消除高可靠性無線工業(yè)控制系統(tǒng)中的干擾

　　消除高可靠性無線工業(yè)控制系統(tǒng)中的干擾

　　無線控制無疑為工業(yè)系統(tǒng)帶來了巨大優(yōu)勢，然而隨之而來的一些關鍵挑戰(zhàn)也急需克服。 本文審視高可靠性業(yè)控制系統(tǒng)所面臨的極具挑戰(zhàn)性的干擾，以及 Decawave、Linx Technologies、Digi 和 Atmel 的各種收發(fā)器器件和模塊所采用的不同頻率和無線協(xié)議。

　　有許多不同的方法可以最大程度地降低用于工業(yè)自動化的無線控制系統(tǒng)中的干擾。 設計人員可以通過權(quán)衡鏈路預算、距離、頻率和協(xié)議，以盡可能獲取最可靠的無線鏈路。 干擾來源十分廣泛，可能來自寬帶電氣噪聲，也可能來自其他附近運作的無線系統(tǒng)。

　　協(xié)議是優(yōu)化鏈路的一種方式，用碼分復用 （CDMA） 方法將丟失符號的影響降至最低。 現(xiàn)在，通常會增加前向糾錯和循環(huán)冗余檢查 （CRC） 功能來保持數(shù)據(jù)完整性，但它們會占用有效載荷中寶貴的字節(jié)數(shù)。

　　擴頻和跳頻技術也被用來盡可能降低干擾。 在某一頻率范圍內(nèi)擴展信號可進一步降低任意一個頻率干擾的影響。 或者鏈路可以檢測問題，并自動轉(zhuǎn)移到另一個頻帶，以避免跳頻方案中的干擾。

　　與此同時，設計者可以權(quán)衡通過這些技術實現(xiàn)的距離（對于某些系統(tǒng)最多可以達到 12 km），以在工廠內(nèi)實現(xiàn)更高的鏈路預算，提高對其他信號的抗干擾性。

　　所有這些技術都對所使用的頻譜具有連鎖反應。 Sub-GHz 868 MHz 和 902 MHz 頻帶擁塞了許多不同類型的鏈路，這意味著擴頻或跳頻根本不可行，而 2.4 GHz 頻帶不僅包含低功耗的 ZigBee 協(xié)議，還需為 Wi-Fi 和藍牙提供空間，也需要消除來自微波爐及其他工業(yè)系統(tǒng)的常見干擾。

　　在此舉例說明一項挑戰(zhàn)：只有少數(shù)的 ZigBee 通道不與 Wi-Fi 重疊（通道 15、20、25 和 26），因此干擾可忽略不計，而其余的每個 Wi-Fi 通道都有四個重疊 ZigBee 通道。 PER（分組差錯率）的降低與干擾源和接收器之間的距離以及中心頻率差（干擾源和接收器之間）有密切的關系，讓使用 2.4GHz 頻帶的系統(tǒng)設計者面臨巨大挑戰(zhàn)。

　　Decawave 不是直接去消除干擾，而是結(jié)合使用 3.5 GHz 至 6.5 GHz 頻帶和超寬帶協(xié)議，實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，從而提高抗干擾性。 DecaWave 的 DW1000 芯片是一種完整的單芯片 CMOS 超寬帶 IC，基于 IEEE802.15.4-2011 標準。 它是 ScenSor（尋找控制執(zhí)行網(wǎng)絡檢測服從回應）部件系列的第一款產(chǎn)品，在 110 kbps、850 kbps 和 6.8 Mbps 的數(shù)據(jù)速率下工作，并且由于更高的頻率，也可以在室內(nèi)外定位帶標簽的物體，精度達 10 cm。