分站、信號傳輸系統及網絡拓撲結構技術方案

本實用新型專利技術提供一種分站、包括該分站的多頻段信號傳輸系統以及用于其的網絡拓撲結構。所述系統采用普通通信線纜為介質，通過通信分站傳輸數據，數據傳輸采用多頻段FSK調頻信號傳輸。本實用新型專利技術的信號傳輸系統系統簡單、施工技術和成本低；單級傳輸距離遠，數據傳輸容量大；組網方式靈活多變、高效，終端分站數量多、覆蓋范圍廣。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及礦井、隧道用集群對講通信、廣播、人員定位系統的信號傳輸。具體地，涉及一種分站、多頻段FSK信號傳輸系統以及用于其的網絡拓撲結構。
技術介紹
礦井、隧道電磁環境狀況復雜，電磁波在空間傳輸損耗嚴重，無線通信距離短，無線通信必須通過有線傳輸信號的方式來延長通信距離。目前礦井、隧道用集群對講通信、廣播、人員定位系統多采用以下幾種信號傳輸方式第一，泄漏電纜傳輸。傳統的通信設備多采用泄露電纜作為傳輸介質，且泄露電纜兼負無線信號收發功能，因此布線受環境影響較大，且長距離傳輸的信號易衰減，需要大量·的中繼器，系統組網方式有限，施工復雜，價格昂貴。第二，CAN、RS485通信銅纜有線傳輸。在人員定位系統中多采用該傳輸系統，但是該方式數據傳輸速率低，距離短，信息容量低。第三，光纖環網對講、廣播系統。對于無環網條件礦井、臨時隧道施工等環境下，該系統的成本高，網絡復雜。第四，功放輸出、長距離擴音廣播喇叭。此種方式多用于較小區域范圍，如廣場、校園，該傳輸方式的終端數量有限。因此，在礦井、隧道用集群對講通信、廣播、人員定位系統中亟需一種能夠解決上述問題的信號傳輸系統。
技術實現思路
本技術旨在提供分站以及包括該分站的信號傳輸系統，以克服上文提到的現有技術中的問題。根據本技術的一個方面，提供了一種分站，其特征在于，該分站包括主控制模塊，包括主控制器和外部端口 ；多調頻調制模塊，與所述主控制模塊連接，所述多頻段調制模塊包括第一控制單元，包括依序連接的卷積碼編碼器、傅里葉逆變換器、數據成幀器和數字濾波器；第一模擬前端模塊，與所述第一控制單元連接，包括依序連接的數字調頻電路、數模轉換器、模擬濾波器和信號驅動電路；第二模擬前端模塊，包括依序連接的數字解調電路、模數轉換器、信號放大器、模擬濾波器、接收放大器；以及第二控制單元，與所述第二模擬前端模塊連接，包括依序連接的噪聲消除電路、傅里葉變換器和卷積碼解碼器；其中，所述數字調頻電路為多頻段4FSK調制電路，所述數字解調電路為多頻段4FSK解調電路。在本技術的分站的一個優選實施方案中，所述數字調制為多頻段2nFSK調制，所述數字解調為多頻段2nFSK解調，其中η為大于2的整數。在本技術的分站的一個優選實施方案中，所述分站還包括射頻收發模塊，與所述主控制模塊連接，且包括依序連接的射頻編解碼控制器和射頻功率放大器。在本技術的分站的一個優選實施方案中，所述分站還包括音頻編解碼模塊，與所述主控制模塊連接，且包括依序連接的音頻編解碼器和數字功率放大器。在本技術的分站的一個優選實施方案中，所述分站還包括RFID收發模塊，與所述主控制模塊連接，且包括依序連接的包括人員定位控制器和2. 4GHz無線信號收發器。信號解調過程是信號調制過程的逆過程。·在信號調制過程中，所述多調頻調制模塊的第一控制單元和第一模擬前端模塊對輸入的數字信號進行一系列運算，輸出若干組獨立的編碼，多組編碼組成數據幀。由于多組輸出編碼相互獨立，所以信息安全性高、抗干擾能力強。然后對輸出編碼進行多頻段FSK調制，將總帶寬劃分成若干子帶寬，相對于傳統的單頻段FSK調制模式，多頻段FSK調制增加了信息傳輸密度，提高了數據傳輸容量。根據本技術的一個方面，提供了一種多調頻信號傳輸系統，其特征在于，該系統包括上述的第一分站和第二分站，且所述第一分站和所述第二分站之間通過通信線纜進行連接。根據本技術的一個方面，提供了一種多調頻信號傳輸系統，其特征在于，該系統包括上述的分站，以及與所述分站配套的第一無線電子標簽。在本技術的多調頻信號傳輸系統的一個優選實施方案中，其特征在于，所述系統包括三個或三個以上的分站。在本技術的多調頻信號傳輸系統的一個優選實施方案中，其特征在于，所述通信線纜為型號為MHYVl*2*7/0. 37的礦用阻燃通信線纜，標稱截面為O. 75m2。本技術的信號傳輸系統系統簡單、抗干擾能力強、信息容量大、傳輸速率高、傳輸距離遠、成本低。根據本技術的一個方面，提供了用于多調頻信號傳輸系統的網絡拓撲結構，其特征在于，所述多調頻信號傳輸系統的分站之間的連接可采用總線型、星型或混合型，且分站之間的最大距離為10km。本技術的信號傳輸系統的組網方式靈活多變、高效，終端分站數量多、覆蓋范圍廣。附圖說明通過下文結合對附圖的說明，將更容易理解本技術，在附圖中圖I是根據本技術的一個優選實施例的分站的內部功能框圖；圖2是根據一個示例實施方案的多調頻調制模塊的功能框圖；圖3A、圖3B和圖3C是本技術的系統支持的示例性網絡拓撲結構；以及圖4A和圖4B是單頻段FSK和多頻段FSK的對比示意圖。具體實施方式本技術針對礦井、隧道中的實際使用環境，提供了一種新型礦井、隧道用集群對講通信、廣播、人員定位系統。本技術的系統中的數據傳輸采用多調頻信號傳輸。由于本系統采用了多頻段信號調制方式，所以對信號進行處理后對傳輸介質的要求較低，普通通信線纜即可。優選地，所述普通通信線纜為礦用阻燃通信線纜，型號為MHYVl*2*7/0. 37，標稱截面為O. 75mm2,此信號線纜的最遠有線傳輸距離可達10km。相比于傳統傳輸方式，本技術的系 統具有不受組網方式、施工環境的影響，傳輸速率高(最高可達100Kbps)、信息兼容量大，且價格便宜。圖I描述了根據本技術的一個優選實施例的分站101的內部框圖，其中該分站可實現通信、廣播、人員定位三種功能。該分站101包括主控制模塊11，包括主控制器111、外部端口，諸如通用輸入 / 輸出(GPIO) 112、I2C 總線(Inter-Integrted Circuit) 113、UARTl 14、串行外設接115等；音頻編解碼模塊12，包括音頻編解碼器121、數字功率放大器122 ;多調頻調制模塊13，包括控制單元131、模擬前端模塊(AFE) 132 ；RFID收發模塊14，包括人員定位控制器141、2. 4GHz無線信號收發器142 ;射頻收發模塊15，包括射頻編解碼控制器151、射頻功率放大器152。主控制模塊11與音頻編解碼模塊12、多調頻調制模塊13、RFID收發模塊14、射頻收發模塊15相互連接，音頻編解碼模塊12與射頻收發模塊15相互連接。在本專利技術的分站中，主控制器用于寄存信號、對信號流向進行邏輯控制，且是本領域普通技術人員已知的部件。圖2描述了分站101中的多調頻調制模塊13的內部框圖。在該多調頻調制模塊13中，控制單元131包括第一控制單元131A和第二控制單元131B，第一控制單元131A包括依序連接的卷積碼編碼器1311、傅里葉逆變換器(IFFT) 1313、數據成幀器1315和數字濾波器1316，第二控制單元131B包括依序連接的卷積碼解碼器1312、傅里葉變換器(FFT) 1314和噪聲消除電路1317 ;模擬前端模塊132包括第一模擬前端模塊132A和第二模擬前端模塊132B，第一模擬前端模塊132A包括依序連接的數字調頻電路1321、數模轉換器(DAC) 1323、模擬濾波器1326、信號驅動電路1328，第二模擬前端模塊132B包括依序連接的數字解調電路1322、模數轉換器(ADC) 1324、信號放大器1327、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分站，其特征在于，該分站包括：主控制模塊，包括主控制器和外部端口；多調頻調制模塊，與所述主控制模塊連接，所述多頻段調制模塊包括：第一控制單元，包括依序連接的卷積碼編碼器、傅里葉逆變換器、數據成幀器和數字濾波器；第一模擬前端模塊，與所述第一控制單元連接，包括依序連接的數字調頻電路、數模轉換器、模擬濾波器和信號驅動電路；第二模擬前端模塊，包括依序連接的數字解調電路、模數轉換器、信號放大器、模擬濾波器、接收放大器；以及第二控制單元，與所述第二模擬前端模塊連接，包括依序連接的噪聲消除電路、傅里葉變換器和卷積碼解碼器；其中，所述數字調頻電路為多頻段4FSK調制電路，所述數字解調電路為多頻段4FSK解調電路。

【技術特征摘要】
1.一種分站，其特征在于，該分站包括 主控制模塊，包括主控制器和外部端口 ； 多調頻調制模塊，與所述主控制模塊連接，所述多頻段調制模塊包括 第一控制單元，包括依序連接的卷積碼編碼器、傅里葉逆變換器、數據成幀器和數字濾波器； 第一模擬前端模塊，與所述第一控制單元連接，包括依序連接的數字調頻電路、數模轉換器、模擬濾波器和信號驅動電路； 第二模擬前端模塊，包括依序連接的數字解調電路、模數轉換器、信號放大器、模擬濾波器、接收放大器；以及 第二控制單元，與所述第二模擬前端模塊連接，包括依序連接的噪聲消除電路、傅里葉變換器和卷積碼解碼器； 其中，所述數字調頻電路為多頻段4FSK調制電路，所述數字解調電路為多頻段4FSK解調電路。2.根據權利要求I所述的分站，其特征在于，所述分站還包括射頻收發模塊，與所述主控制模塊連接，且包括依序連接的射頻編解碼控制器和射頻功率放大器。3.根據權利要求I或2所述的分站，其特征在于，所述分站還包括音頻編解碼模塊，與所述主控制模塊連接，且包括依序連接的音頻編解碼器和數字功率放大器。4.根據權利要求I或2所述的分站，其特征在于，所述分站還包括RFID收發模塊，與所述主控制模塊連接，且包括依序連接的包括人員定位控制器和2. 4GHz無線信號收發器。5.根據權利要求I所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李潤楊，聶清，唐薇，
申請(專利權)人：北京彌佳電子科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：