矿井无线电波防爆安全发射功率研究

5G,5.5G,WiFi6,WiFi7,UWB,ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统等发射的大功率无线电波有点燃瓦斯和煤尘的风险。因此,需要合理设置防爆无线电设备发射的无线电波防爆安全功率阈值,限制防爆无线电设备发射的无线电波功率。欧洲标准CLC/TR 50427:2004《Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation-Guide》规定了爆炸性气体环境中无线电波防爆安全接收点火功率阈值,但缺少无线电波防爆安全发射功率阈值的内容。国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》虽然有无线电波防爆安全发射功率阈值的相关规定,但错误地将欧洲标准CLC/TR 50427:2004中的无线电波防爆安全接收点火功率阈值修改为无线电波防爆安全发射功率阈值,大大降低了爆炸性环境中无线电设备所能允许的最大发射功率。由于煤矿井下没有能作为接收天线的起重机这类细长结构物体,且现有矿井无线通信及定位系统工作频率均远大于30 MHz,所以,无线电波防爆安全接收点火功率阈值应为8 W,而不是国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定的无线电波防爆安全发射功率阈值6 W。在发射天线发射的无线电波能量全部被等效天线吸收的最不利于无线电防爆的传输和耦合情况下,无线电设备工作频率为等效天线谐振频率时,接收点火功率达到最大,为等效天线接收的总功率的一半,即发射功率的一半。在实际工程中,无线传输效率和耦合效率均不会为1,因此,无线电波防爆安全发射功率阈值应是无线电波防爆安全接收点火功率阈值2倍以上。煤矿井下无线电波防爆安全接收点火功率阈值为8 W,因此,煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W。

无线电波发射功率防爆要求与检测方法

现行国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》规定无线电发射器的阈功率为无线电发射器的有效输出功率与天线增益的乘积。在无线电波防爆安全发射功率阈值一定的条件下,天线增益越大,无线电发射器的有效输出功率就越小,这将限制通过增大天线增益,提高无线传输距离。因此,有必要对国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017中规定的阈功率的正确性进行研究,提出合理的无线电波发射功率防爆要求与检测方法。提出了无线电波防爆安全发射功率与天线增益无关,国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定的无线电发射器的阈功率是错误的。提出了煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W,且与天线增益无关;国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定阈功率不得大于6 W,且与天线增益相关,是错误的。提出了无线电波防爆安全性能检测方法——检测无线电发射器输出功率,这既可保证通过检测的防爆无线电设备的防爆安全,又简化了检测方法,更提高了防爆无线电设备的无线电波发射功率,解除了对天线增益的限制,将大大提高煤矿井下防爆无线电设备的无线传输距离。

基于OFDM的广播电视信号发射功率控制方法

传统的功率控制方法主要根据信道的平均状态或预设参数进行功率调整,在应对信道状态变化时不够灵活,因此文中提出了基于OFDM的广播电视信号发射功率控制方法。其基于OFDM技术将广播电视信号信道划分为多个正交子载波,根据信道条件制定最佳子载波功率分配策略,设计了一个滑模变控制器,并根据制定策略动态调整信号发射功率,实现广播电视信号发射功率控制。实验结果表明,该设计方法能动态调整广播电视信号发射功率,达到预期控制目标。

新型水下发射功率自调整的定向钻传感器

介绍一种新型水下可检测水深和介电常数并进行发射功率自调整的定向钻传感器。

铁路5G-R移动终端发射功率参数研究

移动终端发射功率是影响5G-R基站间距的关键因素之一,选择合理的终端发射功率参数,对于扩大基站间距、充分利用铁路沿线既有基站站址资源及节省5G-R基站部署成本具有重要意义。从5G-R业务和功能需求出发,计算不同类型移动用户带宽需求;基于上行链路需求,采用理论计算和仿真2种方式对5G-R移动终端发射功率分别采用0.2 W和2 W时的基站间距进行计算。结果表明:终端发射功率2 W相比于0.2 W,5G-R基站间距扩大为原来的1.79~2倍;采用高速铁路典型工程参数,小区边缘上行传输速率不小于1 Mb·s^(-1),终端发射功率为2 W时,5G-R基站在郊区开阔区的间距可达3.3~4.0 km(RRU在塔上);移动终端应根据各自承载的业务量,确定其适合的上行发射功率等级,车载综合传输设备的5G-R通信模块可采用2 W发射功率。

应答器传输模块发射功率控制分析

车载应答器传输模块产生27.095 MHz的射频信号,通过CAU传输能量以激活地面应答器。研究和分析应答器传输模块发射功率的开关、大小及模式控制实现电路,可加深对BTM发送单元设计原理的理解,并有利于定位单元测试时输出功率不足的故障点,同时促进应答器传输模块的质量改进和性能优化。

浅谈WCDMA终端射频一致性之发射功率测试

WCDMA终端射频一致性测试遵循的是3GPP TS 34.121的要求,该规范分别针对终端的发射机与接收机,定义了一系列的测试项目及其测试方法和指标要求。该文主要阐述如何依据3GPP规范设置具体的测试参数,完成终端发射功率测试。

基于发射功率自适应的稻田无线传感器网络节点设计

针对水稻生长过程环境因素变化较大以及传感器节点的能量大部分被无线射频阶段所消耗,设计了发射功率自适应的无线传感器节点,建立了长时间、稳定、高可靠性的稻田无线传感器网络。试验测试了水稻的株高、叶面积与生长天数的关系以及对无线信道的影响,结果表明水稻株高和叶面积的增加会降低无线信号强度和通信成功率;通过增大发射功率可以提高通信质量克服由于水稻生长因数对无线信道的影响。在软件设计方面,传感器节点采用睡眠、苏醒工作机制来降低功耗。同时为了延长工作时间、提高通信质量,提出了根据水稻生长周期、通信距离、接收信号强度、平均丢包率等因素自动调整节点发射功率的能量自适应功耗调整机制。田间试验结果表明,水稻田节点发射功率越大,有效通信距离越远,且水稻的密度和高度等对通信有重要的影响;节点发射功率在5 dBm以下时,发射功率的改变对节点工作电流影响较小,节点工作电流均小于40 mA;采用该机制对发射功率进行调整,增大节点发射功率可使通信成功率有大幅的提升;降低节点发射功率仍然保持良好的通信效果。水稻分蘖和抽穗2个生长时期的田间试验结果表明,采用发射功率自适应策略,提高了通信质量,平均丢包率在5%以下,通信成功率大于97%,达到了预期设计目的。

基于微基站发射功率的异构蜂窝网络能效优化

异构蜂窝网络(HetNet)的能量效率近年来引起了广泛的关注,然而,对于宏基站采用非泊松过程系统的能量效率的研究并不多。针对这一问题,研究了两层HetNet的能量效率,其中宏基站的部署采用β-Ginibre点过程(β-GPP)建模。首先,采用一种简单的近似方法分析了两层网络的信干比(SIR)分布;然后,推导出HetNet的覆盖概率、吞吐量和系统的能量效率;最后,提出一种有效的能量效率优化算法,寻找最优的微基站发射功率,使能量效率最大化。仿真结果表明,当β=1,宏基站的分布密度为2×10^-4 m^-2,微基站的分布密度为宏基站分布密度的2倍时,采用所提能量效率优化方案可以使系统能量效率提高约20%。实验结果验证了理论分析的准确性和提出的能效优化算法的有效性。

温室无线传感器网络节点发射功率自适应控制算法

为了提高无线数据传输的可靠性，基于无线传感器网络（wireless sensor network，WSN）的温室环境数据采集系统，采用试验的方法研究温室中不同环境下WSN节点之间通信的可靠性。在通信距离为5～40 m，存在作物、温室设施等遮挡影响，相对湿度为35%～80%的情况下，对丢包率和接收信号强度指示（received signal strength indication，RSSI）的关系进行研究，通过RSSI对节点间通信可靠性进行评价。在此基础上，提出WSN节点发射功率自适应控制算法。该算法以 RSSI 作为通信质量的评价因子，通过增大节点的发射功率来提高通信可靠性。测试结果表明，该算法能够根据当前通信状况，自适应地设置节点的发射功率，以尽可能小的发射功率将丢包率维持在1%左右。该算法对WSN在温室中的应用具有实用价值。

一种针对未知发射功率的室内定位优化算法

在基于接收信号强度的室内定位中,未知的发射功率会降低网络的定位性能。为了解决这一问题,根据室内环境中接收信号强度的特性,提出了一种新的的室内定位优化算法。该算法将发射功率表示成一个未知变量,通过将公式中的非线性项进行线性逼近,将非线性的定位问题转化为一个线性优化问题,并采用最小二乘法求出目标节点的坐标。仿真和实验结果表明,在发射功率未知的情况下,提出算法要明显优于传统的定位算法,具有很好的定位性能。

双基地MIMO雷达发射功率聚焦的角度估计算法研究

该文针对传统双基地MIMO雷达发射功率在空间发散的问题,提出一种双基地MIMO雷达发射功率聚焦方法。首先,建立了双基地MIMO雷达发射功率聚焦的优化模型,其优化准则为:在感兴趣空域内严格约束优化波束与期望波束的最大误差小于给定门限的前提下,最小化发射方向图的峰值旁瓣功率。同时,构造特殊发射端波束矩阵,不仅能使等效发射/接收导向矢量具有旋转不变性,并且简化了原优化模型,以便采用二阶锥规划理论进行快速求解;其次,利用改进平行因子算法对空间目标的收发角度进行估计,结合发射/接收导向矢量的旋转不变性对平行因子内部最小二乘算法的初始迭代点进行了改进,有效地减小了算法的迭代步数;再次,推导了双基地MIMO雷达发射功率聚焦下多目标角度估计的克拉美罗界(CRB),进一步说明了所提方法的优越性。最后,仿真验证了理论分析的有效性。

V-BLAST系统中采用发射功率分配的MMSE迭代软干扰抵消算法

作为一种软输入软输出的MIMO检测算法,MMSE迭代软干扰抵消算法在MIMOTurbo接收机中得到广泛的关注。为了进一步改善系统性能,采用链路自适应方案是很好的选择。该文给出变发射功率的MMSE迭代软干扰抵消算法,并采用了一种有效的发射功率分配方案,只需要很少的控制信令,就可以获得较大的误码率性能改善。通过没有信道编译码的链路仿真,在4发4收QPSK调制的V-BLAST系统中,如果误码率要求为BER=10-3,MMSE迭代软干扰抵消检测算法迭代次数为2时,采用推荐的发射功率分配方案比不采用发射功率分配方案的系统性能提高了约2dB,如果调制方式为16QAM,系统性能提高了约6dB。

基于发射功率自适应调节的无线通信网抗扰研究

为解决智能楼宇中Zig Bee网络与Wi Fi网络之间的干扰问题,通过采用TI公司的CC2530芯片,设计了一种发射功率自适应调节的无线传感器网络节点。文中主要采用试验的方法对不同环境下的Zig Bee节点之间通信的可靠性进行测试,得出通信距离、误包率和接收信号强度指示RSSI之间的关系。利用RSSI作为通信评价因子,根据实际应用环境的变化,自适应地改变Zig Bee通信节点的发射功率。经实验测试,只需RSSI值>-51 d Bm,便可保证干扰环境下的误包率接近为0。

FM／CW激光雷达发射功率的研究

介绍了基于连续波调制的激光雷达探测原理;通过分析激光传输的能量转换过程,按照激光器光强调制输出、空间传输与目标反射、光电探测器接收和电混频过程建立了FM/CW激光雷达方程;基于系统的探测概率、虚警概率和信噪比的关系确定了发射功率的表达式,得到了影响发射功率的主要因素;在满足系统器件参数和应用背景下对发射功率进行了仿真,并分析了混频效率和调制深度对发射功率的影响。仿真结果表明:通过提高混频效率和调制深度可以降低系统对发射功率的要求,能够尽可能地实现系统最优化,较好地解决了激光雷达设计时对激光器发射功率确定的问题。

机械振动WSNs最小二乘发射功率自适应控制方法

机械振动无线传感器节点为了保证数据传输的可靠性采用最大发射功率,导致部分传感器节点传输能耗浪费。针对此问题,提出了一种无线传感器节点最小二乘发射功率自适应控制方法。首先,传感器节点在机械振动监测中进行簇内通信获得发射功率与链路质量的离散关系;其次,采用最小二乘法对离散数据进行线性拟合,建立数据可靠、节能传输的最小二乘发射功率自适应数学模型;最后,结合链路质量指示阈值计算出节点间数据传输的最优发射功率。对比实验结果表明,采用最小二乘发射功率自适应控制方法能有效降低机械振动无线传感器节点的传输功耗。

基于可调发射功率的无线传感器能量空洞避免算法

基于无线传感器数据收集网络的多对一收集特征,部分节点因为过早耗尽自身能量而导致网络原有覆盖区域缺失或者数据无法送达Sink节点,从而形成能量空洞现象.针对这一问题,提出一种避免能量空洞的算法ATPAEH(adjusting transmission power to avoid energy-hole).首先,根据网络中所有节点的剩余能量信息将节点分为门限节点和充裕节点两个集合.然后,对于门限节点集合中的节点形成最短路径树以多跳的方式将数据传送到Sink节点.而充裕节点集合中的节点根据该节点与Sink的距离调节其自身的发射功率,直接将数据传送到Sink节点.最后,通过与MILD算法的对比实验表明ATPAEH算法的优越性.此算法有效地均衡了网络的能量消耗,避免了能量空洞现象,从而延长了整个网络的生命时间.

实现不等错误保护的最小发射功率AM-OFDM系统

本文提出了在OFDM系统中实现数据不等错误保护传输的最小发射功率自适应调制算法.利用OFDM系统各个子载波功率增益不相同的特点,将子载波分组,不同的子载波组满足不同的传输质量和传输速率要求,传输不同重要性的数据,并且通过自适应调制调整每个子载波的发射功率和调制阶数,在实现数据不等错误保护传输的同时使得系统消耗的总发射功率最小.仿真结果表明,该算法能够根据输入数据的QoS要求,为不同重要性的数据提供不同的传输质量,并在保证传输质量和速率要求的前提下,使系统的总发射功率最小.

一种用于WLAN的自适应发射功率控制方案

为降低无线网络中工作站的能量消耗、延长工作时间,在分析IEEE802.11协议的基础上,提出一种用于WLAN的自适应发射功率控制方案。利用IEEE802.11协议中规定的ACK信息,引入效率因子和加权因子,使移动终端根据信道环境自适应地调整发射功率,从而降低能耗。仿真结果验证了该方案的有效性。

GSM/GPRS通信终端发射功率控制及校准方法

研究了GSM/GPRS系统中移动通信终端发射功率控制的必要性和原理及其移动通信终端功率控制的实现流程,在此基础上提出了曲线模拟和折线模拟两种方法,以实现移动通信终端发射功率校准,以及发射功率的精确控制,并对这两种方法进行了实际验证.验证结果表明采用基于这两种方法的校准都能较好地满足GSM/GPRS协议对移动通信终端发射功率的规定.并基于验证结果对它们各自的优缺点进行了分析、比较.还对前面提出的方法进行了推广,考虑了其在一般无线通信系统射频发射功率精确控制中的应用.