毫米波光纤无线通信技术

毫米波光纤无线通信技术
毫米波光纤无线通信技术

第9卷第1期2009年2月

湖南工业职业技术学院学报

J OURNAL O F HUNAN INDUSTRY POLYTEC H NIC

V o l 9N o 1Feb 2009

毫米波光纤无线通信技术

李 佳,刘霜霜

(湖南工业职业技术学院信息工程系,湖南长沙 410208)

[摘 要] 随着网络电视(I PTV )、视频点播(VOD )等数字多媒体技术的迅猛发展,传统的无线通信系统已不能满足日益增长

的宽带业务需求。毫米波光纤无线通信技术既充分利用了现有光纤的高带宽、低损耗等特点,又发挥了无线通信的高度灵活性优点,因此,有机结合了光纤和无线通信优点的毫米波光纤无线通信技术是最理想的选择。

[关键词] 光通信;光纤无线通信系统;毫米波;色散;相位调制器(P M );载波抑制调制(OCS )[中图分类号] TN 929 11

[文章标识码] A

[文章编号] 1671-5004(2009)01-0023-02

OpticalM illi m eter W ave G enerati on i n R adio over F i ber Syste m

LI Jia ,LIN Shuang-shuang

(H unan Indu stry Po l ytechn ic ,Changs h a 410208,H unan)

[Abstract] W it h t he rap i d devel opm en t of d i g it alm u lti m ed i a technologies s u ch as I PTV 、VOD ,traditi onalw ireless co mm un i cati on syst e m no

l ongerm eet the i ncreas i ng de m ands ofw i de bandw i dth serv i ces .The rad i o-over-fi b er (ROF)technol ogy can n ot on l y take f u ll advan t age of the charact eristics of op tical fi b er

s high band w i d t h and lo w l oss ,but all the h i gh flex i b ilit y ofw i rel ess co mm un ication .Therefore ,The rad i o-over-fi ber (ROF )techn ol ogy ,comb i n i ng m erit s of t he fiber co mm un i cati on and t he w ireless co mmun i cati on technologies ,is t h e b est sel ecti on .

[K ey words] opti cal comm un i cati on ;rad i o –over-fi ber (ROF );m illi m iter w ave ;d i spers i on;phase m odu l ator (P M );opti cal carri er

suppressi on (OCS)

[收稿日期] 2009-01-22

[作者简介] 李 佳(1982-),女,湖南祁阳人,湖南工业职业技术学院信息工程系助教,研究方向:计算机技术。

毫米波光纤无线通信(R ad i o over F i ber ,简称R oF )的概念融合了两种常规技术 无线通信和光纤传输。目前,毫米波光载波信号的光学产生和传输就是ROF 系统的研究热点。人们已提出了一系列方法,大概可分为三类:直接调制激光器产生光毫米波信号、光外差技术和使用外部调制器法。

一、直接调制激光器产生光毫米波信号

这是最简单的毫米波光载波产生方法,它是采用毫米波

副载波信号直接强度调制激光器光源。直接调制具有简单、损耗小、经济、容易实现等优点,但这种技术往往受到激光器调制带宽限制造成,因此不适合高频率毫米波光载波信号的产生。同样,由于其工作方式所造成的固有缺陷 啁啾现象,会引起调制啁啾,而造成传输信号严重的色散,因此只适用于2.5Gb /s 速率以下的信号调制。

二、光外差法产生光毫米波信号

该技术传输的是窄线宽光波信号,因此色散效应的影响

很小。因此,光外差方法既可以克服光纤中的色散问题,又可以简化基站的结构和成本,成为近年来ROF 发射机研究工作的热点。

由于信号直接调制在一个窄线宽的光波上,这就避免了数十GH z 高频调制所带来的困难,又解决了光纤色散对高频调制光信号影响的问题,其基本原理简图如下图1所示:

从上图可看到,该技术需要两个使用两个半导体激光器

,图1 光外差方案简图

它们之间的随机相位噪声,导致外差接收产生的拍频毫米波信号也将存在相位噪声,这将对系统性能造成严重的影响。为此,近些年人们提出了光注入锁定法(Optical In jecti on L ock i ng ,O I L )、光学锁相环法(Optical Phase Locked L oop s ,OPLL )和光注入锁相环法(O pti ca l In j ec tion Phase Lock L oop ,O IPLL )等方法以减少随机激光器的相位噪声的影响。

光注入锁定法的原理如图2所示[5]。这一方法可以获得相对低的相位噪声,

预期成本也很低。

图2 光注入法原理图

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光学锁相环法采用电子学方法检出主、从激光拍频的相位差,更好地解决了半导体激光器的相位噪声问题。其原理图如图3所示[6]。主、从激光器分别在不同的光学频率运转;它们的拍频毫米波信号被光探测器检测;该拍频信号经放大后,与一个参考信号发生器的电信号发生无线电拍频,检出相位噪声信号。该信号经环路滤波器放大处理,反馈调整从激光器的工作电流,实现从激光器对主激光器输出光波的相

位锁定。

图3 光学锁相环原理图

光注入锁相环法结合了上述两种方法的优点,克服了它们存在的不足。光注入锁相环法巧妙地将上述两种方法的优点结合在一起,实现了在较大范围内对较宽线宽激光的锁定,图4

显示了这一方法的原理图。

图4 光注入锁相环法的原理图

三、外部调制器法产生光毫米波信号

光学外部调制具有稳定高、易于配置的优点,已越来越多

的被用来产生毫米波光载波信号。全光生成光毫米波是RO F 系统中的关键技术,使用外部强度调制器是最简单、最精确的一种方法。

在传统的强度调制中,一般是采用双边带调制(包含光中心载波和两个边带)。然而,双边带调制产生的毫米波光载波信号光纤传输时受色散影响严重,传输距离很短。

为克服色散引起的毫米波信号衰减,人们提出了单边带调制。单边带调制优于双边带调制,尤其是在光毫米波的传输距离方面,因为它减小了光纤中色散的影响。G raha m H.S m ith 利用双驱动M Z M 调制器调制产生了单边带毫米波光载波信号,其实验原理图如下图5。

用单边带调制有效克服了光纤色散的影响,传输距离增加到80k m 。然而,从上图可以看出,这种方式需要对称的射频信号,同时又需要复杂的控制电路,因此系统实现成本较高。同样,由于单边带信号在中心载波处的直流分量成分很大,单边带信号的接收机灵敏度比双边带信号低。为了提高

接收机

图5 用SSB 调制传输80km 的实验框图

灵敏度,可用一个布拉格光纤光栅(FBG )将直流分量抑制掉。提出采用两个EAM 调制器来实现,可以简化系统配置。其实验装置图如下图6

所示。

图6 用两个EAM 实现SSB 调制实验装置图

另外一种实现方法通过外加滤波器滤除双边带信号的其中一个边带。布拉格光纤光栅是理想的滤波器件;也可以采用FP 滤波器;为提高波长的可调性,也有人设计出了波长自适应单边带滤波器以滤出边带。采用滤波的方法能够简化系统的结构,另一个主要优点是便于与D W DM 系统的融合。基于滤波方法的单边带调制也可以应用于波长再利用系统,采用滤波的方式产生单边带信号,在基站将一部分载波分离出来以作为上行链路的调制载波再利用,构成了全双工的RO F 系统。

利用载波抑制调制方式产生毫米波光载波信号最早是由O R e illy 提出,其基本思想是一方面通过调节M Z M 调制器的偏置电压使产生的光信号的偶数边带被抑制,其中包括中心载波;另一方面,通过调节驱动信号幅度,以保证产生的光信号的高阶边带被抑制。由于只保留了上下一阶边带,因此在接收端上下边带拍频后将产生出双倍驱动信号频率的毫米波信号。

与传统的双边带、单边带产生毫米波信号相比,采用抑制载波调制方式产生的毫米波光载波信号最大的优点是产生的光载波频率提高了一倍甚至更多倍数。而且,用光载波抑制调制方案,有最高的接收机灵敏度,最高的频谱效率,并且在经过长远距离传输后,有最低的功率损耗。同时,用光载波抑制调制方案,其结构简单而且对R F 信号、电放大器、光调制器等ROF 系统中的电、光成分的带宽要求都很低。采用载波抑制调制方案,很容易实现密集波分复用(DW D M )中,多条信道的同时调制和上变频,并且不会发生信道间功率的相互渗透,也不会产生其它任何的非线性效应。通过载波抑制方案实验证实了单信道和DW DM 中多信道的可行性。其单信道ROF 系统和16信道的DW D M 的ROF 系统的实验原理图分别如下图7、图8所示。

(下转第87页)

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的宗教改革运动正如火如荼地进行着。!圣经?的翻译也是这次运动的主要内容。丢勒是一个宗教改革的忠实支持者,将上帝的启示翻译成形象语言也是丢勒所致力的事业。他甚至在1500年所画的一幅自画像中将自己的形象画成了基督的形象,有着一股高傲和自信的神态。罗姆的形象出现在他的笔下也是很自然的。于是,丢勒把这位荷兰老人描绘成为了一位灰白须发、支颐沉思的学者,老人形象被神圣化了。但是,从对画面的解读中我们不难看出,画面中的老人的神态略带慵倦,丢勒似乎想表达一个什么思想,是对尘世和天国产生了一种漠然的情绪?是对现实生活的厌倦?在画中老人的身上,我们可以隐约地看到画家自己的影子。这样,!老人头像?便有了自画像的内容。

我们再仔细观察!老人头像?,发现画中还明显流露出一种深刻的忧郁。这种忧郁来自多方面。首先,作此画时,画家已经到了不惑之年,心中不免对人事充满了疑惑和焦虑,对生命、对世事的无常产生了无限的感慨和无奈,甚至变得更加善感。这位年届50、一生为死亡的恐惧所困扰和折磨的画家在画作的上方无不羡慕地写下了这样一句话,#在安特卫普的这个人已经93岁了,却仍然健康强壮?,想到自己或许不能如他一样长寿,笔下自然流露出一丝忧郁。其次,或许是画家对当时的德国现状产生了不安和忧虑。再次,或许是画家对自己这位已经在欧洲画坛享有盛名的画家却不得不到外国去寻找生命和创作的动力而感到无奈。作了此画七年后,丢勒就离开了人世。把生命定格在57岁的坎上,始终没能活到画中老人的岁数,使我们更能理解到画中的忧郁。

总之,不管是出于哪种原因,这种忧郁在当时明朗欢快的意大利艺术中还不多见,却是北部文艺复兴艺术的一个显著特征。它在丢勒的继承者荷兰画家布鲁格尔的手中发展到了极致后,终于在随后的巴洛克时期成为欧洲艺术的时代精神。正是丢勒艺术中的忧郁使其成为一个先锋派,而隐藏在作品深处的对人自身的迷惑和怀疑则使其艺术具有了某种现代性,使我们有了与之对话的可能。

[参 考 文 献]

[1] 中央美术学院美术史系外国美术史教研室 外国美术简史

[M ] 北京:高等教育出版社,1998

[2] 李蒲星 西方美术文化发展史[M ] 长沙:湖南师范大学出版

社,2001

[3] 中川作一 视觉艺术的社会心理[M ] 上海:上海美术出版

社,1996 [4] 沃尔夫林 阿尔布雷特 丢勒的生活和艺术[M ] 普林斯顿出

版社,1955

(上接第24页)

从上面的实验图可以看出,该载波抑制方案使用了两个外部调制器:第一个外部调制器为强度调制器(I M ),用来将数据信号载到光载波上;第二个外部调制器为双臂的铌酸锂调制器(D -LN -M Z M ),利用调制器固有的非线性效应,通过R F 信号驱动来实现载波抑制调制,

从而生成光毫米波。

图7 用载波抑制调

制方案生成光毫米波的实验装置图

图8 使用OCS 的16%2.5G b /s 信号上变频的实验装置图为了进一步降低系统成本,简化系统结构,L.Chen 提出一种仅使用一个外部调制器,基于载波抑制的方案。图9为该方案的原理图。该方案中数据信号直接调制激光器,控制激光器的输出,使得输出的连续光波中就带有数据信息,然后仅用一个强度调制器就生成

了光毫米波。

图9 仅使用一个调制器和直接调制激光器的原理框图

上述方法,虽然在单信道中对系统有一定的简化,但是要应用到D W DM 系统中不便操作,无法简单地同时进行全光上变频。

[参 考 文 献]

[1] W.S t eph ens and T.Joseph,#Syste m c h aracteristics of d irectm odu

lat ed and externall y m odu l ated RF fi ber -opti c li nks ,?Light w ave Techno l ogy ,Jou r n al o,f vo.l 5,pp.380-387,1987

[2] E.I .A cker m an and C.H.Cox ,#RF fiber-op tic li nk perfor m

ance ,?M i cro w ave M agazi n e ,I EEE,vo.l 2,pp .50-58,2001 [3] D .W ak e , C.R.L iana ,and P. A.Dav i es ,#Opti cal generati on of

m illi m eter-w ave s i gn al s f or fi ber-rad i o s yste m s us i ng a dual-mode DFB se m iconduct or l aser ,?IEEE T ransacti on s on M i cro w ave Theory and Techn i ques ,vo.l 43,pp .2270-2276,1995 [4]

R .H ofstetter ,H.

S ch m uck,

and R .H ei d e m ann,#D i spersion

eff ect s i n op tical m illi m eter-w ave s yste m s us i ng self-heterodyne m et h od for tran s port and generati on ,?I EEE Transacti ons on M i cro w ave Th eory and Techn i ques ,vo.l 43,pp .2263-2269,1995

[5] R .P .B raun ,G .Gross kop,f D .Rohde ,and F.Schm i dt ,#Lo w -

phase-noisem illi m eter-w ave generati on at 64G H z and dat a tran s m i ss i on u si ng opti cal s i deband i n jection l ock i ng ,?IEEE Phot on ics Technology Letters ,vo.l 10,pp.728-730,1998

[6] R . A.G riffi n and K.K itaya ma ,#Op ticalm illi m etre-w ave genera

tion w ith h i gh s p ectral purit y u si ng feed -forward op tical fiel d m odu lati on,?E l ectron i cs Letters ,vo.l 34,pp.795-796,1998

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无线通信技术应用及发展

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/aa18403255.html, 无线通信技术应用及发展 作者:郭永刚路彬 来源:《电子技术与软件工程》2018年第19期 摘要 无线通信技术作为推动我国经济不断向前发展的重要力量,不仅促使我国生产力水平不断得到提升,而且还有效改善了人民的日常生活质量,并在电力系统之中得到了广泛的应用与发展,特别是在电力通信方面起着关键的作用,为我国电网建设提供了全面的技术保障。安全有效的电力系统可以在各个方面合理地分配电能,遇到电力系统事故可以予以及时的解决。电力通信系统作为电力系统的重要组成成分,能够促使电网调度工作达到自动化以及现代化的目的,并且从根本上保证电网的安全性以及经济性。 【关键词】无线通信技术应用发展 随着我国经济发展水平的不断提升,科学技术的不断进步,促使现代通信技术变得更加科学化以及数字化。由于当前信息知识更新速度较快,而且经济发展速度呈现高度上升趋势,使得人们在信息获取方面提出了更高的要求。为有效解决无线通信技术在使用过程中出现的问题与矛盾,必须要全面秉持创新理念,综合运用与之相关的技术手段来予以解决,从而在最大程度上满足人们在信息获取方面所提出的各项需求,并为其不断提供多方面的信息资源,为科学规划工作的顺利开展奠定良好基础,推动无线通信技术蓬勃发展。 1 无线通信技术的发展 1.1 无线通信技术的联合化与集成化 全面结合我国当前资金状况、技术水平以及市场需求等相关方面的内容,将会采用融合方式来对目前的无线网络开展异构网络的联合工作,从而促使通信网络的形成,并成为无线通信技术发展内容之一。现阶段,我国网络融合形式包括:接入网、核心网融合以及业务融合等,对于选择不同的网络来实现接入工作时,需要先对其开展协同工作,从而促使无线网络的使用者达到无线漫游的目的。在构建未来通信终端时,需要为其添加配置能力,并不断提升该项能力,便于计算机与通信技术进行全面的融合,而且在该种技术下通信终端便不会接收到用户的干预内容,同时还可以为用户提供丰富多样的网络接入方式,便于其随时展开网络监控工作,及时更新升级与之相关的软件。除此之外,由于时代不断进步,人们需求水平不断提升,因此未来无线通信技术的构建要全面符合时代发展特征以及全方位满足用户提出的各项需求,而且无线通信技术要保证能够实现多种功能集成的目的,例如语音、数据以及图像业务的综合、无线传输模块的综合等。 1.2 无线网络通信技术的有效融合

“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项XXXX年度课题

“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项2011年度课题申报指南 二○一○年五月

“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项2011年度网上公示的申报课题分属以下五个项目: 项目1:LTE及LTE-Advanced研发和产业化 项目2:移动互联网及业务应用研发 项目3:新型无线技术 项目4:宽带无线接入与短距离互联研发和产业化 项目5:物联网及泛在网 项目1 LTE及LTE-Advanced研发和产业化 项目目标: 本项目“十二五”期间的目标是:实现LTE产业化及规模应用;开展LTE-Advanced关键技术、标准化及整体产业链的研发和产业化。具体包括: 1) LTE研发和产业化:完成TD-LTE的多频多模芯片、终端、系统和仪表设备等产业链各环节的产业化,解决产品开发及实际应用中的关键技术,实现规模应用。 2)LTE-Advanced标准化、研发和产业化:积极参与3GPP LTE 增强型技术的标准化工作,拥有一定数量的基本专利,对关键技术进行研发,形成完整产业链,研制出具有国际竞争力的产品。建立技术试验环境,建设2~3个规模试验网。 3)TD-SCDMA及其增强型优化和提升:支持一致性测试仪表开发和完善、开发新的业务应用等。 2011年本项目主要考虑安排基带芯片、仪表等产业链薄弱环节

中还需支持的课题以及高铁等特殊环境下的研发课题。 课题1-1 TD-LTE面向商用多模终端基带芯片研发 课题说明:终端基带芯片是TD-LTE产业链最重要的环节,也是我国比较薄弱的环节。由于难度大、国际竞争压力大,时间紧迫,所以应立即启动,并确保足够投入。 研究目标:开发面向商用的支持TD-LTE和TD-SCDMA/GSM的多模终端基带芯片,TD-LTE能够满足3GPP R8、R9和国相关规的要求, TD-SCDMA支持3GPP R7版本。 考核指标:提供1000片面向商用的多模芯片给终端厂家,用于运营商牵头的规模试验。完成面向商用芯片的研发。所提供芯片应能够满足3GPP R7、R8、R9和国标准主要指标要求。向TD-LTE终端设备厂商提供面向商用的基带芯片。主要技术指标如下: –支持TD-LTE和TD-SCDMA/GSM多模; –下行支持2×2 MIMO方式; –下行支持单/双流波束赋形解调; –下行支持64QAM、16QAM、QPSK和BPSK调制方式; –支持可变速率带宽,包括5MHz, 10MHz, 15MHz和20MHz; –支持非对称时隙配置; –半导体工艺线宽:65nm及以下。 完成芯片优化工作,重点是芯片的性能、稳定性和功耗指标能达到面向商用要求。 申报单位须提供具体说明:与国际、国相关标准的符合程度;芯

水下无线通信办法ok

精心整理水下无线通信系统方案 Version1.00 成都信息工程学院科技处 2014年3月20日

一、几种水下通信方式比较及选择 水下通信主要采用声、电磁波、光几种方式,各种通信方式有其特点及应用范围,各有利弊,现分析如下: 1、在水中传播的各种波中,以纵波(声波)的衰减最小,因而声纳技术和水声信息传输技术被广泛采用和关注。目前,水下无线通信广泛使用的是声学通信技术,水声通信技术具有通信距离远、通信可靠性高等优点,声学通信技术在浅海和深海的水下无线通信领域中得到了广泛的应用。但是,水下声学通信也有诸多的局限性。(1)水声信道传输延时长、传输速率低。水中声波的传播速度 约为 2 长 3 水 上转变成随着信号变化的电流来驱动光源,即将电信号转变成光信号,然后通过透镜将光束以平行光束的形式在信道中传输;接收端由透镜将传输过来的平行光束以点光源的形式聚集到光检测器上,由光检测器件将光信号转变成电信号,然后进行信号调理,最后由解码器解调出原来的信息。但其也有明显缺点,通信方向性要求较高(要求发射及接收对准),偏离角不能太大,通信距离也有限(数百米),同时功耗也较大,应用受到限制。 4、目前还有采用LED光进行水下通信,现对于激光通信,其通信方向性要求现对较低,工程实现较容易,即偏离角可以允许较大高,是当前较高效的近距离水下信息传输技术。与水下声学通

信技术相比, 受环境影响大、可适用的载波频率低、 传输的时延大等不足。首先,可以实现水下大容量数据传输;其次,光学通信具有抗干扰能力强,不易受水温度和盐度变化影响等特点,具有良好的水下电子对抗特性;第三,光波具有较好的方向性,如被拦截,会造成通信链路中断,使用户会及时发现通信链路出现故障,因此具有高度的安全保密性: 第四,光波波长短,收发天线尺寸小,可以大幅度减少发射与接受装备的尺寸和重量,并且目前光电器件的转换效率不断提升,功耗不断降低,这非常适合水下探测系统设计对有效载荷小型化、 )进行 光接 三、系统设计中几个技术问题的设计考虑 系统设计的关键及技术难点在于水下通信的实现,以及在小功率限制下的功率有效利用及尽可能大的光发射功率控制。

无线通信的发展历程

无线通信系统的发展历程与趋势 现代无线通信系统中最重要的两项基础是多址接入(Multiple Access)和双工(Multiplexing)。从1G到4G的无线通信系统演进史基本上就是在这两项技术上进行不断改进。 多址接入技术为不同的用户同时接入无线通信网提供了可能性。给出了三种最典型的多址接入技术:FDMA、TDMA和CDMA的比较。 双工技术为用户同时接收和发送数据提供了可能性。两种最典型的双工技术:FDD模式和TDD模式。 中国无线通信科技发展史和未来走向范文 当今,全球无线通信产业的两个突出特点体现在:一是公众移动通信保持增长态势,一些国家和地区增势强劲,但存在发展不均衡的现象;二是宽带无线通信技术热点不断,研究和应用十分活跃。 1 无线通信技术的发展历程 随着国民经济和社会发展的信息化,人们要通信息化开创新的工作方式、管理方式、商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以及消费与生活方式。无线通信也从固定方式发展为移动方式,移动通信发展至今大约经历了五个阶段:第一阶段为20年代初至50年代初,主要用于舰船及军有,采用短

波频及电子管技术,至该阶段末期才出现150MHZ VHF单工汽车公用移动电话系统MTS。 第二阶段为50年代到60年代,此时频段扩展至UHF450MHZ,器件技术已向半导体过渡,大都为移动环境中的专用系统,并解决了移动电话与公用电话网的接续问题。 第三阶段为70年代初至80年代初频段扩展至800MHZ,美国Bell研究所提出了蜂窝系统概念并于70年代末进行了AMPS试验。 第四阶段为80年代初至90年代中,为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段,并逐步向个人通信业务方向迈进;此时出现了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各类系统与业务运行。 第五阶段为90年代中至今,随着数据通信与多媒体业务需求的发展,适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起,其全球标准化及相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进,包括从第二代至第三代移动通信的平滑过渡问题在内。 2 第一代无线通信系统 采用频分多址(Frequency Division Multiple Access)技术组建的模拟蜂窝网也被称为第一代(First Generation,下称1G)无线通信系统。这些系统中,话务是主要的通信方式。由于采用模拟调制,这些

浅析水下无线电能传输技术的发展及应用趋势

浅析水下无线电能传输技术的发展及应用趋势 发表时间:2019-06-28T09:41:40.967Z 来源:《中国电气工程学报》2019年第4期作者:赵文圣  [导读] 摘要:无线电能传输技术是当下研究的热点,是人工智能、电子信息、电气设备等方面重要研发方向,因其使用较比方便,在某些特殊的环境能够发挥更大的作用。而水下无线电能传输根据研究价值,笔者粗浅分析了水下无线电能传输技术的发展及应用趋势。中国矿业大学 221116 摘要:无线电能传输技术是当下研究的热点,是人工智能、电子信息、电气设备等方面重要研发方向,因其使用较比方便,在某些特殊的环境能够发挥更大的作用。而水下无线电能传输根据研究价值,笔者粗浅分析了水下无线电能传输技术的发展及应用趋势。 关键词:无线电能传输技术;水下传输;应用趋势 海洋搜救、水下探测、潜水运动等使用的水下设备,大多使用传统电池供电方式,而水下设备其他供电方式的研究不断进行,无线电传输技术也随着引入水下设备供电系统之中。在未来,谁能首先解决水下无线电能传输问题,谁就能在未来海洋工程中占得先机。 1、无线电能传输技术的发展 19世纪30年代,作为第一发现电磁感应现象的英国科学家法拉第,开创了无线电能传输的新纪元。1890年,克罗地亚科学家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)提出一个大胆的构想:把地球作为导体,在地球与电离层之间建立起低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来远距离传输电力[1],后来特斯拉建成了187英尺的无线电能传输铁塔。20世纪90年代,飞利浦公司研发出了无线充电牙刷,通过内部线圈感应充电器发出的磁场后充电。2007年6月,知名的美国麻省理工学院,校内研究小组利用无线电能传输技术给远处的灯泡供电,成功点亮了灯泡,同时点亮了世界对于无线电能传输技术的新里程碑。随着历史的不断发展,科学的不断进步目前无线电能传输主要有三种方式,即电磁感应式、电磁共振式、电磁波发射式。 水下无线电能传输技术也随着无线电技术的发展而发展,在我国,浙江大学流体传动及控制实验室对于水下电磁耦合、充放电系统、线圈优化等方面都有较大的研究成果,是我国国家重点实验室;西北工业大学对于水下电路结构设计、水下电磁耦合等方面也进行重点研究;国防科技大学也研究了独有的水下无线电能传输系统。 2、水下无线电能传输技术应用发展趋势 随着人类对于海洋的不断开发,水下作业不断增加,同时要求工作要求难度越高、时间越长,因此水下设备要求更高,能解决更多问题,而无线电能传输技术也在向结构多样化、功能集成化等方向发展,同时也存在急需解决的各种问题。 2.1 结构多样化 由于各国工业用电标准不一致,设备多样化,因此无线电能传输也在向着多样化结构发展。以线圈绕组方式分类,可分为单面和双面绕组方式。单面绕组需要宽度达的耦合器,而耦合器的位置在整个无线电能传输系统中有会有很大影响。而且单面绕组式需要设置屏蔽板,用以阻止漏磁通[2]。但由于现代技术的不断发展,对于电子设备的体积也需要不断变小,而此时单面绕组式则体现了其体积小、重量轻、扁平化等特性,适用于未来发展需要。 由于水下作业的特殊情况,设备精度一般较低,使用比较困难,因此选择合适的磁芯对于整个设备的电能传输尤为重要。罐型磁芯的电磁屏蔽性较好,在一定程度上能够很好的抗干扰性,适用于水下作业对于设备的多项要求。 2.2 功能集成化 水下设备功能的实现主要靠能量和信号两个概念,能量为电气系统的正常运行提供保障,信号为整个系统的运行、控制、检测提供了命令。在一个完整的水下无线电能传输系统中,需要有控制指令、检测信号的同时,实现能量的传输,这就需要整套系统集能量传输和信号发送于一体。目前行业内主要有两种不同的设备能量信号传输方式: (1)独立式。整个系统设置两组线圈,分别进行无线能量传输和信号传输,两个线圈相对独立。但两组线圈无论水平放置,还是垂直放置,都会发生线圈耦合,产生很大的干扰,同时对于能量有很大损失,数据难以正常传输。 (2)高频注入式。信号和能量的无线传输可以通过同一磁路进行,这是高频注入式的最大特点,它将信号和能量的传输集中于一种线圈,通过相同的两极线圈工作。通过高频信号波和低频电能传输波结合,形成一个复合波,经过传输设备进行传输。在此传输过程中,能量损耗能控制在一定范围内,不会影响数据的传输,最终达到信号和能量最大化传输的目的。 2.3 急需解决的问题 (1)电能传输稳定性问题。无线电能传输本身就存在很大的不稳定性,在水下作业要求更高。 (2)传输距离问题。在各种实验中发现,一旦距离增大,就需要同时增大线圈半径,而线圈半径体积不可能无线增大。 (3)生物安全问题。在整个传输系统中,都存在高频电流和磁场,对生物生存环境有很大的负面影响。 3、结语 无线电能传输技术由于其特有的便捷性,特别是针对水下设备能量补给问题,比传统供电方式有很大的优点,虽然还存在的很多问题,但是通过广大研究学者的不断努力,必将逐步解决当下各种技术难点,让水下无线电能传输技术得到更大的发展,拥有更广阔的前景。 参考文献: [1]王浩.磁耦合谐振无线电能传输系统耦合状态与传输特性研究[D].东北大学,2015. [2]贺县林,戚连锁,罗宁昭.基于海水环境下ICPT系统电磁耦合器的研究[J].船电技术,2015,35(11):47-51

超宽带UWB无线通信技术

超宽带(UWB)无线通信技术 摘要本文介绍了UWB的概念、主要技术特点,并把UWB与目前较为广泛使用的IEEE802.11、Bluetooth等短距离无线通信技术进行了比较,最后对UWB的应用前景进行了分析与展望。 UWB(Ultra Wide Band,超宽带)是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线技术。这种原来专属军方使用的技术随着2002年2月美国联邦通信委员会(FCC)正式批准民用而备受世人的关注。UWB具有一系列优良独特的技术特性,是一种极具竞争力的短距无线传输技术。 1、UWB的概念 超宽带技术UWB(Ultra Wideband)是一种无线载波通信技术,即不采用正弦载波,而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围很宽。UWB是利用纳秒级窄脉冲发射无线信号的技术,适用于高速、近距离的无线个人通信。按照FCC的规定,从3.1GHz到10.6GHz之间的7.5GHz的带宽频率为UWB 所使用的频率范围。 从频域来看,超宽带有别于传统的窄带和宽带,它的频带更宽。窄带是指相对带宽(信号带宽与中心频率之比)小于1%,相对带宽在1%到25%之间的被称为宽带,相对带宽大于25%,而且中心频率大于500MHz的被称为超宽带。 从时域上讲,超宽带系统有别于传统的通信系统。一般的通信系统是通过发送射频载波进行信号调制,而UWB是利用起、落点的时域脉冲(几十纳秒)直接实现调制,超宽带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行,而且以这一过程中所持续的时间,来决定带宽所占据的频率范围。 2、UWB的主要技术特点 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。UWB解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题,具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、被截获的可能性低、系统复杂度低、厘米级的定位精度等优点。 UWB具有以下特点: 2.1抗干扰性能强 UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来,在解扩过程中产生扩频增益。因此,与IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和蓝牙相比,在同等码速条件下,UWB具有更强的抗干扰性。 2.2传输速率高

常用无线网络通信技术解析

常用无线网络通信技术解析 发表时间:2017-10-19T10:33:32.157Z 来源:《基层建设》2017年第17期作者:陶庆东 [导读] 摘要:随着我国信息技术不断发展,促进了无线网络通信技术的不断进步,出现了GPS检测、挖掘机器人设计等相关技术,在实际应用过程中,发挥了至关重要的作用,因此本文主要探讨了常用无线网络通信技术,旨在为相关工作者提供借鉴。 广东省电信工程有限公司广东东莞 523000 摘要:随着我国信息技术不断发展,促进了无线网络通信技术的不断进步,出现了GPS检测、挖掘机器人设计等相关技术,在实际应用过程中,发挥了至关重要的作用,因此本文主要探讨了常用无线网络通信技术,旨在为相关工作者提供借鉴。 关键词:无线网络;通信技术;分析 无线网络随着局域网的发展而不断发展,无线网络不需要进行布线,就可以实现信息传输,为人们的通信提供了较大的便利。无线网络不仅具有质量高的优点,同时还可以降低通信成本,所以在许多的领域中,都可以应用无线网络通信,以此提高各领域的工作效率,充分发挥无限网络的的应用优势。目前我国无线网络通信技术有很多种,与人们的生活也息息相关,所以应常用网线网络技术的深入的分析,以此不断提高无线网络通信技术水平。 1 无线广域网 无线广域网不仅可以实现与私人网络进行无线连接,同时还可以与遥远的观众进行无限连接。在无限广域网中,常使用的通信技术,主要有以下几种,GPS、GSM、以及3G,下面就针对这三种技术进行探讨。 1.1 GPS GPS是一项重要的定位技术,其主要基础为子午仪卫星导航系统,它可以在海陆空进行三维导航,同时还具有较强的定位能力,美国在1994年全面建成。GPS系统主要由GPS卫星星座、地面监控系统以及GPS信号接收机三部分组成,GPS系统的卫星共有24颗,它们在轨道平面上均匀分布,其主要负责两方面工作,其一是对卫星进行监控,其二计算卫星星历;对于GPS用户设备主要由两部分组成,一部分为GPS信号接收机硬件,另一部分为GPS信号接收机处理软件。GPS在工作过程中,通常利用GPS信号接收机,对GPS卫星信号进行接收,并对信号进行相应的处理,进行确定相关的信息,包括用户位置以及速度等等,以此实现GPS定位以及导航的目的。GPS系统具有一定的特点,包括操作简便、高效率以及多功能等,最初,在军事领域中应用GPS,随着GPS系统的不断发展,GPS应用范围越来越广,在民用领域中应用力度逐渐加大,特别是在工程测量中,可以实现全天候的准确监测,大大提高了工程测量的精度,促进工程测量的行业的不断发展。 1.2 GSM GSM是全球移动通信系统的简称,是蜂窝系统之一。GSM发展的较为迅速,在欧洲和亚洲,已经将GSM作为标准,目前在世界上许多的国家,都建立的GSM系统,这主要是因为GSM系统具有一定的优势,如稳定性强、通话质量高、以及网络容量等等,这主要是因为GSM系统在工作中,可以实现多组通话在同一射频进行,GSM系统一般主要有包括三个频段,即1800MHZ、900MHz以及1900MHz。 1.3 GPRS GPRS是指通用分组无线业务,它是一种新的分组传输技术,在应用过程中,GPRS具有较多的优点,包括广域的无线IP连接、接口传输速率块等等。在GPRS系统运行过程中,通过分组交换技术,一方面可以实现多个无线信号共一个移动用户使用,另一方面可以实现一个无线信道共多个移动用户使用。信道资源会在移动用户进行无数据传输过程中让出来,这样可以实现无线频带资源利用率的提升。 2 无线局域网 无线局域网主要指的网络传输主要通过无线媒介,包括无线电波以及红外线等。对于无线局域网通信技术覆盖范围,一般情况下,在半径100m左右,目前IEEE制订的无线局域网标准,主要采用的是IEEE802.11系列标准,对于网络的物理层,作出的主要规定,同时还规定了媒质访问控制层。该系列的标准有很多种,包括IEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE802.11b等等,对此进行简单的介绍。 2.1 IEEE802.11 对于无线局域网络,最早的网络规定为IEEE802.11,2.4GHZ的ISM工作频段是其工作的主要频段,物理层主要采用技术主要有两项,即红外线技术、跳频扩频技术等等,主要能够解决两项问题,一种为办公室局域网问题,另一种为校园网络用户终端无线接入问题。IEEE802.11数据传输速率可以达到2Mbps,随着我国网络技术的发展,IEEE802.11也得到了研究和发展,陆续推出了IEEE802.11b和IEEE802.11a,其中陆续推出了IEEE802.11b的数据传输速率可以达到11Mbps,IEEE802.11a的数据传输速率可以达到54Mbps,以此满足不断发展的高带宽带网络应用的需要、 2.2 IEEE802.11b 在现实生活使用中,我们可以将IEEE802.11b称作为Wi-Fi,2.4GHz频带是IEEE802.11b工作主要的频带之一,物理层主要由支持两个速率,即5.5Mbps和11Mbps,IEEE802.11b传输速率会受许多因素的影响,包括环境干扰和传输距离等,传输速率可以进行相应的切换。直接序列扩频DSSS技术是IEEE802.11b主要采用的技术。对于IEEE802.11b,可以将其工作模式可以分为两种,一种为点对点模式,另一种为基本模式,其中点对点模式是指两个无线网卡计算机之间的相互通信;基本模式还包括两种通信方式,一种为无线网络的扩充的时的通信方式,另一种指的是有线网络并存时的通信方式。 2.3IEEE802.11a 在美国,IEEE802.11a主要有三个频段范围,即5.15-5.25GHz、5.725-5.825GHz,物理层和传输层的速率可以达到54Mbps和 25Mbps,正交频分复用的独特扩频技术是IEEE802.11a主要采用的技术,通过该技术,可以实现传输范围的扩大,同时对于数据加密,可以达到152位的WEP。 3 无线个域网 在网络架构的底层,设置无线个域网WPAN,一般点对点的短距离连接使用无线个域网。对于无线个域网,使用的通信技术包括红外、蓝牙以及UWB等等,对此下面进行详细的介绍和分析。 3.1 蓝牙 蓝牙作为一种短距离无线通信技术,主要应用小范围的无线连接。蓝牙技术的传输速率为1Mbps,有效的通信范围在10m-100m范围,2.4GHz频段是蓝牙运行的频段,传输速率可以通过GFSK调制技术来实现,同时通过FHSS扩频技术还可以将信道分成若个的时隙,

浅谈无线通信技术的发展趋势

浅谈无线通信技术的发展趋势 【摘要】随着科技的进步,通信技术也在不断的发展,无线通信技术也可以实现更加快速的信息传递,为社会的现代化发展提供更加有力的保障,本文以现代无线通信技术的发展为基本研究对象,对无线通信技术的现状进行分析,并研究了未来的无线通信发展。 【关键词】无线通信技术现状发展前景 现代通信技术正朝着高效和绿色的方向不断发展,非传统的通信技术相比也有很大的进步,随着科学技术的不断改变,人们不断提升着无线通信技术的更新和速度,我国无线通信技术也日益完善和成熟,实现了更加高速的通信事业的发展。 一、无线通信的发展特点 无线通信技术具有两个基本的特点,首先,我国移动通信的使用量不断的增加,人们对无线网络的需求也越来越高,通信技术正在不断的更新和发展,无线通信技术也在不断的提高。近年来,更加科学的无线通信技术不断的投入使用,使我国的无线通信技术不断的向前发展,其次,无线通信不受空间和时间的约束,为无线通信事业的发展提供了更好的条件。无线通信技术另一个特点就是移动通信的公众使

用数量正在急剧上升,同时移动通信无线网络的速度和普及率都在不断的增加,为人们提供了更多的便利,也给运营商带来更多的财富。 二、无线通信技术的发展状况 无线通信技术是当前通信事业发展的,核心,无线通信技术正在不断的进步,在这个过程中,无线通信技术的发展呈现以下特点: 2.1宽带固定无线接入技术快速发展 宽带固定无线接入技术具有其优点,因为他网络速度快,且具有一定的灵活性,因此被人们广泛的使用和推广,也为无线接入技术的发展奠定了基本的基础,但宽带固定无线接入技术也存在一定的缺点,比如其技术到目前为止还不太成熟,也容易受到天气的影响而导致网络不佳的情况。为了更加突出地反映宽带固定无线技术的优点,在使用的过程中应注意扬长避短。 2.2蓝牙技术的不断发展 蓝牙技术的使用主要解决了无线通信技术短距离内的通信问题,另一方面蓝牙技术的使用也可以实现数据信息的短距离传送,通过蓝牙设备进行连接,这是无线通信技术未来发展的重要方向。 2.3 Wimax技术的发展 Wimax技术能够提高无线覆盖率,因此是目前无线通信

最新无线通信技术基础知识(1)

无线通信技术 1.传输介质 传输介质是连接通信设备,为通信设备之间提供信息传输的物理通道;是信息传输的实际载体。有线通信与无线通信中的信号传输,都是电磁波在不同介质中的传播过程,在这一过程中对电磁波频谱的使用从根本上决定了通信过程的信息传输能力。 传输介质可以分为三大类:①有线通信,②无线通信,③光纤通信。 对于不同的传输介质,适宜使用不同的频率。具体情况可见下表。 不同传输媒介可提供不同的通信的带宽。带宽即是可供使用的频谱宽度,高带宽传输介质可以承载较高的比特率。 2无线信道简介 信道又指“通路”,两点之间用于收发的单向或双向通路。可分为有线、无线两大类。

无线信道相对于有线信道通信质量差很多。有限信道典型的信噪比约为46dB,(信号电平比噪声电平高4万倍)。无限信道信噪比波动通常不超过2dB,同时有多重因素会导致信号衰落(骤然降低)。引起衰落的因素有环境有关。 2.1无线信道的传播机制 无线信道基本传播机制如下: ①直射:即无线信号在自由空间中的传播; ②反射:当电磁波遇到比波长大得多的物体时,发生反射,反射一般在地球表面,建筑物、墙壁表面发生; ③绕射:当接收机和发射机之间的无线路径被尖锐的物体边缘阻挡时发生绕射; ④散射:当无线路径中存在小于波长的物体并且单位体积内这种障碍物体的数量较多的时候发生散射。散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体上,一般树叶、灯柱等会引起散射。 2.2无线信道的指标 (1)传播损耗:包括以下三类。 ①路径损耗:电波弥散特性造成,反映在公里量级空间距离内,接收信号电平的衰减(也称为大尺度衰落); ②阴影衰落:即慢衰落,是接收信号的场强在长时间内的缓慢变化,一般由于电波在传播路径上遇到由于障碍物的电磁场阴影区所引起的; ③多径衰落:即快衰落,是接收信号场强在整个波长内迅速的随机变化,一般主要由于多径效应引起的。 (2)传播时延:包括传播时延的平均值、传播时延的最大值和传播时延的统计特性等; (3)时延扩展:信号通过不同的路径沿不同的方向到达接收端会引起时延扩展,时延扩展是对信道色散效应的描述; (4)多普勒扩展:是一种由于多普勒频移现象引起的衰落过程的频率扩散,又称时间选择性衰落,是对信道时变效应的描述; (5)干扰:包括干扰的性质以及干扰的强度。 2.3无线信道模型 无线信道模型一般可分为室内传播模型和室外传播模型,后者又可以分为宏蜂窝模型和微蜂窝模型。 (1)室内传播模型:室内传播模型的主要特点是覆盖范围小、环境变动较大、不受气候影响,但受建筑材料影响大。典型模型包括:对数距离路径损耗模型、Ericsson多重断点模型等; (2)室外宏蜂窝模型:当基站天线架设较高、覆盖范围较大时所使用的一类模型。实际使用中一般是几种宏蜂窝模型结合使用来完成网络规划; (3)室外微蜂窝模型:当基站天线的架设高度在3~6m时,多使用室外微蜂窝模型;其描述的损耗可分为视距损耗与非视距损耗。

水下无线传感网

水下无线传感器网络 摘要:水下无线传感器网络是一种包括声、磁场、静电场等的物理网络,它在海洋数据采集、污染预测、远洋开采、海洋监测等方面取得了广泛的应用,将在未来的海军作战中发挥重要的优势。描述了水下无线传感器网络的研究现状,给出了几种典型的水下无线传感器网络的体系结构,并针对水下应用的特点,分析了水下无线传感器网络设计中面临的节点定位、传感器网络能量、目标定位等诸多难题,最后根据应用需求提出了水下无线传感器网络研究的重点。 关键词:水下无线传感器网络;能量;定位 1.引言 水下无线传感器网络是使用飞行器、潜艇或水面舰将大量的(数量从几百到几千个)廉价微型传感器节点随机布放到感兴趣水域,节点通过水声无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给接收者。近年来,水下无线传感器网络技术在国内外受到普遍关注,正在被广泛用于海洋数据采集,污染预测,远洋开采,海难避免,海洋监测等。 水下无线传感器网络具有传统传感器技术无法比拟的优点[1]:传感器网络是由密集型、成本低、随机分布的节点组成的,自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃;分布节点的多角度和多方位的信息融合可以提高数据收集效率并获得更准确的信息;传感网络使用与目标近距离的传感器节

点,从而提高了接收信号的信噪比,因此能提高系统的检测性能;节点中多种传感器的混合应用使搜集到的信息更加全面地反映目标的特征,有利于提高系统定位跟踪的性能;传感器网络扩展了系统的空间和时间的覆盖能力;借助于个别具有移动能力的节点对网络的拓扑结构的调整能力可以有效地消除探测区域内的阴影和盲点。因此,传感器网络能够应用于恶劣的战场环境。在军事领域,通过多传感器系统的密切协调,形成空-舰-陆基传感器构成的多传感器互补监视网络,对目标进行捕获、跟踪和识别。 水下无线传感器网络由于其应用环境的特殊性,要考虑海水盐度、压力、洋流运动、海洋生物、声波衰减等对传感器网络的影响,使水下无线传感器网络的设计比陆地无线传感器网络更难,对硬件的要求更高。 2 水下无线传感器网络的研究现状 由于水下无线传感器网络的巨大应用价值,它已经引起世界许多国家军事部门的极大关注。水下传感器网络技术的发展甚至影响到海军军事战略的变革。由于水下传感器网络技术的发展,未来的海战可充分发挥近海空间优势。 最早开展水下无线传感器网络研究的国家是美国,早在上世纪50 年代,美国就在大西洋和太平洋中耗巨资建设庞大的水声监视系统(SOSUS)。近几年美国水下无线传感器网络的较大的项目有:1999~2004 年美国海军研究办公室的SeaWeb 计划;2004 年哈佛大学启动的CodeBlue 平台研究计划;坛上,披露了“近海水下持续监

超宽带(UWB)无线通信技术详解

超宽带(UWB)无线通信技术详解 作者:王德强李长青乐光新 近年来,超宽带(UWB)无线通信成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。 许多世界著名的大公司、研究机构、标准化组织都积极投入到超宽带无线通信技术的研究、开发和标准化工作之中。为了使读者对UWB技术有所了解,本讲座将分3期对UWB 技术进行介绍:第1期讲述UWB的产生与发展、技术特点、信号成形及调制与多址技术,第2期对UWB信道、系统方案及接收机关键技术进行介绍,第3期介绍UWB的应用前景及标准化情况。 1 UWB的产生与发展 超宽带(UWB)有着悠久的发展历史,但在1989年之前,超宽带这一术语并不常用,在信号的带宽和频谱结构方面也没有明确的规定。1989年,美国国防部高级研究计划署(DARPA)首先采用超宽带这一术语,并规定:若信号在-20dB处的绝对带宽大于1.5GHz 或相对带宽大于25%,则该信号为超宽带信号。此后,超宽带这个术语才被沿用下来。

其中,fH为信号在-20dB辐射点对应的上限频率、fL为信号在-20 dB辐射点对应的下限频率。图1给出了带宽计算示意图。可见,UWB是指具有很高带宽比(射频带宽与其中心频率之比)的无线电技术。 为探索UWB应用于民用领域的可行性,自1998年起,美国联邦通信委员会(FCC)开始在产业界广泛征求意见。美国NTIA等通信团体对此大约提交了800多份意见书。 2002年2月,FCC批准UWB技术进入民用领域,并对UWB进行了重新定义,规定UWB信号为相对带宽大于20%或-10dB带宽大于500MHz的无线电信号。根据UWB系统的具体应用,分为成像系统、车载雷达系统、通信与测量系统三大类。根据FCCPart15规定,UWB通信系统可使用频段为3.1 GHz~10.6 GHz。为保护现有系统(如GPRS、移动蜂窝系统、WLAN等)不被UWB系统干扰,针对室内、室外不同应用,对UWB系统的辐射谱密度进行了严格限制,规定UWB系统的最高辐射谱密度为-41.3 dBm/MHz.。图2示出了FCC对室内、室外UWB系统的辐射功率谱密度限制。当前,人们所说的UWB是指FCC给出的新定义。

水下无线通信方案ok(DOC)

水下无线通信系统方案Version 1.00 成都信息工程学院科技处2014年3月20日

一、几种水下通信方式比较及选择 水下通信主要采用声、电磁波、光几种方式,各种通信方式有其特点及应用范围,各有利弊,现分析如下: 1、在水中传播的各种波中,以纵波(声波)的衰减最小,因而声纳技术和水声信息传输技术被广泛采用和关注。目前,水下无线通信广泛使用的是声学通信技术,水声通信技术具有通信距离远、通信可靠性高等优点,声学通信技术在浅海和深海的水下无线通信领域中得到了广泛的应用。但是,水下声学通信也有诸多的局限性。(1)水声信道传输延时长、传输速率低。水中声波的传播速度约为1500m/s,其数据传输速率随着距离增大而降低。(2)可用带宽有限。水下声学通信中的传输带宽是时变的,一般水下链路的容量比陆地上的无线链路的容量低很多,如果再考虑多址接入、信道衰落、噪声和干扰等不利因素的影响,实际可获得的链路容量比理想的无线传输速率还要低许多。(3)功耗高、体积大。由于其波长相对较长,所以其耗能大,对于水下来说其能源补给很是困难。(4)通信质量易受环境影响。水下声信号的传输质量与水温、盐度、压力等环境因素的变化密切相关,在恶劣海洋环境下极易导致通信的失败。(5)安全性差等。水下声信号容易被监听,在军事战争和一些重要机密信息传输中会带来严重的后果。 2、采用电磁波进行水下无线通信,由于电磁波是横波,由于水是良导体,趋肤效应将严重影响电磁波在水中的传输,以致在陆地上广为应用的无线电波在水下几乎无法应用。电磁波在有电阻的导体中的穿透深度与其波长直接相关,短波穿透深度小,而长波的穿透深度要大一些,因此,长期以来,超大功率的长波通信成为了水下通信的主要形式。不过,即使是超长波通信系统,穿透水的深度也极其有限(最深仅达80m),而且超低频系统耗资大,数据率极低,易遭受干扰,难以得到好的效果。 3、目前也有采用水下激光通信,原理是采用一种使用波长介于蓝光与绿光之间的激光,在水中传输信息的通信方式,是目前较好的一种水下通信手段。其主要由三大部分组成:发射系统、水下信道和接收系统。水下无线光学通信的机理是将待传送的信息经过编码器编码后,加载到调制器上转变成随着信号变化的电流来驱动光源,即将电信号转变成光信号,然后通过透镜将光束以平行光束的形式在信道中传输;接收端由透镜将传输过来的平行光束以点光源的形式聚集到

超宽带无线通信技术及应用

超宽带无线通信技术及应用毕业设计(论文)专业 ___________ 无线电技术 班次11613 ____________________ 姓名 ___________ 曾麒麟

指导老师 ________ 杨新明 成都工业学院 二0 一四年

超宽带无线通信技术及主要应用 摘要:相对有线通信,无线通信最大的优点在于其可移动性。但是,却要面对恶劣的无线通信环境和有限的频谱资源的挑战。与此同时,人们对无线通信系统的要求在不断地提高,希望其能提供更高的数据传输速率。在这样的背景下, 超宽带技术引起了人们的重视,已逐渐成为无线通信领域研究开发的一个热点。超宽带的核心是冲激无线电技术,其带宽大于目前所有通信技术的带宽,且抗干扰性能强、传输速率髙、系统容量大、功耗低等优点,满足10m之内的无线个人局域网。本文介绍了超宽带无线通信技术(UWB)的发展背景,并对脉冲信号波形的产生、调制技术进行了分析讨论,以及对UWB接收机技术、多址技术等方面进行了论述。本文仅对UWB技术在无线个人局域网和军用中的应用进行了论述,以及提出了UWB技术的不足之处和解决方案,最后对UWB技术的开发和发展前景作了展望。 [关键词]超宽带无线通信技术;无线个人局域网;多址技术;脉冲调制

成都工业学院 通信工程系毕业设计论文

目录 前言 0 第1章绪论 (1) 第2章UWB技术简介 (3) 2.1超宽带无线技术的背景 (3) 2.2超宽带无线技术的概念 (4) 2.3超宽带无线技术的主要特点 (5) 2.4超宽带与其他近距离无线通信技术的比较 (6) 2.5超宽带系统对其它系统的干扰 (8) 第3章超宽带技术的关键技术 (9) 3.1超快带系统的基本模型 (9) 3.2脉冲成形技术 (9) 3.2.1超宽带系统对脉冲波形的要求 (10) 3.2.2 高斯脉冲的时域波形 (10) 3.2.3高斯脉冲的频谱特性 (12) 3.2.4形成因子〉对高斯脉冲的影响 (14) 3.3超宽带脉冲调制技术 (15) 3.3.1脉冲位置调制(PPM (16) 3.3.2脉冲幅度调制(PAM (16) 3.3.3多频带脉冲调制 (17) 3.4超宽带系统多址技术 (17) 3.4.1............................................................................................ TH-PPM 多址方 式18 3.4.2D S-CDMA 多址方式 (19) 3.4.3P CTH超宽带多址技术 (20) 3.4.4几种多址技术的比较 (20) 第4章超宽带接收机关键技术 (22) 4.1RAKE 接收机 (22) 4.2多径分集接收策略和多径合并策略 (23) 4.2.1多径分集接收策略 (23) 4.2.2多径合并策略 (24) 4.3 定时同步技术 (24) 4.4信道估计技术 (25) 第5章UWB技术的标准化进程及其应用 (26) 5.1UWB信号的频谱管理 (26) 5.1.1规范UWB言号频谱的必要性 (26) 5.1.2F CC关于UWB言号频谱的规范 (26) 5.2超宽带技术的应用 (27) 5.2.1超宽带技术在高速无线网络中的应用 (28)

无线局域网是无线通信专业技术与网络专业技术相结合产物

无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。从专业角度讲,无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信,并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲,无线局域网就是在不采用网线的情况下,提供以太网互联功能。 无线局域网概述 无线网络的历史起源可以追溯到50年前第二次世界大战期间。当时,美国陆军研发出了一套无线电传输技术,采用无线电信号进行资料的传输。这项技术令许多学者产生了灵感。1971年,夏威夷大学的研究员创建了第一个无线电通讯网络,称作ALOHNET。这个网络包含7台计算机,采用双向星型拓扑连接,横跨夏威夷的四座岛屿,中心计算机放置在瓦胡岛上。从此,无线网络正式诞生。 1.无线局域网的优点 (1)灵活性和移动性。在有线网络中,网络设备的安放位置受网络位置的限制,而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性,连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。 (2)安装便捷。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量,一般只要安装一个或多个接入点设备,就可建立覆盖整个区域的局域网络。 (3)易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说,办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程,无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。 (4)故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障,尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断,往往很难查明,而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障,只需更换故障设备即可恢复网络连接。

(5)易于扩展。无线局域网有多种配置方式,可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络,并且能够提供节点间"漫游"等有线网络无法实现的特性。 由于无线局域网有以上诸多优点,因此其发展十分迅速。最近几年,无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。 2.无线局域网的理论基础 目前,无线局域网采用的传输媒体主要有两种,即红外线和无线电波。按照不同的调制方式,采用无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方式与窄带调制方式。 (1)红外线(Infrared Rays,IR)局域网 采用红外线通信方式与无线电波方式相比,可以提供极高的数据速率,有较高的安全性,且设备相对便宜而且简单。但由于红外线对障碍物的透射和绕射能力很差,使得传输距离和覆盖范围都受到很大限制,通常IR局域网的覆盖范围只限制在一间房屋内。 (2)扩频(Spread Spectrum,SS)局域网 如果使用扩频技术,网络可以在ISM(工业、科学和医疗)频段内运行。其理论依据是,通过扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比的提高。扩频通信具有抗干扰能力和隐蔽性强、保密性好、多址通信能力强的特点。扩频技术主要分为跳频技术(FHSS)和直接序列扩频(DSSS)两种方式。

宽带通信技术(DOC)

宽带通信技术

目录 一、宽带的定义 (1) 二、传输技术 (1) 1.PDH、SDH (1) 2.WDM (2) 3.MSTP (3) 4.ASON (4) 三、交换技术 (4) 1.电路交换 (5) 2.报文交换 (5) 3.分组交换 (5) 4.异步传输模式(ATM) (6) 5.软交换 (6) 6.IMS (7) 四、接入技术 (8)

一、宽带的定义 宽带并没有很严格的定义。从一般的角度理解,它是能够满足人们感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所需要的带宽,因此它也是一个动态的、发展的概念。FCC(Federal Communications Commission美国联邦通讯委员会)2010年07月24日为“宽带”这个词语下了一个定义,FCC认为宽带意味着下载速率为4Mbps,上行为1Mbps,可以实现视频等多媒体应用,并同时保持基础的Web浏览和E-Mail特性。目前的宽带对家庭用户而言是指传输速率超过1M,可以满足语音、图像等大量信息传递的需求。 宽带网络由传输网、交换网和接入网三大部分组成。因此,宽带网络的相关技术也分为:传输技术、交换技术、接入技术。 二、传输技术 传输网的发展大概经历了数字传输代替模拟传输、SDH在光传输中的出现、全光网络等几个阶段。目前,传输网发展很快,联合国“1999世界电信论坛会议”副主席约翰?罗斯(John Roth)在论坛开幕演说时提出“新摩尔定律”——光纤定律,互联网带宽每9个月会增加一倍的容量,但成本降低一半;乔治?吉尔德曾预测,在未来25年,主干网的带宽将每6个月增加一倍。传输网的一些主要技术有: 1.PDH、SDH 在数字传输系统中,有两种数字传输系列,一种叫“准同步数字系列”(Plesiochronous Digital Hierarchy),简称PDH;另一种叫“同步数字系列”(Synchronous Digital Hierarchy),简称SDH。

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