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1 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[2]。
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。
2 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。
3 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[3],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。 轉貼于
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Blue tooth技術作為信號傳感器
Blue tooth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[4]。
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
[1]《信號與系統(第二版)》 A.V.Oppenheim西安交通大學出版社 2000年.
1.光纖通信技術
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽;光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術功能構成上主要分為:(1)信號的發射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。
2. 光纖通信技術的特點
(1) 頻帶極寬,通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量,特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2) 損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于0~20dB/km,這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低;若將來采用非石英系統極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路,由于中繼站數目的減少,系統成本和復雜性可大大降低。
(3) 抗電磁干擾能力強。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。由于能免除電磁脈沖效應,光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。
(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因為光信號被完善地限制在光波導結構中,而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內光纖總數很多,相鄰信道也不會出現串音干擾,同時在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。
除以上特點之外,還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優點,其不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。
3. 光纖通信技術在有線電視網絡中的應用
20世紀90年代以來,我國光通信產業發展極其迅速,特別是廣播電視網、電力通信網、電信干線傳輸網等的急速擴展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網規模的擴大和系統復雜程度的增加,全網的管理和維護,設備的故障判定和排除就變得越來越困難。可以采用 SDH +光纖或ATM+光纖組成寬帶數字傳輸系統。該傳輸網可以采用帶有保護功能的環網傳輸系統,鏈路傳輸系統或者組成各種形式的復合網絡,可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節目的廣播,采用的寬帶傳輸系統可以將主站到地方站的所需數字,通道設置成廣播方式,同樣的電視節目在各地都可以下載,也可以通過網絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節目。
有線電視網絡在全國各地已基本形成,在有線電視網絡現有的基礎上,比較容易地實現寬帶多媒體傳輸網絡,因此在目前的情況下,不應完全廢除現有的有線電視網,而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區的 CATV已經是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現在建設的CATV 大多是單向傳輸,上行信號不能在現有的有線電視網中傳送。可以通過電信網 PSTN 中語音通道或數據通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統來完成。將電話接到各用戶,這樣各用戶間即可以打電話,也可以利用廣電自己的綜合信息網中的寬帶傳輸系統構成廣電網中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應用的Internet網。
現在光通信網絡的容量雖然已經很大, 但還有許多應用能力在閑置, 今后隨著社會經濟的不斷發展, 作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現有網絡能力, 推動通信網絡的繼續發展。因此, 光纖通信技術在應用需求的推動下, 一定不斷會有新的發展。
參考文獻:
[1]王磊,裴麗. 光纖通信的發展現狀和未來[J].中國科技信息,2006,(4)
1.光纖通信技術
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽;光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術功能構成上主要分為:(1)信號的發射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。
2.光纖通信技術的特點
(1)頻帶極寬,通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量,特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2)損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于0~20dB/km,這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低;若將來采用非石英系統極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路,由于中繼站數目的減少,系統成本和復雜性可大大降低。
(3)抗電磁干擾能力強。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。由于能免除電磁脈沖效應,光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。
(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因為光信號被完善地限制在光波導結構中,而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內光纖總數很多,相鄰信道也不會出現串音干擾,同時在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。
除以上特點之外,還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優點,其不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。
3.光纖通信技術在有線電視網絡中的應用
20世紀90年代以來,我國光通信產業發展極其迅速,特別是廣播電視網、電力通信網、電信干線傳輸網等的急速擴展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網規模的擴大和系統復雜程度的增加,全網的管理和維護,設備的故障判定和排除就變得越來越困難。可以采用SDH+光纖或ATM+光纖組成寬帶數字傳輸系統。該傳輸網可以采用帶有保護功能的環網傳輸系統,鏈路傳輸系統或者組成各種形式的復合網絡,可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節目的廣播,采用的寬帶傳輸系統可以將主站到地方站的所需數字,通道設置成廣播方式,同樣的電視節目在各地都可以下載,也可以通過網絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節目
有線電視網絡在全國各地已基本形成,在有線電視網絡現有的基礎上,比較容易地實現寬帶多媒體傳輸網絡,因此在目前的情況下,不應完全廢除現有的有線電視網,而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區的CATV已經是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現在建設的CATV大多是單向傳輸,上行信號不能在現有的有線電視網中傳送。可以通過電信網PSTN中語音通道或數據通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統來完成。將電話接到各用戶,這樣各用戶間即可以打電話,也可以利用廣電自己的綜合信息網中的寬帶傳輸系統構成廣電網中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應用的Internet網。
現在光通信網絡的容量雖然已經很大,但還有許多應用能力在閑置,今后隨著社會經濟的不斷發展,作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現有網絡能力,推動通信網絡的繼續發展。因此,光纖通信技術在應用需求的推動下,一定不斷會有新的發展。
參考文獻:
[1]王磊,裴麗.光纖通信的發展現狀和未來[J].中國科技信息,2006,(4)
[5] 戴國華,余駿華. NB-IoT的產生背景、標準發展以及特性和業務研究[J]. 移動通信, 2016,40(7): 31-36.
[6] 楊旭,李俊宏. 無線多址接入網絡編碼中繼的信道分配算法[J]. 無線電通信技術, 2014,40(1): 21-25.
[7] 鄢林. 物聯網中有線與無線通信接入選擇研究[D]. 成都: 電子科技大學, 2012.
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
[1]《信號與系統(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學出版社2000年.
在許多基于單片機的應用系統中,系統需要實現遙控功能,而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點,是一種較為常用的通信方式。紅外線通信是一種廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強的通訊方案,主要應用于近距離的無線數據傳輸,也有用于近距離無線網絡接入。從早期的IRDA規范(115200bps)到ASKIR(1.152Mbps),再到最新的FASTIR(4Mbps),紅外線接口的速度不斷提高,使用紅外線接口和電腦通信的信息設備也越來越多。紅外線接口是使用有方向性的紅外線進行通訊,由于它的波長較短,對障礙物的衍射能力差,所以只適合于短距離無線通訊的場合,進行"點對點"的直線數據傳輸,因此在小型的移動設備中獲得了廣泛的應用。
一、紅外通信的基本原理
紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體,即通信信道。發送端將基帶二進制信號調制為一系列的脈沖串信號,通過紅外發射管發射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號,再經過放大、濾波等處理后送給解調電路進行解調,還原為二進制數字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現信號調制的脈寬調制(PWM)和通過脈沖串之間的時間間隔來實現信號調制的脈時調制(PPM)兩種方法。
簡而言之,紅外通信的實質就是對二進制數字信號進行調制與解調,以便利用紅外信道進行傳輸;紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。
二、紅外通訊技術的特點
紅外通訊技術是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術,被眾多的硬件和軟件平臺所支持:
⑴通過數據電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現無線的數據收發;
⑵主要是用來取代點對點的線纜連接;
⑶新的通訊標準兼容早期的通訊標準;
⑷小角度(30度錐角以內),短距離,點對點直線數據傳輸,保密性強;
⑸傳輸速率較高,目前4M速率的FIR技術已被廣泛使用,16M速率的VFIR技術已經。
三、紅外數據通訊技術的用途
紅外通訊技術常被應用在下列設備中:
⑴筆記本電腦、臺式電腦和手持電腦;
⑵打印機、鍵盤鼠標等計算機設備;
⑶電話機、移動電話、尋呼機;
⑷數碼相機、計算器、游戲機、機頂盒、手表;
⑸工業設備和醫療設備;
⑹網絡接入設備,如調制解調器。
四、紅外數據通訊技術的缺點
⑴通訊距離短,通訊過程中不能移動,遇障礙物通訊中斷;
⑵目前廣泛使用的SIR標準通訊速率較低(115.2kbit/s);
⑶紅外通訊技術的主要目的是取代線纜連接進行無線數據傳輸,功能單一,擴展性差。
五、紅外通信技術對計算機技術的沖擊
紅外通信標準有可能使大量的主流計算機技術和產品遭淘汰,包括歷史悠久的調制解調器。預計,執行紅外通信標準即可將所有的局域網(LAN)的數據率提高到10Mb/s。
紅外通信標準規定的發射功率很低,因此它自然是以電池為工作電源的標準。目前,惠普移動計算分公司正在開發內置式端口,所有擁有支持紅外通信標準的筆記本計算機和手持式計算機的用戶,可以把計算機放在電話機的旁邊,遂行高速呼叫,可連通本地的因特網。由于電話機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數字式的,故不需要調制解調器。
紅外通信標準的廣泛兼容性可為PC設計師和終端用戶提供多種供選擇的無電纜連接方式,如掌上計算機、筆記本計算機、個人數字助理設備和桌面計算機之間的文件交換;在計算機裝置之間傳送數據以及控制電視、盒式錄像機和其它設備。
六、紅外通信技術開辟數據通信的未來
目前,符合紅外通信標準要求的個人數字數據助理設備、筆記本計算機和打印機已推向市場,然而紅外通信技術的潛力將通過個人通信系統(PCS)和全球移動通信系統(GSM)網絡的建立而充分顯示出來。由于紅外連接本身是數字式的,所以在筆記本計算機中不需要調制解調器。便攜式PC機有一個任選的擴展插槽,可插入新式PCS數據卡。PCS數據卡配電話使用,建立和保持對無線PCS系統的連接;擴展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統和筆記本計算機之間容易實現無線通信。由于PCS、數字電話系統和筆記本計算機之間的連接是通過標準的紅外端口實現的,所以PCS數字電話系統可在任何一種PC機上使用,包括各種新潮筆記本計算機以及手持式計算機,以提供紅外數據通信。而且,由于該系統不要求在計算機中使用調制解調器,所以過去不可能維持高性能PC卡調制解調器運行所需電壓的手持式計算機,現在也能以無線方式進行通信。紅外通信標準的開發者還在設想在機場和飯店等地點使用步行傳真機和打印機,在這些地方,掌上計算機用戶可以利用這些外設而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機)也可以采用紅外接口裝置。
預計在不久的將來,紅外技術將在通信領域得到普遍應用,數字蜂窩電話、尋呼機、付費電話等都將采用紅外技術。紅外技術的推廣意味著膝上計算機用戶不用電纜連接的新潮即將到來。由于紅外通信具有隱蔽性,保密性強,故國外軍事通信機構歷來重視這一技術的開發和應用。這一技術在軍事隱蔽通信,特別是軍事機密機構、邊海防的端對端通信中將發揮出重要的作用。正如前面所述,它還將對計算機技術產生沖擊,對未來數據通信產生重大影響。
參考文獻:
[1]蔣俊峰.基于單片機的紅外通訊設計[J].電子設計應用,2003,11.
[2]曾慶立.遠距離紅外通訊接口的硬件設計與使用[J].吉首大學學報(自然科學版),2001,4.
[3]鄧澤平.一種多用途電度表的紅外通訊問題[J].湖南電力,2003,4.
中圖分類號:TN914.43 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2016)11(a)-0000-00
1 對跳頻通信進行數學模型建立及對系統原理進行描述
對于跳頻擴頻通信,它的基本理論依據主要是根據信息論中的Shannon公式來的[4],下式為它的具體公式描述:
c Blb(1 P / N)
在上式中,對于參數c、B、P及N,它們所代表的含義分別如下。其中,N,表示為噪聲功率;c,代表系統的信道容量(bits/s);P,表示為信號的平均功率;對于B,則表示為系統的信道帶寬(Hz)。通過上式可以很明確、很清晰的知道,當滿足一定條件(如在一定的信道容量之條件下),可以采用增加信道帶寬的辦法、或者通過減少發送信號功率的辦法等,來對信道的帶寬進行減少、或者采取一定的方式來對信道的容量進行提高,這樣就能夠增加發送信號方面的功率,更進一步,使得信道的容量發生變化,并且不斷的得到提高 [5]。
對于跳頻系統,由于它的載波頻率是在不斷發生變化的,如果想要在接收機中對載波相位進行跟蹤,很明顯,要實現該種情況是比較困難的,所以,在一般情況之下,我們是選擇可非相干解調方式作為跳頻擴頻通信系統的調制方式,并且,該種調制方式所具有的優勢是其它調制方式不能夠相比的,而頻移鍵控FSK調制則是經常采用的方式。對于數據載波為a(t),以及數據速度Ra,對它們的取值分別為+1和-1,當進行移頻鍵控調制(即頻率偏差為Δf)后,它所輸出的等效低通信號為b(t)[6],具體的表達式如下式1-1所示:
b(t) exp( j2πa(t )f ) (1-1)
在跳頻擴頻通信系統中,我們把偽隨機序列控制下的瞬時頻率定義為f(t)[7],它會隨著時間的不斷改變,而對應的瞬時頻率f(t)的取值在頻率點fi,i=1,2,3,4…,N上也會發生改變[8]。那么,對于跳頻載波信號,它的等效低通信號C(t)如下式:
c(t) exp(j2f (t)) (1-2)
對于跳頻擴頻通信系統,它主要是以跳頻載波來實現對數據調制信號的頻率進行搬移的一個過程[9],通過這樣一個過程,則跳頻擴頻通信系統所輸出的等效低頻信號d(t)如下式1-3所示;
d(t) b(t)c (t)
exp(j2(a(t)f f (t))) (1-3)
在跳頻擴頻系統的接收端,采用同步偽隨機碼控制的頻率、以及偽隨機變化的載波和接收信號作為混頻,在這樣的條件下,所得到的系統輸出信號為bxj,它的表達式如下式1-4所示: bsj (d(t) N(t) I(t))c (t)
exp(2 ja(t)f ) (N (t)
I(t))exp( j2f (t)) , (1-4)
對于上式1-4,它的參數N(t)、I(t)所代表的含義如下:N(t),它表示噪聲;I(t),它則表示干擾信號。通過采用同步跳變的本地恢復載波來實現對接收信號進行混頻后,在這樣的情況下,就能得到解跳后的寬帶干擾信號、窄帶信號b(t)、以及信號噪聲等。
2 跳頻的主要技術指標及關鍵技術
對于一個跳頻擴頻通信系統而言,它所包括的技術指標主要有:①跳頻頻率的數目;②跳頻的帶寬;③跳頻碼的周期;④跳頻的速率;⑤跳頻系統的同步時間。對于這些技術指標,它們所代表的含義分別如下:①跳頻頻率的數目。在一般情況下,通過對跳頻信號的處理增益 ,這樣就能夠得到相等的跳頻點數。②跳頻的帶寬。在通常情況之下,跳頻的帶寬是與抗部分頻帶的干擾能力存在一定關系的。③跳頻碼的周期。倘若跳頻圖案的延續時間越長,那么,這樣就會使敵方破譯變得更加的困難,因此,其抗截獲 的能力就越強。④跳頻的速率。顧名思義,就是指每秒鐘頻率跳變的次數,決定跳頻圖案延續時間的長度。⑤跳頻系統的同步時間。針對該同步時間的相關定義是非常多的,但這里主要是指對于跳頻圖案,要使其系統收發雙方的時間達到一致,即完全同步,并且,對于通信所需要的相關時間也要進行建立。
3 對系統進行仿真模型的建立
3.1 對Simulink仿真工具進行概述
在本論文的研究過程中,采用的仿真工具是基于MATLAB提供的仿真平臺Simulink。另外,采用Simulink仿真平臺來建模是很方便的,它所帶有的軟件包是能夠對相關的稻萁行仿真、進行分析的,是一個動態系統。它能夠支持的系統也是非常多的,如連續系統、線性系統等。
3.2 模型建立
在基于Simulink仿真軟件的基礎上面建立起來的跳頻擴頻通信系統仿真模型,通常情況之下,它能夠對跳頻擴頻通信系統的整個工作過程進行實時監控及反映相關的問題,對于系統擴頻前后的頻譜,通過該仿真軟件能夠實時的觀測。
4 對仿真結果進行分析
為了更加準確、更加合理的得到本論文研究的跳頻擴頻通信系統的仿真精確結果,所設定的相關仿真條件如下:對于所采用的跳頻載頻,它是采用偽隨機整數方面的信號控制系統來進行實現的;對跳頻點數設定為64個;對于跳頻的頻率間隔,是把它設定為50跳/秒;數據調制采用FSK,并且頻率的間隔為200HZ;對于每個符號,它的采樣點數為120。我們把本次系統仿真實驗的時間設定為1000s。
5 結束語
本論文首先對跳頻擴頻通信系統的數學建模進行了簡單介紹,然后對跳頻通信的系統工作原理進行了概述,對跳頻的主要技術指標及關鍵技術進行了介紹,接著,對Simulink仿真工具進行概述及對其進行相關模型的建立,最后,就是采用Simulink仿真軟件對跳頻擴頻通信系統進行模型的建立,并進行了仿真研究。在進行仿真實驗前,設定了相關的仿真條件,如跳頻點數、采樣點數、跳頻頻率間隔等相關條件,這樣設定的目的是為了保證仿真的實驗結果更加準確。
參考文獻
隨著因特網、多媒體和無線通信技術的發展,人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色,低功耗、微型化是用戶對當前無線通信產品尤其是便攜產品的強烈追求,作為無線通信技術一個重要分支的短距離無線通信技術正逐漸引起越來越廣泛的觀注。
1短距離無線通信技術簡介
近年來,由于數據通信需求的推動,加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速發展,短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段,WLAN技術、藍牙技術、UWB技術,以及紫蜂(ZigBee)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是100m以內的通信,分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數據速率>100Mbit/s,通信距離<10m,典型技術有高速UWB、WirelessUSB;低速短距離無線通信的最低數據速率<1Mbit/s,通信距離<100m,典型技術有藍牙、紫蜂和低速UWB。
2藍牙(Bluetooth)技術
“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內,通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯,使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享,也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動通信設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通信。
藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎,采用高速跳頻(FrequencyHopping)和時分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯網,并且能夠實現無線連接因特網,其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。目前藍牙的標準是IEEE802.15,工作在2.4GHz頻帶,通道帶寬為lMb/s,異步非對稱連接最高數據速率為723.2kb/s。藍牙速率亦擬進一步增強,新的藍牙標準2.0版支持高達10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。
作為一個新興技術,藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處,如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問,藍牙技術已成為近年應用最快的無線通信技術,它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。
3超寬帶(UWB)技術
超寬帶(Ultra-wideband—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,并倍受關注。UWB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%的無線通信方案。與常見的使用連續載波通信方式不同,UWB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。因此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分之一。在高速通信的同時,UWB設備的發射功率卻很小,僅僅是現有設備的幾百分之一,對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB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。UWB的特點如下(1)抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統具有較大的處理增益,在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。
(2)傳輸速率高:UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。
(3)帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統同時工作而互不干擾。
(4)消耗電能少:通常情況下,無線通信系統在通信時需要連續發射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發送出去,并且在需要時才發送脈沖電波,所以消耗電能少。
(5)保密性好:UWB保密性表現在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據;另一方面是系統的發射功率譜密度極低,用傳統的接收機無法接收。
(6)發送功率非常小:UWB系統發射功率非常小,通信設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通信。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。
(7)成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術使用基帶傳輸,無需進行射頻調制和解調,所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件,系統結構簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。
隨著因特網、多媒體和無線通信技術的發展,人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色,低功耗、微型化是用戶對當前無線通信產品尤其是便攜產品的強烈追求,作為無線通信技術一個重要分支的短距離無線通信技術正逐漸引起越來越廣泛的觀注。
1短距離無線通信技術簡介
近年來,由于數據通信需求的推動,加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速發展,短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段,WLAN技術、藍牙技術、UWB技術,以及紫蜂(ZigBee)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是100m以內的通信,分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數據速率>100Mbit/s,通信距離<10m,典型技術有高速UWB、WirelessUSB;低速短距離無線通信的最低數據速率<1Mbit/s,通信距離<100m,典型技術有藍牙、紫蜂和低速UWB。
2藍牙(Bluetooth)技術
“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內,通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯,使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享,也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動通信設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通信。
藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎,采用高速跳頻(FrequencyHopping)和時分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯網,并且能夠實現無線連接因特網,其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。目前藍牙的標準是IEEE802.15,工作在2.4GHz頻帶,通道帶寬為lMb/s,異步非對稱連接最高數據速率為723.2kb/s。藍牙速率亦擬進一步增強,新的藍牙標準2.0版支持高達10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。
作為一個新興技術,藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處,如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問,藍牙技術已成為近年應用最快的無線通信技術,它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。
3超寬帶(UWB)技術
超寬帶(Ultra-wideband—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,并倍受關注。UWB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%的無線通信方案。與常見的使用連續載波通信方式不同,UWB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。因此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分之一。在高速通信的同時,UWB設備的發射功率卻很小,僅僅是現有設備的幾百分之一,對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB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。UWB的特點如下:
(1)抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統具有較大的處理增益,在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。
(2)傳輸速率高:UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。
(3)帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統同時工作而互不干擾。
(4)消耗電能少:通常情況下,無線通信系統在通信時需要連續發射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發送出去,并且在需要時才發送脈沖電波,所以消耗電能少。
(5)保密性好:UWB保密性表現在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據;另一方面是系統的發射功率譜密度極低,用傳統的接收機無法接收。
(6)發送功率非常小:UWB系統發射功率非常小,通信設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通信。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。
(7)成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術使用基帶傳輸,無需進行射頻調制和解調,所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件,系統結構簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。
0引言
大連海洋大學是我國北方地區唯一的一所以海洋和水產學科為特色,多學科協調發展的涉海高等院校,為振興遼寧老工業基地,適應遼寧省及全國沿海省市對海洋漁業通信工程發展的需要,發展區域經濟,滿足我國和全省經濟建設對海洋漁業通信工程專業人才的需求,大力發展信息產業建設,通信工程專業自2003年開始招生。在開辦的這十二年時間里,我們下大力氣,狠抓專業建設規范,注重教學質量。隨著本專業師資力量的逐步增強,我們對本專業的發展現狀、發展規律的深入研究把握,對專業定位的認識逐步統一,大連海洋大學通信工程專業的特色目標和人才培養目標逐步清晰明確。
1培養目標
大連海洋大學信息工程學院通信工程專業是從學校的學科專業結構特點和學科特色出發,合理配置學校的教學資源,在電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學與技術、船舶與海洋工程和航海技術的學科交叉基礎上設立的專業。學校以提升人才培養質量為核心,立足遼寧,面向黃、渤海,輻射全國,為區域經濟建設服務,為國家水產和海洋事業服務,致力于培養德、智、體、美全面發展,知識面寬,基礎扎實,綜合素質高,具有創新精神和實踐能力,敬業、專業、樂業、創業的復合性應用型人才的人才培養戰略。在人才培養過程中注重培養學生的自主性、研究性學習的能力和分析問題、解決問題的能力,結合地方經濟社會發展需要確定本專業的培養目標、任務和要求,加強海洋漁業通信方面的特色教育。在多年辦學經驗的基礎上,經多方調研,結合本校實際,制定并逐步完善了通信工程專業的培養目標:以培養德、智、體、美全面發展,熟練掌握通信技術、通信系統和通信網絡的基本理論、基本知識和基本技能與方法,并具備電子和計算機技術等方面知識,具有較強的工程實踐能力,能夠從事固定通信、移動通信及船舶通信等現代通信系統及設備的研究、設計、開發與應用的,具有海洋、漁業科學背景的人才。
2課程體系的改革和優化
課程體系主要包括課程設置、教學內容及課程結構,是教學思想、教育理念的具體化,也是實現創新能力培養與綜合素質提高的保證。課程設置是否科學,教學內容是否合理,直接影響創新能力的培養與綜合素質的提高。按照我校建設“藍色大學”理念,構建了通信工程專業藍色人才培養方案。培養方案堅持“加強通識教育、拓寬學科基礎、凝練專業方向、提升實踐能力、培養創新精神”的人才培養原則,優化人才培養過程,構建課內、課外一體化的培養模式,依照“淺藍、蔚藍、湛藍、深藍”的藍色課程體系,用藍色課程元素來承載水的精神與海的文化,延伸至涉海涉水教學內容要素。(1)淺藍(通識課程)包括公共基礎課(思想政治理論課、大學外語、大學計算機基礎、高等數學、大學物理、體育等),公共選修課(軍事理論、健康與安全教育、選修課),公共集中實踐環節(軍訓)。通識課程雖然不一定與通信專業有直接聯系,但它是培養具有遠大的理想、高尚的情操、科學的思維、可持續發展的能力和健康的心里的人才,為進一步學習提供方法論的不可缺少的課程。基于學校開展課程建設的“雙百工程”,從公共選修課著手,打造了藍色海洋類、人文與社科類、藝術與體育類、自然科學與技術類共100門校級精品視頻公開課。其中藍色海洋類公共選修課有利于進一步加深學生的海洋知識背景。(2)蔚藍(學科基礎課)包括復變函數、電路理論、信號與系統、模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子技術、數字信號處理、微機原理與應用、電磁場與電磁波、單片機原理與接口技術、通信原理等。學科基礎課是通信工程專業學生必須具有的基本知識結構,為專業課程提供有效的支撐,使學生具備本專業的基礎理論和基本工程應用能力,有獨立獲取知識、提出問題、分析問題和解決問題的能力及開拓創新精神,為學生后續學習專業方向課打下堅實的基礎。(3)湛藍(專業課)包括專業必修課(電子線路仿真、電子線路CAD、移動通信、計算機通信、DSP技術與應用)、專業方向課、專業任選課(C++高級語言程序設計、隨機信號處理、電視原理與技術、現代通信系統仿真技術、計算機網絡安全、嵌入式系統開發技術、數據結構C、擴頻通信、通信工程專業英語)。通過對其他高校相同專業的大量調研,反復論證比較,通信工程專業設立兩個專業方向:通信工程(程控交換技術、船舶通信、光纖通信)、計算機通信(數字通信、多媒體通信技術、計算機網絡技術)。通信專業依托海洋信息技術,在船舶通信、船舶導航、海洋漁業3S技術等方面進行了卓有成效的嘗試,同時,緊隨時代的發展,對部分課程進行壓縮和調整,開設一些學生喜愛的,又能與現實接軌的課程,如擴頻通信、嵌入式系統開發技術等選修課。(4)深藍(專業集中實踐環節)包括模擬電子技術課程設計、數字電子技術課程設計、電子線路仿真課程設計、電子線路CAD上機、高頻電子技術課程設計、現代通信系統仿真技術上機、通信原理課程設計、單片機原理與接口技術課程設計、通信工程專業教學實習、通信工程專業實習、通信工程專業畢業設計(論文)等。專業集中實踐環節對培養通信專業逐步樹立工程觀念、提高解決工程實際問題的能力和創新能力,有著極為重要的作用。
3強化實踐環節,培養提高創新能力
通信工程專業將實踐環節作為培養學生創新精神和實踐能力的主要途徑,制定了科學合理的實踐教學方案,構建了多層次、全程化實踐教學體系,較好地保證了通信工程專業實踐教學的需要。堅持實踐教學與理論教學并重、實踐教育與創新教育結合,對構成實踐教學的各個要素進行整體設計,所有的實踐環節圍繞培養學生實踐動手能力和創新能力而展開,把實踐環節分成實驗教學、課程設計、實習、畢業論文(設計)、科技創新五個模塊,模塊之間銜接緊密、層層推進,為學生從入門到提高再到創新夯實基礎。
3.1實驗教學
實驗教學模塊主要依托遼寧省海洋信息技術重點實驗室、遼寧省實驗教學示范中心,以提高實驗動手能力為主線,以掌握基本實驗技能和方法、融會貫通科學知識、促進創新思維為主要教學目標。加強基礎課、主干課實驗;實驗內容優化配合,避免重復或脫節;增加設計性、綜合性實驗的比重,形成基本實驗、選做實驗、設計性和綜合性實驗組成的立體化實驗結構;對含有實驗的課程,加大實驗教學在整個課程考核中的比例;鼓勵學生自主設計實驗。在2013版培養方案和教學大綱中都有體現。針對不同課程的特點,有選擇地在教學過程中引入仿真實驗環節,以緩解實驗設備和空間的緊張情況,有效擴展實驗空間和時間,節省資金。
3.2課程設計
課程設計著眼點是把理論學習與工程實踐相結合,讓學生初步掌握設計的程序和方法。一般以單門課或課程群為主選擇題目,它是畢業設計的初級階段。課程設計教學中壓縮驗證性課題,增加能夠體現設計型、綜合型和創造性的課題。在課程設計教學設計過程中,鼓勵學生自主選題,自行討論方案,自己組織實施,給予學生自我發揮的余地,充分激發學生的創造性思維,為學生個性的發揮和創造能力的鍛煉創造條件。
3.3實習
以校內外實習基地為平臺,以使學生學會理論聯系實際、建立工程意識和鍛煉實際操作技能為主要教學目的,并且通過接觸社會,增強學生的勞動觀念和社會責任感。目前,通信工程專業校外實習基地2個(人民4810廠,北京尚觀科技有限公司大連分公司),合作的企事業單位有18個(渤海船舶重工有限責任公司等),同時學校也正在積極運作與通信公司合作。到企業參觀實習和請企業技術專家來校講座,通過參觀和專家公開課的形式,使學生對企業文化、船舶通信及導航設備的發展現狀與趨勢和本行業領域的前沿技術等有所了解,有利于學生學習目標的確定和職業素質的提高。
3.4畢業論文(設計)
以學院各類實驗室、校內外實習基地為平臺,學生通過完成畢業論文(設計),在綜合運用專業知識能力、外語和計算機應用能力、信息資料檢索和收集能力、論文撰寫能力和解決實際問題等能力上有較大提高。為切實保障畢業論文(設計)的質量,從以下幾方面進行加強:①精心設計備選題目,組織開題報告。學生選題后,在指導教師指導下,查閱文獻和撰寫文獻綜述,并精心組織好開題報告,以保證畢業論文的先進性、可行性;②加強畢業論文的中期檢查,以保證畢業論文在有限的時間內按質按量完成;③建立畢業論文答辯規范和質量標準,在畢業論文答辯期間開展“畢業論文檢查周”活動,有效提升了畢業論文的質量。④學校出臺了《大連海洋大學本科生學位論文學術規范檢測暫行辦法》,針對畢業的本科生的學位論文進行了學術不端行為的檢測,有效地杜絕了學術不端行為。3.5科技創新以各類興趣小組和科技社團、大學生科技創新基地、科研實驗室為平臺,學生通過參加大學生創新創業訓練計劃項目、科學研究等活動,使創新意識和能力得到進一步培養和提高。低年級的學生專業基礎還比較薄弱,鼓勵他們參加興趣小組或者科技社團,以增加學生對創新的認識,提高學生對創新的興趣;高年級的學生參加各種校內外的競賽,使學生在競賽過程中自主學習、自我探索、自我發現。目前,通信工程專業學生在教師有針對性的訓練下,參加了“飛思卡爾杯”全國大學生智能汽車競賽、“大唐杯”全國大學生移動通信技術大賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生電子設計大賽等,并取得了優異的成績。
4結語
大連海洋大學通信工程專業作為涉海高校的“非特色”專業,在復合性應用型培養目標的前提下充分利用和挖掘自己的優勢資源,發揮地方特色、行業特色;在加強學生思想道德教育和身心素質培養的同時,主動適應國家和遼寧省沿海經濟帶發展的新需求,抓住實踐能力和創新精神培養的核心,對通信專業的人才培養模式進行調整,使之更好地符合學校的定位與專業培養目標的要求,從而更好地適應社會需要,符合高等教育的發展趨勢,并在實踐中不斷探索與發展。
主要參考文獻
[1]李松松,郭顯久,等.電子信息工程專業人才培養模式的探索與實踐[J].中國電力教育.2011(22):51-52.
[2]劉冬,石煥玉,等.通信工程本科專業應用型人才培養模式研究[J].吉林省教育學院學報,2013,5(29):72-73.
[3]江海,田春艷.機械類應用型本科人才培養模式的探索與實踐[J].裝備制造技術,2010(3):159-160.
中圖分類號:TM 文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2008)06-0342-01
1 引言
隨著第三代移動通信技術的發展成熟以及藍牙技術的日益普及,全球眾多相關公司和研究部門都投入了相當多的人力和物力資源來研究無線通信技術。混頻器就是無線通信中相當重要部分之一。已經廣泛應用在手機,衛星通信,基站,雷達,導彈制導系統,軍事通信系統,數字無線通信系統。混頻器對電子系統的性能,尺寸,重量和成本有著決定性的影響。發展小型化,高性能的混頻器有相當重要的實際意義。[1-2]
2 應用ADS設計混頻器
2.1 主要技術指標
本振功率0dBm,射頻功率-20dBm;隔離度:本振和射頻端口隔離度-25dB以下,本振和中頻輸出端口隔離度-25dB以下;變頻損耗7dB左右;端口反射系數:射頻端口在1.95GHz處反射系數-20dB以下,本振端口在2.15GHz處反射系數-25dB以下。
2.2 電路設計及各端口性能參數
建立雙平衡二極管混頻器電路原理圖,三個端口采用微帶線為之匹配。并按照電路設計參數為端口電源設定參數,如圖2-1所示。啟用ADS的仿真功能,得到三個斷口反射系數曲線和端口隔離度如圖所示。
圖2-1 雙平衡二極管混頻器原理圖
由圖2-2可知,S(1,1)在頻率為1.95GHz時,滿足反射小的要求,同樣,由圖2-3,本振頻率在2.15GHz時,其端口反射小于-20dB,滿足設計要求,而中頻輸出等于射頻減去本振,為200MHz,從圖2-4可知,中頻輸出端口在頻率為200MHz時的端口反射也很小。S(3,1)表示1端口向3端口的傳輸系數,從圖2-5可以看出,傳輸是滿足要求的。另外,1端口和2端口,以及2端口和3端口之間的隔離度也是需要考慮的因素。同樣,可以從仿真結果中得出三個端口之間的隔離度。如圖2-6所示。由圖可見,S(2,3),S(1,2)在1~3GHz范圍內都是很小的,表明端口之間的隔離度好,少有信號之間的泄漏。
從以上分析可知,設計的射頻1.95GHz,功率為-20dBm,本振2.15GHz,功率為0dBm的雙平衡二極管混頻器滿足指標。
2.3 諧波分析及變頻損耗
采用ADS諧波分析方法對電路進行仿真分析,顯示本
振信號、射頻輸入信號以及中頻輸出信號的頻譜圖。分別如圖2-7,2-8,2-9所示。
由圖2-7可看出,本振信號在頻率為2.15GHz的處,信號功率最大,為防止其他頻率點的信號產生干擾,可再本振端口設計濾波器,濾除不需要的頻率成分。同樣,由圖2-8可見,可在射頻端口設計濾波器,消除其他頻率信號,保留有用信號。在中頻輸出端口,如圖2-9所示,有用信號頻率為200MHz,其他干擾信號可設計濾波器將其濾掉,得到需要的純凈的有用信號。
混頻器的變頻損耗定義是:混頻器輸入端的微波信號功率與輸出端中頻功率之比。[3-5]
本設計的混頻器變頻損耗由射頻功率(單位dB)減去中頻輸出信號功率(單位dB)等于5.618dB。(見圖2-7和圖2-8)
4 結論
本文主要是對雙平衡二極管混頻器電路進行優化設計,并通過諧波仿真分析其性能,在各端口加上匹配電路后,混頻器各端口的反射系數都能達到預期的目標。本論文的目的在于通過設計優化混頻器電路,掌握電路的優化設計方法,同時對設計電路的性能進行了的分析。
參考文獻
[1]W.AlanDavis,KrishnaK.Agarwal編著.射頻電路設計[M].北京:機械工業出版社,2005.
[2]常永宏編著.第三代移動通信系統與技術[M].北京:人民郵電出版社,2002.