无线通信论文范文

导语：如何才能写好一篇无线通信论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

电力系统配网与骨干电网相比较，具有配电设备多、分支多、分布广、电网等级复杂、结构繁琐的特点，所以配网通信接线复杂，监控点分散，通信点多，这不仅要求提高无线通信的安全性和可靠性，而且要有较强的抗干扰能力，能够实现双向通信功能。笔者根据多年的工作经验，首先对配网自动化系统进行了概述，然后讲述了配网通信中无线通信技术的分类，然后着重介绍了LTE无线通信技术，最后为提高LTE无线通信技术的安全可靠性提出了几条措施，具有一定的现实意义和参考价值。

2配网自动化系统概述

配网自动化系统作为一种远程监控、协调、操作配电设备的自动化系统，集合了控制技术、通信技术和计算机技术，主要目的是提高配电网络的可靠性和安全性，在改进供电质量的前提下，降低资金投入，最大限度的提高安全性和可靠性。配网自动化系统结构图。配网自动化系统主要由四个部分组成：配电主站、现场监控、通信网络和配电子站。其中通信网络的主要功能是提供现场终端设备和配电主站之间的通信通道，实现数据监控和交流的功能。配网自动化系统的建立主要是为了提高供电可靠性和电压质量。按照信息流向的不同，配网自动化系统数据自动化可以分为上行数据和下行数据，其中上行数据是终端设备采集的数据向主站发送，而下行数据是主站向终端设备发送控制数据，实现控制功能。

3配网通信中无线通信技术的分类

电力系统配网自动化系统需要在主站和终端设备之间进行数据传递、控制和调节，而配电网络结构复杂，造成了通信节点多、节点相对分散、节点之间距离短的特点。无线通信技术应运而生。通常情况下，配网通信中无线通信技术可以分为：无线公网通信和无线专网通信。无线公网通信技术和无线专网通信技术各有优缺点，但是从当前的发展模式来看，无线公网通信技术具有更为广阔的发展前景和发展市场，特别是在LTE无线通信技术问世之后，极大的推动了配网通信的安全性和可靠性，将电网推向“信息化、自动化、互动化”的智能电网方向。

4LTE无线通信技术

LTE无线通信技术作为公网通信技术3G的一个延伸，改进增强了3G空中接入技术，采用OFDM和MIMO标准，大大改善了小区边缘用户的性能，提高了小区容量，并且降低了系统延迟时间。LTE无线通信技术定位于2G、3G、LTE移动业务的综合承载，以网络可靠性和安全性为出发点，致力于建立高速率、高可靠的通信网络。LTE无线通信技术和其他无线通信技术相比较具有多方面的优点：

（1）优化了空中接口技术，强化了数据传送速率；

（2）采用频分多址技术和多输入输出功能，作为无线网进化的准则；

（3）大大提高了上行速率和下行速率，能够分别达到50Mbps和100Mbps；

（4）优化了小区容量，小区之间切换性能大幅度提高；

（5）整体构架是在数据分组交换的基础进行的，能够最大限度提高数据传送效率；

（6）灵活性高，支持“配对”和“非配对”频谱分配，网络时延较低，用户面时延不大于5ms，信令面时延小于100ms。TD-LTE核心网的关键技术主要包括标识管理、节点选择、移动性管理、切换管理、IP地址分配和PDN连接服务和会话管理等，此外，为了提高通信的安全性和可靠性，系统还采用了NAS信令和RRC信令进行加密[3]，进一步提高了可靠性。

5加强LTE无线通信技术可靠性的措施

LTE无线通信技术可靠性并不是传统意义上面的通信可靠性，指的是设备可靠性、网络可靠性和业务可靠性。TCP连接吞吐量和端时延成反比，当传输路径发生故障的时候，系统有两种反应机制：启用重传机制或者倒转路径，无论哪种机制，对于信息传递而言都会大大降低其可靠性和安全性，所以可靠性技术势在必行。通常情况下，提高LTE无线通信技术可靠性的方法有两种：快速检测和保护倒换技术，两者相互结合，互相补充，全面提高配电网络通信的可靠性。

5.1快速检测技术

LTE无线通信利用相邻系统之间的通信故障进行快速检测，进而快速建立起替代通道或者倒转到其他链路。当前，某些硬件设备（如SDH）提供了网络故障检测功能。典型的快速检测技术包括BFD、EthOAM、MPLSOAM，这些典型的快速检测技术能够检测相邻设备之间的报文发送和接收速率，如果在规定的时间间隔内收不到相应的报文，则进行相应的协议倒换。以BFD快速检测技术为例，BFD快速检测技术不仅能够快速检测通信故障，而且可以快速将故障通知应用层。BFD快速检测技术又可以分为BFDforPW机制和BFDforTE机制，前者主要是利用BFD完成隧道引导承载业务快速切换，达到业务保护的目的；后者是一种端到端的快速检测机制，能够检测通信隧道的链路和节点，提高通信可靠性。此外，在通信隧道LSP上面建立起BFD回话，能够利用快速检测技术检测出隧道故障，比如转发路径上的数据平面故障等等，为数据通信提供端到端的保护。

5.2保护倒换技术

保护倒转技术在快速检测技术之后，在事先建立好的通道上面，针对不同承载技术进行快速倒转，切换相关协议。在LTE网络中，保护倒转技术能够按照业务部署进行分类：L2VPN类、L3VPN类、网关类、链路类保护倒换技术。L2VPN类保护倒换技术主要是指PW冗余，L3VPN类保护倒换技术主要是指VPNFRR，网关类保护保护技术为E-VRRP，链路类保护倒换技术包括LDPFRR、混合FRR、TEFRR和TEHSB。其中不同保护技术相互结合可以提高通信可靠性，比如PW+L3VPN。按照保护倒转模式的不同可以分为三类：隧道保护、业务保护及网关保护。①隧道保护，主要保护网络内部链路和节点，能够保证倒换前后业务节点不变，及采用保护技术包括LDP快速收敛、LSP、TEFRR三种技术；②业务保护，主要保护前后业务源宿节点，能够汇聚汇聚路由器、RANER以及EPCCE节点故障，主要采用的保护技术包括PWRedun-dancy、VPNFRR、BFDforPW、BFDforTunnel；③网关保护，用于EPCCE及EPC与EPCCE之间的链路故障检测，相应的保护技术为E-VRRP。

6结语

篇2

社会发展和国民经济的信息化，人们开始在传统的工作方式、商贸方式、思想交流方式、管理模式、金融方式、医疗系统、文化教育方式、以及生活消费方式等上开创新的信息化开展。从制造材料，从最开始应用短波频和电子管技术到MTS系统，到20世纪50年代的UHF450MHZ，到过渡至半导体，70年代的800MHZ，至现如今的适应于移动数据、移动多媒体运作和移动计算机，通信技术也从单纯的主要运用于军事应用扩大至现在的个人通信业务。第三代移动通信正式崛起，向全球标准化发展。

无线通信技术信息沟通的灵活性，以及其在全球无缝覆盖的特性，使其成为当今世界最具竞争力的通信方式。目前的无线通信技术根据其传输的距离大致可以分为以下四种：WPAN、WLAN、WMAN、WWAN。长距离的无线接入技术代表有GSM、GPRS、3G，短距离的无线接入技术大致包括WLAN、UWB等。当前的主流无线通信技术还是以OFDM+MIMO为核心的通信技术，以B3G、WiFi、WiMAX、WMN等四种为主。除了这几种逐流无线通信技术外，还存在着IrDA、RFID、UWB、Bluetooth、集群通信等短距离内的通信技术和MMDS、LMDS、卫星通讯、点对点微波等长距离通信技术。而我国现无线通信技术还是以中国联通和中国移动两大公司所提供的2G业务服务为主，主要包括的是人们所熟知的语音、电子邮件、数据、网页浏览等，电信企业也推出了3G无线网络TD-SCDMA，在接入方面，多个用户可以通过WLAN技术实现Internet共享的高速接入。高接入速率的无线技术在我国还停留在技术研究阶段，没有实质性进展，在这一方面，自主知识产权的无线通信技术还需大规模发展。在网络应用上，大中城市的使用率和覆盖率还需要大力提高，特别是高速无线接入的应用。

21世纪的通信技术还处于关键的转折期，现目前的无线通信迈入大规模发展阶段，呈现向宽带多媒体和数据领域转变的态势，在未来的十年内，无线通信技术还将朝着分组化、个人化、综合化、分组化、多元化飞速发展。就目前看来，无线通技术的发展十分火热，正以向高宽带、大范围快速跃进。将来，无线通信领域还可能会出现对无线通信产业有着更加强大推进作用的新技术。但就目前来看，对于无线通信技术，我们应有一个科学理性的态度正确把握，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。无线通讯技术走向趋势呈现出一下几个态势：

首先，就目前的通信领域来看，无线通信技术使用区域、技术特点、和接入速率存在一定的分化，在未来的发展中，各种通信领域的互补性会更加明显。如现在人们比较熟悉的WLAN、3G、UWB等，在互补效应上会更加成熟。WLAN更利于结局中等举例的较高数据接收，3G则更加适应强漫游和广域无缝覆盖的移动需求，而UWB则以低发射率、高传输速率、抗干扰能力强、结构简单和安全性高的为优势，可帮助实现短距离的高速无线连接。未来的无线网络将是一个综合一体化的系统，各种无线通信技术各自发挥作用，大范围来看，3G或者超3G技术将成为该领域主导，而UWB、WLAN等技术则因各自不同的技术特点在相应的区域和覆盖范围内，与3G形成有效互补。因此，我们应当在各种无线的接入和组网的一体化，以及接入手段的多元化上做进一步的尝试和推进发展，更加利于实现不同客户群的需求，实现业务多元化和市场的细化，进一步平衡移动通信的发展状况，同时也达到合理规划无线通信网络和资源有效配置及利用的目的。将无线通信技术演变成为推动社会市场经济发展的强大动力。

第二，单纯从公众移动通信的发展来看，3G已成为现目前全球移动网络发展的趋势。欧美发达国家早已不采用以发展用户数量的模式来实现利润的增长，他们更希望可以通过3G网络搭建更大、更广、更全面的业务平台。就这方面，他们的经验值得我们借鉴。据GSMA和CDG的数据显示表明，目前全国已有超过86%的运营商已提供了3G服务，全球3G用户已高达11.6亿。动态观察显示，3G走势还在继续上升。新兴经济体系为3G发展所作出的重要贡献已被普遍认可。据调查，仅2010年上半年，全球3G用户的增长率就高达37%，其中中国是94.1%。有机构作出这样的预测：今年全球将会有一半以上的3G手机用于新兴市场。3G商务网络部署的启动，也在一定程度上给我们以提示，培育新兴的移动市场将是移动业界所面临的巨大机遇之一。

第三，信息业下一步的发展方向必然是以适应个人商务、工作的，移动IP的信息个人化将成为重要技术手段之一，IP应用载体多元化、移动IP技术逐渐被人们所关注，这预示着无线通信技术与IP技术的组合也是未来通信技术的发展趋势之一。鉴于技术、市场需求和技术上的要求，融合异构网络的链接，已经很有必要。网络的融合可以体现在接入网、核心网、业务和终端的融合等。不同的网络接入需要起协同工作作用的无线漫游存在，具有重配置的能力也就成为未来通信终端所必须具备的，也就是通信与计算的融合体。通信终端不在需要用户的干预操作，即可根据客户需求，综合分析，匹配多种无线网络的接入，实时监测网络服务情况，自动完成网络检测感知和选择、软件下载升级更新等工作，集合IP业务和非IP业务，语音、数据和图像等的综合，多MAC接入，无线传输的综合，服务模式的选择等等。

篇3

我国相关行业主管部门高度重视5G技术的发展，2013年2月，由工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立了IMT-2020（5G）推进组，其组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构，是聚合中国产学研用等各方力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。目前，各大主流通信厂商和研究机构都纷纷提出了5G的技术方案，这些方案的技术思路和侧重点都各不相同。本文对各种技术进行了梳理，将5G的关键技术分为4个类别进行阐述，即新型多天线传输技术、高频段传输关键技术、密集网络关键技术和新型网络架构。

1新型多天线传输技术

随着通信产业的发展，频谱资源日益稀少，因此，提高频谱利用率成为未来通信技术发展的重要方向。在这种背景之下，基于大规模天线阵列（LSAS：LargeScaleAntennaSystem）和大规模MIMO（MassiveMIMO）等通信技术被相继提出。其中，利用LSAS技术可以带来巨大的阵列增益和干扰抑制增益，使小区总的频谱效率和边缘用户的频谱效率得到极大的提升。同时，LSAS技术还可以实现对空间位置的划分，利用空分多址，同时服务多个用户。目前，在LTE及LTE-Advanced（Rel.8/9/10/11）中，已经推出了对MIMO天线的诸多增强性改进，用以满足对小区容量和下载速率增长的需求。但是，在LTE-Advanced中，基站下行最大只支持8根发送天线，其对于性能的提升还是十分有限的。在未来的5G中，将引入有源天线技术（AAS：ActiveAntennaSystem），通过这一技术，将更容易实现小区基站上MassiveMIMO的部署，从而实现3D波束成形，相关技术可以显著增加系统容量，满足日益增长的数据业务需求。

具体而言，当前LTE基站的多天线只在水平方向排列，只能形成水平方向的波束，并且当天线数目较多时，水平排列会使得天线总尺寸过大从而导致安装困难。而5G的天线设计参考了军用相控阵雷达的思路，目标是更大地提升系统的空间自由度。基于这一思想的LSAS技术，通过在水平和垂直方向同时放置天线，增加了垂直方向的波束维度，并提高了不同用户间的隔离（如图1所示）。同时，有源天线技术的引入还将更好地提升天线性能，降低天线耦合造成能耗损失，使LSAS技术的商用化成为可能。由于LSAS可以动态地调整水平和垂直方向的波束，因此可以形成针对用户的特定波束，并利用不同的波束方向区分用户（如图2所示）。基于LSAS的3D波束成形可以提供更细的空域粒度，提高单用户MIMO和多用户MIMO的性能。同时，LSAS技术的使用为提升系统容量带来了新的思路。例如，可以通过半静态地调整垂直方向波束，在垂直方向上通过垂直小区分裂（cellsplit）区分不同的小区，实现更大的资源复用（如图3所示）。

2高频传输技术

由于各类无线通信和无线应用的快速发展，各国的低频段频谱资源都已经十分紧张，很难找到适合5G技术应用的新频段。同时，为了保证5G技术所需要的更大传输带宽，各种射频器件也势必要调整到更好的工作频率上。因此，未来5G技术须向高频段扩展，尤其是毫米波频段，该频段频谱资源丰富，具有连续的大带宽，可以满足短距离高速传输的需求。

目前，各大通信企业和研究机构都在积极进行相关研究工作。例如，韩国三星公司已经对28GHz和37GHz频段的信道传播特性进行了信道测量，并研发了基于28GHz频段的系统设备样机，经过实地验证，样机已经达到了1Gbit/s的下载速率，证明了高频段在移动通信特定场景下应用的可行性。但是，由于电磁传播的特性，高频传输目前还面临很多实际的困难。由于空气的吸收作用，频段越高的电磁波路径损耗越大。例如，60GHz的电磁波路径损耗要比5GHz的电子波高出20多个dB。同时，高频段传输以直射路径为主，绕射能力较差，当基站与用户间的直视径受到阻挡，传输性能将显著下降。另外，高频段器件的技术难度较大，相关工艺还不成熟，因此，高频段相关器件较少且价格较贵，给高频段通信带来很大的技术挑战。

3密集网络技术

为应对未来持续增长的数据业务需求，采用更加密集的小区部署将成为5G提升网络总体性能的一种方法。通过在网络中引入更多的低功率节点可以实现热点增强、消除盲点、改善网络覆盖、提高系统容量的目的。但是，随着小区密度的增加，整个网络的拓扑也会变得更为复杂，会带来更加严重的干扰问题。因此，密集网络技术的一个主要难点就是要进行有效的干扰管理，提高网络抗干扰性能，特别是提高小区边缘用户的性能。

密集小区技术也增强了网络的灵活性，可以针对用户的临时性需求和季节性需求快速部署新的小区。在这一技术背景下，未来网络架构将形成“宏蜂窝+长期微蜂窝+临时微蜂窝”的网络架构（如图4所示）。这一结构将大大降低网络性能对于网络前期规划的依赖，为5G时代实现更加灵活自适应的网络提供保障。

与此同时，小区密度的增加也会带来网络容量和无线资源利用率的大幅度提升。仿真表明，当宏小区用户数为200时，仅仅将微蜂窝的渗透率提高到20%，就可能带来理论上1000倍的小区容量提升（如图5所示）。同时，这一性能的提升会随着用户数量的增加而更加明显。考虑到5G主要的服务区域是城市中心等人员密度较大的区域，因此，这一技术将会给5G的发展带来巨大潜力。

当然，密集小区所带来的小区间干扰也将成为5G面临的重要技术难题。目前，在这一领域的研究中，除了传统的基于时域、频域、功率域的干扰协调机制外，3GPPRel-11提出了进一步增强的小区干预先部署的小区临时部署的小区扰协调技术（eICIC），包括通用参考信号（CRS）抵消技术、网络侧的小区检测和干扰消除技术等。这些eICIC技术均在不同的自由度上，通过调度使得相互干扰的信号互相正交，从而消除干扰。除此之外，还有一些新技术的引入也为干扰管理提供了新的手段，如认知技术、干扰消除和干扰对齐技术等。随着相关技术难题的陆续解决，在5G中，密集网络技术将得到更加广泛的应用。

4新型网络架构

未来的5G网络必将是多种网络共存的局面，融合多种通信方式将成为一个显著的特点。由于移动通信网络的演进特性，未来的网络将包括3G、4G以及WLAN网络等多种制式，是无缝、异构、融合的网络。因此，未来5G将形成蜂窝与Wi-Fi融合组网的新型网络架构，可以有效利用非授权频段实现业务分流。

另一方面，随着移动通信业务量的不断增长，基站所承担的业务量和计算量也越来越大。为了减轻基站压力，提高传输速度，D2D（DevicetoDevice）网络的概念被提出。目前，在LTERel-13中已经开始讨论D2D技术，未来也将成为5G中的关键技术。D2D技术即终端直通技术，指终端之间通过复用小区资源直接进行通信的一种技术。D2D技术无需基站转接而直接实现数据交换或服务提供（如图6所示），可以有效减轻蜂窝网络负担，减少移动终端的电池功耗、增加比特速率、提高网络基础设施的鲁棒性。然而，在蜂窝通信系统与D2D通信系统融合的系统中，网络需要决定何时启用D2D通信模式，以及D2D通信如何与蜂窝通信共享资源，是采用正交的方式，还是复用的方式，是复用系统的上行资源，还是下行资源，这些问题也增加了D2D辅助通信系统资源调度的复杂性。

此外，随着物联网技术的飞速发展，未来网络中不仅有人与人的通信，还将产生大量机器与机器（M2M）通信。随着M2M终端及其业务的广泛应用，未来移动网络中连接的终端数量会大幅度提升，会引起接入网或核心网的过载和拥塞，这不但会影响普通移动用户的通信质量，还会造成用户接入网络困难甚至无法接收入。因此，如何优化网络，使之能适应M2M应用的各种场景是未来M2M需要解决的关键。目前确认的方案包括以下几种类型：接入控制方案、资源划分方案、随机接入回退方案、随机接入回退方案、特定时隙接入方案、Pull方案等，另外，还有针对核心网拥塞的无线侧解决方案。

5结语

篇4

可见光通信的发射和接收技术主要采用强制调制/直接检测（IM/DD）方式。由于这种检测方式的硬件结构比较简单，成本也比较低，在实际应用中被广泛地采用。它是一种非最优化的检测技术，这种检测技术使得可见光通信的研究更加具有实用性，相比于传统的无线检测系统，这种检测方式具有灵敏度低的缺点。而且对于可见光通信需要制作专门的收发器，因此要想完善可见光通信技术，还需要设计合理的LED驱动电路和接收激光的检测电路。

2可见光链路技术

光的传播具有很强的方向性，因此可见光通信在传播的过程中，其链路会受到路径中物体的阻挡。无线光链路主要分为视距链路和非视距链路两种方式。视距链路方式下光线在传播的过程中遇到障碍物，不能像射频电磁波一样进行绕射或者衍射，其鲁棒性较差。在非视距链路的方式下，反射镜的应用可以使反射后的光功率具有较大程度的衰减值，从而其链路也更加可靠。但是也需要提高相应的信号处理技术和接收机的灵敏度。这两种链路技术在室内的通信中都得到了很好的应用，其中视距链路占据大部分的接收信号功率，而非视距链路主要是用来对信道进行时延扩展。可见光通信需要的是双向的交互信息，因此在进行可见光通信的设计过程中要充分考虑反向链路的问题。可以利用光线传播的可逆特性，在发射机和接收机之间形成反向的链路。这种方式虽然理论可行，但在具体的应用中还要考虑其实用性，可见光通信的信源端和接收端在复杂程度和体积规模上具有很大的不同，因此需要将反向链路设计成不对称的方式，这样的设计方法会增大下行信道的容量，实现高速的数据传输，还可以传递反馈和链路的控制信息。

3可见光通信与传统无线通信结合技术

相比于传统的SISO系统，MIMO采用多天线传输，具有了更多的空间自由度。可以根据不同的应用情况采取不同的增益，其存在的主要增益有阵列增益、分集增益、空分复用增益和干扰增益。不同的增益之间存在着权衡。其主要的缺点是在数据流之间存在一定的干扰，需要在接收端采用最大的似然检测，只有这样才能获得最佳的性能，也提高了相应的计算复杂度。主要的接收算法有ZF接收算法和MMSE接收算法，其中MMSE接收算法可以通过预编码技术完全消除数据流之间的干扰，很好地权衡了噪声抑制和计算的复杂度方面。同时接收端在进行后处理矩阵的处理后，各个子数据流不会受到其他数据流的干扰。OFDM技术是一种多载波调制技术，可以有效地实现数据流的并行传输。这种技术使得每个频点占用的带宽比较小，其信道响应也较为平坦，因此可以对抗频率的选择性衰落。OFDM技术利用的是傅里叶变换技术，结构比较简单，降低了OFDM的实现复杂度。另外，OFDM技术可以和其他多址的接入方法相结合，在配置方面具有较大的灵活性。但是由于OFDM技术是一种多载波调制技术，其发射的信号是由多个独立的子信道叠加而成的，因此当各个子信道的相位一致时，就会出现较大的峰值，导致较高的峰值平均功率比。而且该系统中各个子载波是相互正交的，频率的偏差会引起子载波间的干扰。可见光通信技术可以应用OFDM提高通信链路的电学频谱利用率，在可见光通信系统中应用MIMO技术可以增加其信道的容量。然而，相比于传统的通信技术，光通信具有其独特的方面，因此在进行技术设计时还要充分考虑光链路的特点，比如光通信中的空间复用技术，发射和接收机中的光学原理，成像和非成像分集的使用等等。

4总结

篇5

GPRS它是利用分封交换的概念方式演变出的一套无线传输方式。在具体应用中将Date分装成许多个独立的封包，然后再将这些封包传送出去。根据现在的使用情况，GPRS大多数被使用在GSM网络上，它是开通的一种全新的分组数据传输业务，除此之外，它还可以提供系列式的交互式业务服务，但是服务各有不同，侧重点也不同。表1给出的是GPRS与其他无线方式服务的应用对比。

2GPRS通信服务器关键技术及终端

在实际的应用中，GPRS通信服务器的一侧是和电能量采集系统通过串行的方式进行连接的，而它的另一侧就是与GPRS网络采用普通的网络连接方式进行连接。通过实际应用，GPRS终端接收时来自GPRS网络的数据包，同时还要负责接收电能表的RS232串行数据流，再次转换成数据包，然后依次通过网络发送到通信中心的服务器。图1所表示的是符合实际网路安全的GPRS网络通信示意图。

3GPRS无线通信技术在自动抄表时的应用

下面根据笔者自身的工作情况，将GPRS无线通信技术在电力系统中自动抄表时的应用做以阐述分析。

3.1系统的设计

实际上，GPRS无线通信技术在自动抄表系统时是由电表数据采集部分、GPRS无线数据传输终端、电力局的配电数据中心这三大部分组成，具体如图2所示。在工作中，电表数据是先通过中国移动的GPRS/GSM网络进行传输，然后居民小区内的所有电表要连到电表集中器，电表数据再经过协议封装后依次发送到中国移动的GPRS数据网络，最后实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。

3.2系统的功能

这个系统的建立对远程实现自动抄表起到很大的作用。因为他具备了系统设置、数据采集、资料录入、自动报警等功能板块。在系统设置上完成了系统网络的建立和初始参数设置；在数据采集方面它能实现广播抄表点抄单表、零点抄表和实时点抄等。而它的系统维护保障了日志年、月、日的查询、系统通讯和定时操作的设置、数据安全备份维护等。

3.3系统的应用

这个的应用主要用到的电表有三相有功无功多功能表。并具有功正、反向分时电量；无功四象限分时电量及无功正、反向分时最大需量及发生时间等。在形式的表现上可以自动实现自动抄表、定时上报、实时查询；在告警功能方面可以实现开箱告警、逆相告警、过流告警等其他功能。

4结语

篇6

与蓝牙技术相比，超宽带无线传输信号可以在接收端有效地恢复信号，扩大增益，因此超宽带技术能够适应各种频带宽度，抵抗各个频率段信号的干扰,具有更强的抗干扰性。通信距离较短。超宽带无线通信信号传输受距离的影响，高频信号强度的衰减很快，传输距离将被缩短，因此超宽带无线通信技术适用于短距离间的通信。

二、超宽带无线通信技术的应用

由于超宽带无线通信的信道带宽非常宽，能够和整个频谱共同进行使用，也可与其他通信系统共存。因此，超宽带无线通信技术能够在许多领域得到应用，如个域网、智能交通系统、无线传感器网络等。随着“数字化家庭”或“数字家庭网络”的概念越来越普及，人们通过无线通信网络将消费者的家用电器和电子产品进行有效的连接，实现这些设备之间信息的传递和交换。数字办公室采用无线应用程序的方式，而不是传统的有线连接，这样就能够使得办公环境更加方便和灵活。早期蓝牙技术使得一些无线设备成为可能，但是由于传输速率过低，只能用于一些计算机的设备和主机的连接。超宽带无线通信技术可以实现主机和显示器、摄像头、会议设备、无线终端设备之间的互联，从而实现各个设备间的信号传输。超宽带无线通信技术能够在各种场所使便携设备实现设备之间的互联，并且具有很好的传输速率和抗干扰能力，便于数据的传输。

由于超宽带无线通信技术可以提供相当于计算机总线的传输速率，使得个人终端可以从互联网或局域网即时下载大量数据，还能将大量的数据存储在网络服务器的存储空间而不是个人终端中，这样就能够实现云储存。携带具有超宽带无线功能的小型终端，在任何地方都能够访问本地超宽带网络，使用当地的设备在任何时候都能够控制自己的多媒体电脑。可以看出，超宽带无线通信技术可以实现不同设备间的数据无线连接，不再使用复杂的信号线对设备进行连接，使得安装操作变得更加简便。

三、结论

篇7

可在固定及移动物体之间传递信号，信号覆盖盲点少，尤其适用于山区和谷底等常规通信网络无法到达的地区和区域。但通信时间延长、费用较高，通常作为应急通信的备用手段。目前常用海事卫星系统和北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星系统，既可以实现快速定位功能（精度约20m），又可以保证在应急时刻的短报文传输（120个汉字），可靠性高，但缺点是信息传输速率低。多种无线通信方式比较及分析。

2指挥决策系统通信需求

全程连续救治指挥决策系统需要实时或定时将全程救治链中各个救援单元（方舱医院、后送手术救护车和卫生列车）中采集的伤病员、医护人员、医药耗材等信息，以及运输途中的音视频信息数据传输至指挥中心用于决策指挥；同时，各医疗救援单元需通过北斗系统将实时位置信息上传，以便指挥平台实时掌握各个救援单元的位置信息。全程救治链通信链路示意图如图1所示。现场伤病员在方舱医院进行简单包扎处理后，手术急救车以及卫生列车将部分重症伤病员运往后方医院。在整个过程中，依托移动公网、海事卫星、北斗卫星通信方式，各救治单元需要与后方医院专家组及指挥决策平台保持持续畅通的音频、视频、文本通信链路。在全程救治链中，可靠实时的通信是保障指挥决策系统正常运行的基础，主要包括：

（1）方舱医院与指挥平台通信。方舱医院的位置是固定的，通信难度不大，可通过移动公网传输伤病员、医护人员、医药耗材等相关文本信息以及音视频信息；在移动公网不可用环境下，可通过卫星通信方式进行紧急信息通信。

（2）手术救护车及卫生列车与指挥平台通信。与方舱医院类似，需要与指挥平台传送接收文本、视频及音频信息。但是，车辆属于高速运动的通信对象，对通信链路的可靠性要求更高。

（3）方舱医院、手术救护车及卫生列车的通信。链路稳定时，可通过指挥平台进行交互信息传输（文本、图片、音视频）；特殊情况下，采用离线方式在各救援单元之间传递简单的文本数据。

3多网络无线通信保障策略

方舱医院、手术救护车及卫生列车分布区域较广，且属异地动、静态通信对象，与指挥平台只能采用无线通信的方式。现有的移动公网GSM/CDMA/GPRS、3G/4G可被选为主要的通信方式；在常规通信不可用的情况下，可采用卫星通信链路，以构成动态可切换的星型网络。因此，本文提出的多网络无线通信保障策略。终端信号发射器会根据各无线网络信号强度选择使用移动、联通或电信网络，如都无法满足通信需求，终端将自动选择使用临时中继站或者卫星通信方式。通过以上策略，可以实现全程救治链中各环节的实时可靠的多网络通信，其中多种通信方式的无缝切换起着决定性的作用。对不同的数据类型采用动态切换不同通信链路的方式，可提高通信的有效性和可靠性。

（1）方舱医院、手术救护车与指挥中心的通信。方舱医院位置相对固定；救护车运行速度较低、信号屏蔽少，运行线路中信号覆盖较好。二者均可采用常规状态下，优先选用移动公网（GSM/CDMA/GPRS、3G/4G）。当此无线网络不可用或信号较差时，可通过应急通信车中继转发信号；特殊地理环境下，应立即切换至卫星通信；若所有通信链路都不可用时，采用IC卡存储相关信息进行离线传输。

（2）卫生列车与指挥中心的通信。列车运行速度较快，行驶路线中可能有较多的山丘和隧洞，同时，列车车厢铁壳会影响无线信号的接收与发送，试验表明，常规的GSM/CDMA/GPRS或3G网络传输数据效果较差。对于卫生列车，主要考虑采用铁路GSM-R专用通信网络与卫星通信结合的方式进行信息发送与接收，通信方式切换流程。

（3）方舱医院、手术救护车与卫生列车之间的通信。需保证不同单元在同一时刻使用同种无线通信网络，如移动公网信号强度无法同步，可选择共同使用卫星通信方式。

4多网络无线通信链路终端一体机的研制与应用

根据全程救治链中对可靠实时无线通信的迫切需求和以上保障策略，我们研制了多网络无线通信链路终端一体机，可以满足移动公网链路、海事卫星通信链路以及北斗通信链路的联通。其中，移动公网链路包括中国移动、中国联通和中国电信各自的3G网络；海事卫星通信链路指国际海事卫星通信系统；北斗通信链路是指北斗短报文通信方式。终端设计示意图。根据不同终端连接的不同要求，此终端一体机对外表现为4个网口、1个串口以及5个信号指示灯。其中，4个网口分别代表中国移动3G网络、联通3G网络、电信3G网络和海事卫星链路网络；1个串口和北斗模块相连保证北斗短报文通信；而5个信号指示灯分别代表移动3G网络、联通3G网络、电信3G网络、海事卫星通信网络以及北斗通信网络信号强度，每个指示灯有3种颜色状态分别为红、黄、绿，红色代表当前网络信号强度最弱，黄色其次，绿色最强。指示灯熄灭代表此处没有此网络覆盖，指示灯闪烁代表用户正在使用此网络进行数据传输。同时，终端另一侧安装5个网络的5根天线来收发信号。通过一体机在卫生列车上的实际应用，研发的终端一体机能够在各种环境中实现多种通信网络的可靠实时无缝切换，大大地保障了全程救治链中各环节的通信需求。

5结语

篇8

1.13G技术

3G技术是第3代移动通信技术，经过近几年的发展，3G的应用已非常成熟，积累一整套的包括计算机仿真、传播模型预算、网络的链路预算在内的建网的理论，3G技术在静止状态下最大传输速率为2Mbps，在步行慢速移动的状态下最大传输速率为384kbps，在高速移动状态下最大传输速率为144kbps。

1.2Wi-Fi技术

无线局域网又称作WLAN。相对于3G技术，Wi-Fi技术更加稳定、灵活，其通过无线技术把计算机设备、移动终端设备相互连在一起，以便能更好地进行通讯和资源共享。WLAN主要利用ISM无线电广播频段通信，通信的范围一般设定在同一栋建筑物内。WLAN的最高标准是IEEE802.11a，其次是IEEE802.11b和IEEE802.11g，频段依次是5GHz、2.4GHz、2.4GHz，最大的传输速率是54Mb/s、11Mb/s、54Mb/s。IEEE802.11b的网络一般都符合Wi-Fi的要求，也是当前最常见的WLAN标准。IEEE802.11b无线网络采用2.4GHz的波段，其能根据信号和干扰的强弱对带宽进行调整，最高是11Mbps，也可调整为1Mbps、2Mbps、5.5Mbps。带宽的自动调整大大提高了网络的灵活性。

1.3WiMAX技术

WiMAX技术不仅能实现优良的最后一公里网络接入服务，还可以进行大面积的信号覆盖，同样的覆盖面积，WiMAX网络所需要的基站更少。理论上，WiMAX最长的通信距离能超过30英里，在实际的应用已达到10英里，其数据传输速率比3G、Wi-Fi都要高很多，通信的方式是点对点和点对多点，这里的地点是固定的[1]。在美国，WiMAX开始了包括私人固定网络在内的商用应用，这些应用更多地侧重覆盖范围的扩大所以，WiMAX网络能实现大面积的室内室外同时覆盖，WiMAX超远距离传输数据的能力是其优于3G、Wi-Fi的主要特征。这尤其适合配网通信的需求，使得WiMAX技术在配网通信中具有广阔的应用前景。作为无线城域网，WiMAX并不由国家工信部进行具体的监管，其主管单位一般是当地的无线电管理机构，这就使得电力企业申办WiMAX牌照简单很多。电力企业可利用WiMAX构建企业内部的无线配网通信专网，可有效避免3G公共网络的不稳定性和Wi-Fi射频传输数据存在的弊端[2]。WiMAX基站的覆盖范围能达到6~10km，能满足分散各处的配网通信节点传输数据的需要。

二、3G、Wi-Fi、WiMAX技术的对比

尽管我国的3G技术已非常成熟，但与Wi-Fi、WiMAX相比，其传输速率较低、信号不稳定。相对于3G技术，Wi-Fi技术更加稳定、灵活，但是它的通信范围一般限定在同一栋建筑物内。另外，与3G、WiMAX相比，Wi-Fi具有较高的安全隐患，黑客很容易就能通过WLAN网络侵入，盗取系统信息，甚至破坏通信网络的运行。与Wi-Fi相比，WiMax的覆盖面积更大，与3G技术相比，覆盖单位面积WiMAX所需的基站更少，且WiMAX的最大传播速率是75Mbps，远远高于3G、Wi-Fi的传播速率。

三、结语

篇9

如果能在单一架构下管理多个无线网络的实时数据,或者说在单一架构下管理统一后的单一无线网络的实时数据,应该是过程行业用户一致的要求,所以我们说多种无线通信技术标准的融合是一个大趋势,它可以提供远程操作的更高可靠性和更低成本。三大无线国际标准合作的技术基础原本是存在的,因为ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA的底层协议都是IEEE802.15.4,而提供芯片和通信协议栈的商家往往同时提供这几种技术的部件,即使是在ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA阵营内,还包括有很多相同的会员。作为ISA100的核心成员单位的尼维斯(Nivis)公司一向以其管理和优化网状网络的软件而闻名,同时在利用ISA100.11a、WirelessHART和6LoWPAN开发基于标准的无线网状通信堆栈方面拥有丰富的知识和能力。

尼维斯公司目前是我们所了解到的唯一同时提供ISA100.11a和WirelessHART两种流程行业无线产品供应商,比如其无线节点和路由器用在ISA100.11a和WirelessHART的型号是相同的,使用户能够在单一的硬件上运行任何一种标准。如VersaRouter910路由器既支持Nivis的ISA100.11a标准,也支持WirelessHART标准,拥有在同一平台上运行的软件,VersaRouter910是一个双启动硬件(Dualboothardware),是集全功能于一身,专门为客户准备好提供的无线解决方案设计的工业级无线路由器。中科博微公司是可同时提供WIA-PA、WirelessHART两种流程行业无线产品供应商,比如其无线网关既有属于WIA-PA无线网络的WIAPA-GW1498、WIAPA-GWS12002种型号的网关,又有属于WirelessHART无线网络的WHT-GW1250网关。北京天宇蓝翔科技发展有限公司也可提供WIA-PA、WirelessHART两种无线网络产品。在ISA100.11a和WirelessHART问世之初,在ISA名下成立过ISA100.12工作组,负责寻找将WirelessHART和ISA100.11a无线标准融合的技术途径。当时认定实现无线标准融合技术途径的唯一方法是提案申请,后有3个团队提出申请。

但最终这些团队没有解决以下核心问题:网络规范的定义能够取代ISA100.11a和WirelessHART及提供2个现有网络的反向兼容。代表ISA100.11a和WirelessHART供应商的两个团队都不能接受修改自己基础网络的要求,因此无法达成任何妥协协议。其原因非技术方面,而是集中在营销效应方面。因此在2013年,ISA100.12工作组已决定放弃在无线通信技术标准融合方面的努力。ISA100.12工作组中的最终用户曾建议的融合备选方案是供应商可提供同时对ISA100.11a和WirelessHART无线网络进行操作的产品,即“双启动”产品的解决方案。2010年初,德国测量与控制标准委员会NAMURPressRelease(公告),开始提出单一(融合)工业无线标准(仅过程自动化领域)的要求,建议三个标准合并为一个IEC标准。2010年8月在伦敦的Heathrow(希思罗)机场召开了工作组第一次会议,工作组即以希思罗命名。2011年3月底在瑞士的融合工作组会议形成备忘录决定成立技术工作组,重庆邮电大学是希思罗工作组的5名核心成员之一和技术工作组主要成员。

技术工作组首先完成“三个标准的异同”资料的编辑,然后达成分三步开展工作的共识,第一步是实现三标准共存,如图1所示,第二步完成渐进式融合,第三步以单一的OSI/ISO层过程仪表协议的现场设备、统一的接入点、统一的网关实现标准的最终融合,这里的现场设备、接入点、网关均以希思罗命名。2012年12月现场总线基金会(FF)宣布与国际自动化学会自动化标准委员会ISA100合作提出了一个通用的框架,允许多个工业通信协议通过共享无线集成架构在过程自动化系统中运行,使现场总线连接到远程的I/O和ISA100.11a、WirelessHART、有线H1协议集成到单一的标准化环境中,这称为基金会的远程操作管理ROM,这是通过第三方的开放融合,以便为用户提供更高的可靠性和更低成本的远程操作。这个框架保持了“基础设施”战略,而不是试图在无线设备水平方面竞争。

2、系统架构的创新

霍尼韦尔公司2004年推出工业无线变送器——基于ZigBee无线技术的XYR5000无线压力变送器,载频为902MHz~928MHz,以此为基础的无线网络系统构成如图2所示。作为网关设备的基站WBR与各种类型的XYR5000无线变送器可直接通信,最大数量为50台,最大距离610m。基站还可有线接入最多25个AO/DO组件,基站与控制系统的连接有RS485ModbusRTU接口,还可提供RS232到WMT无线管理工具上显示。随后IEC三大国际标准的早期无线网络系统的架构是由网关和无线现场设备组成,如横河电机无线系统的早期架构是YFGW710现场无线一体型网关和现场无线设备,一台网关可接入最多10台(刷新率1s)或50台(刷新率5s)现场无线设备,如图3所示。艾默生过程管理公司下属的罗斯蒙特公司真正针对流程行业无线网络系统的研究始于1998年,2006年推出的智能无线解决方案是采用900MHz,2007年以后在欧洲和亚洲则推出2.4GHz的解决方案。早期无线网络系统的架构也是由网关和无线现场设备组成,可能会包括适配器等设备,同时每一台无线现场设备还可作为路由器将其他无线现场设备的信息传送到网关,如图4所示。

2007年6月11日,霍尼韦尔公司推出基于ISA100.11a思路的OneWireless无线网络方案,采用了XYR6000变送器,载频为2.4GHz。推出OneWireless无线网络后,系统架构也在不断更新,较早的版本是2009年4月的120版,当时作为网关的是多功能节点;2011年9月200版的新功能包括无线变送器无路由功能改为路由功能可选、增加了现场设备接入点FDAP、增加了HART适配器等,2011年10月又引入了CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备、CiscoWLAN控制器;2013年4月210版的新功能包括在线

无线设备授权等新功能。AP节点设备被分为两类:网格接入点(MAP)和根接入点(RAP)。网格接入点是Mesh网络的远程接入点,它作为ISA100.11a无线现场设备网络和IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi网络的接入点,这是所有接入点的默认角色。对下层ISA100.11a无线现场设备网络来说,每个网格接入点都可以发送和接收来自无线现场设备的消息,同时,它又作为一个路由器,为其相邻网格接入点以IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi网络转发消息,从而在2层网络中为无线设备和主机应用之间实现数据传输,通过转发过程,数据可以找到通过中间网格接入点抵达目的地的最佳路径。 如果一个链路因为任何原因而出现故障,网络会自动通过其他路径安排数据传输,直到数据抵达网关为止。根接入点通过光纤、有线以太网或电缆连接器连接到有线网络或服务器,作为到有线网络的“根”或“网关”,它必须在接入点配置时设定为根接入点。通信时,网格接入点通过网格接入点之间的路径或直接传送到根接入点。在这种网络拓扑结构中,接入点之间有许多冗余路径连接,因而特别可靠。随着网络规模的增大和网格接入点数量的增加,有必要使用多台根接入点以保证无线网络所需的性能和吞吐量(如图5所示)。推荐根接入点对网格接入点比值为20,这意味着,最多20个网格接入点可以共享相同的一次和二次根接入点,由于每个网格接入点可接入数十台无线现场设备,每个根接入点可接入20个网格接入点,而根接入点又可以多个同时接入交换机,其应用规模可满足数百点到数千点的大型无线网络的要求。

艾默生过程管理公司在WirelessHART网络中也推出了CiscoAP节点设备作为构成回传网络节点的接入点,菲尼克斯公司在WirelessHART网络中也推出了可与该公司多台WirelessHART网关组成骨干网络的WLAN接入点,且都通过Wi-Fi传送采集的所有信息,同时,WirelessHART网络也可接收支持802.11Wi-Fi通信的无线设备的信息。随着工业无线网络将过程控制延伸到工厂现场的各个角落,其应用越来越普及,单个应用实例的规模也越来越大,已突破一个工序或一个车间的范围。在这种形势下,流程行业无线网络设备的制造厂家不失时机地推出可覆盖整个工厂的全集成式多用途无线网络。这样的网络中既包括简单的无线现场仪表网络,也覆盖多种无线应用的场合。创新的系统架构主要体现在接入点设备作为主干网络节点,比如OneWireless无线网络先后推出的现场设备接入点FDAP、CiscoAironet1552SOutdoorAP节点,横河电机ISA100.11a无线网络的YFGW510现场无线接入点,艾默生过程管理公司WirelessHART无线网络推出的781远程链路、CiscoAP节点设备和WLAN接入点,菲尼克斯公司WirelessHART无线网络的WLAN接入点。这些设备具有骨干路由器功能,可将众多的无线现场设备的信息通过底层网络采集后,尽快地通过骨干网络传送到无线网关。这种将网关功能分离为接入点和现场无线管理站以及将信息传送分为底层网络及骨干网络的分层架构,不仅扩大了网络的规模、提高了信息传送速度,还能更好地实现同时管理多个现场无线子网通信系统的要求。

篇10

关键词：超宽带（UWB）脉形调制（PSM）正交改进型hermite脉冲

超宽带（UltraWideBand）作为一种新型的无线通信技术与传统的通信方式相比有着很大的区别。由于它不需使用载波电路，而是通过发送纳秒级脉冲传输数据，因此该技术具有发射和接收电路简单、功耗低、对现存通信系统影响小、传输速率高的优点，此外它还具有多径分辨能力强、穿透力强、隐蔽性好、系统容量大、定位精度高等优势。根据FCC的规定，从3.1GHz～10.6GHz之间的7.5GHz带宽频率都将作为UWB通信设备所使用。但出于对现存无线系统影响的考虑，UWB的发射功率被限制在1mW/MHz以下。

UWB是一种可以为无线局域网LAN、个人域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。它解决了困扰传统无线技术多年的重大难题，开发了一个具有对信道衰落特性不敏感、发射信号功率普密度低、不易被截获、复杂度不高等众多优点的传输技术。该技术尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。

图1

1基本概念

超宽带（UWB）又被称为脉冲无线电（ImpulseRadio）,具体定义为相对带宽（信号带宽与中心频率的比）大于25%的信号，即：

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

或者是带宽超过1.5GHz。实际上UWB信号是一种持续时间极短、带宽很宽的短时脉冲。它的主要形式是超短基带脉冲，宽度一般在0.1～20ns，脉冲间隔为2～5000ns，精度可控，频谱为50MHz～10GHz，频带大于100%中心频率，典型点空比为0.1%。

传统的UWB系统使用一种被称为“单周期（monocycle）脉形”的脉冲。一般情况下，通过随道二极管或者水银开关产生。在计算机仿真中用高斯脉冲来近似代替它。由于天线对脉冲的影响不同，所以可以假设发送脉冲为：

而接收端收到的信号为：

tc是脉冲的时移，2tau为脉冲的宽度。图1给出了发射脉冲和接收脉冲的时域脉形。

2UWB的性能特点

超宽带有别于其它现存的一些通信技术，其最根本的区别在于无需载波，大大降低了发射和接收设备的复杂性，从根本上降低了通信的成本。

UWB的优点可以归纳为以下八个方面：

（1）无需载波，发送和接收设备简单。由于UWB信号是一些超短时的脉冲，其频率很高，所以它不象传统的基带信号那样需要将其调制到某个发射频率上才能在信道中传输。因此，必然会使发射机和接收机的结构简单化。

图2

（2）功耗低。由于UWB信号无需载波，工作在频谱的电子噪声波段，所以它只需要很低的电源功率。一般UWB系统只需要50～70mW的电源，而这只是移动电话的百分之一，蓝牙技术的十分之一。

（3）传输速率高。极宽的带宽使UWB具有很高的传输速率，一般情况下，其最大数据传输速度可以达到几百Mbps～1Gbps。美国英特尔公司于2002年4月在“IDF2002SpringJapan”上对该技术进行了演示，在数米的距离内传输速率可达100Mbps。

（4）隐蔽性好，安全性高。由于UWB信号的带宽很宽，且发射功率很低，这必然使该项通信技术具有低截获能力LPD（LowProbabilityofDetection）的优点。另外超宽带还采用了跳时TH（TimeHopping）扩频技术，接收端必须在知道发射端扩频码的条件下才能解调出发送的数据信息。

（5）多径分辨能力强。从时域角度看，超宽带系统采用脉冲宽度为几纳秒的窄信号，因此具有很高的时间分辨力，相应的多径分辨率小于几十厘米；从频域的角度分析，由于UWB信号的带宽极宽，所以信号在传输过程中出现频率选择性衰落出现是一定的。然而正是因为极宽的带宽，多径衰落只在某些频点处出现，从整体上考虑，衰落掉的能量只是信号总能量很小的部分，所以该技术在抗多径方面仍具有鲁棒性。

（6）系统容量大。香农公式给出

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

可以看出，带宽增加使信道容量的升高远远大于信号功率上升所带来的效应，这一点也正是提出超宽带技术的理论机理。

（7）高精度的距离分辨力。由于超宽带定位设备的时间抖动小于20ps，如果采用GPS相同的工作原理和算法，相应的距离不确定性小于1cm。而在实际应用中，超宽带雷达系统使用的超窄脉冲信号，其距离分辨率小于30cm。

（8）穿透能力强。在具有相同带宽的无线信号中，超宽带的频率最低，因此，它在具有大容量和高距离分辨率的同时相对于毫米波信号具有更强的穿透能力。

3UWB信号的调制方式

UWB的调制方式有许多，以脉冲调制PPM（PulsePositionModulation）为例作为一个举例分析。

首先定义一个单周期脉形：

s(k)代表信号kth,w(t)为传输的单周期脉冲。

将其移至每一帧的开始：

Tf代表脉冲重复周期，j表示第j个单脉冲。

加入伪随机跳时码：

最后加入调制数据：

其中，d(k)是信息数据，δ为时移。为了满足多用户的需求，提高通信的安全性和对系统功率谱密度PSD（PowerSpectralDensity）的考虑，引入了跳时码，下面就从功率谱密度的角度来分析这个问题。

假设采用图1（a）给出的高斯单脉冲作为发送信号，且只是一串周期性的脉冲序列，由于时域信号的周期性导致其频域出现了强烈的能量类峰，这些类峰将对现存传统的无线信号造成干扰。因此需要采取某种措施将其平滑。如果采用PPM调制对脉冲的位置做出调整，可以看到：由于调制的置乱效果，频域的尖峰得到了一定的控制，但此时仍比较明显。为了进一步降低类峰的幅度，引入跳时码，这样发送信号的功率谱就会得到进一步的平滑，几乎近似于背景噪声，这也正是UWB系统能与现存无线系统并存的原因之一。图2给出了上述不同信号的PSD图和引入跳时码后的时域波形。

除PPM外，UWB信号还可以采用脉幅调制PAM（PulseAmplitudeModulation），开关键OOK（On-OffKey）和二相移键控BPSK（Bi-PhaseShiftKey）等。在接收端，单脉冲信号可以通过相关技术实现可靠接收。实际应用中常使用相关器（correlator），它用准备好的模板波形乘以接收到的射频信号，再积分就得到一个直流输出电压。相关器输出的是接收到的单周期脉冲和模板波形的相对时间位置差，从输出中寻找时间位置差为0的即为要接收的信号。

为了追求更高效率的信息传输，近来人们提出了一种新型脉冲调制方式——脉形调制PSM（PulseShapeModulation）。PSM就是对脉冲的形状进行调制从而实现信息的载荷，因此脉冲形状的选择是十分重要的。它的提出得益于人们对hermite多项式的研究。由于hermite多项式的数学表达式与高斯单脉冲很接近，而且随着阶数的变化，波形的持续时间不会有很大的变化，因此人们便想到了用hermite多项式数的变化产生形状各异的脉冲，实现多元化的调制。为了寻求正交的波形，需对hermite多项式进行修正，即：

经过改动之后，便可以得到彼此正交的各阶hermite多项式了。这时可以在发送端同时发送n个不同形状的单脉冲，正交性使其互不干扰，接收端用相关接收技术即可把每一个信号分离出来。

图3给出了改进型hermite多项式时域波形。与此同时还可以通过搭建simulink电路得到想要的各阶hermite多项式脉冲。如图4给出了搭建电路和仿真波形。在simulink电路中，Hermite多项式的阶数由脉冲阶数单元控制，示波器1、2给出相应阶数和相应阶数减1阶的hermite脉形。

传输效率的提高带来系统性能的下降，这是许多系统所不能容忍的，因此需要进行编码。首先在形域采用BCH（7，4）对信号编码，这样一来传输速率是单脉冲的4倍，而误码性能则与单脉冲基本相同，随后在时域对信息帧进行BCH（31，11）编码，使性能进一步提高，最后还可以在时域和形域联合编码，误码性能会得到大幅度的改善，而传输效率仍然高于单脉冲系统。性能曲线如图5所示。

4应用前景和发展方向

凭借自身的众多优势，超宽带技术具有广阔的应用前景，UWB首先在美国军方和政府部门得到了实质性关注，并迅速应用于美国军队的无线电台组网（Adhoc）和高精度雷达检测系统中。2002年2月FCC准许UWB技术进入民用领域，条件是：“在发送功率低于美国放射噪音规定值-41.3dBm/MHz（换算成功率则为1mW/MHz）的条件下，可将3.1G～10.6GHz的频带用于对地下和隔墙之物进行扫描的成像系统、汽车防撞雷达以及在家电终端和便携式终端间进行测距和无线数据通信”。尽管该技术在应用中有如此多的限制，但它仍受到广大电信开发商的青睐。TimeDomain和MultispectralSolutions等公司已经向IEEE-802.15委员会提出了采用超宽带技术的议案，众多公司的研究部门乃至学校也都将该技术的研究提到了日程中来。许多现已成熟的技术纷纷与UWB进行结合，如UWB-OFDM、UWB-Adhoc、UWB-Wavelet、UWB-Neuralnetwork等，有的公司甚至已经利用这些技术生产出了实际的民用产品。

图4

笔者把超宽带技术的应用归纳为短距离无线通信、雷达探测和精确定位三个最主要的方面。其中在短距离无线通信中可用于密文传送、音/视频流传输、射频标签识别以及无中心自纺织网络（Adhoc）的物理层等领域；雷达方面主要用作防撞雷达检测、精密测高学、穿墙成像和探地雷达系统；精确定位则可用于资源跟踪和全球定位系统GPS（GlobalPositionSystem）。由此可见，UWB技术的背后蕴藏着巨大的商机。

当然，超宽带技术若要真正用于人们的日常生活，还有许多极具挑战性的课题，这也是超宽带技术近来乃至今后很长一段时间内研究和发展的方向。

（1）建立时域内的超宽带无线电发射器的模型，从时域角度设计天线的传输函数；

（2）研究超宽带信号产生和基本功能的优化；

（3）研究低电平赶宽带无线电信号集合而千万的干扰，有效平衡功率和通信范围的关系；

（4）超宽带跳时码的研究；

（5）研究移动Adhoc网络协议和路由协议，将超宽带技术应用于分布式的网络结构、盲捕获和自配置功能中；研究适用于超宽带类似于“蓝牙”系统的组网协议；

（6）研究基于超宽带无线电传输技术的无线IP协议；

（7）研究超宽带无线电的测试技术，包括传输信道的测试、估计、信道模型等。