專利名稱：一種電力專用230MHz Mobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力無線數(shù)據(jù)終端技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電力專用230MHz Mobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端。
背景技術(shù)：
目前，我國電力負荷管理系統(tǒng)使用的無線通訊頻率在223 231MHz頻段，電力負荷管理系統(tǒng)已經(jīng)在該頻段建成覆蓋全國大部分地區(qū)的通信網(wǎng)，但由于230MHz數(shù)傳電臺本身固有的缺點，使得網(wǎng)絡(luò)沒有智能化網(wǎng)管功能，只能采取主站召喚和輪詢通信方式，通信速率低、網(wǎng)絡(luò)容量有限，致使使用頻率和效率并不高。Mobitex是由愛立信等多家公司聯(lián)合為企業(yè)數(shù)據(jù)采集通信而研制開發(fā)的無線窄帶蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由Mobitex運營商協(xié)會(MOA)負責保持其開放性，并為新的運營商提供幫助。目前全球有數(shù)百家公司正在從事與Mobitex相關(guān)的開發(fā)、研制和生產(chǎn)，在世界上的多個國家，Mobitex網(wǎng)絡(luò)均在為大量客戶提供服務(wù)，上千種應(yīng)用以及來自領(lǐng)先硬件和軟件廠商的大量產(chǎn)品可滿足每一個用戶的不同需求，已擁有400M、800M、900M頻段設(shè)備，其中 SOOMMobitex無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)在河北、遼寧、江蘇、上海、北京等地試點運行，運行情況良好。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種電力專用230MHz Mobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端， 基于Mobitex的開放協(xié)議,實現(xiàn)電力系統(tǒng)現(xiàn)有230MHz頻段的設(shè)備接入Mobitex無線網(wǎng)絡(luò)， 可以直接利用現(xiàn)有頻段資源，彌補230MHz數(shù)傳電臺的不足，提升電力營銷負荷管理水平和配電自動化水平。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種電力專用230MHz Mobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端,包括主處理器、基帶處理 DSP芯片一、基帶處理DSP芯片二、射頻調(diào)制解調(diào)器一、射頻調(diào)制解調(diào)器二、通道選擇單元、 發(fā)射模塊、接收模塊和射頻天線，主處理器分別與基帶處理DSP芯片一、基帶處理DSP芯片
二、通道選擇單元、發(fā)射模塊、FLASH存儲器、狀態(tài)顯示電路和調(diào)試接口電路相連接，主處理器還依次與數(shù)據(jù)接口保護電路和數(shù)據(jù)接口相連接，基帶處理DSP芯片一依次與射頻調(diào)制解調(diào)器一和通道選擇單元相連，基帶處理DSP芯片二依次與射頻調(diào)制解調(diào)器二和通道選擇單元相連，所述通道選擇單元還分別與發(fā)射模塊和接收模塊相連，發(fā)射模塊和接收模塊分別與射頻天線相連接，所述主處理器與230MHz Mobitex的基帶處理DSP芯片一、基帶處理DSP 芯片二構(gòu)成主-從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，基帶處理DSP芯片一和射頻調(diào)制解調(diào)器一構(gòu)成的基帶處理通信單元一與基帶處理DSP芯片二和射頻調(diào)制解調(diào)器二構(gòu)成的基帶處理通信單元二按照雙模冗余備份原則設(shè)計互為備份。所述主處理器基于ARM1176JZF-S內(nèi)核和Linux操作系統(tǒng)。所述基帶處理DSP芯片一和基帶處理DSP芯片二為C55X系列芯片。[0009]所述射頻調(diào)制解調(diào)器一和射頻調(diào)制解調(diào)器二基于電力專用230MHz頻段的十五對 雙工頻點和十個單位頻點，可實現(xiàn)6. 25kHz,12. 5kHz,18. 75kHz和25kHz四種可調(diào)頻點寬 度，相應(yīng)通信速率分別為 1. 2kbps、2. 4kbps>4. 8kbps、9. 6kbps、19. 2kbps。所述通道選擇單元電路基于電子開關(guān)芯片⑶4066芯片。所述射頻天線為MM0 2*2天線。所述數(shù)據(jù)接口保護電路基于光電隔離和ESD防靜電設(shè)計。所述數(shù)據(jù)接口同時提供RJ45接口、USB接口和UART接口。所述發(fā)射模塊是最大功率可達25W的可調(diào)雙功放的功率合成發(fā)射電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是1)立足于現(xiàn)有230MHz無線數(shù)傳電臺系統(tǒng)和800MHz Mobitex無線通信系統(tǒng)，基于 Mobitex開放的協(xié)議棧和電力系統(tǒng)現(xiàn)有230MHz頻段資源，符合我國電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸特占.2)可填補230MHz Mobitex無線通信系統(tǒng)的研究空白，有利于對電力系統(tǒng)現(xiàn)有 230MHz的數(shù)傳電臺無線通信系統(tǒng)和800MHzMobitex無線通信系統(tǒng)的升級改造。3)突破了 230MHz數(shù)傳電臺無線系統(tǒng)和800MHz Mobitex無線通信系統(tǒng)只有25KHz 頻點帶寬的限制，實現(xiàn)了四種可調(diào)頻點帶寬和相應(yīng)通信速率。4)在現(xiàn)有功能單一的電力終端產(chǎn)品和無線通信模塊的基礎(chǔ)上，將電力業(yè)務(wù)與通信 終端進行集成化設(shè)計，為配電和用電營銷自動化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)提供高性能、低成本、集成度 高和工業(yè)級的電力終端產(chǎn)品支撐平臺，滿足電力系統(tǒng)負荷管理和配變監(jiān)測方面的需求。

圖1是本實用新型實施例的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例的FDD雙工方式多載波頻譜圖；圖3是本發(fā)明實施例的物理層下行發(fā)射和接收通信結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例的物理層上行發(fā)射和接收通信結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型實施例的軟件流程結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型實施例的系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明如圖1,是本實用新型一種電力專用230MHz Mobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端實施 例的硬件結(jié)構(gòu)示意圖，包括主處理器300、基帶處理DSP芯片一 301、基帶處理DSP芯片二 302、射頻調(diào)制解調(diào)器一 303、射頻調(diào)制解調(diào)器二 304、通道選擇單元305、發(fā)射模塊306、接收 模塊307和射頻天線308，主處理器300分別與基帶處理DSP芯片一 301、基帶處理DSP芯 片二 302、通道選擇單元305、發(fā)射模塊306、FLASH存儲器309、狀態(tài)顯示電路和調(diào)試接口電 路311相連接，主處理器300還依次與數(shù)據(jù)接口保護電路313和數(shù)據(jù)接口 314相連接，基帶 處理DSP芯片一 301依次與射頻調(diào)制解調(diào)器一 303和通道選擇單元305相連，基帶處理DSP 芯片二 302依次與射頻調(diào)制解調(diào)器二 304和通道選擇單元305相連，所述通道選擇單元305 還分別與發(fā)射模塊306和接收模塊307相連，發(fā)射模塊306和接收模塊307分別與射頻天線308相連接，主處理器300與230MHz Mobitex的基帶處理DSP芯片一 301、基帶處理DSP 芯片二 302構(gòu)成主-從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，基帶處理DSP芯片一 301和射頻調(diào)制解調(diào)器一 303構(gòu)成的基帶處理通信單元一與基帶處理DSP芯片二 302和射頻調(diào)制解調(diào)器二 304構(gòu)成的基帶處理通信單元二按照雙模冗余備份原則設(shè)計互為備份，該終端由雙路穩(wěn)壓及監(jiān)測單元310供電。實施例中，主處理器300基于ARM1176JZF-S內(nèi)核和Linux操作系統(tǒng)，通過總線實現(xiàn)對基帶處理DSP芯片一 301、基帶處理DSP芯片二 302、射頻調(diào)制解調(diào)器一 303、射頻調(diào)制解調(diào)器二 304、通道選擇單元305、發(fā)射模塊306、雙路穩(wěn)壓及監(jiān)測單元310、FLASH存儲器 309和調(diào)試接口電路311等多任務(wù)的調(diào)度管理。基帶處理DSP芯片一 301、基帶處理DSP芯片二 302采用美國TI公司的C55X系列芯片，用于進行信號基帶處理，基于DSP的軟件無線電特性，自適應(yīng)跟蹤信號變化，實現(xiàn)信號的基帶調(diào)制和解調(diào)、均衡和濾波、帶寬選擇、以及遵照Mobitex協(xié)議的MPAK包的安裝和解析。其調(diào)制方式為GMSK，基帶信號頻偏可設(shè)為I kHz、2kHz、3kHz、4kHz和5kHz。作為相互獨立的系統(tǒng)，DSP芯片和主處理器之間通過SPI通信接口進行信息交換，信息格式分為命令格式和數(shù)據(jù)格式，默認狀態(tài)為命令格式。兩個互為備份的基帶處理DSP芯片一 301和基帶處理DSP芯片二 302的使用有效性由主處理器300控制。通道選擇單元305電路基于電子開關(guān)芯片⑶4066芯片，開關(guān)頻率可達IOOkHz，指定主處理器的一個CPIO管腳與電子開關(guān)芯片⑶4066芯片的通道選擇使能信號相連，由主處理器輸出的控制信號實現(xiàn)通道選擇。射頻天線308為MMO 2*2天線，基于正交調(diào)制解調(diào)的智能信號傳輸技術(shù)，采用2*2 智能天線陣元電路，提高信號發(fā)送距離和接受靈敏度。數(shù)據(jù)接口保護電路313基于光電隔離和ESD防靜電設(shè)計，增強了接口的可靠性和穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)接口 314同時提供RJ45接口、USB接口和UART接口，可與其他設(shè)備通過相應(yīng)接口靈活連接。雙路穩(wěn)壓及監(jiān)測單元310提供兩路+5v/lA直流輸出，實時監(jiān)測電源狀態(tài)在電源以及負載異常時，產(chǎn)生故障報警信息，并自行保護、切換電源，保證系統(tǒng)正常供電，增強供電可靠性。發(fā)射模塊306是最大功率可達25W的可調(diào)雙功放的功率合成發(fā)射電路,依據(jù)無線信號功率可調(diào)原理和現(xiàn)有230MHz數(shù)傳電臺設(shè)備通信功率可達25W性能特點，基于以傳輸線變壓器為基礎(chǔ)的大功率合成的雙高頻功放電路，整體采用薄膜封裝電路，電路性能好、可靠性高、尺寸小、重量輕、散熱好、損耗低、價格便宜。FLASH存儲模塊類型可為OneNANDFlash、NORFlash類型的存儲器，容量最大為 32MB，用于存儲程序和大量的采集數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)按照要求查詢、修改、刪除或添加，可以緩存升級程序，F(xiàn)LASH全部面向電力用戶開放，便于二次開發(fā)。調(diào)試接口電路311，提供一個RJ45接口，實現(xiàn)程序下載和狀態(tài)輸出查詢等功能。狀態(tài)顯示電路312，用于指示以下任意一種或多種狀態(tài)電源狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、通信狀態(tài)、信號狀態(tài)。接收模塊307基于兩級高頻小信號放大和濾波電路，實現(xiàn)有用信號的線性放大和噪聲的濾除。[0039]如圖2是本實用新型實施例的FDD雙工方式多載波頻譜圖，射頻調(diào)制解調(diào)器一303 和射頻調(diào)制解調(diào)器二 304，用于進行信號的振蕩、混頻、調(diào)制等處理，可工作于電力專用十五對雙工頻點和十個單工頻點，突破數(shù)傳電臺無線系統(tǒng)和800MHz Mobitex無線通信系統(tǒng)只有25KHz頻點帶寬的限制，實現(xiàn)了 6. 25kHz,12. 5kHz,18. 75kHz和25kHz四種可調(diào)頻點寬度。具體地，以6. 25kHz帶寬為一子載波，整個25kHz頻點帶寬可分為四組子載波，編號分別為0號子載波、I號子載波、2號子載波、3號子載波。在通信時根據(jù)信息數(shù)據(jù)量，可靈活選擇子載波數(shù)量，提高通信效率，相應(yīng)通信速率分別為I. 2kbps,2. 4kbps,4. 8kbps,9. 6kbps、 19.2kbps。如圖3，是本發(fā)明實施例物理層下行發(fā)射和接收通信結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)構(gòu)包括基站 501、編碼502、交織503、調(diào)制504、載波組映射505、2*2天線發(fā)射506、2*2天線接收507、載波組解映射508、解調(diào)509、解碼510、解交織511、終端512順次實現(xiàn)。如圖4，是本發(fā)明實施例物理層上行發(fā)射和接收通信結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)構(gòu)包括基站 601、編碼602、交織603、調(diào)制604、載波組映射605、2*2天線發(fā)射606、2*2天線接收607、載波組解映射608、解調(diào)609、解碼610、解交織611、終端612順次實現(xiàn)。如圖5，是本實用新型實施例的軟件流程圖，包括以下步驟步驟801，終端上電，調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)Initial_SyS ()，初始化系統(tǒng)參數(shù)，若不成功則調(diào)用系統(tǒng)軟關(guān)機函數(shù)PoWer_ofT()，使終端復(fù)位后重新啟動；步驟802，調(diào)用終端注冊函數(shù)Get_MobiteX_RSSI ()，掃描頻段，獲取本地信號無線網(wǎng)絡(luò)信號強度，與基站同步，連接基站并注冊終端信息，若不成功則調(diào)用系統(tǒng)軟關(guān)機函數(shù) Power_off (),使終端復(fù)位后重新啟動；步驟803，調(diào)用數(shù)據(jù)通信模式函數(shù)Cmd_data_m0del ()，將終端默認的命令通信模式切換到數(shù)據(jù)通信模式，以便接受和發(fā)送通信數(shù)據(jù)，若不成功則調(diào)用系統(tǒng)軟關(guān)機函數(shù) Power_off (),使終端復(fù)位后重新啟動；步驟804，啟動主線程Cmain: :SVC，實現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)度和管理，若不成功則調(diào)用系統(tǒng)軟關(guān)機函數(shù)Power_off (),使終端復(fù)位后重新啟動；步驟805，啟用Socket偵聽，判斷本地通信接口是否有數(shù)據(jù)收發(fā)，若有則調(diào)用Com_ socket_local ()函數(shù)，進行數(shù)據(jù)收發(fā)，若不成功則再次建立鏈接，重新收發(fā)；步驟806，啟用Socket偵聽，判斷無線通信接口是否有數(shù)據(jù)收發(fā)，若有則調(diào)用Com_ socket_radio()函數(shù)，進行數(shù)據(jù)收發(fā)，若不成功則再次建立鏈接，重新收發(fā)；步驟807,主線程Cmain: : svc未退出，系統(tǒng)繼續(xù)運行,若等待主線程Cmain: :svc退出，則調(diào)用系統(tǒng)軟關(guān)機函數(shù)Power_off (),使終端復(fù)位后重新啟動；如圖6，是本實用新型實施例的系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)示意圖，該電力專用230MHz Mobitex 主從冗余無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)由電力專用230MHz Mobitex終端、基站、通信前置機、電力應(yīng)用業(yè)務(wù)中心和無線網(wǎng)管中心等幾部分構(gòu)成，其中，無線網(wǎng)管中心負責對整個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置、監(jiān)控、執(zhí)行網(wǎng)管功能；通信前置機執(zhí)行通信路由功能，保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部信息的可靠傳輸，基站和 230MHz Mobitex終端基于230MHz頻點，遵循Mobitex無線通信協(xié)議進行無線通信。
權(quán)利要求1.一種電力專用230MHz Mobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端，其特征在于，包括主處理器、基帶處理DSP芯片一、基帶處理DSP芯片二、射頻調(diào)制解調(diào)器一、射頻調(diào)制解調(diào)器二、通道選擇單元、發(fā)射模塊、接收模塊和射頻天線，主處理器分別與基帶處理DSP芯片一、基帶處理DSP芯片二、通道選擇單元、發(fā)射模塊、FLASH存儲器、狀態(tài)顯示電路和調(diào)試接口電路相連接，主處理器還依次與數(shù)據(jù)接口保護電路和數(shù)據(jù)接口相連接，基帶處理DSP芯片一依次與射頻調(diào)制解調(diào)器一和通道選擇單元相連，基帶處理DSP芯片二依次與射頻調(diào)制解調(diào)器二和通道選擇單元相連，所述通道選擇單元還分別與發(fā)射模塊和接收模塊相連，發(fā)射模塊和接收模塊分別與射頻天線相連接，所述主處理器與230MHz Mobitex的基帶處理DSP芯片一、基帶處理DSP芯片二構(gòu)成主-從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，基帶處理DSP芯片和射頻調(diào)制解調(diào)器一構(gòu)成的基帶處理通信單元一與基帶處理DSP芯片二和射頻調(diào)制解調(diào)器二構(gòu)成的基帶處理通信單元二按照雙模冗余備份原則設(shè)計互為備份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電力專用230MHzMobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端,其特征在于，所述主處理器基于ARM1176JZF-S內(nèi)核和Linux操作系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力專用230MHzMobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端,其特征在于，所述基帶處理DSP芯片一和基帶處理DSP芯片二為C55X系列芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種電力專用230MHzMobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端，其特征在于，所述射頻調(diào)制解調(diào)器一和射頻調(diào)制解調(diào)器二基于電力專用230MHz頻段的十五對雙工頻點和十個單位頻點，可實現(xiàn)6. 25kHz、12. 5kHz、18. 75kHz和25kHz四種可調(diào)頻點寬度，相應(yīng)通信速率分別為 I. 2kbps,2. 4kbps,4. 8kbps,9. 6kbps、19. 2kbps。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種電力專用230MHzMobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端，其特征在于，所述通道選擇單元電路基于電子開關(guān)芯片⑶4066芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力專用230MHzMobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端,其特征在于，所述通道選擇單元電路基于電子開關(guān)芯片⑶4066芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力專用230MHzMobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端,其特征在于，所述射頻天線為MMO 2*2天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力專用230MHzMobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端,其特征在于，所述數(shù)據(jù)接口保護電路基于光電隔離和ESD防靜電設(shè)計。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力專用230MHzMobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端,其特征在于，所述數(shù)據(jù)接口同時提供RJ45接口、USB接口和UART接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力專用230MHzMobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端，其特征在于，所述發(fā)射模塊是最大功率可達25W的可調(diào)雙功放的功率合成發(fā)射電路。
專利摘要本實用新型涉及電力無線數(shù)據(jù)終端技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電力專用230MHz Mobitex主從冗余無線數(shù)據(jù)終端，其特征在于，包括ARM主處理器、基帶處理DSP芯片一、基帶處理DSP芯片二、射頻調(diào)制解調(diào)器一、射頻調(diào)制解調(diào)器二、通道選擇單元、發(fā)射模塊、接收模塊和MIM02*2天線，ARM主處理器與基帶處理DSP芯片一、基帶處理DSP芯片二構(gòu)成主-從結(jié)構(gòu)，基帶處理DSP芯片一和基帶處理DSP芯片二互為備份。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是基于Mobitex開放的協(xié)議棧和電力系統(tǒng)現(xiàn)有230MHz頻段資源，有利于對電力系統(tǒng)現(xiàn)有230MHz的數(shù)傳電臺和800MHzMobitex無線通信系統(tǒng)的升級改造。
文檔編號H04L1/22GK202353571SQ20112042453
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉君, 平安, 張紹林, 熊琛, 胡紹剛, 逯遙, 陸俊, 龔鋼軍 申請人:華北電力大學(xué), 遼寧省電力有限公司鞍山供電公司