无线通信研究范文
时间：2023-06-15 09:28:22
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篇1
通过上述的讲解,可以清楚的看到有线通信方式及特点与无线通信方式和特点之间有很大的不同。人们对这两种通信方式最直观的认识就是两种通信方式的外观,有线通信是有线的,而无线通信是单个设备,没有线。无线设备的研发成功比有线较晚,但是科技含量要比有线设通信高,更加新颖,不过无线的研发不是凭空产生的,而是在有线通信的基础上逐渐研制成功的。在社会各个行业领域,包括日常生活,有线通信与无线通信目前都得到了广泛的应用。比如说在高铁行业,无线通信占领主要市场,因为高铁动态运行的特殊性,无法建立固定的有线设备;而在通信领域,比如网络领域,有线通信占领主要市场,尤其是家用宽度、家用电话,有线通信的稳定、无辐射对于家庭来说是最好的选择。
篇2
2设备状态监测中无线通信技术集成软件系统
在无线集成网络运行过程中，由于系统是由无中心节点组成的网络形式，能实现无线通信模块的优化自治，并且能针对具体的控制节点进行无线移动。系统是由无线通信模块网络节点组成的自治多跳系统，中心控制节点是分布式控制网络，能保证两个节点能实现直接通信。一方面，主机结构中，网络节点需要应用有效的程序，数据采集和处理。另一方面，路由结构，网络节点需要应用路由协议，确保选择策略和选择路径得以实现数据转发，保证路由维护管理工作的有效性。在无线集成网络结构中，信号采集、信号调理以及数据分析处理过程是整合状态，而节点内嵌入高档工业级微处理器，需要结合数据分析处理算法，保证频谱处理效果和高价值信息应用模型符合标准，真正落实分布式处理。在线路规程中，设计人员要对通信系统进行集中整合和综合性分析，确保处理机制和管控措施符合标准，也要对设备的运输参数以及软件预期接受状态展开集中整合[1]。（1）询问和确认方式，也被称为Enquiry/Acknowledgement，在设备状态无线远程监测系统中，有两种形式的存在，而询问/确认方式主要应用在其中一种，但是不会有非预期的接受方接收传输的系统，换言之，两个设备在一条专用的高速数据链路上传送。询问/确认方式主要负责的工作就是协调设备之间的传输或是查看设备是否已经准备就绪能够进行接收与输送，若在询问后，结果显示，可以接收，而接受法已经准备接收，在回答确认字符后，便可以开始接收，若回答否认字符（NegativeAcknowledgment），则停止接收，待准备就绪后，再次进行确认。若设备之间在一定的时间内没有收到确认方式和否认方式，那么说明，传输方在询问的时候可能将Enquiry丢失，此种状况，只需要断开连接，重新发送即可。若询问方式给出的结果是否定的，且三次均呈现否定信息，那么传输方则需要断开连接，并在下一个时刻重新开始连接整个过程，若呈现结果为肯定，也就是确认帧连接成功，则表示数据开始传送，待数据传输完毕后，发送系统会以EndofTape结束此次传输。（2）轮询和选择方式，应有在设备主站中，能实现拓扑结构的综合性优化，也能保证多点系统在不同节点间进行优化协调，确保设备准备工作和应用工作的完整性，对同一条传输线路的主设备和若干从设备展开深度的数据和信息交换。其中，主设备控制链路，从设备则负责接收和遵从相关指令。（3）差错控制，在信号上对相关传输数字信号进行差错控制，针对不理想的特性以及噪声展开深度分析，将接收端按照既定的规则，对检验信息码元与监督码元之间的关系展开深度的审定和分析。从而在研究体系建立过程中发现错误，然后及时的纠正错误。设计人员在对软件进行实效性分析过程中，也要保证处理效果和参数系统的完整性，提高软件的实时运行效率[2]。
3设备状态监测中无线通信技术集成硬件系统
在硬件系统中，电动机在变频器控制下会出现不同的转速，使得传动链转动效果得以完成，在压电加速器传感结构安装后，保证轴承运行方向符合标准。在实际设计结构中，要对具体的参数进行集中整合。（1）电动机。选择三相异步电动机，型号为Y90-2，额定功率为1.5kW，额定电流为3.5A，主要是利用Y型接法，额定转速控制在2840r/min。（2）变频器主要选用的是ALLenBradley1336plus，能在5.28Hz、105Hz以及12.2Hz三种环境下运行，且对应的转速为每分钟300r、600r以及1200r。（3）加载机械装置，主要是利用气动加载结构，主要包括空气压缩机、导管以及加载箱三个部分。设备状态监测过程中，要对无线集成网络的不同功能进行判定，并随网络节点展开深度分析，不同的网络节点要从数据采集单元、数据处理单元以及控制模块展开深度分析，从数据采集和数据中转等过程中提取具体数据，保证通信路由协议能实现数据和主节点的优化分析，作为数据的中转站，节点在完成采集任务外，也要对周围邻居节点数据进行分析，从而保证能及时将信息传递到主节点中。需要注意的是，目前较为常见的就是PC104控制器。PC104控制器不仅能实现嵌入式控制，也能对总线规范进行高效整合，是一种较为优化其小型的控制系统。版型是90×90×15mm的小型模块、自层叠总线不同母板、0.1英寸64引脚、总驱动电流4mA、模块的功耗1~2W。总线和系统较为易于扩充，需要技术人员对其进行集中审定和核查。在系统中，相应模块具有横向的总线信号，需要引出插针，能在优化使用原机总线扩充的情况下，实现整体模块的优化升级[3]。
4结束语
总而言之，伴随着计算机和自动化管理技术的不断升级，应用自动化程度较高的设备进行系统化维护，能在保证状态测试的同时，对故障进行预诊断，并且对其寿命进行评估，从而建立过程化跟踪体系，减少故障次数的同时，提高设备状态监测的实际效果，为项目可持续发展奠定坚实基础。
作者:曾昱 单位:广州杰赛科技股份有限公司
参考文献
篇3
一、无线通信中较常见的抗干扰技术
1.调频技术。调频技术相对来说是一种比较成熟的常用的抗干扰技术，它主要是用民用的。民用的使用量和使用频率都比较大，因此也要求有相应的稳定的抗干扰技术作为支撑。调频技术的一个核心就是根据相应的规律来回跳变来实现抗干扰的，它具有灵活多变的特点。通常来讲无线通信系统工作性能的好与坏完全可以通过直接观察它的调速来判断。通信系统抗干扰能力越好越强，则调速也就越快。通信抗干扰能力越弱，则调速也就越慢。2.扩频技术。扩频技术的作用就是能够把无线通信中发射和接受的信号以一种隐藏的形式附加在噪声中。直接序列扩频技术的应用是扩频技术在实际中最为常用的一种方法。通过这种方法可以有效地把干扰降到最低或者完全消除，使用户在使用过程中能够得到良好的通信体验，因此在实际应用中备受好评，被人们广泛采纳和使用。3.混合技术。混合技术顾名思义就是多种抗干扰技术的混合，它利用多种抗干扰技术，并把它们组合起来充分利用各技术的优点，抛弃各技术的缺点来组成各种混合技术。虽然采用混合技术会比单独采用单一的抗干扰技术复杂、成本高，但将不同的抗干扰技术结合起来综合利用将会对无线通信系统抗干扰技术的抗干扰性有很大的提高，无论是在通信的质量方面还是在对抗外界各种不确定的干扰因素上。虽然采用混合抗干扰技术在短期内会增加设备成本以及各种管理、人工成本，但从长期来看混合技术的分摊成本会较低，同时也较为经济。
二、无线通信系统抗干扰技术的发展前景
随着科技的进步，经济繁荣增长的需求，无线通信技术将会越来越普及并且在社会中所扮演的角色越来越重要，越来越不可或缺，无线通信技术已经渗入到我们生活中的方方面面，我们对它的依赖性也大大增强，可以说我们的生活已经到了离不开无线通信的地步了。因此对相应的通信抗干扰系统的要求也会越来越高，对无线通信技术的发展前景可以概括两点：一是随着时代的发展，科技的进步，可以对原有的抗干扰技术进行优化升级，并且进行科学合理的综合利用，因此在尽量减少科研成本投入和避免技术浪费的基础上，增加无线通信系统抗干扰技术的种类和数量，使其技术在节约成本的同时又能满足人们的需求。二是以不断发展的新技术为依托探索研究新的抗干扰技术，通过不断的摸索实验找出新的技术方法来增强抗干扰技术的抗干扰性能，以满足人们对通信质量的需求。同时也要对现有的抗干扰技术进行创新和改进，在实践中检验抗干扰技术的性能，并且依据实践中检验出现的问题来针对性的改进抗干扰技术，促使抗干扰技术的应用效果不断地改进，在满足用户体验的同时并且能发挥出最大的效用。
三、总结
虽然如今的科学技术有了突飞猛进的发展，无线通信技术在抗干扰技术方面也取得了可喜可贺的成绩，但无线通信技术在抗干扰技术方面还有很长的路要走，仍然要不断的通过实践的检验来发展。在如今已经较为成熟的抗干扰技术下持续优化改进，并且不断创新研究出更能适合复杂外界干扰环境的抗干扰技术。无线通信技术有它自身独特的优点，它所拥有的方便性、可移动性是不可替代的。在今后很长一段时间内，无线通信技术将在所有信息传输模式中呈现执牛耳的地位，在信息化高速发展的当下，各种智能化的产品和服务的异军突起，这都为无线通信技术的发展提供了广阔的空间，同时对无线通信系统的抗干扰技术提出了更高的要求。相信经过人们的不断努力，无线通信系统的抗干扰技术将会得到提高和完善。H
参考文献
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[2]熊卿青,邓媛嫄.现代无线通信技术的现状分析及其发展前景[J].科技创新导报,2012,02:31.
[3]刁彩萍.现代无线通信技术的发展现状及未来发展趋势探析[J].电子制作,2015,01:161.
篇4
城市轨道交通信号系统是集行车指挥和列车运行控制为一体的非常重要的机电系统，直接关系到城市轨道交通的运营安全、运营效率和服务质量。上海轨道交通信号系统均采用了CBTC(基于通信的列车自动控制)技术，其中一部分的CBTC制式是采用FHSS(跳频展频)技术。对于采用IEEE802 ．11FHSS技术的CBTC车地无线通信系统，目前国内及国际上均没有测试仪表和工具能对其无线性能进行有效检测，从而导致在工程建设中无法便捷地对采用FHSS技术的车地无线通信系统的无线性能进行验收测试，在运营维护期间无法便捷地进行维护和故障诊断。因此，针对FHSS制式的车地无线通信系统维护检测平台的研究是非常必要的。
1FHSS技术特点
目前上海在建和新建的轨道交通CBTC信号系统中，部分线路采用了FHSS技术。FHSS技术是IEEE802 ．11 初期采用的一种技术，其工作频段为2 ．4GHz，共使用79 个信道，每个信道带宽为1MHz。采用FHSS技术的CBTC信号系统，在通信过程中其载频会不断地跳变，因此能提高其抗干扰能力。但同时，由于载频不断变化，因此很难对其无线信号进行跟踪，从而对其无线性能质量进行评估缺乏有效的手段。
2 用户面临的实际问题
全国范围内已经有多条地铁线路的CBTC车地无线通信系统使用了FHSS技术。也遇到过由于缺乏FHSS技术性能质量评价手段，而难以对故障进行检测和诊断的问题。主要表现在:① 虽然出现大量的车地通信数据包故障，但是无法找到具体原因和位置，单纯依靠检查轨旁设备和车载设备的工作状态均未发现异常;② 在某些疑似故障区段进行定点长时间检测却未发现异常。经过前期调研和技术分析，在出现CBTC车地无线通信故障的线路上密集布放AP(无线接入点)，且有双网冗余覆盖。监测发现轨旁AP和车载设备的工作状态均很稳定，理论上接收到的无线信号应该也是稳定的，这与用户反映的问题不符。使用频谱仪对线路现场进行测量后得到的频谱图如图1 所示。从图1 中可以看出，对于FHSS的跳变信号，普通频谱仪无法区分信号来源，也无法给出具体某个车地无线链路的连续场强，很难判断其信号的覆盖质量。通过对FHSS设备进行研究发现，其车载设备具有监控接口，可以使用计算机串口与其连接;通过发送特定命令，可以查询当前设备所在无线网络的相关信息，其中就包括了场强信息和漫游状态信息。因此，可以利用连续查询的方式，采集这些关键参数，来帮助分析无线网络的质量。对首次测试得到的信息进行后期的人工整理和分析，完成了无线场强覆盖图，并发现了问题的根本原因。图2 为根据首次测试采集数据完成的某线路无线场强覆盖图。经过整理的漫游状态信息见表1 。可以看出，车载设备在原关联轨旁AP场强较低时才向新的轨旁AP发起漫游，而列车所在区间的其他轨旁AP的场强远高于原AP，这导致的结果是漫游次数比较少，但每次漫游前的一段时间，列车均在与场强较差的AP保持通信。由此判断导致该问题的原因可能是列车的车载AP设置的漫游门限值过低，导致漫游太晚。在讨论以后，测试人员调整了车载AP的漫游门限:Parameters:RoamingDecisionRSSIThreshold=60 85JoiningDecisionRSSIThreshold=76 90 然后进行了第二次动态测试。图3 为根据第二次测试采集数据完成的无线场强覆盖图。经过整理的漫游状态信息见表2 。可以看出，经过调整，车载设备的漫游次数增加了;在发现轨旁AP场强轻微减弱时，车载设备就漫游到了无线覆盖质量更好的临近AP，保证了车地无线通信始终工作在较强的无线网络环境里。借助FHSS车载设备的监控端口，采集到了FHSS制式无线网络的关键参数，并依靠这些关键参数成功解决了用户的实际问题。最终确认车地无线网络的丢包率从原来的5 ．7%减少到0 ．3%，成功解决了丢包率高的问题。
3FHSS制式车地无线通信维护建议
通过以上案例可以认为，为了达到对FHSS制式车地无线通信系统的性能质量进行检测评估和故障诊断的目的，可以设计一个维护检测平台用以针对CBTCFHSS制式车地无线通信系统进行检测评估，其主要技术能力应包括无线性能测试和网络性能测试两个部分。
4 维护检测平台的设计构想
无线性能测试主要是对FHSS无线信号质量进行性能检测，这类检测的主要内容即为RSSI场强测试。该测试不仅包括了车载设备当前所在服务小区的场强值，也应包括相同时刻邻小区的场强值。同时，由于列车是在整个区间进行动态运行，必然存在车载设备在多个地面AP之间的连续切换漫游的情况，因此漫游切换成功率、漫游切换时间等技术参数的测试和评估也非常重要。网络性能测试主要是对FHSS制式车地无线通信系统作为地铁信号系统业务承载时工作能力的检测评估，这类检测的主要项目应包括IP网络丢包率、时延等技术参数的测试和评估。同时，如果能考察相同位置和区域里RSSI场强、漫游和网络性能的相应关系，则可以更加有效地确定无线性能质量，更加准确地找出问题，并提出有效的处理意见。最后，维护检测平台还应具备自动的数据处理能力，可以快速方便地实现数据回放、数据分析、报表生成等功能，较快地帮助用户将测试结果转化为检测分析和故障诊断的依据。维护检测平台的设计目标分解见表3 。维护检测平台的主要组成部分应包括:1)接口模块。主要包括测试配置模块，其主要作用是对维护检测平台设备的对外采集接口进行选择及参数配置(包括串口和以太网口)。串口的主要工作是与FHSS车载设备的监控端口互联，以太网口的主要工作是与CBTC车载网络设备的网口互联。2)检测模块。①FHSS无线性能测试模块，其主要作用是与FHSS车载设备进行信令交互，以便快速查询和采集无线性能数据;② 网络性能测试模块，其主要作用是与CBTC车载网络设备连接，以便与地面服务器通信，进行网络性能的同步测试。3)数据处理模块。① 数据导入模块，其主要作用是将地面AP参数配置信息、检测模块检测到的原始信息导入测试数据分析模块，并进行必要的设定;② 测试数据分析模块，其主要作用是对测试原始数据进行处理分析，按照要求绘制曲线，分类统计;③ 结果导出模块，其主要作用是将测试数据分析模块绘制的曲线或统计的结论输出成文件。整个研究过程应该基本按照以上模块的功能设计，完成软硬件的开发和整合，然后进行各模块的独立测试和协同测试，最终形成维护检测平台。
5 结语
CBTC信号系统车地无线通信系统的性能直接影响列车的安全、高效运行。本文着眼于对车地无线通信系统性能的检测，设计了一套集采集、测试、分析、结果输出于一体的针对CBTC的FHSS制式的维护检测平台方案，便于对信号系统工程建设质量进行有效判定，便于后期维护和故障诊断，以此满足工程验收及运营维护的需要。
篇5
射频又简称为RF，是一种能够进行空间辐射的电磁波，而射频信号则是一种通过高频电流进行调制以后的电信号，是无线电信号中频率较高的一种信号。随着无线通信在人们生活各领域的广泛应用，射频技术也有着不可替代的作用。为了能够使信息传输质量更高，在移动通信射频收发系统中，射频模块处理宽带高频模拟信号，基带部分则处理频率低的模拟和数字信号。本文通过对无线通信射频收发系统进行设计，根据射频收发系统的工作原理，并对整个无线通信射频收发系统进行技术指标测试。
一、宽带无线通信系统组成
系统主要由基带处理单元，中频处理单元，射频单元，协议与控制4 大部分组成。
（一） 基带处理单元
完成数据信道编码解码处理、CCK 调制解调、同步时钟提取，系统同步控制与处理等。
（二） 中频处理单元
通过上、下变频，完成射频与中频的转换，并完成数模及模数转换。
（三） 射频单元
发送端将话音、数据、图像信号调制在发射射频信号上，经滤波、放大、功放送天线发射；接收端接收射频信号，经放大、滤波和变频后，输出固定的中频信号到中频处理模块。
（四） 协议与控制单元
TDMA/TDD 协议控制、数据组帧与完整性检测处理，提供图像，语音，数据等的接口，以便进入处理单元。
二、无线通信射频收发系统设计
无线通信射频收发系统由射频收发系统工作原理我们可以得知，接收机为超外差结构，信号在经过2次下变频以后，RF频段为3.5GHZ，射频为100MHZ，当信号路过滤波器以后，通过低噪声放大器等进行处理，并与本振混频变频道中频2.5GHZ、100MHZ，放大处理后由IQ解调进入ADC；而发射机为直接变频结构，信号只需要通过1次上变频，由过滤器放大IQ调制，并发射射频线路，通过滤波器由PA调制，随后进行开关和天线发射。其中，所有晶振为10MHZ，频率为2.5PPM，输入和输出电压分别为3V、0.8V，本振一、二级输出频率为：PLL1和PLL2，巴伦插损为0.54dB。因此，通过计算得出无线射频接收机和发射机的增益为：RXmax G = 9 3 . 9 6 dBm、RXmin G = 3 3 . 9 6 dBm； max GTX = 2 9 . 1 dBm、min GTX =-31.5dBm，无线射频接收机噪声系数为： RX NF =3.42dB，IIP3，RX=-15dBm。
三、射频收发系统的工作原理
（一）射频发射机的工作原理
无线射频发射机主要是通过调制和放大功率，以及上变频和滤波将低频基带信号转换成高频射频的一个处理过程。该系统由天线、调制器、本振器、数模转换器（DAC）、滤波器，以及放大器和混频器等构成。其中，调制器的调制过程由低频信号转移至高频段进行传播，调制的方式为模拟和数字调制；本振器主要由数字分频和鉴相器，以及锁相环等电路构成。通过将频率送至混频器，并与滤波器送至的频率相乘由后级进行处理；DAC主要完成数字信号转换成为模拟信号的一个处理过程，一般由电阻网络和基准电源、模拟开关和运算放大器等构成；滤波器主要用于过滤有效信号和过滤其它干扰等信号，根据功能在无线射频发射机中涉及信道选择滤波器和射频滤波器，以及镜像抑制滤波器等；混频器主要用于变频，属于一种频率调制器，以保持原载频已调信号调制方式，将已调低频基带信号转换成已调高频射频信号；在无线通信射频发射机中，放大器涉及IF和RF信号幅度放大和功率放大器。通过幅度放大器增大或降低信号后，再通过功率放大器将信号功率放大后才能加载至天线进行发射。其常见指标涉及输出功率、频率稳定度、邻道泄露功率比、频率和相位误差、频谱纯度、矢量幅度误差等。
（二）射频接收机的工作原理
射频接收机主要通过对发射机传送的射频信号进行接收以后，下变频至低频信号进行有效信息的解调。该射频接收机处于无线通信射频收发系统的前端，因此，射频接收机性能的好坏和结构是否合理直接对无线射频收发系统造成影响。当天线接收空间将射频信号传送至LNA放大，并通过变频操作转换为低频基带信号进行有效信号解调和幅度的放大，最后模拟信号在ADC转变为数字信号以后，由DSP处理或由后端设备进行处理。其常见指标涉及接收灵敏度、噪声系数、邻信道选择性、动态范围等。在无线通信射频收发系统中，信息的变换主要通过调制和解调来完成，而调制和解调的目的主要是为了将信号变换成合适的传输信号，以实现信道复用、改变被信号占用的带宽，以及改善整个系统的性能等。
四、设计思路及实现方案
本文采用超外差模式实现收发机RF前端，接收与发射采用TDD模式切换，通过两次变频达到所需频段，收发射频信号频段为325MHz～355MHz，信道带宽8MHz，中频为10MHz。
（一）PLL设计
射频本振采用AD I公司的ADF4360系列产品，该产品片内集成VCO，且具有较低的相位噪声，图2为ADF4360锁相环电路图，电路中采用高稳定性的晶振，可以利用晶振谐波实现二次混频本振信号。
（二） 收发信道设计
接收信道设计需要保证噪声、增益、灵敏度、临道抑制满足系统要求。根据噪声级联公式可知，信道噪声主要决定于系统前端，为了使接收机的总噪声系数小，要求前级的噪声系数小、增益高。发射信道采用高线性的混频器和放大器达到高线性度，采用数控衰减器调整增益范围，在实际应用中，为达到远距离发射，可以外接大功率放大器。
随着人们生活水平的不断提高，无线通信技术和射频技术的广泛应用，人们对无线通信的要求也将越来越高。完成一个无线通信射频收发系统的设计，系统的性能和结构是整个系统的关键，我们要加强宽带无线通信系统射频收发前端研究。
篇6
1 无线通信信道均衡技术研究现状
无线通信信道均衡技术研究从1975年开始出现第一次计算方法至今已经近三十年，经过几代的研究，已经出现了多种信道均衡计算方法。信道均衡技术最早应用于电话信道方面，电话信道的特点是信道频率不平坦以及相位成非线性变化，因此采用增加线圈的办法改变电缆的特性，也就是我们常说的线性均衡。经过长期的研究得出线性均衡器对于改变电话信息的信道是比较耗得，因此这种方法被广泛的应用于无线通信信道均衡计算。但是随着科学技术的不断发展，通信技术也逐渐发展，这种方法的弊端渐渐的显现出来，因此现在就把研究的重点放在了改变步长和改进即稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面。现在关于无线信道计算方法应用最广泛的就是最小均方（LMS）算法和盲均衡算法（CMA）等，这两种方法计算时函数的收敛性和均衡性都比较好，这两种方法的采用降低了信道系统的传输效率，改变了原来电话信道信号的传输途径的多样化和信号的强弱不一致产生码间干扰的现象。随着无线信道均衡技术的深入研究，研究出了比较典型的盲均衡算法Bussagang技术的盲均衡算法，随着技术的发展，人们对移动通信系统的性能要求越来越高。因此我们有必要设计出与之相适应的各种信道均衡方法，以提高系统性能是十分必要的。当前，信道均衡计算的主要有四种方法分别为：第一种Bassgang类算法、第二种高阶统计量算法、第三种盲序列估计法、第四种神经网络法。目前，我国主要采用的信道计算方法就是 Bassgang类算法。
2 Bussgang盲均衡算法
2.1 Bussgang盲均衡算法的基本原理
Bussgang盲均衡算法作为目前我国信道均衡计算方法的其中之一，它是在自适均衡技术基础上发展起来，这种计算方法保持自适均衡计算法简单性的特点，没有增加计算难度，Bussgang盲均衡算法在应用时物理概念比较清楚，计算过程易于实现，但是这种计算方法的收敛时间相对较长，这样产生的计算误差就会较大，次计算方法采用的是函数的非凸性来进行计算。Bussgang盲均衡算法的基本原理是利用函数非凸性特点，首先建立一个理想的代价函数，让理想状态下的系统处于函数的极小值点，然后采用某种计算方法找到函数的极值点，此函数的极值点就是理想系统的最佳状态，这样的系统也是最理想的计算环境系统。
2.2 Bussgang性质的盲均衡算法
目前采用Bussgang盲均衡算法的计算方法比较多，其中主要算法有Sato算法、Godard算法、决策指向（DD）算法和BG算法等，在这些计算方法中Godard算法是被广泛使用的一种算法。
Godard算法：
Godard算法是由Godard和Treichter分别提出的，他们的计算原理是通过处理找到函数的最小值，这种指令是有无线信号的高阶性来完成的。Godard算法是Bussgang算法中一个比较特殊的计算方法，它的计算指令来至于无限信号的高阶性，通过系统处理找到函数的最小值和最小极值点。
2.3 Bussgang性质的盲均衡算法比较
在Bussgang盲均衡算法中：
（1）CMA算法计算最稳定的方法，在多种信号路径中均衡效果最好的计算方法，次计算方法能够将多种信号较弱和较强的信号进行综合处理，达到输出信号和输入信号频率更加接近，是信号更加紧凑。
（2）在误码率方面，CMA算法也是最好的，其它的计算方法相对差一些，其中BG算法是最不好的，Sato与DD算法相差无几。
（3）在稳态剩余计算误差方面， CMA算法是最差的，而DD算法是稳态剩余计算误差最小的。
在信道均衡计算实际应用中，由于CMA算法计算过程比较简单易行，函数的收敛性比较好，在无线通信信道均衡计算中得到重点研究，但是CMA算法是稳态剩余计算误差最大的，在输出信号的信号与噪声的比大于17dB后函数的收敛达到平衡时误码率达到最小，对于信道均衡计算来说计算方法采用函数的收敛状态是十分重要的，如果函数的收敛速度过慢会导致误码率累积，造成误码率累积而变大，因此要采用CMA算法必须从两个方面进行改进即稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面，主要需要改进改变函数收敛的步长将原来的固定不长转换成变步长，这样可以加快收敛的速度，另外就是结合其它计算方法的优点例如：将CMA算法与DD算法结合起来充分利用两种算法的优点，在计算的过程中可以很好的控制CMA算法稳态剩余计算误差比较大的问题。
3 无线通信信道均衡技术研究仿真实验比较
通过研究Bussgang性质盲均衡算法、CMA算法对这两种算法计算原理和性能进行仿真实验。
仿真实验1：对Bussgang性质盲均衡算法在2PAM信号使用方面进行研究主要是研究稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面以及计算时误码率的分析，通过实验研究得出Bussgang性质盲均衡算法的最有结论。
仿真实验2：对CMA算法在4QAM信号使用方面进行研究，主要在信号的有效性和步长选择对稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面的影响，经过实验研究得出的结论是：加大步长可以使收敛的速度加快，使稳态剩余计算误差较大；相反的减小步长可以降低收敛速度，得到较小的稳态剩余误差，因此在实际应用时我们应该全盘的考虑，找到适合信道均衡计算的取舍方式，在不同的信道中收敛的效果也有一定程度上的影响。
4 结束语
随着科技的发展，现代通信技术也迅速的发展，无线信道均衡技术的发展已经成为通信技术发展的主要项目，对于无线通信信道均衡技术的研究，文章主要从无线通信信道均衡技术研究现状和Bussgang盲均衡算法进行研究，找到多种信道均衡计算方法中适合我们实际应用的方法，并通过仿真实验来说明Bussgang性质盲均衡算法在2PAM信号使用方面和CMA算法在4QAM信号使用方面的优缺点，和对各种信道均衡算法的收敛性能的分析，找到适合计算信道均衡计算的方法。
参考文献
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篇7
一、引言
近些年来，随着现代通信事业的快速发展，使得我国的射频技术和通信技术也有了更大的进步，与此同时人们对信息交流提出了更高的要求，这就迫使射频的无线通信技术有了更多的优势功能。由于射频的无线通信技术的硬件简单、操作方便、维修快捷等其它众多优势也促使它逐渐成为了市场的主流。现阶段尽管有线通信技术还在被广泛使用，但是由于它在空间区域难以自由布置工作线路，而且面对现代信息社会的巨大需要，它依然还很难满足等其它的技术问题。此时就需要有新型实用的通信技术来改变这一现状，而射频的无线通信技术正好能够较好地解决这一问题。
二、射频无线通信的工作原理
射频通常是指电磁辐射到所在空间的平均电磁频率，而这种电磁的频率大约在300KHz～30GHz之间，它也经常被称为射频电流。由于这种电流的频率大于10000次，因此它可以广泛运用于无线通信领域中。它的主要作用是把加载好的外界信号进行适当的放大后，快速准确无误的发射出去，再有专门的信号接收装置将所发出的信号接收处理，最后进行还原处理。一般无线通信的基础主要有无线电波、射频信号的传输、多路复用技术和扩频通信。射频设备先通过发送和接收的电磁波进行基础的通信，再利用无线电波传送各种信息。其主要过程为：外界的信号被处理后，经过编码、调制等处理后在加载到射频发射器上，通过射频发射器上将所加载的信号再次放大，让信号附着在射频电磁波上发射出去，同时信号接收者以相反的过程将所接受的信号释放出来，在进行专门的翻译，从而完成信号的传输和接收，即完成通信任务。
三、我国现阶段射频无线通信技术的发展和研究现状
发展现状：由于我国对通信行业的重视力度加大了，从而让通信技术从无到有逐步兴盛起来。随着计算机技术的发展，使得它也发生了翻天覆地的变化，迫使射频无线通信技术有了初步的研发。目前由于它的广泛功能使得它在各行各业都有着运用。另外我国现阶段射频无线通信技术由于发展的较晚，虽然蓝牙无线通信技术、红外通信技术、Home RF技术以及Zig bee技术的出现使射频无线通信技术有了较高的声誉，但是许多功能依然还比较欠缺，因此他还有待于更一步的提高。
研究现状：由于我国政府对射频无线通信技术十分重视，因此尽管它的起步较晚，但是发展的不发极为快速。而且自从中国加入WTO后，与国外的技术交流也变得日益密切，这对射频无线通信技术带来了更好的发展机遇，从而使得研究开发的功能越来越多，使其适应的范围也越来越广泛。
四、目前国内的射频的无线通信技术选择的主要要求
现阶段由于射频的无线通信技术变得越来越规范了，因此对于一个通信系统说，无线通信技术选择的主要要求有以下几点：（一）所选的射频必须要满足相关的无线通信设备的要求，这是能否使射频无线通信工程高效运行的关键。它的选择必须要结合具体的无线通信要求来选择，否则只会严重影响它的正常工作效率和质量。（二）射频无线通信技术必须要能完成相应的功能要求，例如利用蓝牙进行数据传输时，信号的准确和速度是人们极为关注的。因此在选择传输方案时就需要充分考虑到这一功能要求。（三）所选择的无线通信技术对信号的处理必须是稳定性好、抗干扰效果好、可靠性高。除了这些意外，还要考虑他是否是低功耗的最佳方式，因为只有这样才可以提高通信企业的经济效益。（四）所所选择的无线通信技术必须是较为简单的，例如在对SPI接口和ATC单片机开发时，就要尽可能地降低它的复杂程度，这样不仅能够提高开发的效率，也可降低通信企业的生产研究成本。（五）对于整个技术方案的选择必须要是可行的、高效的、合法的、最优化的。可以采用多项技术整合的方式来相互弥补各自功能的缺失，这样就可以充分利用射频无线通信技术资源，最大化的发挥出了它的真正的作用。
五、未来射频的无线通信技术的研究发展方向
目前很多场合的射频无线通信系统可以通过采用SPI接口 和ATC单片机等其它高端工作原理，再结合一些的控制部件，配合相应的电路设备就可以很好地完成多地的空间信号的传输与交流，除此之外它还可以自由的进行数据通信，方便了很多的技术交流。在最近的几年里全球通信技术发展的实非常之快，射频的无线通信技术已经逐步超过固定通信技术，呈现出遍地开花的现状。在未来的发展过程中射频的无线通信技术必须要向数字通信通信技术领域发展，在保证原有功能的同时还要完全逐步完善数字话音、数据、图像传、真等其它优势功能。另外对于它的研究方向必须要形成一个标准化和国际化系统，这样才能更好地促使他向前发展，这不仅是射频的无线通信技术的研究，更是时展的需要。
六、结束语
高端的无线射频通信技术更是备受研究家门的欢迎，从而这也促使了射频的无线通信技术得到了前所未有的进步，这无赖于是有助于我国的无线通信行业能够快速走向国际化市场。射频无线通信技术改变了有线通信极不方便的这一劣势，能够更好的满足了当今社会快速发展的巨大需要。
参考文献：
[1]刘长军，黄卡玛，闫丽萍编著，射频无线通信电路设计，科学出版社，2005
[2] 池保勇，余志平，石秉学， 射频的无线通信技术研究，清华大学出版社，2006
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随着4G以及5G的普及，手机等移动终端的使用量呈现出爆炸式的增长，人们对互联网的需求无时无刻。然而在飞机上，为了减少无线信号对机载设备的干扰保证航空安全，在飞行的过程中不允许使用各类带有无线和射频等功能模块的电子设备，如手机、电脑等。虽然部分航空公司在飞机上搭建了区域无线网络，但无线网络的可使用时间和区域都有很大的限制，因而基于LED的可见光通信(VLC)成为民航座舱无线通信的候选方案［1］。VLC系统具有高带宽、高速率、无电磁噪声等优点，弥补了民航客舱内传统无线网络的带宽小、高电磁噪声等缺点。合理高效的VLC布局是实现机舱无线通信网络的基础，本文研究基于机舱照明灯的通信系统光源布局，使光照明功率满足通信要求。
1模型建立
飞机座舱环境我们以民用航空中使用最普及的波音系列客机环境进行建模［2］，两椅之间距离为75cm，椅背倾角为15°至38°，前排座椅背面放下的小桌板为乘客手持移动设备的工作平面，天花板距小桌板距离为85cm，而小桌板的尺寸为40×24cm2。因此，模型的目标函数即是优化该区域的光照强度，使之满足照明和通信需求。在座舱可见光通信系统中，LED灯作为信号发射源，LED光源辐射满足朗伯模式，即理想漫反射源单位表面积向指定方向立体角内发射的辐射通量和该指向方向与表面法线夹角的余弦成正比，辐射强度［3］表示为:式中It代表平均光辐射强度，即在单位时间内辐射出的光功率，φ表示辐射光线与LED灯珠方向的夹角，m代表辐射阶数。在理想情况下，单一LED灯对某一水平面的照度贡献可表示为:式中，D代表照射距离。由于白光LED是一种非相干光源，不会形成光的干涉现象，因此多个LED构成阵列时遵循叠加原理，即总的光照度可表示为:其中，Ei为每个LED的光照度，N代表LED灯的总个数。结合我们采用实际实验系统，本文中LED发光芯片的光功率为1W，中心发光强度为55cd。现在每个LED芯片在天花板上的位置由水平方向上(x，y)坐标表示，而LED灯光照射方向由(i，j，k)方向向量表示。根据以上模型，我们可以计算得出机载VLC系统中接收平面(小桌板)处的光照度分布，以及光照强度的波动。此时我们研究的问题可描述为一个优化问题:优化每个LED灯位置和照射方向，以最大化接收平面处的光照度和最小化接收平面范围内的光强波动。
2仿真算法和结果
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主流的短距离无线通信技术包括Wifi、紫蜂(Zigbee)、蓝牙技术(Bluetooth)、以及运行于ISM频段的2.4GHz射频（RF）与433MHz的RF频段；这些无线通信技术各具优缺点，但是有一个共同的特点，既短距离无线通信部件工作时的功耗相对可穿戴设备、智能家居等智能硬件的其他部件的功耗来说是耗能最大的部分，一般来说短距离无线通信系统发射功率在20mAh上下，而智能硬件特别是可穿戴设备等除了无线通信电路外的其他电路的总功耗占比很小，也说是无线通信电路在正常工作下占用了很大的功耗。无线通信距离与发射功率息息相关，若是为了降低功耗而把发射功率降低则影响到通信距离与通信可靠性；然而在智能硬件中一般是传感量的采集与上报，都采用定时上报方式，也就是系统大部分时间是工作在空闲状态，故每次数据通信业务都是很短时间内完成，如果能将设备在等待时间里将无线通信部分的功耗节省下来，将大大降低智能设备的功耗。基于上述问题首先对智能硬件中的短距离无线通信电路的功耗进行分析与介绍，并给出现有技术中常用休眠方法，提出一种分时可中断休眠的处理方法，最后通过实际产品应用验证了该方法的可行性。
1功耗分析
如图1所示为智能硬件的系统组成框图，包括了传感数据采集（传感器）电路、主控电路、控制输出电路、短距无线通信电路等，一般讲由主控制电路定时去采集传感器数据，并对采集到的数据分析后，通过控制输出电路控制灯光、微型电机等设备，或者通过无线的方式上报所集的数据；因此可以将上述电路按使用时间分为长期使用、定时使用、按需使用三种，以上智能电路模块中，主控电路可归为长期使用的电路，参数采集电路归为定时使用电路，而短距离无线通信电路与输出控制电路则归为按需使用。下面通过表1所列的数据，对在智能硬件中使用较多的几款主流微型控制器与短距离无线通信芯片的功耗数据进行对比，通过对比可知，采用BlueTooth通信技术的系统在运行时消耗的电流近10mA，若是采用Zigbee通信技术的系统在运行时微控制器与无线通信消耗的电流则达到20mA以上；若采用WiFi通信技术的通信系统则消耗的电流更高，通常达到百毫安级；因此在智能硬件系统别是智能穿戴设备中，其电池容量普遍是在1000mAh以下的，即使以1000mah的电池供电，在无功耗处理的连续工作状下，可供蓝牙系统使用100小时，可供zigbee系统50小时，而可穿戴设备要求续航时间达到数天以上甚至是数月之久，显然无法让上述耗电电路一直工作。在智能硬件中无线通信电路成为设备能量消耗的核心，通常讲在无线通信距离无法改变的情况下，仅通过选择低功耗器件来降低硬件待机消耗[1]是无法根本解决，因此需要在软件技术层面加以进一步优化功耗来解决。现有技术中对无线通信电路功耗处理的软件方法分为两种，一种是在MAC层上通过协议[2]上的优化来改善功耗，如通过CSMA载波监听防止通信过度竞争与通信碰撞，或者减小通信包的冗余来减小能耗，受限于协议基本架构的不可变性，这种通过在网络协议上进行优化而降低功耗的收效甚微。另一种方法是利用嵌入式系统的功率控制技术，这种方式当前最常用的方式是定时周期性休眠与唤醒策略[3]，如图2。周期性休眠唤醒图在一个工作周期T时间内T0是深度睡眠时区，其占据整个工作周期T的80%以上，期间工作电流降低到微安级，待定时间到达后，唤醒系统进行数据采集与处理上报等工作，这个工作时间T1极短，但是工作电流达到数十毫安，待数据处理完毕，进入短暂的空闲时间T2后，系统重新进入低功耗的深度睡眠状态。这种低功耗处理方式可以较好的处理具有一定时间周期的数据采集与上报系统中的功耗[4]，这种系统一般是单向无线通信的工作系统，但是随着用户需求的增加以及技术发展，当今的可穿戴设备如应用于智能鞋服中的可戴设备即要求续航时间长又要求可以双向实时无线通信，对于需要双向无线通信的工作模式且对实时性要求较高的系统而言，周期性休眠唤醒方法显然无法胜任更低功耗的处理要求。针对上述低功耗处理存在的问题，本文提出可中断休眠唤醒方法，智能设备可以根据当前的硬件状态选择休眠的状态，如一个穿戴在正在运动的人身体上的智能硬件，此时可根据运动状态来启动数据实时采集与上报的双向通信模式，若是静止则进入休眠状态，若是长期静止则进入深度休眠，而设备可以随时由一个外部事件激活或唤醒。
2可中断休眠唤醒
可中断休眠唤醒与周期性的休眠唤醒具有明显的不同，其中周期性的休眠唤醒采用定时休眠与定时唤醒的方式，其时间相对固定，对于需要双向人机交互的系统而言，其显得极不便利。而可中断休眠唤醒可通过外部事件来临时将设备从休眠状态中唤醒，外部事件可以是运动信息、无线激活信号、机械触发也可是外部自然的因素等。可穿戴设备集成传感器、无线通信电路等硬件电路，由于体积限制只能采用小容量电池，其佩带在人体身上，与人的交互频繁密切，即使采用低功耗器件，若是长时间工作，电能也将在数小时内耗完，故可穿戴设备对低功耗处理要求更为严格，因此低功耗处理除了选用低功耗器件外，使用可中断休眠唤醒的方式对于智能硬件尤其是智能穿戴设备而言尤为重要，如图3可中断休眠时序图，T1、T6是设备处于工作中的耗能情况，T2时间是设备完成一次处理后将无线通信电路、传感器电路关闭使其进入浅睡眠状态；T0、T3、T5是设备进入深度睡眠的状态；从图3中可以看出设备只要空闲就进入休眠状态，当用户需要使用设备时可以通过唤醒电路随时唤醒，如进入充电模式时可在T3时刻唤醒设备进入浅睡眠状态；或者在任意时刻通过运动或者无线的方式唤醒设备进入工作状态。这种中断唤醒方式使得设备绝大部分时间处于休眠状态，用户可以按需的方式激活设备，并实现双向无线通信，实现灵活人机交互与控制，同时做到更省电；如图4可中断休眠唤醒状态转移图可将穿戴设备分的工作状态归为工作状态L0、浅休眠状态L1、深度休眠状态L2等三个等级。其中设备处于工作状态L0时，为设备工作状态其最耗电，此时无线电路开启可以正常通信；处理完数据可穿戴设备可以通过休眠处理进入低功耗的L1状态，此时设备上大部分的外设都处于关闭状，如无线通信模块，此时设备功耗下降到数毫安内；在工作状态L0时，用户也可以强制让设备进入L2深度休眠状态，此时外设全关断，MCU处于深度休眠状态，此时电流下降到几十微安以内；若长时间处于浅休眠L1状态时，系统将自动进入L2状态；此时可通外部唤醒事件将设备从L1、L2状态快速唤醒至L0状态。
3低功耗软件设计
可中断休眠唤醒方法在软件处理上通过实时监测设备状态，并判断当前设备所处的状态，针对不同的状态，采用不同的低功耗处理方法；如图5是软件处理程图，智能设备在完成数据处理与上报等交互工作后，将关闭无线通信电路进入浅睡眠状态，此时启动计时功能等待外部的触发，若长时间无其他操作或者唤醒事件，智能设备则进入深度休眠状态的超低功耗状态；而处于浅休睡眠与深度休眠状态下的设备均可以由外界唤醒信号唤醒进入到正常的工作状态。
4实验分析
本文中所采用的中断休眠唤醒方法，已经应用于一款无线双向控制的智能穿戴设备中，其硬件环境如下，主控芯片STM8S003，2.4G无线通信芯片XN297L，电池800mAh，用户一天累计使用该设备工作使用1小时。通过实验过得到结果如表2。T3T5T6T2T4T1时间：t电流：mAT0图3可中断休眠时间图休眠1休眠3休眠2唤醒唤醒唤醒深休眠L2浅休眠L1工作L0图4可中断休眠唤醒状态转移图唤醒唤醒是否数据处理关无线电路等进入浅睡眠由表2的实验数据可以得出，设备分别工作在定时休眠与可中断休眠模式下无论是工作电流还是休眠电流都相差不大，可以认为是由电流表读数跳动造成误差，因此可以认为它们的工作电流与休眠电流是相同的。通过计算可得可中断休眠方式除了工作1小时外，期间没有收到唤醒后全在休眠。而定时休眠除了工作的1小时外，在24小时里又累积工作了2.1小时，因此以800mAh容量的电池计算，采用定时休眠的方法每天耗电68.8mAH，可以续航11.7天。而采用可中断休眠的方法每天耗电23.9mAH，可以续航33天的时间。若是定时休眠的方法想延长待机时长，则需要增长定时周期，这势必造成用户体验性变差。可见采用可中断休眠的方法在长时间待机方面具有定时休眠方法不可比拟的优势。
5结论
本文重点介绍集成无线通信技术的智能硬件的休眠唤醒方法，通过分析现有的定时休眠唤醒技术的特点，提出了可中断的休眠唤醒方法，并通过产品验证了可中断的休眠唤醒方法在智能硬件尤其是可穿戴设备中可大幅提高电池续航的时间，同时在可中断休眠的过程中并没有影响用户对设备的控制，在不降低用户体验的前提下使产品整体功耗下降。
作者:林志堂 郭昌坚 张朋涛 单位:广州市天舟通信技术有限公司
参考文献
[1]陈万里,李伟,柴远波.无线Mesh网络超低功耗技术分析[EB/OL].(2013-04-08)[2017-6-21].
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1.1应用原理分析
在综合铁路视频监监测系统中,采用传输方式基本为3G2视频和WIFI视频传输技术为主,因为3G和WIFI都是准数字化的传输方式,所以,其前端的摄像机需要事前进行编码编写,但是如果采用IP摄像机就可以省去事前编码程序,经过编码处理的音频和视频数据主要有无线网络进行连接。通常在火车站的信号楼顶端建设3G基站,这样就能够使其直接和车站视频监测网络相连接,根据摄像机分布的情况采用扇区、定向天线以及全向天线等方式进行连接。前端能够实时采集视频信息,通过网桥传输到车站的总指挥网络中,并且对数据进行存储和转发等操作。采用3G传输技术需在视频连接中心预设3G服务接入装置,前端在编码后,还需通过相应模块将数据传输到指挥站,然后在传输到各个网络内。
1.2应用场景分析
信号设备能够确保铁路运营的安全,设备的及时性和维护质量严重影响着铁路运输的效率和安全,在最近几年,由于信号技术和信号设备的不断升级,对于繁琐信号设备的故障通常需要电务处或电务段等单位的专家进行指导解决,以往都是通过电话方式反映现场的情况,很多时候还需要相关专家亲临现场诊断问题,这种故障处理方式使得解决故障的及时性不强,而采取一体化的音频视频传输方式则可实现快速到场的目的,监测中心能够清楚的查看设备指示状态、仪表数据以及维护人员操作等,能够通过语音功能和视频功能及时了解到现场的最新情况,有利于第一时间指导维护人员解决故障问题。
1.3突发事故的应急处理方式研究
我们都知道,在火车运行期间,其铁路沿线的地理环境十分复杂,暴雨、台风、地震、泥石流以及山体滑坡等自然灾害时有发生生,甚至还有人为破坏因素的出现,这种现象的发生使得铁路运营风险大大提升,所有的突发事件都有风险性高、无法逆转性强以及时间紧迫等特点,发生此类突况时,通常情况下事故抢险指挥人员都不能第一时间抵达事故发生点,基于无线视频传输方式的便携快捷、灵活机动等特点,能够将突发事故的现场第一时间反应到解决人员面前,从而使决策人员根据现场的真是情况将最适合现场情况处理的决策制定出来,这种情况下可以采用一体化的便携式视频交互设备(wifi技术或3G技术)。
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引言
随着生活节奏的加快，信息的更新换代速度也在日益加快，而在现代生活中个体如何能够不落伍，群体如何能够及时掌握最新世界和相关信息动态，是现代人与人之间的竞争、国家之间的竞争、经济实体之间的竞争以及军事紧竞争的关键。超宽带技术是一项发展潜力巨大的新型通信技术，近年来取得了突破性进展，使得其技术更加成熟，在无线通信领域得到了广泛应用，并即将在未来高速发展的信息网络中发挥日益重要的作用。而在生活中，由于人们的生活和工作的需要，对无线网络的要求也越来越高，人们的生活和工作俨然已经不能离开无线通信机技术和无限网络了。因此无线通信技术现已成为人们开发的热点，并被视为下一代网络技术的关键点之一。
1、超宽带无线通信技术概念
超宽带（Ultra Wide Band）技术是在20世纪90年展起来的一种具有巨大发展潜力的新型通信技术，被列为未来十大通信技术之一。超宽带通信技术简称UWB，UWB是一种“特立独行”的无线通信技术，它将会为无线局域网LAN和个人局域网PAN接口卡和接入技术带来低功耗、高宽带并且相对简单的无无线通信技术[1]。无线通信技术具有抗干扰能力强、传输速率高、带宽极宽、频率利用率高，系统容量大、发射功率低、保密性好、通信距离短、多径分辨率高、便捷等特征。其中有缺点也有优点，而今后的超宽带无线通信技术只会朝着优点越来越多缺点越来越少的方向发展，因此，超宽带技术的发展前景很乐观。
2、超宽带无限通信技术特点分析
2.1传输率高，抗干扰力强
其传输率高主要体现在两个方面：一，在发送信号功率谱密度高、距离近的情况下能够实现高达千兆、少则上百兆的传输速度，这是一般传输速度不可及的；二，是在发送信号功率普渡很低，距离较远的情况下，由于超宽带通信使用的是上千兆赫兹的宽带频，因此其传输速度依旧可达到几十兆每秒的传播速度，比普通蓝牙的传输速递快上百倍[2]。
抗干扰能力强：超宽带无限传输信号可以再接收端有效的恢复信号，扩大增益，超宽带技术能够适应各种频带的宽度，抵抗各个频率段信号的干扰，具备较强的抗干扰力。在有多重信号干扰的情况之下，只要有较强的超宽带信号连接，在距离上保持得当，就不会受到较大干扰。
2.2具备共存性
超宽带是在现有宽带之下进行再次的无线对接，由于其具备低功率谱密度的特点，超宽带在已有有限宽带之下产生的干扰仅仅相当于普通宽带中存在的白噪点。这样就有助于超宽带在现有的窄带之间实现共存，并且是多个共存。而差贫困带的共存性，对于提高无限频谱有这很大的作用。举一个简单的例子，现在互联网已经进入家庭，而实现互联数据的转换和连接的就是通信技术，为了使用便捷，基本上佳通宽带的分布情况是按户进行安装，而不是按人数进行安装，而家庭用网要实现共同使用则依靠的是超宽带连接，超宽带武侠通信技术能够实现多人共同使用而不影响网速，这就是其共存性特点的优势。
2.3发射功率比较低
超宽带工作流程简单，网络传输无序射频调制解调，其发射功率低，耗电耗能少，适合便捷携带和使用，由于其法神功率低使得可以通过控制信号传输功率来调节信号扩散广度，从而使用低增益的无限信号进行远程通信。例如在公共场所使用无线信号，由于人流量大，使得信号分担压力大，而通过信号控制来降低功率，从而扩散传播广度，能偶使更多人受益。
2.4通信距离短
通信距离短是超宽带无线通信的唯一不足，但是这种短程数据产波距离也远远大于蓝牙等传播工具的传播距离[3]。由于无限通信通过超宽带进行传播是通过高频信号进行的，在传播途中，信号强度减弱极有可能使产波中断，而距离的拉长也容易迅速减弱信号强度，导致传播中断，因此，超宽带无线通信的传播只适合短距离的数据传播。而这也是我国许多地方无法实现无线网络覆盖的原因。
3、超宽带无线通信技术的应用
3.1家庭超宽带无线通信设备的应用
互联网的普及度之高使至在中国家庭网络中占据很大的安装比例，但是有线网络安装由于安装程序复杂、安装费用高、安装硬件设施条件不具备等问题导致家庭网络安装线路只能有一条，而如果没有无线网络，家庭用网在家庭成员在两个或者以上并同时用网的时候会发生冲突，这时超宽带的发明就顺利解决了这一问题，通过无线网络路由器的安装，将有线宽带网络进行分割，实现家庭电器、电子产品的网络共享。而超宽带的共存特性使之能够提供多个用户共同使用同一有线宽带资源。
3.2工作场所无线网络资源共享
有与工作场所人员多、工作量大、对网络速度的需求高，因此，在工作场所所需的网络其带宽要高于家庭网络。这种情况更不可能实现有线网络的全部普及，因此，超宽带的低功率、高速率的特点有使之发挥其强大的作用了。通过超宽带连接进行工作，既对有线宽带网络网速的影响小，又能以很低的功率实现如计算机总线一般的运行速度。而在不便使用有线网络的工作场所，通过携带小的微型无线网络转换器就能够轻松连接无线网络进行工作，为工作也提供了不少便捷之处。
3.3公共场所超宽带使用
超宽带无线通信造就了现在的“低头族”，如何解释？在现在的诸多公共场所，如餐厅、剧院、公园、广场、学校、景区都安装了超宽带无线通信设备，使得在这些地方活动的人能够随时随地进行网络漫游，而现在，很多商家都了解到超宽带无线通信设备的安装既便宜又实用，因此，现已成为一种商家招揽顾客的独特方式，在现在的许多商店门口，随处可见“内有无线上网”等标识。这就是超宽带无线通信给人们生活带来的改变。
4、超宽带无线通信技术之弊端
虽然超宽带无线通信技术再我国应用的如此之好，但还是不乏有弊端和不足。首先，无线超宽带的覆盖率仅限于城镇，我国国情复杂，生活在边缘农村的人们都还无法享受到这么便捷的无线通信技术带来的福利，原因在于无限网络锁覆盖的范围有限，有线网络能够到达的地方也受限，因此，我国的无线通信技术还有待进一步发展；其次，虽然超宽带无线通信具有功率小、速率高的优点，但是如果有限宽带所能偶提供的带宽和网速本来就所的话，超宽带也无法将网速提上上去，因此，只有提高总的网络速度才能实现上网畅通；最后，超宽带本身自带的一个缺点就是其通信传播距离短，这就导致人们上网受到区域的限制，没有实现真正意义上的上网自由和畅通。
5、结束语
超宽带无线通信技术现已经能够得到较为广泛的运用，其诸多优点为有线宽带减轻了许多压力，同时，也为人们的生活和工作提供了便捷的上网访问功能，无论是在家庭、工作场所还是公共活动产所，人们都不必受到有线宽带的限制，这大大改善了人们的生活精神追求和提高了工作上的效率追求。在国外或者西方的发达国家，其无线网络的应用技术已经实现了基本大范围的覆盖，但是在中国，由于地域条件和无线网络应用技术的限制，导致在一些特殊地区还无法实现无线通信，同时我国的整体上网速度也还有待提升。这就是本文对现当代超宽带无线通行技术的探究。
参考文献
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关键词
无线专网；云计算；虚拟化；融合演进；弹性计算
1引言
随着信息网络与业务需求的高速发展，通信技术正在快速与IT技术进行融合，无线通信技术与云计算平台融合的研究已在业内逐步展开。本文就专网无线通信系统的系统层及应用层依托云计算平台进行演进的发展方向进行了研究和探讨。
2专网无线通信技术简介
无线专网通信系统被广泛应用于公共安全、轨道交通、航空运输、石油石化、电力等专业场景或对网络有特殊要求的行业。由于用户对象和使用场景的不同，相对于无线公网通信，专网系统具有用户规模小、覆盖广、接续时间短、可靠性及安全性要求高等特点。当前较为流行的专网无线通信技术标准主要有TETRA、DMR、PDT、LTE等，此外国产的GoTa等标准也在积极开拓市场，本文后续所讨论的专网无线通信不针对任何一项具体的技术标准。
2.1专网无线通信系统架构
专网无线通信系统可分为如下三个层级：终端层：最终用户所使用的手持终端、车载终端，以及用于数据采集和上传的数传终端等，通过系统层所提供的空中接口接入系统实现通信。系统层：包括无线接入基站、核心交换中心及其他对外网关设备，系统层完成终端的空口接入，呼叫信令的处理、语音编解码以及业务数据（语音、短信）的路由交换等功能，并通过对外网关设备与外网联通，此外，系统层还提供丰富的应用层接口，以便针对客户实际场景和需求，基于系统层进行应用层设备的二次开发工作。应用层：有基于系统层开放的应用层接口、根据用户应用场景开发的应用设备，典型的应用层设备有调度台、录音设备、GIS等。在系统层和应用层方面，当前主流的专网系统供应商均已采用成熟的商业服务器作为核心交换中心、网管设备及应用层设备的硬件平台。随着虚拟化技术的成熟，未来也将逐渐过渡到企业客户的数据中心或云平台。
2.2专网当前发展态势
从实际使用场景来看，以国内为例，目前国内三家电信运营商在拓展公网宽带业务的同时不断植入政府所需的应用和功能，以满足各级政府日常管理和应急指挥保障要求，通过扩大网络覆盖面积和加大支持保障力度，逐渐形成专网核心保障和公网支持的特殊网络架构，可以预见在大融合的背景下，未来专网和公网的边界将变得更加模糊。从市场和技术的角度来讲，专网所面临的客户对于高速率数据传输、低接续时间以及集群调度等均有了更高的要求，传统的窄带专网技术及当前的公网宽带技术均已无法完全满足用户的需求，专网宽带技术目前还不成熟，尤其在语音集群调度方面依然存在问题，因此可以预见在今后一段时间将形成宽窄带融合发展的趋势，市场也将根据用户需求平衡未来宽窄带技术走势，并最终由用户和市场共同检验。随着宽带专网的应用幅度加大，必然会给终端层和应用层带来更多的业务机会，同时专网无线通信系统对于高速数据的处理能力、系统的高可靠性与弹性扩容等也提出了更高的要求。
3云计算发展
近年来随着虚拟化技术的快速发展，云计算平台服务已经越来越多的成为政企客户IT业务的新选择。云计算服务是指将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池，向用户按需提供服务，用户通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源和服务。云计算厂商及企业/政府私有云数据中心通过虚拟化技术将基础设施（CPU、内存、存储、网络带宽等）、平台（操作系统、数据库、Web容器）以及应用软件（HR系统、CRM系统）等以服务的形式提供给用户，用户可以像使用自来水一样方便、快捷地获得高质量、高可靠的云服务资源，并依据使用量付费，而无需事先自行采购和兴建基础设施。
3.1弹性计算
当前主流的云服务提供商以及大多数政企私有云平台均有众多将弹性计算用于实践的案例，其中公安交警部门的道路车牌自动识别系统就是典型的应用场景。目前国内各大城市的交警部门都在城市主要路段部署了车牌识别系统用于流量监测、违章拍照等。车牌识别系统涉及牌照定位、字符分割、字符识别等步骤，需要模板匹配算法及人工神经网络算法等多种算法的支持，且每天需采集、传输、处理、分析和集中管理海量的车辆甚至人脸数据（驾驶员识别），这时系统的计算能力及安全可靠性要求都非常高。此外，车流量每天随时间有明显的变化，上下班高峰期车流明显增多，计算资源消耗迅速攀升；夜晚时分车辆较少，对计算资源的消耗就会明显下降。如采用传统的数据中心使用服务器自行部署维护和管理，除需要耗费大量资金进行数据中心建设，支付高昂的数据中心运行和维护费用之外，服务器等硬件资源还需要按系统最高负荷进行估算和采购，在系统非忙时，大量资源处于空跑状态，造成了资源的浪费。为在提升效率的同时最大程度地降低成本和开支，目前已有很多城市将车牌自动识别系统的中央处理部分部署在云端，部署好一台虚拟服务器后可在几分钟内设置多个镜像。高峰时段时，云平台根据事先配置好的资源使用门限，自动启动镜像以增强处理能力；在非繁忙时段，云平台可自动逐步关闭一部分镜像，从而达到节省资源的目的。交警部门无需进行服务器资源的采购，也无需建设和运营数据中心，更无需雇佣人力花费财力来自行进行数据中心的维护工作，如同普通用户使用水电一样，只要根据使用量向自来水厂和供电局购买，而无需自行建设自来水厂和电厂，云平台服务商根据资源使用情况向使用者收取费用，如镜像未开启，则仅收取存储的费用，从而极大地节省了交警部门的成本支出。此外系统实施周期也将大幅度缩短，由于省去了诸如服务器选型、采购，机房规划，硬件安装与综合布线等过程，中控服务器部分的部署时间相对于传统部署方式由数周甚至数月下降至数小时。
3.2服务模式
云计算的服务模式主要被划分为SaaS（Software-as-a-Service，软件即服务）、PaaS（Platform-as-a-Service，平台即服务）和IaaS（Infrastructure-as-a-Service，基础设施即服务）这三个大类或层次。PaaS和IaaS源于SaaS理念。PaaS和IaaS可以直接通过SOA/WebServices向平台用户提供服务，也可以 作为SaaS模式的支撑平台间接向最终用户服务。（1）IaaSIaaS也称Hardware-as-a-Service，是早期基础设施托管服务。客户无需自己搭建数据中心，而是将硬件外包到别的地方去。IaaS提供商会提供场外数据中心、服务器、存储和网络硬件供客户租用，从而为客户节省了机房建设成本和维护成本，客户可以在任何时候利用这些硬件来运行其应用。（2）PaaS所谓PaaS，某些时候也叫做中间件。客户的所有开发工作都可以在这一层进行，节省了开发时间和资源。PaaS服务提供商在云平台提供各种开发和分发应用的解决方案，比如虚拟服务器、操作系统、Web容器，客户可将时间和精力放在其擅长的业务开发上，而不必过多考虑其他方面。目前主流的IaaS及PaaS服务商包括AWS、Google、IBM、微软等，国内也有阿里云、百度云等。（3）SaaSSaaS即将软件平台部署在云端，客户可通过浏览器或其他客户端访问该软件系统从而享受服务。目前众多企业级应用软件提供商，如Salesforce（CRM厂商）、Workday（HR厂商）甚至一些ERP厂商均将其平台部署在云端，为企业级客户提供服务，每个企业相当于一个租户，每个租户之间数据隔离但平台（如数据库、Web容器）和基础设施共享。除以上三种服务模式外，目前一些厂商也提出了CaaS和MaaS的概念：（1）CaaSCaaS（Communications-as-a-Service，通讯即服务，也可称为协作即服务）是将传统电信的能力如消息、语音、视频、会议、通信协同等封装成API（ApplicationProgrammingInterface，应用软件编程接口）或者SDK（SoftwareDevelopmentKit，软件开发工具包）通过互联网对外开放，提供给第三方（企业、SME、垂直行业、CP/SP以及个人开发者等）使用，将电信能力真正作为服务对外提供。CaaS也被称为云计算的第四种业务形式，目前华为公司已经在着手在建立CaaS的生态圈。（2）MaaS（Machine-as-a-Service，物联网即服务）随着物联网业务的增加，对数据存储和计算量的需求也上升了一个新台阶，物联网的高级阶段需要虚拟化云计算、SOA等技术相结合以实现物联网的TaaS（EverTing-as-a-Service，泛在服务）。
3.3云计算优势
结合上述介绍可见，云计算拥有以下优势：大大降低企业运营成本：云计算可以让所有资源得到充分利用，如云服务提供商在工作时段可将大量计算资源（其中包括价格昂贵的服务器以及各种网络设备）提供给企业使用，而在非工作时段可将这些计算资源提供给一些游戏或娱乐行业使用，客户的资源共享使成本均摊，较之客户自行建设数据中心、购买硬件、搭建系统、自行进行运营和维护的传统方式，其成本得到大大降低。缩短系统部署上线周期：相对于传统模式，使用云计算平台无需在每个业务系统部署和上线过程中进行计算、存储、网络及平台软件等组件的选型和采购，也无需花费人力和成本进行机房规划、硬件安装与综合布线，更省去了平台软件安装部署的时间，用户可直接根据需要使用云计算平台资源，花费少量时间部署好一个模板即可快速复制，从而极大地缩短了系统的部署和上线周期。资本支出转移到运营成本：云计算使企业将资本支出转移至运营成本支出（OpEX），令客户能够更加专注于其核心价值，如业务和流程的洞察力，而非建立和维护IT基础设施。动态可扩展性：大多数应用的部署都是估算峰值，过度购买基础设施资源以应对。与适应这些尖峰相反，云服务弹性计算资源能顺利和有效地处理这些峰值规模，从而更加符合成本效益（根据使用量支付）的模式。简化维护：云计算平台的资源监测、系统备份、维护升级等均由服务商自行处理，客户无需投入人力和财力从事上述工作。
4专网无线通信与云计算融合
上文已简述了专网无线通信的发展趋势以及云计算的优势，专网无线通信技术与云计算有着很强的融合趋势。以公共安全行业为例，公共安全专网无线通信在通常时段业务量较小，但在重大赛事或自然灾害、重大治安事件发生之时，其业务量将迅速激增，公共安全的专网无线通信对弹性计算资源有着强烈的需求；此外，公共安全专网无线通信系统的应用层也需要与气象局的天气数据、地理位置信息数据、人口资源数据等多个政府平台的数据进行整合计算与大数据处理，对于计算和存储资源的消耗也需要云计算平台的支持。对于其他行业来说，国内运营商已经拥有强大的IaaS平台为政企客户提供基础设施托管服务，随着运营商之间竞争日益激烈，他们对于成本降低有着极为强烈的渴望，因此运营商也有融合的资源和动机。对于企业客户来说，随着企业IT系统的发展，大多数使用专网无线通信的企业都自建了私有云平台（如大型石化行业），个别企业已经开始使用云服务商提供的公有云服务，甚至还开始使用SaaS应用，专网无线通信系统与云计算融合必将使企业设备采购成本与运维成本降低，从而受到企业用户的欢迎。当然，由于专网的特殊性，专网无线通信的用户对于新技术的接受程度相对比较保守，因此可以预见专网无线通信与云计算的融合也将是一个较长的过程，而非一蹴而就。对于专网无线通信设备厂商来说，如前文所述，当前各主流厂商均采用商用服务器作为核心交换设备、网管设备以及应用层服务器设备，因此从技术角度看该层面的融合并不复杂。专网通信由于其使用场景及其复杂性要求，对于高可靠性有着非常强烈的需求，而主流的云服务厂商在建设云计算数据中心时就已经考虑了异地冗余，一般企业私有云数据中心在建设时也会建设灾备中心。作为专网无线通信的设备厂商，系统冗余设计会增加系统复杂度，也会消耗大量的研发成本，而在融合的背景下，系统冗余可放置在云平台进行，设备厂商可将工作重心更多的放在业务的研发上，从而降低企业运营成本。中国移动曾基于公网基站BBU+RRU架构演进的背景提出过C-RAN云基站的概念，即在站点仅部署射频单元接入模块，而基带的处理、基站控制器、核心网及各类网关、计费中心、增值业务等均部署在云平台。由于射频单元接入模块可安装在室外天线抱杆下，运营商无需再为基站建设机房，较之机房部署方式，馈线的长度也可大大削减，因此该方案能够极大地降低建网成本。但考虑到专网相对公网在接续时间上有更为苛刻的要求（公网一般为秒级而专网要求在几百毫秒内），该方案对网络时延要求较高，因此在专网领域推广该方案尚不成熟。基于当前专网无线通信行业的发展现状，专网无线通信与云计算的融合将经历两个阶段。
4.1第一阶段融合
第一阶段融合即应用层设备与云计算平台融合，而系统层包括交换中心和基站模块还将独立部署运行。在大带宽的背景下，许多业务将呈蓬勃发展之势（如警用执法记录仪、机场航班进出港业务系统等）。如上文曾提到的公共安全的行业案例，其专网无线通信应用层除了支持现有的调度台、录音等功能外还可以与人员户籍信息系统、气象预报系统等各政府机关和企事业单位的应用平台进行对接，进行大数据运算与分析，从而在发生自然灾害或社会治安事件时能够做出趋势分析，并给指挥员的正确决策提供参考依据。随着专网运营商逐渐涉足物联网领域，在万物互联的大背景下对于数据的处理和分析需求也将爆发式增长。专网系统也需要更快速更高效的数据存储与处理能力，同时可将采集的数据输送至其他平台进行大数据综合分析，从而进一步挖掘潜在商业价值。在此阶段尽管系统核心交换中心及综合网管平台等设备并未部署在云端，但更多的专网无线通信厂商将逐步采用虚拟化技术，由于虚拟化技术已非常成熟，利用虚拟技术实现冗余已变得相对可靠，采用虚拟技术还将降低客户采购成本。因此，专网无线通信的应用层将首先过渡到PaaS阶段。
4.2第二阶段融合
虽然现阶段在专网领域实现如中国移动所提出的C-RAN云基站尚不成熟，然而随着网络技术的发展，一旦该瓶颈被突破，未来专网系统全面与云计算平台深度融合的时代也将到来，届时专网无线设备厂商将实现根据业务容量动态调整云计算资源。由于云计算安全可靠，届时客户自行建网的市场可能会萎缩，而运营商甚至会与云计算服务商合作共同运营专网网络。对于公共安全等特殊行业，可能会部署在其私有云上或者使用政府主导，委托运营商建设和运维公有云平台，但要与托管方签订QoS和SLA协定，保证在紧急状况下优先保证公共安全专网的运行。对于大家所密切关注的安全性问题，必须要说明，即便传统的客户自行进行专网系统维护的场景也无法避免安全事件的发生，而要提升安全等级，使用方还需额外购买防火墙、入侵检测等设备，并且制定严格的安全管理规范和安全流程与之相配套，此外还需引入信息安全人才团队才能将其安全水平维持在较高级别。而采用云计算平台，云计算服务商或托管方的专业团队将为用户打造安全策略并有效地执行安全检查和防范工作。也就是说，在此阶段专网无线通信将逐步向SaaS甚至CaaS过渡，向最终用户提供一种专业无线通信的服务。专网无线通信技术与云计算平台第二阶段融合如图4所示。
5结束语
本文探讨了专网无线通信技术与云计算平台当前的发展状况，并对专网无线通信系统与云计算融合进行了研究及趋势分析。当然，与其他任何技术一样，本文所阐述的发展方向依然有赖于某些关键技术结点的突破和市场的检验。
作者：刘宏波 潘鸯鸯 刘洋 单位：海能达通信股份有限公司
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