分站、信号传输系统及网络拓扑结构技术方案

本实用新型专利技术提供一种分站、包括该分站的多频段信号传输系统以及用于其的网络拓扑结构。所述系统采用普通通信线缆为介质，通过通信分站传输数据，数据传输采用多频段FSK调频信号传输。本实用新型专利技术的信号传输系统系统简单、施工技术和成本低；单级传输距离远，数据传输容量大；组网方式灵活多变、高效，终端分站数量多、覆盖范围广。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及矿井、隧道用集群对讲通信、广播、人员定位系统的信号传输。具体地，涉及一种分站、多频段FSK信号传输系统以及用于其的网络拓扑结构。
技术介绍
矿井、隧道电磁环境状况复杂，电磁波在空间传输损耗严重，无线通信距离短，无线通信必须通过有线传输信号的方式来延长通信距离。目前矿井、隧道用集群对讲通信、广播、人员定位系统多采用以下几种信号传输方式第一，泄漏电缆传输。传统的通信设备多采用泄露电缆作为传输介质，且泄露电缆兼负无线信号收发功能，因此布线受环境影响较大，且长距离传输的信号易衰减，需要大量·的中继器，系统组网方式有限，施工复杂，价格昂贵。第二，CAN、RS485通信铜缆有线传输。在人员定位系统中多采用该传输系统，但是该方式数据传输速率低，距离短，信息容量低。第三，光纤环网对讲、广播系统。对于无环网条件矿井、临时隧道施工等环境下，该系统的成本高，网络复杂。第四，功放输出、长距离扩音广播喇叭。此种方式多用于较小区域范围，如广场、校园，该传输方式的终端数量有限。因此，在矿井、隧道用集群对讲通信、广播、人员定位系统中亟需一种能够解决上述问题的信号传输系统。
技术实现思路
本技术旨在提供分站以及包括该分站的信号传输系统，以克服上文提到的现有技术中的问题。根据本技术的一个方面，提供了一种分站，其特征在于，该分站包括主控制模块，包括主控制器和外部端口 ；多调频调制模块，与所述主控制模块连接，所述多频段调制模块包括第一控制单元，包括依序连接的卷积码编码器、傅里叶逆变换器、数据成帧器和数字滤波器；第一模拟前端模块，与所述第一控制单元连接，包括依序连接的数字调频电路、数模转换器、模拟滤波器和信号驱动电路；第二模拟前端模块，包括依序连接的数字解调电路、模数转换器、信号放大器、模拟滤波器、接收放大器；以及第二控制单元，与所述第二模拟前端模块连接，包括依序连接的噪声消除电路、傅里叶变换器和卷积码解码器；其中，所述数字调频电路为多频段4FSK调制电路，所述数字解调电路为多频段4FSK解调电路。在本技术的分站的一个优选实施方案中，所述数字调制为多频段2nFSK调制，所述数字解调为多频段2nFSK解调，其中η为大于2的整数。在本技术的分站的一个优选实施方案中，所述分站还包括射频收发模块，与所述主控制模块连接，且包括依序连接的射频编解码控制器和射频功率放大器。在本技术的分站的一个优选实施方案中，所述分站还包括音频编解码模块，与所述主控制模块连接，且包括依序连接的音频编解码器和数字功率放大器。在本技术的分站的一个优选实施方案中，所述分站还包括RFID收发模块，与所述主控制模块连接，且包括依序连接的包括人员定位控制器和2. 4GHz无线信号收发器。信号解调过程是信号调制过程的逆过程。·在信号调制过程中，所述多调频调制模块的第一控制单元和第一模拟前端模块对输入的数字信号进行一系列运算，输出若干组独立的编码，多组编码组成数据帧。由于多组输出编码相互独立，所以信息安全性高、抗干扰能力强。然后对输出编码进行多频段FSK调制，将总带宽划分成若干子带宽，相对于传统的单频段FSK调制模式，多频段FSK调制增加了信息传输密度，提高了数据传输容量。根据本技术的一个方面，提供了一种多调频信号传输系统，其特征在于，该系统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间通过通信线缆进行连接。根据本技术的一个方面，提供了一种多调频信号传输系统，其特征在于，该系统包括上述的分站，以及与所述分站配套的第一无线电子标签。在本技术的多调频信号传输系统的一个优选实施方案中，其特征在于，所述系统包括三个或三个以上的分站。在本技术的多调频信号传输系统的一个优选实施方案中，其特征在于，所述通信线缆为型号为MHYVl*2*7/0. 37的矿用阻燃通信线缆，标称截面为O. 75m2。本技术的信号传输系统系统简单、抗干扰能力强、信息容量大、传输速率高、传输距离远、成本低。根据本技术的一个方面，提供了用于多调频信号传输系统的网络拓扑结构，其特征在于，所述多调频信号传输系统的分站之间的连接可采用总线型、星型或混合型，且分站之间的最大距离为10km。本技术的信号传输系统的组网方式灵活多变、高效，终端分站数量多、覆盖范围广。附图说明通过下文结合对附图的说明，将更容易理解本技术，在附图中图I是根据本技术的一个优选实施例的分站的内部功能框图；图2是根据一个示例实施方案的多调频调制模块的功能框图；图3A、图3B和图3C是本技术的系统支持的示例性网络拓扑结构；以及图4A和图4B是单频段FSK和多频段FSK的对比示意图。具体实施方式本技术针对矿井、隧道中的实际使用环境，提供了一种新型矿井、隧道用集群对讲通信、广播、人员定位系统。本技术的系统中的数据传输采用多调频信号传输。由于本系统采用了多频段信号调制方式，所以对信号进行处理后对传输介质的要求较低，普通通信线缆即可。优选地，所述普通通信线缆为矿用阻燃通信线缆，型号为MHYVl*2*7/0. 37，标称截面为O. 75mm2,此信号线缆的最远有线传输距离可达10km。相比于传统传输方式，本技术的系 统具有不受组网方式、施工环境的影响，传输速率高(最高可达100Kbps)、信息兼容量大，且价格便宜。图I描述了根据本技术的一个优选实施例的分站101的内部框图，其中该分站可实现通信、广播、人员定位三种功能。该分站101包括主控制模块11，包括主控制器111、外部端口，诸如通用输入 / 输出(GPIO) 112、I2C 总线(Inter-Integrted Circuit) 113、UARTl 14、串行外设接115等；音频编解码模块12，包括音频编解码器121、数字功率放大器122 ;多调频调制模块13，包括控制单元131、模拟前端模块(AFE) 132 ；RFID收发模块14，包括人员定位控制器141、2. 4GHz无线信号收发器142 ;射频收发模块15，包括射频编解码控制器151、射频功率放大器152。主控制模块11与音频编解码模块12、多调频调制模块13、RFID收发模块14、射频收发模块15相互连接，音频编解码模块12与射频收发模块15相互连接。在本专利技术的分站中，主控制器用于寄存信号、对信号流向进行逻辑控制，且是本领域普通技术人员已知的部件。图2描述了分站101中的多调频调制模块13的内部框图。在该多调频调制模块13中，控制单元131包括第一控制单元131A和第二控制单元131B，第一控制单元131A包括依序连接的卷积码编码器1311、傅里叶逆变换器(IFFT) 1313、数据成帧器1315和数字滤波器1316，第二控制单元131B包括依序连接的卷积码解码器1312、傅里叶变换器(FFT) 1314和噪声消除电路1317 ;模拟前端模块132包括第一模拟前端模块132A和第二模拟前端模块132B，第一模拟前端模块132A包括依序连接的数字调频电路1321、数模转换器(DAC) 1323、模拟滤波器1326、信号驱动电路1328，第二模拟前端模块132B包括依序连接的数字解调电路1322、模数转换器(ADC) 1324、信号放大器1327、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分站，其特征在于，该分站包括：主控制模块，包括主控制器和外部端口；多调频调制模块，与所述主控制模块连接，所述多频段调制模块包括：第一控制单元，包括依序连接的卷积码编码器、傅里叶逆变换器、数据成帧器和数字滤波器；第一模拟前端模块，与所述第一控制单元连接，包括依序连接的数字调频电路、数模转换器、模拟滤波器和信号驱动电路；第二模拟前端模块，包括依序连接的数字解调电路、模数转换器、信号放大器、模拟滤波器、接收放大器；以及第二控制单元，与所述第二模拟前端模块连接，包括依序连接的噪声消除电路、傅里叶变换器和卷积码解码器；其中，所述数字调频电路为多频段4FSK调制电路，所述数字解调电路为多频段4FSK解调电路。

【技术特征摘要】
1.一种分站，其特征在于，该分站包括 主控制模块，包括主控制器和外部端口 ； 多调频调制模块，与所述主控制模块连接，所述多频段调制模块包括 第一控制单元，包括依序连接的卷积码编码器、傅里叶逆变换器、数据成帧器和数字滤波器； 第一模拟前端模块，与所述第一控制单元连接，包括依序连接的数字调频电路、数模转换器、模拟滤波器和信号驱动电路； 第二模拟前端模块，包括依序连接的数字解调电路、模数转换器、信号放大器、模拟滤波器、接收放大器；以及 第二控制单元，与所述第二模拟前端模块连接，包括依序连接的噪声消除电路、傅里叶变换器和卷积码解码器； 其中，所述数字调频电路为多频段4FSK调制电路，所述数字解调电路为多频段4FSK解调电路。2.根据权利要求I所述的分站，其特征在于，所述分站还包括射频收发模块，与所述主控制模块连接，且包括依序连接的射频编解码控制器和射频功率放大器。3.根据权利要求I或2所述的分站，其特征在于，所述分站还包括音频编解码模块，与所述主控制模块连接，且包括依序连接的音频编解码器和数字功率放大器。4.根据权利要求I或2所述的分站，其特征在于，所述分站还包括RFID收发模块，与所述主控制模块连接，且包括依序连接的包括人员定位控制器和2. 4GHz无线信号收发器。5.根据权利要求I所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李润杨，聂清，唐薇，
申请(专利权)人：北京弥佳电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：