時間：2023-03-07 15:01:03
導語：在無線通信論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
認知無線電用戶必須不能干擾首要用戶（頻譜授權用戶）的正常工作，要保證首要用戶的可靠性通信，同時也要保證認知無線電用戶通信的可靠性，這就需要認知無線電控制發射功率，同時具有靈敏的頻譜空穴檢測能力和快速切換頻段的能力。通信的高可靠性是認知無線電要實現的另一個目標。認知無線電這些特點有利于頻譜資源智能、高效、充分的利用，也是其區別于其他無線電技術的重要特征。
二、認知無線電與寬帶無線通信系統的融合
認知無線電的關鍵技術有：頻譜監測技術，自適應頻譜資源分配技術、自適應調制解調技術等。寬帶無線技術主要有正交頻分復用技術（OFDM）、多輸入多輸出技術(MIMO)、HARQ技術和AMC技術等。認知無線電與寬帶無線通信系統的融合最主要的就是自適應頻譜資源分配技術和正交頻分復用技術結合、并輔以其它相關技術。OFDM系統是目前公認的比較容易實現頻譜資源控制的傳輸方式。該調制方式可以通過頻率的組合或裁剪實現頻譜資源的充分利用，其與自適應技術相結合，除了在傳統的時間域上自適應外，還更容易利用多載波的頻率域，可以靈活控制和分配頻譜、時間、功率等資源，在結合MIMO系統的空間資源，根據用戶在不同的位置的不同傳輸條件，感知環境并且適應環境，并不斷地跟蹤環境的變化，以合理利用資源、提高系統容量。自適應頻譜資源分配的關鍵技術主要有:載波分配技術、子載波功率控制技術、多天線層資源分配算法和復合自適應傳輸技術。
(1)載波分配技術。CR具有感知無線環境的能力。子載波分配就是根據用戶的業務和服務質量要求，分配一定數量的頻率資源。檢測到的寬帶資源是不確定的，隨時間、空間、移動速度等變化。OFDM系統具有裁剪功能，通過子載波的分配，即在頻段內對于用戶來說，信干噪比(SINR)較高的不規律和不連續子載波的頻譜資源進行整合，按照一定的公平原則將頻譜資源分配給不同的用戶，確定每個子載波傳輸的比特數量，選取相應的調制方式，實現資源的合理分配和利用。
(2)子載波功率控制技術。由于分配給用戶的功率和子載波數一般是成比例的，功率控制算法在經典的“注水”算法的基礎上，有一系列的派生算法。這些算法追求的是功率控制的完備性和收斂性，既要不造成干擾又要使認知無線電有較好的通過率，且達到實時性的要求。事實上功率控制算法和子載波分配算法是密不可分的。這是因為在判斷某子載波是否可以使用時，就要對現狀(空間距離、衰落)做出判斷，同時還需要計算出可分配的功率大小，對于一個用戶如果速率一定，如子載波數目增加所需的功率就會下降。
三、結語
甚低頻范疇內的電磁波，被設定成無線互通必備的這種波形。把無線通信慣用的天線，看成電偶極子。電波傳遞特有的路徑之中，天線運送過來的電波，先要經由覆蓋著的上側層級。例如：通信體系架構內的傳導電流，會超出這一范疇的位移電流。選出來的參數，可分成電導率、電磁波特有的角頻率、關聯著的介電常數。甚低頻段特有的區段，會滿足擬定好的這一要求。真正去運算時，天線預設的埋深，應被擬定為零。發射天線被安設于地表以下的某深度之處。為此，應把運算得來的數值，乘以選取出來的衰減因子，就得來這一深度。
1.1區分多重區段
線路架設固有的距離、電磁波固有的波長，會表征著不同比值。依循擬定好的這些比值，可把選出來的區域電場，分出四種區段。具體而言，若預設的通信距離偏近，或擬定好的頻次偏低，那么這一區段被設定成準靜區。伴隨距離拓展，細分出來的這些區段，依次設定成近區、中部架構下的中間區、偏遠的區段。測量得來的頻率范圍，關涉著對應情形下的波長。例如：頻率被擬定成10k赫茲這一數值以內，那么波長表征的數值，就被限縮在30千米；依循這一遞增規律，可以推測得來幅值特有的衰減常數。由此可得，在偏低頻次特有的區段內，如上的比值會滿足特有的準靜區；若擬定好的通信距離，沒能超出2千米，那么給出來的通信范圍，就被劃歸為近區。
1.2明晰運算流程
準靜區特有的區段之中，應當經由審慎的運算，計算出擬定好的場，同時辨識場的特性。若給出來的頻率既定，且通信距離特有的間隔偏近，那么體系架構以內的架設天線，就被看成近似態勢下的恒流偶極子。場強及關聯著的電流矩，會凸顯出正比的關聯；然而，場強與運算得來的電導率、場地固有的水平距離，卻帶有反比的關聯。若擬定好的頻率升高，則原初的這種距離，就會快速縮減。如上的運算中，沒能考量偶極子特有的埋設深度。真實態勢下，水平方位的這種偶極子，會被安設于特有高度的通信線路之內。真正去計算時，還應在擬定好的公式之中，添加衰減因子。
1.3埋地范疇內的偶極子
甚低頻架構下的無線通信，擬定好的電場，會跨越這一范疇中的準靜區、關聯著的近區。接納過來的信號，主要依憑運輸特性的天線。為獲取各個層級內的場強數量級，有必要明晰多重參數的更替規律。接收點區段之中的原有場強，會隨同變更著的參數，而不斷更替。例如：發射天線預設的埋設深度，被擬定成300米；擬定好的這種長度，表征著水平方位的電偶極子。運算得來的電流矩，會達到100A每米。天線固有的上側區段，覆蓋著等效特性的電導層。這一層級固有的電導率，被測定成每米0.018S。由此可推知，劃分好的通信范疇，應被涵蓋在準靜區。把如上的條件，帶入給出來的公式，就能明晰接收點關涉的電場；還能明辨電場隨同頻率而更替這樣的規律。若選出了既定的一點，則可以明辨通信距離特有的彼此關聯。
2應注重的事宜
依循地層固有的多樣磁性，可以辨識這一層級以內的磁導率。除了帶有鐵磁特性的這種物質，其他范疇之中的關聯物質，都很近似擬定好的真空狀態。預設的介電常數，關聯著極化場這樣的頻率；介電常數特有的測定及運算，也關涉周邊范疇中的環境。干燥特性的區段環境，對于固定著的多重頻率，都會保持恒定。潮濕特性的環境，對于關聯著的聲頻，會凸顯明晰的干擾。這樣測定出來的電導率，會相差偏多的數量級。擬定好的這一電導率應被設定為恒定。為便利接續的通信設計，依循穿透點布設著的大致方向，可以經由運算，得來等效態勢的電導率。把測算得來的這種參數，簡化為慣常見到的、均質架構以內的電磁波，并擬定可用的穿透模式。等效情形下的電導率，可被概要擬定成平均值。在如上的運算中，應被涵蓋的關聯參數，包含總體的線路長度、線路固有的導體狀態。依循通信地點特有的布設狀態，得到平均態勢中的電導率。
3結束語
本專題想要設計一套注重安全性的電梯管理系統，借助ZigBee技術，讓管理人員能夠隨時監控電梯故障所在，以隨時進行安全管理。ZigBee具有許多優點，包括可以實現多跳路由和資料發送的網格協定、安全規格和針對應用層互通性的整套參數設置，ZigBee針對微控器應用開發人員提供了管理網絡以及連接其他節點的更高抽象層次。因此，基于ZigBee的無線通訊協定被廣泛應用作為無線網絡傳感器（WSN）系統的通訊標準，而這在電梯安全管控中，更是得到了十分廣泛的應用。另外，由于微軟針對.NET技術的發表，使基于因特網的網絡應用得到蓬勃的發展，利用技術，網頁程序的設計從單純的信息傳遞與瀏覽，也擴展到電梯安全運行監控中應用。
2基于ZigBee技術的電梯安全監控系統設計的規劃
2.1系統的硬件規劃
在硬件規劃方面，文章以ZigBee無線微控器與電梯的管理做結合，依此建構低成本的電梯信息管理與監控系統，通過無線模塊，管理者可以有效取得電梯運行的信息，其中實體的硬件架構規劃上，無線控制器采用TI的ZigBee-CC2430模塊。CC2430微控器，它是由TI公司收購無線單片機公司CHIPCON后推出的ZigBee無線單晶片，而CC2430也是一個真正符合IEEE802.15.4標準的晶片系統，ZigBee-CC2430除了包括RF收發器外，還內建加強型8051MCU、32／64／128KB的Flash、8KB的RAM以及ADC、DMA等。CC2430可工作在2.4GHz頻段，2.4G頻段為所謂的ISM頻段，為專門提供給工業、科學與醫學使用的免費頻段，此外，CC2430采用低電壓（2.0～3.6V）供電，且功耗很低（接收數據時為27mA，發送數據時為25mA），最大傳送速率為250kbps。本系統通過無線模塊CC2430的結合，可減少電路元件的使用，對于開發低功耗的無線相關產品有很大的幫助。系統的Master端與Client端之間使用2.4GHz無線通訊模塊ZigBee-CC2430作為彼此連線的傳輸界面，Master端的無線微控器模塊一方面以無線通訊的方式接收來自Client端的信息；另一方面則通過RS-232與電腦串列通訊埠連接，再經由程序的設計，PC端便可取得輸出入的信息。至于Client端則以無線傳輸的方式周期性發送電梯運行信息給Master端。對于用戶端而言，主要是要通過瀏覽器，經因特網取得電梯信息或進行電梯系統的管理（系統管理者）。
2.2系統軟件設計規劃
首先，用戶端（可以是駕駛人員，也可以是系統管理者）可以使用任何可上網的裝置（如智能型手機、PDA或電腦）連上服務器，電梯乘客可以通過網頁查看目前電梯是否安全運行，而管理者則可經用戶端瀏覽頁面里的驗證身份（帳號密碼）登入至服務器管理者頁面監控目前電梯狀況、設定、查看資料等。因此，軟件設計分成三個部分：無線通訊部分、伺服端的PC監控系統及伺服端的網絡瀏覽程序。
以下針對各部分的軟件設計的功能與內容分別加以說明：一是在無線通訊設計方面。Master無線模塊的主要功能為收集各個Client端（電梯運行端）的電梯運行信息，由于每個Client端的無線模塊均設定了唯一的ID，因此，Master端的無線模塊可以將具備ID的Client端信息送至PC加以處理。至于Client端無線模塊的功能則是周期性的將電梯運行的即時電梯運行狀態送至Master端。Master端也可以看成是一個無線的服務器，它能與多個Client端連線。Master端在啟動后會進入待機狀態，若Client端發送信息時，便會將所收到的數值傳回PC端作監控。二是在服務器端監控設計方面。PC端的功能為電梯的資料匯整處理與監控，無論是電梯是否安全運行，都通過PC端進行監控，并將所取得的信息存入資料庫中。此外，監控端還設計了其他實用功能。各功能簡單說明如下：（1）趨勢圖：該功能讓管理者查詢到在一日、一周、一年所進出的電梯運行狀況。（2）安全隱患明細表：該功能可以讓管理者查詢電梯安全隱患出現的時間與對應的原因。（3）故障查詢：該功能是讓管理者得知是否存在故障。三是在伺服端的網頁瀏覽程序設計方面。該部分設計是要使管理者通過瀏覽頁面呈現目前電梯的即時狀況，網頁的基本信息包括：Master端CC2430目前連線PC端狀況、電梯安全狀況、乘客數量顯示。使用者通過服務器上的網頁瀏覽程序直接讀取資料庫的內容，以呈現電梯的即時狀況，其中呈現的頁面以每秒掃描的方式進行資料的更新。瀏覽程序設計也結合AJAX控制項，該控制項的主要功能為在掃描更新電梯信息時，不會產生因刷新整個網頁畫面造成的閃爍情況，提供較舒適的網頁閱讀環境。另一方面，為區分網頁提供的功能，另增設身份驗證登入，除一般用戶可獲得電梯信息外，管理者則可直接在網頁上進行日期方式讀取資料庫檔案及搜尋范圍等。
3結束語
關鍵詞：無線通信協議通用串行總線中央監控遠程終端
引言
現代世界是一個高速自動化的世界，各種各樣的設備除了可以與計算機聯機外，還可以互聯機，而最簡單的自動化聯機方式就是使用串行通信。隨著時代的進步，它并沒有被取代，后倒是逐漸被廣泛應用。如今，在許多場合有線連接的方式已經不能滿足科技的高速發展。無線技術正以一種快速的速度進入許多產品，它與線相比主要有成本低，攜帶方便，省去有線布線的煩惱；特別適用于手持設備的通信、電池供電設備、遙控、遙測、小型無線網絡、無線抄表、門禁系統、小區傳呼、工業數據采集系統、無線標簽身份識別、非接觸RF智能卡、小型無線數據終端、安全防火系統、無線遙控系統、生物信號采集、水文氣象監控、機器人控制、無線232數據通信、無線485/422數據通信、無線數字語音、數字圖像傳輸、智能小區不停車收費、銀行智能回單系統等。在如此多的無線系統應用中，無線通信的協議自然顯得特別重要。無線通信協議的好壞直接關系到系統的安全性、誤碼率以及系統運行的速度。本文以上海桑博科技有限公司的STR-2無線收發模塊為例，詳細介紹無線收發模塊與各種單片機的硬件接口設計，點對多點無線通信協議的數字打包格式、解包程序以及相關軟件設計。
1系統概述
1.1鏈狀點對多點系統
圖1所示的系統是由一臺中央監控設備CMS（CentralMonitoringSystem）和多臺遠程終端設備MRTU（MultipleRemoteTermialUnit）構成的點對多點的多任務無線通信系統。在中央監控設備CMS與遠程終端RTU（RemoteTermialUnit）之間用多臺中轉設備Tran作為中轉站，以便起到暫存數據和延伸距離的作用。中轉站之間，以單向通信方式進行傳遞數據。
（1）適用范圍
*傳輸距離遠的多點多任務數據采集；
*條件惡劣、干擾大、多點多任務數據采集；
*對時間要求不高的各種復雜無線數傳；
*智能小區水、電、煤、曖氣集中抄表系統，各種遠程集中按防報警系統等。
（2）協議數據包格式
協議的第一件事就是能夠識別噪志和有效數據。噪聲是以隨機字節出現的，沒有明顯的結合方式；噪聲源可以產生任意字節的組合。在無線通信的過程中，最好能通過一種協議有效地抑制噪聲的產生。
通過測試和試驗發現，0xFF后跟0xAA、0x55在噪聲中不容易發生。傳輸協議應該在數據包前加開始字節，0xFF后跟0xAA、0x55發送協議的開始應該是一個任意內容的字節（這是因為第一個字節的數據在發送時容易丟失），然后是0xFF后跟一個0xAA、0x55；接收協議規定只接收以0xFF后跟0xAA、0x55開始的包，于是就可以很方便地把以上系統的數據包格式定為：
Lead1Lead2Lead2HeaderLengthHostIDLocaDestination
UnitData1Data2…DatanChecksum
Lead為引導字節
Leader1=0xFF；
Leader2=0xAA；
Leader2=0x55；
Header為數據包的命令字節，由此確定數據包的類型；
Length為數據包包含的Length字節之后的所有字節的長度；
HostID為主機地址；
Local為本地機地址；
Destination為目標地址；
Unit為RTU地址字節；
Data為數據包字節；
Checksum為校驗字節。
1.2星狀點對多點通信
圖2系統是由一臺中央監控設備CMS和多臺遠程終端設備MRTU構成的點對多點多任務無線通信系統。在中央監控設備CMS與每一臺遠程終端RTU都以雙向通信方式進行傳遞數據；特別適用于數據量大，對時間要求較高的場合。
（1）適用范圍
*傳輸距離較近的地方；
*條件惡劣、干擾大的地方；
*對時間要求高、數據量大的場合；
*智能小區水、電、煤、曖氣集中抄表系統，各種遠程集中安防報警系統等；
*智能家用集中控制系統；
*工業測控、工業數據采集；
*醫療器械、健身器材；
*數據倉庫、智能商場超市導購；
*餐飲無線點菜系統；
*PDA無線數傳；
*水紋氣象監控；
*生物信號采集；
*油田環境監控；
*銀行智能回單系統等。
（2）協議數據包格式
根據圖2可以把系統的數據包格式定為：
Lead1Lead2Lead2HeaderLengthUnit
Data1Data2…DatanChecksum
Lead為引導字節
Leader1=0xFF;
Leader2=0xAA;
Leader2=0x55；
Header為數據包的命令字節，由此確定數據包的類型；
Length為數據包包含的Length字節之后的所有字節的長度；
Unit為RTU地址字節；
Data為數據包字節；
Checksum為校驗字節。
2硬件設計
上海桑博電子科技有限公司STR-2RF模塊的核心部分為nRF401，外加精心設計的內置天線，具有體積小（37mm×47mm），功耗低的特點；傳輸距離為200m，最大傳輸速率為20kb/s；接口電路簡單，可直接與單片機的通用串行口（UART）口連接。圖3所示為硬件框圖。
STR-2RF引腳功能如下：
VCC——正電源，接2.7～5.25V;
CS——頻道選擇，CS=0為選擇工作頻道1（即433.92MHz），CS=1為選擇工作頻道2（即433.33MHz）；
DOUT——數據輸出，連接MCU串口RXD；
DIN——數據輸入，連接MCU串口TXD；
GND——電源地；
PWR——節能控制，PWR=1為正常工作狀態，PWR=0為低功耗狀態；
TXN——發射接收控制，TXN=1時模塊為發射狀態，TXN=0時模塊為接收狀態；
3軟件設計
在系統中，所有STR-2RF模塊均采用433.92MHz作為系統工作頻率。下面以星狀點對多點通信系統為例，詳細介紹系統的軟件設計。
（1）主程序設計
為了避免同頻干擾的問題，系統采用時分TDMA（TimeDiveisionMultipleAccess）技術，把系統CMS與任意一臺RTU之間的通信采用時分的方式分開，CMS通過掃描的方式與各臺RTU設備進行單臺通信，這樣系統中的CMS與RTU的通信方式就成為點對點的通信方式。整個點對多點系統的通信就成為若干個點對點通信的組合。程序采用C51單片機語言編寫，其主控程序流程如圖4、圖5所示。
（2）打包與解包
協議將主要數據分割成一定格式的數據，并增加一些額外的信息（用于糾錯），這個過程叫打包；在接收端協議去掉這些額外信息，只留下初始信息，這個過程叫解包。
打包程序如解包程序見網絡補充版。
解包子程序流程如圖6所示。
[論文摘要]雷雨頻繁季節，防雷成為無線通信臺站的一項重要任務，認真做好系統接地工作在無線通信設備防雷避雷中具有重要意義。針對無線通信系統最基礎的接地工作，分析和探討通信防雷工作、減少通信機意外故障因素。
隨著無線通信系統的自動化裝備越來越先進，設備電路的精密集成度日益提高。感應雷電及雷電電磁脈沖的入侵很容易損壞相應的電子、電氣設施，加之無線通信設備自有的室外天線和電纜饋線等的，感應雷擊的危害明顯增加，僅靠避雷針已遠遠不能滿足無線通信臺站設備的防雷實際需求，因此，對系統工作地和保護地的要求更加嚴格，必須從細節抓起、從源頭治理、全方位著手，在抓好系統接地工作的基礎上，對臺站設備實施綜合防雷工程。要對設備防雷要認真規劃、設計、施工，設備接地工作必須嚴格要求、高度重視，務必做到系統接地關即：連線堅固、地網可靠、泄流暢通，總的來說，在一個工作區域內，盡量將鄰近的機房、鐵塔、天線、變壓器、配電柜、通信電纜統籌考慮，按均壓、等電位的原理把工作地、保護地和防雷地組成一個聯合接地網，臺站內各類接地線應從接地匯集線或接地網上分別引入，擴大地網范圍，增強整體防雷能力。
一、無線通信防直接雷的接地工作
對于防直接雷襲擊，我們一般主要采用避雷針、避雷帶、避雷網等傳統避雷裝置，只要設計規范，安裝合理，這些避雷設施便能對直接雷進行有效的防御，這種方法經濟、簡單，但要注意，避雷針應當裝在高于天線尖端數米，避雷針與天線之間應有一定的間隔，以防止由于避雷針的存在而損壞天線的輻射圖形影響通信效果。一般的做法是避雷針成為天線塔體的主桿，通信天線裝在避雷針外線大約1.5個波長以外。由于避雷針帶接觸雷擊的強度較大、范圍較廣，首先要確保其具有良好的電流瀉放通道，主要接地標準應做到：
1、避雷地線的直流通路的電阻要求足夠低，一般為10—500，小于50最佳，由于雷電浪涌電流較大，頻譜較寬且持續時間短，因此要求必須有盡量小的電感量。
2、地線不能用扁平編織線或絞合線，因為這種線電感較大，不利于泄放雷擊電流，且容易被腐蝕。要盡可能使用3mm以上的實心導線，且最好是相同的金屬材料。
3、為了增大地表層的泄放面積，可采用埋設有一定間隔的多根接地體，且相互焊接。如在建筑物的四周以1至2米的間隔埋上10根左右的銅管，并把它們焊接起來。
接地體宜采用熱鍍鋅鋼材，其規格要求如下：
鋼管φ50mm壁厚不應小于3.5mm。角鋼不應小于50mm×500mm×5mm。扁鋼不應小于40mm×4mm。
但由于無線通信臺站的環境條件不一，其地網往往難以組成沿房屋四周封閉式的環形地網，所以對地網組成方式給予了靈活考慮，但機房工作地、保護地、鐵塔防雷地三者應共同地網，且要求鐵塔與建筑物連通(含地下、樓頂)，有困難時也要確保樓頂避雷帶與鐵塔地網連通。對于地處市郊、多雷區(年雷暴日大于20天以上)或建筑物較高而得不到周圍建筑物防雷設施保護的臺站，其地網應在地下、地面上作多點(兩點以上)焊接連通，特別注意的是，在地網焊接連通時要與設備斷開操作，以確保系統安全。
除了做好室外防雷設施的有效接地外，從防雷工程的系統性和綜合性來考慮，還要注意通信機房內相關設施的聯合接地，即機房內走線架、吊掛鐵架、機架或機殼、金屬通風管道、金屬門窗等均應作保護接地，保護接地線一般宜采用截面積不小于35mm2的多股銅導線。按照《通訊局(站)防雷與接地設計規范》要求，對機房的接地引入線長度不宜超過30m，其材料為鍍鋅扁鋼，截面積不宜小于4mm×40mm或不小于95～2的多殷銅線。接地引入線應作防腐、絕緣處理，并不得在暖氣、地溝內布放，埋設時應避開污水管道和水溝，在地面以上部分，應有防止機械損傷的措施。
二、無線通信防感應雷的接地工作
無論多么完善的避雷針，對感應雷擊都無能為力，由于其來自線路的感應電流，加之有的系統屏蔽差，以及沒有采取有效的等電位連接措施、綜合布線不合理、接地不規范造成地電位反擊等，因此需要運用完善的綜合防雷手段，在電源和饋線等線路上安裝相關的避雷器SPD，與合格的避雷針有機結合、相互補充，構成一套完整的防雷體系。而對任何先進、科學的防雷器件而言，設備的本身接地和防雷器的接地都尤為重要，一般要求通信機房地阻不超過10，這也是保證避雷設備發揮作用的前提和關鍵。
1、機房內的設備首先要做到保護地、工作地等電位連接，特別是相關設各機箱的外殼必須接地，以最大程度上減少二次感應雷擊的危害。對接地匯集線和接地排的要求較高，它一般設計成環形或排狀，材料為銅材，截面積不應小于120mm2，也可采用相同電阻值的鍍鋅扁鋼，機房內的接地匯集線可安裝在地槽內、墻面或走線架上，接地匯集線應與建筑鋼筋保持絕緣。
2、通信站傳輸射頻信號的同軸電纜饋線一般都有金屬外護層，應在上廓、下部和經走線架進機房入口處就近接地，在入機房處的接地應與地網引出的接地線直接連通，以瀉放線纜在外界感應的雷電流。當鐵塔高度大于或等于60m時，同軸電纜饋線的金屬外護層還應在鐵塔中部增加一處接地。在天饋系統中安裝避雷器時要注意以下方面的接地問題。一是避雷器的接地端的接地電阻不得大于50，否則將影響防雷效果；二是安裝通信天線時，天線支撐桿要與鐵塔可靠連接，連接電阻等于零，饋線應從鐵塔內部垂下，并每隔一段距離用銅絲與鐵塔固定。
1大氣窗口的選擇
大氣中存在著各種復雜成分的氣體分子和微粒。激光在大氣中傳播時，因為這些物質會對激光信號吸收與散射，還有大氣氣溶膠的散射，這就是導致傳播過程中能量衰減的主因。此外遇到下雪、下雨、刮風等氣候，會使能量在空間重新分配，產生了不同程度衰減。表1列出典型氣候條件下，大氣衰減情況。一般情況下，氣候條件良好，對光束衰減主要是散射和吸，比如水蒸氣、臭氧、瑞利散射等[2]。輻射波長處在某些區域吸收作用最小，稱之為“微窗口”。圖1給出了晴朗天氣條件，在700～1600nm波段，4個良好大氣窗口，分別出現在780，850，1064，1550nm附近。因此，為了盡量減少衰減，可選擇有利的天氣，并選擇處在大氣窗口波段波長，可收到較好的效果。
2大氣信道模型
在近地光無線通信系統傳輸中，大氣信道由于種種原因引起光的吸收和散射，光信號信噪比等將受到影響。對大氣信道對數正態分布模型建模分析，可為系統誤碼性能分析做必備基礎，對光無線通信系統有巨大理論價值。對數正態分布是跟據利托夫近似，用疊加來表示對數振幅。
3結束語
節能管理不是單純的消減的過程[1]。實際上,在剛開始的階段,節能并不能直觀地省錢,反而會消耗許多。但是長期進行下去,節能會取得讓人驚喜的成果。同時,在進行節能管理時,還要充分考慮到環境和社會。必須要是環境和大眾可接受的措施。若是節能管理不能合理安全,不符合實際情況,那也不能進行廣泛的推廣。措施要考慮到人們的生活習慣,還要有質量和安全方面的保障,否則,再有效率也不能被接受。比如說在節約用電方面,西方國家普遍推行夏時制,利用太陽的關照代替部分電源,從而節約照明和洗澡的用電。但這在中國就不行,我們的時節和生活習慣大不相同,對人家再有用也不可能被采納[2]。
2如何有效進行節能管理
2.1針對性進行節能
想要有效地節能,首先要充分了解當前耗能現狀,弄清楚哪些具體環節消耗的能源最高。無線通信網的節點有許多,也許一個節點的能耗看起來很少,但小數量的能耗乘以大數量的基礎就會變得讓人難以忽視。要做的就是找出這些節點,找出關鍵的環節。然后再根據這些環節對癥下藥,擬定節能的目標、指標,取消或是改造不必要的環節[2]。充分借鑒國外的經驗,提出可行的提案,聆聽多方面專家的意見,進行開放的討論,全面地看待問題。之后再制定計劃,重點關注那些高耗能環節,針對性實行節能管理。
2.2優化無線網絡
優化無線通信的網絡優化是幫助推行節能管理的好方式。主要有三個步驟,一是采集數據,二是分析性能,三是實施和測試方案[3]。采集數據是系統數據,包括網絡總體的和主要結構的數據,從而更好地分析其網絡性能和網絡質量。至于分析性能,是基于采集到的系統數據,有效地分析數據,制定優化的方案。最后,要對無線網絡的性能實施和測試方案。這個優化方案包括了很多的優化如設備、網絡結構和硬件系統等方面。
2.3建立完整系統
設計系統的內容要是完整的、全面的,同時要保證設計方案科學性和可操作性。系統通常是綜合而嚴格的,也要符合當前技術的發展潮流,才能讓系統保持先進性。合理布局,監測設備及其他設備要符合技術發展的趨勢,考慮到安全性的原則的重要性,以確保整個系統的安全和可靠操作,我們要首先考慮系統的安全性和系統整體的可靠性。此外,節能系統要維修方便,而且維護費用低。整個投資要控制在合理范圍內。滿足以上,節能管理就有系統可依靠,就能更加科學和規范[3]。
1.1WLAN通信
WLAN是一類無線通信系統的簡稱，具有靈活性、移動性、易擴展性及成本低等特點。Wi-Fi是一個無線網絡通信技術的品牌，其主要采用的通信協議也是IEEE802.11系列協議標準。IEEE802.11協議標準主要位于OSI協議的物理層和MAC層。物理層定義了三種無線傳輸方法，即跳頻擴頻、直接序
1.23G通信
本文所采用的3G技術為UMTS（通用移動通信系統）。相對于功能單一WLAN或GSM，GPRS網絡，UMTS網絡的結構更加復雜，功能更加豐富，網絡管理需要考慮的因素也更加多元化。UMTS除了把WCDMA作為首選空中接口技術獲得不斷完善外，還相繼引入了TD-SCDMA和HSDPA技術。UMTS系統結構主要包括無線接入網絡和CN（核心網絡）兩部分，無線接入網絡部分包括UE（用戶設備）和UTRAN（陸地無線接入網）。UMTS支持1920kb/s的傳輸速率，其關鍵技術為切換技術，主要包括軟切換和硬切換，目的是保證移動節點良好的接入到當前的移動通信網絡。UMTS系統結構如
1.3WAVE通信
WAVE技術是車路協同系統產生后，為解決車車通信、車路通信問題而提出的一種高效的無線接入通信機制。WAVE的優勢主要體現在消息傳輸延時、節點移動性、通信頻段的抗干擾性和IEEE802.11p對車路協同系統的適用性，其在網絡性能、實現成本及復雜程度方面的綜合評價均優于普通的無線通信技術，WAVE的協議體系主要依托于IEEE802.11p協議，其是針對汽車通信的交通應用環境而設計的標準，主要作用于物理層和數據鏈路層。物理層處于協議的底層，且是基于正交頻分復用的，主要負責為設備之間的數據通信提供傳輸媒介及互聯設備，控制信道的激活或失效服務，為數據傳輸提供可靠的環境。數據鏈路層包括LLC（邏輯鏈路子層）和MAC（介質訪問控制子層），其中IEEE802.11p的MAC層是整個協議架構中性能優勢的集中體現。MAC層為數據傳輸的信道協調控制方面提供服務，通過可靠的信道接入協議，更加高效的進行數據交換。WAVE在交通領域已經得到了大量的應用。
2性能仿真測試
2.1OPENT仿真原理
OPNETModeler是當前領先的網絡技術開發環境，廣泛應用于設計和研究通信網絡、設備、協議和應用為開發人員提供了建模、仿真以及分析的集成環境，大大減輕了編程以及數據分析的工作量。OPNET采用離散事件驅動的模擬機理，通過事件驅動器以先進先出的方式對事件和事件時間列表進行維護，每當有一個事件出現后，仿真時間推進，仿真中各個模塊之間通過事件中斷方式傳遞事件信息。與時間驅動相比，這種機制的計算效率更高。構建OPNET仿真模型依次從進程模型、節點模型和網絡模型三部分進行。根據車路協同系統信息交互過程的特殊性，選取OPNETModeler模型庫中的MANET模型作為WLAN模式和WAVE模式的仿真實驗節點模型。車輛信息從WLAN收發信機進出，依次經過MAC層、數據鏈路層、IP層、UDP層、路由層、應用層，完成整個消息的通信流程。OPNET也提供了UMTS系統的仿真模型，可以根據用戶需求配置模型屬性。
2.2仿真結果評估
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。