消除高可靠性无线工业控制系统中的干扰

　　消除高可靠性无线工业控制系统中的干扰

　　无线控制无疑为工业系统带来了巨大优势，然而随之而来的一些关键挑战也急需克服。 本文审视高可靠性业控制系统所面临的极具挑战性的干扰，以及 Decawave、Linx Technologies、Digi 和 Atmel 的各种收发器器件和模块所采用的不同频率和无线协议。

　　有许多不同的方法可以最大程度地降低用于工业自动化的无线控制系统中的干扰。 设计人员可以通过权衡链路预算、距离、频率和协议，以尽可能获取最可靠的无线链路。 干扰来源十分广泛，可能来自宽带电气噪声，也可能来自其他附近运作的无线系统。

　　协议是优化链路的一种方式，用码分复用 （CDMA） 方法将丢失符号的影响降至最低。 现在，通常会增加前向纠错和循环冗余检查 （CRC） 功能来保持数据完整性，但它们会占用有效载荷中宝贵的字节数。

　　扩频和跳频技术也被用来尽可能降低干扰。 在某一频率范围内扩展信号可进一步降低任意一个频率干扰的影响。 或者链路可以检测问题，并自动转移到另一个频带，以避免跳频方案中的干扰。

　　与此同时，设计者可以权衡通过这些技术实现的距离（对于某些系统最多可以达到 12 km），以在工厂内实现更高的链路预算，提高对其他信号的抗干扰性。

　　所有这些技术都对所使用的频谱具有连锁反应。 Sub-GHz 868 MHz 和 902 MHz 频带拥塞了许多不同类型的链路，这意味着扩频或跳频根本不可行，而 2.4 GHz 频带不仅包含低功耗的 ZigBee 协议，还需为 Wi-Fi 和蓝牙提供空间，也需要消除来自微波炉及其他工业系统的常见干扰。

　　在此举例说明一项挑战：只有少数的 ZigBee 通道不与 Wi-Fi 重叠（通道 15、20、25 和 26），因此干扰可忽略不计，而其余的每个 Wi-Fi 通道都有四个重叠 ZigBee 通道。 PER（分组差错率）的降低与干扰源和接收器之间的距离以及中心频率差（干扰源和接收器之间）有密切的关系，让使用 2.4GHz 频带的系统设计者面临巨大挑战。

　　Decawave 不是直接去消除干扰，而是结合使用 3.5 GHz 至 6.5 GHz 频带和超宽带协议，实现更高的数据速率，从而提高抗干扰性。 DecaWave 的 DW1000 芯片是一种完整的单芯片 CMOS 超宽带 IC，基于 IEEE802.15.4-2011 标准。 它是 ScenSor（寻找控制执行网络检测服从回应）部件系列的第一款产品，在 110 kbps、850 kbps 和 6.8 Mbps 的数据速率下工作，并且由于更高的频率，也可以在室内外定位带标签的物体，精度达 10 cm。