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衛星通信技術則是由使用圍繞地球的同步/非同步的通信衛星來做一個中間站進行一種遠距離通信的實現方式。它本質上是由微波通信以及航天技術之上發展新穎的無線通信的技術,而衛星通信技術自身采用的無線電頻率為微波頻段。從而產生的衛星通信技術,它的主要特點就是傳輸的距離遠,且頻率高。也因為衛星通信頻帶寬,且頻率高,變化范圍大的重要優點,衛星通信技術在我國的軍事建設和經濟發展等方面都具有深遠的意義。
我國的現今衛星通信技術的發展在擴展新的頻段,加強先可用的頻段的利用率以及現在公用干線的通信網都應該一步步轉向跟隨寬帶化的發展趨勢,能夠準確地利用衛星通信技術來建立我國的衛星寬帶業務以及數字化通信網絡。所以對于衛星通信網技術而言應該逐漸的走向小型化的、智能化的未來方向。從目前我國的計算機科技的水平來看,假設把設備功能全部換由軟件來進行操作實現,那么由于軟件的特點也就是需要按照一條條的指令來運行,就算我們采用多處理器的方式來進行協助共同運算,也沒有辦法真正保障高頻率情況下的處理能夠及時有效,也使得軟件無線電技術在衛星通信領域中的使用范圍明顯受到限制。基于以上原因,以下設計想法是為了能夠讓軟件無線電技術能真正應用在衛星通信方面。
首先我們所有的設備都需要經過模塊化處理,各個模塊分開保證控制功能,以及各個模塊之間的高速數據的交換問題。而信道設備以及接口設備的內部結構信道設備包括調制解調器、信道的編譯碼器和置亂器等,在總的CPU的控制之下,信道設備的具體參數值可以做到由軟件來進行定義處理。而將無線射頻的設備、信道設備和接口設計在衛星通信技術中也是十分關鍵的存在。再來考慮到了衛星通信技術有著多址方式,業務類型廣以及其頻率高且變化區域廣等各種優點,在信道設備和接口設備的設計選用模塊化的設計構思。各個模塊應該能夠各自擁有能定義自身功能的各個軟件接口,而選用的軟件接口更應保證標準化以方便各個不同供應商的生產。然后在各個模塊的具體設計上面,也要根據具體運算量大小,選擇不同的軟件接口功能。再來根據具體的各類應用環境,更加靈活地修改和使用數據幀結構,并且保證以軟件協同硬件兩相結合的方式實現。最后就是設備功能和系統功能的定義要靠網絡管理系統來最終實現。
伴隨著因特網大面積普及及現在移動網絡的迅猛發展,衛星通信技術絕對會在未來迎來更進一步的發展機會。現在我國逐漸采用自主研發的通信衛星為主體,來建立完善的衛星通信系統。軟件無線電技術作為一個可利用在衛星通信方面的技術來說,也一定會伴隨衛星通信的腳步,成為加速我國科技發展的重要技術。
2結語
(一)概述
由于井下采礦具有作業人員在井下流動性大、地面人員難以及時掌握井下人員分布和作業進展情況以及下井后就無法確切地知道他們所處位置等特點,礦井一旦發生透水、火災等事故時地面工作人員因不能實時了解井下情況,會給搶險救災工作帶來極大的困難。特別是在突發冒頂和人員被埋的緊急情況下,由于人工描述不清或不能及時精確、自動探測被埋人員的準確位置,在低效率的管理模式下喪失寶貴生命的有效搶救時間。井下定位系統的核心識別設備采用具有國際先進水平的SUPER-RFID技術,它能夠及時、準確地將井下各個區域人員及設備的動態情況反映到地面計算機系統,使管理人員能夠隨時掌握井下人員、設備的分布狀況和每個礦工的運動軌跡,以便于進行更加合理的調度管理。當事故發生時,救援人員也可根據井下人員及設備定位系統所提供的數據、圖形,迅速了解有關人員的位置情況,及時采取相應的救援措施,提高應急救援工作的效率。
(二)無線射頻識別(RFID)技術
無線射頻識別(RFID)技術,是一種電子標簽或者無線標簽,利用無線射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID已經在日常生活中得到廣泛的應用,RFID的發展得益于芯片技術、無線技術、無線通信技術、數據交換與編碼技術、信息化處理技術和計算機技術等關鍵技術的綜合發展。RFID標簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點,可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。成本的節約和效率的提升,促使RFID技術成為各個行業實現信息化的重要切入點。近年來,隨著在物流、制造、公共信息服務等行業的廣泛應用,RFID技術自身的產業化也在穩步發展之中,在行業中的應用也日益廣泛和深入。同時,RFID技術開始與通信技術以及互聯網技術融合,朝著構建一個實現全球物品、人員信息實時共享的物聯網目標邁進,而這也正是RFID產業長遠發展的動力所在。
(三)將RFID應用在礦井中的優勢
隨著科技的不斷發展,將先進的科學技術應用到井下作業中,既能夠有效地避免重大事故的發生或者將損失減小到最低,又能夠提高生產效率。我國現已有多家礦山企業開始嘗試RFID技術,來實現井下作業管理,這就是在RFID射頻識別技術的基礎上搭建的一條地面上下溝通的橋梁,使地面人員能夠及時動態地了解井下人員、車輛、設備的身份、分布以及作業情況,一方面可以應用于井下安全管理,一旦有事故發生,地面人員可以準確、及時、快速地進行搶險救災、安全救護等等;另一方面還可以改善井下的生產調度,通過動態地獲取無軌運輸設備的方位信息等,同時,該系統還具備人員考勤功能,亦可對進出礦場的人員及車輛進行身份識別,以保障礦場的生產安全和財產安全。
(四)井下定位系統構成及工作原理
1.系統構成
井下定位系統設備主要包括:中心站主機、數據通信服務器、人員定位系統、無線射頻單元識別讀卡分站以及識別卡、礦用人員管理系統軟件、信息傳輸接口、通訊電纜、礦用隔爆兼直流穩壓電源等組成。目前國內井下人員定位系統組成網絡結構大部分是采用的RS485遠傳網絡,它具有接線簡單、傳輸距離遠和可靠性高等特點。
2.工作原理
井下人員定位系統是根據現場實際情況和要實現的功能,在礦燈收發處、礦井出入口、各個巷道分叉口和作業人員可能經過的通道中安放若干個無線標識讀卡分站(每一臺具有不同的ID號),將它們通過網絡連線與地面控制中心的計算機聯網。每個井下作業人員攜帶的礦燈上安裝一個具有唯一標示號的無線標簽(標示號與標簽攜帶人的身份、礦名、作業大隊和班組在計算機數據庫里唯一對應),當作業人員出入井下時只要通過或接近安裝在通道內任何一個標識讀卡分站,基站即會自動識別到路過人的標示號并立即上傳到地面控制中心的計算機。計算機程序將無線標簽的標示號(對應到個人)、無線標識讀卡分站的ID號(對應井下的具置)、該基站返回的強度信號和確切時間等信息實時記錄到數據庫里,數據庫管理程序可以對庫里存放的信息很方便地進行查詢、統計和生成報表等操作。如某個人目前所處位置的查詢、某區域的人員情況統計并在基于地形圖的背景上顯示出來、地面人員對井下人員呼叫、井下人員向地面人員報警、利用統計和報表生成功能構成礦山考勤系統。除日常管理之外,最重要的是井下人員定位系統對現場緊急輔助救援工作具有不可替代的作用,萬一井下發生事故或災難,可在電腦上立刻查出事故地點的人員數量和事發后人員的動態分布情況,考慮現場環境等多種因素,為及時組織救援在極短的時間提供準確和科學可靠的決策依據。從而避免了傳統人工方式傳遞信息的低效率、不準確、救援的盲目性和冒險性,為有效地組織救援贏得寶貴的生命時間,使災難的危害降到最小提供非常重要的不可替代的決策支持。
二、井下定位系統功能
井下人員定位系統可以實現的基本功能如下:
(一)通過礦區圖形信息作為用戶界面可以實時顯示和查詢井下情況。
(二)任何時間段(計算機由記錄的)井下全部或某個識別讀卡分站范圍有多少人。
(三)每個人在井下任一時間用表格方式表示的活動軌跡。
(四)查詢一個人當前的實際位置,查詢一組人當前的實際位置。
(五)地面人員對井下人員呼叫或井下人員向地面人員報警,方便調度中心快速電話聯系該人員和出現緊急情況時及時組織救援。
(六)井下人員在井下超過工作和升井時間自動向地面值班人員報警,便于管理者及時查明原因和組織搜救。
(七)查詢相關人員在任一識別讀卡分站的到/離時間和工作時間等信息,用于督促和落實重要巡查人員按時準點到位進行各項數據的測試處理,從制度和技術手段上杜絕人為因素而造成的相關事故隱患。
(八)井下人員總人數在巷道中的實時動態分布圖,計算機程序管理背景是根據井下的實際現場情況制作的礦區巷道地理圖,井下人員分布情況可生動形象地顯示在屏幕上。
(九)數據庫操作管理界面采用具有權限管理的基于局域網模式,可實現多點共享供多個用戶同時在不同地點查看。
(十)自動統計算出各類人員井下的各類報表(月報、周報和日報,如果需要的話可以隨時生成),如生產作業人員出入井時間表、出勤報表、加班報表、統計管理人員的巡查情況報表、請假和缺勤報表等,若有必要還可與工資報表系統提供軟件接口。
(十一)參觀訪問人員所處位置實時監測,是否按要求到達指定區域或已進入危險地帶。
(十二)一旦發生事故,能及時查出有多少人遇險,遇險人員在哪里和確定他們的身份。
(十三)搶險救援時采用手持移動搜救器,快速準確地識別遇險人員被埋人員具體地點、深度和方位,及時搶救有生還可能的人員,明顯提高搶險效率和救援效果。
(十四)可實現井下設備管理包括井下車輛和其他重要移動設備的實時位置識別等。
三、井下定位系統的技術特點
(一)使用全球開放的ISM頻段,無須申請和付費。
(二)多功能:實現了井下人員實時跟蹤定位、輔助考勤、軌跡查詢等重要安全管理功能。
(三)高容量:在井下可容納數百個礦用型讀卡器,以及大型礦業數萬員工同時使用標識卡。
(四)無線標簽與讀卡分站之間可實現雙向高速數據交換,透明/加密傳送數據和信息,即應用靈活又保證了數據安全,為在人員定位網上擴展移動數據采集、地面井下雙向信息交換和移動瓦斯監測系統提供了平臺支持。
(五)多種技術集成:系統集成了RFID技術、無線數據傳輸、總線傳輸等。
(六)定位系統可以向目標發出呼叫信息,如一般呼叫、緊急呼叫、撤離呼叫等信息;可以呼叫一個特定目標,也可以呼叫多個目標(群呼);信息可以在第一時刻立即傳達到每一個人,實現實時信息傳遞。緊急情況下,井下人員還可以通過便攜式卡向系統發出呼救信號,從而得到其他人員的及時救助。
(七)通過系統采集井下人員的分布情況,支持事故后準確地判斷人員所處位置,為實施應急救援創造有利條件。
四、井下定位系統作為輔助救援必要性
眾所周知,國內礦山企業事故時有發生,如何加強安全生產和安全監督工作力度,當災難降臨后如何提高救援和搜救工作效率,這類問題涉及國家、企業和個人的切身利益,涉及建立和諧社會維護安定團結局面的大事。因此,國家各級主管部門和企業領導應該盡一切可能將這類問題解決好。井下人員定位系統對現場緊急輔助救援工作具有不可替代的作用,萬一井下發生事故或災難,可在電腦上立刻查出事故地點的人員數量和事發后人員的動態分布情況,考慮現場環境等多種因素,為及時組織救援在極短的時間提供準確和科學可靠的決策依據。從而避免了傳統人工方式傳遞信息的低效率、不準確、救援的盲目性和冒險性,為有效地組織救援贏得寶貴的生命時間,使災難的危害降到最小提供非常重要的不可替代的決策支持。井下人員定位系統是整個礦山行業安全生產和穩定發展的需求,它可以提高安全生產和現代化管理水平,在災害輔助救援時發揮重要作用。盡管目前井下人員定位系統還不像瓦斯監測系統那樣已成行業的強制標準,但科學技術進步是礦山行業安全生產發展的必由之路,相信在不遠的將來,它的技術會不斷發展而其應用會得到進一步普及。
五、結論
論文摘要:早在七十年代,人們開始研究無線電通信技術。無線電通信技術有線電通信相比,具有不用架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等優點,備受市場的青睞。無線電通信技術為人們的生產和生活帶來的影響無疑是巨大的,但它亦有不容忽視的缺點,譬如聲音、文字、數據、圖像和視頻等傳輸的質量不甚穩定,由此造成的聲音失真、文字模糊、數據滯后、圖像和視頻失真都亟須改進之處,還有信號容易受到干擾、容易被人截獲造成通信內容保密性差[1],尤其在軍事和經濟領域,再一次說明無線電通信技術通信方法的拓新勢在必行。本文就無線電的優缺點進行分析,探討其通信技術所需拓新之處,并提出建議。
1無線電通信技術的發展歷程
1895年5月7日俄國物理學家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關系”的論文向全世界宣布無線電通信技術的誕生,并當眾展示了他發明的無線電接收機,那天俄國當局定為“無線電發明日”。
1896年3月24日,波波夫將無線電通信的通信距離延長到250米,做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術拉開新的序幕。
1898年,年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信,第一次實際性地使用無線電通信技術。
1901年,他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信,從此人類進入無線電波進行遠距離通信的新時代。
隨后,無線電通信技術如雨后春筍其涌現出來。直到1946年,美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題,從此超短波轉播站一些國家相繼建立了,無線電通信技術迅速普及開來[2]。
隨著電子技術的高速發展,信息超遠控制技術為滿足遙控、遙測和遙感技術的需要,于人們生產與生活中被廣泛使用;后來微電子技術也推動了電子計算機的更新換代,使電子計算機信息處理功能大大增加,日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術是以微電子和光電技術為基礎,以計算機和通信技術為支撐,以信息處理技術為主題的技術系統的總稱,是一門綜合性的技術。今天的信息化時代,就是電子計算機和通信技術緊密結合的標志。
無線電通信技術發展到今日,擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產等各個領域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術優點雖然卓越,但其缺點至今給技術的發展帶來很大的障礙,都是我們亟須解決的難題。
2無線電通信技術的特點
近些年無線電通信技術領域引入無線接入技術,是迅速發展起來的新技術領域,不需要傳輸媒質,部分接入網甚至入網的全部皆可直接采用無線傳播手段代替,無論是概念上還是技術含量上都產生了一個重大的飛躍,實現了降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半,優點主要體現在傳輸線路線、通信方式等方面,我們可以總結如下:
不受時空限制。大多數情況下,人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預知,而無線電通信不受時空限制的優點能夠采取靈活多樣的手段和方法,確保通信聯絡綜合高效,語音、數據、圖像的綜合傳輸暢通無阻,隨著近年來國內各個經濟領域和國際經濟的來往,無線電通信技術不受時空限制方法為其打開方便之門,尤其通信與網絡的連接,通信技術踏上新的臺階。
具備高度的機動性及可用性。無線電通信技術傳輸數字化、功能多樣化、設備小型化、智能化及系統大容量化決定了其具備高度的機動性和可用性,尤其在軍事構建地域通信網方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優點在抵抗水淹、臺風、地震等方面有較大的可靠性,一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通,這也是無線架輸的最大特點。
無線電通信技術雖然解決了架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等的難題,但其信號容易受到干擾、影響,還有容易被截獲造成了該項技術的保密性極差。無線電通信技術的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題,目前全球化經濟愈演愈熱,其信號的穩定性與安全性上升為經濟領域里關注的焦點,因此,無線電通信技術的通信方法拓新成為其發展的新話題。
3無線電通信技術之通信方法的拓新
21世紀無線電通信技術正處在關鍵的轉折時期,尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發展和IP技術的興起,欲求無線電通信技術適應未來社會生產和生活的需求。務必在通信方法上進行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術的缺陷,筆者認為,我們可以從通信技術、信息技術、網絡技術、藍牙技術、軟件技術等方面進行嘗試,主要可總結一下八點:
3.1采用了數字通信技術
提高系統頻譜資源的利用率,維持信號上的穩定,避免通信信號收到干擾,增大了系統通信容量,提供話音、圖像和數據等多種通信服務,確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術寬帶化的發展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術和高通透量網絡的發展起到關鍵的推進作用[3],尤其近年來世界范圍內全面展開,無線通信技術正朝著無線接入寬帶化的方向演進,這個方向對無線電通信信號源穩定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術
個人信息化在全球個人通信已經有著不爭的發展趨勢。個人信息話,能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞,大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網絡的樣式
技術上融合實現固定和其他通信等不同業務,在無線應用協議(WAP)的出現以后,無線數據業務的開展得到大幅度的推動,促進了信息網絡傳送多種業務信息的發展。隨著市場競爭的需要,傳統的電信網絡與新興的計算機網絡融合,尤其具備開發潛力接入網部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環路入等不同的接入設備,滿足了生活與生產地各種通信需求。
.5過渡電路交換網絡
關于過渡電路交換網絡,IP網絡無疑是核心關鍵技術,是最合適的選擇對象,處理數據的能力電路交換網絡大大提升,這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術作為信號傳感器
Bluetooth技術具有更高的安全性和適用性,利用藍牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向,一旦連接到Internet上的話,即可以實現更具備高度的機動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目,但它僅限于軍事通信領域,如果能夠推廣到市場,對于無線電通信技術的通信內容保密性來說將是一大跨步的改革創新。
3.8提高無線通信網絡可持續性
無線電通信技術的網絡設備如果沒有良好的配置和網絡部署,一旦受到安全威脅,其后果不堪設想。因此,無線電通信技術通信方法的拓新我們與必要提高網絡設備性能、優化設備配置、冗余備份等等手段來保證網絡的可靠性[4]。
結束語
回顧無線通信的發展歷程,無線電通信技術的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發展前景。鑒于市場對經濟的推進作用,盡管我國的無線電通信技術發展速度飛快,但面對我國12億人口的通信需求,無線電通信技術普及率低的問題,面對我國12億人口,網絡規模和容量方面就變得蒼白無力了。同時,無線電通信技術愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業積極拓新新的技術涵蓋面,提升自身的營業水平,為市場提供豐更加富的選擇,滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此,在無線電通信技術通信方法應用開發的發展潛力無窮,這要求我們積極加快無線領域的科技進步,為無線電通信技術創新出謀劃策,為全球信息化及經濟全球化的通信事業貢獻力量。
參考文獻
[1]《信號與系統(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學出版社2000年.
[2]《數字與模擬通信系統》LeonW.Couch,II電子工業出版社.
[論文摘要]隨著現代科學技術的飛速發展,構建完善堅強可靠的電力通信網,顯得越來越重要。文章結合電力通信的特點和需求及無線新技術的特性,分析無線通信技術在電網通信中的應用前景。
一、概述
電力通信網是為了保證電力系統的安全穩定運行應運而生的。它同電力系統的安全穩定控制系統、調度自動化系統被人們合稱為電力系統安全穩定運行的三大支柱。我國的電力通信網經過幾十年風風雨雨的建設,已經初具規模,通過衛星、微波、載波、光纜等多種通信手段構建而成為立體交叉通信網。隨著無線通信技術的發展,無線通信系統的特性發生巨大的變化。鑒于采用無線通信網不依賴于電網網架,且抗自然災害能力較強,同時具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸等優點,非常適合彌補目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡單介紹一下無線通信傳輸體制的應用特點和優缺點,并分析其在電力系統的應用前景。
二、無線技術介紹
(一)無線通信技術的概念
目前,無線通信及其應用已成為當今信息科學技術最活躍的研究領域之一。其一般由無線基站、無線終端及應用管理服務器等組成。
(二)無線通信技術的發展現狀
無線通信技術按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術,即基于IEEE802.15的無線個域網(WPAN)、基于IEEE802.11的無線局域網(WLAN)、基于IEEE802.16的無線城域網(WMAN)及基于IEEE802.20的無線廣域網(WWAN)。
總的來說,長距離無線接入技術的代表為:GSM、GPRS、3G;短距離無線接入技術的代表則包括:WLAN、UWB等。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。其中固定無線接入技術主要有:3.5GHz無線接入(MMDS)、本地多點分配業務(LMDS)、802.16d;移動無線接入技術主要包括:基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入。其中寬帶無線接入技術的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄帶無線接入技術的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統。
1.主流無線通信技術
從技術發展的趨勢可以看出,以OFDM+MIMO為核心的無線通信技術將成為未來無線通信發展的主流方向。而目前基于該技術的無線通信技術主要有:B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術。
2.其他無線通信技術
除了上述主流的無線通信技術外,目前已存在的無線通信技術還包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術及LMDS、MMDS、點對點微波、衛星通信等長距離通信技術。
(1)IrDA:InfraredDataAssociation,是點對點的數據傳輸協議,通信距離一般在0~1m之間,傳輸速率最快可達16Mbps,通信介質為波長900納米左右的近紅外線。
(2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段,使用跳頻頻譜擴展技術,通信介質為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。
(3)RFID:RadioFrequencyIdentification,即射頻識別,俗稱電子標簽。它是一種非接觸式的自動識別技術,通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID由標簽、解讀器和天線三個基本要素組成。
(4)UWB:UltraWideband,即超寬帶技術。UWB通信又被稱為是無載波的基帶通信,幾乎是全數字通信系統,所需要的射頻和微波器件很少,因此可以減小系統的復雜性,降低成本。
三、無線技術優劣分析
(一)WLAN技術分析
Wi-Fi的技術和產品已經相當成熟,而且大批量生產。該技術適用于無線局域網,作為有線網絡的延伸,對于特殊地點寬帶應用,盡管Wi-Fi技術應用非常廣泛,但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患,Wi-Fi采用的是射頻(RF)技術,通過空氣發送和接收數據。由于無線網絡使用無線電波傳輸數據信號,所以非常容易受到來自外界的攻擊,黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內盜取數據甚至進入未受保護的公司內部局域網。
(二)WiMax技術分析
WiMax是一個先進的技術,推出相對較晚,存在頻率復用性小、利用率低的問題,但由于最近才完成標準化,該技術的大規模推廣還需要實踐考驗。從應用前景看,該技術可以在較大范圍內滿足上網要求,覆蓋可以包括室外和室內,可以進行大面積的信號覆蓋,甚至只要少數基站就可以實現全城覆蓋。WiMax由于其技術的先進性和超遠的傳輸距離,一直被業界看好,是未來移動技術的發展方向,并提供優良的最后一公里網絡接入服務。
(三)WMN技術分析
WMN是正在研究中的技術,在研究中不斷地在不同方面結合各種技術的特點進行融合,而且暫時沒有一個成熟的產品系列來支持該技術的大規模應用。從應用前景看,WMN這一新興網絡不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應用空間,在其他方面如結合數據、圖像采集模塊可以對目標對象進行監控或數據采集,并廣泛應用到環境檢測、工業、交通等領域。隨著其他技術的不斷更新完善,WMN更好地與之相融合、互補,從而能夠揚長避短,發揮出各自的優勢。
(四)3G技術分析
3G于1996年提出標準,2000年完成包括上層協議在內的完整標準的制訂工作。3G網絡部署已具備相當的實踐經驗,有一成套建網的理論,包括對網絡的鏈路預算、傳播模型預算以及計算機仿真等。從商用前景看,目前,3G在部分地區已得到大規模的商業應用,比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經建設了3G的網絡。3G技術已經進入可以實用的階段,還有很多國家和地區正在建設或將要建設3G網絡。
(五)LMDS技術分析
本地多點分布業務系統LMDS是一種提供點對多點通信的固定寬帶無線接入技術,其工作頻率在20GHZ以上,利用毫米波傳輸,可在一定的范圍內提供數字雙工語音、數據、因特網和視頻業務,是一種非常好的寬帶固定無線接入解決方案。在最優情況下,距離可達8公里;但是由于受降雨的原因,距離通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通過扇區或基站設備將ATM骨干網基帶信息調制為射頻信號發射出去,在其覆蓋區域內的許多用戶端設備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號,在無需為每個用戶專門鋪設光纖或銅纜情況下,實現數據雙向對稱高帶寬無線傳輸。
(六)MMDS技術分析
MMDS的主要缺點是有阻塞問題且信號質量易受天氣變化的影響,可用頻帶亦不夠寬,最多不超過200MHz。其次,MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。由于MMDS采用的調制技術主要是相移鍵控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度調制QAM調制技術,無法做到非視距傳輸,在目前復雜的城市環境下難以推廣應用。另外,MMDS沒有統一的國際標準,各廠家的設備存在兼容性問題。中國-七)集群通信技術分析
數字集群系統具有很多優點,它的頻譜利用率有很大提高,可進一步提高集群系統的用戶容量;它提高了信號抗信道衰落的能力,使無線傳輸質量變好;由于使用了發展成熟的數字加密理論和實用技術,所以對數字系統來說,保密性也有很大改善。
數字集群移動通信系統可提供多業務服務,也就是說除數字語音信號外,還可以傳輸用戶數字、圖像信息等。由于網內傳輸的是統一的數字信號,因此極大地提高了集群網的服務功能。
(八)點對點微波通信技術分析
微波傳輸的優勢主要體現在以下幾個方面:第一,可以降低運營商的運營成本。與租用線路相比,微波系統的投資只要一年左右即可收回。第二,微波傳輸系統部署簡潔快速。與傳統的傳輸手段相比,其快速部署的優勢可以更快地滿足新業務發展的需要。第三,目前的微波產品對未來的發展是有保障的,對于運營商的新業務和新需求都可以給予很好的支撐。未來,微波傳輸系統將升級到全IP的平臺之上,可以全面支持運營商未來的發展。
(九)衛星通信技術分析
利用衛星在有些人口不很密集的地區來配合陸地通信。在這些地區散布著范圍較廣但不密集的用戶,可以利用衛星作為用戶連至固定有線網的接入設施。在陸地通信網已經構成寬帶多媒體通信網的環境下,利用衛星建成寬帶衛星接入系統是比較好而切合實際的方案,經濟又可靠。
但是衛星通信畢竟是采用衛星作為通信平臺,其地面站的建設、通信信道租用費用都需要花費大量資金,而且通信資源為衛星通信公司所有,受其帶寬的限制,使得大量數據的傳輸需要付出非常大的代價。因此,作為日常生產、生活使用是極為不經濟的;而將衛星通信作為應急通信、作戰通信、海外通信等則比較適合。
四、無線技術綜合比較
目前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。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。
首先,從標準化程度上看,本報告所涉及的技術中,僅僅WMN技術沒有成熟的標準體系,LMDS、MMDS、集群通信均有多種標準,只是沒有統一的國際標準,其余的技術均已經完成標準化工作,并且都進行了試驗網建設和商業網建設。
從頻率上看,Wi-Fi技術、WMN均使用的是開放頻段,WiMax技術、3G技術等其他技術使用的是授權頻段。
從覆蓋范圍上看,Wi-Fi技術、WMN技術屬于局域網無線接入技術,僅覆蓋35m~100m;WiMax技術、3G技術、LMDS技術、MMDS技術、集群通信屬于城域網接入技術,覆蓋范圍在1km~54km不等,而衛星通信、點對點微波則屬于廣域網技術,通常用于通信主干組網建設。
從傳輸速率上看,點對點微波和衛星通信屬于干線傳輸技術,不同的情況速率變化較大,而其余的技術均為接入技術,僅僅是3G技術接入速率最小,僅為384k,而其余技術均為幾十M甚至上百M的速率。
從調制技術上看,其中WiFi技術、WiMax技術、WMN、3G技術均采用最新的調制技術OFDM,其余的技術均未采用OFDM調制技術。
從天線技術上看,僅僅3G和WiMax技術采用了MIMO技術,而其他技術均未采用MIMO技術;從傳輸環境上看,僅僅WiMax技術和3G技術支持非視距傳輸,其余技術均要求視距傳輸環境;從網絡安全和QoS機制上看,WiMax技術和3G技術在這方面做得比較優秀、完善,其余的均存在較大的問題。
關鍵詞:AD9854,無線電羅盤,測試信號源
1 引言
無線電羅盤是利用無線電技術進行定向的導航設備。它可以根據地面導航臺發射的無線電波的來向,自動測出電臺相對方位角,以保證飛機沿正確航線飛行。無線電羅盤技術性能的優劣對保障飛機作戰訓練、飛行安全起著重要的作用,因此,對其性能的測試是至關重要的[1]。
無線電羅盤測試信號源的主要作用是模擬地面導航臺站的無線電信號,供羅盤性能測試之用。傳統的羅盤信號模擬器由于采用了機電式調頻、調相技術,因而易產生干擾、測試精度不高、可靠性較低,且體積較大。免費論文參考網。DDS技術是近幾年來迅速發展的采用全數字化的頻率合成技術,具有集成度高、體積小、相對帶寬較寬、相位連續性好等優點,并能直接與單片機接口構成智能化的頻率源。無線電羅盤測試信號源是以直接數字頻率合成技術(DDS)為基礎,以單片機控制為核心,通過控制DDS芯片輸出信號的各參數,得到滿足羅盤測試需求的信號。因此它是一種易于實現的數字式智能化自適應頻率控制系統。
2 DDS的基本原理
2.1 DDS的工作原理
直接數字頻率合成技術(Direct DigitalSynthesizer)是從相位的概念出發直接合成所需波形的一種頻率合成技術。DDS的原理框圖如圖2-1所示,它包含相位累加器、波形存儲器、數模轉換器、低通濾波器和參考時鐘五部分。免費論文參考網。在參考時鐘的控制下,相位累加器對頻率控制字進行線性累加,得到的相位碼對波形存儲器尋址,使之輸出相應的幅度碼,經過數模轉換器得到相對應的階梯波,最后經低通濾波器得到頻率連續變化的波形。
圖中的參考頻率源是一個高穩定度的晶體振蕩器,其輸出信號提供DDS中各部件同步工作。頻率控制字K送到N位相位累加器中的加法器數據輸入端,相位累加器在時鐘頻率的作用下,不斷對頻率控制數據進行線性相位累加,當相位累加器累積滿量時就會產生一次溢出,累加器的溢出頻率就是DDS輸出的信號頻率。由此可看出,相位累加器實際上是一個模數2為基準、受頻率控制字K控制而改變的計數器,它累積了每一個參考周期內合成信號的相位變化,這些相位值的高位對ROM尋址。在ROM中寫入了2N個正弦數據,每個數據有D位。不同的頻率控制字K導致相位累加器的不同相位增量,這樣從ROM輸出的正弦波形的頻率不同,ROM輸出的D位二進制數送到DAC進行D/A變換,得到量化的階梯形正弦波輸出,最后經低通濾波器濾除高頻分量,平滑后得到模擬的正弦波信號。
波形存儲器主要完成信號的相位序列到幅度序列之間的轉化。從理論上講,波形存儲器可以存儲具有周期性的任意波形,在實際應用中,以正弦波最具有代表性,也應用最廣。DDS輸出信號的頻率與時鐘頻率以及頻率控制字之間的關系如式(2-1)所示
(2-1)
式中,fout為DDS輸出信號的頻率,K為頻率控制字,fc為時鐘頻率,N為相位累加器的位數[2]。
2.2 AD9854芯片介紹
在無線電羅盤測試信號源中,我們采用的是ADI 公司推出的高性能DDS芯片AD9854,該芯片超高的工作頻率、方便靈活的外部接口方式、多種信號輸出形式使其具有較高的性價比。AD9854芯片具有高達300MHz的內部時鐘頻率、多種省電模式、單端或雙端差分時鐘輸入、自動雙向頻率掃描(鋸齒波)輸出等特點。其主要功能包括:
(1)可實現12位DAC正交雙通道輸出;
(2)雙48位可編程頻率寄存器(一路頻率控制字,一路步進頻率控制字,頻率分辨率可達微赫);
(3)雙14位可編程相位寄存器;
(4)雙12位可編程幅度控制寄存器和鍵控可編程幅度漸變開關功能。
此外,AD9854能夠產生多種形式的輸出信號,其工作模式有:單頻模式(SingleTone)、頻移鍵控模式(FSK)、頻率漸變FSK模式(Ramped FSK)、二位相移鍵控模式(BPSK)和線性調頻模式(FM Chirp)。
3 羅盤測試信號源設計
3.1 無線電羅盤性能測試要求簡介
對無線電羅盤性能的測試分為接收機靈敏度測試和定向靈敏度測試。
無線電羅盤接收機靈敏度是指羅盤接收機能夠接收到的最小信號值。測試時,只需要將垂直天線輸入信號通過均衡器接入,不需要環形天線。要求產生信號波段范圍為100Hz~1.8MHz,調制頻率為400Hz,調幅度為30%。羅盤接收機輸入值為0~20μV,則接收機靈敏度應≤10μV。