1 專用無線數(shù)傳系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)
    圖1所示是一個無線數(shù)傳電臺的整體結(jié)構(gòu)圖。現(xiàn)在國內(nèi)大部分的遙控遙測電臺都是用模擬調(diào)頻對講發(fā)信機(即車載電臺)加MODEM芯片改制而成的,。它不是專業(yè)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸設(shè)備,，而是工作于230 MHz／800 MHz數(shù)傳業(yè)務(wù)頻段和350 MHz／800 MHz集群業(yè)務(wù)頻段的對講機。這種方式在國外早已淘汰,。用這種電臺傳輸數(shù)據(jù)存在著可靠性差,、性能指標(biāo)低、誤碼率高,、靈敏度低,、無網(wǎng)管等缺點,。如果數(shù)據(jù)傳不回來或控制不能下達(dá)，它將無法判斷是停電,、電源壞,、信號差、天線饋線不匹配,、溫度高還是PLC／／RTU無數(shù)據(jù),。因此，在要求高速度,、遠(yuǎn)距離,、高可靠性的傳輸中，則應(yīng)當(dāng)采用本文給出的基于DSP (Digital SignalProcess-ing)等技術(shù)的數(shù)傳電臺,。而美國MDS公司以及DATAIANC等廠家的設(shè)備,，也具備這些功能。

2 無線數(shù)傳工作原理
    無線數(shù)傳系統(tǒng)中上位機與模塊間的通信是通過異步串口來完成的,。在通信前,，串口的數(shù)據(jù)幀格式(8個數(shù)據(jù)位或9個數(shù)據(jù)位)與速率應(yīng)與模塊一致。上位機與模塊間的通信內(nèi)容有兩類,，一類是數(shù)據(jù),，一類是命令。數(shù)據(jù)或命令可用DTR或DSR信號來區(qū)分,。無論是上位機傳給模塊還是模塊傳給上位機的數(shù)據(jù)都采用無格式傳送(透明傳送),。在使用中，一般用戶不會涉及到模塊間的數(shù)據(jù)傳輸控制及格式,。但作為對模塊的基本工作原理的了解,，以及在時序要求較嚴(yán)的應(yīng)用中，對模塊間的傳輸格式以及傳輸中每一部分所占用的時間,，都應(yīng)有一定的了解,。

2．1 模塊發(fā)送過程
    當(dāng)模塊收到上位機的數(shù)據(jù)后，模塊先通過DTR線判斷收到的數(shù)據(jù)是命令還是數(shù)據(jù),，若是命令則執(zhí)行相應(yīng)的命令,；若是發(fā)送數(shù)據(jù),，則先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖區(qū),，并同時將模塊的狀態(tài)由接收狀態(tài)轉(zhuǎn)換成發(fā)射狀態(tài)，這個轉(zhuǎn)換過程需要100 ms,，狀態(tài)轉(zhuǎn)換完成后,，再啟動發(fā)送打包程序。發(fā)送打包程序的功能是將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)打包成適合無線發(fā)送的數(shù)據(jù)包,，并將一些控制信令動態(tài)地插入到數(shù)據(jù)包中,，然后將這個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)送到模塊中的數(shù)據(jù)調(diào)制口,，并按V23協(xié)議以FSK的調(diào)制方式發(fā)射出去。在這個過程中,，所有的進程均是并行完成的,。
2．2 模塊接收過程
    在接收狀態(tài)下，接收機總是接收碼流中的同步信息,，一旦收到同步信息,，將立刻進行位同步，獲得位同步后,，再進行碼同步,，碼同步完成后，即可接收數(shù)據(jù)及控制信息,。收到數(shù)據(jù)后,，再按規(guī)定的串口幀格式傳送給上位機。
2．3 基本數(shù)傳功能
    常見的數(shù)傳模塊的功能一般分為基本數(shù)傳功能,、擴展功能,、高級擴展功能等三種。這里主要介紹實現(xiàn)基本數(shù)傳功能的硬件連接方式,。如果用TX表示設(shè)備端口上的數(shù)據(jù)發(fā)送(數(shù)據(jù)離開功能塊)端子,，用RX表示設(shè)備端口上的數(shù)據(jù)接收(數(shù)據(jù)進入功能塊)端子，那么,，設(shè)備A與設(shè)備B之間的串口連接方式如圖2所示,。

    如果將串口連線也看成一個兩端口的設(shè)備，并對這兩個端口的端子做標(biāo)注,，則兩設(shè)備進行串口通訊的連接電路如圖3所示,，其中圖3中間框內(nèi)的串口連線可以看成一個兩端口的設(shè)備。如果用無線數(shù)傳模塊替代串口連接線,，則設(shè)備A與設(shè)備B之間的通信連接電路如圖4所示,。
    對比圖3與圖4可以看出，如果將兩個無線模塊組成的無線信道也看成是一個兩端口的設(shè)備,，則對設(shè)備A與設(shè)備B而言,，串口通訊時有線連接與無線連接的端子的對應(yīng)關(guān)系是一樣的。

3 組網(wǎng)設(shè)計和現(xiàn)場測試
3．1 理論計算
    無線數(shù)傳電臺的通信距離,、聯(lián)通后的誤碼率大小和系統(tǒng)抗干擾及穩(wěn)定性等指標(biāo),，在理論上取決于傳輸視距和接收物強度等兩個因素。
    對于視距傳輸而言,，電波信號的傳輸根據(jù)工作波長(頻段)的長短不同,，具有地面波傳輸(長波)、電離層反射傳輸(短波)和空中傳輸(超短波、微波1三種方式,。我國無線電管理部門將專用無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)主要分配到200～240 MHz頻段(另外還有800 MHz等頻段),，這個頻段的電波傳播是通過空中進行的。由于地球曲率的影響,、兩個點(主站天線高度為H,，遠(yuǎn)程站天線高度為h)之間最大可視距離D為：
   
    假設(shè)主站天線架設(shè)在辦公樓頂(高約為100m)，遠(yuǎn)程站天線架設(shè)在平房頂上(高約4 m),，則：
   
    考慮到230 MHz電波具有一定的繞射能力,。并假設(shè)天線理論最遠(yuǎn)可以通過50 km左右。因此,，天線架設(shè)的相對高度是決定通信距離的第一因素,。

當(dāng)接收場強電波從電臺發(fā)出后，再經(jīng)過饋線和天線,，它將通過空中向遠(yuǎn)方傳播,。而當(dāng)信號受到衰減并到達(dá)遠(yuǎn)端接收機時，其場強電平為：
    Pr=P1+G1+Gr-Lt-Lr-Lo
    式中,，Pr為正常接收電平(dBm),，只為發(fā)信功率(dBm)，Gt,、Gr為收發(fā)天線增益(dBm),，Lt、Lr為收發(fā)饋線損耗(dBm),，Lo為自由空間損耗(dBm),。其中自由空間損耗為Lo=32．45+201gf(MHz)+201gD(km)。其中f的單位為MHz,，D的單位為km,。
    電波信號到達(dá)接收機的場強不同，解調(diào)輸出信號的信噪比亦會不同,，從而會影響系統(tǒng)的判斷而造成誤碼,。如果場強太小，即使距離再近,，接收機也接收不到,。所以接收場強是決定通訊距離的第二因素。
    接收場強Pr與接收機的門限電平(即在BER小于10-6時接收機要求的場強電平值,。不同的電臺,，該指標(biāo)不同，一般為-11O dBm)的差距即為衰落儲備,。Pr與接收門限電平的差距越大,，衰落儲備應(yīng)當(dāng)越多，抗干擾能力越強,，誤碼越少,，一般要求衰落儲備在20 dBm以上。
3．2 實際側(cè)試
    由于自來水系統(tǒng)的要求,，一般取水泵站與凈水廠都有一定的距離和高差,，以便充分利用勢能來輸送水。因此,，遠(yuǎn)程分站與主站的實際環(huán)境往往有山丘,、建筑物、樹木等,。這種情況會以不同程度和方式影響信號的傳輸,。故在工程設(shè)計前，必須進行現(xiàn)場信號傳輸和接收場強的測試(應(yīng)準(zhǔn)確到dBm),，以便根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和工作要求,，確定主站和各遠(yuǎn)程子站電臺的功能、天線類型,、架設(shè)高度等參數(shù),，只有使上下信號具有足夠的抗干擾能力，才能實現(xiàn)有效可靠的數(shù)據(jù)采集和控制,。

4 結(jié)束語
    本文提供了實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)高效可靠傳輸?shù)囊环N新途徑,。事實上，只要選用技術(shù)指標(biāo)高,、質(zhì)量穩(wěn)定可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品,，再通過現(xiàn)場測試來確定天線類型、架設(shè)高度和電臺的功率,，那么,，用無線數(shù)傳電臺就一定能夠?qū)崿F(xiàn)高速率、高穩(wěn)定,、高可靠性的無線數(shù)據(jù)傳輸,。