无线通信论文范文

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2超宽带无线接入技术

超宽带是一类时域通信手段，其无线接入技术比普通科技手段的带宽高，有着高速率、开支少、能耗少的优势。相比于传统的无线通讯网络，这种技术无需载波，仅仅通过小周期的脉冲信号作为载体，以二进制信号进行传输。这种超宽带信号的频谱比较稀疏，信号强度是mW级别，能够抵御强干扰信号。相比于CDMA框架，此通信系统更利于实现，仅需较少的开支。

3未来无线通信领域的发展趋势

3.1无线通信领域技术互补性日益明显

无线通信技术种类逐渐增多，每种都有各自的优劣势与适用场合。3G相对适合于大范围与城际漫游的数据传输需求，而无线局域网则适合于中距离范围内的信号传输，超宽带技术适合于近距离、超高速的无线通讯。所以在发展无线网络通信技术的历程中，我们应当依照不同消费者的个性化需求，甄选出最适合的无线通讯手段，使得无线通信业务有着多元化未来，更好地处理移动通信应用中的各类难题。在不远的将来，无线宽带接入技术仍会朝着高带宽、大范围传输的方向不断发展。未来仍有可能会孕育出更先进的技术手段。现阶段的无线宽带接入技术应用于受限条件下的高速度传输，其话音通讯性能仍然与公众移动通讯手段相距甚远。因此，我们应着眼于未来，不断挖掘其技术优越性，弥补移动网络的应用缺陷，以更好地服务大众，同时避免资源浪费。

3.2蓝牙技术将革新无线通信业的发展

在蓝牙技术的发展大潮中，众多企业都在探究和制造以蓝牙技术为主导的电子产品，譬如某集团研制了以蓝牙技术为基础的无线耳机等。芯片设计研发团队成功开发了在蓝牙技术所需频段内的专用IC，同时配备了与之匹配的应用硬件软件套装，便于其他客户或应用厂商可以快速掌握此芯片的应用之道，并生产出以蓝牙技术为本的新产品。除此之外，软件开发企业研发出了大量适用于蓝牙技术的软件，被广泛应用于电脑、手机等。大部分电子产品都能借助蓝牙技术以无线方式连接成网络，使人们可以自由地传输讯息。蓝牙技术的产生推动了无线通信业的进一步发展，计算机业和电器行业都得益于蓝牙技术的发展，并加大了对蓝牙技术开发的投资力度。

3.3无线网络通信技术的融合趋势

3.3.1无线技术与蜂窝网技术的融合

为了完成其计费与检测功能，短距离无线通信技术被应用于电子产品中。无线通信技术在近些年来迎来了更快速的发展，愈来愈多的短距离无线接入技术被应用于社会生活的各个层面，譬如蓝牙技术有效融合了短距离无线技术与蜂窝网技术。

3.3.2移动通信技术和无线宽带接入技术的融合

移动通信业务的发展成熟，与宽带业务领域的拓宽，直接推动了多种宽带接入技术的产生和发展。譬如无线局域网技术推动了3G通讯技术的其他应用。而且移动通信技术和无线宽带接入技术互惠互利，并在4G时代完美地融合成一个健全的系统。

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（2）红外光通信接入。这种通信接入技术由于其传输速率相对比较高，它的速度频率大约在3MB/s-621MB/s之间，这样就可以有效的促进数据之间的高速度传播。同时此技术的传输距离可以高达100米左右，并且以红外光为主要的工作波段，这样既不需要对其进行频率波段的申请，也不会影响其他通信系统的运行情况。

（3）微波宽带接入技术。这种技术适应的频率段主要是在28GHz的周围，并且采用的是蜂窝方式的网络布局，这样就可以有效地降低因为传输距离比较长而造成的损失和能源消耗。同时还可以有效地减少无线通信发射的功率，由此可知，这种通信接入技术比较应用于双向数据和图像传输。

2无线通信技术在电力系统的应用

2.1无线通信技术在电力输配电系统中的应用

在电力系统中，有关状态信息的搜集和控制命令的发送主要是将输变电无线与光纤集成通信系统放置在网络通信层；变电站的中心站主要是通过电力特种光缆与部署在输电线路杆塔上的远端单元进行相互的连接，其中中心站还可以通过链式自组网的模式来有效地实现它们之间的通信，并且可以通过利用输变电中心站设备和远端单元有效连接的无线与光纤集成通信系统，这样就可以实现底层终端信息的汇总和采集。此外，还可以利用远距离传输的方式将信息进行汇集到输变电系统主站中。在电力系统中运用输变电的时候，可以有效地采用分布式中心站与链式组网两者相互相结合的方式，这样就可以更加充分地利用输电线路光缆资源，从而就可以有效地实现光纤与无线组合网络之间的通信。由于在电力系统中应用配用电的时候，它需求不同，这样就需要促使系统具备智能化的链路传输能力，并且系统还需要具备流量实时监测技术，从而就可以有效地实现系统性能的动态感知。除此之外，在对系统进行实际的监控和测量的时候，要对流量控制技术进行具体的分析和研究，从而才能使链路传输能够有效地适应网络系统的变化。在配用电应用的过程中，需要很大的终端数量，同时由于基站系统承受的压力比较大。所以系统在运行的过程中就需要具备海量终端，并且还要有一定的接入能力。除此之外，在利用调度算法对基站系统进行运算中还需要对终端用户进行数据传输的监测。

2.2无线通信技术电力系统内部管理中的应用

在发电企业，内部管理工作是非常重要的，首先无线通信技术可以有效地实现远距离延伸，其中有一些管理人员在异地出差，这样就不能连接电厂设备的实际情况，他们可以通过利用SIM卡和GPRS网络掌握电厂大型设备，例如：高压变频器等的运行参数，这样就可以方便电厂内部的管理，也有效地解决了距离远的问题，同时也为电厂节约了资源和成本。然后电厂设备如果在运行的过程中，发生了以外的事故，可以起到应急的作用，保证电厂通信网络正常的运行。可以实现小范围的覆盖，对于电厂、变电站等区域，应该考虑采用无线通信系统进行语音网、数据网的无线覆盖，在业务流量需要不是特别大的地方应用这种方式，这样就减少了电厂线路的布局，从而也方便管理人员对电厂内部进行管理。

2.3无线通信技术在电力通信系统中的应用

无线通信网络的研究对象在电力系统中的发电、送电、变电、用电等等一切与电相关的信息和环节，而无线通信技术就是对这些环节的整合，从而保证发电行业的自动化发电和电力生产、输送都更加安全经济。同时无线通信技术可以采用高压骨干网架进行远距离、大容量以及低损耗输送，这样就促进了电力系统的可持续发展。除此之外还可以有效地实现不同单位、机构以及装置的实时监测。

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二、认知无线电与宽带无线通信系统的融合

认知无线电的关键技术有：频谱监测技术，自适应频谱资源分配技术、自适应调制解调技术等。宽带无线技术主要有正交频分复用技术（OFDM）、多输入多输出技术(MIMO)、HARQ技术和AMC技术等。认知无线电与宽带无线通信系统的融合最主要的就是自适应频谱资源分配技术和正交频分复用技术结合、并辅以其它相关技术。OFDM系统是目前公认的比较容易实现频谱资源控制的传输方式。该调制方式可以通过频率的组合或裁剪实现频谱资源的充分利用，其与自适应技术相结合，除了在传统的时间域上自适应外，还更容易利用多载波的频率域，可以灵活控制和分配频谱、时间、功率等资源，在结合MIMO系统的空间资源，根据用户在不同的位置的不同传输条件，感知环境并且适应环境，并不断地跟踪环境的变化，以合理利用资源、提高系统容量。自适应频谱资源分配的关键技术主要有:载波分配技术、子载波功率控制技术、多天线层资源分配算法和复合自适应传输技术。

(1)载波分配技术。CR具有感知无线环境的能力。子载波分配就是根据用户的业务和服务质量要求，分配一定数量的频率资源。检测到的宽带资源是不确定的，随时间、空间、移动速度等变化。OFDM系统具有裁剪功能，通过子载波的分配，即在频段内对于用户来说，信干噪比(SINR)较高的不规律和不连续子载波的频谱资源进行整合，按照一定的公平原则将频谱资源分配给不同的用户，确定每个子载波传输的比特数量，选取相应的调制方式，实现资源的合理分配和利用。

(2)子载波功率控制技术。由于分配给用户的功率和子载波数一般是成比例的，功率控制算法在经典的“注水”算法的基础上，有一系列的派生算法。这些算法追求的是功率控制的完备性和收敛性，既要不造成干扰又要使认知无线电有较好的通过率，且达到实时性的要求。事实上功率控制算法和子载波分配算法是密不可分的。这是因为在判断某子载波是否可以使用时，就要对现状(空间距离、衰落)做出判断，同时还需要计算出可分配的功率大小，对于一个用户如果速率一定，如子载波数目增加所需的功率就会下降。

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二、基于4G通信技术的煤矿无线通信系统

（一）无线移动通信系统架构

针对当前煤矿生产对无线移动通信系统的需求，利用4G中的TD-LTE通信技术来实现高传输速率的宽带无线网络，建立信息化、自动化、智能化于一体的煤矿安全生产管理系统，打破当前煤矿系统安全生产局面，将煤矿井下传感器、视频等各类业务数据进行统一的网络部署，有效解决信息孤岛的问题，确保煤矿安全生产，从而提高煤矿的生产效率。因此，建立基于分时长期演进（TD-LTE）的宽带无线网络，由于基于4G通信技术的无线移动通信系统可以在频谱带宽20MHz下可以实现上行峰值速率和下行峰值速率分别为50Mb/s，100Mb/s，其接入时延可以小于100ms，如表1所示[3]，表示4G通信系统与3G无线通信系统的对比，因此，采用TD-LTE无线通信技术不仅可以满足语音和数据业务的实时传输，也可以有效避免数据丢包、延时等问题。下面对基于4G通信技术的无线移动通信系统进行对比分析：1.基于TD-LTE通信技术的系统架构。TD-TLE煤矿无线通信系统网络总体架构主要由基站、接入网关、BRAS及核心网通信构成，其中，核心网网元可以实现语音通信、数据传输及集群呼叫功能，其主要通过IMS+EPC+DSS集群模式来实现的[4]。2.建立基于TD-LTE通信技术的基站通信系统。将Femto/Pico基站应用于无线通信系统建设中，增强区域的覆盖范围，通过自身的传输网络统一接入到安全网关中，采用IPSEC的方式，以保证网络传输安全。当基站通过提供WLANAP来承载数据业务过程中[5]，其也可以通过PDG直接接入网络来承载数据业务，为了确保提高高质量、高传输速率的数据和语音业务，则可以通过直接接入3GPP核心网来满足不同的产品需求，实现统一的业务活动，建立以SmallCell为基站的网管系统，从而实现下层无线网络通信系统与上层网管系统的对接。3.建立基于IMS+EPC+DSS集群模式的核心网[6]。在系统中设置核心网，其主要作用是提供用户连接、系统管理、网络承载等功能，分析该系统的核心网系统AXUNiEPC-5[7]，其主要依托电信级EPC核心网的优势来实现网元MME、PGW等功能融为一体的模式，该核心网实现了移动办公、遥感业务、监视控制及电子商务等基本业务，其可以为用户提供安全可靠的LTE接入。另外，核心网系统还利应用了IMS系统，其是一种全新的多媒体业务形式，其不仅可以满足多样化的多媒体业务需求，还可以实现LTE语音业务系统，并且DSS核心网可以实现LTE的集群呼叫功能，DSS与EPC相比，其都采用了ATCA架构，并且都可以实现设备小型化的核心网。4.建立综合应用无线通信系统平台。利用分布式高性能计算机框架架构来建立一个安全、可靠、统一的综合应用系统平台，为了构建灵活、适用强的处理平台，应在软件处理平台基础上增加分析处理数据的专用支持工具，如支持LTE、Wi-Fi网络和终端的基站系统[8]，实现数据传输、视频及语音等各类业务，提供统一的数据存储及应用接口，从而实现自动化管理的应用系统。

（二）无线移动通信系统功能概述

1.调度功能。调度系统是煤矿生产的重要通信手段，生产调度员通过利用调度功能来统筹调度所有资源，并对煤矿生产中各种突发状况进行处理，以保证煤矿生产顺利进行。调度功能主要包括生产进程管理、煤矿生产流程整合及资源分配等功能。2.语音业务。其主要包括以下几种业务：第一，移动电话，其可以提供语音通信功能；第二，紧急呼叫业务，当煤矿井下的集群用户发起紧急呼叫，呼叫中心将会做出答复，其类似与电话业务，具有简单方便、快速的特点；第三，主叫号码识别显示业务，其主要功能是提供主叫用户号码给被叫用户。3.集群通信。为了实现用户之间的通信，利用无线集群通信系统来实现自动化的信息共享功能，与公众无线移动通信相比，无线集群通信系统不仅可以提供系统内部的全呼、组呼之外，还可以提高双向通话功能，通过建立优先等级呼叫和紧急呼叫功能，以满足煤矿生产安全部门指挥调度的需求。4.增殖数据服务。在增殖数据业务中，主要包括提供视频通话、物联网接入、手机终端定位、多种数据等业务，其中，对于视频通话，通过手机实时进行无线视频业务，以便于井上工作人员的判断和决策；数据网接入，通过利用3G通信技术来实现终端及无线传感器等接口的采集，并利用物联网提供终端接入；手机终端定位，即利用4G无线通信技术来实现语音通话及矿用无线通信手机终端定位，即通过操作人员携带的手机与基站之间的信号传输来获得操作人员在井下的信息，这样地面上的工作人员则可以通过计算机来了解井下工作人员的信息，其可以确保煤矿井下的安全生产，同时也可以提供实时信息；数据业务，为了满足煤矿井下多种业务对宽带的需求，实现高速分组无线数据业务，并通过智能手机绑定内部系统，实现信息、视频监控及安全生产实时监控等功能，将综合自动化系统应用于系统中，实现组态软件实时显示功能，当煤矿井下出现异常情况，系统将会提供自动报警提示功能。

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2系统硬件设计

专家系统硬件包括嵌入式控制核心模块、测量切换矩阵模块、标准接口模块、总线控制模块、数控电源和电源管理模块、人机界面模块，以及由测试仪器设备构成的测量模块和连接被测无线通信设备的通用射频测试电缆等组成。嵌入式控制核心模块是系统的主控单元，以ARMMICRO2440A核心板为基础，嵌入了WINCE操作系统，并基于LabView开发了系统主控软件，实现对整个系统的控制与管理。测量切换矩阵模块以TMS320F28335数字信号处理器为核心，通过GPIB/VIX总线控制各种虚拟测试仪器，对采集到的信号数据进行运算和解析，并将解析后的数据上传给主控单元进行对比分析。标准接口模块提供LAN、USB、串行、GPIB、VXI等多种接口，通过切换矩阵来控制其中的射频同轴开关、可调衰减器、功率探测器和滤波放大器等接口电路。测量模块包含综合测试仪、矢量分析仪、频谱分析仪等测试仪表，用于采集所需的信号数据。总线控制模块通过RS232和1394接口实现主控单元对系统各部件的控制。数控电源和电源管理模块对系统供电进行智能化控制和管理。人机界面模块通过LCD屏实现专家对系统的操作和人机交互。

3系统软件设计

系统软件设计运用VC/VC++高级语言和NI公司的LabView，开发了故障测试诊断程序集、故障诊断专家知识库与设备信息数据库，以及仪器驱动程序集等软件系统。

3．1故障测试诊断程序集

测试诊断程序集软件由设备整机测试软件和单板测试诊断软件组成。整机测试程序根据诊断数据库提供的信息以树型方式显示功能检测项，当用户选择测试项后，系统依据测试诊断数据库中定义的测试流程完成测试并将测量结果和诊断数据库中的有关数据相比较，从而确定待测设备是否存在故障。单板诊断程序内部包括单板的各种信息注册表，该表将单板具有的所有特征信息组织在一起，可以直观显示单板中各元器件的型号参数等信息，在故障诊断过程中能以文字和图像突出显示的方式指导操作人员进行测试探头或夹具的定位，并能对故障诊断结论中的失效元件在实物图像上闪烁显示，使测试操作生动直观，诊断结果一目了然。

3．2故障诊断专家知识库与设备信息数据库

故障诊断专家知识库包括与整个诊断软件运行相关的专家诊断数据信息(如通信设备故障判别准则信息、检测参数指标、失效判据信息、检测部位－失效类型－失效判据－检测方法逻辑对照信息、故障预测结果、故障预测报告、历史维护记录、系统预设信息、代码信息等)，全面反映通信设备及各板件的累计使用情况、历次维修情况、当前健康状况、损伤残留及待查隐患、任务能力评估以及预定的维修安排等，用来支持推理机根据检测数据对通信系统、子系统和设备板卡当前检测状况的变化做出正确的认定。设备信息数据库包括实时数据库和关系数据库，实时数据库用来装载来自接口适配器的实时检测数据，关系数据库用来装载通信装备整机及单板的型号、厂家、出厂日期、性能指标等基本属性信息表。

3．3仪器驱动程序

VXI总线即插即用(VPP，VXIplug＆play)仪器驱动程序规范规定了仪器驱动程序开发者编写驱动程序的规范与要求，侧重于仪器的互操作性，可使得多个厂家仪器驱动程序共同使用，增强了系统级的开放性、兼容性和互换性。VPP规范提出了两个基本机构模型，第一个模型是仪器驱动程序的外部接口模型，它表示仪器驱动程序如何与外部软件系统接口，外部接口模型包括函数体、交互式开发接口、程序开发接口、VISAI/O接口和子程序接口，第二个模型是内部设计模型，它定义了仪器驱动程序函数体的内部结构，使用一些部件函数共同实现完整的测试和测量操作。

4主要技术指标

1)测试频率范围:1～500MHz。2)测试功能:频谱分析、频率/功率测量、信号激励、时域波形分析、基本电参量测量、音频信号分析、通信误码测试。3)测试速率:不小于50Mb/s。4)系统支持:VXI、PXI和LXI总线技术。5)系统软件:LabView、VisualC++。6)支持通信接口类型:GPIB接口、标准并口、RS232串口、LAN口、1394接口。7)电源及功耗:AC220V±10%、功耗不小于2kW。8)环境适应性:工作温度:－10～50℃，存储温度:－25～70℃。

5主要功能

5．1自治测试功能

系统提供序列化自动测试功能。以收信机为例，待测设备加电后，即可通过数据采集模块采集必要的数据，如电压、阻抗、频率甚至波形信号等，经过信号分析模块通过对测量的各种数据进行分析和处理完成对整机的诊断，如果整机诊断结果显示有故障，故障诊断模块会该将故障定位到某个板件，并在显示设备中显示相关结果，指导下一步的单板检测操作。单板检测需要将设备中板件卸下，插入系统的接口模块，通过宽带可控信号源模块产生板件检测所需要的电源、高频信号、逻辑信号等相关工作数据，并传送给板件，在故障诊断模块的控制下进行故障的分析诊断，可将故障定位到某级电路，甚至元器件，并通过显示设备显示测试诊断结果。

5．2故障诊断功能

系统通过不断的采集被测试设备的信息获得检测信号，通过信号处理得到设备特征信息，并与故障诊断专家知识库中的设备允许参数进行对比和一系列逻辑推理，快速找到最终故障或最有可能的故障位置，然后由用户来证实并形成诊断决策，最后建立维修方案并对设备进行维护和维修。

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在接入网络中，用户可以在同一网络内和不同网络间任意地漫游和切换，已经完全控制某个系统的攻击者通过生成RRC（RadioResourceControl）信令的方法向ME发起重配置过程，制ME切换到安全性较弱的传统网络中，并且将ME引进攻击者已经控制的网络或系统中。比如当前EPON网络中OLT设备往往是多个逻辑OLT的集合，可选加上交换芯片，集成交换机或路由器的功能，与核心网络的接口称为SNI（系统网络接口）。ONU设备一般为单个逻辑ONU设备，提供UNI（用户网络接口），SNI、UNI口可以为以太口（数据）、POTS口（语音）、RF（视频）接口，可选和交换机、路由器、其他特定功能的网络终端集成。

2接入网技术在城市4G无线通信中的应用体系建立

2.1常见安全机制

采用临时身份或加密的永久身份信息实现用户的身份隐藏。通过使用数字签名技术可以实现信息的防抵赖性。通过数字管理技术、加密技术、消息摘要技术可以实现数据完整性。通过加密技术和安全信道可以实现数据的机密性。通过认证机制实现通信参与方在数据交换之前的身份鉴定过程。比如当前某某城市联通移动核心网新建的第一套4GHSS（用户归属服务器，是4G移动网的核心网元）顺利割接入网，经过近期运行观察，性能良好，各项话务指标都在正常范围。割接完成后，现有用户不换号就可以享受联通4GLTE网络，对整个4G网络建设进度具有里程碑式的意义。

2.2系统总体设计

对于开发下一代产品的验证平台，对于城市4G无线通信接入网络，强大的硬件运算能力和大容量存储以及高速的数据传输能力都是必须的，因此在器件选型的时候就选择了业界较为先进、处理能力高、集成度大、功耗低和工艺新的器件。比如TMS320DM8168多媒体处理器具有一颗CortexA8内核和一颗C674X系列的DSP，其中电源是整个电路能否正常稳定工作的核心，这个部分着重讲了验证平台所选取的电源芯片以及周边电路，同时分析了各个支路的电流和上电顺序，以确保电路能够正常稳定的工作。验证平台的PCB设计主要包括器件布局，层叠结构设计等。外设部分主要包含了存储系统和配置电路。存储系统为软件运行提供了足够的运行空间，配置电路为FPGA的程序下载提供了一条高速公路，减少了程序员的开发时间。接入网系统是芯片与芯片或者芯片与外设信息交换的桥梁，这部分主要介绍了验证板所使用的各种接入网方式同时分析了接入网系统的硬件性能。

2.3接入网系统设计

接入网系统是芯片与芯片之间以及验证平台与外设之间数据传输的系统，一个接入网系统的优劣直接决定了整个系统的数据传输能力以及性能。目前所用的系统间或者芯片间的接入网方式很多，例如UART、I2C、SPI等，这些都是速度比较低的接入网接口协议，而现代的多媒体时代需要更高速的接入网接口比如USB2.0、USB3.0、SATA、PCIe、SRI/O等。TMS320DM8168主板上的PCIExpressx2接口，每条串行线路的数据传输率最大可传输5Gbps的数据，该接口用于和外设进行高速数据传输。目前，中国移动已经启动了全国范围内4G网络技术的试点应用，正准备快速在全国范围内推广。“4G”TD-LTE的最大特点是高速数据传输服务，是现有3G网络的十倍。同时可以通过手机等各种终端获得无线高清视频体验，十分流畅清晰。4G无线网络的部署是在运营商的4G网络基础上对覆盖点进行网络的延伸，增加4G网络路由器通过无线方式与监控平台互联，通过运营商的宽带网络实现信息传输。在4G网络未覆盖到的区域可以通过3G网络作为补偿进行承载，可根据3G网络带宽情况灵活调整信号的方式和容量。其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线监控方式。

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2无线通信LTE技术及应用研究

2.1LTE技术的创新应用

基于4G基础之上的无线通信LTE技术并没有沿用3G系统的关键技术，它采用了全新的设计理念，对技术进行了革新，实现应用的创新。LTE技术的结构主要是由NodeB构成的，它有助于减小延迟，简化技术，实现较低的成本和低复杂性。此外，其中含有的RNC节点也更少，对3GPP技术的贡献是非凡的。总的来说，LTE无线通信技术采用了频分多址系统，属于技术改进后的OFD-MA，它能够实现正交输送，并兼顾单载波传输低峰数值，减少成本花费。在此基础上，其内部还采用了扁平的网络结构，实现了多天线技术的运用，取消了RNC节点，并实现了分集、阵列、空分复用的增益，可以使不同方向的多个用户获得同时段服务，提升峰值数率和数据传送速度。

2.2LTE技术的实际应用

在科学技术日渐完善的大背景下，无线通信LTE技术已经逐步应用到了各行各业，且其技术特点也在日渐成熟。例如，在我国的上海世博会上，高清视频监控的初步演示就将LTE技术应用在了其中，将网络移动采编播设备利用到了系统之中。该技术的有效使用，能够实现视频、音频等素材的快速传回，提高新闻的时效性，满足新闻传播的诉求。从传播速度上考虑，用户在使用LTE无线通信技术后，下载容量40G的3D影片，不到两小时就可以完成，其速度提高了10倍以上。

2.3LTE技术的应用

展望一方面，LTE技术是由3G技术向4G技术演进的必经之路。其在应用过程中采用了最新的B3G或4G技术，如OFDM和MIMO等，在一定程度上而言可以说是4G技术在原有技术上的科学利用。它在具有LTE技术优越性的基础上，也更加接近4G系统技术。另一方面，LTE技术的产生应用并不是一个简单的过程，它主要是在与WiMAX的竞争中实现了发展。现如今，WiMAX的802.16e标准正在申请进入3G系统，802.16e技术更是入选了IMTAdvanced的候选行列，并坚持保存其原有的兼容特点。在未来的技术应用领域，势必会出现WiMAX技术与LTE技术的竞争局面，在高技术领域保持良好应用，促使其更好的发展。

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2软件设计

当电源上电后，程序开始初始化，各个模块开始测量数值，单片机开始读取各个模块采集回来的值，并通过液晶显示回来，比较各个模块采集值与阀值的大小，当超过阀值时，通过GSM短信报警。其程序流程图如图4所示。

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第一阶段为20年代初至50年代初，主要用于舰船及军有，采用短波频及电子管技术，至该阶段末期才出现150MHZVHF单工汽车公用移动电话系统MTS。

第二阶段为50年代到60年代，此时频段扩展至UHF450MHZ，器件技术已向半导体过渡，大都为移动环境中的专用系统，并解决了移动电话与公用电话网的接续问题。

第三阶段为70年代初至80年代初频段扩展至800MHZ，美国Bell研究所提出了蜂窝系统概念并于70年代末进行了AMPS试验。

第四阶段为80年代初至90年代中，为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段，并逐步向个人通信业务方向迈进；此时出现了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各类系统与业务运行。

第五阶段为90年代中至今，随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起，其全球标准化及相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进，包括从第二代至第三代移动通信的平滑过渡问题在内。

2无线通信领域的未来发展趋势

首先，无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围，不同的适用区域，不同的技术特点，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可实现互补效应。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。因此，在政策上我们应该综合推进各种无线接入的发展，推进组网的一体化进程，通过建网的接入手段多元化，实现对不同用户群体的需求覆盖，达到市场细分和业务的多元化，解决移动通信发展不均衡的状况。

其次，我国政府应该给企业配置更多的无线频率资源，推进不同技术相关频谱的规划和应用工作。这样才有利于不同的企业根据不同的发展策略和市场需求，综合地规划自己的无线通信网络，实现资源的有效配置和利用。当然，政府也需要加强对有限频率资源的管理，对于企业闲置不用的频率占用，考虑适当的手段予以收回。

其三，从公众移动通信网络发展来看，3G已经成为全球包括中国移动网络演进的主要进程。从欧美发达国家的经验来看，由于其移动话音用户的普及率高，通过发展用户实现增长的模式已成为历史。因此，他们期望通过3G搭建更大的业务平台，从而实现利润的新来源。由于3G技术的成熟，目前3G商用网络部署已经在全球范围内启动。就我国而言，也要借鉴欧美的经验，在用户数量增长放缓之前，就应提前培育新兴移动市场。目前，政府应该开始积极考虑3G牌照发放和商用问题，把握住这个移动业界的巨大历史机遇。

其四，从宽带无线接入技术来看，全球该领域发展十分火热。该领域的发展呈现出向高带宽快速跃进、覆盖范围逐步扩张的趋势。未来，该领域还可能出现更强大的新技术，从另一个角度对整个无线通信产业起到推进作用。但从近期来看，我们对宽带无线接入技术发展应该有一个理性的态度和科学的把握。目前的宽带无线接入技术主要集中在固定环境下的高速接入，其移动性和话音支持能力无法和公众移动通信网络抗衡。在发展中，我们应该从全局的观点来把握，使之成为与移动网络互补的重要技术手段，这样既可以充分发挥其技术个性，又防止出现不必要的资源竞争和浪费。

其五，移动与无线技术在演进中走向融合。当前，移动、无线技术领域正处在一个高速发展的时期，各种创新移动、无线技术不断涌现并快速步入商用，移动、无线应用市场异常活跃，移动、无线技术自身也在快速演进中不断革新。在网络融合的大趋势下，3G、WiMAX、WLAN等各种移动、无线技术在演进中相互融合。

在多元融合的大趋势下，3G、WiMAX、WLAN等各种无线技术在竞争中互相借鉴和学习，涌现出了同时被上述无线技术采用的新型射频技术，如MIMO和OFDM技术等。与此同时，在以ITU和3GPP/3GPP2为引领的蜂窝移动通信从3G到E3G，再走向B3G/4G的演进道路上，以及IEEE引领的无线宽带接入从无线个人域网到无线局域网、无线城域网，再到无线广域网的演进道路上，都开始增加对方的内容，例如：移动通信不断强化宽带传输性能，无线宽带接入不断增强漫游性能以及安全性能。

借鉴WiMAX的高速数据传输特性，蜂窝移动通信启动了LTE，即“3G长期演进”项目，用以增强宽带传输性能。LTE的确立，令蜂窝移动通信系统的技术线路与定位为“低移动性宽带接入”的WiMAX有了很多的相似之处。

在“无线＋宽带”的大趋势下，无论是蜂窝移动通信技术还是WiMAX、WLAN等无线宽带技术，都面临着同样的考验：信道多径衰落和频谱效率。在这样的情况下，OFDM和MIMO就成为各种无线技术的共同选择。OFDM在解决多径衰落问题的同时，增加了载波的数量，造成了系统复杂度的提升和带宽的增大；MIMO则能够有效提高系统的传输速率，在不增加系统带宽的情况下提高频谱效率。因此，OFDM和MIMO的结合，成为推动“无线＋宽带”发展的重要力量。

其六，更远的未来，按当前专家们的预想，通信信息网络将向下一代网络NGN融合。在未来NGN概念中，固定网络将形成一个高带宽、IP化、具有强QoS保证的信息通信网络平台。在这一平台上，各种接入手段将成为网络的触手，向各个应用领域延伸。而3G、宽带固定无线接入、各种无线局域网或城域网方案，都将成为大NGN平台的延伸部分。从而形成集固定无线手段于一体，各种接入方式综合发挥效用，各种业务形成全网络配置的一体化综合网络。当然，这一进程将是漫长的，也必将遇到很多挫折。

由于无线通信网络存在的带宽需求和移动网络带宽不足的矛盾，用户地域分布和对应用需求不平衡的矛盾以及不同技术优势和不足共存的矛盾，因此，决定了发展无线通信网络需要综合运用各种技术手段，从全局和长远的眼光出发，采取一体化的思路规划和建设网络。发挥不同技术的个性，综合布局，解决不同区域、不同用户群对带宽及业务的不同需求，达成无线通信网络的整体优势和综合能力。对此，我国政府管理部门也应该积极为运营商配备充足的频谱资源，为其综合规划提供有力的支撑和保障。

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2基于ZigBee技术的电梯安全监控系统设计的规划

2.1系统的硬件规划

在硬件规划方面，文章以ZigBee无线微控器与电梯的管理做结合，依此建构低成本的电梯信息管理与监控系统，通过无线模块，管理者可以有效取得电梯运行的信息，其中实体的硬件架构规划上，无线控制器采用TI的ZigBee-CC2430模块。CC2430微控器，它是由TI公司收购无线单片机公司CHIPCON后推出的ZigBee无线单晶片，而CC2430也是一个真正符合IEEE802.15.4标准的晶片系统，ZigBee-CC2430除了包括RF收发器外，还内建加强型8051MCU、32／64／128KB的Flash、8KB的RAM以及ADC、DMA等。CC2430可工作在2.4GHz频段，2.4G频段为所谓的ISM频段，为专门提供给工业、科学与医学使用的免费频段，此外，CC2430采用低电压（2.0～3.6V）供电，且功耗很低（接收数据时为27mA，发送数据时为25mA），最大传送速率为250kbps。本系统通过无线模块CC2430的结合，可减少电路元件的使用，对于开发低功耗的无线相关产品有很大的帮助。系统的Master端与Client端之间使用2.4GHz无线通讯模块ZigBee-CC2430作为彼此连线的传输界面，Master端的无线微控器模块一方面以无线通讯的方式接收来自Client端的信息；另一方面则通过RS-232与电脑串列通讯埠连接，再经由程序的设计，PC端便可取得输出入的信息。至于Client端则以无线传输的方式周期性发送电梯运行信息给Master端。对于用户端而言，主要是要通过浏览器，经因特网取得电梯信息或进行电梯系统的管理（系统管理者）。

2.2系统软件设计规划

首先，用户端（可以是驾驶人员，也可以是系统管理者）可以使用任何可上网的装置（如智能型手机、PDA或电脑）连上服务器，电梯乘客可以通过网页查看目前电梯是否安全运行，而管理者则可经用户端浏览页面里的验证身份（帐号密码）登入至服务器管理者页面监控目前电梯状况、设定、查看资料等。因此，软件设计分成三个部分：无线通讯部分、伺服端的PC监控系统及伺服端的网络浏览程序。

以下针对各部分的软件设计的功能与内容分别加以说明：一是在无线通讯设计方面。Master无线模块的主要功能为收集各个Client端（电梯运行端）的电梯运行信息，由于每个Client端的无线模块均设定了唯一的ID，因此，Master端的无线模块可以将具备ID的Client端信息送至PC加以处理。至于Client端无线模块的功能则是周期性的将电梯运行的即时电梯运行状态送至Master端。Master端也可以看成是一个无线的服务器，它能与多个Client端连线。Master端在启动后会进入待机状态，若Client端发送信息时，便会将所收到的数值传回PC端作监控。二是在服务器端监控设计方面。PC端的功能为电梯的资料汇整处理与监控，无论是电梯是否安全运行，都通过PC端进行监控，并将所取得的信息存入资料库中。此外，监控端还设计了其他实用功能。各功能简单说明如下：（1）趋势图：该功能让管理者查询到在一日、一周、一年所进出的电梯运行状况。（2）安全隐患明细表：该功能可以让管理者查询电梯安全隐患出现的时间与对应的原因。（3）故障查询：该功能是让管理者得知是否存在故障。三是在伺服端的网页浏览程序设计方面。该部分设计是要使管理者通过浏览页面呈现目前电梯的即时状况，网页的基本信息包括：Master端CC2430目前连线PC端状况、电梯安全状况、乘客数量显示。使用者通过服务器上的网页浏览程序直接读取资料库的内容，以呈现电梯的即时状况，其中呈现的页面以每秒扫描的方式进行资料的更新。浏览程序设计也结合AJAX控制项，该控制项的主要功能为在扫描更新电梯信息时，不会产生因刷新整个网页画面造成的闪烁情况，提供较舒适的网页阅读环境。另一方面，为区分网页提供的功能，另增设身份验证登入，除一般用户可获得电梯信息外，管理者则可直接在网页上进行日期方式读取资料库档案及搜寻范围等。

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随着高科技信息技术的不断发展，在3G向着4G转变的过程中，无线通信系统正在逐渐的变得更加完善，尤其是卫星通信技术的不断发展，成为通信产业未来发展的重要方向。在实践过程中，无线通信技术在广播电视卫星通信中的应用，必须注重卫星通信的独特性、广泛性和高科技性等，才能在充分开展各种地面业务的同时，推动卫星通信技术改革和创新，最终实现卫星通信技术和无线通信业务的融合。现展中，4G通信技术的产生，使各国之间的交流和沟通变得更加频繁，也使无线通信技术发生了历史性的转变，并给广播电视卫星通信带来非常深远的影响。一般情况下，卫星通信技术主要是作为应急通信技术在使用，可以在自然灾害发生时发挥着重要作用，因此，对无线通信系统的发展也有着非常重要的影响，在与地面业务传输网络相结合应用的过程中，使各种信息传输的速度得到有效提高，并保证了传输信息的高质量、高速度、高效率和高覆盖，从而显示出卫星通信技术与地面业务传输网络之间有着相互补充和影响的特点。

由此可见，卫星通信系统与地面业务传输系统在空中接口中的完美融合，才能使网络通信技术获得不断发展，并促进无线通信系统不断发展。因此，想要更快的进入4G通信时代，就必须高度重视通信技术改革和创新，不断加大投入力度，才能真正实现无线通信系统的现代化发展。在无线通信技术不断发展的过程中，卫星空间段通信的某些部分与地面段通信某些部分的不是完善，在一定程度上构建成了一个完整的、具有复杂性质的混合体结构。现代高科技技术中，用于上行链路的SC―FDMAR技术和用于下行链路的基于OFDM技术的接入方式等，都是高速数据传输系统中效果较好的新型多址方式，在LTE的接入方式中也得到了有效运用，从而对宽带多媒体卫星通信系统的空中接口技术有着更高的要求。

因此，在通信技术的不断发展和端口到端口对接系统不断演化的大环境下，想要不断提高卫星通信的市场竞争力，就必须快速适应现代快速变化的通信环境，注重端口到端口的卫星通信基础设施的建设，提高其技术水平，才能真正发挥卫星通信系统的综合效用，促进我国广播电视产业长远发展。目前，卫星通信技术的发展方向主要有如下几个方面：一是，对不同区域的资源进行灵活配置；二是，注重直连性，以保证不同区域之间的配置可以哼哼的进行星型互联；三是，在移动和固定两种情况下，确保终端用户可以拥有更好的宽带容量；四是，在满足地面业务多样化需求的同时，不断增加卫星通信系统的容量；五是，在端口对端口的相关设施中，采用混合通信业务模式，以不断提高数据观测和定位能力；六是，注重卫星通信的中继功能，以确保空间通信网络的数据链路高速性、网络实时性和永久性。根据通信技术的发展情况可知，目前其正处于融合下一代移动网络的趋势中，在提高山区和通信不良好地区的通信能力上发挥着重要作用。与此同时，卫星通信网络和地面业务系统的相关联结，成为地面传输业务的重要组成部分，从而使传统通信技术和卫星通信产业的相互融合，成为未来通信技术发展的核心和重要方向。

综上所述，无线通信技术给广播电视卫星通信带来了非常深远的影响，在保证地面传输系统不断完善的同时，提高了通信信息的传输质量、有效性和速度，在推动广播电视产业长远发展上发挥着重要作用。

作者：刘昶阅 单位：国家广电总局无线电台管理局七八三台

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引言

现代世界是一个高速自动化的世界，各种各样的设备除了可以与计算机联机外，还可以互联机，而最简单的自动化联机方式就是使用串行通信。随着时代的进步，它并没有被取代，后倒是逐渐被广泛应用。如今，在许多场合有线连接的方式已经不能满足科技的高速发展。无线技术正以一种快速的速度进入许多产品，它与线相比主要有成本低，携带方便，省去有线布线的烦恼；特别适用于手持设备的通信、电池供电设备、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、无线数字语音、数字图像传输、智能小区不停车收费、银行智能回单系统等。在如此多的无线系统应用中，无线通信的协议自然显得特别重要。无线通信协议的好坏直接关系到系统的安全性、误码率以及系统运行的速度。本文以上海桑博科技有限公司的STR-2无线收发模块为例，详细介绍无线收发模块与各种单片机的硬件接口设计，点对多点无线通信协议的数字打包格式、解包程序以及相关软件设计。

1系统概述

1.1链状点对多点系统

图1所示的系统是由一台中央监控设备CMS（CentralMonitoringSystem）和多台远程终端设备MRTU（MultipleRemoteTermialUnit）构成的点对多点的多任务无线通信系统。在中央监控设备CMS与远程终端RTU（RemoteTermialUnit）之间用多台中转设备Tran作为中转站，以便起到暂存数据和延伸距离的作用。中转站之间，以单向通信方式进行传递数据。

（1）适用范围

*传输距离远的多点多任务数据采集；

*条件恶劣、干扰大、多点多任务数据采集；

*对时间要求不高的各种复杂无线数传；

*智能小区水、电、煤、暧气集中抄表系统，各种远程集中按防报警系统等。

（2）协议数据包格式

协议的第一件事就是能够识别噪志和有效数据。噪声是以随机字节出现的，没有明显的结合方式；噪声源可以产生任意字节的组合。在无线通信的过程中，最好能通过一种协议有效地抑制噪声的产生。

通过测试和试验发现，0xFF后跟0xAA、0x55在噪声中不容易发生。传输协议应该在数据包前加开始字节，0xFF后跟0xAA、0x55发送协议的开始应该是一个任意内容的字节（这是因为第一个字节的数据在发送时容易丢失），然后是0xFF后跟一个0xAA、0x55；接收协议规定只接收以0xFF后跟0xAA、0x55开始的包，于是就可以很方便地把以上系统的数据包格式定为：

Lead1Lead2Lead2HeaderLengthHostIDLocaDestination

UnitData1Data2…DatanChecksum

Lead为引导字节

Leader1=0xFF；

Leader2=0xAA；

Leader2=0x55；

Header为数据包的命令字节，由此确定数据包的类型；

Length为数据包包含的Length字节之后的所有字节的长度；

HostID为主机地址；

Local为本地机地址；

Destination为目标地址；

Unit为RTU地址字节；

Data为数据包字节；

Checksum为校验字节。

1.2星状点对多点通信

图2系统是由一台中央监控设备CMS和多台远程终端设备MRTU构成的点对多点多任务无线通信系统。在中央监控设备CMS与每一台远程终端RTU都以双向通信方式进行传递数据；特别适用于数据量大，对时间要求较高的场合。

（1）适用范围

*传输距离较近的地方；

*条件恶劣、干扰大的地方；

*对时间要求高、数据量大的场合；

*智能小区水、电、煤、暧气集中抄表系统，各种远程集中安防报警系统等；

*智能家用集中控制系统；

*工业测控、工业数据采集；

*医疗器械、健身器材；

*数据仓库、智能商场超市导购；

*餐饮无线点菜系统；

*PDA无线数传；

*水纹气象监控；

*生物信号采集；

*油田环境监控；

*银行智能回单系统等。

（2）协议数据包格式

根据图2可以把系统的数据包格式定为：

Lead1Lead2Lead2HeaderLengthUnit

Data1Data2…DatanChecksum

Lead为引导字节

Leader1=0xFF;

Leader2=0xAA;

Leader2=0x55；

Header为数据包的命令字节，由此确定数据包的类型；

Length为数据包包含的Length字节之后的所有字节的长度；

Unit为RTU地址字节；

Data为数据包字节；

Checksum为校验字节。

2硬件设计

上海桑博电子科技有限公司STR-2RF模块的核心部分为nRF401，外加精心设计的内置天线，具有体积小（37mm×47mm），功耗低的特点；传输距离为200m，最大传输速率为20kb/s；接口电路简单，可直接与单片机的通用串行口（UART）口连接。图3所示为硬件框图。

STR-2RF引脚功能如下：

VCC——正电源，接2.7～5.25V;

CS——频道选择，CS=0为选择工作频道1（即433.92MHz），CS=1为选择工作频道2（即433.33MHz）；

DOUT——数据输出，连接MCU串口RXD；

DIN——数据输入，连接MCU串口TXD；

GND——电源地；

PWR——节能控制，PWR=1为正常工作状态，PWR=0为低功耗状态；

TXN——发射接收控制，TXN=1时模块为发射状态，TXN=0时模块为接收状态；

3软件设计

在系统中，所有STR-2RF模块均采用433.92MHz作为系统工作频率。下面以星状点对多点通信系统为例，详细介绍系统的软件设计。

（1）主程序设计

为了避免同频干扰的问题，系统采用时分TDMA（TimeDiveisionMultipleAccess）技术，把系统CMS与任意一台RTU之间的通信采用时分的方式分开，CMS通过扫描的方式与各台RTU设备进行单台通信，这样系统中的CMS与RTU的通信方式就成为点对点的通信方式。整个点对多点系统的通信就成为若干个点对点通信的组合。程序采用C51单片机语言编写，其主控程序流程如图4、图5所示。

（2）打包与解包

协议将主要数据分割成一定格式的数据，并增加一些额外的信息（用于纠错），这个过程叫打包；在接收端协议去掉这些额外信息，只留下初始信息，这个过程叫解包。

打包程序如解包程序见网络补充版。