時間：2023-11-06 10:10:45
導語：在無線通信技術實驗的撰寫旅程中，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。
中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）48-0358-01
一、無線通信的起源
很早以前人們就利用各種方式進行通信，比如烽煙、旗語等等，這些從某些意義上講也是一種無線通信。但是這些辦法只能在可視范圍內通信，且只能傳遞一些簡單的信息，為了將這些距離傳送的更遠，人們想出了很多辦法，接力就是一種有效的方式。1837年，英國庫克和惠斯通設計制造了第一個有線電報，人類通信進入了一個嶄新的紀元。1860年，意大利人安東尼奧?梅烏奇，發明了電話，幾十年之后，也就是在1895年，馬可尼首次從英國懷特島到30km之外的一條拖船之間成功進行了無線傳輸，現代意義下的無線通信從此誕生。兩次世界大戰強烈地刺激了無線通信技術的發展。美國于1946年首次開通了移動服務系統，主要用于警局、消費部隊等大眾安全部門。第一代無線通信系統稱之為模擬蜂窩網，也就是俗稱的1G。在該系統中，語音信號主要采用模擬調制。從2G開始，無線通信步入純數字時代，2G時代的一個重大特點就是，所有的標準都是以商業利益為宗旨。3G時代剛剛開啟不不久，4G時代已然來臨。
二、無線通信的發展特點
無線通信本事突破了時間與空間的限制，近年來發展迅猛，其在發展過程中呈現出兩個重要特點：
首先就是公眾移動通信業務不斷增長，工信部的統計數據顯示，截止到5月底中國的手機用戶數量已達到12.56億人，相較4月份增長了0.36%，比去年同期增長了7.82%，相當于中國90.8%的人都在使用手機。可以說，絕大多數人都在使用手機，手機成了我們生活中不可缺少的部分。
其次，無線通信技術在不斷地升級換代。任何技術本身都不會是完美的，無線通信技術也一樣。雖然無線通信技術已經發展了很多年，但是遠遠談不上成熟。可以說無線技術僅僅只能說是達到了一個相對的成熟期。在當前看來，老的無線技術不斷地升級以適應現實的發展，新的無線技術又不斷展現。
三、當前無線通信技術熱點
3.1 WiFi與WLAN
WLAN即無線局域網的英文簡稱：Wireless Local Area Networks；它利用了無線技術，擺脫了通信電纜的束縛，使得用戶可以很方便地透過無線電波與互聯網聯接，近年來，這種技術的發展相當迅猛。目前市面上的家庭路由器已基本上由無線路由器所占領，其流行程度可見一斑。
Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設備（如pad、手機）等終端以無線方式互相連接的技術，事實上它是一個高頻無線電信號。Wi-Fi（Wireless Fidelity，無線高保真）是IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）定義的一種工業無線通信標準，其本質上是一種商業認證。Wi-Fi是目前WLAN的主流標準，占有統治地位，其工作在2.4GH開放的ISM頻段。Wi-Fi發展順序為802.11a、802.11b、802.11g、802.11n其傳輸頻率由之前的最高11Mbps到現在的540Mbps。在目前的互聯網潮流下，無線局域網標準Wi-Fi得到了跨越式的發展，各種無線通訊設備如雨后春筍般涌現。
3.2 WiMax
WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access），即全球微波互聯接入。WiMax也被稱為IEEE802.1標準。WiMax是一項新興的寬帶無線接入技術，能提供面向互聯網的高速連接，數據傳輸距離最遠可達50km。WiMax的技術較為先進，采用了OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等代表未來技術發展方向的技術。相較于其他無線通信技術，其主要技術優勢在于較高的通信頻率和頻譜利用率。不同于WIFI所采用的2.4G的通信頻率，WiMax所采用的頻率范圍相當寬泛，最高可以達到11G。就目前的情況來看，經過了這幾年的熱鬧，WiMax有走向沒落之勢WiMax提出之初給出的理念是：WiFi的加強版，后來又發現其定位和移動通信一樣，可以是終端用戶任意上網鏈接，然而這些功能現有的移動通信協議都可以做到。目前WiMax所面臨的競爭，既有WiFi又有現在的CDMA，WCDMA等3G、4G技術。WiMax的技術覆蓋范圍過廣，市場定位模糊是其商業化的最大致命傷。WiMax的沒落與其說是技術的沒落，不如說是商業或者市場的沒落，而不代表其技術不先進。
3.3 UWB
UWB（Ultra Wideband）是一種無載波通信技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。從技術本質上來說，UWB不使用無線載波，而是采用時間間隔極端（
四、無線通信的發展趨勢
時代在進步，技術在前行。任何事物都是在不斷進化以適應未來的發展。無線通信技術也是一樣。一些落后的技術將會逐漸淘汰，一些技術經過改進得到新生，新的技術將不斷涌現參與無線通信技術的競爭。總體來說，無線技術就是我們的未來，自由永遠是人類不變的追求，這也是無線通信最核心的價值體現。在未來其無線通信技術將呈現以下特點：
4.1 技術互補性增強
無線通信技術有很多種，每種都有其最合適、競爭力最強的那個應用領域和覆蓋范圍。就目前的技術范圍來，還不存在一種無線通信技術能夠包打天下，在任何環境都適用。應該可以說在較長一段時間內，這種技術也不會出現。這樣的技術特點，就決定了各種無線通信技術必須互相補充才能完全滿足用戶需求。因此在應用開發上，如何使用戶在無知覺間實現各種無線連接的切換，是一個很重要的方向。智能、簡單這是無線應用應該走向的方向。用戶無需了解各種無線技術的優劣點，只需方便自由地應用即可。
4.2 聯合化、一體化、寬帶化
未來的通信終端必將是處理器和通信的結合體。目前流行一種說法是讓所有的人和物體都接入互聯網。如何接入？唯有無線通信。網絡的融合包括核心網、接入網、業務的融合。各種無線通信技術WiMax、藍牙、UWB等等最終都將與互聯網相互融合。向互聯網遷移，已經是各種技術發展的一個大的趨勢：電話網與互聯網的融合、電視網與互聯網的融合；人們使用移動網絡上網、使用WIFI上網這些都離不開互聯網。這些無線技術如何更好地和互聯接入是一個重要的領域。
4.3 無線通信與其它技術領域的交叉融合
當今科學領域不斷飛速發展，各種新技術層出不窮。技術領域的劃分也越來越細，同時各學科的交叉融合也越來越普遍，無線通信也不例外。從通信的角度講，目前只要是需要進行通信的領域都可以使用無線通信技術。如果按照這個理解，無線通信的應用空間只會越來越大。無線化，是一個難以抗拒的誘惑。無線抄表、無線門鈴、無線防盜、無線物流監控、無線火災報警系統……各種新型的應用領域不斷出現。未來無線通信的領域只會越來越多，這是毫無疑問的。
隨著社會不斷的發展需要，各種無線通信技術將會應用到各個領域，發揮出自身的特點及優勢，創造出巨大的經濟效益。
參考文獻
簡述城市照明監控網絡現狀及存在的問題，提出以國際新型無線通訊技術cynet為核心，結合RFID、谷歌實景技術構建城市智能照明監控網絡的可行性，在實現單燈監控的基礎上結合改善城市照明監控網絡的基本功能。
關鍵詞：Cynet網絡技術 RFID技術 單燈檢測
一、城市照明監控系統現狀及存在的問題
目前國內應用的城市照明監控系統主要有南京理工科技系統有限公司開發的SCADA-LD2000城市路燈亮化無線監控系統、山東泰安地天泰新技術開發有限公司開發的LDWSC城市路燈智能監控系統、中國電子科技集團第五十研究所開發的WJ系列無線多媒體路燈監控系統、遼寧丹東三安技術發展有限公司開發的SA路燈監控管理系統等等。
歸納起來，這些系統都存在著一些應用問題：
1．精度不高。
只能達到基站級別（路燈控制箱），最多到回路，精度不高，還遠未達到單燈監控的水平，更不能體現智能化。雖說可根據所測電流量與數據庫中所存標準值進行比較，從而計算出亮燈率、功率因素等參數，但由于現場狀況多變，監控手段所限，仍然停留在估算的水平上，根據回路電流估值本身并不精確，參考價值也就大打折扣。而要達到單燈監控，采用怎樣的通訊手段和方案、如何控制成本，都將是困擾其實現的難題。
2．不能適應節能及監控新光源要求。
近年來，能源問題日趨緊張，國家大力宣傳在城市照明行業發展節能新技術，采用節能新光源，倡導“綠色照明”新觀念。為順應國家能源戰略的總體要求，各種路燈節能設備在城市照明行業得到普遍應用，但目前采用的節能器，大多設置在控制箱端，體積龐大，控制線路長、設備多，因而節能效果也受到一定限制。尤其引人注目的是如何對國家大力支持發展的、呈分散分布的太陽能燈實施監控，達到“分散測控，集中管理”的要求，也已成為新光源推廣使用中的迫切難題。
二、目前的各種無線網絡技術和GIS技術的應用
目前的各種無線網絡技術和GIS技術的應用在城市照明行業方興未艾，呈蓬勃發展應用態勢。但前者主要作為信息傳輸主干網，難以精確監控；后者主要處理靜態數據，不具實時監控能力。二者都分屬獨立的系統，無法集成。尤其不足之處，主要表現在防盜和節能方面。
現就以上的問題進行思考，參考現代信息技術中的熱點將cynet網絡技術、RFID（無線射頻識別）技術、谷歌實景技術等國際領先的新技術基礎上有機結合起來，設想仍然利用城市公用數據網（一級主干網，VPN公網）作為現場基站和監控中心的信息傳輸途徑，在照明現場組建微型無線監控網（二級子網，無線局域網），采用“接力”方式構建整個城市照明監控網，從而克服由于現場環境（地理位置、供電條件、節點狀況）變化對監控效果的干擾，達到迅速而精確地采集現場數據、動態監測現場設備運行狀況、全面了解、及時更新照明設施數據庫（局部和全局）的三重目標，徹底解決“最后100米、10米”的數據通信問題。
三、基于國際新一代無線技術的城市照明系統組網設想
城市照明涉及到的數據主要有兩類：一為靜態的，即設施庫，如線路長度、燈盞數、控制箱等。二是動態的，即工作參數：如電流、電壓、亮燈率、功率因素等。靜態數據也可能發生動態變化，如工程改造，發生盜失等，而監控系統則主要用于對動態變化的對象進行管理。
Cynet是一個強大的自我形成、自我恢復的低頻無線網狀網絡，可提供一個完整的控制、通信網絡和不同類型光源設備的解決方案。設想為每個監控對象（如一盞路燈）建立現場檔案（RFID標簽），既存貯靜態數據、也存貯動態數據，工程竣工或改造完成后，對現場數據進行讀寫并保存于各自的存儲器中（也可存放于各中心節點）。當監控中心需更新數據庫時，通過網絡調用各個節點的現場數據，并與中心原始數據進行對照，即可得到最新結果。
四、城市照明節能系統中的節能技術分析
當今國際上流行的城市道路節能照明節能方式是采用智能調控技術，它充分考慮城市道路照明的實際狀況，依據人體工程學中的視覺理論，采用現代控制論中的最優控制方法，實現對路燈電流及照度的動態智能化管理，即TPO管理（TIME時間/PLACE地點/OCCASION場合）。
此項技術的基本思路就是：在繁忙的時段，控制路燈保持原設計的照度；接近午夜時分，道路上人少車稀時，開始自動調整電流，通過對用電電流的智能控制，減少后半夜因城市整體的用電減少所引起的電網電壓的升高。
通過調整供電電壓，降低不必要的損耗，不僅可以達到節電的目的，同時，還能保護終端設備，延長設備的平均使用壽命。
五、城市照明節能系統節能原理探索
智能照明調控裝置工作原理，采用微電腦控制系統，實時采集輸出、輸入電壓信號與最佳照明電壓比較，通過計算進行自動調節，從而保證輸出最佳的照明系統工作電壓。
其特征是基于無線尋址技術，提供一個集成化、智能化的控制，可用于遠程控制和路燈照明裝置或類似用途固定式監測。
該系統包括以下主要功能模塊：
控制系統用戶界面? 通信服務器
GPRS的連接 ? 數據集中器
無線網狀網? 燈控制器節點
該系統的基本描述：
按照標準的Windows應用程序，靈活的控制系統的用戶界面。
手動遠程控制單個、分組或整條街道的路燈。
?通過設定日期和時間規則，自動遠程控制燈具亮度的變化。
?從每盞燈控制器的診斷信息反饋顯示路燈狀態。
?每個控制器可控制高達255盞路燈。
?遠程通訊采用GPRS完成控制系統之間的聯系和控制。
?通信服務器系統可管理多組控制系統。
?CyNet無線網狀網絡之間提供通信鏈路水平集中和個別燈控制器。
?CyNet網狀網具有自我形成和自我修復功能，提供一個穩健可靠的無線網絡系統。
?無線網絡工作在ISM頻段，通常是433或868、915兆赫，其他頻率也可以支持。
?燈泡控制單元基于標準的無線模塊，符合FCC和ETSI標準。
?硬件接口燈和電子或電感鎮流器或驅動電路可定制，如LED、HID或鈉燈等，系統對各種光源的選擇敏感度不高，均可通過參數調整改變控制方式。
六、城市照明組網節能系統的組成
客戶方監控中心
計算機應用軟件通過網絡登錄到指定服務器與集中器進行數據交換和下達指令；
監測系統集中器
通過GPRS通訊方式登錄到指定服務器與監控中心進行數據和指令交換；通過433MHz/10mW ISM頻段與現場路段中檢測的路燈模塊通訊，實時監測路燈燈具的電流、電壓和器件小環境內部的溫度；
現場單燈檢測模塊
由遠程終端控制器接口板供電，并通過一定電路配合進行路燈線路的電流、電壓檢測；由微控制器內部的溫度傳感器檢測控制器內部小環境的溫度；通過433MHz/10mW ISM頻段與集中器進行數據交換和接受指令；
七、城市照明組網節能系統的鏈接架構
該路燈控制系統主要由計算機控制中心、服務器、集中器和智能控制模塊組成。
計算機控制中心主要負責指令的發送和數據收集、定時控制、路燈管理等。計算機控制中心通過應用軟件可以根據具體需要對大的片區劃分成不同的區域控制，或者設置成統一的區域進行控制。
服務器主要是用來協助不同的集中器與計算機控制中心之間交換數據。因所有的集中器均通過GPRS網絡連接，在于計算機控制中心交換信息時，由服務器進行流量和數據調配。
集中器是用來管轄某一區域的數據收集和指令發送設備，作為計算機控制中心與每一個智能控制模塊之間的橋梁，集中器負責把計算機控制中心發送到指令準確的轉達到相應的智能控制模塊，并確定指令是否成功執行，并智能所搜集的路燈電流、電壓、亮度、模塊溫度和射頻信號強度信息反饋到集中器由集中器統一經服務器匯報給計算機控制中心。
智能控制模塊是專門負責監控路燈鎮流器工作狀態的設備，主要檢測鎮流器的電流、電壓來判斷路燈的工作狀態，當某一電壓
計算機應用軟件也可根據智能控制模塊的分布不同而設置成不同的段以及段內的左右選項。
八、城市照明組網節能系統之功能實現
在保證路燈監控中心原有監控系統正常工作的前提下，平行運行該監測系統，監測高壓鈉燈燈具的電壓、電流信息及器件小環境內部的溫度參數；
路燈狀態信息通過“鉑之翼”系統集中器統一管理，并使用GPRS通信方式上傳至監控中心；
所檢測高壓鈉燈燈具的電壓、電流和溫度等如果發生異常，通過在線計算機應用軟件進行報警，判斷燈具工作狀態；
可以將路燈的位置在Google地圖中定位并顯示相應的狀態信息；
通過網頁形式快速查詢路燈的狀態信息，及時了解在線監測燈具的最新運行狀況信息；
九、結束語----該系統的多重技術先進性
1、系統化：集多學科技術于一體的現代化控制系統，可控制到任意一盞路燈。
2、智能化：具有信息采集、傳輸、分析及反饋等特征功能的系統；
3、網絡化：是區域、城域、甚至更大范圍的控制系統；
關鍵詞：4G；無線通信技術；油田專網建設
近年來，在經濟全球化的影響下，國際交流愈來愈頻繁，這個交流不僅僅指的經濟上的交流，更是文化與技術上的交流。在此背景下，我國的科技發展也得到了飛速提升，尤其是信息化技術和數字化技術的發展更是日新月異。無線通信技術是依托于信息化技術和數字化技術的一種高新技術，而隨著近年來4G網絡的發展，又出現了一種新的4G無線通信技術，該技術在我國的油田專網建設中得到了十分重要的應用。以下筆者就結合我國的油田專網建設現狀來談談4G無線通信技術背景下油田專網的建設。
1、4G無線通信技術簡介
1.14G無線通信技術的定義4G具體指的是第四代通訊技術，其中G即generation（第一代）的意思。國際電信聯盟規定了4G的兩個標準為：⑨數據傳輸速度快：4G通信技術應當要擁有固定狀態下不低于1Gbps的數據傳輸速度、移動狀態下100Mbps以上的數據傳輸速度，這點要比目前常使用的撥號上網快出近2000倍；⑨圖像傳輸清晰度高：4G通信技術應當集3G網絡和無線局域網為一體，能夠支持高質量圖像的傳輸，并且圖像清晰度應當要與高清電視差不多。綜上所述，我們可以將4G無線通信技術定義為：固定狀態下數據傳輸速度大于1Gbps、移動狀態下數據傳輸速度大于100Mbps、可以在兩種狀態下互相切換、有效支持下一代網絡應用的新一代通訊技術。1.24G無線通信技術的優點4G無線通信技術具有以下優點：⑨高速性：擁有比現今3G通信技術高出數千乃至上萬倍的數據傳輸速度；⑨靈活性：可以實現隨時隨地通信及快速瀏覽網頁、玩游戲等，幾乎等同于一臺無線聯網的電腦，能夠有效保障數據傳輸的流暢性；⑨多樣性：區別于現今3G通信技術，采用了正交頻復用技術，可以提供多樣化的增值服務；⑨優質性：網絡覆蓋范圍十分廣泛，并且通信質量也非常之高，可以提供優質的無線多媒體服務；⑨經濟性：部署過程相對靈活簡單，并且可以在3G網絡的基礎上進行架設，因此建設費用相對較低。
2、4G無線通信技術背景下油田專網的建設
2.1數據采集系統數據采集系統是一種采集設備，通常設置在油井井口處，例如傳感器和RTU等，主要任務是采集油井的狀態數據，以便于進行油井分析。以4G無線通信技術為依托的數據采集系統主要是由采集設備、監控設備、無線傳輸系統以及交換機這幾部分組成的，在工作過程中，其首先會選擇適當位置來架設傳感器，然后通過傳感器來采集和整理油井數據，再通過無線傳輸系統上傳數據至監控中心，最后再由專業的工作人員對數據進行分析。2.2數據傳輸系統為了保障數據傳輸速度和效果，利用4G無線通信技術所建設的數據傳輸系統采用了260M的LTE無線寬帶通信系統，在全IP網絡的基礎上進行架設，這大大增加了組網方式的靈活性；而核心技術則采用了自適應編碼調制及重傳等，大大增加了系統的覆蓋范圍，同時也有效提高了數據傳輸的可靠性與安全性，增強了頻譜適應性，即使是較大數據量的數據包也可以輕松實現傳輸。另外，利用4G無線通信技術所建設的數據傳輸系統還在主站與監控模塊之間構建了安全穩定的數據傳輸通道，便于進行遠程設備管理和操作。2.3監控系統監控系統在整個油田生產系統中占有很重要的地位，它是保障油田生產安全性和穩定性的重要基礎。為了保障監控系統工作的即時性和有效性，在應用之前應當先對其進行嚴謹的實驗，檢查4G網絡的性能和設備是否符合標準。4G無線通信技術背景下的監控系統采用了LTE無線傳輸網絡，選擇好試驗點后與數據采集系統進行對接，這樣可以減少成本。監控系統主要是由核心設備、基站、網管服務器及交換機等組成的，架設系統時要充分結合實驗點的實際情況，并嚴格測試安裝質量。對系統的數據傳輸速度和容量的測試結果為：工作頻率約為223MHz-235MHz，頻譜效率約在2.5bps/Hz以上。若接入設備帶寬為1MHz，則數據傳輸速度可達到1.84Mbps。通過分析試驗結果發現，差異主要來自于主站軟件的性能較差，更換對接口轉換程序后進一步提高了系統的通信速度。
3、結語
綜上所述，4G無線通信技術具有高速性、靈活性、多樣性、優質性及經濟性等優點，在油田專網建設中，利用4G無線通信技術進行數據采集系統、數據傳輸系統及監控系統等系統的建設，可以有效保障油田信息傳輸速度和效果，同時還能夠節省成本。未來，我國仍舊會將重點放在對無線通信技術的研發上面，以求找到更加適合于油田專網建設的通信技術。
參考文獻：
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[2]唐勛，王超強，劉策.4G通信技術在海上油田的研究與應用[J].廣東化工，2014，20:79-80+84.
關鍵詞：模擬射頻；長距離；無中繼；色散補償；光放大器
1 概述
射頻光傳輸由于其具有頻帶寬、體積小、重量輕、損耗小、抗電磁干擾、低色散等多方面的優良特性，在電子戰、雷達、無線通信、射電天文和有線電視等軍事和民用方面都獲得了廣泛的應用[1]。射頻光傳輸主要功能是將射頻信號調制到光上實現信號的遠距離傳輸。
寬帶模擬射頻信號超長距離無中繼光傳輸系統實現光發射機和遠端光接收機之間無中繼的光纖直接連接，也就是說光纖線路中間沒有光放大器或光電轉換器等中繼設備，這種寬帶模擬射頻信號超長距離無中繼光傳輸系統的一個應用方向為通信線路經過沙漠、沼澤以及海底等無人區的問題，同是還可以應用于超長距離的分布式雷達，大幅度降低中繼站的建設與維護成本[2-3]。
與傳統的短距離射頻光傳輸系統相比，存在很多需要克服的新的技術難點；由于光傳輸距離變長后，光鏈路中的噪聲會變差，光線長度帶來信號的衰減以及光色散引起的周期性衰弱等成了寬帶模擬射頻信號超長距離無中繼光傳輸所面臨的技術難點。目前國內外研究及工程應用主要是針對數字方面的光傳輸系統，研究模擬的超長無中繼射頻光傳輸的相關報道非常少。因此，研究寬帶射頻信號的低噪聲、大動態超長距離傳輸及其工程實現具有重要意義。
2 寬帶模擬射頻信號超長距離無中繼光傳輸系統分析
2.1 長距離光傳輸影響因素
雖然光信號在光纖中傳輸的損耗很低（0.2dB/km），但在光調制解調過程中也會引入損耗，同時也還會出現非線性失真和噪聲。激光光源產生的頻率不完全是一個點頻的光波長，有一定的帶寬，同時不同頻率光信號在光纖傳輸的速度是不同的，速率不同即時延不同從而引起色散，當色散累積將最終導致寬帶射頻信號的幅度平坦度、噪聲等信號質量嚴重惡化[4]。
因此長距離光傳輸鏈路與傳統光鏈路相比必須重新設計，以改善長距離光鏈路帶來的性能惡化。為了保證寬帶信號超長距離光傳輸的可行性，光鏈路的優化設計所采取的關鍵技術是至關重要的。
2.2 長距離光傳輸的關鍵技術
2.2.1 光功率補償
光鏈路功率的衰減可以通過光放大器放大來補償，但光放大信號的的同是也會產生大的噪聲，所以長距離光傳輸必須采用超低噪聲的拉曼放大器（RA）來實現；由于長距離光的差損非常大，在放大鏈路中把噪聲降到系統可以接受的同時還需要高增益的摻鉺光纖放大器（EDFA）。
摻鉺光纖放大器（EDFA）一般由主要有放大介質和可以提供高能量的泵浦源組成。泵浦光提供能量使鉺纖中的鉺離子由基態向高能級躍遷，實現粒子束反轉分布而產生放大[5]。由于EDFA具有泵浦效率高、工作性能穩定、帶寬大、增益曲線好以及技術成熟等特點，在模擬和數字領域的應用已經相當成熟，解決了鏈路中傳輸距離受光纖損耗的限制。與數字超長距離光鏈路相比，模擬超長距離光鏈路的對噪聲惡化要求更高，如果在鏈路采用級聯多個EDFA將會使鏈路中產生很大的自發輻射噪聲（ASE）而建的信號的信噪比。
拉曼放大器（RA）工作原理是向光纖輸入高功率泵浦將信號放大，傳輸光纖得到大的能量而產生增益。由于其具有極低的噪聲系數等特點，與EDFA放大器一起配合使用，在跨長距離的發射端或接收端等應用場合使用。
2.2.2 色散補償
由于不同波長的光信號在光纖中的折射率是不一樣的，所以在光纖中的傳播速度也不相同，從而在光纖中產生光的色散現象[6]。
在超長距離微波信號傳輸過程中，光纖自身產生色散效應會導致傳輸信號功率周期性衰減的同時，還會引起微波信號波形失真，從而導致傳輸帶寬受限，隨著傳輸信號頻率越來越高和傳輸距離的增長將使這一效應更加明顯。因此在超長距離光傳輸系統中色散是限制微波光傳輸的主要原因。在模擬超長距離光傳輸中，為了盡可能減小色散對系統信號的影響就必須采取一定的色散補償技術，即采用負色散器件對光纖的正色散實施抵消。同時必須準確的計算光鏈路所需要補償的距離，來保證鏈路既沒有欠補償，也沒有過補償帶來浪費成本，從而提高鏈路的性能指標。
2.2.3 非線性效應
光鏈路中進入光纖的光功率不高時，光纖的折射率和損耗基本是線性的；然而光功率非常大時，則會產生受激布里淵反射，大部分的輸入光功率在光纖傳輸過程中被轉換成反向傳輸的斯托克斯光，從而正向傳輸的光信號大幅度的衰減，同時造成系統鏈路插損和噪聲系數的惡化[7]。因此，在光鏈路設計中充分考慮非線性效應的影響，提高光信號功率在光纖傳輸的有效性。
3 寬帶模擬射頻信號超長距離無中繼光傳輸系統的實現
根據圖1中寬帶模擬射頻信號長距離無中繼光傳輸系統的鏈路結構，采用光放大與色散補償技術，傳輸距離大于200km的無中繼寬帶射頻信號的光傳輸。研究項目中射頻信號頻率寬帶從500MHz到5.5GHz，信號輸入最大不超過-30dBm，整個鏈路在傳輸距離為250km的情況下增益要求大于30dB，帶內噪聲輸出功率：≤-50dBm（測試條件：RBW：10kHz；VBW：10kHz）。
長距離無中繼光傳輸系統在實現過程中為了提高整個鏈路增益、降低鏈路的帶內噪聲輸出功率，我們在射頻輸入端加一定增益的低噪聲放大器，同時保證輸入射頻信號在光調制的線性輸入區，同時在光解調模塊輸出端同樣加低噪聲放大器來補償光鏈路的增益。
根據圖3到圖7的仿真和實測結果可以看出，當長距離無中繼光傳輸系統沒有做色散補償時，鏈路幅度平坦度擺幅非常大，不平坦度大于40dB，根本無法滿足系統使用要求；當進行一定的色散補償后，鏈路幅度平坦度在短接時與長距離光有色散補償測曲線基本一致，同時長距離光鏈路中采用拉曼放大器與EDFA光放大器結合補償光路帶來的插損，整個光鏈路增益超過40.15dB（射頻放大器與光放大器增益超過170dB），幅度平坦度優于±3.5dB，帶內噪聲輸出功率降低到-62.80dBm（測試條件：RBW：10kHz；VBW：10kHz）。同時我們做了相應的環境適應性試驗，系統各個性能指標穩定，完全能夠滿足后續工程項目使用要求。
4 結束語
文章對寬帶模擬射頻信號超長距離無中繼光傳輸系統中的關鍵技術進行了分析研究，提出了包括功率衰減補償、色散補償和非線性等光鏈路設計搭建方案，最終實現了寬帶模擬射頻信號超長距離無中繼光傳輸系統的工程化應用。為后續需經過沙漠、沼澤以及海底等無人區問題的軍民用超大規模雷達天線組陣、超長距離的遠程測控提供很好的解決方案，并大幅度降低中繼站的建設與維護成本。
參考文獻
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【關鍵詞】超寬帶；無線通信；特點
一、前言
超寬帶無線通信（Ultra-Wideband，UWB）技術作為一種全新的無線通信技術，正日益受到通信界的關注，UWB技術起源于20世紀50年代末，此前主要作為軍事技術在雷達等通信設備中使用。隨著無線通信的飛速發展，人們對高速無線通信提出了更高的要求，超寬帶技術又被重新提出，并備受關注。本文主要介紹超寬帶無線通信技術的定義、特點和基本原理，并介紹了超寬帶無線通信技術的實際應用和發展情況。
（一）UWB的定義
美國聯邦通信委員會（FCC）對超寬帶定義為：超寬帶是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%。例如一個中心頻率為1GHz的UWB系統，它的射頻帶寬應在250MHz以上。UWB技術是一種無載波通信技術，它采用極短的脈沖信號來傳送信息，通常每個脈沖持續的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。這些脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz，因此最大數據傳輸速率可以達到幾百Mbps。目前，FCC開放的頻段是3.1～10.6GHz，雖然UWB的帶寬非常寬，傳輸速率可達幾Gbps到幾十Mbps，但是UWB系統發射的功率譜密度可以非常低，甚至低于-41.3dBm-FCCPart15的FCC規定的電磁兼容背景噪聲電平。在高速無線通信的同時，超寬帶設備所需的發射功率非常小，僅僅是現有設備的幾百分之一，對于普通的非超寬帶接收機來說近似于噪聲，因此從理論上講，超寬帶可以與現有無線電設備共享帶寬。所以超寬帶是一種高速而又低功耗的數據通信方式，它有望在無線通信領域得到廣泛的應用。
（二）超寬帶無線通信的特點
1、頻帶寬，傳輸速率高 超寬帶以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數據傳輸，并且不單獨占用現在已經擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無線技術使用的頻帶。從信號傳播的角度考慮，超寬帶無線通信由于能有效的減小多徑傳播的影響而使之可傳輸高速率數據。
2、結構簡單，成本低 在超寬帶脈沖無線通信系統中，沒有在常規的基于對正線載波調制的無線通信系統中所需的上、下變頻電路、中頻電路和各種濾波器，實現比較簡單，易于全數字化，因而成本低。
3、多徑分辨能力強 由于常規無線通信的射頻信號大多為連續信號或其持續時間遠大于多徑傳播時間，多徑傳播效應限制了通信質量和數據傳輸速率。超寬帶無線通信采用的是持續時間非常短的窄脈沖，其占空比極低，多徑信號在時間上是可分離的。發射窄脈沖的超寬帶無線信號，在多徑環境中的衰落不像連續波信號那樣嚴重。大量的實驗表明，在常規無線電信號多徑衰落深達10～30dB的多徑環境，對超寬帶無線電信號的衰落最多不到5dB。
4、穿透能力強 在具有相同絕對帶寬的無線信號中，UWB脈沖的頻率最低。因此它相對毫米波信號具有更強的穿透能力。
5、隱蔽性好 由于UWB信號采用了跳時擴頻，其射頻帶寬可以達到1GHz以上，并且所需平均功率很小，信號被隱蔽在環境噪聲和其它信號中，難以被敵方檢測，必須采用與發端一致的擴頻碼脈沖序列才能進行解調，因此增加了系統的安全性。這是超寬帶無線通信最突出的特點。
6、功率低，功耗小 由于超寬帶信號具有極低的輻射功率，且其頻帶極寬，導致其功率譜密度極低，甚至低于環境噪聲電平，使得超寬帶通信系統具有低截獲/低檢測特性，也不會對現有的常規通信系統產生不良的干擾和影響，可與之共享頻帶實現共存，從而使頻帶資源得到充分利用。低功率又意味著低功耗，非常適合移動通信設備的應用。同時非常低的輻射功率大大降低了對人體的有害輻射。
（三）超寬帶無線通信的應用和發展
1、應用領域廣泛 由于具有明顯的技術優勢，UWB技術應用領域非常廣泛。超寬帶可以用于低截獲率的內部無線通信系統、超寬帶雷達、防撞雷達、高精度定位系統、無人駕駛飛行和探地雷達等；在信息技術化的今天，超寬帶無線通信在智能交通系統、成像應用、無線傳感網絡以及射頻標識等領域都有很大的應用前景。在數字化辦公方面則是把傳統的有線連接升級為現在的無線連接，從而使得辦公的環境更為方便，靈活。同時由于超寬帶無線通信的高傳輸寬帶，使得計算機無論是外設還是主機與會議設備、投影儀、顯示器等設備之間都可以進行連接。與此同時，因為其終端便于攜帶，因此，無論在任何地點都可以接入當地的 UWB 網絡，從而利用當地的設備臨時構成屬于自己的一臺多媒體計算機，給我們帶來了很大的便利。
2、技術研究日益成熟 超寬帶無線通信目前還是一種新興的無線通信技術，具有傳輸速率高、發射功率低、通信距離短、多徑分辨率高等優點，對于將來數字化的實現具有十分重要的作用。雖然其傳輸理論還需更深入的研究挖掘，還處于初級的研究階段，但是相信伴隨著不斷地完善，超寬帶無線通信技術的前景將會非常廣闊。
二、結束語
超寬帶無線通信技術作為一種新興的無線通信技術，還處于研發階段，無論在理論還是應用方面仍有待深入探討隨著無線多媒體應用的普及，預示著超寬帶無線通信在通信領域消費電子領域中將得到大規模應用，前景也將非常廣闊。
參考文獻：
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【關鍵詞】無線通信；鐵路運營
1.鐵路無線通信的特點
對大多數人來說，鐵路已經不再陌生，就是火車行駛的鐵質軌道，不過這只是傳統的俠義上的理解。現代的鐵路不單單是指火車行駛的鐵質軌道，高鐵、地鐵行駛的軌道也統稱為鐵道或鐵路。鐵路無線通信就是火車、高鐵以及地鐵在軌道上行駛時用到的無線通信技術。它是一個復雜的信號傳輸系統，不只是列車乘務人員以及列車乘務員與車站值班人員之間的語音通訊系統，還包括車次傳輸系統、無線電子閉塞系統、列車防護通信等等，其主要特點包括以下幾點。
1.1結構復雜
鐵路無線通信包含多種信號傳輸系統，其結構復雜是一大特點。有用于列車站場工作人員語音對講的語音傳輸系統，有用來傳送車次信號的無線車次傳輸系統，有用來引導列車行駛的無線導航系統等等。復雜齊全的無線通信系統，使得列車在行駛中能夠完全接受各路信號，便于列車駕駛員對行駛列車進行及時操控，是確保鐵路運營安全的前提。
1.2精密
鐵路無線通信系統結構雖然復雜，但很精密，靈敏度很高。現代鐵路交通一般里程較長，途徑地域也多，各個路段的無線信號很容易受到外界干擾，鐵路無線通信的精密性特點，可以讓列車在復雜的信號環境下正常接收鐵路無線信號，引導列車正常行駛。
1.3移動性
所謂移動性，是指鐵路上的無線通信大多數是在行駛的列車上的實行收發的，列車在高速行駛下對一些列的鐵路無線信號實現收發、解調，并根據信號指示引導列車正常行駛，完成中途列車避讓、列車進站、列車離站等調度行為。移動性是鐵路無線通信的主要特點，也是實現無線通信的技術難點。因為鐵路無線通信的主體是行駛的列車，高速行駛的列車對于無線通信信號的方向、強度有著一定的要求。
1.4分段傳輸
因為鐵路通車的里程較長，列車行駛速度較快，只靠一個無線通信信號收發站來完成對列車的全程引導是不可靠的，也是不可能的。分段傳輸，將列車行駛的里程分成幾小段，每段設置一個鐵路無線通信站，即車站，來對列車進行無線通信信號的引導。
2.現代鐵路無線通信的應用
現在無線通信技術在鐵路上的應用已十分成熟，不管是火車、高鐵還是地鐵都有著功能多樣的鐵路無線通信系統，主要有以下幾項。
2.1車次編號發送系統
列車離站或進站前，機車司機通過數字鍵鍵入車次號，由顯示器復示，司機確認后。由車載CPU 控制編碼進行調制，并通過無線列調或專用電臺發射到下個車站，以便下個車站做好列車的引導作業。而當列車進站時，利用機車司機呼叫車站值班員的3-5秒時間內完成車次號的再次傳送，經值班室儀器解調后傳輸并顯示給行車調度員，完成當前進站列車車次號的報道并進行列車跟蹤引導進入合適的擋位。
2.2站場調車通信系統
鐵路站場調車過去采用燈光、叫笛等原始設備進行信號傳輸，安全性極低。 鐵路電務部門首先把無線通信引入站場調車并取得了成功。縮短了車輛停場時間，提高了調車效率 。通過每隔3～5公里范圍在鐵路兩旁的護欄上設置10～15個獨立的無線通信裝置，來傳輸語音、音響 色燈信號等信息，也可傳送衛星定位信息和數據信息，對進站列車進行減速、避讓的指揮引導。而工作人員可隨身攜帶語音發送設備，通過中央控制臺對各個無線通信裝置予以信號指示。
2.3鐵路閉塞系統
鐵路閉塞系統是一種列車安全防護系統，當列車進站的車次信號傳送到車站值班室以后，值班室通過中央控制臺對鐵路地面的無線通信裝置進行參數設置，只有參數和列車車次號一致的列車才能進入該路段，而參數與列車車次不一致的列車不能進入該路段，實行鐵路閉塞。同時，車站也可用探詢方式對列車作自動應答，解除原封閉區間，同時操縱本站出站信號機和下一進站信號機，啟動轉轍機和相應的信號標志，排好進路，保證進出站列車的安全。
2.4衛星定位系統
鐵路運輸效率與車重、車速、密度三大因素有關，其中車速和密度是靠信號設備來保證的。在中、低速行車時信號對行車控制十分有效。但如果列車行駛速度很大，就會沒等機車司機看清地面信號反應過來，信號機就一晃而過了。因此自動閉塞路段長短的劃分就成了一個難題，也存在著安全隱患。而衛星定位系統可以通過實時的遙感探測技術對行駛列車進行實時跟蹤，迅速掌握列車位置、速度、密度，并通過地面控制中心的無線通信裝置予以傳達，經地面控制中心分析作出引導方案。
2.5列車防護通信
當列車發生意外事故脫線或翻車時，可能侵入鄰線，造成突發事故。此時脫軌機車的乘務員如果能及時發出無線報警信號，在1.5公里之內其他行駛機車收到信號后立即采取剎車減速措施，就會避免事故發生。為了避免意外，高速列車上安裝了列車防護通信，防護通信包括控制鍵、頻率合成器、發訊機、接收機、告警器，其中控制鍵由玻璃密封，設置在各節車廂，需要時打碎玻璃蓋、接下控制鍵，可以發出2瓦功率的告警信，在1.5公里范圍內所有機車上的防護裝置將被啟動。如果機車司機來不及處理，列車將會在5秒鐘內啟動與防護裝置相聯的自動停車裝置進行緊急停車。
3.鐵路無線通信的發展趨勢
伴隨城市化進程的加快，我國的鐵路建設也大力發展。京臧鐵璐、京滬高鐵、穿江地鐵等新的交通干線陸續建成通車，使得一系列新型鐵路無線通信技術得以實驗運行，為我國鐵路無線通信的發展趨勢指明了方向。
3.1鐵路無線通信數字化傳輸
將鐵路無線通信信號實現數字化傳輸，可以有效避免信號干擾，使得列車可以在更為復雜的地域環境下行駛。另外數字化的無線通信信號也容易與現代的計算機技術結合，實現鐵路無線通信的自動化控制。
3.2三網聯合
即實現鐵路無線通信傳輸網、互聯網以及電視廣播網的三網聯合，利用互聯網和電視廣播網的高速、高質量通道，實現鐵路無線通信信號的高速、高質量傳播。
3.3現代藍牙技術
藍牙技術是一項在移動終端運用的無線傳輸技術，速度快，質量高。將鐵路無線通信與藍牙技術產品相結合，可以實現近距信號傳輸的高速和高質量。通過佩戴特制的藍牙耳機，可以大大減少設備安裝、調試時間，攜帶也方便。
3.4全程衛星導航
之前我國的鐵路無線通信，衛星定位只是用來收集列車的行駛情況及列車密度，輔助地面控制中心對車輛加以引導。而現在的衛星導航系統可以通過高質量的無線通信直接對行駛列車進行引導，自動化、智能化水平進一步提高。
無線通信技術是現代的通信領域應用最廣泛的通信技術，它的發展趨勢影響著各個行業，不只是鐵路通信，現代的手機、氣象探測以及互聯網技術都是以無線通信技術為基礎的。因此，要取得科學技術的進步，發展無線通信技術有著重要意義。 [科]
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【關鍵詞】微功率無線通信；性能測試；網絡狀態評價
1微功率無線通信技術概述
微功率無線通信在國內電工儀表業俗稱為小無線，國家電網用電電能信息采集與管理系統中把利用無線傳感網絡技術的通信組網方式叫做微功率無線組網。
2微功率無線通信性能測試
2.1測試系統的實現
隨著網絡規模的擴大，可通過增加屏蔽測試箱、可調衰減器、RF信號匯接網絡模塊超過8級結構的更多跳數來評估更大規模的沮網功能及路由性能，實現網絡路由最大跳數達到7跳滿足測試CFDA網絡8級7跳結構。該測試評估系統由一個集中器屏蔽測試箱、若干個采集器屏蔽測試箱以及相應的可調衰減器（0~99犯調節范圍）和RF信號匯接網絡模塊構成，能夠客觀準確的測試評估微功率無線通道網絡的沮網性能，并且能夠評估系統的自組織能力和穩定性。通過對模擬實際微功率無線通信環境，建立了韋級路由實驗室環境進行測試、評估，對整個信息采集互聯互通微功率無線下行通道網絡的系統穩定性和可靠性進行驗證，直觀的評估整個信息采集無線通信網絡對環境的適應、無線信號傳輸、路由，以及交互流程等功能。系統基于搭建微功率無線通信網絡，借助軟件控制微功率無線通信網絡中的干擾源信號和定量的模擬通信信號衰減，實現整個系統運行。
2.2關鍵設備
高級量測體系最早的實踐是從電能計量表計的遠程抄表開始的，逐漸擴展到支持多種業務、雙向通信的高級量測體系（AMI）。微功率無線組網AMI是以無線傳感網（WSN）通信技術為依托，實現了用戶電能信息的自動采集、處理和集中存儲，為提高供電企業的服務質量，降低供用電成本。測試系統的軟件設計的主要功能：提供友好的一鍵式測試功能；支持24h不間斷無人作業模式；實時圖形顯示測試數據和報告；支持數據庫管理測試數據功能；模板功能；發送郵件功能，可以實時遠程了解系統運行情況；良好的兼容性和擴展性；重復性測試；認證測試平臺（見圖2）。系統軟件分為四部分：①初始化和啟動層主要用來初始化軟件窗口；珍斷和自檢測試環境；檢測網絡和服務器等。②軟件的最上層分為GIU和Framework，GIU主要顯示各種窗口；Framework主要有同步、異步等線程。③軟件的中間層主要由各種功能模塊組成，是對下層接口和庫的API封裝，并提供接口給上層調用，在更換儀器或有其他需求時，只需修改該層的API。④軟件最低層是最原始的接口和庫文件。
2.3智能衰減單元
智能衰減單元電路的設計采用R8C/L357作為主控芯片，它配有串行通信方式的UART，I2C，SSU等接口，芯片外接11M芯片。而衰減電路的衰減核心是電調衰減器，主控芯片控制從而實現可控衰減。
3網絡狀態評價
微功率無線通信技術指標網絡狀態評價參數主要包括網絡最大跳數、覆蓋距離、信號強度、傳輸延遲、丟包率、業務功能、網絡營理功能、抗干擾和安全性等測試項目。測試系統通過使用NLME-NETWORK-FORMATION.re-quest原語發起，發出狀態參數設置為INVALIDJZEQUEST，將電能表數據采集過程分為8個模塊，根據第三章中的節點分層的能量均衡算法發起組網，NLME首先請求MAC子層在一個指定的信道組的各信道上執行一個能量檢測掃描，以尋找可能的干擾。在收到對一個信道組的一個成功的能量檢測掃描結果時，如果信道組內各信道的能量級別都超出可，接受的級別，NLME將終止該程序，并通知上層，這個通知通過發出狀態參數設置為BAD-CHANNEL的NLME-NETWORK-FORMATION.confirm原語實現。配置子節點參數是通過構造并發送配置子節點幀完成的。NLME使用通過參SanType設置為被動掃描的原語MLME-SCAN.request發起對維護信道組及工作信道組的被動掃描，其掃描時長參數ScanDuration設置為OxFFFF即無窮。然后NLME通過發出狀態參數設置為SUCCESS的NLME-NETWORKFORMATION.confirm原語通知應用層組網已結束。
4結語
總之，建立了微功率無線通信在電能表采集系統性能測試系統，對微功率無線模塊性能和采集網絡狀態進行綜合評價具有非常重要的意義，需要引起我們的重視。
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關鍵詞：無線局域網；無線通信；組網；藍牙；無線城市
中圖分類號：TP391.11 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 18-0000-01
Wireless Network Applications in Daily Life
Liu Delong
(Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing 163319,China)
Abstract:Throughout the application of wireless network technology continues to develop and mature,the wireless network is deemed to complement and extend the wired network for the city's information technology has played a pivotal role in the development,at the same time for people to live,work and learning generated 5 positive impact can not be ignored,this will be the basic concept of wireless LAN in people's daily lives and the impact should be described.
Keywords:Wireless LAN;Wireless communications;Network;Bluetooth;
Wireless city
一、無線局域網是什么
（一）首先無線局域網的概念。無線局域網（Wireless Local Area Networks，簡稱WLAN）是非常方便的數據傳輸系統，無線局域網是利用射頻（Radio Frequency；簡稱RF）的技術，替代傳統雙絞銅線（Coaxial）所組成的局域網，被作為有線局域網的補充和擴展，從而使通信的移動和便捷成為了可能。
（二）無線局域網的技術指標。我們常用的無線通信技術有無線電波和光波等。光波也包括激光和紅外線，不過由于光波易受天氣等因素的影響，不具備穿透能力，所以難以實際應用。無線電波包括短波、超短波和微波等等，被廣泛應用。擴展頻譜通信（Spread Spectrum Communication）簡稱為擴頻通信。它的基本特征是使用比發送的信息數據速率高許多倍的偽隨機碼把載有信息數據的基帶信號的頻譜進行擴展，從而形成寬帶的低功率頻譜密度的信號來發射信號。擴頻通信技術的基本工作方式有以下4種：直接序列擴頻（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式（簡稱DSSS）；跳變頻率（Frequency Hopping）工作方式（簡稱FH）；跳變時間（Time Hopping）工作方式（簡稱TH）；線性調頻（Chirp Modulation）工作方式（簡稱Chirp）。目前使用最多、最典型的擴頻工作方式是直擴式（DSSS方式），在無線網絡的通信中，就是應用這些方式進行的。
（三）WLAN的主要技術參數和指標。因為實現無線通信技術的手段不是唯一的，它們各具特點，以無線局域網技術和以GPRS/3G為代表的無線上網方式，制定了包括IEEE802.11、藍牙技術和HomeRF等多項國際標準和規范，得到了廣泛的應用，而以IEEE（電氣和電子工程師協會）為代表的多個研究機構部門對不同的應用場所，制定了一系列協議和標準，從而加速了無線局域網的實用化和規范化，并且在眾多通信設備廠商的支持下成為目前主流協議標準，發展非常迅速與成熟。在二十世紀末，IEEE小組了802.11協議，相繼有了802.11b和802.11a協議，802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps速率的基礎上又增加了5.5Mbps和11Mbps兩個全新的網絡流量進出速率。當時802.11a的網絡吞吐速率就已經達到了54Mb/s和25Mb/s，不過成本很高，使用的是5.2GHz衛星通信技術的頻段，所以不能得到普及，目前得到普及并且廣泛應用的是802.11b無線通信標準，2001年，IEEE小組通過了802.11g標準，并且它向下兼容802.11a、802.11b的同時，網絡吞吐速率為54Mbps，而802.11n標準是IEEE推出的最新標準，由于采用智能天線技術，將傳輸速率提高到54Mbps、108Mbps、300Mbps甚至是600Mbps，在當時引起了轟動。
二、為何要構建無線城市
無線接入在城市無線通信中的優勢。無線城市網與有線網絡相比，無線局域網具有很好的靈活性，并且有線網絡在很多場合受到布線等許多客觀因素的制約；布線、改線工程量大；固定的網絡各節點之間也無法移動等。當遇到網絡盲點時，須鋪設專用通信線路，難度大，成本高、耗時也長，線路一旦出現故障排查、維修不方便，無線城市網較之有線城市網，有以下優點：
（一）網絡建設成本低，伴隨著近些年無線網絡設備不斷的普及，無線網絡的成本已經接近乃至低于傳統有線網絡的成本，所以在網絡施工上，無線網絡最大的優勢就是免去或減少了網絡布線的工作，省去了大量線路鋪設的費用同樣也節約了時間。無線網絡安裝周期短，維護簡單方便，同時具有傳統有線網無可比擬的靈活性和可擴容性。
（二）網絡覆蓋面積大，只需安裝了一個或多個無線接入點設備，就可建立覆蓋整小區或者大廈的局域網絡，受環境因素的影響小，同時網絡的傳輸范圍得到了拓寬，借助于外接天線，傳輸距離可以達到幾公里到幾十公里。
（三）進行組網快捷方百年，無線局域網可以按當時的需要容量來安裝設備，也就是可以現用現建就可以，一旦無線局域網建成后，只要有無線信號的地方都可以進行無線通信。
（四）較強的移動性，與有限網絡相比無線局域網的一個重要特征就是可以“隨時、隨地”地進行無線通信，視頻會議、實時報道、個人通信、等極大地方便了人們的學習、工作和生活。
三、無線網絡的應用范圍
在飛速發展的今天，無線城市已經不是陌生的名詞了。伴隨著通信技術日新月異的發展和普及我們很容易發現通信技術給我們的學習、工作和生活帶來的變化。尤其是無線通信技術已經對世界產生了前所未有的改變和影響，這些影響是深遠的，而無線通信技術發展不過幾十年而已，可以預見未來的影響也會是巨大。在發達國家無線城市已經在很多年前就在實驗，像美國、日本等發達國家已經建設起來了比較成熟的城市無線網絡，并且應用前景廣泛，想一想我們未來生活的城市只要你拿著一臺筆記本、一個支持WLAN的手機終端就可以飛速的上網、看視頻、發郵件和上傳下載大文件是多么方便相信這天不會太遠了。
四、結束語
無線通信正以一個不可思議的速度改變著我們的生活，這種改變將是前所未有的深遠的改變。進入二十一世紀人們的生活將隨著無線城市的建成將產生翻天覆地的變化，相信我們的生活將隨著科學技術的發展越來越美好！
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關鍵詞：信息安全 實驗教學 SDR AD9361
中圖分類號：TN971 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0196-03
Abstract： With the development of wireless communication technology， the security problem brought by information transmission is concerned. In experimental teaching， Experimental system which is composed of the traditional hardware is gradually replaced by the programmable， multi-mode， board frequency band Software-Defined Radio framework. This paper from the study of the typical structure of wireless communication system， describes the performance advantages of the communication security experiment teaching system based on SDR technology， using the AD9361 chip for signal acquisition and spectrum analysis of wireless signal in the actual communication environment， verified the broad application prospect of the experimental teaching system.
Key Words： Communication Security； Experiment Teaching； SDR； AD9361
S著無線通信技術的飛速發展，其便捷、靈活、高效的通信方式在軍事、經濟、民生等領域得到廣泛應用，公眾在對信息傳輸速率提出更高要求的同時，安全可靠的傳輸方式也正逐步被關注，保密通暢的無線通信系統已成為傳遞重要信息、保障民眾隱私、維護國家穩定的重要基礎設施，由此可見，深入研究無線通信技術對提升無線通信安全性能具有十分重要的意義。傳統的無線通信實驗，要求學生熟悉硬件平臺各模塊組成、參數及功能，而后根據不同的實驗內容選用不同的模塊進行仿真驗證，實驗過程的復雜性往往使學生忽視通信實驗本身的教學目的，如若仿真效果不理想，將難以從無線通信過程中獲得深入地理解和探究。一種實時進行無線信號采集的通信平臺將解決上述問題，并有助于進一步培養學生的實踐創新能力。
1 無線通信系統與通信安全教學
典型的無線通信系統結構如圖1所示，在傳統基于硬件的實驗平臺中，為完成各通信模塊功能，需要集成大量電子元器件串行處理，但受制于芯片工藝和經費預算，單一電路板往往難以完成全部功能，從而造成了實驗平臺升級改造困難、應用場景單一的問題。伴隨著通信信號體制由簡到繁，調制及編碼方式集復雜性、多樣性、可靠性于一體的技術浪潮，創新理論不斷推廣到通信課程教學中，迫切需要低硬件需求、結構靈活、界面友好、具有良好開放性的教學平成配套的課程實驗[1]。
無線通信安全教學方面，由于無線信號自身格式和無線信道物理特征的差異，為研究其內在安全性和信息保密的能力，通常需要多種模式、多個頻段共存，以便靈活設計發射信號方式、擴頻和跳頻加密、信道編碼加密、調制方式加密、預編碼等關鍵技術實驗，從而拓寬學生的知識面[2]。借助諸如MATLAB、LabVIEW等軟件進行仿真，固然可以利用其強大的計算能力和交互式圖形界面，使學生快速建立起抽象概念的理論模型，但上述仿真軟件所處理的數字信號，來源于上位機模擬運算產生或同一組采樣數據，相對固定的實驗結果和重復單調的工作易使學生感到乏味，極大影響了實驗過程中的主觀能動性與實踐創新性，學生將難以意識到處于實際通信環境中可能出現的復雜影響因素，因此，軟件無線電技術被廣大研究員和相關從業者積極關注。
2 軟件無線電技術及AD9361芯片介紹
軟件無線電技術以經濟適用、系統開放、操作靈活、結構簡明等優勢為新型通信安全實驗教學系統的構建提供了有力支撐。軟件無線電[3]是一種軟件定義頻段、調制方式、編碼結構和信號波形的無線電廣播通信技術，核心思想是利用一個具有開放的、標準化的、模塊化的通用硬件平臺，使數字化處理（A/D和D/A轉換）盡可能在靠近天線的前端進行，減少模擬環節，將調制解調、信道選擇、協議設計、加密解密等通信功能通過高速數字信號處理單元軟實現，從而完成傳統基于硬件的無線通信平臺的各項功能，將硬件、軟件和無線技術有機地結合起來，組成靈活多樣的多功能通信系統。
ADI公司推出的AD9361芯片內部集成了模擬濾波、混頻器、數據轉換器、發射和接收通道頻率合成器以及包括可編程增益、直流偏置校準等數字域功能單元[4]。AD9361單路發送（接收）信道的關鍵元器件如圖2所示。這款器件采用零中頻架構，很好地解決了直流偏置和正交誤差限制，無需外置濾波單元，涵蓋70MHz～6GHz的工作頻率范圍，包括絕大部分特許執照和免執照頻段，真正實現了軟件可定義無線電從理論到實踐的硬件平臺搭建，是一款面向多層次應用的高性能、高集成度、2×2MIMO結構射頻捷變收發器。
3 實驗教學系統構建
實驗教學系統基本結構如圖3所示，Xilinx公司的ZC706開發板[5]作為基板，板載的ARM Cortex-A9雙核處理器作為處理系統（Processing System，PS），現場可編程門陣列（FPGA）作為邏輯運算資源（Programmable Logic，PL），通過SD卡啟動Ubuntu嵌入式系統，驅動AD9361芯片工作；AD-FMCOMMS3評估板作為子版，由FMCB接器與基板相聯，調用FPGA資源完成數字上變頻、下變頻、抽樣和內插等高速通用操作。由于AD9361芯片直接將射頻信號零中頻處理，因此學生只需在嵌入式操作系統下進行基帶數字信號處理的程序設計，即可完成射頻接收（發送）范圍內的通信安全類實驗，諸如跳/擴頻信號捕獲、OFDM調制解調、MIMO信噪比分析等[4，5]。本文選用開源的GNU Radio進行相關實驗驗證。
GNU Radio[6]既可使用軟件仿真，也能通過關聯硬件實時信號處理，真實的處理過程由Python腳本語言構造流圖，調用C++編譯的信號處理模塊來實現。系統集成了常規的諸如濾波器、FFT變換、調制解調器、信道編譯、時頻同步等上百種模塊，以及針對AD9361芯片定制的FMCOMMS2/3/4 Source（Sink）、IIO Oscilloscope Source（Sink）模塊，學生可根據實驗要求自行設計或利用集成的常規模塊快速開發從信源（Source）到信宿（Sink）的DSP過程，編譯生成.py文件后，運行得到實驗結果。
利用周邊環境中實時傳輸的FM調頻立體聲廣播信號，通過教學實驗系統設計一個信號采集和頻譜分析的實驗，構造GNU Radio流圖主要利用FMCOMMS2/3/4 Source、Ishort To Complex、QT GUI SINK三個庫內模塊，分別完成信號采集、數據格式轉換、頻譜顯示功能，如圖4-A所示。通過在FM頻段，以97.5MHz為中心頻率，采樣21MHz的數據，得到如圖4-B所示結果，利用Max Hold功能鎖定頻點峰值。查閱到的本地FM電臺頻率表（如圖4-C所示）， 并與圖4-B峰值頻點相比對，可以驗證采樣結果的正確性。此外，在Ubuntu命令窗口下利用命令行iio_fm_radio_play95.5，可以聽到金鷹之聲電臺的解碼語音信號，如圖4-D所示。
4 結語
本文以提高通信安全課程的實踐性和創新性為目的，通過SDR技術構建實驗教學環境，利用系統可擴展、可重構、集成度高的特性，可在4G、Wi-Fi、GSM、OFDM等多種實際通信場景中進行推廣，通過模塊化軟件編程的方式將解決基帶至射頻前端的全部數字信號處理過程。增強學生的實驗主動性和教學互動性，有助于培養學生的動手操作能力和理解能力。系統可利用配置的以太網接口靈活接入實驗室局域網， 實現軟件客戶端與硬件系統的遠程互訪，進一步優化了實驗教學資源配置和開放共享水平。
參考文獻
[1]皇甫麗英，勾秋靜，徐淑正等.無線通信系統電路設計實驗支撐平臺的研制與應用[J].實驗技術與管理，2009，26（1）：47-50.
[2]雷鵬，羅斐翔，張博誠等.基于軟件無線電的數字信號處理綜合實驗平臺[J].工業和信息化教育， 2016（7）.
[3]姜浩，張治.基于AD9361的軟件無線電平臺設計與實現[J].電視技術，2015，39（15）：51-54.
[4]Analog Devices Inc. AD9361 Reference Manual UG-570， ， 2014.