消除高可靠性無線工業控制系統中的干擾

　　無線控制無疑為工業系統帶來了巨大優勢，然而隨之而來的一些關鍵挑戰也急需克服。 本文審視高可靠性業控制系統所面臨的極具挑戰性的干擾，以及 Decawave、Linx Technologies、Digi 和 Atmel 的各種收發器器件和模塊所采用的不同頻率和無線協議。

　　有許多不同的方法可以最大程度地降低用于工業自動化的無線控制系統中的干擾。 設計人員可以通過權衡鏈路預算、距離、頻率和協議，以盡可能獲取最可靠的無線鏈路。 干擾來源十分廣泛，可能來自寬帶電氣噪聲，也可能來自其他附近運作的無線系統。

　　協議是優化鏈路的一種方式，用碼分復用 （CDMA） 方法將丟失符號的影響降至最低。 現在，通常會增加前向糾錯和循環冗余檢查 （CRC） 功能來保持數據完整性，但它們會占用有效載荷中寶貴的字節數。

　　擴頻和跳頻技術也被用來盡可能降低干擾。 在某一頻率范圍內擴展信號可進一步降低任意一個頻率干擾的影響。 或者鏈路可以檢測問題，并自動轉移到另一個頻帶，以避免跳頻方案中的干擾。

　　與此同時，設計者可以權衡通過這些技術實現的距離（對于某些系統最多可以達到 12 km），以在工廠內實現更高的鏈路預算，提高對其他信號的抗干擾性。

　　所有這些技術都對所使用的頻譜具有連鎖反應。 Sub-GHz 868 MHz 和 902 MHz 頻帶擁塞了許多不同類型的鏈路，這意味著擴頻或跳頻根本不可行，而 2.4 GHz 頻帶不僅包含低功耗的 ZigBee 協議，還需為 Wi-Fi 和藍牙提供空間，也需要消除來自微波爐及其他工業系統的常見干擾。

　　在此舉例說明一項挑戰：只有少數的 ZigBee 通道不與 Wi-Fi 重疊（通道 15、20、25 和 26），因此干擾可忽略不計，而其余的每個 Wi-Fi 通道都有四個重疊 ZigBee 通道。 PER（分組差錯率）的降低與干擾源和接收器之間的距離以及中心頻率差（干擾源和接收器之間）有密切的關系，讓使用 2.4GHz 頻帶的系統設計者面臨巨大挑戰。

　　Decawave 不是直接去消除干擾，而是結合使用 3.5 GHz 至 6.5 GHz 頻帶和超寬帶協議，實現更高的數據速率，從而提高抗干擾性。 DecaWave 的 DW1000 芯片是一種完整的單芯片 CMOS 超寬帶 IC，基于 IEEE802.15.4-2011 標準。 它是 ScenSor（尋找控制執行網絡檢測服從回應）部件系列的第一款產品，在 110 kbps、850 kbps 和 6.8 Mbps 的數據速率下工作，并且由于更高的頻率，也可以在室內外定位帶標簽的物體，精度達 10 cm。