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一、引言

我們知道，天線有很多種，但大體上可分為三大類:“線天線”、“面天線”及“陣列天線”。陣列天線最初用于雷達、聲納以及軍事通信中，完成空間濾波和參數估計兩大任務。當陣列天線應用到移動通信領域時，通信工程師喜歡用“智能天線”來稱謂之。智能天線根據方向圖形成(或稱為波束形成)的方式又可分為兩類:第一類，采用固定形狀方向圖的智能天線，且不需要參考信號;第二類，采用自適應算法形成方向圖的智能天線，需要參考信號。

本文在以下提到的智能天線都是指第二類，即(自適應)智能天線，這也是目前智能天線研究的主流。

二、智能天線的技術現狀

在分析研究智能天線技術理論的同時，國內外一些大學、公司和研究所分別建立了試驗平臺，用實驗的方法來驗證理論研究的成果，得出相應的結論。

(1)在美國

在智能天線技術方面，美國較其它國家要成熟的多，并已開始投入實用。美國ArrayComm公司將智能天線技術應用于無線本地環路(WLL)系統。ArrayComm方案采用可變陣元配置，有12陣元、8陣元環形自適應陣列可供不同環境選用，現場實驗表明在PHS基站采用該技術可以使系統容量提高4倍。

(2)在歐洲

歐洲通信委員會(CEC)在RACE(ResearchintoAdvancedCommunicationinEurope)計劃中實施了第一階段智能天線技術研究，稱為TSUNAMI(TheTechnologyinSmartAntennasforUniver-salAdvancedMobileInfrastructure)，由德國、英國、丹麥和西班牙合作完成。該項目是在DECT基站上構造智能天線試驗模型，于1995年初開始現場試驗，天線陣列由8個陣元組成，射頻工作頻率為1.89GHz，陣元間距可調，陣元分布有直線型、圓環型和平面型三種形式。試驗模型用數字波束成形的方法實現智能天線，采用ERA技術有限公司的專用ASIC芯片BDF1108完成波束形成，使用TMS320C40芯片作為中央控制。

(3)在日本

ATR光電通信研究所研制了基于波束空間處理方式的多波束智能天線。天線陣元布局為間距半波長的16陣元平面方陣，射頻工作頻率是1.545GHz。陣元組件接收信號在模數變換后，進行快速付氏變換(FFT)處理，形成正交波束后，分別采用恒模(CMA)算法或最大比值合并分集算法，數字信號處理部分由10片FPGA完成，整塊電路板大小為23.3cm×34.0cm。ATR研究人員提出了智能天線的軟件天線的概念。

我國目前有部分單位也正進行相關的研究。信威公司將智能天線應用于TDD(時分雙工)方式的WLL系統中，信威公司智能天線采用8陣元環形自適應陣列，射頻工作于1785~1805MHz，采用TDD雙工方式，收發間隔10ms，接收機靈敏度最大可提高9dB。

三、智能天線的優勢

智能天線是第三代移動通信不可缺少的空域信號處理技術，歸納起來，智能天線具有以下幾個突出的優點。

(1)具有測向和自適應調零功能，能把主波束對準入射信號并適應實時跟蹤信號，同時還能把零響點對準干擾信號。

(2)提高輸入信號的信干噪比。顯然，采用多天線陣列將截獲更多的空間信號，也即是獲得陣列增益。

(3)能識別不同入射方向的直射波和反射波，具有較強的抗多徑衰落和同信道干擾的能力。能減小普通均衡技術很難處理的快衰落對系統性能的影響。

(4)增強系統抗頻率選擇性衰落的能力，因為天線陣列本質上具有空間分集的能力。

(5)可以利用智能天線，實時監測電磁環境和用戶情況來提高網絡的管理能力。

(6)智能天線自適應調節天線增益，從而較好地解決遠近效應問題。為移動臺的進一步簡化提供了條件。越區切換是根據基站接收的移動臺功率的電平來判斷的。由于陰影效應和多徑衰落的影響常常導致錯誤的越區轉接，從而增加了網絡管理的負荷和用戶的呼損率。在相鄰小區應用的智能天線技術，可以實時地測量和記錄移動臺的位置和速度，為越區切換提供更可靠的依據。

四、智能天線與若干空域處理技術的比較

為了進一步理解智能天線的概念，我們把智能天線和相關的傳統空域處理技術加以比較。

(1)智能天線與自適應天線的比較

智能天線與自適應天線并沒有本質上的區別，只是由于應用場合不同而具有顯著的差異。自適應天線主要應用于雷達系統的干擾抵消，一般地，雷達接收到的干擾信號具有很強的功率電平，并且干擾源數目比天線陣列單元數少或相當。而在無線通信系統中，由于多徑傳播效應到達天線陣列的干擾數目遠大于天線陣列單元數，入射角呈現隨機分布，功率電平也有很大的動態變化范圍，此時的天線叫智能天線。對自適應天線而言，只需對入射干擾信號進行抵消以獲得信干噪比(SINR，SignaltoInterferenceplusNoiseRatio)的最大化。對智能天線而言，由于到達陣列的多徑信號的入射角和功率電平均數是隨機變化的，所以獲得的是統計意義上的信干噪比(SINR)的最大化。

(2)智能天線與空間分集技術的比較

空間分集是無線通信系統中常用的抗多徑衰落方案。M單元智能天線也可等效為由M個空間耦合器按優化合并準則構成的空間分集陣列。因此可以認為智能天線是傳統分集接收的進一步發展。

但是智能天線與空間分集技術卻是有顯著的差別的。首先空間分集利用了陣列天線中不同陣元耦合得到的空間信號的弱相關性，也即是不同路徑的多徑信號的弱相關性。而智能天線則是對所有陣元接收的信號進行加權合并來形成空間濾波。一個根本性的區別:智能天線陣列結構的間距小于一個波長(一般取λ/2)，而空間分集陣列的間距可以為數個波長。

(3)智能天線與小區扇區化的比較

小區的扇區化可以認為是一種簡化的、固定的預分配智能天線系統。智能天線則是動態地、自適應優化的扇區化技術。現在，我們來討論一個頗有爭議的問題。根據IS-95建議，當采用120°扇區時系統容量將增加3倍。由此是否可以得到結論，扇區化波束越窄系統容量提高越大?考慮到實際的電磁環境，我們認為對這一問題的回答是否定的。這是因為窄波束接收到的信號往往是由許多相關性較強的多徑信號構成的。一般情況下，各徑信號的時延擴展小于一個chip周期。這時信號波形易于產生畸變從而降低信號的質量達不到增加系統容量的目的。同時如果采用過窄的波束接收信號，一旦該徑信號受到嚴重的衰落，則將直接導致通信的中斷。另外，過窄的接收波束在工程上是難以實現的，并將成倍地增加設備的復雜度。

五、智能天線的未來展望

(1)目前還沒有一個完整的通信理論能夠較全面地將智能天線的所有課題有機地聯系起來，故需要建立一套較完整的智能天線理論;另一方面，高效、快速的智能算法也將是智能天線走向實用的關鍵。

(2)采用高速DSP技術，將原先的射頻信號轉移到基帶進行處理。基帶處理過程是數字算法的硬件實現過程。

(3)由于圓形布陣和二維任意布陣比等間隔線陣優越，同時陣列天線的數字合成算法能夠用于任意形式陣列天線而形成任意圖案的方向圖，因而可考慮在CDMA基站中采用二維任意布陣的智能天線。

(4)在移動臺中(如手機)采用智能天線技術。

(5)采用智能天線技術來改善移動通信信道中上下鏈路不能使用同一套權值的問題，以改善上下鏈路的性能。

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現在，各行各業在發展過程中在節能環保方面都有了新的要求，因此，為了更好的適應時代的發展變化，農業在發展過程中一定要非常的穩定，這樣才能更好的保證糧食供應不會出現任何問題。在農業發展過程中，水利工程對其發展有很大的保障作用。因此，在農田水利方面也要重視高效、節能以及環保方面，這樣才能更好的推動農業的可持續發展。在農田水利技術方面，我國已經有了很大的發展，在水資源的利用效率方面有了很大的提高，同時，對作物的水分也需求進行信息采集，因此，能夠更好的對水量進行控制。在對理論進行研究的時候，前期是比較單一的，只是對單純的土壤水分進行了水分控制研究，因此，現在，研究理論已經向多元化方向發展了，在這種情況下，能夠更好的對全方位的水分轉移進行規律性研究，同時，對水分的承載體也進行了更多方面的研究。在研究對象方面不僅僅進行了水分的研究，同時對養分和水熱情況也進行了分析。這樣能夠更好的對不同條件下的灌溉進行研究，同時，在灌溉時候也能制定出不同的方式，在制定灌溉方式的時候，要對植物的生長規律進行必要的研究，同時，對生長環境也要進行分析，這樣才能更好的促進植物的生長。農田水利工程在節水方面要建立一個非常嚴謹的理論體系，這樣能夠保證研究方面更加的科學，同時也能更加的系統。農田水利在水系研究方面研究的對象非常多，其中包括地表水、農田大氣水、土壤水、地下水以及植物水進行研究，在研究的過程中要對其相互之間的轉化關系進行掌握，這樣能夠更好的對農作物的水分蒸發量和流域的蒸發量進行計算，在研究的過程中，要將農田水利工程的高效性和節能性作為工作的目標。在對節水高效模型進行研究的時候，要對相關的重點進行研究，同時對相關的方法也要進行重視。對農作物的水分研究從單一的研究領域向更廣的范圍進行研究，能夠更好的對水分的空間性進行研究，同時也能更好的對分布規律進行研究。在對農田水利進行研究的時候，針對傳統的農作物主要有小麥、水稻和玉米，這些農作物是大規模種植的，因此，在進行現代農田水利研究的時候要從這些農作物的研究中走出來，研究的方向要向經濟作物轉移，這樣能夠更好的滿足現在的農業生產環境，同時，在研究過程中，對不同的作物在不同的階段的水分情況進行研究，這樣能夠更好的掌握其水分需求變化，同時，對植物的生長狀態要進行研究，這樣能夠更好的保證農田水利節水建設的實現。在經過了嚴謹的研究分析以后，可以對農作物的灌溉水量進行控制，同時，為了更好的實現節約和高效的目的，可以建立必要的基礎保障措施，這樣能夠更好的做到適度的調節。

1.2設備、材料的節水研發

在節水灌溉設備方面有了很多的變化，現在，主要應用的設備有外混式自吸泵、新型金屬快速接頭、地面移動鋁合金管道系統設備、田間閘管系統設備、調壓給水栓、豎管萬向座、恒壓噴灌設備、絞盤式噴灌機、折射式微噴頭、旋轉式微噴頭、微灌用壓力-流量調節器、微噴連接件、水動式施肥泵、水動反沖洗沙過濾器、平面迷宮式滴頭、毛管移動機具、滴灌設計CAD系統、地下滴灌專用滴頭、經濟型內鑲式滴灌管及配套設備、波涌灌設備、U型防滲渠道施工機械、SYZW-1智能型量水儀、WIS-2智能型量水儀、長喉槽量水槽等24種節水新設備，其中16種產品實現產業化。在節水新材料研究上，提出了適合U型渠道襯砌構件的混凝土配合比，選用焦油塑料膠泥條和遇水膨脹橡膠止水條作為預制襯砌渠道伸縮縫材料，較好地解決了渠道接縫滲漏問題。

1.3農用水資源的合理開發及農業節水新技術研究

在水庫灌區建立流域水資源的優化調度模型能夠更好的對徑流的水量進行控制，同時對儲蓄的水量和灌區的農作物的種植結構進行結合，這樣能夠更好的保證輸水的能力，進行更好的分析，能夠更好的對水資源進行合理的配置，同時也能更好的實現水資源的優化調度，對提高供水效率非常有幫助。在灌溉水源非常多的地區，要將灌溉區的地表水和地下水進行聯網，這樣能夠更好的在優化水資源方面進行配合，同時，在自動化控制技術方面也能取得很好的效果。農田在灌溉方面要實現分散水源集中控制，這樣能夠更好的實現統一調度，同時，也能更好的對有限的水資源進行更好的利用，這樣能夠更好的提高灌溉的效率。在輸水和配水的環節上也要進行節水工程設計，在施工技術方面也要進行提高，這樣能夠更好的形成集成灌溉的模式。在膜下滴灌技術中，能夠更好的通過滴灌的方式來使農作物的根系更好的吸收水、肥和農藥，這樣能夠更好的保證農作物的生長，同時，也能更好的保證農作物生長過程中水分的充足。

2農田水利科技發展方向

2.1作物節水高效灌溉制度研究

為了以最少的灌溉水投入獲取最高利益，應制定相應的灌溉方案，包括農作物播種前及全生育期內的灌水次數、灌水時間、灌溉定額。在灌區開展不同作物、不同生長條件下的耗水量研究，特別是隨著作物種植結構的調整，應加大對各種經濟作物的耗水量研究，尋求作物在不同生長環境條件下的節水高效規律。以此為基礎，制定灌區在不同的供水、氣象、農藝、管理等條件下的節水高效灌溉用水方案，采用現代化手段進行灌區實時灌溉預報，指導農民進行灌溉。

2.2農業節水設備的產業化

根據我國農業生產向高效集約化經營發展的趨勢，節省勞力、生產效率高、自動化程度高的節水灌溉機具應成為今后研究、開發和產業化的重點。如機械移管的噴灌機具，地下滴灌設備，大、中、小型的渠道防滲襯砌機具，農田精細平地、開溝、打畦機具，各種自動閥門，以及灌溉自動化控制設備等。

2.3高新技術的應用研究

目前農田水利建設中突出問題就是水資源的匱乏，由于用水的減少，在農田灌溉上的供需關系就會出現矛盾，而在農田相關的排水以及灌溉上又十分的復雜，所以，自動化的智能農田水利建設成為了必然的發展趨勢，通過各種先進的智能技術，將可利用技術有效的轉變為提高農田灌溉和排水的技術，應用到實際的生產中，有效的消除不合理的農田灌溉對生產以及生態的影響。這才是新時代的農田灌溉所要發展的方向。

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2工程概況

元壩氣田17億立方米/年滾動建產工程地面集輸工程隧道三標建設地點位于四川省蒼溪縣境內。第三標段共有兩條隧道：牛包山隧道和天坪梁隧道。牛包山隧道穿越地段的微地貌特征為緩坡、陡坡、陡崖、山脊、沖溝等。區內為單斜地層，其巖層產狀為236°∠3°，地下水主要由南向北徑流，巖體的風化裂隙及構造裂隙為地下水的主要貯存和富集空間。該隧道隧址區域內無大的地表水匯集區和流通區，只在隧道的進出洞口和洞身段發育多條小沖溝，入洞口沖溝內有地表水，水量較大，常年有水。天坪梁隧道隧址區內為單斜地層，其巖層產狀為240～250°∠3～6°，地下水由西南向東北徑流，其含水巖層為砂巖層，風化裂隙及基巖裂隙為地下水的主要貯存和富集空間。該隧道隧址區域地表水系主要為進洞口側有一沖溝，進洞口側沖溝內水流較小，由于沖溝上游有堰塘攔截，沖溝內水流在暴雨季節，洪水水位較小。

3隧道工程防排水施工技術的施工準備

在進行隧道工程防排水施工前，施工單位首先要做好施工準備工作，只有這樣才能為施工的順利進行提供保障，才能確保隧道工程的施工質量。在施工前，施工單位要安排測量人員深入施工現場，對各個樁位進行測量，確保各個樁位能滿足施工需求，同時測量人員要根據施工現場的實際情況，設置好水準點和導線網，并對隧道進行測量、復測，確認無誤后，進行二次襯砌放樣。采購人員需要根據隧道防排水施工設計要求，購買合理的施工材料，采購人員在選購施工材料時，要對市場進行充分的調查，選擇質量優越、價格便宜的施工材料。施工材料在進入施工現場前，施工單位要安排專門的質檢人員對施工材料的質量進行檢查，如果發現施工材料質量不合格，要及時將施工材料退回，重新選購，嚴禁質量不合格的施工材料進入施工現場。在正式施工前，施工單位還要對施工人員進行技術培訓和安全培訓，從而有效地提高施工人員的技術水平和安全意識，確保施工人員能嚴格的按照相關規范進行操作，只有這樣才能為隧道工程的施工質量提供保障。在施工前，施工人員還要組織施工人員對施工使用的各種機械設備進行檢查，確保施工機械設備能安全穩定的運行，從而為隧道工程施工的順利進行提供保障。

4防排水施工技術的應用

4.1測量放樣

在進行測量放樣時，測量放樣人員要利用全站儀將隧道的中心線準確的測量出來，然后沿著隧道中心線向兩側散開放樣，在本工程中，每隔5m為一個放樣點，水平方向放樣結束后，測量放樣人員要將縱向排水管道的中心線測量出來，然后每隔10m設置一個放樣點，最后利用全站儀將排水管道底部的設計標高測量出來。測量人員還要將矮邊墻的邊線測量出來，每隔5m設置一個放樣點，并將矮邊墻的頂標高測量出來。

4.2進入隧道前的防排水處理

在進入隧道施工前，施工單位要對隧道內部的情況進行充分調查，了解隧道隧址區地表水、地下水的情況，并對地表水的補給方式進行分析，根據實際情況，制定相應的地表防排水工作，從而為隧道施工提供方便。在本次隧道工程施工中，施工單位采用漿砌片石截水溝、排水溝將隧址區地表水排入隧道地表外側，并將其引入隧址區原排水系統中，從而有效地防止地表水滲漏對隧道工程施工造成影響。

4.3安裝排水管

在本工程中，施工單位在安裝排水管時，對于環向排水管的安裝，施工單位首先沿著隧道內部，每隔1m設置一個混凝土懸掛錨釘，然后利用鐵絲將排水管道固定在混凝土懸掛錨釘上，在施工過程中，施工人員要特別注意，錨釘需要牢固的地錨在混凝土表面，從而避免彈簧管墜落對隧道中的行人帶來危害。彈簧管的端頭需要預留出10cm，從而為彈簧管和縱向排水管的交接提供保障。在安裝縱向排水管時，其安裝工序與環向排水管的安裝工序大致相同，施工人員首先要沿著隧道坡度，每隔1m設置一個混凝土懸掛錨釘，利用鐵絲將排水管道固定在混凝土懸掛錨釘上，最后施工人員要縱向排水管道和環向排水管道交接處割破，將環向排水管道、縱向排水管道、橫向排水管道連接好，最后對管道的接頭進行密封處理，避免管道接頭處發生漏水現象。

4.4防水板的安裝

在進行防水板安裝前，施工人員要對隧道初期施工的支護情況進行認真的檢查，并對巖面的欠挖進行處理，避免襯砌臺車進入施工現場后，因沒有處理巖面欠挖，從而對隧道工程防排水施工進度造成影響。施工人員還要鑿除凸出的巖石噴射混凝土，割掉凸出的鋼筋頭和錨桿，同時在鋪設防水板前，施工人員要先將防水板拼好，然后利用裝載機將防水板放在架子上。在安裝塑料防水板時，施工單位可以采用無釘法，按照順序逐環安裝；在安裝復合放水板時，施工人員首先要將錨釘釘入混凝土中，然后沿著縱向拉鐵絲，從而對防水板進行保護。施工人員在安裝復合防水板時，要從側面開始，從上到下依次鋪設，同時施工人員要在鋪設過程，將吊帶系在鐵絲上。

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引言

微帶天線作為一種新型的天線，與普通天線相比，具有不可替代的優勢。它具有體積小、重量輕、平面結構等特點，可以很容易地與導彈和衛星等結合。此外，微帶天線也有結構緊湊，性能穩定等特性，易于使用的印刷電路技術和大批量制造技術。因此，微帶天線以其獨特的優勢得到在無線通信系統更廣泛的應用。近年來，許多研究人員通過努力研究了多種天線技術來克服或減少微帶天線一些不足之處[1~3]。然而，以上這些天線定向性不能滿足無線通信的要求。因此，有必要研究低成本、高增益的WiMAX陣列天線。

本文提出了一種用于WiMAX的新型微帶陣列天線。天線采用獨特的布局，包括兩層輻射帶，該天線提供了一個由5.3至5.9GHz的帶寬，能很好應用于WiMAX通信系統中。

一.天線結構

蝶形微帶陣列天線結構如圖1所示，天線的輻射單元包括兩個對稱的印刷帶。天線的上層輻射帶包括八個輻射單元，輻射單元的長度為a=10mm，寬為b=8mm，底部輻射帶結構與頂層相反。微帶天線的尺寸354mm×50mm。兩層輻射層均印制在teflon基體上，其介電常數為2.65，厚度為1mm。上下兩層對稱的輻射單元與相鄰的饋線網絡單元連接，結構形狀如同蝶形。科技論文，微帶天線。科技論文，微帶天線。

圖1 蝶形微帶陣列天線結構

二. 仿真與實測結果分析

制作的微帶陣列天線如圖2所示，天線的測量結果由R3765CH網絡分析儀給出。科技論文，微帶天線。圖3~5為微帶天線仿真與實測輻射模式。科技論文，微帶天線。仿真結果（虛線）與實測結果（實線）相對應。從圖3~5中可以看出，仿真與實測結果一致。陣列天線在5.3GHz時，E面的最大增益達到22.14dBi。良好的定向性能。所測天線在5.9GHz時H面半波束寬度達到最大，為105.44°，增益為6.53dBi。以上輻射模式結果表明在整個頻段內天線具有較好的輻射效率，同時天線具有重量輕，低剖面，易于平面電路集成等特點。

圖2 陣列天線的照片

圖3遠場輻射模式，f=5.3GHz

圖4 遠場輻射模式，f=5.5GHz

圖5 遠場輻射模式，f=5.9GHz

三. 總結

本文提出了一種16單元的蝶形振子陣列天線，所測天線在駐波比小于1.45時帶寬為5.3~5.9GHz。科技論文，微帶天線。天線在5.3GHz時E面的最大增益為22.14dBi，H面在5.9GHz時最大波束寬度為105.44°。科技論文，微帶天線。測量結果表明該天線能夠滿足WiMAX頻段通信要求。

參考文獻

[1]Z.Du,K.Gong,J.S.Fu.Anovelcompactwide-bandplanarantennaformobilehandsets.IEEEtransactionsonantennasandpropagation,2,2006:613~619.

[2]H.Wang.X.B.Huang,D.G.Fang.AsinglelayerwidebandU-slotmicrostrippatchantennaarray.IEEEantennasandwirelesspropagationletters,7,2008:9~12.

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中圖分類號：TN911.22 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）06-0056-01

多天線技術在廣義上是指使用多根發送天線或者接收天線的技術，在鐵路信號傳輸上得到了廣泛應用。而空時碼技術是多天線系統的支撐技術，應用于天線之間距離足夠遠，相關性足夠小的情況。該技術可進一步分為基于分集（包括發射分集和接收分集）的時空碼和基于空分復用的空時碼。空時碼技術是當前的研究熱點之一，其在空間域和時間域聯合處理鐵路接收信號的特點可以充分利用空間信號處理技術和時間處理技術的優勢，有效抵抗符號間干擾，減少多址干擾，增加分集增益一級提高整個天線陣的增益。

在鐵路信號空時碼和MIMO技術中，通常假設發送天線和接收天線分別是獨立不相關的，然而實際系統對天線設置的限制，天線之間往往存在一定的相關性。為了更直接分析相關性的影響，本文采用平坦衰落MIMO信道進行分析，并假設發送天線和接收天線分別呈均勻直線排列。在下面的分析中，設發送端和接收端天線數分別為和，MIMO信道沖激響應矩陣為，其中，表示由第個發送天線到第個發送天線的平坦信道沖激響應。接收天線上的高斯白噪聲獨立不相關，均值為，方差為。下面具體分析題錄信號中的空間相關性對多天線技術的影響。

1 空時分組碼STBC及空間相關性影響

當發送天線之間和接收天線之間存在空間相關性時，假設相鄰發送或接收天線之間的空間相關數相等，即，對上述STBC方案的性能參數進行分析：

使用上述參數仿真計算可知：空間相關性使得STBC性能惡化，并且隨著空間相關性的增強，性能損失增加；當相鄰發送或接收天線之間的相關系數小于0.7時，性能損失小于1dB，因此存在較小相關系數時，STBC的性能損失較小；當相關系數為0.99時，性能損失大約為3dB，因此較大相關系數會使得STBC的性能惡化。

2 分層空時碼V-BLAST及空間相關性影響

3 基于特征空間的MIMO技術及空間相關性影響

根據基于特征空間的MIMO算法，可知系統的頻譜效率為。由此課間，信道互相關矩陣的特征值是影響信道容量和頻譜效率的重要因素，二空間相關性影響特征值的經驗分布。仿真試驗中假設發送天線數和接收天線數分別為4，且分別呈均勻直線排列，設發送相鄰天線和接收相鄰天線之間的相關數相同，即。空間相關性影響信道互相關矩陣的特征值分布。當空間相關性較強時，只存在較少的可利用的特征子信道，進而影響信道的頻譜效率，信道容量隨著空間相關性的增強而降低。

4 小結

上述多種多天線技術都有較為優越的性能，但是在譯碼復雜度、最適于何種信道、對天線的要求又有所不同。總之，多天線技術可以有效地抵抗衰落的影響，克服功率和容量極限。不同的多天線技術適用于不同的通信系統，從發展的趨勢來看，可以將上述多種多天線技術有效地結合以適用多種需求。

參考文獻

[1]呂波.MIMO空間相關性近似算法及性能研究[D].南京信息工程大學碩士論文，2011.

[2]張平，陶小峰，王衛東，雷鳴.空時碼.電子學報，2000，28（11A）：110-113.

[3]溫沛霖.高速鐵路移動環境下MIMO信道預測與預處理技術研究[D].西南交通大學碩士學位論文，2012年.

[4]薛輝.無線MIMO系統中空時編碼技術研究[D].西安科技大學碩士學位論文，2010年.

[5]繆丹，盧曉文，謝顯中.第三代移動通信中的空時編碼技術[J].無線電通信技術，2004年01期.

[6]韋忠義，楊綠溪.空時編碼與MIMO-OFDM系統的結合研究[J].大眾科技，2005年08期.

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中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 24-0000-01

一、RFID標簽天線

RFID是無線射頻識別技術，也叫做電子標簽。RFID標簽天線是一種通信的感應天線，能夠利用射頻識別技術自動識別特定的對象[1]。電子標簽目前已經被廣泛應用在現代人們生活的方方面面。本論文通過對遠程寵物管理系統這一項目的介紹，來簡要分析對適用于多種環境的RFID標簽天線的研究。

二、環境對RFID標簽天線的影響

在應用的過程中，都要將RFID標簽放到需要識別的物體上。在設計和使用的過程中，一定要考慮實際情況，因為讀寫器與標簽之間還可能隔著包裝等。

同時我們還應該意識到，天線的性能也會受到環境等因素的影響。天線周圍有水和金屬時，這種影響會十分明顯。本論文設計的RFID標簽天線是一個遠程寵物管理系統，經實際驗證，這個RFID標簽天線能夠適用于多種環境。

三、遠程寵物管理系統總體描述

（一）主要組成部分

本論文所設計的遠程寵物管理系統，采用了最新的雙頻識別技術，實現了對寵物的遠程管理，系統主要由遠程寵物電子身份證、遠程寵物電子身份識別器、手持PDA讀寫器和中心服務器四個部分組成。四個部分的具體介紹如下：（1）遠程寵物電子身份證：采用2.4～2.5GHz與13.56MHz波段，可存儲大量信息，低功耗、低輻射，對寵物健康無負面影響。（2）遠程寵物電子身份識別器：識別距離可在50米范圍內調節，可穿透障礙物識別寵物電子身份證；（3）手持PDA讀寫器：基于PDA直接對寵物電子身份證進行識別，手持PDA讀寫器與PDA之間可通過藍牙、串口、CF口相連；（4）中心服務器：手持PDA讀寫器與中心服務器通過藍牙、無線局域網或GPRS相連。

遠程寵物管理系統的產品式樣主要分為兩種：手持PDA識別器和遠程電子身份證。

（二）主要功能

本論文的遠程寵物管理系統的主要功能有：（1）寵物電子身份證的遠距離識別和讀寫；（2）寵物定位和搜索；（3）信息公告和；（4）丟失寵物查找。

（三）主要性能指標

（1）寵物識別距離不低于50米；（2）寵物移動速度不大于80公里/小時時，對寵物識別沒有影響；（3）同時識別的最大寵物數量，不小于300只；（4）電子身份證發射功率小于-3db；（5）識別器的識別速度，不低于300個/秒；（6）寵物電子身份證的功耗小于0.3mW，普通紐扣電池的使用壽命大于2年。

四、遠程寵物管理系統技術原理

寵物電子身份證使用了128個頻道、2.4G到2.5GHzISM的微波段，頻道帶寬13.56MHz以及8MHz的雙頻識別技術，每張寵物電子身份證的ID號全球唯一，并可存儲主人、地址、電話、出生日期、防疫信息、圖片等大量信息。同時寵物電子身份證可遠程加密讀寫。

遠程寵物身份識別器可遠距離穿透障礙物搜尋、定位寵物，當寵物防疫過期或為失蹤寵物，遠程身份識別器可發出報警音和振動提醒，并鎖定寵物。

手持PDA讀寫器可和PDA通過藍牙、串口、CF口相聯，實時讀取寵物信息，并發送到PDA上顯示，手持PDA讀寫器可通過藍牙、無線局域網、GPRS和中心數據庫聯接，獲取最新的寵物信息。中心服務器為數據庫服務系統，可以對寵物的相應信息進行查詢。

五、項目創新內容

（一）應用創新

目前，對寵物的身份識別主要通過傳統犬牌、二維條碼、植入式芯片這三種方式。

傳統犬牌容易偽造，通過人眼近距離識別，已基本上被淘汰；二維條碼較難偽造，但識別距離只有幾個厘米，識別時必須抓住寵物，識別效率低；植入式芯片是目前最新出現的寵物識別技術，植入式芯片無法偽造，識別距離可達到幾十厘米。但植入式芯片也存在以下兩個缺陷：（1）識別距離短，無法在戶外識別屋內的寵物；（2）植入方式對寵物存在一定健康影響，許多寵物主人無法接受。

采用雙頻識別技術的遠程寵物管理系統，有很多優勢：（1）無法偽造；（2）可遠距離穿透障礙物識別，識別距離可在50米范圍內調節，可戶外對屋內寵物進行身份識別；（3）可授權讀寫，可根據寵物的狀況對識別體進行讀寫，存儲最新的寵物信息；（4）對寵物健康無負面影響；（5）識別速度快，每秒可識別300只寵物，無需抓住、靠近寵物；（6）產品已通過浙江省計量科學研究院檢測，相關技術指標滿足全部要求。

（二）結構創新

電子犬牌結構小，可懸掛于寵物上，質量輕，對寵物無負面影響，具有卡通、精靈、寵物等多種造型。

六、項目技術開發可行性

（一）項目技術發展現狀

本項目涉及的核心技術包括：2.4G～2.5GHz射頻識別技術，13.56MHz射頻識別技術。下面對目前這些相關技術的研究、開況做如下的簡要介紹。（1）2.4G～2.5GHz射頻識別技術。2.4G～2.5GHzISM頻段是使用最多的短距離無線通信頻段，基于該頻段的短距離無線通信技術已經比較成熟[2]，具有公認的標準和產品，如ZigBee、Wi-Fi、藍牙、無線USB、無線局域網等。（2）13.56MHz射頻識別技術。基于13.56MHz射頻識別技術的無線標準有NFC，ISO15693等。主要產品有Philips公司的RC500芯片，Melexis公司的MLX12115等。

七、結束語

本論文簡要介紹了遠程寵物管理系統，從中我們可以看出RFID標簽天線能夠適用于多種環境。RFID標簽天線技術有著非常廣闊的發展前景。

篇（7）

隨著月球探測等深空探測工程的啟動與成功實施，拉開了我國深空探測的篇章。深空遠距離的通信與導航定軌對深空網天線的性能提出新的要求。美國深空網（DSN）也明確指明了研究方向：采用射頻頻段的多天線組陣系統，天線組陣系統的一個研究重點就是天線之間的相對時間延遲估計。在較低信噪比下，它的準確與否直接關系到輸出信號的合成效率。

將多個天線劃分為多個天線對，接著利用傳統時延估計方法對各天線對間的時延進行估計，之后利用天線間的幾何關系對各天線對估計的時延進行融合處理得到融合后的時延估計。此類多天線時延估計方法中最為典型的方法：互功率相位譜系數相加方法。

1 系統模型與基本互相關算法

在被動時間延遲估計問題中，通常假定信號在信道中是以無色散球面波傳播的。為了便于分析和處理，常常將信導源和接收器考慮在同一平面內，將三維空間簡化為二維空間。在二維空間中，球面波退化為平面波。接收天線陣與目標深空航天器百萬千米的距離相比，則可認為目標航天器發出的遙測信號是以平面波方式傳播到接收天線陣的。

考慮如圖1所示的多天線系統，其中多天線系統由L+1個天線組成，所有天線的幾何位置關系已知，各天線的接收信號可以表示為xl[n]，l=0，1，…，L；不失一般性，以第0個天線作為時延估計的基準。

信號模型可以表示為（1）

其中，s[n]表示未知的源信號，αl表示各個天線的衰減因子，τ表示第l個天線相對于第0個天線的時延，fl（τ）表示第l個天線相對于第0個天線的時延，xl[n]表示第l個天線的接收信號，wl[n]表示第l個天線的噪聲，l=0，1，…，L。

結合信號數據級融合思路，將基于雙天線的時延估計方法推廣到多天線信號的聯合時延估計。構造除基準天線外所有天線的融合信號x[n]，則

（2）

鑒于基本互相關函數思想，為了理論分析方便，假設各天線衰減系數αl=1。基準信號x0[n] 與各天線融合后信號x[n]的互相關函數。

（3）

由互相關函數特性可化簡為

（4）

則由自相關函數性質可知，自相關函數 在m=τ，f2（τ），…，fl（τ）處會出現峰值點，而這些峰值點對應的就是個天線相對于基準天線的時延值。

為了提高估計精度，可以在信號互相關運算前進行加權處理，使得基本互相關法變為廣義相關法，來求得多天線的相對整數時延。互功率譜法就是互相關法在頻域的表現形式，兩者是等價的，故亦可以用在多天線信號聯合時延估計。

2 多天線互功率譜法的算法分析

因為互功率相位譜穩健，計算簡潔，在時延估計中得到了廣泛的應用。互功率相位譜系數可以表示為

（5）

其中，si（n）和sj（n）表示第i根天線和第 j根天線接收到的信號，n和k都為時間索引。第i根天線和第j根天線之間的相對時延估計可以表示為

（6）

互功率相位譜系數相加方法就是將所有天線對計算所得的互功率相位譜系數直接相加，得到融合后的互功率相位譜系數，可以表示為

（7）

得到融合后的互功率相位譜系數后，即可以利用它估計時延，可以表示為

（8）

3 仿真分析

仿真條件說明：N個線陣等距布置，觀測信號為射電星信號（高斯白噪聲），只考慮整數時延。

圖2為多天線信號在基本互相關法與廣義互相關法時延估計結果。仿真實驗中選取了6路天線信號在信噪比為-2dB進行實驗。仿真結果顯示通過搜索各個譜峰，就可以得到5路天線相對于參考天線的相對時延。其中廣義相關法采用最大似然函數加權，通過加權的算法可以看出主譜峰突出，旁瓣相對幅度減小，算法性能明顯提升。

圖3示出了互功率相位譜系數相加方法在積分符號為1000情況下正確估計時延的概率（1000次蒙特卡洛仿真實驗統計得到）；其中，紅線表示各天線對互功率相位譜系數相加后正確估計時延的概率（35個天線對互功率相位譜系數相加），藍線表示各個天線對正確估計時延的概率。

從圖2中可以看出，融合后正確估計時延的概率明顯高于單個天線對；當信噪比為-15dB時，采用35個天線對互功率相位譜系數相加方法正確估計時延的概率大于0.8，而此時單個天線對正確估計時延的概率非常小。

圖3示出了互功率相位譜系數相加方法在積分符號為1000情況下時延估計的均方根誤差（1000次蒙特卡洛仿真實驗統計得到）；其中，紅線表示各天線對互功率相位譜系數相加后時延估計的均方根誤差（35個天線對互功率相位譜系數相加），藍線表示各個天線對時延估計的均方根誤差。

從圖2中可以看出，融合后時延估計均方根誤差明顯低于單個天線對。

在信噪比為-20dB情況下，各天線對互功率相位譜系數相加后時延估計的誤差分布情況如圖5所示（1000次蒙特卡洛仿真實驗統計得到）。

從圖5中可以看出，在該仿真環境下，互功率相位譜系數相加方法得到的時延估計誤差（錯誤估計情況下）近似呈均勻分布。

4 結束語

多天線時延估計方法首先將多個天線劃分為多個天線對，接著利用傳統時延估計方法對各天線對間的時延進行估計，之后利用天線間的幾何關系對各天線對估計的時延進行融合處理得到融合后的時延估計（可以理解為數據級融合處理）。相比于單個天線對，性能改善也較明顯；另外，多天線時延估計方法能夠方便地與現有天線組陣系統相融合以改善時延估計精度。

參考文獻

[1]ROGSTAD D，Mileant A，Pham T.Antenna Arraying Techniques in the Deep Space Network[M].Hoboken：AJohn Wiley&Sons，lnc，2003.

[2]陳彩蓮.隨機分布多天線組陣的關鍵技術研究與實現[D].信息工程大學碩士學位論文，2009，17-23.

[3]李雪梅，陶然，王越. 時延估計技術研究[J].雷達科學與技術，2010，8（4）：362-371.

[4]王宏禹，邱天爽.自適應噪聲抵消與時間延遲估計[M]，大連理工大學出版社，大連，1999.

[5]黎英云.微弱多徑信號時延估計技術研究[D]，華中科技大學博士學位論文，2009.

[6]沈智翔.多天線信號合成關鍵技術研究[D]，信息工程大學碩士學位論文，2010.

[7]金留念.基于二次相關的時延估計方法研究[J].電子信息對抗技術，2011，26（1）：39-42.

作者簡介

篇（8）

1 引言

XLPE電纜線路在城市供電電網中占有極其重要的地位。X LPE 電纜的安全運行對整個電力系統的穩定至關重要，一旦發生故障，將引起所轄地區重大的停電事故，造成較大的經濟和社會影響[1]。而局部放電是電纜絕緣故障早期的主要表現形式，它既是引起絕緣劣化的主要原因之一，又是表征絕緣狀況的主要特征量。對電纜局部放電進行檢測是定量分析絕緣劣化程度的有效方法之一[2]。

電纜局部放電檢測是診斷XLPE電纜早期故障的有效方法。局部放電的檢測方法主要包括聲測法、溫度測量法等非電氣測量法和差分法、電磁耦合法、電容耦合法、方向耦合傳感器及超高頻法等電氣測量法。超高頻法是近年來發展起來的一項新技術，其原理是利用裝設的天線傳感器接收由電纜局放陡脈沖所激發并傳播的超高頻電磁波來檢測局放信號。它的主要優點有：抗低頻干擾能力強，能對局放源進行定位，根據所測信號的頻譜，可以區分不同的缺陷類型，同時可進行長期現場監測，靈敏度能滿足工程要求[3]。超高頻法采用的傳感器大致分為內置型和外置型兩類。內置型傳感器可以獲得較高的靈敏度，但是對制作安裝的要求較高，最常用的就是電容耦合傳感器。外置型傳感器的靈敏度較內置的差些，但是安裝靈活，不影響設備的運行，安全性高，最常用的是天線傳感器[4，5]。當電纜發生局部放電時，在超高頻段有豐富的頻率分量，而寬帶平面螺旋天線是檢測超高頻局部放電信號非常有效的傳感器。由此本文通過對阿基米德螺旋天線和對數螺旋天線兩種平面螺旋天線進行對比，制作了一種工作頻帶在400MHZ～1GHZ的阿基米德螺旋天線，利用高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對對數螺旋天線和阿基米德螺旋天線進行了仿真和分析，仿真結果表明兩種天線在400MHZ～1GHZ有效工作頻帶內，都具有較高的靈敏度和優越的性能，滿足各項性能指標的要求。

2平面螺旋天線的設計

2.1 天線的性能要求

為了使天線較準確的采集到XLPE電纜發生局部放電時所激發的電磁波信號，必須滿足以下要求：

（l）可以較好的接收信號并且能抑制現場干擾信號；

（2）帶寬和中心頻率要合適，結構簡單，尺寸小，便于使用和安裝；

（3）電壓駐波比小于2，并且具有較高的增益和靈敏度，易于實現阻抗匹配[6]。

2.2 天線的設計

2.2.1等角螺旋天線

等角螺旋天線是一種頻率無關天線，天線的形狀由具有一公共軸和相同參數的等角螺旋線構成。天線具有由平衡饋電線饋電的兩個臂，螺旋線的等角臂形成在同一平面上。天線表面非導電介質部分的形狀和尺寸與螺旋等角臂的形狀和尺寸全等。一般情況下該天線需視其對工作帶寬的要求，用 1.5～3 匝做成[7]。螺旋線的極坐標表達式為：

（1）

為螺旋線矢徑；為極坐標中的旋轉角；為時的起始半徑；為螺旋率，它決定著螺旋張開的快慢。

天線的最低工作頻率和最高工作頻率可以按下式計算：

（2） 其中為螺旋臂起始點到原點的距離，為螺旋臂末端到原點的距離，為上限工作頻率對應的波長，為下限工作頻率對應的波長。

用Ansoft HFSS軟件做出的天線輻射面如圖1。對數螺旋天線的各個尺寸為：，，匝數=1.5，。

2.2.2阿基米德螺旋天線

平面阿基米德天線螺旋線的方程為：。其中為曲線上任意一點到極坐標原點的距離，為方位角，為起始角，為螺旋線起始點到原點的距離，為常數，稱為螺旋增長率。該天線的參數計算方法如下：

式中為天線外徑，為天線內徑，為上限工作頻率對應的波長，為下限工作頻率對應的波長。愈小螺旋線的曲率半徑愈小。在外徑相同的條件下，螺旋線總長度越大，終端效應越小，波段持性較好。但太小，圈數太多，傳輸損耗就會加大，通常取每臂大約20圈。螺旋線寬度大一些，其輸入阻抗就低一些。自補結構輸入阻抗理論值，實際結構輸入阻抗約為左右。若螺旋線寬度大于間隙寬度，則可降低輸入阻抗[8]。

用Ansoft HFSS軟件做出的天線輻射面如圖2。阿基米德螺旋天線的各個尺寸為：，，匝數=22.8，。

2.2.3巴倫的設計

平面螺旋天線是平衡對稱結構，其饋電方式為平衡饋電。天線傳輸線采用同軸電纜，然而同軸線雖然屬于超寬帶饋電線，并且具有良好的寬頻帶特性，但是其饋電方式為非平衡饋電，因此需要增加平衡饋電到非平衡饋電的轉換裝置即巴倫。巴倫一般分為同軸線巴倫、雙面微帶線巴倫、共面微帶線巴倫、三線巴倫和Marchand巴倫五種。本文采用指數漸變線式的平行雙線微帶巴倫，以此來滿足寬帶平面螺旋天線對于寬帶、平衡饋電的要求。所謂平行雙線分別指微帶線和其對應的地板，當微帶線的地板同微帶線本身都應用指數漸變，且變換至同樣的寬度時，就由初始端的非平衡饋電變成了平衡的平行雙線饋電結構，并且在此變換過程中實現了阻抗變換，因此這種指數漸變線結構巴倫就實現了阻抗匹配和非平衡到平衡的變換[9]。

該巴倫分為正反兩面，雙面均為微帶漸變線。始端寬度不同，接同軸電纜，終端寬度漸變到相等，接天線雙臂。平行雙線漸變線巴倫結構圖如圖3所示。

由于平面阿基米德螺旋天線的輸入阻抗為，所以在工作頻帶內由輸入端的變為輸出端的。其非平衡端

線寬可按微帶線寬計算，[10]。根據唯一性定理和鏡像原理，其特性阻抗約為同樣寬度的微帶線端口阻抗的2倍，根據上述計算方法，可得巴倫的各項參數為，，，[11]。

3 仿真結果

據XLPE電纜局部放電的特性，高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對對數螺旋天線和阿基米德螺旋天線進行了仿真和分析。如下進行詳細的分析。

天線的介質基板選取的是環氧樹脂板，它的介電常數，介質基板的厚度。

3.1駐波比

電壓駐波比系數VSWR通常用來表征天線與饋線的匹配情況，計算公式為：，其中：為反射損耗的反射系數。它與傳輸特性阻抗的關系為：

，式中：為天線的輸入阻抗；為傳輸特性阻抗。對數螺旋天線電壓駐波比如圖4所示，阿基米德螺旋天線電壓駐波比如圖5所示。

3.2增益

天線增益是綜合衡量天線能量和方向特性的參數，通常以天線在最大輻射方向上的增益作為天線的增益，以天線在最大輻射方向的方向系數作為這一天線的方向性系數。天線在某方向的增益G是它在該方向的

輻射強度同天線以同一輸入功率向空間均

勻輻射的輻射強度之比，即：

式中：U為天線在某方向的輻射強度；為輸入功率[12]。阿基米德螺旋天線的三維增益方向圖如圖6所示，對數螺旋天線的三維增益方向圖如圖7所示：

由仿真結果分析可知，阿基米德螺旋天線具有較小的尺寸、較大的增益、結構簡單的優點，并且便于安裝使用。因此本設計采用阿基米德螺旋結構做出了天線實物，并進行了現場測試，天線仿真圖圖8和實物圖圖9如下：

4 結語

根據XLPE電纜局部放電的特性，高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對對數螺旋天線和阿基米德螺旋天線進行了仿真和分析，仿真結果表明兩種天線在400MHZ～1GHZ有效工作頻帶內，都具有較高的靈敏度和優越的性能，能夠滿足各項性能指標的要求，并且設計了適合于XLPE電纜局放檢測的超高頻天線，天線中心頻率為700MHZ，天線在Z軸正方向具有最大增益值。

設計采用平行雙線漸變線巴倫經50同軸電纜饋電，天線具有超寬頻帶特性，經仿真和測量，在整個有效帶400MHZ～1GHZ內電壓駐波比小于2， 并且具有較高的增益和靈敏度，可以較好的接收信號并且能抑制現場干擾信號，易于實現阻抗匹配，測試達到了要求。

阿基米德螺旋天線具有較小的尺寸、較大的增益、結構簡單的優點，被用來檢測XLPE電纜局部放電的超高頻信號，此天線具有便于對電纜局放進行非接觸檢測，其具有較高的靈敏度和良好的方向性，能夠滿足各項性能指標的要求，同時還可以隔離工頻信號和避免空間電暈以及周期性脈沖信號的干擾。

參考文獻：

[1] 蘇文群，張麗，錢勇 等.XLPE電纜局放檢測技術及其應用[J].華東電力.2011，4：0644

[2] 唐矩，李偉，楊浩 等.高壓電纜附件局部放電超高頻檢測與分析[J].電壓技術，2009， 35（7）： 1571-1577.

[3] 付婷婷.電纜附件局部放電監測超高頻傳感器電磁特性仿真及設計：湖南大學碩士學位論文，湖南：湖南大學，2010，4-8.

[4] 鄧志勇.電纜附件局放內置傳感器與超高頻檢測的研究：重慶大學碩士論文，重慶：重慶大學，2008，3-7.

[5] 胡凱 等.高頻傳感器檢測電纜附件局部放電的研究進展[J].傳感器與微系統.2010，4：1.

[6] 丁斐.寬頻帶圓極化天線和錐臺共形陣天線的研究：西安電子科技大學碩士論文，西安：西安電子科技大學，2012，22-25.

[7]王星.多頻及寬帶圓極化天線的研究與設計：北京交通大學碩士論文.北京：北京交通大學，2012，34-37.

[8] Hofer D.，TriPP V.K.，A low-Profile broadband balun feed [J] .Atenna and

篇（9）

 

0引言

隨著現代多媒體技術的發展,以及筆記本電腦、掌上型、膝上型電腦等便攜式終端設備的廣泛使用,學校師生對無線上網需求越來越高，希望利用移動式、便攜式的上網設備實現數據通信、信息資源檢索、遠程教學、移動辦公、移動會議、移動學習等活動,校園無線局域網為之提供了可能。因此,組建校園無線局域網能更有效的促進高校現代化教學。

1高校有線局域網現狀及問題分析

近年來,信息技術的發展日新月異,正以不可抗拒的力量改變著人們的生產方式、生活方式,同時也正在影響并改變著學校的管理模式、教學模式乃至師生的學習方式，校園網(有線局域網)在教學、科研和管理上發揮了巨大的作用。但是,有線網絡也存在一定的局限性:

(1)網絡組建受布線的限制。在校園有線網絡建設、運行和維護的實踐過程中,由于眾多高校的校園網大多是通過光纖、網線連接起來的“有線網”,有線網絡在某些場合要受到布線的限制,例如:已裝修好的住宅、圖書館、校園中具有歷史意義怕受破壞的古跡及年久失修的歷史建筑不適合鉆孔布線,不便施工的報告廳、操場、展覽會館等。

(2)不方便移動辦公。諸如很多學校只在部分區域接入有線網絡,而無法顧及所有區域，有線網絡的接入點比較固定,網中的各節點不可移動，而且接口數量也有限,布線、改線工程量大,線路容易損壞等等。因此,移動設備接入網絡很不方便,移動辦公受到很大限制。免費論文，高校校園網。

(3)難以滿足日益變化發展的校園格局。現階段高校有一個顯著的特點就是建立分校區,校本部與分校區之間的網絡傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜構成有線局域網。當要把相離較遠的節點連接起來時,架設專用通信線路的布線施工難度大、費用高、耗時長,因此，對正在迅速擴大的聯網需求形成了嚴重的瓶頸阻塞。

2無線局域網概述

無線局域網是無線通信技術與網絡技術相結合的產物。從專業角度講,無線局域網就是通過無線信道來實現網絡設備之間的通信,并實現通信的移動化、個性化和寬帶化。通俗地講,無線局域網就是在不采用網線的情況下, 提供以太網互聯功能。無線網絡設備特點：

(1)無線網卡:無線局域網中無線網卡是操作系統與無線產品之間的接口,用來創建透明的網絡連接，其作用與有線網卡類似。無線網卡按照其接口類型的不同,主要有三種:PCMCIA無線網卡(適用于筆記本電腦,支持熱插拔)、PCI無線網卡(適用于臺式機)和USB無線網卡(適用于筆記本電腦和臺式機,支持熱插拔)，它們都用于短距離無線網絡設備之間的通信。

(2)無線基站AP(Access Point):無線接入AP 是一個無線子網的基站，它在無線局域網和有線網絡之間接收、緩沖、存儲和傳輸數據,是支持一組無線用戶入網的設備。免費論文，高校校園網。AP作為無線子網中的核心設備是必不可少的,同時也是WLAN 和LAN 之間的橋接設備，WLAN工作站也可漫游(Roaming)在不同的AP之間，無線訪問接入AP通常通過以太網線連接到有線網絡上,并通過天線與無線設備進行通信，其作用半徑取決于天線的方向和增益（若不加外接天線, AP的覆蓋范圍理論上在視野所及之處約230m，但若在半開放性空間,或有間隔的區域,則約20～30m左右，由于微波是直線傳播,所以微波都是小角度穿透幾面墻體, 墻體將減弱信號, 如果墻體為鋼筋混凝土,信號則會更弱。所以在實際情況下，尤其在室外還需要加上外接增益天線,使傳輸距離到達更遠、信號更強）。

(3)無線路由器(Wireless Router):無線路由器是典型的網絡層設備,是兩個局域網之間傳輸數據包的中介系統,負責完成網絡層中繼或第三層中繼任務。近年來,為了提高無線通信的能力和效率,不少無線路由設備整合了交換機和防火墻的功能。

(4)校園無線局域網可提供常規的Web服務、ftp服務、E-mail服務、撥號服務、服務、圖書館電子借閱等多種服務,還可以根據各高校特點,開通國際著名電子期刊瀏覽、移動辦公系統、移動BBS討論系統、移動答疑系統、移動新聞系統、移動教室管理系統、MIS等多種服務。學校應該進一步完善無線局域網軟硬件的建設,以此來進一步推進數字化校園建設。

3校園無線網絡終端配置

3.1無線接入器的配置

網絡的物理連接就是一根網線接入AP作為信息的入口,在無線上網的計算機上安裝好無線網卡,通過AP 和無線網卡之間的無線電信號接受信息,網絡物理連接后就是具體參數的設置,也就是無線網絡終端配置的關鍵。這主要涉及兩個方面:

(1)首先要設置一臺能配置AP參數的計算機,將一根網線一頭接入AP ,而將另一頭接入用于配置AP參數的計算機,同時還要保證這臺計算機的IP地址和需要設置的AP在同一網段,以保證直接通信;

(2)進入Web 配置界面后會看到AP的運行狀態、無線設置、TCP/IP設置、流量統計、軟件升級、保存加載設置和修改密碼等選項,因此只需要對TCP/IP的IP 地址、子網掩碼、默認網關和DHCP客戶端等參數進行設置,這些參數基本和有線網絡的設置一樣。若考慮到網絡安全性,就要在無線設置中選擇安全設置,使用WEP加密模式可以阻止無線網絡所有非經授權的訪問，AP經過這一序列設置后,就可把信號源的網線接入AP。

3.2無線網卡的配置

在安裝無線網卡的計算機或筆記本電腦上安裝好驅動程序后,就會出現和普通網卡一樣的網絡屬性，如果其網絡屬性和有線網絡狀況下不一樣,就可能是驅動程序安裝不正確造成的,就要檢查驅動程序是否正確，無線網卡的配置與當前網絡的參數和AP的DHCP 配置有關,即當AP的DHCP 設為Disabled時,無線網卡的IP地址、子網掩碼、默認網關和DNS都必須作相應設置。如AP設置為192.168.1.1,則無線網卡的IP 地址就為192.168.1.x（x為2-254 之間一個地址,但不能和網絡中已經分配的地址重復),子網掩碼就為255.255.255.0,默認網關就為192.168.1.1,DNS設置就為222.172.200.x(學校的DNS服務器)。

4校園無線局域網的構建

4.1無線校園網構建方法

一是閥值法。通過調整AP的閥值設置,控制AP接入覆蓋范圍,從而在相同覆蓋面積條件下,通過增加AP數量,提高系統容量;

二是頻率復用。學校人群主要由管理人員、教師、科研人員和大量學生構成,以上人群工作和學習主要分布在以下區域:教學樓、圖書館、辦公樓、實驗研究樓、學生宿舍、運動場以及校內各類休閑活動場地(草坪、廣場等)。因此,在同一覆蓋范圍內的多個AP利用802.11g協議規定的13個可用信道中相互干擾最小信道進行設計,客戶端無線網卡根據各AP信號強度,選擇不同信道工作,從而提高系統容量。

4.2室內無線網

室內：指原先沒有安裝有線網絡的教室、會議室、臨時移動辦公室等。

設備的選擇:室內AP(WST-330)、全向天線、吸頂天線。免費論文，高校校園網。在室內部署WLAN的第一步是要確定AP的數量和位置，也就是要將多個AP形成的各自的無線信號覆蓋區域進行交叉覆蓋,各覆蓋區域之間無縫連接。所有AP通過雙絞線與有線骨干網絡相連,形成以有線網絡為基礎,無線覆蓋為延伸的大面積服務區域，所有無線終端通過就近的AP接入網絡,訪問整個網絡資源。免費論文，高校校園網。覆蓋區的間隙會導致在這些區域內無法連通，技術人員可以通過地點調查來確定AP的位置和數量。地點調查可以權衡實際環境（如教室的面積等）和用戶需求,考慮到教學環境對網絡帶寬、網絡速度的要求, 這包括覆蓋頻率、信道使用和吞吐量需求等。多個AP通過線纜連接在有線網絡上,使無線終端能夠訪問網絡的各個部分。免費論文，高校校園網。

通常情況下,一個AP最多可以支持多達80臺計算機的接入,數量為20～30臺時工作站的工作狀態最佳,AP的典型室內覆蓋范圍是30～100m,根據教室和會議廳的大小,可配置1個或多個無線接入器。針對不同區域無線校園網覆蓋方案有所不同:

①教學樓主要為教室,是學生和教師主要活動場所。教室的結構是完整的整體空間,在每個教室根據面積和容納人數設置一個或多個AP,從而使信號覆蓋教室各角落。

②圖書館內多為寬敞、高大空間,適于無線局域網實現網絡的覆蓋,使用設備少,覆蓋率高,可根據室內面積和估計容量布置AP。

③辦公樓、實驗研究樓和宿舍樓通常是在走廊放置若干AP,讓無線信號覆蓋各房間;也可通過室外無線覆蓋法,在樓外架設AP和增益天線,透過窗戶讓網絡覆蓋各宿舍,相對而言通過室外構建網絡成本較低,且可以兼顧宿舍周邊地帶無線上網需要。免費論文，高校校園網。室內拓撲結構如圖1所示：

 

圖1 室內WLAN拓撲結構

4.3室外無線網

室外：指校園操場及其他室外公共場所等。

設備的選擇:高功率無線AP(WST-400)、無線全向天線、無線定向天線。全向天線:在所有水平方位上信號的發射和接收都相等。定向天線:在一個方向上發射和接收大部分的信號。室外考慮因素與教室、會議室不同,在校園區室外配置無線接入點要復雜一些,要把各自成一個局域網而又有一定距離的各棟樓房連接起來。在網絡的每一端接入AP,并在距離遠或信號弱的地方同時外接高增益天線,就可以實現有效距離內兩個網段之間的互連。例如:在圖書館樓頂架設一個全向室外天線和一個室外定向天線。全向天線覆蓋校園各教學樓和操場;在教學樓上架設定向天線,將信號傳遞給理學樓A;理學樓A上也要架設定向天線,將信號傳遞給理學樓B;在理學樓B上架設全向天線可以將無線信號覆蓋草坪, 同時也可以將信號傳遞給理學樓C。其他實驗樓、體教樓依此類推。具體操作時,要根據實際情況(如各棟樓之間的實際距離以及障礙物等)來考慮選擇設備(如設備型號、是否要加用全向、定向天線, 以及增減設備數量等)。在樓房上架設無線網絡設備還需加裝避雷器、防潮箱等輔助設備,以防止無線網絡設備的損壞。

針對校園湖、體育場以及各類休閑區域一般多為室外空曠地帶,可使用室外型AP配合功率放大器和大功率天線,以取得大面積網絡覆蓋。由于目前802.11g無線局域網自身的局限性,建筑的布局和結構基本決定了每個AP的覆蓋范圍。因此,在進行無線網絡規劃時,必須先對每個建筑物進行詳細的信號強度測試,同時根據在AP間無線覆蓋縫隙最小的條件下,盡量擴大AP間距的設計原則定位每個AP的位置。室外網絡拓撲結構如圖2所示：

 

圖2 室外網絡拓撲結構

4.4校園無線局域網安全設計

在安全方面,由于無線局域網中數據是以廣播的形式傳播的,容易被非法用戶截獲,給無線局域網用戶帶來損失。因此,就必須使用無線加密功能,對傳輸的數據進行加密。在無線局域網安全設計上,WLAN 技術提供了與有線網絡等價的標準——專用(WEP)安全體系結構,并提供了128位的加密密鑰。Cisco1100或1240系列無線AP采用了基于IEEE802.11g標準的集中安全體系結構。這種新安全體系結構利用Cisco Secure Access Control Server 2000 EAP型RADIUS(遠程授權撥號接入用戶服務)服務器軟件,提供與網絡登錄集成的集中用戶認證，用戶提供學校授權的用戶名和密碼后,客戶機將通過AP與放置于網絡中心的RADIUS服務器交互確認信息，RADIUS 服務器對客戶機進行認證后,將密鑰發送給AP，借助這種基于標準的集中管理體系結構,無線網絡安全才能夠得到保證,并且可以滿足不同等級信息安全的要求。

5結束語

校園無線局域網具有靈活性、低成本、移動方便、易安裝等特點,隨著無線技術的快速發展，無線局域網在技術上已經日漸成熟,應用日趨廣泛,無線網絡雖然還不能完全脫離有線網絡,但無線網絡已經成功服務于某些高校,以它的高速傳輸能力和靈活性日益發揮重要的作用,但無線局域網也存在數據可靠性、安全性、網絡傳輸距離有限等問題,大學校園應大力進行校園無線局域網技術研究和實用化工作,有效彌補校園有線網絡的不足,應用無線局域網技術最大限度地擴展延伸校園有線網絡。

參考文獻

[1]黎連夜.網絡綜合布線系統與施工[J].機械工業出版社,2003(1):42-44.

[2]呂興軍.高校無線局域網的規劃與設計[J].徐州工程學院學報,2007(12):10-12.

[3]賈青,劉乃安.無線局域網中AP互通性的研究[J].電力系統通信,2005(4):16-17.

[4]王友貴,張春梅.無線局域網技術在校園中的應用[J].安慶師范學院學報(自然科學版),2003(1):17-19.

[5]王傳喜.無線局域網技術在校園網中的應用[J].中國教育網絡,2006(3):63-64.

[6]王執毅.校園無線局域網的建設[J].理工科研,2007(1):24-36.

[7]榮曼生,郭兆宏.校園無線網絡的構建及其在教學中的應用[J].中國電化教育,2005(10):56-69.

[8]湯金松,安寶生.無線網絡在教育系統中應用分析[J].中國遠程教育,2003(19):60-62.

篇（10）

摘　要：文章以礦井瞬變電磁法的扇形觀測系統在錢營孜煤礦西風井掘進巷道中的應用為例，分析了礦井瞬變電磁法在煤礦水文地質方面工作的作用，也闡述了扇形觀測系統與常規的觀測系統相比的優點。為礦井瞬變電磁方法的發展及在礦井水文地質工作中的推廣做出了一定的貢獻。

關鍵詞 ：礦井瞬變電磁；扇形觀測系統；水文地質；數據采集

中圖分類號：TD6文獻標志碼：A文章編號：1000-8772（2014）13-0203-01

1 礦井瞬變電磁法的基本原理

瞬變電磁法屬時間域電磁感應方法。其探測原理是：在發送回線上供一個電流脈沖方波，在方波后沿下降的瞬間，產生一個向回線法線方向傳播的一次磁場，在一次磁場的激勵下，地質體將產生渦流，其大小取決于地質體的導電程度，在一次場消失后，該渦流不會立即消失，它將有一個過渡（衰減）過程，該過渡過程又產生一個衰減的二次磁場向掌子面傳播，由接收回線接收二次磁場，該二次磁場的變化將反映地質體的電性分布情況。如按不同的延遲時間測量二次感生電動勢V（t），就得到了二次磁場隨時間衰減的特性曲線。如果沒有良導體存在時，將觀測到快速衰減的過渡過程；當存在良導體時，由于電源切斷的一瞬間，在導體內部將產生渦流以維持一次場的切斷，所觀測到的過渡過程衰變速度將變慢，從而發現導體的存在。瞬變電磁場在大地中主要以“煙圈“擴散形式傳播，在這一過程中，電磁能量直接在導電介質中傳播而消耗，由于趨膚效應，高頻部分主要集中在地表附近，且其分布范圍是源下面，較低頻部分傳播到深處，且分布范圍逐漸擴大[1-8]。

2 井下觀測系統布置

本次探測主要是探測巷道順層前方、頂板、底板的富水性，所以在測點上共布置三個探測方向，一個是線圈平面方向是平行巷道掌子面朝法線方向探測，一個方向是斜上45°方向探測巷道傾頂板方向，一個是斜下45°方向探測巷道傾底板方向。西三軌道山上山巷道迎頭立面較小，礦井瞬變電磁法的發射和接收線圈的幾何尺寸受到的一定的制約。現場觀測系統布置時只能采用多匝小回線的發射和接收裝置形式，即邊長為2m。測點布置在巷道迎頭里面附近，從巷道迎頭左側開始，左右兩側各布置了3個測點，每個測點處在豎直方向上采集3組數據，依此為超前頂板、超前順層、超前底板，其中頂板和順層方向數據采集時天線法線方向約與迎頭立面成45°，順層方向天線與迎頭立面垂直。本次探測是軌道迎頭前方的電阻率變化情況，巷道設計在停頭位置做相應的變化，即在水平面內旋轉天線，使天線的法線方向與巷道的左側分別成60°、30°、45°和90°的夾角進行探測。當天線的法線方向與巷道迎頭界而垂直時，根據其主迎頭斷面的寬度布置4個測點；到巷道迎頭右側時類似左側方法分別成90°、30°、45°和60°的夾角進行探測、右幫布置3個測點，從而實現從多個角度采集數據，稱之為“扇形”測深系統技術。

3 結果解析及結論

由圖1可見迎頭前方的視電阻率剖面，從觀測系統中可以看出，本次探測的所有測點均分布在巷道平面上，為重點解釋區域；本次實際探測掘進巷道迎頭前方100m，解釋迎頭前方80m，盲區20 m。針對前方探測結果解釋如下：

（1）掌子面前方20-40m段范圍內頂板、順層與底板的視電阻率值較高，相對較高，該段巖性變化不大，不存在低阻異常；

（2）掌子面前方40-60m段范圍內頂板、順層與底板的視電阻率值均有所降低，與迎頭相比電阻率存在變化，相比巖性有所變化，注意支護；

（3）60m-100m左右，視電阻率的結果跳躍較大，特別是巷道的左上方及前方，推測是存在構造或者是破碎帶，掘進到此處時請注意支護與超前鉆孔探放水，以探查引起視電阻率變化的地質原因；

參考文獻：

[1] 武軍杰.瞬變電磁新技術在隧道超前地質預報中的應用研究.[碩士論文] 長安大學，2005.

[2] 李志聃.煤田電法勘探.徐州：中國礦業大學出版社，1990.

[3] 鄭永祥，郗金棟.礦井無線電透視法試驗研究.煤田地質與勘探.1978.03：22-31.

[4] 何峰，蔣維慶.礦井音頻電透視的應用.中國煤炭學會第六屆青年科技學術研討會論文集.2000.

[5] 于景邨.礦井瞬變電磁理論與應用技術研究.[博士學位論文] 中國礦業大學.1999.

[6] 岳建華，姜志海.礦井瞬變電磁探測與應用.能源技術與管理.2006（5）.

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1 MIMO技術的發展

多輸入多輸出技術的核心在于空間復用編碼，空間復用系統中獨立的數據流是由不同的天線在同一時間發送，信道容量直接因為發送天線的增加而線性增加。本論文主要討論空間復用編碼及其相關檢波技術，具體比較了線性檢測、非線性檢測和樹查找三種檢波算法。

2 系統模型

通常的MIMO系統2×2、2×4或4×4的天線系統，一般設定Nr大于或等于Ns。這樣做的目的是第i個數據流xi在第i根天線上發送時，接收到的信號向量r=Hx+n，這樣Ns×1的發送數據流列向量右乘Nr×NS的信道傳輸矩陣H，加上Ns×1的信道噪音列向量。設定傳送的數據系列x服從（0，σ2）的高斯分布，為了簡化系統仿真中直接在接收端導入信道傳輸矩陣H，噪音為高斯白噪。

3 空間復用和檢波技術

OFDM系統發展到今天，加入時空編碼成為在不增加現有帶寬基礎上穩定提高傳輸速率的最好手段。包括線性遞推法和樹查找法的接收器檢波技術實踐中用來移除信道的干擾，恢復被頻選信道干擾的信號的正交性等，但是其計算太繁瑣。因此陸續的出現球形譯碼算法和QRD-M算法既繼承了最大相似性算法的優勢又減少了計算量，節約了處理芯片功耗。

3.1 ZF接收器

ZERO-FORCING接收器在接收天線數大于或等于發送天線數的條件下，使信號傳輸方程：

成立的向量解并不唯一，因此需要找最小方差的發送信號向量，利用微分找到最小方差值為：

從上面公式可以看出，在信號的解調基本是信道傳輸函數的線性運算，因此ZF接收器在信道情況良好的情況下就會非常方便和快捷，利用線性矩陣運算可以很簡單地建立運算函數，如圖1所示。

3.2 V-BLAST譯碼

雖然線性的接收器非常容易實現，但是因為增加了信道傳輸函數階數且需要的信道良好條件在實際高樓密集的城市中很難實現，貝爾實驗室在1996年提出了一種無線通信中多天線的空間結構，稱為D-BLAST，進而在1998年，P. Wolniansky聯合Goschini和 Golden在D-BLAST的時空編碼中實現高傳輸率的垂直-BLAST，即V-BLAST，V-BLAST在信元調制中使其時空編碼先正交，這樣每次減少一個發送的信元的同時減少信道傳輸函數的階數，即將最初的r×t，依次減少到r×1，也就是SIC算法。利用ZF或是MMSE矩陣來調制信元xi，從而使得接收信號在接收端通過ZF或是MMSE相同的矩陣運算后只留下xi的信號成分，從而提取出發送的信元xi，再將提取出的成分反饋回接收器線性元素之后，再重復步驟提取xi+1。

3.3 利用QR分解法分解信道矩陣

利用QR分解法將r×t的信道傳輸函數矩陣H分解為與轉秩相逆的矩陣Q和上對角矩陣R，即QTQ=E，接收到的信號為：

基本所有的多輸入多輸出正交頻分多路復用都會在檢測算法中或多或少使用到QR分解法，當QR分解之后的信道響應不僅能保證信號的正交而且還能夠簡化信號的解調處理。因為信道的傳輸函數H分解為了上三角矩陣R，各信號分量矩陣間的相互關聯也被簡化為上三角矩陣中各信號單獨的向量調制，從而簡化接收端同步檢測器的設計復雜度，如圖2所示。

3.4 樹搜索同步技術

最大似然法利用已知的模型來推導未知的參數，在MIMO-OFDM系統中使用的最大似然法利用樹搜索，每一個搜索樹節點作為信元的可能解碼。下面將對兩類常用的搜索樹的優缺點繼續比對

3.4.1 球形解碼

MIMO接收端天線數量的增加會使算法的復雜度成指數增加，很難在大陣列和高調制數的情況下物理實現解碼器。球形解碼算法利用合理的譯碼半徑R從而判定接收好譯碼的路徑d，約束搜索半徑R的公式一般寫為：

球型解碼器由前端運算部件和后面的樹搜索部件構成。

5 結論

該論文中討論了多輸入多輸出信道模型下的多個解碼算法，通過MATLAB仿真軟件討論各算法下不同的信噪比和算法復雜度。通過MATLAB所生成的圖形，我們可以明顯看到因為零點逼近算法采用的放大濾波器在放大有效信號的同時也相應地放大了噪音信號，因此其在信噪比一定的情況下比其他算法所產生的誤碼率高。采用遞推算法的垂直-BLAST解碼算法對比零點逼近算法來說其誤碼率有所改進，但是其改進的地方在于采用了QR算法來分解信道矩陣，因此其對于零點逼近算法的改進基本取決于QR分解算法的階數。最接近于最大近似算法的誤碼率，且比最大近似算法更為簡單的球型算法作為現代MIMO-OFDM信道解碼的主流算法存在很高的可操作性和理想的低誤碼率。

參考文獻

[1]Bohnke，R.，D.Wubben，“BLAST結構的時空編碼”，IEEE Tran.Vol.50，2003.

[2]G.Foschini，“多天線衰減環境下無線通信的時空結構層結構”，Bell Labs， Technical Journal 2，1996.

[3]P.Wolniansky，G.J.Foschini，G “V-BLAST”，URSI Inter-national Symposium on Signals，Systems and Electronics，1998.

[4]Gentle，J.E.，“QR分子”，1998.

[5]Vikalo，H.，B.Hassibi，“球型約束下頻選信道的最大似然檢波器”，IEEE vol.54 2006.

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