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關鍵詞：電磁兼容；寬帶無限；移動通信
中圖分類號：TN914文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2011）11-0262-01
作為近年來信息技術領域發展最為迅速的無線通信包括移動通信技術，徹底改變了人信的生活方式和工作方式。無論是工作還是生活，各種無線通信設備已經是人們不可缺少的需要。
移動通信技術，必須解決一些關鍵的電磁兼容問題，使得技術的發展建立在一個合理的基礎結構之上，既兼顧到各種無線電技術不同種類之間的電磁兼容性問題，也兼顧到今天和將來技術持續性發展的電磁兼容性問題。研究工作必然包括系統內部和系統之間的電磁兼容兩個方面：作為一個系統，特別具有高頻器件和電路的無線電系統，其內部的電磁兼容問題非常復雜。對于高速 信息傳輸系統統尤其要給予重視，這將是下個世紀電磁兼容問題的一個重要研究領域。另外，一些關鍵的、來自于系統之間的電磁兼容性問題也必須引起重視。
一、寬帶無線通信系統與窄帶無線系統之間的電磁兼容問題
目前,正在使用的900兆赫頻段（AMPS、TACS、ETACS、GSM900、CDMA800）6和1800兆赫頻段（DCS1800、CDMA）之間是一種倍頻或者準倍頻關系，他們之間的低次諧波之間會出現近似相等的情況，互影響嚴重，需要嚴格和認真的考慮。目前，大力開發的第三代寬CDMA系統的工作在2400兆赫頻段，其與900和1800兆赫頻段系統的兼容能力將是這項新技術在未來幾年取得成功的一個關鍵因素。
二、移動通信系統、無線接入系統、無繩和尋呼系統之間的電磁兼容問題
移動通信系統工程與尋呼系統、包括高速Flex系統的電磁兼容問題可能成為一個關鍵的問題。這些尋呼系統發射功率大，基站多，影響面大，另外許多用戶同時使用移動電話BP機，以節約使用費。這些因素會對移動通信系統/城市無線本地接人系統產生重要影響。
三、地面無線電系統、同溫層系統和衛星系統之間的電磁兼容性問題
當“依”系統、“Teldesic”等復雜和中低軌道系統建成的時候，這些系統由于直接與地面終端通信，到達地面的功率遠高于目前的同步軌道系統，因而與地面無線電通信系統之間的兼容問題將是全球通信網、特別是移動通信網成敗的關鍵。目前，正在研究和實施的同溫層移動通信系統，由于其定位高度更低，其與衛星和地面系統之間的電磁兼容問題應格外受到關切。
四、寬帶、超高速移動能信息其他系統之間的電磁兼容性問題
在將來，高速寬帶移動通信事業交進發展的主要方向，它是全球個人多媒體移動通信業務的基礎。相應，寬帶電磁兼容性的研究是非常重要的工作。這一方面是為了提高寬帶移動業務的可靠性；另一方面是為了降低寬帶業務系統設備內部、移動網內部、移動網之間、移動網和非移動網之間、移動通信和非通信業務設備之間的干擾，提高兼容工作的能務和信息的保密性。
五、無線電系統與其他系統之間的電磁兼容性
其他的系統很多，包括家用電器、軍事通信、醫院設備、廣播等，雖然已經制定一些相關的法律，比如禁止在醫院、機場、飛機上、軍事重地等使用移動電話，但干擾的問題從來就沒有停止過。令我們記憶猶新的廣州白云機場飛機停飛事件，就是尋呼系統造成的。
總括起來，由于無線電通信系統的發展，我們面對下個的電磁兼容問題包括。
（1）系統內部和外部、系統之間的工作頻譜設計、寄生信號和非線形發射及感應結構的研究。
（2）各種無線業務包括新業務的電磁兼容概念、定義和標準的研究。
（3）面向對象，尤其是寬頻帶系統電磁兼容模型，分析方法和實驗方案的研究。
（4）滿足電磁兼容標準的寬帶移動通信系統與網絡的概念、定義和方案的研究與提出。
開展這些工作的目的，旨在提高新移動通信業務的可靠性和廣泛的可應用性，制定無線電業務的電磁兼容定義、概念和標準，提高無線電通信業務對于信息社會信息傳輸和信息保障的能力，實現良性的無線電通信系統的發展。
關鍵詞：無線發射FSK射頻發射器nRF902
1概述
nRF902是一個單片發射器芯片，工作頻率范圍為862～870MHz的ISM頻帶。該發射器由完全集成的頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器組成。由于nRF902使用了晶體振蕩器和穩定的頻率合成器，因此，頻率漂移很低，完全比得上基于SAW諧振器的解決方案。nRF902的輸出功率和頻偏可通過外接電阻進行編程。電源電壓范圍為2.4～3.6V，輸出功率為10dBm，電流消耗僅9mA。待機模式時的電源電流僅為10nA。采用FSK調制時的數據速率為50kbits/s。因此，該芯片適合于報警器、自動讀表、家庭自動化、遙控、無線數字通訊應用。
2引腳功能和結構原理
nRF902采用SIOC-8封裝，各引腳功能如表1所列。
表1nRF902的引腳功能
引腳端符號功能
1XTAL晶振連接端/PWR-UP控制
2REXT功率調節/時鐘模式/ASK調制器字輸入
3XO8基準時鐘輸出（時鐘頻率1/8）
4VDD電源電壓（+3V）
5DIN數字數據輸入
6ANT2天線端
7ANT1天線端
8VSS接地端（0V）
圖1所示是nRF902的內部結構，從圖中可以看出：該芯片內含頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等電路。
通過nRF902的天線輸出端可將平衡的射頻信號輸出到天線，該引腳同時必須通過直流通道連接到電源VDD，電源VDD可通過射頻扼流圈或者環路天線的中心接入。ANT1/ANT2輸出端之間的負載阻抗為200～700Ω。如果需要10dBm的輸出功率，則應使用400Ω的負載阻抗。
調制可以通過牽引晶振的電容來完成。要達到規定的頻偏，晶振的特性應滿足：并聯諧振頻率fp應等于發射中心頻率除以64，并聯等效電容Co應小于7pF，晶振等效串聯電阻ESR應小于60Ω，全部負載電容，包括印制板電容CL均應小于10pF。由于頻率調制是通過牽引晶振的負載（內部的變容二極管）完成的，而外接電阻R4將改變變容二極管的電壓，因此，改變R4的值可以改變頻偏。
將偏置電阻R2從REXT端連接到電源端VDD對可輸出功率進行調節。nRF902的工作模式可通過表2所列方法進行設置。
表2nPF902的工作模式設置
引腳
工作模式XTALREXTXO8DIN
低功耗模式（睡眠模式）GND---
時鐘模式VDDGNDVDD-
ASK模式VDDASK數據VDD或者GNDVDD
FSK模式VDDVDDVDD或者GNDFSK數據
在FSK模式時，調制數據將從DIN端輸入，這是nRF902的標準工作模式。
ASK調制可通過控制REXT端來實現。當R2連接到VDD時，芯片發射載波。當R2連接到地時，芯片內部的功率放大器關斷。這兩個狀態可用ASK系統中的邏輯“1”和邏輯“0”來表示。在ASK模式，DIN端必須連接到VDD。
時鐘模式可應用于外接微控制器的情況，nRF902可以給微控制器提供時鐘。它可在XO8端輸出基準時鐘，XO8端輸出的時鐘信號頻率是晶振頻率的1/8。如晶振頻率為13.567MHz，則XO8輸出的時鐘信號頻率為1.695MHz。
在低功耗模式（睡眠模式），芯片的電流消耗僅10nA。在沒有數據發射時，芯片可工作在低功耗模式以延長電池的使用時間。電路從低功耗模式轉換到發射模式需要5ms的時間，從時鐘模式轉換到發射模式需要50μs的時間。
圖2nRF902的應用電路
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，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。
一、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。
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。
二、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。
三、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，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。
3.5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。
四、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
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關鍵詞：認知無線電;網絡安全
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）36-0053-02
認知無線電技術可以在不影響授權用戶的前提下允許其他用戶動態接入空閑頻譜，這為解決無線頻譜資源短缺問題提供了一種可行的解決方案。認知無線電技術的概念一經提出便受到了人們的廣泛關注，相關研究取得了飛速進展。但認知無線電技術由于引入了頻譜感知、智能學習、動態頻譜分配等新技術，從而帶來了諸如模擬授權用戶攻擊、自私行為攻擊、虛假反饋攻擊等各種全新的安全問題。而認知無線電網絡的安全問題將影響到認知無線電技術的最終商用化。因此，對認知無線電網絡安全性方面的探索與實踐研究有著十分重要的意義。
1 認知無線電技術簡介
認知無線電（Cognitive Radio，CR）的概念最早由Joseph Mitolo博士提出，他指出認知無線電是一種通過感知自身周圍環境，進而通過與周圍環境交互來改變發射機參數的智能無線通信系統，其具備環境感知能力、學習能力、決策和自適應能力、相互協作的能力。
認知無線電確立了三個基本任務：
①頻譜感知：認知用戶的接收端感知周圍的無線頻譜環境，測量并估計環境中的干擾溫度，篩選可用的頻譜。
②信道估計：根據環境中的干擾溫度信息，實時計算出各個子信道的信道容量。
③動態頻譜資源管理：認知用戶的發射端根據已知的空閑頻譜和信道容量信息，動態調整其發射頻率和功率，從而確保信息的可靠傳輸。
認知無線電網絡通過允許非授權用戶自適應的感知授權頻譜，并機會式地使用空閑頻譜，使得非授權用戶可以在未取得授權的情況下接入傳輸條件更好、帶寬更寬的頻段，從而可以極大的改善頻譜利用率。認知無線電技術的提出和發展為解決當前頻譜資源緊張的問題提供了一種可靠的解決方案。
2 認知無線電網絡安全面臨的主要威脅
隨著各類無線設備的出現，頻譜資源日益緊張，在無線通信中 “認知”概念的引入，可以有效解決該問題，但也帶來了一系列新的無線網絡安全隱患，是認知無線電網絡能夠實現商用的一個難題。認知無線電網絡的安全性研究尚處于初始階段，隨著頻譜感知、智能學習、動態頻譜分配等一系列新技術的引入，其除了需要面對傳統無線網絡安全威脅，還面臨著諸如模擬授權用戶攻擊、自私行為攻擊、虛假反饋攻擊等各種全新的安全問題。
目前，認知無線電網絡安全防御機制研究主要集中在提高某種具體技術的安全性，尚未形成較為成熟的認知無線電安全體系。但也已有研究和相關文獻[1]涉及了該方面，為認知無線電網絡安全性研究提供了一定的借鑒。
2.1 物理層攻擊行為
認知無線電網絡在物理層引入了全新的頻譜感知和頻譜切換技術，認知用戶可以通過頻譜感知和切換技術檢測和篩選可用的空閑頻譜加以利用。因此，除了面臨傳統無線網絡物理層安全威脅外，認知無線電網絡物理層中還因相關新技術的應用而面臨一系列新的安全威脅。
其中最受關注的是：
①模擬授權用戶攻擊[2]（Primary User Emulation Attack，PUEA）當網絡中的惡意節點檢測到一個可用空閑頻段時，其通過發送與授權用戶信號特征相似的傳輸信號，從而達到獨占此空閑頻段的目的。
②干擾授權用戶攻擊[3]（Primary Receiver Jamming Attack）在認知無線電網絡中存在惡意節點參與到網絡的協作數據傳送過程中，造成對授權用戶接收機進行連續干擾。
2.2 鏈路層攻擊行為
認知無線電網絡的鏈路層負責將檢測到的空閑頻譜分配給需要的認知無線電用戶，其需要在確保在一定公平性的基礎上盡可能提高頻譜的利用率。因此認知無線電網絡鏈路層面臨的主要安全威脅是如何確保信道分配的公平性。
目前普遍存在的三種攻擊行為是：
①自私（惡意）行為攻擊[4]（Selfish Behavior Attack）自私節點以損害網絡整體性能為代價，通過修改頻譜分配的效用函數來提高自身性能，但同時也會造成其他認知用戶可用頻譜資源減少。
②飽和控制信道攻擊[5]（Control Channel Saturation Attacks）：惡意節點通過持續不斷發送偽造的控制信息，從而達到公共控制信道數據飽和、網絡整體性能下降的目的。
③虛假反饋攻擊（False Feedback Attack）：認知無線電網絡中的惡意節點向其他認知用戶反饋虛假的頻譜感知和分配信息，從而達到影響頻譜感知準確性和頻譜分配公平性的目的。
2.3 網絡層攻擊行為
在認知無線電網絡中，網絡層面臨的主要安全威脅為對路由信息的篡改和破壞，如拜占庭黑洞攻擊（Black Hole Attack）、急速泛洪攻擊（Flood Rushing Attack）、蟲洞攻擊（Wormhole Attack）等。此外，隨著認知無線電網絡中頻譜感知技術的引入，致使環境中的每個接收機都存在多個可用信道，在數據傳輸過程中為確保一跳鏈路的雙方使用相同的信道，各個節點在進行路由選擇的同時還需要對信道進行選擇。認知網絡中的惡意用戶可以通過發送虛假的路由和信道信息，從而誤導用戶選擇錯誤的路由和信道，達到信道間干擾嚴重，網絡整體性能下降的目的。 2.4 高層攻擊行為
認知無線電網絡中的高層攻擊行為包括對傳輸層的攻擊和對應用層的攻擊。認知無線電網絡的高層結構與傳統無線網絡類似，相關研究主要集中在空中接口部分。其面臨的主要安全威脅有會話劫持攻擊（Session Hijacking Attack）、拒絕服務攻擊（Denial of Service，DoS）、惡意代碼攻擊（Malicious Code Attack）等。
3 認知無線電網絡安全性分析
針對認知無線電網絡物理層所面臨的主要安全威脅：模擬授權用戶攻擊，2006年R.Chen、J.M.Park提出了模擬授權用戶攻擊的問題，其具體表現形式為：當網絡中的惡意節點檢測到一個可用空閑頻段時，其通過發送與授權用戶信號特征相似的傳輸信號，從而達到獨占此空閑頻段的目的。
通過相關研究證實傳統的頻譜檢測方法很難有效解決該威脅，因此R.Chen、J.M.Park提出了一種基于位置確認的頻譜檢測方法來解決此種威脅，該方法包括兩種位置確認方的驗證算法：距離比驗證和距離差異驗證。實驗表明上述兩種算法均可以檢測到網絡中是否存在惡意攻擊者，但還需提高其檢測的準確性;解決該類威脅的另一種可能的方法是在授權用戶信號中加入用于計算哈希值的原始數據，認知用戶對接收到的原始數據做哈希值計算，通過比對計算結果同預先保留的參數值來確定其是否為惡意節點。
針對認知無線電網絡物理層所面臨的安全威脅，最根本的解決方案還在于改善頻譜感知技術來實現頻譜利用的安全性。為確保認知用戶獲取環境中頻譜使用情況的準確性，可以建立實時無線電環境數據庫，通過將感知信息與數據庫比對，可以有效減少類似模擬授權用戶攻擊和虛假反饋攻擊對認知無線電網絡造成的安全威脅。
認知無線電網絡鏈路層所面臨的主要安全問題是如何確保信道分配的公平性。目前，對認知無線電網絡鏈路層安全構成最大威脅的是自私行為攻擊。因此，可以在認知無線電信道感知和分配中引入信譽機制，其設計可以借鑒Ad Hoc網絡中引入的信任/信譽模型，首先需要收集各節點的行為信息，綜合該節點之前參與頻譜感知和分配過程中信譽度的歷史記錄，從而進行相關信譽度的計算，然后數據融合中心利用信譽度來對所有節點的匯報結果進行可信度區分，最后通過激勵或懲罰機制來使各節點間加強協作，減少自私行為，讓信譽度高的認知用戶在頻譜分配過程中發揮更大的作用，從而提高頻譜感知和分配的公平性。
在認知無線電網絡中，公共控制信道的安全性至關重要，它能實現認知無線電網絡各節點交換本地信道信息。對于公共控制信道的攻擊會造成網絡通信效率急劇降低甚至癱瘓，因此必須確保公共控制信道及信道中信息的安全性。
解決公共控制信道面臨的安全性問題可從以下三方面考慮：
①可以通過在各節點間建立可靠的頻道列表來確保信道的安全;
②通過引入加密認證體系使在認知無線電網絡節點（接受、發射端）實現雙向認證來確保信道的安全。
③可以借鑒Ad Hoc網絡中的節點分簇機制[6]，相關節點用戶自行組成一個本地協調組。
每組用戶形成一個具有相同公共控制信道的多跳網絡，通過這種方法可以防止由于控制信道擁塞造成的中斷，有效改善飽和控制信道攻擊。
4 結 語
認知無線電網絡的安全問題將影響到認知無線電技術的最終商用，而針對這方面的研究也會越來越深入，我們可以充分借鑒其它無線網絡安全性技術，針對認知無線電本身特點，最終完善其相關安全技術。
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論文摘要：21世紀移動通信技術和市場飛速發展，在新技術和市場需求的共同作用下，未來移動通信技術將呈現以下幾大趨勢：網絡業務數據化、分組化，移動互聯網逐步形成；網絡技術數字化、寬帶化；網絡設備智能化、小型化；應用于更高的頻段，有效利用頻率；移動網絡的綜合化、全球化、個人化；各種網絡的融合；高速率、高質量、低費用。這正是第四代（4G）移動通信技術發展的方向和目標。
一、引言
移動通信是指移動用戶之間，或移動用戶與固定用戶之間的通信。隨著電子技術的發展，特別是半導體、集
成電路和計算機技術的發展，移動通信得到了迅速的發展。隨著其應用領域的擴大和對性能要求的提高，促使移動通信在技術上和理論上向更高水平發展。20世紀80年代以來，移動通信已成為現代通信網中不可缺少并發展最快的通信方式之一。
回顧移動通信的發展歷程，移動通信的發展大致經歷了幾個發展階段：第一代移動通信技術主要指蜂窩式模擬移動通信，技術特征是蜂窩網絡結構克服了大區制容量低、活動范圍受限的問題。第二代移動通信是蜂窩數字移動通信，使蜂窩系統具有數字傳輸所能提供的綜合業務等種種優點。第三代移動通信的主要特征是除了能提供第二代移動通信系統所擁有的各種優點，克服了其缺點外，還能夠提供寬帶多媒體業務，能提供高質量的視頻寬帶多媒體綜合業務，并能實現全球漫游。現在用的大多是第二代技術，第三代技術還不太成功，但已有了第四代技術的設想。第四代移動通信系統（4G）標準比第三代具有更多的功能。
二、4G移動通信簡介
第四代移動通信技術的概念可稱為寬帶接入和分布網絡，具有非對稱的超過2Mbit/s的數據傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網、移動寬帶系統和交互式廣播網絡。第四代移動通信標準比第三代標準擁有更多的功能。第四代移動通信可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網絡中提供無線服務，可以在任何地方用寬帶接入互聯網（包括衛星通信和平流層通信），能夠提供定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能。此外，第四代移動通信系統是集成多功能的寬帶移動通信系統，是寬帶接入IP系統。目前正在開發和研制中的4G通信將具有以下特征：
（一）通信速度更快
由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。專家預估，第四代移動通信系統的速度可達到10-20Mbit/s，最高可以達到100Mbit/s。
（二）網絡頻譜更寬
要想使4G通信達到100Mbit/s的傳輸速度，通信運營商必須在3G通信網絡的基礎上對其進行大幅度的改造，以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據研究，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網絡的20倍。
（三）多種業務的完整融合
個人通信、信息系統、廣播、娛樂等業務無縫連接為一個整體，滿足用戶的各種需求。4G應能集成不同模式的無線通信——從無線局域網和藍牙等室內網絡、蜂窩信號、廣播電視到衛星通信，移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。各種業務應用、各種系統平臺間的互聯更便捷、安全，面向不同用戶要求，更富有個性化。而且4G手機從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端。
（四）智能性能更高
第四代移動通信的智能性更高，不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，更重要的是4G手機可以實現許多難以想象的功能。例如，4G手機將能根據環境、時間以及其他因素來適時提醒手機的主人。
（五）兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接受，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，4G通信系統應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從2G、3G平穩過渡等特點。
（六）實現更高質量的多媒體通信
4G通信提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、影像等，大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此4G也稱為“多媒體移動通信”。
（七）通信費用更加便宜
由于4G通信不僅解決了與3G的兼容性問題，讓更多的現有通信用戶能輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端通信技術，因此，相對其他技術來說，4G通信部署起來就容易、迅速得多。同時在建設4G通信網絡系統時，通信運營商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運營成本。
三、4G移動通信的接入系統
4G移動通信接入系統的顯著特點是，智能化多模式終端（multi-modeterminal）基于公共平臺，通過各種接技術，在各種網絡系統（平臺）之間實現無縫連接和協作。在4G移動通信中，各種專門的接入系統都基于一個公共平臺，相互協作，以最優化的方式工作，來滿足不同用戶的通信需求。當多模式終端接入系統時，網絡會自適應分配頻帶、給出最優化路由，以達到最佳通信效果。目前，4G移動通信的主要接入技術有：無線蜂窩移動通信系統（例如2G、3G）；無繩系統（如DECT）；短距離連接系統（如藍牙）；WLAN系統；固定無線接入系統；衛星系統；平流層通信（STS）；廣播電視接入系統（如DAB、DVB-T、CATV）。隨著技術發展和市場需求變化，新的接入技術將不斷出現。
不同類型的接入技術針對不同業務而設計，因此，我們根據接入技術的適用領域、移動小區半徑和工作環境，對接入技術進行分層。
分配層：主要由平流層通信、衛星通信和廣播電視通信組成，服務范圍覆蓋面積大。
蜂窩層：主要由2G、3G通信系統組成，服務范圍覆蓋面積較大。
熱點小區層：主要由WLAN網絡組成，服務范圍集中在校園、社區、會議中心等，移動通信能力很有限。
個人網絡層：主要應用于家庭、辦公室等場所，服務范圍覆蓋面積很小。移動通信能力有限，但可通過網絡接入系統連接其他網絡層。
固定網絡層：主要指雙絞線、同軸電纜、光纖組成的固定通信系統。
網絡接入系統在整個移動網絡中處于十分重要的位置。未來的接入系統將主要在以下三個方面進行技術革新和突破：為最大限度開發利用有限的頻率資源，在接入系統的物理層，優化調制、信道編碼和信號傳輸技術，提高信號處理算法、信號檢測和數據壓縮技術，并在頻譜共享和新型天線方面做進一步研究。為提高網絡性能，在接入系統的高層協議方面，研究網絡自我優化和自動重構技術，動態頻譜分配和資源分配技術，網絡管理和不同接入系統間協作。提高和擴展IP技術在移動網絡中的應用；加強軟件無線電技術；優化無線電傳輸技術，如支持實時和非實時業務、無縫連接和網絡安全。
四、4G移動通信系統中的關鍵技術
（一）定位技術
定位是指移動終端位置的測量方法和計算方法。它主要分為基于移動終端定位、基于移動網絡定位或者混合定位三種方式。在4G移動通信系統中，移動終端可能在不同系統（平臺）間進行移動通信。因此，對移動終端的定位和跟蹤，是實現移動終端在不同系統（平臺）間無縫連接和系統中高速率和高質量的移動通信的前提和保障。（二）切換技術
切換技術適用于移動終端在不同移動小區之間、不同頻率之間通信或者信號降低信道選擇等情況。切換技術是未來移動終端在眾多通信系統、移動小區之間建立可靠移動通信的基礎和重要技術。它主要有軟切換和硬切換。在4G通信系統中，切換技術的適用范圍更為廣泛，并朝著軟切換和硬切換相結合的方向發展。
（三）軟件無線電技術
在4G移動通信系統中，軟件將會變得非常繁雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技術，將其作為從第二代移動通信通向第三代和第四代移動通信的橋梁。軟件無線電技術能夠將模擬信號的數字化過程盡可能地接近天線，即將A/D和D/A轉換器盡可能地靠近RF前端，利用DSP進行信道分離、調制解調和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺，在平臺上運行各種軟件系統，以實現多通路、多層次和多模式的無線通信。因此，應用軟件無線電技術，一個移動終端，就可以實現在不同系統和平臺之間，暢通無阻的使用。目前比較成熟的軟件無線電技術有參數控制軟件無線電系統。
（四）智能天線技術
智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，能滿足數據中心、移動IP網絡的性能要求。智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號，這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。
（五）交互干擾抑制和多用戶識別
待開發的交互干擾抑制和多用戶識別技術應成為4G的組成部分，它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動電話系統，消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾，確保接收機的高質量接收信號。這種組合將滿足更大用戶容量的需求，還能增加覆蓋范圍。交互干擾抑制和多用戶識別兩種技術的組合將大大減少網絡基礎設施的部署，確保業務質量的改善。
（六）新的調制和信號傳輸技術
在高頻段進行高速移動通信，將面臨嚴重的選頻衰落（frequency-selectivefading）。為提高信號性能，研究和發展智能調制和解調技術，來有效抑制這種衰落。例如正交頻分復用技術（OFDM）、自適應均衡器等。另一方面，采用TPC、Rake擴頻接收、跳頻、FEC（如AQR和Turbo編碼）等技術，來獲取更好的信號能量噪聲比。
五、OFDM技術在4G中的應用
若以技術層面來看，第三代移動通信系統主要是以CDMA為核心技術，第四代移動通信系統技術則以正交頻分復用（OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer，OFDM）最受矚目，特別是有不少專家學者針對OFDM技術在移動通信技術上的應用，提出相關的理論基礎。例如無線區域環路（WLL）、數字音訊廣播（DAB）等，都將在未來采用OFDM技術，而第四代移動通信系統則計劃以OFDM為核心技術，提供增值服務。
在時代交替之際，舊有系統之整合與升級是產業關心的話題，目前大家談的是GSM如何升級到第三代移動通信系統；而未來則是CDMA如何與OFDM技術相結合。可以預計，CDMA絕對不會在第四代移動通信系統中消失，而是成為其應用技術的一部份，或許未來也會有新的整合技術如OFDM/CDMA產生，前文所提到的數字音訊廣播，其實它真正運用的技術是OFDM/FDMA的整合技術，同樣是利用兩種技術的結合。因此未來以OFDM為核心技術的第四代移動通信系統，也將會結合兩項技術的優點，一部份將是以CDMA的延伸技術。超級秘書網
六、結束語
對于現在的人來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認為第四代無線通信網絡系統是人類有史以來最復雜的技術系統。總的來說，要順利、全面地實施4G通信，還將可能遇到一些困難。
首先，人們對未來的4G通信的需求是它的通信傳輸速度將會得到極大提升，從理論上說最高可達到100Mbit/s，但手機的速度將受到通信系統容量的限制。據有關行家分析，4G手機將很難達到其理論速度。
其次，4G的發展還將面臨極大的市場壓力。有專家預測，在10年以后，2G的多媒體服務將進入第三個發展階段，此時覆蓋全球的3G網絡已經基本建成，全球25%以上的人口使用3G，到那時，整個行業正在消化吸收第三代技術，對于4G技術的接受還需要一個逐步過渡的過程。
因此，在建設4G通信網絡系統時，通信運營商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上，采用逐步引入的方法，使移動通信從3G逐步向4G過渡。
參考文獻：
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【關鍵詞】無線電通信技術 信噪比估計 自適應控制
在眾多的信息技術中，無線電通信技術是最受歡迎的一種通信技術，人們在開始研究無線通信技術，投入了大量的時間和精力，從而取得了顯著的成績。無線電通信和有線電通信技術相比，無線電傳輸過程不需要傳輸設備，也不會受到地理位置的限制，傳輸十分靈活，也很大程度的降低了成本，無線電通信技術倍受當前市場的青睞。
1 無線電通信技術的發展過程
俄國物理學家波波夫在1885年論述了發明無線電接收機的過程，這篇無線電通信技術的論文也就成武無線電技術研究的重要發展歷史，同時為了表示對他的紀念，也就將5月7日作為無線電發明日期。波波夫的不斷研究延長了無線通信的距離，也就將無線電通信引入到了新的發展階段。后來意大利發明家馬可尼在1898年在海上進行通信實驗，對于這次的實驗也就標志無線電通信的真正實現，在馬可尼的實驗中有進一步將無線電信號延長，在1901年對相聚3000多公里的兩個國家之間成功進行了無線通信，馬可尼實驗的成功也就標志著人類正式進入無線電遠距離的通信時代，之后不斷出現了各種各樣的無線通信的產生。
科學家八本、威瑪、羅斯等在1946年用電視機進行天線信號的接收，他們實驗的成功也就標志著無線電技術的真正的普及，在當今的信息社會中，我們對無線電通信技術的質量的要求也就越來越高，對通信技術也就有了更多的期待。同時信息社會也就要設置更好的管理措施，運用計算機和通信技術開發各種通信應用軟件，更好的為人民提供通信服務。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
2.1 不受時空限制
無線電通信技術不受時空限制，能夠采用靈活多樣的手段和方法，確保通信聯絡綜合的高校利用，對信息的傳輸暢通無阻，隨著近年來國內各種經濟領域和國際經濟繁榮發展，無線點通信技術為信息傳輸打開了方便之門，尤其通信與網絡的鏈接，讓通信技術踏上新的臺階。
2.2 具備高度的機動性及可用性
無線電通信技術對數字傳輸、功能多樣化、設備小型化和智能化的優勢下，具備了高度機動性和可用性，尤其在軍事結構地域通信網絡方面起到了很大的作用。無線電通信作為信息化服務的重要標志，無線電通信技術在發展過程中具有巨大的潛力，不僅在人民生活中扮演著重要角色，在軍事中同樣起到重要的作用。軍事、氣象、生活、生產等各個領域都對其都有空前的需求。
2.3 可靠性高
無線電通信比有線通信可以很好的控制地質災害，具有很高的可靠性，在一般情況下除非受到信號的干擾，平時都能保證通信，這也就是無線電通信的最大優點。無線電通信技術雖然有很多的優點，但是在受到干擾影響，很容易被截獲保密性極差，這也就是無線電的缺點，這也是人們最為頭痛的問題，因此對無線電通信技術的通信方法拓新成為其發展的新話題。
3 無線電通信的信噪比估計和自適應控制技術
3.1 信噪比估計技術
對于現在無線電通信技術正處于關鍵的轉折時期，信息技術的飛速發展，也就要求無線點通信技術適應未來社會生產和生活的需要，也就要在通信方面不斷的進行拓新。無線電通信信號的信噪比估計一直是衛星通信領域一個重要的研究課題，在衛星通信中信噪比是衡量信道質量的最主要指標也是實現功率控制、調制方式識別、迭代譯碼等應用的前提條件。利用無線信道通信，在其過程中主要就是多途徑的傳播，而噪聲是始終存在的一種危害，為了更好的提高數據傳輸速率和效率，我們必須對信道的特征參數具有一定的預知能力，信噪比是信道參數的一個重要的方面，信噪比估計技術也就成為信道估計的重要內容之一，同時也是移動通信研究的對象。在通信系統的實際使用中，信噪比的估計作為表征信道特征的參數，對信道切換和自適應通信速率調節功能都起到了重要作用。
3.2 無線通信自適應控制技術
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，同時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。自適應控制的基本的思想就是將參數估計方法與某種控制系統設計方法結合起來，產生具有自校正能力的控制律，其控制的對象是不確定性的系統。在面對客觀上的各種不確定性，自適應控制系統在其運行過程中，通過不斷的測量系統的輸入狀態，不斷的掌握對象從中獲取相應的信息，再根據獲取的信息設計方法，做出控制決策去更新控制器的結構，使控制效果達到最優或近似最優。一個理想的自適應控制系統應具有：適應環境變化和系統要求的能力；學習能力；在變化的環境中能逐漸形成所需的控制策略和控制參數序列，在內部參數失效時，又恢復的能力，良好的魯棒性。
3.3 無線電通信技術發展方向
提高系統資源的利用率維持信號的穩定，避免通信信號受到干擾，增大系統的容量，同時要確保用戶信息安全和保密，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。無線通信的展望無線通信具有跨越時空進行信息溝通的靈活性，以及全球無縫隙覆蓋的特性，成為當今世界最具吸引力的通信方式。無線通信特別是移動通信市場進入規模化大發展階段，無線通信業務和技術呈現出從傳統的話音領域向數據領域和寬帶多媒體領域轉變的態勢，市場空前繁榮。
4 結束語
對于無線電通信技術在通信方法開發應用上具有很大潛力，這也就是我們研究和開發過程中對無線電通信進行前面的了解，為無線電通信技術創造新的發展方向，為全球信息化的通信事業做出貢獻。
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關鍵詞：旋翼式無人機；定位懸停；討論
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.250
1 緒論
無人機即所謂的無人駕駛飛機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV），是指不需要飛行員在機上駕駛，而是利用無線電遙控設備以及自備的程序控制裝置實行對飛行器的控制。無人機在接收到地面傳達的遙控信息后，可以完成一些自主控制功能。位于控制站的人員可以通過各種設備，通過無人機實現遠程巡視，監控，定位，打擊等操作。如今，隨著無人機技術的飛速發展，其實現了成本低，體積小，重量輕與飛行靈活等特點，越來越多的政府和機構開始關注起它來。
在本文中所討論的無人機的定位懸停動作，是以多旋翼式無人機為平臺的。
定位懸停是指將無人機固定在預先設定的高度位置和水平位置上。這是無人機實現應用所需的一個基本的飛行姿態。
以最近亞馬遜公司推出的無人機配送貨物服務為例，亞馬遜公司所提交的方案細節中表示：
（1）無人機會直接把貨物送到客戶個人所在地，并在下單時啟用定位系統；
（2）無人機需要特定感應器來確定路線以及準確著陸，比如相機和紅外感應裝置。
在亞馬遜公司所構想的無人機配送貨物方案中，有兩個關鍵詞，一是定位系統，二是精準著陸，而在無人機定位懸停動作的研究中，定位系統是研究的出發點，精準著陸是研究可以收獲的成果。可見，幾乎在所有無人機應用中，對精確的定位懸停姿態控制的研究都是一項十分重要的課題。
2 無人機的幾種高精度定位方案
現如今，無人機定位懸停的精度并不高，大疆公司的最新型無人機Phantom 3可實現誤差在垂直10厘米，水平1米精度范圍內的自動懸停，當需要更高精度時，便需要在“專家模式”下手動來進行微調。
無人機實現自動懸停實質上便是將其固定在預先設定好的高度位置與水平位置上，這也就是說，要實現懸停這一動作，事先讀取自身的位置，即產生一組三維坐標這一步顯得至關重要。比較準確地確定無人機的位置信息是無人機完成定位懸停這一動作的前提與基礎。
2.1 以GPS模塊為主的定位
2.1.1 無人機GPS定位工作原理
GPS在綜合至少4顆衛星的位置信息后，可實現無人機的空間定位。利用以GPS為中心，輔助以各種傳感器的定位方法是如今無人機所采用的主流定位方案。無人機在懸停之前首先需要明確自身的高度信息和水平信息，而在以GPS模塊為主的定位方式中，GPS模塊主要負責提供無人機的水平位置坐標，而其高度位置坐標一般來講是通過氣壓計，利用不同高度上大氣壓力的變化來計算提供。同樣，GPS模塊也可以提供高度信息，但是在主流無人機上很少使用，因為低成本的GPS數據的刷新率不高，無人機在高速運動時，會導致GPS讀取的數據滯后，引起高度跌落。
2.1.2 差分GPS（DGPS）的應用
為了應對GPS系統中選擇可用性技術（Selective availability，SA）造成的誤差，無人機所搭載的GPS通常利用差分GPS技術來提高定位精度。GPS的差分技術有兩種，分別是坐標差分技術與偽距差分技術。無人機所搭載的GPS常采用的技術是偽距差分技術。該技術是通過計算已知點偽距與真實距離之間差值以修正誤差。所以機載GPS常需要兩個接收器同時接收同一衛星組發出的信號。這種方案的定位精度較高，但對地面設施有一定要求，不利于快速部署。
2.2 運用視覺系統的定位
目前出現了較新的定位技術采用了視覺定位系統，如深圳大疆公司最新型號的無人機Phantom 3便采用了這種方式。
2.2.1 視覺系統結構
所謂的視覺系統定位是指為搭載了攝像頭的無人機提出的一個基于影像的控制系統。該控制系統有兩種實現方式，一是僅靠機載攝像機拍攝提供的圖像數據來分析，控制無人機；二是結合運用慣性測量部件和視覺里程計，這種結合工作的視覺系統可以有效地減少系統的工作量，而且可以為無人機提供更精確的定位。如圖1是結合各種傳感器的視覺定位系統結構圖。
視覺控制在機器人技術的研究里是一個很活躍的領域。而在無人機的研究中，視覺里程計被用作幫助實現飛行器的自主控制。常利用搭載的三維影像幫助提高無人機的穩定性，并指示無人機與所處環境中有關物體之間的相對位置關系，達到定位的目的。
2.2.2 視覺系統的定位原理
機載攝像機的持續拍攝，為導航系統提供連續的圖像幀。在圖像特征匹配的計算程序中，特征追蹤器從連續的兩個圖像幀中獲取自然地標信息，并在一對自然特征中測出位移。通過周期性地記錄新特征點，并比較重復的特征點，便可以測算出各圖像捕捉序列之間用作3D幾何投影的單應性矩陣，從而可以實現對無人機的定位。
2.3 無線電加激光定點的高精度定位方案
本文作者構想了一種用于定點位的高精度懸停方案。預想結合無線電技術與激光傳感器，實現無人機的高精度定位懸停。
2.3.1 無線電定位
無線電定位是在已知導航臺的精確位置下，通過接收器對導航臺所發出的無線電信號進行接收，計算信號發出到接收之間間隔的時間，以處理得到導航臺至目標物之間的相對距離來達成位置的確定。除了延遲時間外接收器還會處理所接收到無線電信號的一系列電參量，比如頻率，相位或振幅，根據電波傳播的特性，轉換得到實現導航所需要的數據。
但僅通過一個導航臺是不能確定目標物體的位置的，通常會運用“幾何原理”來實現對一點的位置確定。所謂的“幾何原理”是指，當接收器只接收一個導航臺所發出的無線電參量時，僅僅可以確定目標點相對于導航臺的軌跡線，當用兩個及以上的信號量時，便可以利用幾何線相交來完成定位的工作。當有兩個導航參量時，可以實現平面上的定位；當有三個及以上的導航參量時，可以實現空間上的定位。
2.3.2 激光傳感器
所謂的激光傳感器是指利用激光來實現測距的傳感器。由于激光具有高單色性，高方向性與抗干擾性等優點，對于精確測量技術來說是很關鍵的一部分。激光傳感器的工作原理其實與無線電雷達是相似的。在發射器將激光對目標物發射出去后，計算激光往返的時間，利用光在空氣中的傳播速度便可以得到與目標物之間的距離，便可以實現精確測高的目的。
一個激光傳感器常由三部分組成，一是激光器；二是激光檢測器；三是測量電路。激光器可以分為固體激光器，氣體激光器，液體激光器和半導體激光器四種類型。其中半導體激光器是一種比較新型的種類，較成熟的是砷化鎵激光器。該種類的激光器體積小，重量輕，結構簡單，比較適合在無人機上配備。
2.3.3 定位實現方案
無人機搭載有無線電模塊，半導體式激光器。
A.陸基無線電引導粗定位。無線電模塊負責提供一個第一階段的定位懸停控制信息。利用無線電范圍傳播的特點，可以在一個范圍內對無人機進行初步的引導定位工作。根據“幾何原理”，預定地點位置布置三個導航臺，無人機上接收器在接收三個信號量后實現其空間上的定位。利用空間散布面積較大的無線電信號，可讓無人機實現快速的定位信號截獲而進入定位程序。因為無線電波長較大且易受干擾，并不適用于超高精確定位的目的，這時便需要激光傳感器進行第二階段的精確調整。
B.激光引導高精度定位。由于激光直線傳播的特點，為了簡化設備，可以預先安置于所需要進行懸停的水平點位處，進行垂直高度的測距。考慮到無人機底部并非整塊平面，存在高度差，這種情況下，如果僅采用單一的信號量提供高度信息，此高度信息必然會有偏差，并不能保證無人機中心位置的高度與之相符。而且在單一的信息量下，僅可以提供高度信息，無法二次限制無人機的水平位置。
考慮到該方面的不足，為了在無線電的基礎上盡可能提高水平方向的精度，安排無人機上與地面兩個激光傳感器同時進行測距。地面激光器四周需平坦，而無人機底置的激光器四周也需要小塊平面以提供測量精度。兩臺激光器將測量到的高度信號以無線電的形式發送到終端電腦，控制無人機進行姿態的微調，直到兩信號量達到一致且符合預定值后，停止調整，保持無人機懸停的飛行狀態。
安排兩臺激光器進行信號量對比的目的主要有兩個：
（1）為了確保測量高度與無人機中心點位距離地面的高度量一致。由于所測高度量有地面距無人機底部高度與無人機中心點高度兩方面，此種情況下即使由于粗定位的偏差，使地面激光器是通過與無人機底部非中心點處構成的預定高度值，這樣機載激光器數值必然與預定值有偏差，不會結束定位過程，直至無人機中心點位距地面高度與預定值一致。
（2）為了提高二次定位精度，在高度基礎上，進行水平修正。無人機底部設計是中心點處相對四周凸起，表面平滑，且凸起處嵌入機載激光器。這樣當兩高度量一致時，地面激光器采集的高度信息必然為地面相對于無人機底部凸起平面的距離。當地面激光器所測高度并非距無人機底部凸起平面距離時，必然會有兩個高度量的不一致，也就是說，雙激光器測距的設計，間接限制了無人機的水平位置。
當兩信號量完全一致后，此刻無人機處于精確點位，完成懸停動作。如圖2是該方式實現的示意圖。
2.3.4 利用摩爾斯碼對陸基臺站的識別
考慮到在同一地區放置多個該種精確定位設備，無人機在返航階段可能無法確定某一專屬的定位設備。為解決該問題，可以嘗試在裝置粗定位階段所用的無線電信號中加入摩爾斯碼，每一架無人機設定識別相應裝置的摩爾斯碼，這樣可以進一步提高多陸基臺站情況下多無人機在返航階段的自動化程度，從而實現在較小區域范圍內進行高密度的多無人機起降控制。
2.3.5 激光充電技術
激光充電是美國的洛克希德?馬丁公司與美國激光動力公司合作，測試成功的一種新型的充電方式。該技術初始研究階段的目的便是希望實現無人機永久地滯留在空中。洛克希德?馬丁公司與激光動力公司對一架美國特種部隊使用的小型無人機Stalker進行改造，配備了激光充電系統，最后測試發現，該無人機的續航能力提高了2400%。
利用激光充電技術，在本方案中可以在無人機利用激光傳感器進行第二階段的高精度定位時發揮作用，在定位的同時為無人進進行電量的補充，從而提高無人機的續航能力。
3 不同方案的比較與分析
3.1 各定位方案的應用性能比較
從可適用的廣泛性來講，GPS定位>視覺系統定位>無線電引導，輔助激光定位。由于GPS信號的全球性，并且只需要接收四顆衛星信號便可以完成一個精度不錯的定位，非常的方便。而視覺系統定位受光亮與地形特征的限制，就廣泛性來講，不如GPS定位。最后的無線電引導，輔助激光系統定位，相比于前兩種來講，廣泛性最低，因為該方案僅僅適用于某一些特殊的工作任務中。
從各方案應對周圍變化環境的靈活性來講，視覺系統定位>GPS定位>無線電引導，輔助激光定位。視覺系統定位可以從采集的圖像信息中讀取出無人機相對于四周物體的方位，就對四周環境的反應靈活性來講，是最高的。GPS定位僅對線路有一個認識，對四周環境無法感知，靈活性不高。無線電引導，輔助激光定位的靈活性最低，因為該方案局限于某一預定方位實行定位，并不可做出其它反應。
從戰時可靠性來講，無線電引導，輔助激光定位>視覺系統定位>GPS定位。考慮到戰場環境的復雜性，多變性，無線電引導，輔助激光定位方案的可靠性最高，因為該方案是兩種定位階段的結合，穩定，可靠。視覺系統定位由于對環境的特征度有要求，考慮到戰場炮火引發的煙霧環境可能會對其辨識度造成干擾，可靠性次之。GPS定位的可靠性最低，因為戰時情況下，GPS衛星很可能被關閉，使得該方案失效。
3.2 各定位方案的應用場合
3.2.1 GPS定位
GPS信號的接收易受建筑物，樹木的阻隔而擾，并且由于多路徑效應，接收機會接收到經過建筑物或者水面等一系列反射面反射后的干擾信號，使得信號的路徑變長了，偽距產生系統偏差，最后導致定位不準。由此可以分析出，當無人機的工作環境處于空曠無遮擋地帶，并且四周水域不算多時，比如在廣場，田地，沙漠等地區，GPS定位可以達到比較好的效果。
GPS定位的定位懸停方式適用于一些對懸停精度要求不是太高的工作任務，比如對電網情況巡視，監控等一些在相對空曠地區進行的任務。
3.2.2 視覺系統定位
由于視覺系統擺脫了需要接收GPS信號的束縛，可以在沒有GPS信號的情況下通過與慣性傳感器等部件的配合，保持無人機的穩定，所以使用該方案的無人機可以運用在一些環境特征明顯的地區，如附近有河流，房屋等一些工作環境中。
最近提出的無人機送貨物方式，顧客一般居住在小區之中，而小區之中房屋林立，對GPS信號的接收有影響，這種情況下，便比較適合運用視覺系統幫助定位。并且需要無人機在封閉空間內完成懸停監控的任務，也比較適合通過利用視覺系統來實現。
3.2.3 無線電引導，激光精確定位
根據該方案高精度，但工作位置固定的特點，比較適合用作無人機在執行任務前或者執行完任務后的方位待命工作。
比如說現在嘗試的利用無人機完成農藥噴灑任務的設想，實際應用時，考慮到效率問題，一片田會用到多架無人機同時工作，那么在工作完成后，無人機的回收工作便出現在了面前。如果進行人為的一架架進行手動遙控回收便會大大增加工作的繁瑣度。此時在固定點位布置激光傳感器，采用無線電引導，激光定點的方案使無人機定位懸停達到回收的目的，便可以大大的提高任務的自動化程度，提高工作效率。并且由于該構想方案定位精確的特點，可以避免無人機在回收過程中在空中發生碰撞的事故風險。
甚至在作戰時期，對數架出外執行任務的無人機進行回收工作時，同樣可利用無線電引導，激光定點的方案提高戰時效率與作戰秩序，并且結合在懸停狀態下的激光充電能力，可以增加無人機的續航能力。如表1是對各定位方式的總結。
4 總結與展望
本文所歸納的三種定位方案，各有特征點，可以滿足不同工作環境的需求。未來繼續對無人機定位方面工作的研究，可以從如下的幾個方面進行。
（1）所運用的視覺系統，運用攝像機采集圖像信息，而攝像機有限的測量范圍，當無人機飛行超過一定高度時，便不能測算高度信息，要進一步研究視覺系統的工作高度，探究與氣壓傳感器測高的結合方法。
（2）提高控制算法下，無人機的響應速度，以進一步增加無人機響應的及時性。
對本文作者所構想的一種運用無線電加激光定點的高精度懸停定位方案，在今后的工作中，可以從以下的幾個方面展開，對該方案進一步補充和完善。
（1）為解決同一地點多無人機懸停時，對地面裝置的識別問題，未來的工作中可以嘗試在粗定位階段的無線電信號中，加入摩爾斯碼，實現無人機與相應的地面裝置的匹配。
（2）當今無人機在執行任務中，能耗是必須考慮的問題之一。為提高無人機的續航問題，在本方案第二階段激光引導高精度定位中，可以考慮加入激光充電功能，使得無人機即使在懸停時，也可以得到能耗補充，短時間得以重新投入新工作中。
（3）本文構想方案如今最大的不足是需要提前安置地面設備，這樣設備安置問題會造成對工作地點的限制。為解決該不足，在未來的研究工作中，可以從兩方面考慮，一是考慮與其他定位方案的結合作業，比如GPS+本方案，視覺系統+本方案等等，二是考慮工作環境，將本方案拆分作業，如單無線電方式或者單激光方式。在一些空間廣闊，且對無人機懸停精度并不是很高的工作中，可以單純使用無線電方案，而在深井等一些狹小區域的無人機懸停，則可以省略無線電粗定位階段，單純使用激光方案。
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關鍵詞：第四代移動通信關鍵技術
0 引言
第三代移動通信（3G）在20 世紀80 年代末提出時倍受關注，近年來卻遭遇降溫。究其原因，單從技術角度考慮，3G系統就有很多需要改進的地方，如采用電路交換，而不是純IP方式；所能提供的最高速率只有384kbit/s(標稱最高速率為2Mbit/s)不能滿足用戶對移動通信系統的速率要求；不能充分滿足移動流媒體通信(視頻)的完全需求；沒有達成全球統一的標準等。
正是由于3G的諸多不足，使得在3G還沒有大規模投入商用、距離完全實用化還有一段時間的情況下，國內外移動通信領域的專家就已經在進行第四代移動通信系統（4G）的研究和開發工作。
1 什么是第四代移動通信技術
嚴格說來，現在還不能對第四代移動通信作出確切地定義，但可以肯定，4G通信將是一個比3G通信更完美的無線世界，它可以創造出許多難以想象的應用。
關于4G的一般描述為：“第四代移動通信的概念可稱為廣帶接入和分布網絡，具有非對稱的和超過2Mbit/s的數據傳輸能力。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網、移動廣帶系統和互操作的廣播網絡（基于地面和衛星系統）。此外，第四代移動通信系統將是由多功能集成的寬帶移動通信系統，也是寬帶接入IP系統”。
實際上，世界各國在對4G的設想上存在著巨大的差異。
歐洲國家一般認為4G是一種可以有效使用頻譜的數據通信技術，并且以IPv6為基礎!網絡上的所有單位都有自己的IP地址。通過在移動通信網絡中引入IPv6 就可以把現有的各種不同的網絡融合在一起，如4G網絡將會融合衛星和平流層通信系統、數字廣播電視系統、各種蜂窩和準蜂窩系統#無線本地環路和無線局域網，并且可以和2G、3G兼容。
與歐洲關于4G的觀點正相反。日本熱衷于建立一個單一的4G全球標準。
美國則希望把WLAN 技術進行擴展，從而演進為4G的基礎。
2 第四代移動通信的目標要求和特點
2.1目前業界人士對第四代移動通信已達成的共識
a)與已有的數字移動通信系統相比，4G系統應具有更高的數據速率和傳輸質量。更好的業務質量（QoS）更高的頻譜利用率，更高的安全性\智能性和靈活性;
b) 可以容納更多的用戶，應能支持包括非對稱性業務在內的多種業務;
c) 4G系統應體現移動與無線接入網和IP網絡不斷融合的發展趨勢，將在不同的固定和無線平臺以及跨越不同頻帶的網絡運行中提供無線服務;
d) 能實現全球范圍內多個移動網絡和無線網絡間的無縫漫游，包括網絡無縫\終端無縫和內容無縫;
e) 將是多功能集成的寬帶移動通信系統，不僅聯系人與人，更將聯系人與機器、環境，人們將能夠隨時隨地的接入需要的多媒體信息，并可遠端控制其他設備。
2.2第四代移動通信系統的一些具體特點
2.2.1傳輸速率更快
4G系統的目標速率為：
a)對于大范圍高速移動用戶（250km/h）數據速率為2Mbit/s；
b) 對于中速移動用戶（60km/h）數據速率為20Mbit/s；
c) 對于低速移動用戶（室內或步行者），數據速率為100Mbit/s。
2.2.2帶寬更寬
據研究，每個4G信道將占有100MHz或更多帶寬，而3G網絡的帶寬則在5～20MHz之間。
2.2.3容量更大
將采用新的網絡技術（如空分多址技術等）來極大地提高系統的容量，以滿足未來大信息量的需求。
2.2.4智能性更高
4G系統的智能性更高"它將能自適應地進行資源分配，處理變化的業務流和適應不同的信道環境。
4G網絡中的智能處理器將能夠處理節點故障或基站超載，4G通信終端設備的設計和操作也將智能化。
2.2.5實現更高質量的多媒體通信
4G通信能提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、影像等，大量信息透過寬頻信道傳送出去，讓用戶可以在任何時間、任何地點接入到系統中，因此4G也是一種實時的&寬帶的以及無縫覆蓋的多媒體移動通信。
2.2.6兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接收，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度看，4G通信系統應當具備真正意義上的全球漫游（包括與3G、WLAN和固定網絡之間無縫隙漫游）接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從2G平穩過渡等特點。
2.2.7業務的多樣性
在未來的全球通信中，人們所需的是多媒體通信，因此個人通信、信息系統、廣播和娛樂等各行業將會結合成一個整體，提供給用戶比以往更廣泛的服務與應用。系統的使用也會更加安全、方便，更加照顧用戶的個性。
2.2.8靈活性較強
4G系統將能夠自適應地進行資源分配，調整系統根據通信過程中變化的業務流大小進行相應處理。對信道條件不同的各種復雜環境都能進行信號的正常發送與接收，具有很強的智能性、適應性和靈活性。
用戶將使用各式各樣的移動設備接入到4G系統中來。設備與人之間的交流不再是簡單的聽、說、看，還可以通過其他途徑與用戶進行交流。4G移動設備的功能已不能簡單地劃歸到“電話機”的范疇，而且從外觀和式樣上也將會有更驚人的突破，也許眼鏡、手表、旅游鞋等都有可能成為4G終端。
2.2.9用戶共存性
4G中的移動通信技術能夠根據網絡的狀況和變化的信道條件進行自適應處理，使低速與高速用戶以及各種各樣的用戶設備能夠并存與互通，從而滿足系統多類型用戶的需求。
2.2.10通信費用更加便宜
4G通信能解決與3G的兼容性問題，讓更多的現有通信用戶輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端通信技術，相對其他技術來說，4G通信部署起來就容易、迅速得多。
2.2.11靈活的網絡結構
4G系統的網絡將是一個完全自治、自適應的網絡，它可以自動管理、動態改變自己的結構以滿足系統變化和發展的要求。4G系統具有不同的網絡結構，可能存在與1G、2G、3G完全不同的、沒有基站的網絡結構，包括Ad hoc網＿自組織網絡。
2.2.12將能實現不同QoS的業務
4G系統通過動態帶寬分配和調節發射功率來提供不同級別的QoS
34G系統中可能的關鍵技術
近年來人們對實現B3G/4G的關鍵技術進行了大量的研究，并取得了初步的成果。歸納起來可分為以下一些方面。
3.1未來移動通信系統需要研究的課題
a)與系統相關的技術：IP 語音技術，軟件無線電技術，廣帶無線收發信機，移動服務的系統平臺，高可靠性的網絡結構，全IP 無線，安全性、加密、計費、身份認證及移動電子商務Ad hoc 網技術。
b) 與應用相關的技術：下一代編碼/壓縮技術，動態可變碼率編碼技術，移動技術，人＿機接口（包括“智能”移動終端），流數據通信技術，內容描述語言，應用發展環境技術。
c) 先進的無線接入技術：動態QoS控制，差錯控制及超高速小區搜索，多播技術，IP 移動性控制，無縫IP 包傳輸，鏈路自適應，光纖無線電。
d) 頻率的有效利用：微波頻帶的開拓，頻帶的共用與頻率的共享，自適應動態信道分配，抗干擾與抗衰落技術，高密度三維蜂窩結構，自適應陣列無線及多輸入多輸出（MIMO）天線系統，自適應高效多電平調制，正交頻率復用（OFDM）技術。
e) 先進的移動終端：新的功率管理技術，可包裝終端技術，高功能顯示器件技術，語聲識別技術，下一代半導體器件技術，靈敏度的增強，移動終端的系統平臺，移動終端安全性增強技術。
3.2 4G系統中可能用到的一些關鍵技術
3.2.1無線接入方式與多址方案
a) 在FDMA、TDMA、CDMA和OFDM 等多址方式中，OFDM 是4G系統最為合適的多址方案，從目前的研究進展來看，OFDM 也是將來4G系統最有可能采用的多址方式。
OFDM 是無線環境下的一種特殊的多載波傳送方案。無線信道的頻率響應曲線大多是非平坦的，即具有頻率選擇性，而OFDM 技術的主要思想就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，并且各子載波并行傳輸，這樣，盡管總的信道是非平坦的，但每個子信道是相對平坦的，并且在每個子信道上進行窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應帶寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。另外，OFDM 棄用了傳統的使用帶通濾波器來分隔子載波頻譜的方式，改用跳頻方式來選用那些即便頻譜混疊也能夠保持正交的波形，而且OFDM 系統的各個載波可以根據頻譜利用率和誤碼率的最佳平衡原則來為子載波選擇不同的調制方式，如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM 等。
OFDM 的主要優點是對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，能對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾，能夠克服高速率數據傳輸時符號間干擾增大的問題；各個子信道的載波相互正交，在減小子載波間的相互干擾的同時又提高了頻譜利用率；硬件實施簡單等。
OFDM 的主要缺點是功率效率不高，對載頻的偏置較敏感。OFDM 系統對載頻的偏置比較敏感的主要原因是在頻率選擇性深衰落情況下，OFDM 系統在相應子載波上的數據可能被破壞。為此，眾多學者把OFDM 與直接序列擴頻相結合，使得信號可以在多個載波上擴展，這樣一來就能有效地利用未被破壞的子載波上的信息恢復出原始數據，實現頻率的分集。
OFDM技術的主要技術難點是系統中的頻率和時間同步、基于導頻符號輔助的信道估計、峰平比問題、多普勒頻偏引起的互載頻干擾（ICI）降低系統性能的問題以及基于OFDM 、多載波技術的新一代蜂窩移動通信系統的多址方案的研究。
b)日本NTTDoCoMo提出的4G移動系統方案的無線接入方式為VSF（variable speding factor）-OFCDM(orthogonal frequency and code pision mul-tiplexing)。VSF-OFCDM在采用多載波的同時，進行與CDMA 相同的擴散處理來增大容量。
其最大特點在于，可以根據具體的通信服務來改變時間方向與頻率方向上的擴散率，從而在類似熱點的孤立區域，通過降低擴散率來優先增大傳輸速率；而在用戶眾多的環境下，提高擴散率，增加系統容量。這種接入方式可以提高頻譜利用率，并且不受多徑干擾的影響，可通過改變擴頻因子，應用于高密度業務區和一般業務區。
轉貼于 3.2.2調制與編碼
a) 多載波調制（MCM）技術的基本原理是將所要傳輸的數據流分解成若干個子數據流，每個子數據流具有低得多的數據傳輸比特速率，用這些數據流去并行調制若干個載波，然后合成輸出。其主要優點是可以有效抑制在單載波系統接收機中由于線形均衡所引起的噪聲及干擾的提高，較長的信元周期對噪聲和快衰落有更大的抵抗性。
時間彌散是無線信道傳輸速率受限的一個主要原因，而在多載波調制的子信道中，數據傳輸速率相對較低，碼元周期長，只要時延擴展與碼元周期之比小于一定的值就不會產生碼間干擾，即MCM 對新到的時延彌散不敏感，具有抗時延彌散的特性。
MCM通常可以通過多載波碼分多址（MC-CD-MA）、正交頻分復用時分多址（OFDM-TDMA）和多音實現幾種技術途徑來實現。
b) 自適應調制與編碼（AMC）是目前研究的又一熱點技術。AMC 的原理是根據信道條件（基于從接收機反饋信息來估計）瞬時的變化改變調制與編碼格式，對每個用戶的鏈路參數優化$以達到最大化系統容量。
具有AMC的系統，接收機將收集一系列信道的統計數值，提供給發射機和接收機去優化系統參數（如調制及編碼、信號帶寬、信號功率、訓練周期、信道估值濾波器、以及自動增益控制等），允許按照信道條件分配給不同的用戶不同的數據率。對于靠近小區基站的用戶分配給較高碼率的較高階的調制（如64QAM，R=3/4Turbo），對于靠近小區邊界的，則分配給具有較低碼率的較低階調制(如QP-SK，R=1/2Turbo碼)。AMC擴展了系統自適應良好信道條件的能力。
預計4G系統將會采用多載波調制技術#
3.2.3無線鏈路增強技術
能夠提高容量和覆蓋的無線鏈路增強技術有分集技術，如通過空間分集、時間分集（信道編碼）、頻率分集和極化分集等方法可獲得最好的分集性能；多天線技術，如采用2 或4天線可實現發射分集，或者采用MIMO 技術可實現發射和接收分集。
對4G廣帶無線移動通信高性能的要求，促使其在基站及用戶終端采用多天線系統。
廣帶信道是一個典型的非視線信道，并包含不匹配性，如時間選擇性及頻率選擇性衰落。傳統無線通信理論一直將多徑傳播視為造成無線信號衰落的干擾之一，而采用多天線則產生了多個空間信道，所有的信道不會同時產生衰落，因此MIMO天線系統恰恰利用了傳播環境的多徑特性，極大地提高了前向和反向鏈路的容量，并增加通信范圍與可靠性。
3.2.4高效的頻譜使用方案
頻譜資源是一種有限的資源，在4G系統中，一方面要采用有效的措施提高頻譜利用率，另一方面要開發新的頻譜資源。因此，研究高頻段寬帶信號傳輸特性就變得非常重要。
3.2.5基于IP 的核心網
綜觀當前的發展趨勢，IP 被認為是下一代移動通信最適合的網絡層技術。統一的IP核心網絡獨立于具體的接入方案，使不同的無線和有線接入技術實現互聯與融合，無線接入點可以是蜂窩系統的基站、無線局域網（WLAN）或者是Ad hoc自組織網等。對于公用電話網、2G以及未實現全IP 的3G網絡等則通過特定的網關連接。
目前移動OK 急待解決的問題有三角路由問題&漫游和切換問題&安全問題等#
3.2.6軟件無線電（SDR）技術
在4G系統中，由于移動用戶在不同的系統間漫游，系統之間以及系統內部需要無縫切換，而且隨著4G系統的發展，會不斷出現新的業務和新的需求，這些都需要對終端和網絡節點進行重新配置。
軟件無線電在4G中的可能應用為：
a)采用軟件無線電實現的基站可同時為多個網絡服務；
b) 當終端移動時可重新配置。如當移動終端移動到一個采用不同標準的移動通信系統中時，終端可按照該系統的標準重新自動配置該終端，從而使該終端獲得服務。
采用軟件無線電技術實現的移動終端或基站將采用模塊化結構，主要由天線模塊、LNA 模塊、ADC/DAC功率放大器模塊、DSP 模塊和多媒體模塊等組成。軟件無線電技術主要涉及數字信號處理硬件（DSPH）、現場可編程器件（FPGA）、數字信號處理（DSP）等。
3.2.7高性能的接收機
按照Shannon定理，對于3G系統如果信道帶寬為5MHz，數據速率為2Mbit/s，則所需的SNR為1.2dB；而對于4G系統，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mbit/s的數據，則所需要的SNR為12dB。
可見由于4G系統的速率很高，因此對接收機的性能要求也要高很多。
3.2.8智能天線技術
智能天線原名自適應天線陣列，它具有抑制干擾、自動跟蹤信號以及采用空時處理算法形成數字波束等智能功能，可以跟蹤強信號，減少或抵消干擾信號，實現空間分集，提高信噪比，提升系統通信質量，緩解無線通信日益發展與頻譜資源不足的矛盾，降低系統整體造價。
目前，智能天線被認為是未來移動通信的關鍵技術之一，其工作方式主要有全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式兩種。
全自適應智能天線雖然從理論上講可以達到最優，但相對而言各種算法均存在所需數據量、計算量大，信道模型簡單，收斂速度較慢，在某些情況下甚至可能出現錯誤收斂等缺點；實際信道條件下當干擾較多、多徑嚴重，特別是信道快速時變時，很難對某一用戶進行實時跟蹤。而對于預多波束的切換波束工作方式，全空域（各種可能的入射角）被一些預先計算好的波束分割覆蓋，各組權值對應的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊#接收時的主要任務是挑選一個#也有可能是幾個’但需合并后再輸出(作為工作模式。與自適應方式相比它顯然更容易實現，實際上可將其看作是介于扇形天線與全自適應天線間的一種技術，也是未來智能天線技術發展的方向。
3.2.9多用戶檢測技術
多用戶檢測器可以提高系統的容量，因此將是
4G系統必然采用的技術.
隨著多用戶檢測器研究的不斷深入，各種高性能但算法又不特別復雜的多用戶檢測器算法不斷被提出來，因此在實際系統中采用多用戶檢測技術將是切實可行的。
3.2.10系統資源管理
在第四代移動通信系統中，移動商務和對QoS有較高要求的各類業務將持續增長。網絡將處理前所未有的多媒體業務量、多運營商配置、無需授權頻段和Ad hoc網絡拓撲等#各類結構的存在也使得具有不同QoS方案的不同域之間具有移動性和互相作用，從而顯著增加了系統的全局復雜度.
這需要一個具有豐富連接性和智能的QoS 無線分組網絡的支撐#系統的\先進的無線資源管理策略也成為必需。該策略的關鍵單元包括協調業務連接處理的業務管理部分，維護所有網絡實體已分配的和可用的資源許可控制管理部分，以及按照QoS需求和業務條件在共享同一資源的業務之間分配可用資源的資源管理部分。
采用一些能夠使網絡有效滿足不同業務請求的政策或機制#包括接入控制、資源調度、緩沖區管理和流量控制等。系統檢測可用的資源以及信號的質量，然后根據不同用戶、不同業務質量要求動態地分配頻率資源和信號發射功率，從而大大提高系統的性能。
3.2.11 Ad hoc網絡技術
未來移動通信網絡除了以低成本達到高數據速率外，還要求在無專用通信基礎設施下，網絡具有適應和生存能力。
Ad hoc 網絡或稱為分組無線網絡作為非集中控制網絡結構，因靈活性將在未來網絡中扮演重要角色。用戶和路由器能在網絡中隨機移動的Ad ho網絡正成為主要研究領域，它準許袖珍終端擴展接入和改進應急通信質量。
現今蜂窩通信系統依靠集中控制和管理，而下一代移動通信系統標準轉向固定與移動網絡相結合，無隙縫和全方位通信Ad hoc 模式。
Ad hoc 網絡沒有事先確定的基礎設施和網絡鏈路的時間特性，給分組無線網絡設計和實施帶來一些基本的挑戰，它們是：
a) 必須優化設計安全和路由功能，保證分布式結構有效運行；
b) 在網絡動態時，降低路由表更新頻數和開銷來保證鏈路連接；
c) 在多跳網絡中，改進路由協議設計來減少鏈路容量和等待時間的波動；
d) 全面權衡網絡連接（覆蓋）、時延、容量和功率預算等指標；
e) 以優化功率管理和MAC設計來減少先進技術的負面效應。
3.2.12網絡設計
OSI 網絡分層設計已經為通信系統服務多年，隨著無線網絡的發展和網絡功能發生變化，對網絡特性的要求也發生了變化，如時延、吞吐量、支持各種QoS多媒體業務動態流量\差錯率、頻譜帶寬、節點連續不斷進出網絡引起的網絡拓撲變化等，這些都對網絡設計提出了新的挑戰。
4 結束語
以上對4G的目標和關鍵技術進行了一些探討，具體的實現還會面臨著許多問題。但是4G的曙光已經出現，可以預見，隨著技術的進步和網絡的發展，下一代的移動通信世界必將會更加燦爛輝煌。 參考文獻
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