶業務領域的拓寬,直接推動了多種寬帶接入技術的產生和發展。譬如無線局域網技術推動了3G通訊技術的其他應用。而且移動通信技術和無線寬帶接入技術互惠互利,并在4G時代完美地融合成一個健全的系統。
3.3.3無線通信技術與視頻等多媒體技術的融合
作為信息融合的重要組成部分,電力行業信息融合也需要經歷一系列的發展和優化,屬于高范疇高精度的融合歷程。在研究信息通信融合過程及企業信息化智能化的同時,在某種程度上講,企業是為了信息化而信息化。其中,通信網絡是根據特定的業務要求而獨立發展起來的,隨著管理者的洞察力和外部環境等因素穩步提升。當企業進入信息化以后,信息、通信融合已經成了電網成熟的最好證明。同時,信息通信融合也讓電力系統向智能型企業過度。本文從三個階段詳細分析信息通信專業如何實現高精度融合。
(1)通信和信息各自發展。上世紀60年代,電子計算機普及甚少,直到上世紀80年代才得到廣泛應用。如電力網絡調度、電力網絡自動化以及電力網絡控制等。電力企業信息系統也隨著通信系統的普及向網絡化和信息化發展。作為電力企業的首要發展戰略,信息化是進一步融合管理、生產以及經營的重要手段。在通訊領域方面,主要集中在數據通訊上,從由電力調度中心在承載網絡上尋找調度數據。隨著信息通信技術的大力推進,電力系統網絡承載了大量的業務信息。在不斷完善升級的同時,以電力載波、衛星通信以及無線通信等手段并存。
(2)信息通信融合發展迅猛。在電力行業內部,信息通信發展成為支撐電力企業的重要支柱。但在客觀原則上也對電力企業提出了更多要求。在信息通信全球化融合的時代背景下,為電力信息通信提供契機的是智能網絡,而智能網絡不能滿足電力企業的發展要求,這樣就進一步促進了信息通信融合。在此過程中,標志信息通信融合的導火線是信息業務與光纖技術發展。
(3)信息通信深度融合是隨著外部信息通信融合而深度發展起來的。電力信息通信融合主要分三個階段,初步融合階段、深度融合階段以及智能企業階段。既能實現價值最大化,也能從根本上提升內部管理能力。初步融合階段是建立投入信息調控中心的基礎上,實現信息通信資源共享,完善搜索、錄入、輸出一體化的管理體系。建立統一的服務平臺,實現業務、客戶統一管理。提高故障反饋速度和應變處理能力,更有效率地為客戶服務。在業務整合階段,實現通信信息專業管理,不僅繞實現管理專業化也要在整合信息通信業務資源的同時實現管理扁平化。因為技術融合之后首先要考慮的問題就是如何管理新系統系,如何維持信息通信正常運行。因此,信息通信專業融合是運行體系上的優勢與優勢融合,逐步從協調配合向流程協作轉變。
(4)建立統一的信息通信調度室,讓監控人員集中并實現監控信息化、一體化。加強信息通信聯動能力,當信息系統由通信系統承載時,應及時向信息系統匯報。在統一運行調度過程中,實現三級通信管理模式。做到統一指揮統一控制。加強信息通信系統檢修維護工作,增加控制系統的巡查時間,實現各個通信網點巡視可視化,做到可視化監督,提升管理效率。
2結語
中國移動和中國聯通的運維支出報告顯示:僅2007年中國移動電費支出就達76億元人民幣,中國聯通也高達45億元,電費支出幾乎占據了兩家移動運營商80%以上的運維費用。這個數字還在隨著中國移動和中國聯通網絡的快速擴張而迅猛增長。
據中國移動綜合部的孫佰介紹,中國移動2006年保有基站約25萬個,至2007年,基站數目就已達30.7萬個。基站數量的激增,加大了對能源的消耗,根據中國移動內部提供的耗能分析圖表顯示,目前基站耗能占據73%,這其中基站主設備耗電占據51%,基站空調耗電占據46%,其他配套設備耗電3%。
可見,若想從根本上降低基站耗電,節約運營成本,只有從機房主設備和空調入手。目前,通過空調乙二醇雙冷等技術已經可以充分降低空調耗能,所以,基站主設備節能成為最大的突破口,也是運營商關注的重點。
節能不能只關注基站功耗
事實上,通過對移動運營商生產需求分析,設備制造商很早就意識到基站節能對于運營商運維成本降低的重要性,目前已經出現了很多成熟產品。
由于實力和經驗相當,目前各大設備商使用的節能技術和節能方案差別不大,主要集中提升基站功放能效,采用節能軟件降低基站運行能耗,各類綠色潔凈能源的采用(如風能、太陽能、生物能源等)、改進基站站點設計等。
目前,這三家設備制造商的最新主打基站產品都在采用較為先進的多載波功放技術(MCPA),可以大幅度降低每載頻的能耗。根據資料顯示,通過采用雙密度載頻,S4/4/4配置的GSM基站能耗從1800W迅速降到1000W左右,能耗節省高達40%以上。據華為中國區無線Mar-keting部CTO周建國表示,目前華為已經實現在單模塊內最多支持6個載頻,正在四川、青海等地進行測試和商用驗證。愛立信也正在開發這樣的基站,據介紹,對比2載頻,這種新技術將節能40%以上。
目前運營商在進行節能測試時,過多地將目光集中在單一設備功耗上,而沒有從基站整體考慮能耗。“這種方式是不合理的,有些時候盡管產品功放效率較高,但如果基站的整體設計不好,很可能要達到同樣的通信質量和覆蓋范圍,設備能耗一樣很高。”愛立信無線解決方案專家章正珊表示。但好在目前,中國移動設計院已經意識到基站節能不能只關注功放,還要關注整體基站設計。
由于分布式基站4載頻配置下平均能耗僅550W,基帶與射頻單元之間采用光纖傳輸,無饋線損耗,覆蓋效果與傳統宏基站相當,自然散熱技術則省去了溫控能耗,且占地面積小,安裝快捷,能夠廣泛應用于室內覆蓋、城區選址困難區域、熱點覆蓋等場景。由于分布式基站具有如此多的優勢,中國移動已經明確表示,會進一步擴大分布式基站的應用場景,目前愛立信、華為正在內蒙古、廣東、貴州、四川等地進行測試和驗證。
軟件節能優于硬件
降低設備的載頻能夠有效降低功耗,于是出現很多運維人員通過長時期觀測載頻使用情況,人為在“閑時”開關載頻來達到節能的現象,雖然效果顯著,但這樣既浪費人力,同時也大大降低了基站的應急能力。
目前各大廠商提供的節能軟件改變了這種情況,讓老舊基站煥發出新的節能活力。通過負載平衡能耗,在閑時將設備設定為節能狀態,當話務量突增時,可以自動轉化為正常狀態。章正珊表示,愛立信的“PowerSaving”軟件解決方案可以根據話務量的變化自動對實際需要的載頻數量進行控制,從而達到降低基站能耗的目的,該功能可以應用于愛立信1994年后出產的所有基站產品上。而華為的綠色節能軟件已經能夠達到時隙開關,主要應用在華為GSM3012、3006G等主打產品上。諾基亞的NetActServiceQualityManager也有相同的功效。
對于移動運營商來說,相對于硬件的投入,軟件的投入可以有效解決現有基站的節能問題,同時具有成本低,便于維護等特點,可以說是運營商最佳節能投入。另外,新能源的應用對于基站的穩定性提出了更高的要求,風能和太陽能等不穩定電力源,要求基站設備能夠有更強壯的生命力。具周建國介紹,目前中國移動“綠色行動計劃”已經選擇了愛立信和華為在內蒙古等省市,針對太陽能的基站展開測試,檢驗基站設備的穩定性。
網絡規劃與設備功耗同等重要
在整體網絡規劃上,專家提出了“需求-設計-研發-制造-供應鏈-部署-回收-需求”等閉環周期節能系統,如華為的“E2E綠色設計方案”、愛立信的LCA綠色計劃等計劃也都是全生命周期評估的典范。
有著豐富工程經驗的章正珊認為,基站節能的重點不應放在基站技術的升級上,而是應該放在網絡規劃中。“一個好的網絡規劃,在不影響用戶通話質量和減少覆蓋的基礎上,可以最大限度地減少基站數量。這對于運營商來說,不但可以減少初期成本投入,同時也可以減少后期維護成本。”
據專家經驗估計,讓一個經驗豐富的網絡設計專家從最初即參與整體網絡規劃,可以將無線站點的數量減少30%~50%。
按目前網絡基站設備2.5KW(GSM、CDMA基站平均能耗)來計算,每減少一個基站,每年可以減少耗能21900度電。
但是目前運營商還沒有完全認識到網絡規劃在節能減排工作中的重要性,曾有中國聯通地方運維人員對記者抱怨:“節能減排不能光靠在后期運維上下功夫,運維能夠減少的能耗很少。節能減排要從新建基站網絡規劃抓起。由于沒有良好的規劃,造成現在后期維護上能源消耗過多的現象還很多。”
在中國移動“綠色行動計劃”重點工作矩陣圖中,可以看出他們并沒有將網絡規劃作為降低能耗的主要領域。業內專家解釋說,由于這種方式的可實施難度大,投入規劃成本大等問題,還是需要市場的考驗。
向無空調基站挑戰
據統計,溫度從24度上調到28度時,基站節能效果將提高3%~8%。但是在目前的基站內,都有最高溫度上限的設置,不能輕易調高基站溫度。
中國移動綠色行動計劃負責人秦光澤對記者表示,現在的基站設備已經能夠適應普通的高溫運行,之所以設定基站頂限溫度——25℃,主要是考慮不影響基站內蓄電池的壽命,蓄電池在高溫下不能正常運行,如遇斷電等情況,會對網絡安全運行帶來威脅。
目前產業鏈各方正在行動,試圖解決這個問題。中國移動也和有關廠商聯系,試圖研發出小型冷凍設備,將基站中的設備保護起來,這樣就可以將基站內空調取消,來達到最大節能的目的。
1.1光傳播通信技術的優勢隨著4G時代的到來,光傳輸通信技術也得到了迅猛發展,在電力通信行業中也具有舉足輕重的的地位。OTN,PTN,ASON,PON等光傳播通信技術絡技術的出現,突破了傳統的SDH技術單一的傳輸方式,為光傳輸網絡帶來了新鮮的血液。光傳輸通信具有衰減小、信息容量大、安全性能能好、頻帶寬、體積小等優勢,在穿距離的傳輸和特殊環境中不僅能夠降低對于已建成的網絡的維護成本、提高寬帶服務質量,更能實現移動通信行業網絡建設的健康穩步發展。[1]
1.2光傳播通信技術存在的問題縱觀光傳播技術網絡的發展史,從世界上第一條光纖通信系統投入運營到如今突飛猛進的發展趨勢,整個過程中信息傳輸規模和安全可靠運行也一直是電力通信部門關注的重點。光設備的傳輸雖然具有維護簡單、擴容性較高,以及組網靈活等特點,并且隨著科技的發展光端機也不斷提升出槽位寬度均勻、增加擴容量等能力。但是,在社會經濟不斷發展的同時,這些光傳輸設備的老化程度也越來越嚴重,有大部分設備的性能甚至已經很難滿足電力通信在傳輸方面的要求,當緩慢的衰變積累到一定程度時將會產生系統的最終的失效。
2.光傳輸通信技術的應用與發展研究
2.1光傳輸通信技術的廣泛應用近幾年我國在高速寬帶光傳輸技術方面取得了飛躍性的發展,我國在移動通信技術領域應用方面也逐漸于國際接軌,成為全球高速寬帶光傳輸通信技術發展的重要推動力。高速帶寬光傳輸技術的核心是密集波分復用技術,隨著市場需求的消費增長,在短短的時間內就成為網絡建設的重心。[2]OTN和PTN系統作為光傳輸通信技術的重要組成部分,在實際的核心層部署中得到了廣泛應用,其兩者相聯合的組網模式,為運營商帶來了強大的IP業務接入能力和靈活調度能力。
2.2光傳輸通信技術的發展在可預見的未來光傳輸通信技術將給人們的生活帶來重大變化,在無線網的環境中人們的工作、學習、出行等可以通過網絡獲得及時地、豐富地信息,變得更加便捷和簡單。有理由相信,隨著光傳輸通信技術的進一步發展以及配套技術的進一步完善,并且積極整合各方面的通信技術的優勢,光傳輸通信技術在4G移動通信新時代的潛力將是無限的。光傳輸通信技術的發展推動著城域傳輸網不斷統一和融合,是運營商共同組建扁平化網絡的最佳選擇。光傳輸通信技術不斷的發展使得其生命周期大大延長。光傳輸技術100Gb/s的發展也突破了一定范圍下數字信號中光載波攜帶信息量無法提高的問題,并且將光載波能夠攜帶的信息量提高了一倍。
2.3光傳輸通信技術前景分析隨著社會需求的不斷增長,4G新時代下光傳輸通信技術的研究為綜合業務數字的發展帶來了迅猛的發展。在未來的光傳輸通信技術的發展中,源節點至目的節點之間的信號傳輸與交換過程中將會采用以光交換技術和波分復用傳輸技術作為核心基礎技術。隨著科技人員的不斷研發,以WDM技術為主導結OTN、PTN系統的應用必定會逐漸取代取代DWDM和MST的地位成為光傳輸通信技術的主流技術。其自身所具有的優勢順應了業務IP化和網絡扁平化的趨勢,因此受到越來越多的運營商的重視,到目前為止,中國通訊運營商三大巨頭移動、電信、聯通已經積極的投入設計制造。
3.結語
類似于固定中繼系統,移動中繼系統由基站、移動中繼和用戶終端組成。其中,基站和移動中繼之間的鏈路為回程鏈路(BackhaulLink),移動中繼和用戶終端之間的鏈路為接入鏈路(AccessLink)。若基站和用戶設備之間的信道狀況良好,還可以考慮直連鏈路(DirectLink)。移動中繼可以選擇放大轉發和解碼轉發等模式。由于移動中繼具有運動性和隨機性,而這種特點與性能密切相關,如何建立合理的移動中繼運動模型是移動中繼系統研究領域的首要問題。當前研究中有的采用較簡單的隨機游動模型,或采用二維泊松過程來表示用戶終端的放置位置,使用M/M/∞排隊模型來表示用戶終端的移動性。在實際部署移動中繼系統時,需要考慮不同的應用場景。在3GPPR11版本中,高鐵是主要應用。在文獻[8]中,主要考慮以下兩種典型場景:場景1移動中繼服務靜止用戶場景說明如圖1所示。在該場景下,中繼被安裝在交通工具的頂部,中繼天線被分別放置在車輛的內外,分別用于和基站與用戶終端通信。若不使用中繼輔助傳輸,該場景下的通信將會面臨許多問題,如嚴重的車體損耗,多普勒頻移,小區換帶來的大量開銷等。反之,則可以將較差的信道分為兩段傳輸條件較好的鏈路,從而很好地解決了該場景下的通信問題。與直接傳輸相比,中繼輔助傳輸的掉話率明顯降低,為車內用戶提供較高的吞吐量和較低的小區切換失敗率,從而提高了通信質量,改善了用戶體驗。場景2移動中繼服務非靜止用戶場景說明如圖2所示。在該場景下,中繼也被部署在車輛頂部,不過其目的不是為了為車內乘客提供服務,而是為街道和公園提供覆蓋。鬧市區的街道和公園,是行人比較集中的地方,通信業務量大,屬于“熱點”地區。在經過這些地方的公交車上部署中繼,則可以增強覆蓋,提高吞吐量,具有實際意義。
2移動中繼系統中的關鍵技術
2.1信道建模與估計對于移動中繼來說,由于其移動的特點,而且可能是高速移動,因此研究的首要問題是移動中繼的信道建模問題,主要包括回程鏈路和接入鏈路的建模。不同鏈路的信道模型與各網絡節點采用的天線數目、中繼的轉發模式和中繼的運動模型密切相關,信道建模的準確度會極大地影響系統性能。如文獻[9]分析了不準確的路徑損耗模型對移動中繼系統性能的影響。此外,基站到移動中繼的信道會隨著車輛的運動而急劇變化,同時車輛的運動會引起多普勒頻移問題,因此在實際的移動中繼系統中采用合適的信道預測和估計方法也是非常必要的。如文獻提出了一種采用在車輛頂部使用預測性天線的信道預測和估計方法,從而較好地解決了移動中繼的信道估計問題。
2.2中繼選擇在實際的移動中繼系統中,可能會存在多個移動中繼。現有研究表明,根據信道狀態信息選擇一個最好的中繼進行協作,可以較低的復雜度獲得滿分集增益。因此,機會中繼選擇技術是移動中繼系統中的關鍵技術。信令開銷是中繼選擇算法的首要考慮因素。對于快速移動的用戶,基于信噪比的方案會產生大量的信令開銷,而基于位置或距離的選擇方案在高速場景下開銷較小,因而適用性更強。上述方案都是基于單個參數的選擇,實際信噪比和時延等參數會同時影響中繼選擇,為此,文獻[13]提出了一種具有服務質量(QoS)保證的多參數聯合中繼選擇算法。由于信令開銷和系統復雜度與每個目標用戶的候選中繼的數量成正比,文獻[14]考慮了如何減少候選中繼的數量而不影響使用中繼帶來的系統性能增益。文中所提算法限制了每個目標用戶的數量從而減少了反饋開銷。文獻[15]提出了一種三步選擇算法。該算法在保持中繼增益的同時可以使中繼信令開銷維持在較低水平。雖然中繼選擇可以提高系統性能,但是不適宜的選擇會引起頻繁的中繼切換,從而影響系統的整體性能。文獻[16]從這個角度出發,提出了使中繼活動時間最長和中繼切換率最小的兩種中繼選擇算法。研究結果表明,與現有方案相比,所提方案在不降低系統吞吐量的情況下可以獲得較低的中繼切換率和較長的中繼活動時間。
2.3資源分配在中繼系統中進行功率和帶寬等資源的分配可以有效提高系統資源利用率和系統吞吐量,目前得到了廣泛的研究。(1)功率分配。最簡單的功率控制方法是開關算法。所謂開關功率控制算法就是給中繼分配一定功率或者不分配功率。該算法可以提高小區吞吐量和覆蓋范圍。文獻[17]根據不同的數據速率要求提出了一種最優的功率分配算法。該文獻考慮了中繼的移動性,建立了移動模型,使用所提出的最優功率分配方案可以提高數據速率。仿真結果表明,在一些實際的數據速率下該算法可以帶來3dB增益。文獻[18]提出了一種分布式的功率控制算法用以提高平均小區吞吐量。文章考慮了在多小區環境中,通過使用分布式移動中繼功率分配方案,與傳統的系統相比,平均小區吞吐量得到了改善。同時,也提升了小區邊緣吞吐量,因此對小區邊緣用戶來說,該方案有助于改善其用戶體驗,是一種較好的解決方案。(2)帶寬分配。對于不同的運營商分別安裝不同的中繼顯然并不是高效的,文獻[19]基于此提出了共享頻譜分配算法來解決此問題。該方案中不同運營商使用相同的移動中繼為某一區域內的用戶服務,并根據鏈路質量為不同運營商分配相應的帶寬,從而實現了無線資源的有效利用。借助于納什均衡理論,該方案可以將吞吐量提升近20%。文獻[20]以IEEE802.16j系統為研究對象,研究了子信道分配對系統性能的影響。文中提出了重疊子信道分配(OVSA)和正交子信道分配(ORSA)兩種方案。研究結果表明,所提方案的小區吞吐量高于不使用中繼情況下的吞吐量。文獻[21]則利用博弈論理論聯合考慮了動態服務選擇和帶寬分配的問題。為了獲得更好的服務質量,移動中繼執行基站選擇和傳輸模式的選擇,基站則為不同傳輸模式分配不同的帶寬。當移動中繼和基站的策略相互影響并且需要作出動態決定時,這將面臨著挑戰。為解決這個問題,該文提出了一個兩層的基于進化博弈和微分博弈的博弈結構。在下層,動態服務選擇可以建立為一個進化博弈模型;在上層,基站端的動態帶寬分配可以形成一個微分博弈模型,最后得到了一個閉環納什均衡。數值仿真結果表明了動態博弈帶寬分配策略的有效性,并且系統性能和覆蓋范圍的優勢得到了加強。
2.4小區切換在移動中繼系統中,由于中繼的移動性以及中繼一般為多個用戶同時服務等原因,如何設計中繼高速移動情況下的小區切換策略便成為了一個關鍵問題,文獻此進行了深入研究。在高速運動場景,大量用戶很可能需要進行頻繁的小區切換,因而如何保證較低的鏈路失敗率和較高的切換成功率,將直接影響用戶的通信服務質量和通信體驗。對于移動中繼系統的小區切換問題,現在比較好的一種方案是使用具有兩根分布式天線的移動中繼,即在車輛首尾分別裝有天線。移動中繼通過選擇具有較好接收信號質量的天線作為接收天線。當車輛進入重疊區域時,前置天線執行切換至目標基站,后置天線將和服務基站保持連接。當前置天線完成切換后,再由后置天線將工作頻率轉移至目標基站。如果切換失敗,后置天線將執行第二次切換。因此,這種切換方案使通信在切換過程中不會被中斷,實現了通信的無縫體驗,而且降低了切換失敗率,是一種簡單實用的方案。
2.5移動中繼的其他問題使用移動中繼來改善車輛用戶的服務質量和吞吐量的效果明顯,除了以上提到的關鍵問題外,仍然有其他的一些問題和挑戰需要解決。首先是移動中繼的移動性管理問題。這主要包括不同基站間移動中繼的切換和不同移動中繼間用戶的切換。但是,現有LTE系統中沒有針對移動中繼的移動性支持,因此有必要修改當前的系統結構用以提供有效、可靠的移動性管理。目前,為了支持移動性管理,是在當前的固定中繼架構上修改還是提出新的架構尚在討論中。其次,由于移動中繼的使用,干擾管理也是一個新的挑戰。中繼技術的優勢在理論上已獲得共識,但在實際部署中中繼節點的引入必然導致更加嚴重的干擾問題。盡管接入鏈路干擾較小,但對于回程鏈路來說,不同移動中繼間以及中繼與宏小區用戶間的干擾使問題變得復雜。預測性天線的使用將提高CSI的準確性,從而可以在回程鏈路中使用高級的干擾避免和干擾消除方案。
3結束語
1.1自承式光纜自承式光纜在已經建好的電力線路中使用得較多,自承式光纜有全介質自承式光纜和金屬自承式光纜兩種類型,全介質自承式光纜是一種特殊的光纖,它的直徑很小,質量很輕,同時還是全絕緣結構,因此具有相當穩定的光學性能。金屬自承式光纜在電力系統中的應用非常廣泛,它的結構簡單,應用時不需要考慮熱容量和短路電流,而且投資成本比較低。自承式光纜適用于山谷、江河和雷電比較集中的地區,為利用高壓輸電線桿塔來建設通信網絡提供了技術保障。自承式光纜的光纜質量不受任何因素的影響,通信量也不受任何因素的影響,它具有優越的環境性能、光纜機械性能和光纖傳輸性能,在強電場環境中光纜傳輸信號也不會受到任何影響,是電力通信系統中最方便,也是最有效的傳輸方式。組成自承式光纜的材料都是非金屬材料,抗電磁干擾和耐腐蝕的能力比較強,自承式光纜的設計充分考慮了電力線路的實際情況和溫差、風速等外界因素的影響,具有抗震動、抗彎曲、抗老化和抗沖擊的特點。同時,自承式光纜的質量輕,成本低,用高強度的芳綸紗和高彈性的模量作為抗張元件代替傳統電纜中的鋼絲加強構件,也從根本上減輕了自承式光纜的自重。因此,自承式光纜可以在不改變輸電線桿塔的前提下直接安裝在原來的輸電線桿塔上,對輸電線桿塔的負載力也比較小。下圖2為自承式光纜的結構示意圖。
1.2光纖復合相線光纖復合相線指的是輸電線路相線復合光纖單元的一種電力光纜,是電力通信線路中一種必不可少的光纖類型,光纖復合相線與光纖復合地線結構相似,但是在設計、安裝和運行方面有本質的區別。光纖復合相線的接線盒與其他光纜使用的接線盒也不相同,分為終端接線頭和中間接線頭。光纖復合相線在設計時需要計算掛點,考慮檔距、配盤和弧垂張力等問題,安裝時需要利用光電子分離技術和光纖接續技術將運行相線中的光纖單元分離出來,光纖復合相線安裝時對光纖接續技術的要求很高,在安裝過程中還要確保高壓絕緣。一根光纖復合相線和兩根導線形成的三相電力系統可以解決電網的通信、調度和自動化的問題,大大提高了電網傳輸的數量和質量。光纖復合相線是電力通信中的新型光纜,它有效地避免了在電磁兼容、路由協調和頻率資源方面與外界的矛盾,避免了雷擊的發生,滿足了架空線路的要求,同時,光線組合相線充分利用了電力通信系統的線路資源,確保了地線絕緣式的運行方式,還起到了節約電能的作用。
2電力通信中光纖通信技術的發展趨勢
2.1新型光纖的使用隨著IP業務量的不斷增加,傳統的單模光纖已經不能滿足高質量、長距離的數據傳輸,因此,電力通信必須向新的發展階段邁進,新光纖通信技術的研究與開發就成為了電力通信建設的關鍵,關系到整個電力系統的發展。無水吸收峰光纖和非零色散光纖等新興光纖已經得到了技術上的支持和認可,使用新型光纖一定會促進電力通信的發展。
2.2光聯網光聯網在繼承傳統波分復用系統技術優越性的同時,還改善了傳統的波分復用系統技術在可靠性和靈活性上的弊端。光聯網適應了電力通信系統的發展需要,實現了超大容量的光網絡,增加了網絡的節點數,擴大了網絡的范圍,增強了網絡的透明度,加強了網絡的靈活性,使得不同系統之間的不同信號也能有效地進行連接。同時,光聯網的網絡恢復速度快、時間短,確保了電力通信系統的正常運行,同步數字系統電聯網之后,光聯網勢必會在未來電力通信系統占據重要地位。
論文摘要:早在七十年代,人們開始研究無線電通信技術。無線電通信技術有線電通信相比,具有不用架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等優點,備受市場的青睞。無線電通信技術為人們的生產和生活帶來的影響無疑是巨大的,但它亦有不容忽視的缺點,譬如聲音、文字、數據、圖像和視頻等傳輸的質量不甚穩定,由此造成的聲音失真、文字模糊、數據滯后、圖像和視頻失真都亟須改進之處,還有信號容易受到干擾、容易被人截獲造成通信內容保密性差[1],尤其在軍事和經濟領域,再一次說明無線電通信技術通信方法的拓新勢在必行。本文就無線電的優缺點進行分析,探討其通信技術所需拓新之處,并提出建議。
1無線電通信技術的發展歷程
1895年5月7日俄國物理學家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關系”的論文向全世界宣布無線電通信技術的誕生,并當眾展示了他發明的無線電接收機,那天俄國當局定為“無線電發明日”。
1896年3月24日,波波夫將無線電通信的通信距離延長到250米,做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術拉開新的序幕。
1898年,年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信,第一次實際性地使用無線電通信技術。
1901年,他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信,從此人類進入無線電波進行遠距離通信的新時代。
隨后,無線電通信技術如雨后春筍其涌現出來。直到1946年,美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題,從此超短波轉播站一些國家相繼建立了,無線電通信技術迅速普及開來[2]。
隨著電子技術的高速發展,信息超遠控制技術為滿足遙控、遙測和遙感技術的需要,于人們生產與生活中被廣泛使用;后來微電子技術也推動了電子計算機的更新換代,使電子計算機信息處理功能大大增加,日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術是以微電子和光電技術為基礎,以計算機和通信技術為支撐,以信息處理技術為主題的技術系統的總稱,是一門綜合性的技術。今天的信息化時代,就是電子計算機和通信技術緊密結合的標志。
無線電通信技術發展到今日,擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產等各個領域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術優點雖然卓越,但其缺點至今給技術的發展帶來很大的障礙,都是我們亟須解決的難題。
2無線電通信技術的特點
近些年無線電通信技術領域引入無線接入技術,是迅速發展起來的新技術領域,不需要傳輸媒質,部分接入網甚至入網的全部皆可直接采用無線傳播手段代替,無論是概念上還是技術含量上都產生了一個重大的飛躍,實現了降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半,優點主要體現在傳輸線路線、通信方式等方面,我們可以總結如下:
不受時空限制。大多數情況下,人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預知,而無線電通信不受時空限制的優點能夠采取靈活多樣的手段和方法,確保通信聯絡綜合高效,語音、數據、圖像的綜合傳輸暢通無阻,隨著近年來國內各個經濟領域和國際經濟的來往,無線電通信技術不受時空限制方法為其打開方便之門,尤其通信與網絡的連接,通信技術踏上新的臺階。
具備高度的機動性及可用性。無線電通信技術傳輸數字化、功能多樣化、設備小型化、智能化及系統大容量化決定了其具備高度的機動性和可用性,尤其在軍事構建地域通信網方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優點在抵抗水淹、臺風、地震等方面有較大的可靠性,一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通,這也是無線架輸的最大特點。
無線電通信技術雖然解決了架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等的難題,但其信號容易受到干擾、影響,還有容易被截獲造成了該項技術的保密性極差。無線電通信技術的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題,目前全球化經濟愈演愈熱,其信號的穩定性與安全性上升為經濟領域里關注的焦點,因此,無線電通信技術的通信方法拓新成為其發展的新話題。
3無線電通信技術之通信方法的拓新
21世紀無線電通信技術正處在關鍵的轉折時期,尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發展和IP技術的興起,欲求無線電通信技術適應未來社會生產和生活的需求。務必在通信方法上進行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術的缺陷,筆者認為,我們可以從通信技術、信息技術、網絡技術、藍牙技術、軟件技術等方面進行嘗試,主要可總結一下八點:
3.1采用了數字通信技術
提高系統頻譜資源的利用率,維持信號上的穩定,避免通信信號收到干擾,增大了系統通信容量,提供話音、圖像和數據等多種通信服務,確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術寬帶化的發展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術和高通透量網絡的發展起到關鍵的推進作用[3],尤其近年來世界范圍內全面展開,無線通信技術正朝著無線接入寬帶化的方向演進,這個方向對無線電通信信號源穩定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術
個人信息化在全球個人通信已經有著不爭的發展趨勢。個人信息話,能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞,大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網絡的樣式
技術上融合實現固定和其他通信等不同業務,在無線應用協議(WAP)的出現以后,無線數據業務的開展得到大幅度的推動,促進了信息網絡傳送多種業務信息的發展。隨著市場競爭的需要,傳統的電信網絡與新興的計算機網絡融合,尤其具備開發潛力接入網部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環路入等不同的接入設備,滿足了生活與生產地各種通信需求。3.5過渡電路交換網絡
關于過渡電路交換網絡,IP網絡無疑是核心關鍵技術,是最合適的選擇對象,處理數據的能力電路交換網絡大大提升,這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術作為信號傳感器
Bluetooth技術具有更高的安全性和適用性,利用藍牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向,一旦連接到Internet上的話,即可以實現更具備高度的機動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目,但它僅限于軍事通信領域,如果能夠推廣到市場,對于無線電通信技術的通信內容保密性來說將是一大跨步的改革創新。
3.8提高無線通信網絡可持續性
無線電通信技術的網絡設備如果沒有良好的配置和網絡部署,一旦受到安全威脅,其后果不堪設想。因此,無線電通信技術通信方法的拓新我們與必要提高網絡設備性能、優化設備配置、冗余備份等等手段來保證網絡的可靠性[4]。
結束語
回顧無線通信的發展歷程,無線電通信技術的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發展前景。鑒于市場對經濟的推進作用,盡管我國的無線電通信技術發展速度飛快,但面對我國12億人口的通信需求,無線電通信技術普及率低的問題,面對我國12億人口,網絡規模和容量方面就變得蒼白無力了。同時,無線電通信技術愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業積極拓新新的技術涵蓋面,提升自身的營業水平,為市場提供豐更加富的選擇,滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此,在無線電通信技術通信方法應用開發的發展潛力無窮,這要求我們積極加快無線領域的科技進步,為無線電通信技術創新出謀劃策,為全球信息化及經濟全球化的通信事業貢獻力量。
參考文獻
[1]《信號與系統(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學出版社2000年.
[2]《數字與模擬通信系統》LeonW.Couch,II電子工業出版社.
論文摘要:擴頻通信是現代通信系統中新的通信方式,它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能,頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發展應用。
一、擴頻通信的工作原理
在發端輸人的信息先調制形成數字信號,然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴,再經信息解調,恢復成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制,二次調制為擴頻調制,三次調制為射頻調制,以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較,多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征:(1)數字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的;(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴),求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性,使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監測到,因此擴頻通信系統截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象,使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內,無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了.所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統具有高保密性。
5.易于實現碼分多址
在通信系統中,可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性,接收端利用相關檢測技術進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統可以區分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。三、擴頻技術的發展與應用
在過去由于技術的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術已經出現,但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規模集成電路的發展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實,擴頻通信獲得極其迅速的發展.通信的發展史又到了一個轉折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統的角度看擴頻通信.最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經很成熟,但最佳發射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度,構成了最佳發射機.因此,有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識,人們就不難預測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代.擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路,發揮越來越大的作用.接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統,逐步發展、演變和升級而形成的.現代電信網絡分為3部分:傳輸網、交換網和接入網.由于接入網發展較晚,往往成為電信發展的“瓶頸”,各國都很重視接入網的發展,因此各類接人技術和系統應運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段.在無線接人系統中,擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說,有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢,在接入網中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數據接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(Internet)接入。
四、結語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向,是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統完美結合,發展前景極為廣闊。
參考文獻:
[1]曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.
關鍵詞:嵌入式系統串行通信控制器(SCC)Z85C30
引言
我們在嵌入式系統的開發過程中,經常需要設計串行通信口,用以同其它設備或計算機網絡交換數據。針對不同的應用場合及不同的通信格式,在硬件設計方面有許多不同的芯片可供選擇,如Intel8251A、Intel8274、Intel82530等。采用ZILOG公司的串行通信控制器Z85C30進行設計,和其它器件相比,具有功能強、速度快、外部邏輯少等優點。
1串行通信控制器Z85C30介紹
Z85C30是ZILOG公司推出的一種串行通信控制器(SCC)。它具有雙通道,適用于8位、16位處理器的系統,能夠完成串行到并行、并行到串行的轉換。Z85C30能夠處理諸如異步格式、面向字節的同步規程(如IBM雙同步規程)、面向比特的同步規程(如HDLC、SDLC);能夠產生、檢查CRC循環冗余檢驗碼。
Z85C30每個通道有14個寫寄存器、7個讀寄存器。通過對其編程,可將通信控制器配置滿足各種格式,如數據長度、停止位的位數、有無奇偶檢驗等。
1.1Z850C30主要性能
①同步速率。16MHz時鐘下,傳輸速率達4Mb/s;使用16MHz時鐘,傳輸速率達1Mb/s(FM編碼);使用16MHz時鐘,傳輸速率達500Kb/s(NRZI編碼)。
②異步性能。每個字符5、6、7或8位;1/2或2位停止位;奇或偶校驗;1、16、32、64倍時鐘格式;斷點產生和測試;奇偶、超載和幀出錯測試。
③按字節同步性能。內同步或外同步;1或2個同步字符;自動CRC產生、測試。
④SDLC/HDLC性能。異常中止序列的產生和檢測;“0”的自動插入和刪除,報文間標志的自動插入,地址段的識別,信息段剩余管理,CRC產生、測試;具有EOP識別/循不入口和出口的SDLC方式;可選NRZ、NRZI、曼徹斯特或FM編/解碼;具有時鐘恢復能力的數字鎖相環;具有自動回波和局部回送的診斷能力。
另外,Z85C30能在SDLC/HDLC方式下更高效地工作,如果有10×19位SDLC/HDLC幀狀態FIFO,14位SDLC/HDLC幀計數器,自動SDLC/HDLC標志發送,自動復位SDLC/HDLCUnderrun/EOM標志,自動預置SDLC/HDLCCRC等。
1.2Z85C30主要引腳簡介
Z85C30引腳按功能分為7組:數據地址總線、總線時序和復位、控制引腳、中斷控制、串行數據、通道控制引腳和時鐘引腳,如圖1所示。Z85C30引腳定義如圖2所示。
D7~D0:數據地址總線,用于傳送命令和數據。
RD、WR:讀、寫信號,用于對Z85C30的寄存器操作,低電平有效。
CE:片選信號。
A/B:A、B通道選擇,低電平表示選擇B通道,高電平選擇A通道。
D/C:數據/控制選擇,高電平表示與85C30之間傳輸的是數據,低電平表示與85C30間傳輸的是命令信號。
INT:中斷請求,低電平有效,當SCC需要申請中斷時,該信號有效。
INTACK:中斷響應,低電平有效。
IEI:中斷允許輸入。輸入,高電平有效。當有多個中斷源時,IEI和IEO一起組成中斷順序鏈優先級排隊電路。
IEO:中斷允許輸出。輸出,高電平有效。
PCLK:時鐘輸入,用來同步內部信號,是標準的TTL電平信號。
TxD、RxD:發送、接收數據,分A、B兩個通道。
TRxC、RTxC:通道時鐘,它們能被編程為幾種不同的操作械。RTxC能提供接收時鐘或傳送時鐘(在輸入方式),能提供傳輸時鐘計數器輸出(數據鎖相器)、晶體振蕩器輸出、波特率發生器輸出和輸入時鐘輸出(它們都是在輸出方式)。RTxC能提供接收時鐘、傳送時鐘、波特率發生器時鐘、數字鎖相環時鐘。
1.3Z85C30的接口時序
RD和WR是總線傳輸的兩個控制信號。CE、D/C、A/B和INTACK用于控制總線傳輸的類型。總線上傳輸的地址在有效后,RD和WR才變低。CE、WR和CE、RD鎖存地址的時序是一致的。
(1)讀周期時序
在RD和CE有效時,A/B和D/C上的地址被鎖存。在此周期內CE必須保持低,并且INTACK必須保持高。Z85X30的總線驅動設備只有在RD和CE都有效地才使能。在讀操作用D/C為高時,不會影響指針的狀態。當D/C為低且在內部操作完成后,指針復位到0。
(2)寫周期時序
在CE和WR有效時,A/B、D/C和數據D7~D0同時被鎖存。在此周期內CE必須保持低,并且INTACK必須保持高。在寫操作且D/C為高時,不會影響指針的狀態。當D/C為低且在內部操作完畢后,指針復位到0。
(3)中斷響應周期
當INTACK為低時,進入中斷響應周期。這個A/B、D/C、CE、WR信號都被忽略。
1.4Z85X30寄存器訪問
訪問寄存器有兩個步驟,是使用寄存器指針來完成尋址的。為尋址一個指定的寄存器,先通過寫入WR0的指針位來指定寄存器。因為Z85X30只有唯一的寄存器設置存在,因此,可以從兩個通道中的任意一個將指針寫入。當指針寫入后,再次的讀或寫周期(當D/C為低時)將存取剛才指定的寄存器。在讀和寫周期結束時,指針被復位到0。
對RR8(接收數據緩沖FIFO)的讀及對WR8(傳送數據緩沖FIFO)的寫操作,可以按以上方法進行,也可以在D/C為高時進行存取。當D/C為高時,可以直接對相應的數據寄存器進行存取,并且指針的狀態為獨立的。這樣,允許在一個周期內尋址數據寄存器,并且不影響指針的狀態。
2Z85C30與CPU的接口
以下介紹以8051作CPU與Z85C30的接口電路,如圖3所示。
Z85C30的時鐘選用7.0728MHz。54LS373用來鎖存片選信號和Z85C30的地址(用來區分命令、數據寄存器)。因為Z85C30的寫時序在數據有效后,才應出現WR的下降沿;在數據無效之前,應出現WR上升沿。用1片D觸發器54LS74和2個反相器件來延遲送到Z85C30的WR。由于電路設計為TTL電路,在實際的應用,還需加入TTL-RS232轉換電路芯片。
3軟件設計
3.1Z85Z30的I/O操作
X85C30有三種基本的I/O操作形式:查詢、中斷、塊操作。這三種I/O操作在初始化和數據傳送時涉及到寄存器操作。
查詢方式依靠軟件查詢串行控制器,從而決定什么時候數據應從串行控制器輸入或輸出。在此模式中,主中斷使能位和WAIT/DMA請求位都應編程為0,從而清除任何中斷或DMA請求。查詢是通過對RR0的狀態檢測進行的。在此模式中,中斷功能失效。在轉入數據處理前,必須對RR0讀分析,以決定進入怎樣的例程。
中斷方式中,串行控制器的每一個通道包括三個中斷源:接收器中斷、發送器中斷和外部/狀態中斷。
塊操作方式可將W/REQ輸出與WR1中的就緒/請求位配合。通過編程,W/REQ輸出在塊操作方式中能被定義為WAIT信號,在DMA方式中可作為REQ信號。
3.2軟件的編寫
不同的應用場合,對Z85C30的初始化流程不同,這就需要對Z85C30的寫寄存器賦予相應的初值。
圖38051與Z85C30的接口電路
在SCC初始化完成后,即可進行通信。傳送緩沖區和接收緩沖區全部為空。軟件把第1個傳送字符寫到傳送緩沖器,中斷才會產生。第1個傳送字符到了SCC的移位寄存器,傳送中斷產生。然后,SCC繼續判斷中斷,直到報文結束。報文結束時,應執行復位發送中斷賦值命令,用來禁止發送請求中斷。SCC檢測到最后一個字符,中斷將停止,直到另外的報文寫到傳送緩沖器。
寄存器RR2用來說明中斷矢量和狀態,它從B信道讀取。RR3是中斷賦值寄存器,用來指示中斷的類型,它從A信道讀取。看網絡補充版中列出了Z85C30的中斷流程。
外部/狀態中斷源包括:斷點/異常中斷、發送欠載/報文結束中斷、CTS中斷、同步/搜索中斷、DCD中斷、零計數中斷。它由WR1和WR15設置,只有WR1中外部/狀態中斷允許位置和WR15中的相應控制位置位后,外部/狀態條件才會產生中斷。