無線通信論文范文

導語：如何才能寫好一篇無線通信論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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電力系統配網與骨干電網相比較，具有配電設備多、分支多、分布廣、電網等級復雜、結構繁瑣的特點，所以配網通信接線復雜，監控點分散，通信點多，這不僅要求提高無線通信的安全性和可靠性，而且要有較強的抗干擾能力，能夠實現雙向通信功能。筆者根據多年的工作經驗，首先對配網自動化系統進行了概述，然后講述了配網通信中無線通信技術的分類，然后著重介紹了LTE無線通信技術，最后為提高LTE無線通信技術的安全可靠性提出了幾條措施，具有一定的現實意義和參考價值。

2配網自動化系統概述

配網自動化系統作為一種遠程監控、協調、操作配電設備的自動化系統，集合了控制技術、通信技術和計算機技術，主要目的是提高配電網絡的可靠性和安全性，在改進供電質量的前提下，降低資金投入，最大限度的提高安全性和可靠性。配網自動化系統結構圖。配網自動化系統主要由四個部分組成：配電主站、現場監控、通信網絡和配電子站。其中通信網絡的主要功能是提供現場終端設備和配電主站之間的通信通道，實現數據監控和交流的功能。配網自動化系統的建立主要是為了提高供電可靠性和電壓質量。按照信息流向的不同，配網自動化系統數據自動化可以分為上行數據和下行數據，其中上行數據是終端設備采集的數據向主站發送，而下行數據是主站向終端設備發送控制數據，實現控制功能。

3配網通信中無線通信技術的分類

電力系統配網自動化系統需要在主站和終端設備之間進行數據傳遞、控制和調節，而配電網絡結構復雜，造成了通信節點多、節點相對分散、節點之間距離短的特點。無線通信技術應運而生。通常情況下，配網通信中無線通信技術可以分為：無線公網通信和無線專網通信。無線公網通信技術和無線專網通信技術各有優缺點，但是從當前的發展模式來看，無線公網通信技術具有更為廣闊的發展前景和發展市場，特別是在LTE無線通信技術問世之后，極大的推動了配網通信的安全性和可靠性，將電網推向“信息化、自動化、互動化”的智能電網方向。

4LTE無線通信技術

LTE無線通信技術作為公網通信技術3G的一個延伸，改進增強了3G空中接入技術，采用OFDM和MIMO標準，大大改善了小區邊緣用戶的性能，提高了小區容量，并且降低了系統延遲時間。LTE無線通信技術定位于2G、3G、LTE移動業務的綜合承載，以網絡可靠性和安全性為出發點，致力于建立高速率、高可靠的通信網絡。LTE無線通信技術和其他無線通信技術相比較具有多方面的優點：

（1）優化了空中接口技術，強化了數據傳送速率；

（2）采用頻分多址技術和多輸入輸出功能，作為無線網進化的準則；

（3）大大提高了上行速率和下行速率，能夠分別達到50Mbps和100Mbps；

（4）優化了小區容量，小區之間切換性能大幅度提高；

（5）整體構架是在數據分組交換的基礎進行的，能夠最大限度提高數據傳送效率；

（6）靈活性高，支持“配對”和“非配對”頻譜分配，網絡時延較低，用戶面時延不大于5ms，信令面時延小于100ms。TD-LTE核心網的關鍵技術主要包括標識管理、節點選擇、移動性管理、切換管理、IP地址分配和PDN連接服務和會話管理等，此外，為了提高通信的安全性和可靠性，系統還采用了NAS信令和RRC信令進行加密[3]，進一步提高了可靠性。

5加強LTE無線通信技術可靠性的措施

LTE無線通信技術可靠性并不是傳統意義上面的通信可靠性，指的是設備可靠性、網絡可靠性和業務可靠性。TCP連接吞吐量和端時延成反比，當傳輸路徑發生故障的時候，系統有兩種反應機制：啟用重傳機制或者倒轉路徑，無論哪種機制，對于信息傳遞而言都會大大降低其可靠性和安全性，所以可靠性技術勢在必行。通常情況下，提高LTE無線通信技術可靠性的方法有兩種：快速檢測和保護倒換技術，兩者相互結合，互相補充，全面提高配電網絡通信的可靠性。

5.1快速檢測技術

LTE無線通信利用相鄰系統之間的通信故障進行快速檢測，進而快速建立起替代通道或者倒轉到其他鏈路。當前，某些硬件設備（如SDH）提供了網絡故障檢測功能。典型的快速檢測技術包括BFD、EthOAM、MPLSOAM，這些典型的快速檢測技術能夠檢測相鄰設備之間的報文發送和接收速率，如果在規定的時間間隔內收不到相應的報文，則進行相應的協議倒換。以BFD快速檢測技術為例，BFD快速檢測技術不僅能夠快速檢測通信故障，而且可以快速將故障通知應用層。BFD快速檢測技術又可以分為BFDforPW機制和BFDforTE機制，前者主要是利用BFD完成隧道引導承載業務快速切換，達到業務保護的目的；后者是一種端到端的快速檢測機制，能夠檢測通信隧道的鏈路和節點，提高通信可靠性。此外，在通信隧道LSP上面建立起BFD回話，能夠利用快速檢測技術檢測出隧道故障，比如轉發路徑上的數據平面故障等等，為數據通信提供端到端的保護。

5.2保護倒換技術

保護倒轉技術在快速檢測技術之后，在事先建立好的通道上面，針對不同承載技術進行快速倒轉，切換相關協議。在LTE網絡中，保護倒轉技術能夠按照業務部署進行分類：L2VPN類、L3VPN類、網關類、鏈路類保護倒換技術。L2VPN類保護倒換技術主要是指PW冗余，L3VPN類保護倒換技術主要是指VPNFRR，網關類保護保護技術為E-VRRP，鏈路類保護倒換技術包括LDPFRR、混合FRR、TEFRR和TEHSB。其中不同保護技術相互結合可以提高通信可靠性，比如PW+L3VPN。按照保護倒轉模式的不同可以分為三類：隧道保護、業務保護及網關保護。①隧道保護，主要保護網絡內部鏈路和節點，能夠保證倒換前后業務節點不變，及采用保護技術包括LDP快速收斂、LSP、TEFRR三種技術；②業務保護，主要保護前后業務源宿節點，能夠匯聚匯聚路由器、RANER以及EPCCE節點故障，主要采用的保護技術包括PWRedun-dancy、VPNFRR、BFDforPW、BFDforTunnel；③網關保護，用于EPCCE及EPC與EPCCE之間的鏈路故障檢測，相應的保護技術為E-VRRP。

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社會發展和國民經濟的信息化，人們開始在傳統的工作方式、商貿方式、思想交流方式、管理模式、金融方式、醫療系統、文化教育方式、以及生活消費方式等上開創新的信息化開展。從制造材料，從最開始應用短波頻和電子管技術到MTS系統，到20世紀50年代的UHF450MHZ，到過渡至半導體，70年代的800MHZ，至現如今的適應于移動數據、移動多媒體運作和移動計算機，通信技術也從單純的主要運用于軍事應用擴大至現在的個人通信業務。第三代移動通信正式崛起，向全球標準化發展。

無線通信技術信息溝通的靈活性，以及其在全球無縫覆蓋的特性，使其成為當今世界最具競爭力的通信方式。目前的無線通信技術根據其傳輸的距離大致可以分為以下四種：WPAN、WLAN、WMAN、WWAN。長距離的無線接入技術代表有GSM、GPRS、3G，短距離的無線接入技術大致包括WLAN、UWB等。當前的主流無線通信技術還是以OFDM+MIMO為核心的通信技術，以B3G、WiFi、WiMAX、WMN等四種為主。除了這幾種逐流無線通信技術外，還存在著IrDA、RFID、UWB、Bluetooth、集群通信等短距離內的通信技術和MMDS、LMDS、衛星通訊、點對點微波等長距離通信技術。而我國現無線通信技術還是以中國聯通和中國移動兩大公司所提供的2G業務服務為主，主要包括的是人們所熟知的語音、電子郵件、數據、網頁瀏覽等，電信企業也推出了3G無線網絡TD-SCDMA，在接入方面，多個用戶可以通過WLAN技術實現Internet共享的高速接入。高接入速率的無線技術在我國還停留在技術研究階段，沒有實質性進展，在這一方面，自主知識產權的無線通信技術還需大規模發展。在網絡應用上，大中城市的使用率和覆蓋率還需要大力提高，特別是高速無線接入的應用。

21世紀的通信技術還處于關鍵的轉折期，現目前的無線通信邁入大規模發展階段，呈現向寬帶多媒體和數據領域轉變的態勢，在未來的十年內，無線通信技術還將朝著分組化、個人化、綜合化、分組化、多元化飛速發展。就目前看來，無線通技術的發展十分火熱，正以向高寬帶、大范圍快速躍進。將來，無線通信領域還可能會出現對無線通信產業有著更加強大推進作用的新技術。但就目前來看，對于無線通信技術，我們應有一個科學理性的態度正確把握，我們對寬帶無線接入技術發展應該有一個理性的態度和科學的把握。無線通訊技術走向趨勢呈現出一下幾個態勢：

首先，就目前的通信領域來看，無線通信技術使用區域、技術特點、和接入速率存在一定的分化，在未來的發展中，各種通信領域的互補性會更加明顯。如現在人們比較熟悉的WLAN、3G、UWB等，在互補效應上會更加成熟。WLAN更利于結局中等舉例的較高數據接收，3G則更加適應強漫游和廣域無縫覆蓋的移動需求，而UWB則以低發射率、高傳輸速率、抗干擾能力強、結構簡單和安全性高的為優勢，可幫助實現短距離的高速無線連接。未來的無線網絡將是一個綜合一體化的系統，各種無線通信技術各自發揮作用，大范圍來看，3G或者超3G技術將成為該領域主導，而UWB、WLAN等技術則因各自不同的技術特點在相應的區域和覆蓋范圍內，與3G形成有效互補。因此，我們應當在各種無線的接入和組網的一體化，以及接入手段的多元化上做進一步的嘗試和推進發展，更加利于實現不同客戶群的需求，實現業務多元化和市場的細化，進一步平衡移動通信的發展狀況，同時也達到合理規劃無線通信網絡和資源有效配置及利用的目的。將無線通信技術演變成為推動社會市場經濟發展的強大動力。

第二，單純從公眾移動通信的發展來看，3G已成為現目前全球移動網絡發展的趨勢。歐美發達國家早已不采用以發展用戶數量的模式來實現利潤的增長，他們更希望可以通過3G網絡搭建更大、更廣、更全面的業務平臺。就這方面，他們的經驗值得我們借鑒。據GSMA和CDG的數據顯示表明，目前全國已有超過86%的運營商已提供了3G服務，全球3G用戶已高達11.6億。動態觀察顯示，3G走勢還在繼續上升。新興經濟體系為3G發展所作出的重要貢獻已被普遍認可。據調查，僅2010年上半年，全球3G用戶的增長率就高達37%，其中中國是94.1%。有機構作出這樣的預測：今年全球將會有一半以上的3G手機用于新興市場。3G商務網絡部署的啟動，也在一定程度上給我們以提示，培育新興的移動市場將是移動業界所面臨的巨大機遇之一。

第三，信息業下一步的發展方向必然是以適應個人商務、工作的，移動IP的信息個人化將成為重要技術手段之一，IP應用載體多元化、移動IP技術逐漸被人們所關注，這預示著無線通信技術與IP技術的組合也是未來通信技術的發展趨勢之一。鑒于技術、市場需求和技術上的要求，融合異構網絡的鏈接，已經很有必要。網絡的融合可以體現在接入網、核心網、業務和終端的融合等。不同的網絡接入需要起協同工作作用的無線漫游存在，具有重配置的能力也就成為未來通信終端所必須具備的，也就是通信與計算的融合體。通信終端不在需要用戶的干預操作，即可根據客戶需求，綜合分析，匹配多種無線網絡的接入，實時監測網絡服務情況，自動完成網絡檢測感知和選擇、軟件下載升級更新等工作，集合IP業務和非IP業務，語音、數據和圖像等的綜合，多MAC接入，無線傳輸的綜合，服務模式的選擇等等。

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我國相關行業主管部門高度重視5G技術的發展，2013年2月，由工業和信息化部、國家發展和改革委員會、科學技術部聯合推動成立了IMT-2020（5G）推進組，其組織架構基于原IMT-Advanced推進組，成員包括中國主要的運營商、制造商、高校和研究機構，是聚合中國產學研用等各方力量、推動中國第五代移動通信技術研究和開展國際交流與合作的主要平臺。目前，各大主流通信廠商和研究機構都紛紛提出了5G的技術方案，這些方案的技術思路和側重點都各不相同。本文對各種技術進行了梳理，將5G的關鍵技術分為4個類別進行闡述，即新型多天線傳輸技術、高頻段傳輸關鍵技術、密集網絡關鍵技術和新型網絡架構。

1新型多天線傳輸技術

隨著通信產業的發展，頻譜資源日益稀少，因此，提高頻譜利用率成為未來通信技術發展的重要方向。在這種背景之下，基于大規模天線陣列（LSAS：LargeScaleAntennaSystem）和大規模MIMO（MassiveMIMO）等通信技術被相繼提出。其中，利用LSAS技術可以帶來巨大的陣列增益和干擾抑制增益，使小區總的頻譜效率和邊緣用戶的頻譜效率得到極大的提升。同時，LSAS技術還可以實現對空間位置的劃分，利用空分多址，同時服務多個用戶。目前，在LTE及LTE-Advanced（Rel.8/9/10/11）中，已經推出了對MIMO天線的諸多增強性改進，用以滿足對小區容量和下載速率增長的需求。但是，在LTE-Advanced中，基站下行最大只支持8根發送天線，其對于性能的提升還是十分有限的。在未來的5G中，將引入有源天線技術（AAS：ActiveAntennaSystem），通過這一技術，將更容易實現小區基站上MassiveMIMO的部署，從而實現3D波束成形，相關技術可以顯著增加系統容量，滿足日益增長的數據業務需求。

具體而言，當前LTE基站的多天線只在水平方向排列，只能形成水平方向的波束，并且當天線數目較多時，水平排列會使得天線總尺寸過大從而導致安裝困難。而5G的天線設計參考了軍用相控陣雷達的思路，目標是更大地提升系統的空間自由度。基于這一思想的LSAS技術，通過在水平和垂直方向同時放置天線，增加了垂直方向的波束維度，并提高了不同用戶間的隔離（如圖1所示）。同時，有源天線技術的引入還將更好地提升天線性能，降低天線耦合造成能耗損失，使LSAS技術的商用化成為可能。由于LSAS可以動態地調整水平和垂直方向的波束，因此可以形成針對用戶的特定波束，并利用不同的波束方向區分用戶（如圖2所示）。基于LSAS的3D波束成形可以提供更細的空域粒度，提高單用戶MIMO和多用戶MIMO的性能。同時，LSAS技術的使用為提升系統容量帶來了新的思路。例如，可以通過半靜態地調整垂直方向波束，在垂直方向上通過垂直小區分裂（cellsplit）區分不同的小區，實現更大的資源復用（如圖3所示）。

2高頻傳輸技術

由于各類無線通信和無線應用的快速發展，各國的低頻段頻譜資源都已經十分緊張，很難找到適合5G技術應用的新頻段。同時，為了保證5G技術所需要的更大傳輸帶寬，各種射頻器件也勢必要調整到更好的工作頻率上。因此，未來5G技術須向高頻段擴展，尤其是毫米波頻段，該頻段頻譜資源豐富，具有連續的大帶寬，可以滿足短距離高速傳輸的需求。

目前，各大通信企業和研究機構都在積極進行相關研究工作。例如，韓國三星公司已經對28GHz和37GHz頻段的信道傳播特性進行了信道測量，并研發了基于28GHz頻段的系統設備樣機，經過實地驗證，樣機已經達到了1Gbit/s的下載速率，證明了高頻段在移動通信特定場景下應用的可行性。但是，由于電磁傳播的特性，高頻傳輸目前還面臨很多實際的困難。由于空氣的吸收作用，頻段越高的電磁波路徑損耗越大。例如，60GHz的電磁波路徑損耗要比5GHz的電子波高出20多個dB。同時，高頻段傳輸以直射路徑為主，繞射能力較差，當基站與用戶間的直視徑受到阻擋，傳輸性能將顯著下降。另外，高頻段器件的技術難度較大，相關工藝還不成熟，因此，高頻段相關器件較少且價格較貴，給高頻段通信帶來很大的技術挑戰。

3密集網絡技術

為應對未來持續增長的數據業務需求，采用更加密集的小區部署將成為5G提升網絡總體性能的一種方法。通過在網絡中引入更多的低功率節點可以實現熱點增強、消除盲點、改善網絡覆蓋、提高系統容量的目的。但是，隨著小區密度的增加，整個網絡的拓撲也會變得更為復雜，會帶來更加嚴重的干擾問題。因此，密集網絡技術的一個主要難點就是要進行有效的干擾管理，提高網絡抗干擾性能，特別是提高小區邊緣用戶的性能。

密集小區技術也增強了網絡的靈活性，可以針對用戶的臨時性需求和季節性需求快速部署新的小區。在這一技術背景下，未來網絡架構將形成“宏蜂窩+長期微蜂窩+臨時微蜂窩”的網絡架構（如圖4所示）。這一結構將大大降低網絡性能對于網絡前期規劃的依賴，為5G時代實現更加靈活自適應的網絡提供保障。

與此同時，小區密度的增加也會帶來網絡容量和無線資源利用率的大幅度提升。仿真表明，當宏小區用戶數為200時，僅僅將微蜂窩的滲透率提高到20%，就可能帶來理論上1000倍的小區容量提升（如圖5所示）。同時，這一性能的提升會隨著用戶數量的增加而更加明顯。考慮到5G主要的服務區域是城市中心等人員密度較大的區域，因此，這一技術將會給5G的發展帶來巨大潛力。

當然，密集小區所帶來的小區間干擾也將成為5G面臨的重要技術難題。目前，在這一領域的研究中，除了傳統的基于時域、頻域、功率域的干擾協調機制外，3GPPRel-11提出了進一步增強的小區干預先部署的小區臨時部署的小區擾協調技術（eICIC），包括通用參考信號（CRS）抵消技術、網絡側的小區檢測和干擾消除技術等。這些eICIC技術均在不同的自由度上，通過調度使得相互干擾的信號互相正交，從而消除干擾。除此之外，還有一些新技術的引入也為干擾管理提供了新的手段，如認知技術、干擾消除和干擾對齊技術等。隨著相關技術難題的陸續解決，在5G中，密集網絡技術將得到更加廣泛的應用。

4新型網絡架構

未來的5G網絡必將是多種網絡共存的局面，融合多種通信方式將成為一個顯著的特點。由于移動通信網絡的演進特性，未來的網絡將包括3G、4G以及WLAN網絡等多種制式，是無縫、異構、融合的網絡。因此，未來5G將形成蜂窩與Wi-Fi融合組網的新型網絡架構，可以有效利用非授權頻段實現業務分流。

另一方面，隨著移動通信業務量的不斷增長，基站所承擔的業務量和計算量也越來越大。為了減輕基站壓力，提高傳輸速度，D2D（DevicetoDevice）網絡的概念被提出。目前，在LTERel-13中已經開始討論D2D技術，未來也將成為5G中的關鍵技術。D2D技術即終端直通技術，指終端之間通過復用小區資源直接進行通信的一種技術。D2D技術無需基站轉接而直接實現數據交換或服務提供（如圖6所示），可以有效減輕蜂窩網絡負擔，減少移動終端的電池功耗、增加比特速率、提高網絡基礎設施的魯棒性。然而，在蜂窩通信系統與D2D通信系統融合的系統中，網絡需要決定何時啟用D2D通信模式，以及D2D通信如何與蜂窩通信共享資源，是采用正交的方式，還是復用的方式，是復用系統的上行資源，還是下行資源，這些問題也增加了D2D輔助通信系統資源調度的復雜性。

此外，隨著物聯網技術的飛速發展，未來網絡中不僅有人與人的通信，還將產生大量機器與機器（M2M）通信。隨著M2M終端及其業務的廣泛應用，未來移動網絡中連接的終端數量會大幅度提升，會引起接入網或核心網的過載和擁塞，這不但會影響普通移動用戶的通信質量，還會造成用戶接入網絡困難甚至無法接收入。因此，如何優化網絡，使之能適應M2M應用的各種場景是未來M2M需要解決的關鍵。目前確認的方案包括以下幾種類型：接入控制方案、資源劃分方案、隨機接入回退方案、隨機接入回退方案、特定時隙接入方案、Pull方案等，另外，還有針對核心網擁塞的無線側解決方案。

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可見光通信的發射和接收技術主要采用強制調制/直接檢測（IM/DD）方式。由于這種檢測方式的硬件結構比較簡單，成本也比較低，在實際應用中被廣泛地采用。它是一種非最優化的檢測技術，這種檢測技術使得可見光通信的研究更加具有實用性，相比于傳統的無線檢測系統，這種檢測方式具有靈敏度低的缺點。而且對于可見光通信需要制作專門的收發器，因此要想完善可見光通信技術，還需要設計合理的LED驅動電路和接收激光的檢測電路。

2可見光鏈路技術

光的傳播具有很強的方向性，因此可見光通信在傳播的過程中，其鏈路會受到路徑中物體的阻擋。無線光鏈路主要分為視距鏈路和非視距鏈路兩種方式。視距鏈路方式下光線在傳播的過程中遇到障礙物，不能像射頻電磁波一樣進行繞射或者衍射，其魯棒性較差。在非視距鏈路的方式下，反射鏡的應用可以使反射后的光功率具有較大程度的衰減值，從而其鏈路也更加可靠。但是也需要提高相應的信號處理技術和接收機的靈敏度。這兩種鏈路技術在室內的通信中都得到了很好的應用，其中視距鏈路占據大部分的接收信號功率，而非視距鏈路主要是用來對信道進行時延擴展?？梢姽馔ㄐ判枰氖请p向的交互信息，因此在進行可見光通信的設計過程中要充分考慮反向鏈路的問題?？梢岳霉饩€傳播的可逆特性，在發射機和接收機之間形成反向的鏈路。這種方式雖然理論可行，但在具體的應用中還要考慮其實用性，可見光通信的信源端和接收端在復雜程度和體積規模上具有很大的不同，因此需要將反向鏈路設計成不對稱的方式，這樣的設計方法會增大下行信道的容量，實現高速的數據傳輸，還可以傳遞反饋和鏈路的控制信息。

3可見光通信與傳統無線通信結合技術

相比于傳統的SISO系統，MIMO采用多天線傳輸，具有了更多的空間自由度。可以根據不同的應用情況采取不同的增益，其存在的主要增益有陣列增益、分集增益、空分復用增益和干擾增益。不同的增益之間存在著權衡。其主要的缺點是在數據流之間存在一定的干擾，需要在接收端采用最大的似然檢測，只有這樣才能獲得最佳的性能，也提高了相應的計算復雜度。主要的接收算法有ZF接收算法和MMSE接收算法，其中MMSE接收算法可以通過預編碼技術完全消除數據流之間的干擾，很好地權衡了噪聲抑制和計算的復雜度方面。同時接收端在進行后處理矩陣的處理后，各個子數據流不會受到其他數據流的干擾。OFDM技術是一種多載波調制技術，可以有效地實現數據流的并行傳輸。這種技術使得每個頻點占用的帶寬比較小，其信道響應也較為平坦，因此可以對抗頻率的選擇性衰落。OFDM技術利用的是傅里葉變換技術，結構比較簡單，降低了OFDM的實現復雜度。另外，OFDM技術可以和其他多址的接入方法相結合，在配置方面具有較大的靈活性。但是由于OFDM技術是一種多載波調制技術，其發射的信號是由多個獨立的子信道疊加而成的，因此當各個子信道的相位一致時，就會出現較大的峰值，導致較高的峰值平均功率比。而且該系統中各個子載波是相互正交的，頻率的偏差會引起子載波間的干擾?？梢姽馔ㄐ偶夹g可以應用OFDM提高通信鏈路的電學頻譜利用率，在可見光通信系統中應用MIMO技術可以增加其信道的容量。然而，相比于傳統的通信技術，光通信具有其獨特的方面，因此在進行技術設計時還要充分考慮光鏈路的特點，比如光通信中的空間復用技術，發射和接收機中的光學原理，成像和非成像分集的使用等等。

4總結

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GPRS它是利用分封交換的概念方式演變出的一套無線傳輸方式。在具體應用中將Date分裝成許多個獨立的封包，然后再將這些封包傳送出去。根據現在的使用情況，GPRS大多數被使用在GSM網絡上，它是開通的一種全新的分組數據傳輸業務，除此之外，它還可以提供系列式的交互式業務服務，但是服務各有不同，側重點也不同。表1給出的是GPRS與其他無線方式服務的應用對比。

2GPRS通信服務器關鍵技術及終端

在實際的應用中，GPRS通信服務器的一側是和電能量采集系統通過串行的方式進行連接的，而它的另一側就是與GPRS網絡采用普通的網絡連接方式進行連接。通過實際應用，GPRS終端接收時來自GPRS網絡的數據包，同時還要負責接收電能表的RS232串行數據流，再次轉換成數據包，然后依次通過網絡發送到通信中心的服務器。圖1所表示的是符合實際網路安全的GPRS網絡通信示意圖。

3GPRS無線通信技術在自動抄表時的應用

下面根據筆者自身的工作情況，將GPRS無線通信技術在電力系統中自動抄表時的應用做以闡述分析。

3.1系統的設計

實際上，GPRS無線通信技術在自動抄表系統時是由電表數據采集部分、GPRS無線數據傳輸終端、電力局的配電數據中心這三大部分組成，具體如圖2所示。在工作中，電表數據是先通過中國移動的GPRS/GSM網絡進行傳輸，然后居民小區內的所有電表要連到電表集中器，電表數據再經過協議封裝后依次發送到中國移動的GPRS數據網絡，最后實現電表數據和數據中心系統的實時在線連接。

3.2系統的功能

這個系統的建立對遠程實現自動抄表起到很大的作用。因為他具備了系統設置、數據采集、資料錄入、自動報警等功能板塊。在系統設置上完成了系統網絡的建立和初始參數設置；在數據采集方面它能實現廣播抄表點抄單表、零點抄表和實時點抄等。而它的系統維護保障了日志年、月、日的查詢、系統通訊和定時操作的設置、數據安全備份維護等。

3.3系統的應用

這個的應用主要用到的電表有三相有功無功多功能表。并具有功正、反向分時電量；無功四象限分時電量及無功正、反向分時最大需量及發生時間等。在形式的表現上可以自動實現自動抄表、定時上報、實時查詢；在告警功能方面可以實現開箱告警、逆相告警、過流告警等其他功能。

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（正文）一、全球趨勢：公眾移動保持增長寬帶無線熱點不斷

當今，全球無線通信產業的兩個突出特點體現在：一是公眾移動通信保持增長態勢，一些國家和地區增勢強勁，但存在發展不均衡的現象；二是寬帶無線通信技術熱點不斷，研究和應用十分活躍。

資料顯示，在全球電信市場普遍低調的背景下，移動通信依然保持了較好的增長態勢。統計顯示，2003年全球移動用戶數增長率在17％以上，總計達到13.54億戶。在市場值方面，全球移動業務市場在2003年已達到4680億歐元，比上年增長了11.3％以上。

盡管全球移動市場在增長，但這種增長也呈現出很大的不均衡性。從用戶數來看，在北美、歐洲等發達國家和地區，由于移動用戶普及率已經很高，因此新增用戶數日益減少；而在亞洲、非洲等地區，特別是像中國這樣的發展中國家，移動用戶數增長迅猛。從用戶創造的價值來看，歐美發達國家的ARPU值遠遠超過了新興的發展中國家。從數據新業務市場的增長來看，韓國、日本呈現爆發態勢，已成為全球移動通信發展的新熱點。

目前，我國的移動通信市場呈現持續快速增長的局面，截至4月底，移動用戶總數達到2.96億，用戶普及率達到20.9％。考慮閑置的充值卡和一人雙機的情況，我國移動通信由于用戶普及率相對還比較低，仍有相當巨大和持久的增長空間。但我國的移動通信領域已進入了全面競爭的時代，GSM、CDMA乃至小靈通等網絡激烈爭奪用戶，這已導致了資費下降，用戶ARPU值下降的情況。目前我國的GPRS、CDMA1X等2.5G數據業務發展態勢不錯，并已逐步培育了用戶群。而3G還處在技術試驗階段，政府依然保持謹慎態度。

除傳統的公眾移動通信外，全球的寬帶無線接入領域近期研究和應用十分活躍，熱點不斷出現，給無線通信業界帶來了清新的空氣。這包括寬帶固定無線接入技術、WLAN技術、WiMAX技術、UWB技術等等，呈現百花齊放的局面。這些技術的出現和發展，給整個無線通信產業注入了勃勃生機。

二、熱點解析：五大技術引領應用模式各展所長

前文對全球無線通信領域的發展情況作了概要性介紹，以下將重點就當前無線通信領域的焦點問題和熱點技術展開較深入的介紹和分析。主要包括3G、3.5GHzMMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大熱點。

1.舉世矚目的3G

今天，第三代移動通信3G格外引人矚目，成為無線通信產業的最大熱點。

首先，從技術角度來看，3G主流技術已經基本成熟。cdma2000由于技術本身的平滑演進特性，進入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響，阻礙了商用進程，但目前主體標準已經定型，具備了規模商用的基礎。TD－SCDMA技術要相對滯后一些。

總的說來，當前的3G技術已經能夠支持規?；纳逃镁W絡部署。

其次，目前歐美等運營商已經進入了3G網絡部署階段。3G網絡的商用部署正在全球一步步地鋪展開來。截至2004年3月底，就WCDMA而言，全球已經發放了120份牌照，簽署了91份商業部署合同，目前已有二十多家網絡投入商用，預計到2004年年底總數將超過40家。目前兩家韓國運營商STK和KTF在使用cdma20001xEV－DO，日本KDDI也開始了EV－DO網絡的商用，而Verizon也即將參與該制式下3G網絡的部署。

應該說，2004年已經進入了全球3G的商用部署年。

第三，部分運營商的3G用戶數量開始呈現快速增長的局面。最早推出3G商用業務的NTTDoCoMo近期宣布，在距離突破200萬用戶僅僅兩個月的時間內，他們的3G用戶總數就增長至300萬大關。5月中下旬，和記黃埔表示，在過去兩個月中，3G用戶數出現了快速增加，目前在全球范圍內已經達到了173萬。截至2004年1月1日，全球使用cdma2000（包括CDMA1X）系列和WCDMA標準制式的3G用戶數已經達到了7300萬。

從全球來看，3G商用在部分地區已取得了初步成功。

第四，我國3G處在黎明的前夕。我國對3G一直采取積極穩健的態度，目前，我國正在進行第二階段的網絡技術試驗，或稱外場測試。自今年3月起，開始啟動WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA的測試工作，由6大運營商分別在北京、上海、廣州三地進行。測試的重點包括：3G網絡覆蓋、容量等性能試驗；不同3G技術之間、3G和2G技術之間的干擾、共存；各種3G業務及業務兼容性試驗；3G終端和系統之間互操作試驗；3G和2G之間的互操作試驗。

預計此階段試驗將在今年10月份完成，試驗將對我國對3G的決策工作起到重要的參考作用。由于此次試驗由運營商參與，且屬于網絡試驗。因此，預計若此次試驗結果令人滿意的話，我國的3G牌照發放工作有可能順勢展開。

趨勢分析3G一波三折，曾經有一段時間，人們對3G的前途失去了信心，并在今天留下了心理陰影。對3G問題，我國應如何把握呢？筆者認為，目前，3G已處在商用的爆發階段，由于3G技術和產品的成熟，3G的商用已不容置疑地擺在了我們面前。歐美等國運營商加緊部署3G網絡以及日韓等國3G用戶的快速增長，表明3G已經成為全球移動通信領域新的成長點，我國需要當機立斷，盡快開展3G牌照的發放工作和商用部署工作。這樣才不至于坐失機遇，在本來領先的移動網絡建設中落后。同時，3G也為國內的電信制造商提供了絕佳的機遇，這也是我國移動通信產業的一次發展良機。

應該說，目前3G還存在一些問題，主要表現在市場還處在啟蒙階段，殺手級的業務還沒有呈現，終端還不夠多。在我國，政府將考慮對市場競爭度的把握，涉及3G網絡發放幾張牌照的問題，同時，還將考慮設備國產化問題。這些問題已經屬于次要矛盾，目前最重要的是要選擇恰當時機盡快推動3G網絡平臺的建設，這才是解決以上矛盾的關鍵環節和引導環節。

這主要是因為我國3G網絡建設不同于西方發達國家，我國移動話音用戶市場還有很大的成長空間，這就能夠避免出現因為發展初期新應用新業務不足無法支撐網絡生存的狀況。同時，我國有迫切需要進入移動市場的“新”運營商，中國電信和中國網通如果被允許經營移動通信業務，其網絡建設必然會選擇3G，這從中遠期的網絡成本上要遠遠低于2G技術。此外，盡快發放3G牌照，對解決現有的小靈通（PHS）的矛盾，也有重要的戰略意義。目前，日本都已經棄PHS而轉攻3G，其目的十分明顯，即要糾正自己早期大上帶有強烈本土化特征的PHS導致失去移動領域國際領先地位的失誤，重新用全球性的先進技術武裝自己的移動通信產業，實現在該領域的戰略性崛起。如果我國反其道而行之，將是不明智的，這關鍵還是政府的決策引導問題，而不能抱怨運營商?？傊?G不是一蹴而就的，如果遲遲不進行網絡的建設，其他的矛盾將繼續積聚，難以得到根本性的解決。

2.3.5GHz寬帶固定無線接入的推廣應用

3.5GHz寬帶固定無線接入技術MMDS，是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術。今年4月份，第三批3.5GHz寬帶固定無線接入頻率評選（招標）工作在我國進行，使MMDS技術在我國的應用進一步擴大，這也使3.5GHz固定無線接入技術成為今年業界的熱點之一。

在此次評選（招標）工作中，中國電信、中國網通、中國移動、中國聯通、中國鐵通五大運營商分別獲得河北、山西、內蒙古等27個省（區）的3.5GHz頻段2×30MHz頻率使用權，并將獲準經營相應電信業務。加上此前的兩次3.5GHz頻率使用權分配，我國3.5GHz頻段已在絕大部分地區分配完畢。這表明，我國的3.5GHz寬帶固定無線接入進入了規模商用。

前一段時間，無線電管理局副局長劉巖率領由無線電管理局、電信管理局、電信研究院共同組成的調研組，對第二批3.5GHz中標企業的工作情況進行了調研。通過調研發現，在第二批中標的9家企業中有7家建設開通了網絡，這7家企業在一半以上的中標城市建設了自己的網絡。目前運營商傾向于提供的業務包括：語音接入業務（本地和IP電話），數據專線業務，Internet接入業務等。調研中還發現，如果將3.5GHz網絡作為單一網絡來經營，盈利困難比較大，特別是對于大型企業。調研中，運營企業對進一步獲得3.5GHz頻率資源表現出了很大熱情。

趨勢分析寬帶固定無線接入技術因為其高帶寬、建設速度快、接入方式靈活等特點，受到了業界的關注。但這項技術也有其局限性，比如高頻段26GHz的LMDS技術受天氣影響較大，而3.5GHzMMDS技術在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。因此，對于寬帶固定無線接入技術，我們應該回歸理性的認識。它具有自身的優勢，但也有其固有的缺陷，因此在應用中要實事求是。

就目前重點推廣的3.5GHz技術來看，運營商的經營經驗表明，若單獨把MMDS技術作為一個獨立網絡來運作，由于其技術、用戶規模和頻率帶寬的限制，較難實現盈利。因此，我們應該進一步放寬眼光，把它推廣至更大的應用領域。比如可以考慮像現在某些運營商所采用的，將之作為移動基站的回路。

對于3.5GHzMMDS技術，我們一方面要積極推動其綜合業務的應用，比如數據增值業務的開發和經營。同時也要從全局的角度考慮，使之成為移動通信網絡的有效補充手段。這樣才能充分發揮3.5GHz頻段的效率。未來，隨著3G技術的商用，3.5GHz將有望成為移動網絡重要的接入補充手段，并對3G網絡的搭建起到支撐作用。

3.沸沸揚揚的WLAN標準之爭

無線局域網技術WLAN（Wi－Fi），其技術標準為802.11，可實現十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發展的主要是802.11b標準的WLAN網絡，支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項新技術，WLAN在歐美等國快速發展，在我國近兩年也得到了幾大運營商的追捧。而自去年開始的WAPI標準之爭，吸引了全球的關注目光。

2003年5月12日，由中國寬帶無線IP標準工作組負責起草的無線局域網兩項國家標準（即WAPI標準），由國家信息產業部報送國家標準化管理委員會正式頒布。2003年12月1日，國家認證認可監督管理委員會2003年第113號公告，宣布對無線局域網產品實施強制性產品認證，要求所有產品都要加載我國擁有自主知識產權的安全保密協議WAPI，從2004年6月1日起，不符合WAPI標準的無線局域網產品不得出廠、進口、銷售或者在其他經營活動中使用。但2004年4月22日，國務院副總理吳儀表示中國已經同意美方提出的要求，不在2004年6月1日最后期限到來之時強制實施WAPI標準。2004年4月29日，國家質檢總局、認監委、國標委聯合了2004年第44號公告。公告強調：WAPI標準實施時間只是推遲，并沒有取消，也沒有取消標準的強制性屬性。

筆者認為，之所以出現WAPI標準之爭，除了國家出于自身信息安全的考慮外，我國無線通信設備廠商希望成長壯大，占領新興技術市場的渴望也是重要因素。但該標準的無限期推遲，也暴露出一些問題。那就是，我國的無線技術的核心能力，與國際水平相比還有一定差距，還難以撼動國際主流的技術集團。同時，我國通信技術標準的制訂策略，還存在封閉性的問題，這也是其受到國際社會普遍攻擊的重要原因。當然，WAPI標準的推遲執行，也是出于更大的國家利益的考慮。

趨勢分析WAPI標準之爭，表明WLAN技術在全球的重要戰略地位。其戰略意義不只在于網絡的部署、用戶的發展、業務的經營范疇，更在于其對IT通信產品領域的巨大拉動力量，特別是對計算機芯片的突出貢獻。因此，我國應該積極推進WLAN核心技術的研究工作，這不僅涉及通信產業，而且涉及IT領域的巨大利益。

拋開WAPI標準之爭，我們如何把握WLAN技術的發展趨勢呢？應該說，WLAN在我國目前的工作，陷入了低潮階段。這主要是受制于WLAN技術自身的限制，比如其漫游性、安全性、如何計費等等，還沒有得到妥善的解決。另外，高端商業用戶的不足，使網絡建設的投資收益比較低，因此也影響了運營商的積極性。未來，隨著技術的進一步成熟，WLAN技術將在特定的區域和范圍，特別是熱點區域和高速信息接入領域，發揮對移動通信網絡的重要補充作用。3G網絡商用后，WLAN將成為彌補3G固定區域高速覆蓋的不足?？傮w來看，WLAN具有很強的生命力，但其在運營領域的發展速度估計會低于過去的預期。

4.寬帶無線技術新寵WiMAX

有資料顯示，“WiMAX”已經成為近期互聯網上搜索量最大的通信關鍵詞，該項技術以其遠覆蓋和高帶寬特性，成為無線業界的新寵。

WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系統，其技術標準為IEEE802.16。WiMAX也組織了自己的聯盟。目前這個聯盟已經發展了數十家會員，該聯盟由Intel牽頭，我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標是促進IEEE802.16的應用。

WiMAX相對于Wi－Fi的優勢主要體現在Wi－Fi解決的是無線局域網的接入問題，而WiMAX解決的是無線城域網的問題。Wi－Fi只能把互聯網的連接信號傳送到300英尺遠的地方，WiMAX則能把信號傳送31英里之遠。Wi－Fi網絡連接速度為每秒54兆，而WiMAX為每秒70兆。有專家認為，WiMAX的覆蓋范圍和傳輸速度將對3G構成威脅。在成本等各個方面的優勢使得業內人士將WiMAX技術看作是一項打破產業格局的技術。

近期，英國電信（BT）、法國電信、Qwest通信公司、Reliance電信和XO通信加入了WiMAX論壇，目前WiMAX論壇已經擁有98個成員，運營商占25％。今年初，Intel也宣布，下半年開始將會在其生產的芯片中部分采用WiMAX標準。

趨勢分析對于今天異常火熱的WiMAX技術，我們該如何看待？它會成為3G技術的終結者嗎？筆者認為，這種觀點不盡正確。首先，從技術自身角度來看，WiMAX還不具備公眾移動通信網絡的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動特性。其次，WiMAX標準還不成熟，因此預計商用還需要至少兩年以上的時間，規模普及還要五年左右的時間。其三，WiMAX的特點是高速的數據傳輸能力，但其還沒有對實時話音業務的高效支持能力，這將限制其作為公眾移動通信的應用。其四，WiMAX的產業規模以及技術和設備成熟性還遠遠難以和3G相抗衡，其推廣期也將滯后于已經開始啟動的3G技術。其五，WiMAX技術有可能受到傳統移動通信運營商或制造商的抵制，從而限制其發展。

對于WiMAX技術，筆者認為它具有巨大的潛力，但尚處在襁褓階段，目前還難以對當前的全球無線通信格局產生重大的影響。由于3G的實施，WiMAX將可能成為未來3G網絡的補充手段，在高速信息接入領域發揮其特性。但受其自身移動性和話音支持能力的限制，WiMAX不大可能殺死3G。

5.超寬帶無線接入技術UWB

無線技術領域的活躍除表現在新技術不斷涌現外，還表現在其傳輸能力的不斷拓展。近兩年，一項超高速的無線接入技術受到了大家的關注，那就是UWB。

UWB是一種時域通信技術，它采用超短周期脈沖進行調制，把信號直接按照0或1發送出去，而不使用載波，這與此前的無線通信截然不同。脈沖調制產生的信號為超寬帶信號，譜密度極低，信號的中心頻率在650MHz～5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級，抗干擾和多徑的能力強，具有多個可利用信道。與CDMA系統相比，時域通信系統結構簡單，成本相對較低。UWB技術具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。

UWB最引人注目的特點是具有很高的數據傳輸速率。XtremeSpectrum公司預測，他們即將開發出的產品具有在10米內傳輸約100Mbps的能力，Intel則把目標定在了500Mbps。

趨勢分析對于UWB技術，我們應該這樣看待，它以其獨特的速率鋒芒以及特殊的應用范圍，也將在無線通信領域占據一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點，它很適合組建家庭的高速信息網絡。它對藍牙技術具有一定的沖擊，但對當前的移動技術、WLAN等技術的威脅不大，甚至可以成為其良好的能力補充。

三、走勢把握：接入多元網絡一體綜合布局代表方向

以上，就當前無線通信領域的熱點和焦點問題進行了敘述和討論。那么，我們該如何把握中期未來無線領域的發展趨勢呢？

首先，無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍，不同的適用區域，不同的技術特點，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可實現互補效應。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數據接入，而UWB可實現近距離的超高速無線接入。因此，在政策上我們應該綜合推進各種無線接入的發展，推進組網的一體化進程，通過建網的接入手段多元化，實現對不同用戶群體的需求覆蓋，達到市場細分和業務的多元化，解決移動通信發展不均衡的狀況。

其次，我國政府應該給企業配置更多的無線頻率資源，推進不同技術相關頻譜的規劃和應用工作。這樣才有利于不同的企業根據不同的發展策略和市場需求，綜合地規劃自己的無線通信網絡，實現資源的有效配置和利用。當然，政府也需要加強對有限頻率資源的管理，對于企業閑置不用的頻率占用，考慮適當的手段予以收回。

其三，從公眾移動通信網絡發展來看，3G已經成為全球包括中國移動網絡演進的主要進程。從歐美發達國家的經驗來看，由于其移動話音用戶的普及率高，通過發展用戶實現增長的模式已成為歷史。因此，他們期望通過3G搭建更大的業務平臺，從而實現利潤的新來源。由于3G技術的成熟，目前3G商用網絡部署已經在全球范圍內啟動。就我國而言，也要借鑒歐美的經驗，在用戶數量增長放緩之前，就應提前培育新興移動市場。目前，政府應該開始積極考慮3G牌照發放和商用問題，把握住這個移動業界的巨大歷史機遇。

其四，從寬帶無線接入技術來看，全球該領域發展十分火熱。該領域的發展呈現出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。未來，該領域還可能出現更強大的新技術，從另一個角度對整個無線通信產業起到推進作用。但從近期來看，我們對寬帶無線接入技術發展應該有一個理性的態度和科學的把握。目前的寬帶無線接入技術主要集中在固定環境下的高速接入，其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網絡抗衡。在發展中，我們應該從全局的觀點來把握，使之成為與移動網絡互補的重要技術手段，這樣既可以充分發揮其技術個性，又防止出現不必要的資源競爭和浪費。

其五，未來的無線通信網絡應該是怎樣的呢？專家認為，未來的無線通信網絡將是一個綜合的一體化的解決方案。各種無線技術都將在這個一體化的網絡中發揮自己的作用，找到自己的天地。從大范圍公眾移動通信來看，3G或超3G技術將是主導，從而形成對全球的廣泛無縫覆蓋；而WLAN、WiMAX、UWB等寬帶接入技術，將因其自己不同的技術特點，在不同覆蓋范圍或應用區域內，與公眾移動通信網絡形成有效互補。

其六，更遠的未來，按當前專家們的預想，通信信息網絡將向下一代網絡NGN融合。在未來NGN概念中，固定網絡將形成一個高帶寬、IP化、具有強QoS保證的信息通信網絡平臺。在這一平臺上，各種接入手段將成為網絡的觸手，向各個應用領域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網或城域網方案，都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體，各種接入方式綜合發揮效用，各種業務形成全網絡配置的一體化綜合網絡。當然，這一進程將是漫長的，也必將遇到很多挫折。

四、結束語

篇7

可在固定及移動物體之間傳遞信號，信號覆蓋盲點少，尤其適用于山區和谷底等常規通信網絡無法到達的地區和區域。但通信時間延長、費用較高，通常作為應急通信的備用手段。目前常用海事衛星系統和北斗衛星導航系統。北斗衛星導航系統是我國自主研發的衛星系統，既可以實現快速定位功能（精度約20m），又可以保證在應急時刻的短報文傳輸（120個漢字），可靠性高，但缺點是信息傳輸速率低。多種無線通信方式比較及分析。

2指揮決策系統通信需求

全程連續救治指揮決策系統需要實時或定時將全程救治鏈中各個救援單元（方艙醫院、后送手術救護車和衛生列車）中采集的傷病員、醫護人員、醫藥耗材等信息，以及運輸途中的音視頻信息數據傳輸至指揮中心用于決策指揮；同時，各醫療救援單元需通過北斗系統將實時位置信息上傳，以便指揮平臺實時掌握各個救援單元的位置信息。全程救治鏈通信鏈路示意圖如圖1所示。現場傷病員在方艙醫院進行簡單包扎處理后，手術急救車以及衛生列車將部分重癥傷病員運往后方醫院。在整個過程中，依托移動公網、海事衛星、北斗衛星通信方式，各救治單元需要與后方醫院專家組及指揮決策平臺保持持續暢通的音頻、視頻、文本通信鏈路。在全程救治鏈中，可靠實時的通信是保障指揮決策系統正常運行的基礎，主要包括：

（1）方艙醫院與指揮平臺通信。方艙醫院的位置是固定的，通信難度不大，可通過移動公網傳輸傷病員、醫護人員、醫藥耗材等相關文本信息以及音視頻信息；在移動公網不可用環境下，可通過衛星通信方式進行緊急信息通信。

（2）手術救護車及衛生列車與指揮平臺通信。與方艙醫院類似，需要與指揮平臺傳送接收文本、視頻及音頻信息。但是，車輛屬于高速運動的通信對象，對通信鏈路的可靠性要求更高。

（3）方艙醫院、手術救護車及衛生列車的通信。鏈路穩定時，可通過指揮平臺進行交互信息傳輸（文本、圖片、音視頻）；特殊情況下，采用離線方式在各救援單元之間傳遞簡單的文本數據。

3多網絡無線通信保障策略

方艙醫院、手術救護車及衛生列車分布區域較廣，且屬異地動、靜態通信對象，與指揮平臺只能采用無線通信的方式?，F有的移動公網GSM/CDMA/GPRS、3G/4G可被選為主要的通信方式；在常規通信不可用的情況下，可采用衛星通信鏈路，以構成動態可切換的星型網絡。因此，本文提出的多網絡無線通信保障策略。終端信號發射器會根據各無線網絡信號強度選擇使用移動、聯通或電信網絡，如都無法滿足通信需求，終端將自動選擇使用臨時中繼站或者衛星通信方式。通過以上策略，可以實現全程救治鏈中各環節的實時可靠的多網絡通信，其中多種通信方式的無縫切換起著決定性的作用。對不同的數據類型采用動態切換不同通信鏈路的方式，可提高通信的有效性和可靠性。

（1）方艙醫院、手術救護車與指揮中心的通信。方艙醫院位置相對固定；救護車運行速度較低、信號屏蔽少，運行線路中信號覆蓋較好。二者均可采用常規狀態下，優先選用移動公網（GSM/CDMA/GPRS、3G/4G）。當此無線網絡不可用或信號較差時，可通過應急通信車中繼轉發信號；特殊地理環境下，應立即切換至衛星通信；若所有通信鏈路都不可用時，采用IC卡存儲相關信息進行離線傳輸。

（2）衛生列車與指揮中心的通信。列車運行速度較快，行駛路線中可能有較多的山丘和隧洞，同時，列車車廂鐵殼會影響無線信號的接收與發送，試驗表明，常規的GSM/CDMA/GPRS或3G網絡傳輸數據效果較差。對于衛生列車，主要考慮采用鐵路GSM-R專用通信網絡與衛星通信結合的方式進行信息發送與接收，通信方式切換流程。

（3）方艙醫院、手術救護車與衛生列車之間的通信。需保證不同單元在同一時刻使用同種無線通信網絡，如移動公網信號強度無法同步，可選擇共同使用衛星通信方式。

4多網絡無線通信鏈路終端一體機的研制與應用

根據全程救治鏈中對可靠實時無線通信的迫切需求和以上保障策略，我們研制了多網絡無線通信鏈路終端一體機，可以滿足移動公網鏈路、海事衛星通信鏈路以及北斗通信鏈路的聯通。其中，移動公網鏈路包括中國移動、中國聯通和中國電信各自的3G網絡；海事衛星通信鏈路指國際海事衛星通信系統；北斗通信鏈路是指北斗短報文通信方式。終端設計示意圖。根據不同終端連接的不同要求，此終端一體機對外表現為4個網口、1個串口以及5個信號指示燈。其中，4個網口分別代表中國移動3G網絡、聯通3G網絡、電信3G網絡和海事衛星鏈路網絡；1個串口和北斗模塊相連保證北斗短報文通信；而5個信號指示燈分別代表移動3G網絡、聯通3G網絡、電信3G網絡、海事衛星通信網絡以及北斗通信網絡信號強度，每個指示燈有3種顏色狀態分別為紅、黃、綠，紅色代表當前網絡信號強度最弱，黃色其次，綠色最強。指示燈熄滅代表此處沒有此網絡覆蓋，指示燈閃爍代表用戶正在使用此網絡進行數據傳輸。同時，終端另一側安裝5個網絡的5根天線來收發信號。通過一體機在衛生列車上的實際應用，研發的終端一體機能夠在各種環境中實現多種通信網絡的可靠實時無縫切換，大大地保障了全程救治鏈中各環節的通信需求。

5結語

篇8

1.13G技術

3G技術是第3代移動通信技術，經過近幾年的發展，3G的應用已非常成熟，積累一整套的包括計算機仿真、傳播模型預算、網絡的鏈路預算在內的建網的理論，3G技術在靜止狀態下最大傳輸速率為2Mbps，在步行慢速移動的狀態下最大傳輸速率為384kbps，在高速移動狀態下最大傳輸速率為144kbps。

1.2Wi-Fi技術

無線局域網又稱作WLAN。相對于3G技術，Wi-Fi技術更加穩定、靈活，其通過無線技術把計算機設備、移動終端設備相互連在一起，以便能更好地進行通訊和資源共享。WLAN主要利用ISM無線電廣播頻段通信，通信的范圍一般設定在同一棟建筑物內。WLAN的最高標準是IEEE802.11a，其次是IEEE802.11b和IEEE802.11g，頻段依次是5GHz、2.4GHz、2.4GHz，最大的傳輸速率是54Mb/s、11Mb/s、54Mb/s。IEEE802.11b的網絡一般都符合Wi-Fi的要求，也是當前最常見的WLAN標準。IEEE802.11b無線網絡采用2.4GHz的波段，其能根據信號和干擾的強弱對帶寬進行調整，最高是11Mbps，也可調整為1Mbps、2Mbps、5.5Mbps。帶寬的自動調整大大提高了網絡的靈活性。

1.3WiMAX技術

WiMAX技術不僅能實現優良的最后一公里網絡接入服務，還可以進行大面積的信號覆蓋，同樣的覆蓋面積，WiMAX網絡所需要的基站更少。理論上，WiMAX最長的通信距離能超過30英里，在實際的應用已達到10英里，其數據傳輸速率比3G、Wi-Fi都要高很多，通信的方式是點對點和點對多點，這里的地點是固定的[1]。在美國，WiMAX開始了包括私人固定網絡在內的商用應用，這些應用更多地側重覆蓋范圍的擴大所以，WiMAX網絡能實現大面積的室內室外同時覆蓋，WiMAX超遠距離傳輸數據的能力是其優于3G、Wi-Fi的主要特征。這尤其適合配網通信的需求，使得WiMAX技術在配網通信中具有廣闊的應用前景。作為無線城域網，WiMAX并不由國家工信部進行具體的監管，其主管單位一般是當地的無線電管理機構，這就使得電力企業申辦WiMAX牌照簡單很多。電力企業可利用WiMAX構建企業內部的無線配網通信專網，可有效避免3G公共網絡的不穩定性和Wi-Fi射頻傳輸數據存在的弊端[2]。WiMAX基站的覆蓋范圍能達到6~10km，能滿足分散各處的配網通信節點傳輸數據的需要。

二、3G、Wi-Fi、WiMAX技術的對比

盡管我國的3G技術已非常成熟，但與Wi-Fi、WiMAX相比，其傳輸速率較低、信號不穩定。相對于3G技術，Wi-Fi技術更加穩定、靈活，但是它的通信范圍一般限定在同一棟建筑物內。另外，與3G、WiMAX相比，Wi-Fi具有較高的安全隱患，黑客很容易就能通過WLAN網絡侵入，盜取系統信息，甚至破壞通信網絡的運行。與Wi-Fi相比，WiMax的覆蓋面積更大，與3G技術相比，覆蓋單位面積WiMAX所需的基站更少，且WiMAX的最大傳播速率是75Mbps，遠遠高于3G、Wi-Fi的傳播速率。

三、結語

篇9

如果能在單一架構下管理多個無線網絡的實時數據,或者說在單一架構下管理統一后的單一無線網絡的實時數據,應該是過程行業用戶一致的要求,所以我們說多種無線通信技術標準的融合是一個大趨勢,它可以提供遠程操作的更高可靠性和更低成本。三大無線國際標準合作的技術基礎原本是存在的,因為ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA的底層協議都是IEEE802.15.4,而提供芯片和通信協議棧的商家往往同時提供這幾種技術的部件,即使是在ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA陣營內,還包括有很多相同的會員。作為ISA100的核心成員單位的尼維斯(Nivis)公司一向以其管理和優化網狀網絡的軟件而聞名,同時在利用ISA100.11a、WirelessHART和6LoWPAN開發基于標準的無線網狀通信堆棧方面擁有豐富的知識和能力。

尼維斯公司目前是我們所了解到的唯一同時提供ISA100.11a和WirelessHART兩種流程行業無線產品供應商,比如其無線節點和路由器用在ISA100.11a和WirelessHART的型號是相同的,使用戶能夠在單一的硬件上運行任何一種標準。如VersaRouter910路由器既支持Nivis的ISA100.11a標準,也支持WirelessHART標準,擁有在同一平臺上運行的軟件,VersaRouter910是一個雙啟動硬件(Dualboothardware),是集全功能于一身,專門為客戶準備好提供的無線解決方案設計的工業級無線路由器。中科博微公司是可同時提供WIA-PA、WirelessHART兩種流程行業無線產品供應商,比如其無線網關既有屬于WIA-PA無線網絡的WIAPA-GW1498、WIAPA-GWS12002種型號的網關,又有屬于WirelessHART無線網絡的WHT-GW1250網關。北京天宇藍翔科技發展有限公司也可提供WIA-PA、WirelessHART兩種無線網絡產品。在ISA100.11a和WirelessHART問世之初,在ISA名下成立過ISA100.12工作組,負責尋找將WirelessHART和ISA100.11a無線標準融合的技術途徑。當時認定實現無線標準融合技術途徑的唯一方法是提案申請,后有3個團隊提出申請。

但最終這些團隊沒有解決以下核心問題:網絡規范的定義能夠取代ISA100.11a和WirelessHART及提供2個現有網絡的反向兼容。代表ISA100.11a和WirelessHART供應商的兩個團隊都不能接受修改自己基礎網絡的要求,因此無法達成任何妥協協議。其原因非技術方面,而是集中在營銷效應方面。因此在2013年,ISA100.12工作組已決定放棄在無線通信技術標準融合方面的努力。ISA100.12工作組中的最終用戶曾建議的融合備選方案是供應商可提供同時對ISA100.11a和WirelessHART無線網絡進行操作的產品,即“雙啟動”產品的解決方案。2010年初,德國測量與控制標準委員會NAMURPressRelease(公告),開始提出單一(融合)工業無線標準(僅過程自動化領域)的要求,建議三個標準合并為一個IEC標準。2010年8月在倫敦的Heathrow(希思羅)機場召開了工作組第一次會議,工作組即以希思羅命名。2011年3月底在瑞士的融合工作組會議形成備忘錄決定成立技術工作組,重慶郵電大學是希思羅工作組的5名核心成員之一和技術工作組主要成員。

技術工作組首先完成“三個標準的異同”資料的編輯,然后達成分三步開展工作的共識,第一步是實現三標準共存,如圖1所示,第二步完成漸進式融合,第三步以單一的OSI/ISO層過程儀表協議的現場設備、統一的接入點、統一的網關實現標準的最終融合,這里的現場設備、接入點、網關均以希思羅命名。2012年12月現場總線基金會(FF)宣布與國際自動化學會自動化標準委員會ISA100合作提出了一個通用的框架,允許多個工業通信協議通過共享無線集成架構在過程自動化系統中運行,使現場總線連接到遠程的I/O和ISA100.11a、WirelessHART、有線H1協議集成到單一的標準化環境中,這稱為基金會的遠程操作管理ROM,這是通過第三方的開放融合,以便為用戶提供更高的可靠性和更低成本的遠程操作。這個框架保持了“基礎設施”戰略,而不是試圖在無線設備水平方面競爭。

2、系統架構的創新

霍尼韋爾公司2004年推出工業無線變送器——基于ZigBee無線技術的XYR5000無線壓力變送器,載頻為902MHz~928MHz,以此為基礎的無線網絡系統構成如圖2所示。作為網關設備的基站WBR與各種類型的XYR5000無線變送器可直接通信,最大數量為50臺,最大距離610m?；具€可有線接入最多25個AO/DO組件,基站與控制系統的連接有RS485ModbusRTU接口,還可提供RS232到WMT無線管理工具上顯示。隨后IEC三大國際標準的早期無線網絡系統的架構是由網關和無線現場設備組成,如橫河電機無線系統的早期架構是YFGW710現場無線一體型網關和現場無線設備,一臺網關可接入最多10臺(刷新率1s)或50臺(刷新率5s)現場無線設備,如圖3所示。艾默生過程管理公司下屬的羅斯蒙特公司真正針對流程行業無線網絡系統的研究始于1998年,2006年推出的智能無線解決方案是采用900MHz,2007年以后在歐洲和亞洲則推出2.4GHz的解決方案。早期無線網絡系統的架構也是由網關和無線現場設備組成,可能會包括適配器等設備,同時每一臺無線現場設備還可作為路由器將其他無線現場設備的信息傳送到網關,如圖4所示。

2007年6月11日,霍尼韋爾公司推出基于ISA100.11a思路的OneWireless無線網絡方案,采用了XYR6000變送器,載頻為2.4GHz。推出OneWireless無線網絡后,系統架構也在不斷更新,較早的版本是2009年4月的120版,當時作為網關的是多功能節點;2011年9月200版的新功能包括無線變送器無路由功能改為路由功能可選、增加了現場設備接入點FDAP、增加了HART適配器等,2011年10月又引入了CiscoAironet1552SOutdoorAP節點設備、CiscoWLAN控制器;2013年4月210版的新功能包括在線

無線設備授權等新功能。AP節點設備被分為兩類:網格接入點(MAP)和根接入點(RAP)。網格接入點是Mesh網絡的遠程接入點,它作為ISA100.11a無線現場設備網絡和IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi網絡的接入點,這是所有接入點的默認角色。對下層ISA100.11a無線現場設備網絡來說,每個網格接入點都可以發送和接收來自無線現場設備的消息,同時,它又作為一個路由器,為其相鄰網格接入點以IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi網絡轉發消息,從而在2層網絡中為無線設備和主機應用之間實現數據傳輸,通過轉發過程,數據可以找到通過中間網格接入點抵達目的地的最佳路徑。 如果一個鏈路因為任何原因而出現故障,網絡會自動通過其他路徑安排數據傳輸,直到數據抵達網關為止。根接入點通過光纖、有線以太網或電纜連接器連接到有線網絡或服務器,作為到有線網絡的“根”或“網關”,它必須在接入點配置時設定為根接入點。通信時,網格接入點通過網格接入點之間的路徑或直接傳送到根接入點。在這種網絡拓撲結構中,接入點之間有許多冗余路徑連接,因而特別可靠。隨著網絡規模的增大和網格接入點數量的增加,有必要使用多臺根接入點以保證無線網絡所需的性能和吞吐量(如圖5所示)。推薦根接入點對網格接入點比值為20,這意味著,最多20個網格接入點可以共享相同的一次和二次根接入點,由于每個網格接入點可接入數十臺無線現場設備,每個根接入點可接入20個網格接入點,而根接入點又可以多個同時接入交換機,其應用規?？蓾M足數百點到數千點的大型無線網絡的要求。

艾默生過程管理公司在WirelessHART網絡中也推出了CiscoAP節點設備作為構成回傳網絡節點的接入點,菲尼克斯公司在WirelessHART網絡中也推出了可與該公司多臺WirelessHART網關組成骨干網絡的WLAN接入點,且都通過Wi-Fi傳送采集的所有信息,同時,WirelessHART網絡也可接收支持802.11Wi-Fi通信的無線設備的信息。隨著工業無線網絡將過程控制延伸到工廠現場的各個角落,其應用越來越普及,單個應用實例的規模也越來越大,已突破一個工序或一個車間的范圍。在這種形勢下,流程行業無線網絡設備的制造廠家不失時機地推出可覆蓋整個工廠的全集成式多用途無線網絡。這樣的網絡中既包括簡單的無線現場儀表網絡,也覆蓋多種無線應用的場合。創新的系統架構主要體現在接入點設備作為主干網絡節點,比如OneWireless無線網絡先后推出的現場設備接入點FDAP、CiscoAironet1552SOutdoorAP節點,橫河電機ISA100.11a無線網絡的YFGW510現場無線接入點,艾默生過程管理公司WirelessHART無線網絡推出的781遠程鏈路、CiscoAP節點設備和WLAN接入點,菲尼克斯公司WirelessHART無線網絡的WLAN接入點。這些設備具有骨干路由器功能,可將眾多的無線現場設備的信息通過底層網絡采集后,盡快地通過骨干網絡傳送到無線網關。這種將網關功能分離為接入點和現場無線管理站以及將信息傳送分為底層網絡及骨干網絡的分層架構,不僅擴大了網絡的規模、提高了信息傳送速度,還能更好地實現同時管理多個現場無線子網通信系統的要求。

篇10

關鍵詞：超寬帶（UWB）脈形調制（PSM）正交改進型hermite脈沖

超寬帶（UltraWideBand）作為一種新型的無線通信技術與傳統的通信方式相比有著很大的區別。由于它不需使用載波電路，而是通過發送納秒級脈沖傳輸數據，因此該技術具有發射和接收電路簡單、功耗低、對現存通信系統影響小、傳輸速率高的優點，此外它還具有多徑分辨能力強、穿透力強、隱蔽性好、系統容量大、定位精度高等優勢。根據FCC的規定，從3.1GHz～10.6GHz之間的7.5GHz帶寬頻率都將作為UWB通信設備所使用。但出于對現存無線系統影響的考慮，UWB的發射功率被限制在1mW/MHz以下。

UWB是一種可以為無線局域網LAN、個人域網PAN的接口卡和接入技術帶來低功耗、高帶寬并且相對簡單的無線通信技術。它解決了困擾傳統無線技術多年的重大難題，開發了一個具有對信道衰落特性不敏感、發射信號功率普密度低、不易被截獲、復雜度不高等眾多優點的傳輸技術。該技術尤其適用于室內等密集多徑場所的高速無線接入和軍事通信應用中。

圖1

1基本概念

超寬帶（UWB）又被稱為脈沖無線電（ImpulseRadio）,具體定義為相對帶寬（信號帶寬與中心頻率的比）大于25%的信號，即：

Bf=B/fc=(fh-fl)/[(fh+fl)/2]>25%(1)

或者是帶寬超過1.5GHz。實際上UWB信號是一種持續時間極短、帶寬很寬的短時脈沖。它的主要形式是超短基帶脈沖，寬度一般在0.1～20ns，脈沖間隔為2～5000ns，精度可控，頻譜為50MHz～10GHz，頻帶大于100%中心頻率，典型點空比為0.1%。

傳統的UWB系統使用一種被稱為“單周期（monocycle）脈形”的脈沖。一般情況下，通過隨道二極管或者水銀開關產生。在計算機仿真中用高斯脈沖來近似代替它。由于天線對脈沖的影響不同，所以可以假設發送脈沖為：

而接收端收到的信號為：

tc是脈沖的時移，2tau為脈沖的寬度。圖1給出了發射脈沖和接收脈沖的時域脈形。

2UWB的性能特點

超寬帶有別于其它現存的一些通信技術，其最根本的區別在于無需載波，大大降低了發射和接收設備的復雜性，從根本上降低了通信的成本。

UWB的優點可以歸納為以下八個方面：

（1）無需載波，發送和接收設備簡單。由于UWB信號是一些超短時的脈沖，其頻率很高，所以它不象傳統的基帶信號那樣需要將其調制到某個發射頻率上才能在信道中傳輸。因此，必然會使發射機和接收機的結構簡單化。

圖2

（2）功耗低。由于UWB信號無需載波，工作在頻譜的電子噪聲波段，所以它只需要很低的電源功率。一般UWB系統只需要50～70mW的電源，而這只是移動電話的百分之一，藍牙技術的十分之一。

（3）傳輸速率高。極寬的帶寬使UWB具有很高的傳輸速率，一般情況下，其最大數據傳輸速度可以達到幾百Mbps～1Gbps。美國英特爾公司于2002年4月在“IDF2002SpringJapan”上對該技術進行了演示，在數米的距離內傳輸速率可達100Mbps。

（4）隱蔽性好，安全性高。由于UWB信號的帶寬很寬，且發射功率很低，這必然使該項通信技術具有低截獲能力LPD（LowProbabilityofDetection）的優點。另外超寬帶還采用了跳時TH（TimeHopping）擴頻技術，接收端必須在知道發射端擴頻碼的條件下才能解調出發送的數據信息。

（5）多徑分辨能力強。從時域角度看，超寬帶系統采用脈沖寬度為幾納秒的窄信號，因此具有很高的時間分辨力，相應的多徑分辨率小于幾十厘米；從頻域的角度分析，由于UWB信號的帶寬極寬，所以信號在傳輸過程中出現頻率選擇性衰落出現是一定的。然而正是因為極寬的帶寬，多徑衰落只在某些頻點處出現，從整體上考慮，衰落掉的能量只是信號總能量很小的部分，所以該技術在抗多徑方面仍具有魯棒性。

（6）系統容量大。香農公式給出

C=Blog2(1+S/N)(4)

可以看出，帶寬增加使信道容量的升高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應，這一點也正是提出超寬帶技術的理論機理。

（7）高精度的距離分辨力。由于超寬帶定位設備的時間抖動小于20ps，如果采用GPS相同的工作原理和算法，相應的距離不確定性小于1cm。而在實際應用中，超寬帶雷達系統使用的超窄脈沖信號，其距離分辨率小于30cm。

（8）穿透能力強。在具有相同帶寬的無線信號中，超寬帶的頻率最低，因此，它在具有大容量和高距離分辨率的同時相對于毫米波信號具有更強的穿透能力。

3UWB信號的調制方式

UWB的調制方式有許多，以脈沖調制PPM（PulsePositionModulation）為例作為一個舉例分析。

首先定義一個單周期脈形：

s(k)代表信號kth,w(t)為傳輸的單周期脈沖。

將其移至每一幀的開始：

Tf代表脈沖重復周期，j表示第j個單脈沖。

加入偽隨機跳時碼：

最后加入調制數據：

其中，d(k)是信息數據，δ為時移。為了滿足多用戶的需求，提高通信的安全性和對系統功率譜密度PSD（PowerSpectralDensity）的考慮，引入了跳時碼，下面就從功率譜密度的角度來分析這個問題。

假設采用圖1（a）給出的高斯單脈沖作為發送信號，且只是一串周期性的脈沖序列，由于時域信號的周期性導致其頻域出現了強烈的能量類峰，這些類峰將對現存傳統的無線信號造成干擾。因此需要采取某種措施將其平滑。如果采用PPM調制對脈沖的位置做出調整，可以看到：由于調制的置亂效果，頻域的尖峰得到了一定的控制，但此時仍比較明顯。為了進一步降低類峰的幅度，引入跳時碼，這樣發送信號的功率譜就會得到進一步的平滑，幾乎近似于背景噪聲，這也正是UWB系統能與現存無線系統并存的原因之一。圖2給出了上述不同信號的PSD圖和引入跳時碼后的時域波形。

除PPM外，UWB信號還可以采用脈幅調制PAM（PulseAmplitudeModulation），開關鍵OOK（On-OffKey）和二相移鍵控BPSK（Bi-PhaseShiftKey）等。在接收端，單脈沖信號可以通過相關技術實現可靠接收。實際應用中常使用相關器（correlator），它用準備好的模板波形乘以接收到的射頻信號，再積分就得到一個直流輸出電壓。相關器輸出的是接收到的單周期脈沖和模板波形的相對時間位置差，從輸出中尋找時間位置差為0的即為要接收的信號。

為了追求更高效率的信息傳輸，近來人們提出了一種新型脈沖調制方式——脈形調制PSM（PulseShapeModulation）。PSM就是對脈沖的形狀進行調制從而實現信息的載荷，因此脈沖形狀的選擇是十分重要的。它的提出得益于人們對hermite多項式的研究。由于hermite多項式的數學表達式與高斯單脈沖很接近，而且隨著階數的變化，波形的持續時間不會有很大的變化，因此人們便想到了用hermite多項式數的變化產生形狀各異的脈沖，實現多元化的調制。為了尋求正交的波形，需對hermite多項式進行修正，即：

經過改動之后，便可以得到彼此正交的各階hermite多項式了。這時可以在發送端同時發送n個不同形狀的單脈沖，正交性使其互不干擾，接收端用相關接收技術即可把每一個信號分離出來。

圖3給出了改進型hermite多項式時域波形。與此同時還可以通過搭建simulink電路得到想要的各階hermite多項式脈沖。如圖4給出了搭建電路和仿真波形。在simulink電路中，Hermite多項式的階數由脈沖階數單元控制，示波器1、2給出相應階數和相應階數減1階的hermite脈形。

傳輸效率的提高帶來系統性能的下降，這是許多系統所不能容忍的，因此需要進行編碼。首先在形域采用BCH（7，4）對信號編碼，這樣一來傳輸速率是單脈沖的4倍，而誤碼性能則與單脈沖基本相同，隨后在時域對信息幀進行BCH（31，11）編碼，使性能進一步提高，最后還可以在時域和形域聯合編碼，誤碼性能會得到大幅度的改善，而傳輸效率仍然高于單脈沖系統。性能曲線如圖5所示。

4應用前景和發展方向

憑借自身的眾多優勢，超寬帶技術具有廣闊的應用前景，UWB首先在美國軍方和政府部門得到了實質性關注，并迅速應用于美國軍隊的無線電臺組網（Adhoc）和高精度雷達檢測系統中。2002年2月FCC準許UWB技術進入民用領域，條件是：“在發送功率低于美國放射噪音規定值-41.3dBm/MHz（換算成功率則為1mW/MHz）的條件下，可將3.1G～10.6GHz的頻帶用于對地下和隔墻之物進行掃描的成像系統、汽車防撞雷達以及在家電終端和便攜式終端間進行測距和無線數據通信”。盡管該技術在應用中有如此多的限制，但它仍受到廣大電信開發商的青睞。TimeDomain和MultispectralSolutions等公司已經向IEEE-802.15委員會提出了采用超寬帶技術的議案，眾多公司的研究部門乃至學校也都將該技術的研究提到了日程中來。許多現已成熟的技術紛紛與UWB進行結合，如UWB-OFDM、UWB-Adhoc、UWB-Wavelet、UWB-Neuralnetwork等，有的公司甚至已經利用這些技術生產出了實際的民用產品。

圖4

筆者把超寬帶技術的應用歸納為短距離無線通信、雷達探測和精確定位三個最主要的方面。其中在短距離無線通信中可用于密文傳送、音/視頻流傳輸、射頻標簽識別以及無中心自紡織網絡（Adhoc）的物理層等領域；雷達方面主要用作防撞雷達檢測、精密測高學、穿墻成像和探地雷達系統；精確定位則可用于資源跟蹤和全球定位系統GPS（GlobalPositionSystem）。由此可見，UWB技術的背后蘊藏著巨大的商機。

當然，超寬帶技術若要真正用于人們的日常生活，還有許多極具挑戰性的課題，這也是超寬帶技術近來乃至今后很長一段時間內研究和發展的方向。

（1）建立時域內的超寬帶無線電發射器的模型，從時域角度設計天線的傳輸函數；

（2）研究超寬帶信號產生和基本功能的優化；

（3）研究低電平趕寬帶無線電信號集合而千萬的干擾，有效平衡功率和通信范圍的關系；

（4）超寬帶跳時碼的研究；

（5）研究移動Adhoc網絡協議和路由協議，將超寬帶技術應用于分布式的網絡結構、盲捕獲和自配置功能中；研究適用于超寬帶類似于“藍牙”系統的組網協議；

（6）研究基于超寬帶無線電傳輸技術的無線IP協議；

（7）研究超寬帶無線電的測試技術，包括傳輸信道的測試、估計、信道模型等。