無線控制是用于工業(yè)系統(tǒng)的巨大的優(yōu)勢，但也有克服一些關鍵挑戰(zhàn)。本文著眼于挑戰(zhàn)的干擾呈現(xiàn)給那些在各種距離Decawave，領新科技，向Digi以及愛特梅爾的收發(fā)器設備和模塊中實現(xiàn)高可靠性的工業(yè)控制系統(tǒng)和不同的頻率和無線協(xié)議。
有許多不同的方式來最小化在無線控制系統(tǒng)中的工業(yè)自動化干擾。設計人員可以交易的鏈路預算，距離，頻率和協(xié)議，以獲得盡可能最可靠的無線連接。干擾可能來自各種渠道，從寬帶電子噪聲對操作附近的其他無線系統(tǒng)。
協(xié)議是一種方式優(yōu)化鏈路，使用碼分復用（CDMA），以盡量減少丟失的符號的效果。前向糾錯和循環(huán)冗余校驗（CRC）現(xiàn)在常規(guī)地加入到保持數(shù)據(jù)的完整性，但它們可以占用寶貴位在有效載荷中。
擴頻和跳頻技術也被用來減少干擾。在整個頻率范圍的擴展信號再一次減少了干擾的任意一個頻率的影響?；蜴溌房梢詸z測的問題，并自動轉移到另一個頻帶，以避免在一個跳頻方案的干擾。
與此同時設計者可以權衡通過這些技術，它可以是最多12公里的某些系統(tǒng)提供的范圍內(nèi)，以提供在一個工廠內(nèi)有較高的鏈路預算，可以是較少受到其他信號。
所有這些技術具有對所使用的頻譜連鎖反應。子GHz的868兆赫和902兆赫頻帶擠滿了許多不同類型的意思擴頻或跳頻是不可行的鏈路，而2.4GHz頻帶是家里的低功耗ZigBee協(xié)議還具有容納的Wi- Fi和藍牙，并應對來自微波爐等工業(yè)系統(tǒng)中常見的干擾。
作為挑戰(zhàn)的例子中，只有少數(shù)的ZigBee通道，不與無線網(wǎng)絡連接（通道15，20，25和26）重疊，因此??有可忽略的干擾，而對于每個Wi-Fi信道有四個重疊ZigBee的渠道。在PER（分組錯誤率）的降低與干擾源和接收器和中心頻率的差異（干擾源和接收器之間）之間的距離有密切的關系，呈現(xiàn)為使用2.4GHz頻帶系統(tǒng)設計者一些顯著挑戰(zhàn)。
代替的處理上，Decawave使用的3.5千兆赫至6.5千兆赫頻帶和超寬帶協(xié)議的組合來提供更高的數(shù)據(jù)速率，通常在更不受干擾該磁頭。 DecaWave的DW1000芯片是一個完整的單芯片CMOS超寬帶芯片基礎上，??IEEE802.15.4-2011標準。這是第一個在ScenSor（尋求控制執(zhí)行網(wǎng)絡檢測服從回應）系列器件，工作在110 kbps的，850 kbps和6.8 Mbps的數(shù)據(jù)速率，并為更高頻率的結果，也可以定位標簽的對象既室內(nèi)和室外在10公分。
DecaWave DW1000收發(fā)器圖
圖1：DW1000收發(fā)器的框圖。
該技術既涉及高可靠性的鏈接精確室內(nèi)位置與通訊用于工廠自動化，特別是在偏遠或難以訪問的位置。因為DW1000允許的時間和數(shù)據(jù)通信二者的精確測量，以同時發(fā)生，它可以用于廣泛的各種應用由實時定位系統(tǒng)的開發(fā)者（RTLS）和室內(nèi)定位系統(tǒng)，以及物聯(lián)網(wǎng)和無線互聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡。
工廠自動化設備供應商可以采用該技術為自動化和監(jiān)控工具，10厘米與3定位精度 - 5米適用的Wi-Fi實時定位系統(tǒng)。使用更高的頻率還提供了數(shù)據(jù)傳輸速率高達6.8 Mbit / s的相比，250 kbit / s的用于ZigBee和1Mbit/s的為Wi-Fi。
所使用的協(xié)議是802.15.4a標準，這是突發(fā)位置調制（BPM）和二進制相移鍵控（BPSK）的組合。將合并的BPM-使用BPSK調制碼元，每個碼元被突發(fā)的超寬帶脈沖減輕易受干擾，在任何一個特定的頻率組成。該芯片還結合使用兩種不同的碼每個通道以進一步優(yōu)化信道鏈路和減少干擾碼分CDMA技術的六個信道頻分（FDMA）的。這然后用集成FEC和CRC錯誤校正相結合，確保干擾對信號不會影響。
該技術還具有內(nèi)置的抗多徑干擾，如脈沖頻率的頻段并不反映良好，更容易消散。
該DW1000采用2.8 V單電源電壓為3.6 V，并具有31 mA的發(fā)射模式電流和接收模式下電流為64毫安低功耗運行。
向下在子GHz頻帶，領新技術開發(fā)出了收發(fā)器，用于可靠的遠程遙控器和傳感器的應用。該TRM-900-TT由一個高度優(yōu)化的跳頻擴頻（FHSS）射頻收發(fā)器和集成的遠程控制代碼轉換器。該FHSS系統(tǒng)允許更高的功率，干擾少，因此給出了一個范圍比窄帶無線電設備。
操作在902至928兆赫頻帶，所述模塊實現(xiàn)的？112 dBm的典型靈敏度?；景婺軌虍a(chǎn)生+12.5 dBm的發(fā)射機輸出功率，并實現(xiàn)了射程超過2英里（3.2公里）的線路站點鏈接的典型環(huán)境在0 dB增益天線。高功率版本輸出23.5 dBm時，實現(xiàn)長達8英里（12.8公里）。
射頻合成器包含一個VCO和低噪聲小數(shù)N分頻PLL。 VCO的工作基頻的兩倍，以減少造成干擾，因此允許在更長的范圍內(nèi)的雜散發(fā)射。接收和發(fā)送合成器集成在一起，使他們能夠進行自動配置，以實現(xiàn)最佳的相位噪聲，調制質量和建立時間。
接收機集成高效低噪聲放大器，提供高達-112 dBm的靈敏度，和領新開發(fā)了先進干擾阻塞技術可以使收發(fā)信機中的干擾，在子GHz頻帶的存在時非常堅固。
模塊如利用Digi的的XBee使設計人員能夠在這兩個使用802.15.4協(xié)議的2.4 GHz和900 MHz頻段移動。這些嵌入式射頻模塊都有一個共同的足跡多個平臺，包括多點和ZigBee /網(wǎng)狀拓撲結構，2.4 GHz和900 MHz的解決方案共享。開發(fā)部署的XBee可能會進行替換的XBee另，根據(jù)與最小的開發(fā)動態(tài)的應用需求，具有2.4GHz的版本在全球部署的900 MHz的版本更長距離或環(huán)境需要更多的抗干擾性。
向Digi的XBee模塊的圖像
圖2：向Digi的XBee模塊具有相同的尺寸為2.4千兆赫和900兆赫的實現(xiàn)。
干擾是一個關鍵的原因是開發(fā)商轉向模塊。模塊通過屏蔽同時提供防止電磁干擾，同時也優(yōu)化了天線路徑設計以從電子設備的其余部分與來自外部源的減少干擾。
Atmel的ATZB-S1-256-3-0-C ZigBit的低功耗2.4 GHz的模塊是結合了低功耗的AVR 8位微控制器和高數(shù)據(jù)速率的收發(fā)器，可提供高數(shù)據(jù)率從250 kb的傳統(tǒng)ZigBee模塊/ s到2 Mb / s的，幀處理，高接收靈敏度，高發(fā)射輸出功率給一個強大的無線通信。該模塊是專為無線傳感，監(jiān)測，控制和數(shù)據(jù)采集應用。
Atmel的ATZB-S1-256-3-0-C ZigBit的模塊的圖像
圖3：Atmel的ATZB-S1-256-3-0-C ZigBit的模塊。
為了解決干擾，IEEE802.15.4標準支持基于DSSS（直接序列擴頻）兩大PHY方案。在2.4GHz PHY使用C-QPSK調制，而780/868/915兆赫使用BPSK（二進制相移鍵控）調制，而這兩個能提供良好的BER（誤碼率）性能。為了突出使用跳頻在這些較低頻段的挑戰(zhàn)，802.15.4物理層提供31通道，四個在780 MHz頻段中國（802.15.4c），一個在868 MHz頻段歐洲，十在915 MHz的北美，十六個在2.4 GHz整個世界。
有時具有干擾設備本身內(nèi)處理。德州儀器WL1835MOD結合呈現(xiàn)在管理跨頻道干擾的主要挑戰(zhàn)在單個設備中支持Wi-Fi無線MIMO和藍牙4.0鏈接。
德州儀器WL1835MOD的圖
圖4：TI的WL1835MOD鏟球在同一芯片上的Wi-Fi和藍牙操作之間的干擾。
該芯片包括集成的2.4 GHz的功率放大器（PA）的無線網(wǎng)絡連接，以及處理的802.11b / g和802.11n的數(shù)據(jù)傳輸速率為20 MHz或40 MHz的SISO（單天線）和20 MHz的MIMO（基帶處理器多天線）的設計，以及藍牙無線電前端。
要做到這一點，需要一個新的先進的共存方案。這個工作在MAC級，以協(xié)調在2.4GHz頻帶的使用的所有帶寬的。在任何時候，所有的可用帶寬可以被專用于802.11或藍牙，只要一個或另一個是空閑的。例如，當沒有藍牙通信正在發(fā)生，所有的帶寬的速度可支持802.11n的通信高達54兆比特/秒?；蛘撸?02.11無線電空閑時，所有在2.4 GHz范圍中的帶寬可以被專門用于藍牙通信。為了確保特定類型的關鍵通信，多聲道的質量，共存溶液可以智能設置根據(jù)通信的時間敏感性質不同的優(yōu)先級。
結論
有許多方法以最小化干擾的影響：移出擁擠頻帶，使用擴頻和跳頻技術，和增強鏈路更靈敏的接收器和優(yōu)化，以減少外部信號的影響較高功率的發(fā)射機和布局。所有這一切都使得工業(yè)自動化設備設計人員權衡鏈路預算和鏈路距離，以實現(xiàn)他們所需要的高度可靠的鏈接。
