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由定时基准站管理的网型无线通信系统 空军第3研究所李耀民 北京5130信箱107号张向荣摘要介绍由定时基准站管理的直扩MODEM网型无线通信系统的原理、设计实现方法,给出硬件框图及软件流程图和它的1种典型应用。 关键词定时基准直扩MODEM无线通信 引言 最近几年,GPS已广泛应用于各个学科领域,特别是GPS可以接收导航卫星的信息,为各工作站提供精确的秒脉冲定时信息。利用GPS的秒脉冲可以为各类无线通信系统提供准确的时间基准,协调系统内各工作站完成信息的收/发,而不需人工干预。 本文提出了1种基于直扩MODEM的网型无线通信系统。系统内不含GPS,系统内各工作站的定时信息由定时基准站管理,各工作站在接收到定时信息后,按照规定的收/发时间,自动实现系统内各工作站之间的信息交换。 该系统应用领域广泛,可用于电力、交通、石油等系统。 一、 系统组成及工作原理 系统由定时基准站及各工作站组成,如图1所示。 图1系统组成框图定时基准站及各工作站均含无线直扩MODEM。定时基准站周期地发送同步定时信息,各工作站在收到同步定时信息后,设置内部定时时间,自动完成信息的收/发。 本系统定时基准站的定时周期为1s。每1s发送1次同步定时信息。信息长度为5个字节,传输速率为9600bps,每个工作站的数据长度为30个字节。数据格式为1个起始位,8个数据位,1个停止位,无奇偶校验位。无线直扩MODEM的收/发转换时间小于1ms。规定每个工作站的发送时间为100ms。 假设系统内有3个工作站,各工作站的发送次序依次为#1工作站、#2工作站、#3工作站,系统的发送时序如图2所示。 图2系统工作时间图系统内各工作站采用半双工方式工作。定时基准站每1s发送1次5个字节的同步定时信息。各工作站在正确收到5个字节的同步定时信息后,启动内部定时器。每个工作站都有自己的发送时间。各个工作站的发送时间互不相同,每个工作站在自己预定的发送时间,将30个字节的信息发送出去。由于各个工作站的PN码序列均相同,1个工作站在发送信息时,其他工作站均可接收。这样,便组成了1个网型无线通信系统。 系统内工作站的数量多少,与速率、每个工作站发送的信息多少及定时基准站的定时周期有关。如定时基准站的定时周期为10s,速率仍为9600bps,每个工作站1次发送的数据小于80个字节（每个工作站1次发送时间小于100ms）,则系统内最大工作站的数量可达99个。系统各部分的发送时间关系如图3所示。 10s〖〗10s1[]2[]3[]……[]4[]5[]6[]1[]2[]3[]……[]4[]5[]6图3系统工作时间图 图中,1：定时基准站的发送时间（小于10ms）; 2：#1工作站的发送时间（100ms）; 3：#2工作站的发送时间（100ms）; 4：#98工作站的发送时间（100ms）; 5：#99工作站的发送时间（100ms）; 6：保护时间。 二、 直扩MODEM的设计与实现 无线直扩MODEM利用扩频芯片、射频模块、MCU及外围显示、控制电路实现,其组成框图如图4所示。 图4直扩MODEM组成框图在MCU的控制下,扩频芯片完成数据的加扩/解扩;射频模块实现收/发转换及数据的发送、接收;显示部分用于指示当前射频模块占用的波道号;状态预置用于设置系统的各种工作方式;RS232/422接口电路实现与DTE的接口,可根据需要选择。 三、 定时基准站的设计与实现 定时基准站的组成框图如图5所示。 图5定时基准站的组成框图MCU在完成初始化工作后,启动内部定时器,每1s发送1次5个字节的同步定时信息。软件流程图如图6所示。 图6定时基准站软件流程图四、 各工作站的设计与实现 各工作站的组成框图如图7所示。 图7各工作站的组成框图（方框内部分）图8各工作站程序流程图8251（I）实现MCU与DTE之间的收/发数据交换;8251（II）完成MCU与直扩MODEM间的收/发数据交换;工作站发送时间设置用于控制工作站的发送时间。MCU根据工作站的发送时间,控制直扩MODEM完成收/发转换。 各工作站程序流程图如图8所示。 MCU的程序主要包括以下几部分： （1） 初始化MCU; （2） 初始化8251（I）、8251（II）; （3） 开放MCU定时器中断; （4） 系统查询发送/接收。 其中,定时器中断用于控制工作站的发送时间段。工作站主程序采用查询方式工作。 五、 应用 下面给出系统的1个典型应用（无人值守信息传输系统）。 在许多情况下,可以将远端（如海岛、山头等工作站）设备采集到的信息自动传回到有人值守的工作站,这时,便可采用该系统。系统组成框图如图9所示。 图9无人值守信息传输系统组成框图结束语 在实际应用中,可以根据需要,灵活设置数据速率、定时基准站的定时周期及每一个工作站的报文长度,以满足使用要求。MES 参考文献 1ＤIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM TRANSCEIVERWinbond Electronic Corp.,1996 2902~928MHz GMSK RF MODULE. Winbond Electronic Corp., 1996
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