基于直序扩频通信的无线公网自学习远程中继研究

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1、基于直序扩频通信的无线公网自学习远程中继研究　　摘要随着城市化建设进程加快，计量自动化系统中安装在移动信号盲区的终端设备普遍存在，移动运营商又不能及时处理这个信号盲区，终端设备始终不能上线，造成终端上线率、采集成功率、数据准确率等计量自动化系统重要考核指标不高，影响到计量自动化系统的实用化水平。文中提出了一种基于直序扩频技术的无线公网远程中继方法，用于解决信号盲区内计量终端上线问题，对于提高计量自动化系统的实用化水平、提升电力营销自动化水平具有重要意义。　　【关键词】计量终端信号盲区无线公网中继方法　　近几年来，南方电网各省公司集中采购了大量作为二级物质的各类计

2、量自动化终端，大力推进计量自动化系统的建设，提升了电力营销自动化水平，为实现智能电网提供了坚实基础。　　目前，南方电网各省计量自动化系统采集终端远程无线上传通道大多采用GPRS/CDMA方式，在现场运行的终端中有一部分安装在移动信号盲区的地下室或城郊结合部，由于移动信号在这些地区较弱甚至没有，移动运营商又不能及时处理这个信号盲区，造成终端上线率，采集信息成功率、数据准确率等计量自动化系统重要考核指标不高，影响到计量自?踊?系统的实用化水平。　　1直序扩频通信方式　　直接序列扩频是高安全性高抗扰性的一种无线序列型号传输方式，英文全称DirectSequenceSp

3、readSpectrum，简称直扩方式（DS方式）。　　直接序列扩频通过利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。直接序列扩频技术在军事通信和机密工业中得到了广泛的应用，是一种可靠安全的工业应用方案，其原理框图见图1和图2所示。　　根据香农定律：C=B*log2（1+S/N），在信道容量C一定时，可在不同的信号带宽B和信噪比S/N之进行取舍，用不同的信号带宽和相应的信噪比来实现传输，即信号带宽越宽，可传信噪比越低，甚至在信号被噪声淹没的情况下也可以实现可靠通信。将信号的频谱扩展，可实现低信

4、噪比信号传输，保证信号传输有较好的抗干扰性和较高的保密性。　　基于以上系统原理，直序扩频通信方式特点有：　　1.1抗频率陷落　　直序扩频通信方式信号传输时，带宽和信号频谱宽，由于传输引起的部分频谱的衰落不会导致信号频谱出现严重衰落。　　1.2抗多径干扰　　由于直序扩频通信系统中采用的伪码通常具有很好的自相关特性，不同路径传输来的信号很容易被分离开，并可在时间和相位上重新对齐，形成几路叠加，以大幅度地改善系统的性能。因而扩频系统对多径干扰可以变害为利，这是任何其它系统不易做到的。　　1.3同步时间长　　直序扩频通信系统随着伪随机码字的加长，要求的同步精度也越高，因

5、而同步时间变长。　　1.4抗干扰，截获能力强　　信号经过扩频调制后频谱被扩展，使信号的功率谱密度降低，信号完全淹没在噪声中，对其它同频段电台的接收不会形成干扰，信号也就不容易被发现，所以有非常高的隐蔽性，特别适合保密通信。　　1.5易实现多址通信　　不同的扩频码是正交或接近正交的，相互影响很小，可以把不同的扩频码作为用户的地址码，容易实现码分多址（CDMA）通信。　　直序扩频通信系统采用相关解扩，在接收端，接收信号经过放大混频后，经过与发射端相同且同步的PN码进行相关解扩，由扩频信号恢复出窄带信号，再对窄带信号进行相干解调，就得到原始信息序列。　　2无线信号中继

6、方式研究　　目前，一般解决处于无线通信信号盲区的计量自动化终端上线的方式有两种：采用高增益天线或移动信号放大方式来处理。高增益天线是使用一组高增益屏蔽线将终端的GPRS/CDMA模块信号天线延长到有信号区域，但是由于高增益天线本身价格不菲，现场安装施工困难，并且存在通信距离有限、通信效果不稳定等诸多不足，只能适用于部分较为简单的终端安装环境。　　对于采用移动信号放大方式解决信号覆盖问题，大多针对地下室等信号被屏蔽区域的覆盖，采用直放站作为信号源，但通信线缆、泄漏电缆等的敷设施工工期长、成本高，如需电力部门自身投资建设将花费较大；如果依赖移动运营商来解决，需重新进

7、行规划谈判，同时不能得到及时响应，也不一定能整改到位。　　2.1无线公网远程中继　　无线公网远程中继为使用中继传输的方式，通过加装中继设备（DTU）将无线公网信号中继到信号盲区的计量终端设备，使使计量终端设备获得通讯信号，完成登陆主站上线操作，同时又可不改变现有已经实施的系统、终端、表计等各类设备的拓扑结构，不用改变其他任何设备原有配置和属性，以便于现场操作。无线公网远程中继系统结构见图3所示。　　部署在信号盲区计量终端旁的本地中继设备使用RJ45等接口完成与计量终端的通信，部署在无线公网信号区域内远端中继设备使用GPRS等通信方式完成与计量自动化主站通信。　　

8、目前现场常用的无线公网信