時間:2023-12-14 11:50:30
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇無線技術的發展,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
關鍵詞:
無線;通信技術;發展;現狀;趨勢
對通信發展的歷史進行回顧,由一開始的電話和電報的發明至電信產業的發展,近百年以來,電信行業以電話服務作為主導,獲得了非常大的發展。為此,探究無線通信技術的發展具備重大的現實意義。
1無線通信技術的發展現狀
1.13G技術的發展和日益進步第三代移動通信技術簡稱為3G,當前,在全球不少的區域跟國家都發展3G技術。如此一來,三種關鍵的標準在持續地實踐與發展中形成,即TD——SCDMA、CDMA2000、WCDMA,進而使三足鼎立的局面在3G市場形成,這不但可以將更加快捷的數據提供給用戶,而且還可以對數據信號與語音信號進行支持,從而使用戶的體驗效果更加理想。
1.2藍牙技術的進步在無線通信的短距離范圍當中,占據主導的是藍牙技術,出現的藍牙技術可以互相連接距離較近的通信裝置,從而共享與交換信息,使短距離無線通信技術的問題解決,這也是無線通信技術的一個重要發展趨勢。
1.3固定寬帶無線接入技術的不斷發展因為建設迅速、接入方式靈活、帶寬高等的優勢,固定寬帶無線接入技術的發展非常迅速,也已變成無線通信領域的一個關鍵性組成部分,然而,因為受到天氣條件和自身頻段的制約,有關的技術比較稚嫩,其發展受限,所以在進行應用的時候,應當趨利避害,從而更加有效地體現其功能。
1.4Wimax技術的進步Wimax技術的特點是帶寬高與覆蓋距離遠,這是無線通信技術的新亮點,當今的發展主要是對無線城域網的有關問題進行解決,且實現了理想的成效,如今其發展直接威脅著3G技術,在將來會變成3G技術之外的另外一個標準,從而使3G標準重新打破。
2無線通信技術的發展趨勢
2.1越來越凸顯無線通信技術之間的互補性一般來講,無線通信技術的市場不會被任何的一種無線通信技術所占據,然而,研究工作者在把握所有技術優勢和不足的過程中,都能想要體現每一種技術的優勢,從而趨利避害。并且,對其它無線通信技術的優勢進行借鑒,從而完善自身技術的不足之處,這樣一來,互補各種無線通信技術的優勢能夠使無線通信技術具備更大的優勢和變得更加通用。并且,移動用戶也能夠結合自我的需要,選用異樣的無線通信技術,進而實現自身的應用需要。
2.2各種無線通信技術之間的統一無線通信技術的發展具備一定的限制,倘若想要獲得更加有效的發展,有效地統一其它技術顯得非常關鍵,其重點統一的技術有:一是有效地統一蜂窩技術和無線技術,當今無線技術的發展非常廣泛,像是應用藍牙技術可以使短距離無線通信技術的市場豐富,而有效地統一蜂窩技術和無線技術,能夠體現它們的長處,實現短距離無線通信技術新行業的開拓。二是出現的一系列移動終端與持續進步的寬帶技術能夠接入更加多姿多彩的無線寬帶技術,為了跟接入的一系列方式相符合,有效地統一無線寬帶接入技術和移動通信技術是無線通信技術以后的一個重要發展方向。當然,兩者的融合也面臨著競爭,當今的4G技術會在兩者間形成新的統一,從而推動無線通信技術更好和更加迅速地發展。三是有效地統一視頻多媒體技術和無線通信技術,因為當今不斷進步的無線通信技術,人們大大地提升了交換信息的速度與上網的速度,除對圖片和文字等簡單的媒體模式進行瀏覽之外,用戶的一個重要需求是視頻音頻多媒體模式。為此,有效地統一多媒體技術和無線通信技術也是無線通信技術以后的發展趨勢,并且也會使一種新型的商業模式形成。
2.3藍牙技術將獲得大力的發展因為藍夜技術具備較大的長處,當今,不少企業都在研制關于藍牙技術的產品,進而占據市場。例如,愛立信公司的藍牙耳機可以使移動用戶的雙手得有解放,讓用戶可以在接頭電話的時候騰出雙手干其它的一些事情,不會產生影響;還存在一部分硬件設備企業研制的集成電路等,這有利于藍牙技術的應用;一部分軟件企業也注重研發符合藍牙技術的軟件,這有利于給用戶帶來更加理想的操作界面,讓用戶更加便捷地應用;出現的藍牙技術有效地統一了軟件技術、計算機技術、硬件技術,進而讓無線通信行業更加關注,在以后的發展中,會大大地增加藍牙技術的應用人數。
2.4政府會支持無線通信技術的發展一是政府支持無線通信技術的發展,以實踐與理論的方式表明,無線通信技術使人們的生活越來越便捷,通過一種非常迅速的方式來交換信息,且不會受到空間與時間的制約,這有利于我國這一領域經濟的發展與技術的進步,因此,我國的政府部門會支持無線通信技術的發展。二是會制定相應的措施與指標對無線通信技術的發展進行規范,當今的無線通信技術的設備跟生產企業間的標準不一致,這不利于發展無線通信技術,政府對各種技術的長處進行協調,制定相應的指標,可以推動發展無線通信技術。除此之外,因為無線通信市場存在較為激烈的競爭,會發生一些不正當競爭的現象,這不利于無線通信市場的良性發展,政府必然實施一些策略,從而對參與市場的人員的行為進行規范。
3結語
總之,無線通信技術的發展要求對一系列的技術與方式進行整合,從而對我國無線通信技術發展過程中面臨的問題進行有效地解決,進而使科學地規劃與建設實現,達到廣大用戶的實際需求,真正地發揮無線通信技術的長處和功能。而政府部門應當提供有效的保障與支撐,這樣才可以更加有效地推動無線通信技術的發展。
參考文獻
[1]伍仁勇,王文茹,李仁發.協作認知無線網絡中的功率優化及中繼選擇策略[J].計算機應用研究.2016(05)
中圖分類號:TN919.81 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2014) 04-0000-01
隨著現代信息技術的不斷發展,我國與移動相關的一些技術都取得了突出的成績。尤其是在網絡技術不斷發展的影響下,將信息技術與網絡技術有機的融合已經成為技術發展必然的趨勢。就目前而言,信息技術與網絡技術結合的產物已經在現實生活中被廣泛的應用,通過移動終端作為媒介可以更加高效便捷的為用戶提供更多優質的服務。除此之外,3G以及4G業務也在進行著蓬勃的發展,其通過對于無線技術的應用將視頻進行有效的傳輸,這對于無線視頻傳輸編碼技術的發展以及推廣都有著重要的幫助作用。
一、無線視頻傳輸編碼技術發展現狀
(一)服務質量難以保障。對于無線視頻編碼技術而言實效性是其發展的主要的基礎之一,只有保障視頻播放的快速與及時才能有效的滿足人們對無線技術的需要。因此在對無線視頻編碼技術進行發展的過程中,提高無線網絡傳輸的速度是關鍵。但是就目前無線視頻編碼技術的發展來看其仍在傳播速度上存在著一定的缺陷,造成用戶在使用過程中的障礙,很容易造成用戶對無線技術的失望。而造成這一現象的原因主要就是目前無線視頻播放技術中缺乏可靠的服務質量。
(二)無線技術應用過程中的不穩定性。網絡技術的發展速度隨著科技的不斷革新而不斷加快,但是就目前來看,雖然現代網絡技術與傳統的網絡技術已經有了很大的區別,在網絡寬帶推廣后其信息傳播的速度也得到了進一步的提高,但是其仍難以滿足人們對無線技術服務的需要。在實際的應用過程中無線信號在傳輸的過程經常會出現嚴重的不穩定性,造成傳輸的延誤,影響傳輸的質量。
(三)用戶的差異性。無線視頻傳播技術服務的人群相對比較廣泛,可以為社會中不同階層不同群體的人提供多樣性的服務。因此無線視頻傳播技術的應用人群凸顯了一定的差異性,這些差異性對于無線視頻傳播技術的應用有著一定的反作用,需要其針對不同用戶群的需要,進行有針對性的調整。例如,在實際的生活中,由于受到工作,生活條件等方面的限制,不同的人群其上網工具也有所不同,針對筆記本,臺式機,手機等上網工具,無線視頻傳輸技術也要有所調整。同時,為了保證無線信道在時變、寬帶信號和誤碼率極高的狀態喜愛進行海量信息的傳輸應該做好以下幾方面的工作:首先,保證傳輸系統具有極高的壓縮能力。其次,保證系統具有較強的誤碼容忍能力。
二、無線視頻的編碼技術應用
(一)描述編碼的多樣性。描述編碼是無線視頻傳播技術應用過程中不可缺少的條件之一,這些描述編碼在實際的應用過程中具有一定的多樣性,首先來講其描述編碼的數量大,信息量豐富,一般而言一個視頻就可以產生多條描述編碼,這些描述編碼通過無線技術的應用,進行有效的傳播并且進行進一步的分流與處理。值得注意的是對描述編碼進行處理與視頻質量的好壞有著密切的關系,因此有效的處理好描述編碼,提高描述編碼傳輸過程中的正確率對無線視頻傳播技術至關重要。這也就意味著編碼方案的效率仍然需要進行有效的提高。具體而言,對于誤碼率很高的環境單方面的描述方案應該具有較強的糾錯機制,所以系統的出錯幾率就大大降低。對于網絡寬帶有限的無線網絡來說,多描述編碼會降低網絡的傳輸效率。
(二)容錯性編碼。容錯性編碼的主要目的就是通過設計編碼來壓縮編碼流從而提高系統的容錯能力。如果系統中的網絡容易發生誤碼則編碼結構就應該相應的提高。根據我國現有的相關規定,實際中進行應用的各類容錯編碼在結構上都存在著一定的共通性,具有系統預測誤差的能力。系統中預測模塊就會對信息變換的預測殘差進行精確的編碼,這樣的編碼結構對傳輸中的誤差比較敏感如果某個環節出現差錯不僅會犧牲系統中編碼的同步性,還會造成誤碼擴散。現有的編碼系統充分考慮了視頻傳輸中的魯莽性,可以進行同步標記、可逆變長編碼,之所以進行這樣的處理,其主要是為了對現有無線通信技術以及網絡技術進行有效的編碼管理以及促進容錯編碼的發展,對視頻的高效播放提高有利的保障。于此同時,在描述編碼傳輸過程中,出現的一些失誤問題也可以得到一定的緩解,使其可以重新發揮出作用。因為對描述編碼進行重傳不僅可以反饋信道而且能夠彌補視頻傳輸中的不足。
(三)編碼的可擴展性。編碼在進行無線傳輸的過程中具有可擴展性,這種可擴展性一般體現在無線網絡、因特網的環境中進行視頻傳輸。可進行擴展的編碼在進行視頻傳輸的過程中肩負著重要的任務,其可以有效的對視頻進行整理分流,讓視頻中的各項信息進行有效的傳播,并通過一系列的特殊處理,讓視頻在播放效果,以及傳播速度等方面都得到相應的提升。
編碼在進行擴展的過程中基本上是以層為基本,通過自調功能的應用,突出其自身的擴展性,這是其與其他編碼的不同之處。可以接收一個活多個分層,從而將系統的視頻信號恢復到高水平的狀態。系統可以滿足不同處理能力的客戶需求。可擴展的編碼非常適合不同等級的編碼方案的需要,在保證傳輸質量的同時提高傳輸速率。
(四)小波壓縮技術。視頻在進行播放的過程中經常會出現一些播放質量問題,這包括了音效,畫面等多方面的問題。造成這一現象的原因有很多種,要想對其解決應從多方面進行分析,其中最普遍的一種解決辦法就是,在進行視頻傳播的過程中進行小波壓縮技術的應用,使得視頻信息在傳播的過程中保持較高的質量。這種方法不僅可以提高編碼速度,還可以對殘差信號進行統計。基于此學者們對各項技術進行了一定的升級與發展,尤其側重對其中的一些主要補償技術進行了提高。另一種手段則是直接利用小波壓縮技術,對傳輸過程中一些編碼本身具有的問題進行有效的過濾,并在技術范圍內進行適當的補償這樣可以大大提高編碼的效率。第三種方法就是三維小波編碼。其可以進行精確度的過濾,然后再采用三維編碼對時間因素進行過濾,使得效率的編碼速率大大提高。
無線視頻技術在生活中得到了廣泛的應用,人們只用一種手持移動終端就可以查詢各種音頻和視頻,從而進行各種電子商務活動。所以,提高編碼技術可以使無線視頻技術更好地位人們的日常生活服務。
參考文獻:
一、無線通信技術發展現狀
隨著科技的快速發展,無線通信技術迅速崛起,并廣泛應用到各個領域,目前我國發展較為成熟的無線通信技術有第三代移動通信3G技術、寬帶固定無線接入技術、藍牙技術、WiMAX技術、UWB超寬帶無線接入技術。第三代移動通信3G技術是目前無線通信產業的使用熱點,3G通信技術已經趨于成熟,在世界各國的應用十分廣泛;寬帶固定無線接入技術是目前業界最為關注的無線通信技術,寬帶固定無線接入技術具有高寬度、速度快、接入方式靈活簡便等特點;藍牙技術是我國目前應用最廣的一個短距離無線通信技術,隨著3C、GSM、NCMDA等無線通信技術的快速發展,很好的實現了遠距離通信,但近距離通信也成為人們關注的熱點,藍牙技術的應用很好的實現了這一目標;WiMAX技術成為無線通信技術的又一熱點,WiMAX技術的應用較廣,且具有遠覆蓋和高寬帶的特性,但也具有一定的局限性,因此3G技術在人們的生活和工作中仍然應用廣泛;UWB超寬帶無線接入技術具有很高的數據傳輸速率,是一種超高速的無線接入技術,它是使用超短周期脈沖進行調制的,不使用載波就直接將信號以0或者1的形式發送出去,和先前的無線通信完全不同,UWB超寬帶無線通信系統結構簡單,和CDMA系統相比,具有高速率、低成本、低消耗的優勢。
二、無線通信技術的應用
目前,無線通信技術在我國各個領域的應用十分廣泛,我國是一個工農業生產大國,精準工農業在工農業發展中變得尤為重要,為順應我國工農業發展的需求,無線通信技術被應用到精準工農業生產中。應用在精準工農業生產中的無線通信技術有兩種:短距離無線通信技術和遠距離無線通信技術。應到在精準工農業生產中的短距離無線通信技術具有成本低、專屬安全性高、覆蓋范圍廣、低功耗和性能可靠等特點,應用到精準工農業生產中的遠距離無線通信技術信號具有覆蓋率廣、傳輸速率高、提供實時在線功能、信息量豐富、時相性強、分辨率高等特點,能為我國的精準工農業生產及時提供大量可靠的信息,促進我國工農業的生產。
三、無線通信技術的發展趨勢
1.縱觀移動通信網絡技術的發展歷程可知,3G無線通信技術已經成為移動通信運營商關注的熱點,世界各國的移動電話業務都在不斷普及,這就在一大程度上促進了3G業務的發展,也為移動運營商帶來了巨大的經濟效益。
2.不同的無線通信技術在不同的領域的接入方式和技術也是不同的,它們的特點也具有一定的差異,覆蓋范圍有所不同,這就要求未來的無線通信技術要具有一定的互補性,分析移動通信技術的發展歷程可知,3G技術將成為無線通信技術的主流技術,其他類型的無線通信技術則要根據自身的特性,在合理的覆蓋范圍內和3G通信技術形成有效互補。
3.隨著光纖等高速通信傳輸技術的快速發展,有線網絡的寬帶化得到的廣泛應用,無線通信技術也在朝著寬帶化的方向發展,寬帶在全球的接入速度和覆蓋率呈逐漸上升的趨勢,在未來的無線通信技術發展和革新的過程中,寬帶化成為無線通信技術的一個重要發展趨勢。
4.在無線通信技術發展的過程中,無線通信信息網接入模式也呈現出朝著綜合化和多樣化方向發展的特征,無線網絡的分組化實現了無線通信技術的可持續發展,使得同一核心網絡上的多種形式的信息和數據的傳遞得以實現,為適應網絡市場競爭的基本需求,無線通信技術將會呈現出綜合化、多樣化特征,從而促進無線通信技術的發展。
5.隨著IP技術的投入使用,無線通信技術將會實現信息個人化目標,IP技術成為通信技術的一個熱點,實現無線通信技術和lP技術的結合,是無線通信技術發展的必然結果,將會為無線通信技術提供更可靠的技術支持,推動無線通信技術向全球個人通信方向發展。
四、總結
無線通信技術在人們生活各領域的應用越來越廣,和人們的工作、生活聯系越來越緊密,國家相關部門要對無線通信技術進行不斷的研究,不斷突破,對無線通信網絡進行科學建設和規劃,根據無線通信技術的特點將其應用到個多領域中,在一定程度上促進我國我國經濟的快速發展。
參 考 文 獻
[1]侯進多,陳春霞.淺談無線通信技術的應用[J].魅力中國,2009:71-72
中圖分類號:TJ768文獻標識碼: A
無線通信(Wireless communication)的定義:是利用電磁波信號可以在空間中自由傳播特性而進行信息交換的一種通信方式。在移動過程中實現的無線通信又通稱為移動通信,人們常常把二者合稱無線移動通信。
一、通訊技術的發展歷史
自古就有通信這一種交流方式,人類最原始通信方式主要是利用自然界的基本規律和人的視覺、聽覺等基礎感官。廣為人知的有烽火傳訊、信鴿傳書、擊鼓傳聲、天燈、孔明燈、旗語、信件等,它們的特點有:可視化的、廣播式的、一對一、一對多、多對一等。近代通信是以電磁通信和數字時代開始,在19世紀中期,出現了電報、電話。它使人們擺脫了常規的視聽方式,以信號為載體,給通信帶來了新技術的改革。隨著科學技術的不斷發展,通信技術也在發生著日新月異的變化,由于集成芯片的問世,元件、光纖、電視機、計算機、數字通信業逐漸走進人類的生活中,為人們的生活帶來了方便,同時也改變了人們的生活方式。在信息化新時代,為了滿足人們對信息及時掌握的要求,發展起了一門新興產業:無線通信技術,主要產品為電腦、手機、iPD等。
二、無線通信的特點
無線通信的諸多優點,使其在人們的日常生活和生產活動中得到了廣泛的應用。由于通信技術的成熟,使得無線通信更加“親民化”。成本的降低使得它在很多領域得到了普化的掙脫電纜的約束,使其靈活性增高,更加適應了用戶的自由需求,更好地服務跟蹤生產活動;比起有線網絡中因連接器而引起的故障,無線系統則排除了這樣的可能;安全行能的提高,使得它在通訊行業中占有主導作用。
應用領域的不同,就決定了無線通信的自身特點就有相應的變化,為了達到不同環境下要求,無線通信的安全性、速度、傳輸距離均有差異。還有就是集成無線模塊的迅猛發展,使得無線傳感器體積縮小,同時將減少了施工周期,增加了經濟效益和應用前景。
三、寬帶無線通訊技術的發展狀況
寬帶化無線通信是通信信息技術發展的重要方向之一,因地制宜,我國還制定出了2.4、3、5、5.8、26GHz 等寬帶無線網絡接入頻道。隨著光纖傳輸技術的發展,傳輸速度也在從原來的9.6Kbit/s達到現在的最高速率2Mbit/s,使得寬帶無線通信技術得到了更廣泛的應用。
1、LMDS(Local Multipoint Distribution Services)中文譯作區域多點傳輸服務,作為多點分配系統, 對本地信號的覆蓋與傳輸有著重要的作用。LMDS采用一種類似蜂窩的服務區結構,將業務地區劃分為若干服務區,在每個服務區設基站,基站設備經點到多點無線鏈路與服務區內的用戶端通信,并且每個服務區可覆蓋幾公里至十幾公里的范圍,覆蓋區可相互重疊。LMDS可以承載的業務如下:話音業務、數據業務、圖像業務。LMDS具有無線系統所固有的優點,如建設成本低,項目啟動快,建設周期短,維護費用低等。但也有自身局限性,如服務區覆蓋范圍較小,不適合遠程用戶使用;基站設備相對比較復雜,價格較貴,所以用戶少時,平均每用戶成本較高;適合于大城市的城區或其他人口比較稠密的地區;工作頻率高,通信質量易受雨、雪等天氣影響。
2、3G通訊技術是一種提供多種類型的并且具有很高質量的多媒體業務的全球漫游移動通訊技術,它在靜止時的傳輸速度可達到2Mbps,高速144kbps,而中低速則為384kbps。作為一門新型 、多功能的通訊技術,3G通訊技術可以滿足傳統的通話 、發短信、上網功能不能滿足當下人們對手機通訊行業的要求。在我國的無線技術的接口領域中,其標準主要有W-CDMA、T-SCDMA以及CDMA2000三種。在中國推行3G 技術是存在局限性,因為中國社會的通訊行業被中國移動、聯通、電信等幾大行業壟斷,同時移動施行的 3G 技術與國外的3G 技術存在一定差距 , 故沒有辦法馬上與國外3G 接軌。
3、Wi-Fi 英文全稱為wireless fidelity,是一種能夠將個人電腦、手持設備(如Pad、手機)等終端以無線方式互相連接的技術。“Wi―Fi”通過無線局域網絡的無線網卡、無線接入端、計算機和相關設備, 接入 WLAN 的無線局域網絡技術,“Wi―Fi”的網絡傳輸速度為54Mbps。它采用單元型的結構類型,一個系統被分成了若干個單元,單元即為最基礎的服務組(BSS)。(BSS)通常都是由三種方式所組成的,分別為集中控制式、分布對等式以及兩種方式相結合的方式。“Wi―Fi”主要解決無線網絡中局域網的客戶接入點問題,但這種方法只能把互聯網的連接信號傳輸至100m的地方,而“WIMAX”解決的是無線局域網問題。
4、WiMAX全稱為,World Interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作性,是一項基于IEEE 802.16標準的寬帶無線接入城域網技術(Broadband Wireless Access Metropolitan Area Network)。WiMAX采用的MIMO-OFDM/OFDMA是公認的下一代無線通信的基石。OFDM其基本原理是將高速數據流轉換成并行的低速數據流,并將數據流交織編碼調制到正交的子信道上進行傳輸。OFDMA能夠通過下行鏈路復用傳輸到多個用戶,上行鏈路多址接入多個子信道。“WIMAX”技術標準有兩個,一個是802.16 標準,另一個是802.16d 和 802.16e附加 標準。它大大提高了不用走到哪里都要尋找網端的情況,隨身攜帶筆記本可以在設有無線發射端的地方暢游網絡世界。WiMAX以其傳輸速率高、建網速度快、建設成本低、覆蓋面積廣、頻譜利用率高等特點受到全球眾多廠商的追捧。
5、UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術,利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據,又稱超寬帶技術。最基本的工作原理是發送和接收脈沖間隔嚴格受控的高斯單周期超短時脈沖,超短時單周期脈沖決定了信號的帶寬很寬,接收機直接用一級前端交叉相關器就把脈沖序列轉換成基帶信號。UWB是一種“特立獨行”的無線通信技術,具有以下特點:
5.1 UWB通過發送納秒級脈沖來傳輸數據信號,系統結構的實現比較簡單。UWB發射器直接用脈沖小型激勵天線,不需要傳統收發器所需要的上變頻,從而不需要功用放大器與混頻器,因此,UWB允許采用非常低廉的寬帶發射器。同時UWB的接收機也有別于傳統的接收機,不需要中頻處理,相對其他通訊系統,UWB實現比較簡單。
5.2 UWB系統使用上千兆赫茲的超寬頻帶,具有高速的數據傳輸,可實現100Mb/s~500 Mb/s的信息速率。在民用商品中,根據經過修改的信道容量公式,其傳輸速率可達500Mbit/ s,是實現個人通信和無線局域網的一種理想調制技術。在軍事應用中,可以利用巨大的擴頻增益來實現遠距離、低截獲率、低檢測率、高安全性和高速的數據傳
5.3隨著傳播距離的增加高頻信號強度衰減太快,因此使用超寬頻帶的系統更適合于進行短距離通信。理論表明,在收發機之間的距離在10m以內,其傳輸速率為500Mbit/ s,而收發機之間的距離大于12m時,UWB的信道容量低于傳統的窄帶系統。
5.4 UWB 系統使用間歇的脈沖來發送數據,脈沖持續時間很短,一般在0. 20ns~1. 5ns 之間,有很低的占空因數,系統耗電可以做到很低,在高速通信時系統的耗電量僅為幾百μW~幾十mW。從理論上來說, UWB信號所產生的干擾僅相當于一寬帶白噪聲,好處在于:使得UWB信號隱蔽性好,不易被截獲,保密性高;可使UWB系統與同頻段的現有窄帶通信系統保持良好共存性。
5.5超寬帶無線電發射的是持續時間極短的單周期脈沖且占空比極低,多徑信號在時間上是可分離的,因此系統的多徑分辨率極高,接收機通過分集可以獲得很強的抗衰落能力,同時在進行測距、定位、跟蹤時也能達到更高的精度。同時大量的實驗表明,對常規無線移動號多徑衰落深達10~ 30 dB 的多徑環境, 對超寬帶無線移動號的衰落最多不到5 dB。
5.6 UWB只需要以一種數學方式產生脈沖,并對脈沖產生調制,而這些電路都可以被集成到一個芯片上,設備的功耗小,成本很低, 靈活性高,適合于便攜型無線應用。
結語
隨著科學技術水平的快速發展,計算機技術以及互聯網技術隨之得到了十分快速的發展。未來寬帶無線互聯網的接入層面,無線將是關鍵技術,不管是固定接入還是傳統接入模式,寬帶無線通訊技術都將替代傳統的有線通訊技術,走進人們的生活,實現人們的隨時隨地自由通信的夢想。
一、無線通信的起源與發展
最早的無線通信出現在前工業化時期,這些系統使用狼煙、火炬、閃光鏡、信號彈或者旗語,在視距內傳輸信息。直到1838年,這些原始的通信網才被塞繆爾?莫爾斯發明的電報網替代,接著又被電話取代。在電話發明幾十年后的1895年,馬可尼首次從英國懷特島到30km之外的一條拖船之間成功進行了無線傳輸,現代意義下的無線通信從此誕生。從這一天開始,無線通信技術迅速發展,使我們能夠在更遠的傳輸距離上實現更好的通信質量、更低的功耗、更小的體積和更便宜的價格,使公網和專網的無線通信、無線電視、無線網絡等成為現實。
二、 無線通信的主要技術――蜂窩電話系統
2.1 蜂窩概念的提出
蜂窩電話網是迄今為止最成功的無線網絡。這類系統最早要追溯到1915年在紐約和舊金山之間建立的無線話音傳輸。早期的這種系統在其覆蓋區域中心設置大功率的發射機,采用高架天線把信號發送到整個覆蓋地區(半徑可達幾萬米)。這種系統的主要矛盾是它同時能提供給用戶使用的信道數極為有限,遠遠不能滿足用戶的需要。例如,在20世紀70年代與美國紐約開通的IMTS系統,僅能提供12對信道。也就是說,網中只允許12對用戶同時通話,倘若同時出現第13對用戶要求通話,就會發生阻塞。
20世紀五六十年代出現了解決容量問題的一種方案,這就是美國電報電話公司貝爾實驗室的研究人員提出的蜂窩概念[4]。蜂窩系統把整個服務區域劃分成若干個較小的區域(Cell,在蜂窩系統中稱為小區),各小區均用小功率的發射機(即基站發射機)進行覆蓋,許多小區像蜂窩一樣能布滿(即覆蓋)任意形狀的服務地區,如圖2-1所示。
蜂窩系統基于這樣一個事實,即傳輸信號的功率隨著距離的增大而減小。把兩個用戶在空間上分隔足夠遠的距離,就能使他們之間的干擾非常小,于是這兩個用戶就可以使用相同的頻率進行各自的通信,從而使頻率被充分利用,系統所能承載的用戶數也因此而大量增加。“蜂窩”概念的提出使無線電話系統的普及向前邁進了一大步,可以說,蜂窩概念真正解決了公用移動通信系統要求容量大與頻率資源有限的矛盾。如果沒有“蜂窩”概念即使解決了無線電話的容量問題,手機僅能為少數人服務,不會像現在這樣飛入尋常百姓家。
2.2 蜂窩電話系統的特點及技術難題
2.2.1頻率復用和系統容量
蜂窩系統的基本原理是頻率復用,它利用信號功率隨傳播距離增大而減小的特性,允許空間上分開一定距離的兩個點使用同樣的頻率。蜂窩系統將覆蓋區域劃分成許多小區,每個小區使用一組信道。同一組信道可被一定距離以外的另一小區重復使用。
城市地區現今的蜂窩系統大多采用很小的小區,促使這種演進的原因有兩個:一是高密度地區需要有更大的容量,二是基站的體積和成本減小了。從系統的角度看:任意大小的小區可支持的用戶數僅與頻帶能劃分的子信道有關與覆蓋大小無關,因此對于給定的覆蓋范圍,采用大量微小區時,單位面積上可支持的容量要顯著高于只采用少量宏小區的情形。
但是,微小區也是網絡設計變得更加復雜,移動臺在微小區滯留的時間較短,因此需要快速處理切換。微小區使位置管理也變得更復雜,因為用戶所在地可能被多個微小區覆蓋。
從上面的論述可以看出,現階段我們面臨著系統容量與網絡設計復雜度的權衡,一方面我們為了獲得高的系統容量而減小小區面積;另一方面我們為了降低網絡管理的復雜度而控制小區面積使其不能太低。
2.2.2多址接入技術
通信系統中,頻譜共享又稱為多址接入,它是把信號空間沿著時間軸、頻率軸或是碼空間軸進行分解來實現的。頻分多址(FDMA)把整個系統的帶寬分割成若干個頻率正交的信道。時分多址(TDMA)則將時間正交分割,每一信道在指定的時隙內占用了整個頻段。TDMA要求用戶在實踐上保持同步所以實現起來要比FDMA困難一些。但TDMA易于支持多速率,只需給一個用戶分配多個時隙即可。碼分多址(CDMA)系統通常采用直序擴頻或者跳頻擴頻方式,用不同的碼子區分不同的用戶。
2.2.3用戶間的干擾與容量
蜂窩系統使干擾受限的,及系統中的干擾遠遠大于背景噪聲,使得系統中的用戶數的增加主要受干擾程度的限制。因此任何能夠減小干擾的技術都能直接提高系統容量和行能。此類已經應用的技術包括小區扇區化、定向或智能天線、多用戶檢測、動態資源分配等。
三、未來無線通信――自組織網絡技術
3.1 自組織網絡的概念提出
嚴格意義上講,蜂窩網絡不是完全意義上的無線網絡,因為蜂窩系統只有最后一跳(即從基站到移動臺)是無線鏈路。而蜂窩系統中數據交換以及數據處理都是通過骨干網(有線網絡)完成的。這就導致了蜂窩系統必須依賴于基站光纖等硬件設施,建網成本高、時間長,一個網絡的建立周期長收益獲得較慢。
從蜂窩系統特征可以看出蜂窩系統并不適合低成本的商用系統、在無信號無硬件設施的偏遠地區的臨時系統、戰場上需要迅速搭建的戰時系統等,那么有沒有一種新的可以不依賴于硬件設施組網便捷的網絡技術呢?自組織網絡技術應運而生。
自組織網絡(ad hoc wireless network)是一些無線移動節點的集合,他們無需借助實現建立的設施即可自行構建成一個網絡,在沒有網絡架構的情況下,這些移動節點靠自己來處理必要的控制和網絡功能,一般是通過分布式控制算法實現這一目的。
3.2 自組織網絡的特性
無線自組織網絡能自動適應具體的應用;只要有可用的網絡節點,就可以組網。無線自組織網絡還有其它吸引人之處:不需要投資建設和維護基礎設施;可以快速部署和重組;分布式特性、節點冗余性和不存在單點故障問題使它有很好的抗毀性。
無需控制中心和基礎設施這一特點為無線自組織網帶來大量優勢的同時,也為自組織網絡的實現帶來了大量難以實現的技術難題。由于缺乏基礎設施,自組織網絡中每一個移動臺既是用戶節點也是路由節點,即每個移動臺既要發送自身數據也要幫其他的節點轉發數據,這就給網絡容量、路由協議設計以及用戶設備的能耗控制帶來了極大地挑戰。
四、無線通信的前景
展望未來,無線通信在幾十年內仍將是通信發展的前沿。無線通信的前景是,不論在世界的任何地方,人們都可以用小體積的手持設備或筆記本電腦方便地進行多媒體通信。不論是在辦公室、校園,還是街邊的咖啡廳,掌上電腦、筆記本電腦和臺式電腦都可以通過無線網絡相互通信。這種無所不在的網絡就被稱為“無線泛在網絡”。要實現無線網絡的“泛在化”就必須要求我們現有的不同種類的網絡能成功的銜接在一起,蜂窩系統和無線局域網之間局域網與自組織網之間以及無線網絡與互聯網之間,這種將異構網絡融合在一起協同為人們提供服務的技術已經成了現階段無線通信技術的研究熱點。可以想象,在未來人們接入一個網絡就能相當于接入了整個網絡,在全世界的每個角落通過一個便攜設備即可訪問所有網絡的海量數據。
參考文獻:
[1]Kucar, A. D., “Mobile Radio―An overview,” IEEE Communications Magazine, pp. 72-85, November 1991.
[2]D. Parsons, The Mobile Radio Propagation Channel, Wiley, New York, 1994.
一、感知無線電的概念
感知無線電技術用以實現動態頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜,通過探知無線環境中空閑頻譜資源,選擇可被自己利用頻率進行通信。租借系統通過采用感知無線電技術,實時跟蹤授權系統占用頻率狀況,隨時使用、釋放頻段,在保障授權系統通信前提下,與授權系統動態共享頻譜。采用頻譜檢測方式獲取頻譜信息可使感知無線電技術能適應無線環境頻譜使用狀況短期變化,高效利用頻譜,并且感知無線電技術不要求改造現有系統,對無線信道環境和用戶需求都將具有較好適應性。
感知無線電技術動態頻譜共享是自適應傳輸技術思想在頻譜分配領域的運用。自適應傳輸使無線通信系統數據傳輸適應信道傳輸能力的變化,通過提高數據傳輸速率來改善頻譜利用率。而感知無線電使無線通信系統占用的頻譜適應無線環境頻譜使用狀況的變化,通過增加共享同一頻段的系統數、用戶數來提高頻譜利用率。不管是自適應傳輸技術還是感知無線電技術,其思想的核心都是無線通信系統能自動地適應外界環境和自身需求的變化。
感知無線電思想可以推廣到移動通信其它層面。從低層到高層,要求未來移動通信系統能檢測系統各層參數與狀態,如鏈路質量、網絡拓撲、業務負載、甚至用戶需求,并能適應這些變化。從通信端到端,在存在重疊覆蓋多種無線電通信環境下,要求移動設備能夠在異構網絡間切換,實現包括終端、網絡和業務在內的端到端重配置。這也就是所謂的認知網絡(CognitiveNetwork)。
二、感知無線電關鍵技術分析
作為一種新的智能無線通信技術,感知無線電可以感知到周圍的環境特征,采用構建方法進行學習,通過相關描述語言(RadioKnowledgeRepresentationLanguage,RKRL)與通信網絡智能交流,實時調整傳輸參數,使系統的無線規則與輸入的無線電激勵的變化相適應,以達到隨時隨地通信系統的高可靠性和頻譜利用的高效性。無線規則指一系列適合無線頻譜合理使用的射頻帶寬、空中接口、相關協議和空間時間模式的設置。感知無線電系統的重構能力很重要,該功能就是以軟件無線電作為平臺來實現的。重構功能是由軟件無線電實現,而感知無線電的其他任務是通過信號處理和機器學習的過程實現,其感知過程開始于無線電激勵的被動感應,以做出反應行為而終止,一個基本的感知周期要大致分為3個基本過程,分別是無線傳輸場景分析、信道狀態估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理,它們的順序執行使感知無線電系統的感知功能得以實現。
2.1感知無線電技術與動態頻譜分配
未來移動通信系統滿足用戶需求的關鍵點是提高頻譜利用率。移動通信的發展使帶來了越來越嚴重的頻率短缺問題。解決頻率短缺大致有兩類方法,一是擴大可利用的頻率范圍,二是提高頻譜利用率。為增加可用頻率,移動通信系統的頻率已擴展至300GHZ。無線信道的路徑損耗是隨頻率升高而迅速增加的,所以頻率過高并不利于移動通信。因而,更加有效的方法是提高頻譜利用率。
提高頻譜利用率有三類途徑,改進通信設備的傳輸技術,優化網絡、提高組網能力。目前廣泛采用這兩種途徑,但是這兩種方法能夠獲得的頻潛利用率增益將越來越少。第三種提高頻譜利用率的途徑是改進頻譜分配方式。
目前國際上主要采用固定頻譜分配方式,一個頻段只分配給一個無線接入系統,不管分配的頻段是否被頻率牌照的所有者實際使用,其它無線接入系統不能占用該頻段。為提高頻譜利用率,可以將一些頻段分配給了多個系統,允許它們同時占有同一個頻段,甚至一些頻段可以開放為不需牌照的頻段,允許任意系統占用。盡管固定頻譜分配方式能夠改善系統干擾問題,但由于頻譜的授權系統并不是在任何地區的任何時刻都使用頻率,其頻譜利用率很低。而簡單地允許多個系統共享一個頻段,雖然優于獨占性的固定頻譜分配方式,但由于它對頻譜共享沒有加以必要的控制,一個系統占用頻率前并不知道該頻率是否正在被其它系統使用,從而導致了兩方面的問題。可見,如果僅僅是簡單地允許多個系統共享頻譜,而不避免系統間干擾,會制約頻譜利用率的提高,并且不能保證通信質量。為解決頻譜短缺與頻譜利用率低下的矛盾,可以考慮采用動態頻譜分配方式。允許多個系統共享同一頻段,各系統只在需要通信時才能占有頻段,通信結束就釋放頻段,而且必須控制系統間干擾,后接入的系統不能影響其它已有系統的通信。為與現有通信系統兼容,分配頻段上授權系統有使用頻譜的最高優先級,只要不影響授權系統通信,租借系統與授權系統動態共享頻譜。這種動態的頻譜共享包含時間與空間兩方面。在時間上,當授權系統不使用所分配的頻率時,租借系統可以占用頻率,但當授權系統重新占用頻率時,租借系統必須及時地歸還頻率。
2.2信道狀態估計及其容量預測
信道估計的結果可用來計算信道容量,用于控制發送端的信號能量,可使用香農法則計算信道容量C,但在感知無線電系統中并不直接在發送端傳輸C的信息,而是量化C,一定的量化率用于反饋發送端,量化比率是預先確定的,所以接收機接收的信息量要小于信道容量C。一般來說,無線系統的傳輸率是波動的,當其超出一定界限時,就會引起系統的不正常工作,這個界限決定了最大的傳輸比特率。
2.3功率控制和頻譜管理
2.3.1功率控制
在感知無線電通信系統中功率控制的實現以分布方式進行,以擴大系統工作范圍,提高接收機性能。控制發送端功率是感知無線電系統的關鍵技術之一。在多址接入的感知無線電信道環境中,主要采用協作機制方法,包括規則及協議和協作的Adhoc網絡兩方面內容。多用戶的感知無線電系統彼此協作工作,基于先進的頻譜管理功能,可以提高系統工作性能,支持更多用戶接入。
2.3.2動態頻譜管理
動態頻譜管理也稱為動態頻譜分配,具有實現系統頻譜高效利用的功能。在感知無線電系統中,頻譜管理的算法可這樣描述:基于頻譜空穴和功率控制器的輸出,選擇一種調制方式以適應時變的無線傳輸環境,使系統工作在可靠傳輸的狀態下。系統工作的可靠性可由信噪比差額(SNRgap)的大小確定。
2.4無線電知識描述語言
傳統的軟件無線電不能與網絡進行智能交流,因為沒有基于模式推理計劃能力和沒有相關描述語言。在以軟件無線電為發展平臺的感知無線電研究中,研究表示無線系統知識、計劃和所需語言是關鍵技術,無線電知識描述語言(RKRL)應運而生,它表示了無線規則、系統配置、軟件模塊、網絡傳送、用戶需求、應用環境等知識。
參考文獻:
[1]何麗華,謝顯中,董雪濤,周通.感知無線電中的頻譜檢測技術[J].通信技術,2007,(05)
[2]王軍,李少謙.認知無線電:原理、技術與發展趨勢[J].中興通訊技術,2007,(03)
[3]譚學治,姜靖,孫洪劍.認知無線電的頻譜感知技術研究[J].信息安全與通信保密,2007,(03).
一、無線通信技術的應用現狀
(一)3G技術的發展
當今的網絡技術已經進入了3G的時代,3G技術使網絡、信息傳輸的速度更快,也更加便利。3G技術中的CDMA2000、TD-SCDMA、WCDMA均得到了良好的應用,而且信號的切換也十分便利,覆蓋面廣,受到了廣大用戶的歡迎與喜愛。隨著3G技術的成熟與穩定,許多國家開始對3G網絡進行建設,以爭取得到更大的機遇和利益。[1]
(二)藍牙技術
藍牙技術在現代社會中也在廣泛的應用,它是一種短距離的通信技術,為生產、生活提供了便利的條件,解決了為用戶提供無線網絡的問題。藍牙技術的出現代替了電線等設備的傳輸,在短距離內都可以通過無線的藍牙技術傳遞信息、語音等,便利了人們的生活。但是由于藍牙技術的費用較高,抗干擾能力弱,信息傳輸容易出現錯誤,所以也具有一定的風險。
(三)固定的寬帶無線接入技術
這種固定的寬帶無線接入的技術存在著一定的優點,比如:建設速度快,帶寬比較高,而且接入的方式也比較多變、靈活,受到了越來越多的關注和重視,但是這種技術也存在著自身的不足,它容易受到外界天氣的影響,而且帶寬不足也會制約技術的發展與運用。
(四)UWB技術
這種超高速的技術,傳輸的速度快,成本消耗少,是一種十分高效的無線技術。它代替了載波傳輸,用0或1來發送信息,大大提高了速度和效率,而且操作比較簡單,定位系統準確。
二、無線通信技術的發展趨勢
(一)無線技術之間的互補性將大大提高
無線通信技術的種類繁多,每一種技術都有自己的優點與缺陷,不可能做到面面具到,所以我們應重視各種無線通信技術之間的互補作用,通過它們之間的銜接,使無線通信技術更加完善,為人們的生產、生活提供更多的方便與實惠。比如:UWB的超高速傳輸,3G網絡廣闊的覆蓋性等等,充分發揮每一種無線通信技術的優點,針對用戶的不同需求進行有針對性的服務。減少技術資源的浪費以及通信出現缺失的問題,使無線通信技術得到更加廣泛的應用,并推動其快速發展。[2]
(二)藍牙技術將推動無線技術出現新的發展
藍牙技術是一種短距離的信息傳輸技術,可以通過無線網絡進行連接,便利了人們的生活與學習,藍牙技術的優越性受到了越來越多的關注,商家也在進行藍牙設備的設計與生產,使該技術得到更廣泛的使用。藍牙技術的出現與發展使無線通信技術呈現了新的發展趨勢,并將繼續快速的發展。
(三)寬帶無線的接入技術將發展迅速
寬帶無線接入技術具有帶寬高,建設速度快等特點,在未來的發展中,該技術將繼續實現高帶寬的特點,并且逐漸擴大自己的覆蓋范圍。目前的寬帶無線接入技術具有一定的固定性,需要在固定的網絡環境下開展活動,它的移動性還存在著一定的欠缺。所以對于該技術來講,我們應客觀的認識和對待寬帶無線接入技術,使其充分發揮自己的優勢,與其他技術相互補充缺點,使無線通信技術呈現新的發展趨勢,減少不正當競爭的出現,使資源的利用實現最大化。
(四)無線通信技術將互相融合
隨著科學技術的發展和更新,各種無線通信技術將逐漸走向融合,實現最大的功能,會派生出新的通信技術,從而更好的為用戶服務。首先,短距離的無線通信技術與蜂窩網技術相融合,提高了監測的能力,并且縮短了時間的限制。其次,無線通信技術與媒體技術的融合,通過這種數字電視技術和信號,為用戶提供更多的視頻、聲音等節目,現實無線通信技術新的發展。但是要在目前的網絡上開展類似活動,還存在著許多模式問題。最后,寬帶無線技術與移動網絡技術走向融合,它們的快速發展,生產和發展了多種寬帶接入技術,例如:WLAN技術、WiMAX等,也促進了3G技術的迅速進步,兩者的融合與發展將在4G時代得以實現。[3]
結束語
無線通信技術的快速發展給人們的生產、生活帶來許多的便利,但是由于其自身的局限性,也使得許多無線通信技術無法達到人們預期的效果,所以我們應放眼全局,充分利用每一種技術的優勢,加強各種無線通信技術彼此之間的互補和融合,最終實現無線通信技術的快速發展。
參考文獻
[1]熊卿青,鄧媛姬.現代無線通信技術的現狀分析及其發展前景[J].科技創新導報,2012(2).
中圖分類號:TN925 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)005-087-02
1 前言
傳統測控系統的數據傳輸主要為有線方式,存在鋪設線路復雜、維護困難、成本較高等缺點,不易大規模實現。在傳統的測控技術的基礎上,現代測控技術充分利用計算機資源,在人工最少參與的條件下盡量以軟代硬,使得現代測控系統具有測控設備軟件化、測控過程智能化、高度靈活性、實時性強、可視性好、測控管一體化、立體化等特點。無線計算機測控網絡因其無需布線,成本較低,易于維護,得到了越來越廣泛的應用,本文主要討論了基于無線通信技術的計算機測控技術及其發展。
2 無線技術簡介
2.1 藍牙技術
藍牙技術(Bluetooth)起源于1994年,是一種低成本、短距離無線通信技術。藍牙是短距離無線語音和數據通信的開放標準,利用藍牙技術,能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機等移動通信終端設備之間的通信,也能夠成功地簡化以上這些設備與Internet之間的通信。藍牙技術的有效距離達10m,傳輸速度達720Kbps,最高速度達到10Mbps。其工作頻段選在2.4GHz的ISM頻段。藍牙技術遭遇了最大的障礙是過于昂貴,突出表現在芯片大小和價格難以下調、抗干擾能力不強、傳輸距離太短、信息安全問題等等。
2.2 WiFi技術
WiFi(Wireless Fidelity),無線保真技術,其突出優勢在于:(1)無線電波的覆蓋范圍廣,基于藍牙技術的電波覆蓋范圍非常小,半徑大約15米,而Wi-Fi的半徑則可達100米;(2)雖然由Wi-Fi技術傳輸的無線通信質量不是很好,數據安全性能比藍牙差一些,傳輸質量也有待改進,但傳輸速度可以達到11Mbps,符合個人和社會信息化的需求;(3)廠商進入該領域的門檻比較低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設置“熱點”。由于“熱點”所發射出的電波可以達到距接入點半徑數十米至100米的地方,用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區域內,即可高速接入因特網。
2.3 Zigbee技術
ZigBee技術的特點突出在低功耗、低成本上,主要有以下幾個方面:(1)低功耗。在低耗電待機模式下,兩節普通5號干電池可支持一個節點工作6~24個月。(2)低成本。通過大幅簡化協議,降低了對通信控制器的要求,而且免協議專利費,大大降低了成本。(3)低速率。工作在20kb/s~250kb/s,專注于低數據傳輸應用。(4)近距離。有效覆蓋范圍10~75m之間,具體依據實際發射功率的大小和各種不同的應用模式而定。(5)高容量。ZigBee可采用星狀、樹狀和網狀結構,每個主節點可管理254個子節點。ZigBee主要應用在距離短、功耗低且數據傳輸速率不高的各種電子設備之間,主要應用目標是工業控制(自動控制設備、無線傳感器網絡)、醫護(監視和傳感)、家庭智能控制(照明、水電氣計量控制及報警)、消費類電子設備的遙控裝置)、玩具(電子寵物)、PC外設的無線連接等領域。
2.4 NFC技術
NFC(Near Field Communication)近距離無線通信。NFC具有雙向識別和連接的特點,工作于13.56MHz頻率范圍,作用距離10厘米左右。NFC的速度傳輸速度較低,僅為212Kbps。NFC是一種提供輕松、安全、迅速的通信的無線連接技術,具有距離近、帶寬高、能耗低等特點,并且與現有非接觸智能卡技術兼容,目前已經成為越來越多主要廠商支持的正式標準。與無線世界中的其他連接方式相比,NFC是一種近距離的私密通信方式。與藍牙相比,NFC面向近距離交易,適用于交換財務信息或敏感的個人信息等重要數據;藍牙能夠彌補NFC通信距離不足的缺點,適用于較長距離數據通信。因此,NFC和藍牙互為補充,共同存在。
3 無線傳感器網絡
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network,WSN)是新型的傳感器網絡,同時也是一個多學科交叉的領域,使用802.15.4 標準。WSN 是由具有感知、計算和通信能力的各類集成化的微型傳感器以Ad hoc方式構成的無線網絡,通過大量節點間的分工協作,實時監測、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的數據,并對這些數據進行處理,獲得詳盡而準確的信息,最終傳送到需要這些信息的用戶。WSN 可廣泛應用于國防軍事、國家安全、環境監測、交通管理、醫療衛生、制造業、反恐抗災乃至商業和家庭等諸多領域,正受到政府、軍隊、研究機構、商業界的廣泛關注和高度重視。
4 無線測控技術的未來發展
盡管無線測控技術近年來得到了長足的發展,由于無線技術仍存在的一些不足,制約著無線測控技術的應用。主要不足表現在以下幾個方面:
(1)無線網絡的電源時長仍是無線測控技術需要考慮的一大問題。商品化的無線發送接收器電源遠遠不能滿足測控網絡的需要。電池無線充電技術是特別引人關注和可能發展的方向。
(2)無線通信協議仍需完善。現有的網絡組織結構及協議主要考慮如何在滿足數據收集任務質量要求的前提下節能以實現最大化生命周期。節點不能根據所需應用進行自配置,限制了網絡的可擴展性。
(3)無線接收模塊現階段的造價還比較高,阻礙了其在現代工業中的廣泛應用。
(4)無線傳輸的可靠性和安全性仍是阻礙其廣泛應用的一個重要原因。安全是系統可用的前提,需要在保證通信安全的前提下,降低系統開銷,研究節能的安全算法。現有的網絡安全機制無法應用于本領域,需要開發專門的協議。
(5)無線遠程測控技術的關鍵是要使射頻模塊的接收靈敏度和發射功率足夠高,以擴大站點間的距離,同時還需要考慮無線電波波段的選擇;無線通信調制解調器已經有許多比較成熟的產品,可以根據實際需要來選擇。
另外,隨著無線通信、微電子技術、傳感器技術以及嵌入式計算等技術的不斷進步,低成本、低功耗無線傳感器網絡將會獲得越來越多的關注與發展。
5 小結
對于工作點多、通信距離遠、環境惡劣且實時性和可靠性要求比較高的遠程測控場合,可以利用無線電波來實現主控站與各個子站之間的數據通信。采用無線通信的遠程測控方式不僅可以減少復雜連線,而且無需鋪設電纜或光纜,大大降低了建設成本。基于無線通信的遠程測控技術具有廣泛的應用領域,如小區的智能保安系統、油井遠程監測系統、航空航天技術中的無限跟蹤軌跡、遙測和遙控系統,都是基于無線通信技術的典型現代測控技術的應用。相信隨著無線通信技術的成熟,將有越來越多的測控系統選擇無線方式進行數據通信。
參考文獻:
[1] 韓九強,張新曼,劉瑞玲.現代測控技術與系統[M].北京:清華大學出版社,2007.
[2] 宋文.無線傳感網絡技術與應用[M].北京:電子工業出版社,2007.
超寬帶的參數定義為:信號在-10dB處的相對帶寬與中心頻率的比值不低于百分之二十,或信號在-10dB處的絕對帶寬不低于五百兆赫茲。
二、超寬帶技術的技術特點及優勢
2.1基于超寬帶技術的通信系統結構簡單,易于實現
超寬帶技術下的通信系統所使用的信號形式為超短窄脈沖。這種信號形式不需要使用載波,大大降低了頻帶占用率。更為重要的是,超短窄脈沖可以直接用于調制,這就避免了過多的信號生成、混頻、放大等設備的使用,使得基于超寬帶技術的通信系統結構得到了大大的簡化,由于通信系統結構得到了簡化,故與其對應的系統構建成本和運行功耗也得到了顯著的降低,更具實現優勢和應用優勢。
2.2推動了通信方式與頻譜管理模式的創新
在傳統的無線通信系統中,信號的傳輸都需要通過載波調制實現,這中實現方式浪費了大量的通信帶寬。超寬帶技術下的無線通信系統不需要使用載波對信號進行調制,而是直接發送和接收脈沖信號進行數據傳輸,這種通信方式是對原有的通信方式的一種革新。
由于單脈沖信號只占用非常小的通信帶寬,這就可以使得通信帶寬擴展到GHz量級,為配合該技術的使用,FCC組織為其分配了3.1GHz-10.6GHz的頻譜范圍,該頻譜范圍非常寬,且具有免許可證屬性,故其在頻譜管理模式方面也是一種革新。
2.3具有明顯的傳輸性能優勢
無線通信中的通信系統性能的衡量標準有抗多徑衰落特性、傳輸速率、發射功率以及通信安全性等。在上述幾個方面,超寬帶技術均具有較為明顯的性能優勢。
超寬帶技術的信號發送方式決定了其具有較強的方向性,且得益于傳輸帶寬,該技術下信號的多徑時延可以達到納秒級別,故其具有較好的抗多徑衰落特性。基于超寬帶技術的通信系統傳輸速率可以超過1Gbps,該傳輸速率是傳統的無線通信系統所無法比擬的,同時其可利用的傳輸頻帶非常寬,這就降低了通信頻帶內的功率譜密度,進而增強了超寬帶無線信號的抗偵聽能力。鑒于直接進行基帶信號傳輸,故超寬帶技術具有較低的發射功率。
三、超寬帶無線通信系統中的關鍵技術分析
3.1調制與多址技術
在超寬帶無線通信中常用的調制技術有通斷監控調制(OOK)、脈沖幅度調制(PAM)、相移鍵控調制(BPSK)以及脈位調制(PPM)四種。
四種調制方式中,OOK與PPM調制方式的功率效率較高;跳時多址系統中,PAM調制方式最具性能優勢;相同誤碼率下,BPSK調制方式性能更好。
目前,超寬帶無線通信系統中所使用的多址方式有TH-PPM、TH/DS-SK三種。其中,采用匹配濾波進行用戶檢測的無線通信系統中,TH/DS-BPSK多址方式性能更好,若傳輸速率要求較高,可以采用DS-BPSK多址調制方式,若傳輸速率要求較低,可以采用TH-BPSK多址調制方式。采用最小均方誤差進行用戶檢測的無線通信系統中三種多址調制方式區別較小,可以根據實際使用情況具體選取。
3.2超寬帶無線信號的接收與檢測
超寬帶無線通信系統使用多個傳輸信道進行信號傳輸,這就使得信號能量分散分布在多個多徑分量中,對于這種信號的接收最好使用分集接收技術,常用的接收機為Rake接收機。此外,無線傳輸的多徑效應也提升了時域檢測技術的復雜度,為降低復雜度,或降低多徑效應對接收端信號檢測的影響,可以考慮使用變換域信號檢測相關技術對信號進行檢測。
3.3超寬帶無線通信系統中的信號同步技術
隨著經濟社會的快速發展,信息化腳步的不斷加快,無線通信技術也逐漸的應用到社會的各個領域,從人們之間的交流到各行各業的管理等方面都會應用到無線通信技術。因此,為了使無線通信技術更好的服務人們的生活,了解和研究無線通信技術的發展過程和發展趨勢具有十分重要的意義。
一、發展過程闡述
(1)無線通信技術的初步發展。上世紀50年代以前,無線通信技術主要應用于軍事和海洋運輸的通信方面,民用領域基本不會應用到無線通信技術。當時是采用電子管技術和短波頻段來進行傳輸信息,在這一階段的后期才慢慢的出現用固定電話進行通信的無線通信。(2)無線通信技術的快速發展。上個世紀50年代以后,無線通信技術得到了快速的發展和廣泛的應用。隨著科學技術的發展和進步,無線通信技術逐漸向半導體發展,開始廣泛的應用在電報和電話通信系統。隨著時間的推移和技術的更新,無線通信技術的頻段也不斷的擴大,無線通信技術的數字化的產生和發展壯大,不僅很快取代傳統的固定電話構建的無線通信系統,更是在使用領域上得到了迅速擴展,能夠服務于系統龐大、內容復雜的業務和項目。(3)無線通信技術的現代化發展。從上個世紀90年代以后,無線通信技術已經逐漸的進入現代化階段,無論在發展速度還是發展規模上都不斷的快速發展,同時也不斷的滲透到其他行業中去。目前計算機網絡的迅猛發展,無線通信技術通過利用現代化信息技術來提高自身的技術水平和科技含量,加快無線通信技術和其他領域的廣泛交流和結合,促使無線通信技術功能和服務更加多元化。
二、發展趨勢探析
(1)無線通信技術與網絡數字技術的不斷融合。我們都知道移動通信業務在我國取得了巨大的發展和成功,網絡寬帶業務的快速崛起也促進了很多種寬帶接入技術的發展和成熟,進而使增強型技術與業務的快速發展,因此,移動通信技術與無線網絡寬帶接入技術不斷的進行競爭和相互補充,進而實現雙方的融合和進步。同時,多媒體技術的快速發展和廣泛應用也促使與無線通信技術的融合,無線通信技術可以利用數字電視廣播和視頻技術為移動通信業務提供相關的視頻與語音節目,還可以在移動網絡上進行視頻業務。這些都是無線通信技術與網絡數字技術不斷融合的反映。(2)無線通信技術領域互補性不斷增強。每種無線通信技術都有特點,各有千秋。比如:3G技術就很適合進行廣域無縫覆蓋與強漫游移動性的需求,然而wlan則更加適合于在中距離進行高速的數據傳輸,什么技術技術則可以在近距離內實現超高速的無線數據接入。所以,在促進未來無線網絡通信技術的發展過程當中,要按照不同的用戶需求,選擇與其相合適的通信技術。實現無線通信業務多元化的發展,從而改變現在移動通信發展不均衡的現狀。未來無線寬帶接入技術的發展趨勢就是:覆蓋范圍更廣,傳輸速度更快。當前無線寬帶接入技術的主要著眼點就在于在固定環境之下實現高速度接入。(3)無線通信技術向個性化服務和創新應用發展。當前,伴隨著平板電腦、智能手機的普及,人們對于在智能移動終端上的服務越來越解釋,并且對其需求更是與日俱增。由此推動了無線通信技術的快速進度。(4)市場對無線通信保密性要求增強。無線通信非常容易出現通信雙方信息暴露的情況。如今現在有越來越多的用戶要求通信服務商在其進行通信時采用適當的保密手段。通過分析會讓我們發現,在電臺中的保密與通信能夠在很大程度上實現相互結合,從而降低對無線信道的花銷。在技術層面上也,完全能夠實現保密與通信同步。這樣不僅能夠減少通信頻譜的花銷,同時又能夠降低破譯與偵查的發生概率,充分的發揮保密與通信相結合的優勢。
三、總結
科技與經濟的快速發展,促使無線通信技術成為人們生活中一項極為重要的技術,由于社會的不斷需求也要求這無線通信技術自身不斷的發展,為了更好的為人們提供便捷高效的通信,分析和了解無線通信技術的發展技術就顯得尤為重要。
參考文獻