時間：2022-04-08 04:12:45
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在工業(yè)、科學研究以及醫(yī)療設備中，目前出現(xiàn)了大量需要進行通信的設備，這些設備通信距離較近、數(shù)據(jù)量較小、不適合布線。比如自動抄表系統(tǒng)、酒店點菜系統(tǒng)以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，其中有很多設備是可移動的，而且要求何種小便于攜帶。因此，要求其通過設備具有體積小、功耗低、成本低、使用方便等特點?；谶@些需求，本文給出了一款超低功耗的無線數(shù)字傳輸模塊的設備及實現(xiàn)方法。
該模塊采用Chipcon公司的超低功耗FSK調制解調芯片CC1000和Microchip公司的低功耗單片機PIC16F73，從而保證了系統(tǒng)的超低功耗。同時，為了適應電池供電系統(tǒng)的應用，該模塊支持查詢方式的無線通信，可以使系統(tǒng)的平均工作電流低至10μA。該模塊具有8組信道，可以實現(xiàn)點對點、點對多點的半雙工通信，并且提供標準串行數(shù)據(jù)接口，支持TTL、RS232和RS485通信接口，可以方便地與其它控制器或計算機連接。
圖1
1模塊硬件設計
模塊結構框圖如圖1所示。
作為工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的底層通信設備，該系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的調制解調、假數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)組合、解碼數(shù)據(jù)幀、數(shù)據(jù)校驗等功能。在接收過程中完成數(shù)據(jù)由電信號向位流、由位流數(shù)據(jù)向字節(jié)，由字節(jié)向數(shù)據(jù)幀的變換，而在發(fā)送過程中則完成接收到的逆向過程。數(shù)據(jù)發(fā)送過程中數(shù)據(jù)流的變化如圖2所示。
調制解調由CC1000完成。系統(tǒng)采用頻移鍵控調制（FSK），載波頻率為434MHz，帶寬為64kHz，數(shù)據(jù)采用差分曼徹斯特編碼發(fā)送，空中發(fā)送數(shù)據(jù)速率可以根據(jù)需要設置，最高FSK數(shù)據(jù)速率為76.8kpbs。CC1000采用三線命令接口和兩線數(shù)據(jù)接口，可編程配置載波頻率和數(shù)據(jù)速率等內容。有關CC1000的詳細內容見參考文獻。
模塊控制器在發(fā)送時從用戶接口接數(shù)據(jù)和命令，并將用戶數(shù)據(jù)轉換成數(shù)據(jù)幀傳送給CC1000，控制CC1000進行數(shù)據(jù)發(fā)送。在接收時，控制器接收從CC1000傳送過來的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，過濾噪聲，將數(shù)據(jù)由位流轉換為字節(jié)，進行校驗并將用戶數(shù)據(jù)通過串行口傳送給用戶，使用戶可以實現(xiàn)所發(fā)即所收。
模塊是為低功耗系統(tǒng)而設計的，除了具有SLP引腳可以直接休眠模塊外，還有一些專門設計的命令來支持使用查詢方式的通信。PCMD、RX、TX三線組成模塊的三線接口，配置命令時PCMD必須為高電平。配置命令工作時序如圖3所示。
發(fā)送數(shù)據(jù)時PCMD應置為低電平，通過串行口發(fā)送數(shù)據(jù)即可。模塊使用時間間隔區(qū)分數(shù)據(jù)幀，如果有傳輸半個字節(jié)的時間沒有接收到數(shù)據(jù)，則認為此前接收到的為一幀數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將編碼該幀數(shù)據(jù)并通過CC1000進行調制和發(fā)送。因此，如果用戶數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)幀的格式發(fā)送的，用戶應當連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免模塊將一幀數(shù)據(jù)分割為兩幀數(shù)據(jù)發(fā)送，從而降低發(fā)送效率。模塊只能進行半雙工通信，沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時模塊處于接收狀態(tài)；有休眠信號時模塊進入體眠狀態(tài)，此時模塊無法接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，只有將模塊喚醒后，才能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。READY信號是模塊工作狀態(tài)指示信號。當READY長時間處于低電平狀態(tài)時，可以使用RST將模塊復位，重新設置模塊的工作狀態(tài)，以避免模塊處于錯誤工作狀態(tài)。
2軟件設計
系統(tǒng)軟件采用專門為PIC單片機進行了優(yōu)化，能夠為PIC系列單片機產生優(yōu)質高效的代碼，具體內容參考文獻。系統(tǒng)控制器軟件設計是本系統(tǒng)的核心內容，由于控制器要完成與用戶和CC1000雙方的通信及數(shù)據(jù)封裝，因此系統(tǒng)軟件借用Windows系統(tǒng)的消息循環(huán)機制設計，采用消息循環(huán)的體系結構。這種結構使得程序結構清晰、可擴展性強、可移植性強。經(jīng)過長時間的初中，證明這種結構非常適合單片機系統(tǒng)軟件的開發(fā)。
圖4為程序初始化和主函數(shù)部分的結構框圖。系統(tǒng)程序總線結構采用消息驅動機制。在系統(tǒng)內部寄存器和變量初始化完成后便可以進入消息循環(huán)程序查詢系統(tǒng)消息。系統(tǒng)消息一般是CPU外部或內部的事件通過CPU中斷系統(tǒng)激勵CPU運行的。為了能夠使系統(tǒng)產生和響應消息，必須啟動CPU的中斷系統(tǒng)，因而在進入消息循環(huán)前啟動CPU定時中斷、串行通信中斷、外部觸發(fā)中斷。程序初始化部分在CPU上電或復位后只執(zhí)行一次，CPU在正常工作時即將終都在消息循環(huán)中反復檢測消息是否存在，并根據(jù)消息的種類做不同的操作，最后清除相應的消息標志，再進行循環(huán)檢測消息。本系統(tǒng)中消息共有三種，分別是程序節(jié)拍控制信號、與CC1000通信的信號以及與用戶通信的信號。程序節(jié)拍控制信號控制程序的運行過程，包括時間信號、外部中斷信號（休眠、喚醒）以及其它定時動作信號；與CC1000通信的信號包括CC1000狀態(tài)轉換信號、接收完成信號、發(fā)送開始信號以及發(fā)送完畢信號等，負責管理與CC1000的通信和控制工作；與用戶通信的信號包括接收用戶數(shù)據(jù)完畢信號、用戶數(shù)據(jù)發(fā)送完畢信號以及向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)開始信號等，負責與用戶的通信管理。程序的消息循環(huán)結構如圖5所示。
3模塊性能
3．1模塊功能
作為一款專門為低功耗系統(tǒng)而設計的無線數(shù)字傳輸模塊，該模塊具有低電平供電、低功耗的特點。供電電壓范圍為3V～12V。當供電電壓為3V時，在接收狀態(tài)下，模塊電流為9.6mA；在發(fā)送狀態(tài)下，模塊電流為25.6mA；在休眠狀態(tài)下，模塊電流為2μA。通信系統(tǒng)使用查詢方式工作時，處于接收的工作電流計算公式如下，即若休眠時間為dsl，檢測信號時間為tdt，那么平均工作電流為（單位為μA
）：
Ip=(tsl×2+tdt×9600)/(tsl+tdt)
因此，如果一個系統(tǒng)的休眠時間為8s,檢測時間為13μA。這樣，5400mAh的鋰電流可以使用47年！當然，實際使用中應該計算模塊處于接收狀態(tài)時的電流，此時模塊的功耗就取決于模塊工作的情況和傳輸數(shù)據(jù)量的大小，但是其極低的待機功耗對于移動設備來說是十分重要的。
3．2通信可靠性
通信誤碼率可以使用如下近似公式計算：
Pe≈Ne/N
式中，N為傳輸?shù)亩M制碼元總線；Ne為被傳輸錯的碼元數(shù)，理論上應有N∞。
在實際使用中，N足夠大時，才能夠把Pe近似為誤碼率。經(jīng)過對模塊的測試，在數(shù)據(jù)速率為2400bps、通信距離為100m(平原條件)時，通信誤碼率為10-3～10-5。在數(shù)據(jù)速率提高時，通信誤碼率會增加，但是通信模塊可采用多項技術來提高通信可靠性。在物理層，模塊采用差分曼徹斯特編碼技術發(fā)送數(shù)據(jù)，從而保證通信中的同步問題；而在數(shù)據(jù)鏈路層，使用CRC（循環(huán)冗余編碼）進行數(shù)據(jù)幀校驗，用以保證數(shù)據(jù)到達用戶應用層以后的可靠性。當然，用戶在應用層還可以采取多種通信協(xié)議來進一步提高通信的可靠性。
3.3通信距離
在無線通信中，通信距離與發(fā)射機發(fā)送信號的強度和接收機接收靈敏度有著直接關系。本模塊的發(fā)送功率為10dBm，而在數(shù)據(jù)速率為2400bps、帶寬為64kHz、通信二進制誤碼率為10-3條件下，模塊的接收靈敏度為-110dBm。在天線高于地面3m的可視條件下，可告通信距離（誤碼率小于10-3）大于300m。在市區(qū)環(huán)境中，可靠通信距離在10m左右。
圖5
4模塊應用
一般的數(shù)字采集系統(tǒng)，是通過傳感器將捕捉的現(xiàn)場信號轉換為電信號，經(jīng)模/數(shù)轉換器ADC采樣、量化、編碼后，為成數(shù)字信號，存入數(shù)據(jù)存儲器，或送給微處理器，或通過無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端進行處理。無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就是樣一套利用無線手段，將采集的數(shù)據(jù)由測量站發(fā)送到主控站的設備。
1系統(tǒng)組成
系統(tǒng)組成如圖1、圖2所示。
系統(tǒng)由測量站和主控站兩部分組成。測量站主要完成對現(xiàn)場信號的采集、存儲，接收遙控指令并發(fā)送數(shù)據(jù)。主控站的主要工作是發(fā)送遙控指令、接收數(shù)據(jù)信息、進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理、隨機顯示打印等。
2AT89C51與數(shù)字電臺的串行通信
Atmel公司的AT89C51單片機，是一種低功耗、高性能的、片內含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機，工作電壓范圍為2.7～6V（實際使用+5V供電），8位數(shù)據(jù)總線。它有一個可編程的全雙工串行通信接口，能同時進行串行發(fā)送和執(zhí)著收。通過RXD引腳（串行數(shù)據(jù)接收端）和TXD引腳（串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界進行通信。
2.1通信協(xié)議與波特率
數(shù)字電臺與單片機、終端主控機的通信協(xié)議為：
通信接口——標準串行RS232接口，9線制半雙工方式；
通信幀格式——1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位；
波特率——1200baud。
數(shù)字電臺選用Motorola公司的GM系列車載電臺，工作于VHF/UHF頻段，可進行無線數(shù)傳（9線制標準串行RS232接口），也可進行話音通信；采用二進制移頻鍵控（2FSK）調制解調方式，符合國際電報電話咨詢委員會CCITT.23標準。在話帶內進行數(shù)字傳輸時，推薦在不高于1200b/s數(shù)據(jù)率時使用。實際使用時，電臺工作于220～240MHz頻率范圍，采用半雙工方式（執(zhí)行收、發(fā)操作，但不能同時進行）即可滿足系統(tǒng)要求。
2.2AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可設置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統(tǒng)中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘幀11位的異步通信格式：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位（低位在前），1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位。
發(fā)送前，由軟件設置第9位數(shù)據(jù)（TB8）作奇偶校驗位，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF，啟動發(fā)送過程。串行口能自動把TB8取出，裝入到第9位數(shù)據(jù)的位置，再逐一發(fā)送出去。發(fā)送完畢，使TI=1。
接收時，置SCON中的REN為1，允許接收。當檢測到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時，開始接收9位數(shù)據(jù)，送入移位寄存器（9位）。當滿足RI=0且SM2=0或接收到的9位數(shù)據(jù)為1時，前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位數(shù)據(jù)送入SCON中的RB8，置RI為1；否則，這次接收無效，不置位RI。
串口方式3的波特率由定時器T1的溢出率與SMOD值同時決定：
方式3波特率=T1溢出率/n
當SMOD=0時，n=32；SMOD=1時，n=16。T1溢出率取決于T1的計數(shù)速率（計數(shù)速率=fosc/12）和TI預置的初值。
定時器T1用作波特率發(fā)生器，工作于模式2（自動重裝初值）。設TH1和TL1定時計數(shù)初值為X，則每過“28-X”個機器周期，T1就會發(fā)生一次溢出。初值X確定如下：
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系統(tǒng)中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。
2.3AT89C51與數(shù)字電臺的硬件連接
AT89C51與數(shù)字電臺的硬件連接如圖3所示。
系統(tǒng)采用異步串行通信方式傳輸測量數(shù)據(jù)。利用單片機串口與數(shù)字電臺RS232數(shù)據(jù)口相連。電臺常態(tài)為收狀態(tài)（PPT=0，收狀態(tài)；PPT=1，發(fā)狀態(tài)），單片機P3.5腳輸出高電平。單片機使用TTL電平，電臺使用RS232電平，由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉換。3片光電耦合器6N137實現(xiàn)單片機與電臺之間的電源隔離，增強系統(tǒng)抗干擾性能。
單片機通過帶控制端的三態(tài)緩沖門74HC125、非門74HC14控制電臺的收發(fā)轉換，以及指令的接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。接收時，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為低電平，將其置為接收狀態(tài)；同時c1=0，74HC125A導通，接收的指令由電臺的RXD端輸入，經(jīng)MAX232電平變換、光電隔離、74HC125A緩沖門，送入單片機RXD腳。發(fā)射時，P3.5=0，經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為高電平，將其置為發(fā)射狀態(tài)；同時c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B導通，數(shù)據(jù)由單片機TXD腳輸出，經(jīng)74HC125B緩沖門、光電隔離、MAX232電平變換，通過電臺TXD端口將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
3通信軟件設計
通信軟件至關重要，一旦出現(xiàn)問題，整個系統(tǒng)就會癱瘓。采取差錯控制與容錯技術是非常重要的。
*主控站發(fā)送的指令中包含一定數(shù)量的同步符55H和3字節(jié)的密碼。測量站在連續(xù)收到5個同步符后進行密碼驗證，驗證通過后正式接收指令字節(jié)；如未通過，則測量站發(fā)一信號讓主控站重發(fā)，三次驗證不過則停發(fā)該命令。測量站發(fā)/主控站收時，驗證方式與此相同。驗證通過后，測量站開始發(fā)送數(shù)據(jù)。
*一個指令由3字節(jié)構成，第二字節(jié)等于第一字節(jié)加上35H，第3字節(jié)等于第二字節(jié)加上36H。如果收到的指令不符合此規(guī)則，則重發(fā)該命令，連續(xù)三次錯誤時停發(fā)。
*主控站每發(fā)一個指令，測量站都回送一個應答信號。該應答信號中包含原指令樣本。
下面給出單片機串行口與電臺的基本通信程序。
初始化程序：
BTLEQU2FH；波特率放在內部RAM的2FH單元
MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位計數(shù)器，T1方式2，串口用
SETBTR0；啟動T0
MOVBTL，#0F3H；波特率設定為1200
MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位數(shù)據(jù)，禁止接收
接收及驗證程序：
NUMEQU2BH；同步符個數(shù)值存放在內部RAM的2BH單元
TEMPEQU2CH
ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H
DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字節(jié)同步符
MIMDB''''WSC''''：3字節(jié)密碼“WSC”
SETBP3.5；置電臺收狀態(tài)
SETBREN；允許串口接收
A1：MOVNUM，#0；記錄連續(xù)到同步符55H的個數(shù)
A2：JBRI，A2；串口有數(shù)據(jù)轉A3
A3：CLRRI；清接收中斷標志
MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)
CJNEA，#55H，A1；不是同步符轉A1
INCNUM；收到的同步符個數(shù)加1
MOVA，NUM；取收到的同步符個數(shù)
CJNEA，#5，A2；未收夠連續(xù)5個55H轉A2
A4:MOVNUM,#0;密碼驗證，記錄收到密碼字節(jié)數(shù)
A5：MOVDPTR，#MIM；密碼字符首址
MOVA，NUM
MOVCA，@A+DPTR；查表取密碼
MOVTEMP，A；保存密碼
JBRI，A6；串口收完一個字節(jié)轉A6
…
A6：CLRRI；清接收中斷標志
MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)
CJNEA，TEMP，A4；與密碼不符轉A4
INCNUM；收到的密碼個數(shù)加1
MOVA，NUM；取已收到的密碼字節(jié)數(shù)
CJNEA，#3，A5；密碼未收完轉A5
發(fā)送程序：
CLRP3.5；置電臺發(fā)狀態(tài)
MOVB，#23
MOVDPTR，#ROM-CH
B1：CLRA
MOVCA，@A+DPTR；查表發(fā)送同步符和密碼共24字節(jié)
INCDPTR
LCALLSEND-CH；調發(fā)送單字節(jié)子程序
DJNZB，B1
…
CLRA
MOVDPTR，#7000H；外部RAM數(shù)據(jù)首址，發(fā)送外部RAM中的數(shù)據(jù)到電臺
B2：CJNER4，#0，B3
CJNER3，#0，B3；R4R3=發(fā)送字節(jié)數(shù)
B3：MOVXA，@DPTR；取數(shù)據(jù)
INCDPTR
LCALLSEND-CH
CJNER3，#0，B4
CJNER4，#0，B5
B4：DECR3
LJMPB2
DECR3
DECR4
LJMPB2
…
SEND-CH：SETBTB8
MOVSBUF，A
DB0，0，0，0，0，0，0，0
JNBTI，$；延時4μs
CLRTI
2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體架構設計
配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括三個基本模塊：底層數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)存儲管理模塊，具體結構如圖3所示。底層數(shù)據(jù)采集模塊由CC2530所帶的電流、電壓、溫度、濕度、紅外、振動等傳感器組成，這些傳感器所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)CC2530中的8051單片機簡單處理后傳至數(shù)據(jù)傳輸模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊由ZigBee路由器結點組成，這一部分也由CC2530芯片擔當。這些路由器結點組成樹狀網(wǎng)絡，形成數(shù)據(jù)上傳至匯總結點的通道。數(shù)據(jù)存儲與管理模塊由ZigBee協(xié)調器與PC機組成，Zig-Bee協(xié)調器由CC2530擔當，與PC機用USB線進行連接，串口進行數(shù)據(jù)通信。PC機接收數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行進一步的存儲與處理。PC上安裝有網(wǎng)卡，形成與Internet網(wǎng)的連接端口，從而滿足遠程監(jiān)控的需要。
3數(shù)據(jù)采集模塊隨機干擾的濾波設計
在無線傳感網(wǎng)進行數(shù)據(jù)采集的過程中，測量通道中串入隨機干擾是不可避免的。隨機干擾的出現(xiàn)會引起測量誤差，對遠程的監(jiān)控不利。因此，采取某種手段對采集數(shù)據(jù)進行濾波是保證采集數(shù)據(jù)準確性的前提。常用的數(shù)字濾波算法有算術平均濾波、加權平均濾波、中位值濾波、限值濾波等方法，本設計采用基于中位值濾波方法的中位值平均濾波方法。通常中位值濾波是對采集信號進行排序，取位于中間的數(shù)據(jù)作為一次的采樣數(shù)據(jù)。這種方法對高頻干擾和低頻干擾都有一定的濾除效果，但是對于某些變化快速的采集數(shù)據(jù)，如電流、電壓、振動等，不宜采用中位置濾波。中位值平均濾波方法是在中位值排序的基礎上，將最大和最小的數(shù)據(jù)去掉，然后將剩余的數(shù)據(jù)進行平均，最終將平均值作為一次采樣數(shù)據(jù)。因此無論對于緩慢變化的信號，還是對快速變化的信號，都能取得良好的濾波效果。
1.引言
無線通信是近些年發(fā)展最快，應用最廣的通信技術，無線網(wǎng)絡技術包括藍牙、超寬帶、ZigBee和Wi-Fi等。ZigBee是一種新興的無線網(wǎng)絡技術，它是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議，其特點是距離較遠、低復雜度、自組織、低功耗、低速率、低成本。因此比較適合研究無線通信距離短的問題，可以更好地分析影響傳輸距離的因素，所以本文就以ZigBee技術為例，根據(jù)一些理論公式進行計算分析影響無線傳輸距離的因素，希望為以后無線模塊的選用提供參考。
2.ZigBee應用電路設計
為了測試ZigBee在應用中的傳輸距離，設計了基于ZigBee的無線傳輸模塊裝置，用于測試ZigBee實際的傳輸距離。如圖1所示，左邊為無線終端模塊整個電路組成框圖，用于接收從中心模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，右邊為中心模塊，與ZigBee基板相連，通過上位機給終端模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。ZigBee模塊具有自動組網(wǎng)的功能，當中心節(jié)點工作之后，它會自動尋找終端節(jié)點進行組網(wǎng)。如果終端節(jié)點能夠接收到組網(wǎng)信號，則終端節(jié)點的ZigBee模塊就會產生組網(wǎng)端口上的壓降，這個壓降信號就傳遞到觸發(fā)器，觸發(fā)器打開模擬開關，這樣指示燈的壓降產生，指示燈開始工作，這就表明ZigBee模塊組網(wǎng)成功，既可以開始通信。
3.因素分析
3.1 實際傳輸距離估算方法
IEEE組織根據(jù)802.15.4a信道的特點，在實際環(huán)境中進行了實際測量，構建了基于802.15.4a心道、適于UWB（2～10GHz），100～1000MHz的信道傳輸損耗模型，其基本模型信道損耗計算公式為
其中Pt為發(fā)射機發(fā)射功率，發(fā)射機和接收機的距離為d，接收機的功率為Pr，收發(fā)天線的增益為Gr，Gr，Aant為天線衰減因子，S為損耗計算的標準方差，n為距離損耗為考慮頻率影響修正系數(shù)，d0為參數(shù)距離等于1m，fc為參考中心頻率等于5G修正系數(shù)，kHz（UWB2～10GHz頻段），PL0為參考距離下的損耗大小。與自由空間傳輸方程相比考慮天線收發(fā)耦合損耗、反射折射引起的傳輸損耗與距離頻率的變化系數(shù)。
對式（1）進行推導得出最大距離方程為：
由上述公式我們可以得知，影響因素包括為天線衰減因子，損耗計算的標準方差，距離損耗為考慮頻率影響修正系數(shù)，參考距離下的損耗大小等，下面就通過實際測試具體分析各個因素對無線傳輸?shù)挠绊憽?/p>
3.2 具體因素分析
下面通過實際測試得到實驗數(shù)據(jù)對ZigBee傳輸距離進行比對分析，用上述介紹的實驗裝置測試ZigBee實際的傳輸距離。表2中列出了實驗中模塊的收發(fā)功率，收發(fā)天線架設高度，天線衰減因子，收發(fā)天線增益，參考距離下的損耗大小，損耗計算的標準方差，行為距離損耗修正系數(shù)，頻率影響修正系數(shù)，天線的饋線長度，天線的架設高度等各種影響因素。
表2中第一組和第二組數(shù)據(jù)對比，收發(fā)天線的架設高度對無線傳輸?shù)木嚯x有著重要影響，天線架設高度不同，損耗計算的標準方差和距離損耗修正系數(shù)不同，收發(fā)天線的架設高度增加了兩米，則傳輸距離提高了122米，增幅為88.4%。
第二組和第三組數(shù)據(jù)對比中可以看出，天線的架設高度相同，無線的工作環(huán)境的不同，傳輸距離也不盡相同，工作環(huán)境的不同，損耗計算的標準方差、距離損耗修正系數(shù)不同和頻率影響修正系數(shù)都不相同，這導致在復雜環(huán)境中，無線傳輸?shù)木嚯x大大縮短，僅為戶外廣闊環(huán)境中的53.1%。
第二組和第四組數(shù)據(jù)得出，天線的增益是影響傳輸距離的最重要因素，發(fā)送天線增益增加八倍之后，傳輸距離提高了4倍，同時也說明天線增益和傳輸距離之間不是簡單的線性關系。
第一組和第五組數(shù)據(jù)顯示，在天線的外配饋線增加時，傳輸距離也會相應縮短，在天線增益、工作環(huán)境和天線架設高度都相同的情況下，發(fā)送天線加長6米饋線，天線衰減因子變大，導致傳輸距離縮短了48.6%。
第四組和第六組數(shù)據(jù)顯示，其他影響因素相同的條件下，饋線延長6米，傳輸距離縮短了22.7%。同時和第一組、第五祖對比得出，饋線在影響傳輸距離中遠沒有天線增益對傳輸距離的影響大。
在實際測試中所得到的數(shù)據(jù)，都經(jīng)過了實際傳輸距離估算方法的計算，表2中給出了理論計算和實測值之間的誤差，誤差都在5%以內，說明測試得出的數(shù)據(jù)真實可靠。
4.結束語
本文通過自行設計的ZigBee裝置實際測試了此裝置的傳輸距離，并根據(jù)估算公式對其影響因素作了具體分析，最后分析我們可以得知，收發(fā)天線的增益是影響無線傳輸距離最重要的因素，其次為天線的架設高度，然后為工作環(huán)境，最后是天線的饋線長度。因此為了提高通信距離：第一，最好使用增益大的天線；第二，盡可能的提高天線的有效架設高度；第三，遠離干擾較大的工作環(huán)境；第四，盡量縮短發(fā)射端的饋線長度等這些措施。這樣可以提高無線通信的穩(wěn)定性和可靠性。
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在以LTE為代表第4代移動通信正在普及應用的時候，第5代移動通信（5G）的研發(fā)已經(jīng)拉開了帷幕。在過去30多年里，移動通信提高系統(tǒng)容量的方法主要有3個：增加無線傳輸帶寬、提高無線傳輸鏈路的頻譜效率和增加小區(qū)密度。而技術革新最多、最有成效的是無線傳輸技術，通過引入高階調制和高性能信道編碼等技術有效改善了頻譜效率。特別是在第4代移動通信中采用了多天線技術，并通過引入空間資源改善了頻譜效率。在未來10～15年，移動通信業(yè)務數(shù)據(jù)量將有數(shù)千倍的增加，我們采用什么技術來滿足這個需求將成為5G研發(fā)需要面對的問題。
目前，移動通信的主要需求是來自移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，特別是智能終端的發(fā)展激發(fā)了移動通信數(shù)據(jù)業(yè)務量的猛增。未來將有更多類型的終端引入達到移動通信網(wǎng)絡中，移動通信終端的數(shù)量將遠遠超過人口數(shù)量，數(shù)據(jù)業(yè)務成為絕對的主流。5G移動通信的主要技術突破點仍然是新頻段、無線傳輸技術和蜂窩組網(wǎng)技術。5G移動通信可能采用5 GHz以上的頻段增加帶寬，而28 GHz、47 GHz和60 GHz將可能用于微功率小區(qū)和室內覆蓋，解決高密度數(shù)據(jù)量的熱點覆蓋需求。大規(guī)模MIMO是一種充分利用空間資源的技術，可用于5G移動通信系統(tǒng)中提高頻譜效率和功率效率的有效手段，當天線數(shù)量增加到上百根后也會引發(fā)一系列的技術難題。增加小區(qū)密度，多系統(tǒng)、多層次異構協(xié)同組網(wǎng)是提高單位面積數(shù)據(jù)量的最有效手段，但是，多小區(qū)的干擾協(xié)同與抑制、多系統(tǒng)間的協(xié)作與資源調度成為高密度異構小區(qū)的主要瓶頸，我們需要全新的思路來解決。
此外，移動通信對新技術的引入方式也在發(fā)生著本質的變化，從早期的與場景無關的普適技術到現(xiàn)在依場景優(yōu)化的自適應技術；1G和2G使用單一技術滿足所有的應用場景，無疑將只能針對最惡劣的使用場景進行優(yōu)化，系統(tǒng)整體性低；3G和4G使用了AMC、智能天線和MIMO等技術，更加精確地利用無線傳輸信道的特征，可以在更多的使用場景達到最優(yōu)，整體性能較高；到了5G，這個特點將更加突出，現(xiàn)在提出的一些新技術都是在特定場景中使用的，可達到更高的系統(tǒng)性能。
5G移動通信的研究才剛剛開始，本專題只是涉及了部分5G相關技術。希望通過這些論文能部分反映中國在5G移動通信領域的研發(fā)現(xiàn)狀，并促進未來5G移動通信技術的研究。
一、前言
越來越多數(shù)字電子產品借著新科技提升本身的性能和實力。以目前發(fā)展的趨勢來看，未來消費性電子產品將有兩個重要的發(fā)展指標，一是使用藍牙技術這類開放技術，以無線，局域網(wǎng)絡，可攜帶式設備成為網(wǎng)絡體的延伸。另一項則是內存規(guī)格的統(tǒng)一，加密以及輕量化應用。
無論您喜不喜歡，“藍牙計劃”這個名詞幾乎已到了無孔不入的境界，不論是商業(yè)財經(jīng)臺還是一般大眾電視臺，都不只一次以上報導這個計劃的進展與新聞，話雖如此，但卻很少人了解此計劃的原意與來龍去脈，只知道有這樣一個計劃正如火如荼地進行，且聲勢浩大、似乎充滿無限希望?？深A見的，未來與藍牙計劃相關的新聞只會更多，因為計劃正一步步實現(xiàn)中。
藍牙(Bluetooth) 簡單講就是一種電信、計算機的無線傳輸技術。單從字面上很難了解藍牙是個怎么樣的技術，他不像“GSM”一樣可以望文生義。簡單的說藍牙是一種無線網(wǎng)絡與消費性電子產品之通訊技術，透過無線傳輸和基頻模塊構成，其快速響應和跳頻系統(tǒng)的特性使無線傳輸更佳穩(wěn)定。可以應用在各種電子產品如：筆記型計算機、行動電話、數(shù)字相機和其它相類似電子產品等。
二、藍牙的緣起
藍牙計劃基本上是一個無線傳輸?shù)挠媱?，不需要透過實質線路，在一定的距離范圍內，可以傳輸可觀的資料量，當然這種無線傳輸并不像行動電話那樣數(shù)十公里內皆可傳達，而是數(shù)十至數(shù)百公尺內的短距離無線傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機，只要有裝設藍牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍牙傳輸，眼前的構想即是讓其它的行動裝置都可以使用藍牙傳輸，包括PDA、筆記型計算機、車用裝置等等。藍牙計劃的發(fā)起，主要是1998年5月，由Ericsson（愛立信，瑞典）、Intel（英特爾，美國）、NOKIA（諾基亞，芬蘭）、IBM（國際商務機器，美國）、TOSHIBA（東芝，日本）等五家公司，共同組織一個“特別參與組織（SIG，Special Interest Grou）”稱為Bluetooth SIG，以此組織來制定一套短距離的無線傳送、接收的技術規(guī)格。
三、淺談藍牙技術
藍牙計劃雖是1998年開始，但是藍牙的技術根基卻來自1997年制訂完成的無線局域網(wǎng)絡通訊協(xié)議：IEEE-802.11。
藍牙基本上也是運用射頻（RF）方式進行無線通訊，至于使用的頻帶范圍，則是使用2.45GHz，這個無線電頻帶是全世界共同開放、不受法令限制的頻帶，舉凡工業(yè)、科學、醫(yī)療（ISM，Industrial/Scientific/Medical）、甚至微波爐等都是使用2.45GHz的頻帶。
由于這個頻帶被廣泛使用了，那么使用此頻帶進行通訊，絕對是很容易收到干擾的，因此藍牙規(guī)格被設計成可跳頻通訊，能夠在一秒鐘內進行1，600次的跳頻動作，此這樣的動作避免其它通訊的干擾。由于每秒1，600次的快速跳頻，這也使得藍牙無線收發(fā)的數(shù)據(jù)封包不能太長，否則不能滿足如此頻繁的跳頻次數(shù)，所以藍牙短封包、快速跳頻的特性，也使其無線傳輸能抗干擾、更穩(wěn)定通信。
藍牙規(guī)格已經(jīng)正式公布v1.0版，規(guī)格方面算是踏出成熟的第一步，接下來就是商品化、投入實際制造的階段。而要讓藍牙迅速普及，就是在既有的用途裝置上，追加設計藍牙功能即可，以節(jié)省開發(fā)時間與成本，為此藍牙射頻模塊就成為非常重要的一項零組件。
藍牙射頻模塊一方面要夠便宜，才可能快速普及，另一方面也要夠小巧，才能適用于所有的需求裝置上，目前專家推估射頻模塊的成本必須低于5美元才能普及，而各家公司也正加緊將射頻模塊設計地更精小、更便宜中。
四、藍牙技術的應用
藍牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的無線通訊能力，因此藍牙技術可以舒緩若干問題，例如可以直接利用藍牙的高速數(shù)據(jù)傳輸率來傳輸語音，等于是把藍牙通訊當成無線電話的功能。
另外對于小公司、小環(huán)境等，也可以省去布設實質線路的成本，以及后續(xù)線路維護的困擾。還有藍牙可以指定隔絕與通行的通信功能，也等于可以建立無線的LAN環(huán)境、小族群通訊環(huán)境。
五、藍牙技術的展望
（一）藍牙收發(fā)話器對健康的好處。由于手機有高功率的電磁波，據(jù)報導證實電磁波會對人體造成傷害，所以有了藍牙，你將可以把一個小小的藍牙附件裝在你的大哥大， 然后把收發(fā)話器戴在你的耳朵(由于藍牙應用的是低功率，所以不會對人體有任何傷害)。準備好了以后，你就把你的大哥大放在口袋里講電話，不必把電話緊貼的臉，甚至按下收發(fā)話器上的按鈕就可以直接接聽來電。
（二）比一般傳統(tǒng)式紅外線傳輸更快，且不用對準兩個傳輸端口成一直線。藍牙科技在傳輸方面的好處就是，它能夠允許兩個裝置，在不排成一直線的狀態(tài)下，還能夠以無線的方式傳送數(shù)據(jù)。不像紅外線傳輸最大的缺點是， 你必須對準兩個傳輸端口成一直線才有辦法傳送數(shù)據(jù)。藍牙傳輸甚至無視于墻壁、口袋、或公文包的存在而可以順利進行。藍牙的數(shù)據(jù)傳輸速度比紅外線傳輸還要快，每秒鐘高達1MB。
轉貼于
（三）手表可自動對時間，無線下載Mp3。只要將來手表有內建藍牙且有Mp3撥放功能，這樣一來將可自動設定為標準時間，且可很方便的隨時從計算機傳輸歌曲。
（四）其它還有很多很多，只要現(xiàn)在是要接線的，都有可能會被藍牙所應用。藍牙技術一旦普及，相信對通訊方式、產品設計、生活方式等都會有巨幅的沖擊，甚至很難想象沖擊的程度。不過就現(xiàn)階段而言，藍牙可能帶來的便利卻是可以想象的，各位可以想象家里安裝一個藍牙收發(fā)基地臺，家中的計算機、電話、傳真機都不用實際接線，就可以互通或連外。在公司內外務人員趕時間，只要在藍牙收發(fā)范圍內都可以傳送數(shù)據(jù)，例如咖啡廳、車站等都可以。此外倉庫的盤點盤查，只要帶個PDA，倉庫內設有藍牙基地臺，馬上可以跟全省各地的倉庫進行盤點加總，當然，藍牙基地臺后面有接往Internet，或是以公司專線，或VPN方式連接。另外數(shù)字相機拍完的相片，只要接近筆記型計算機就可以回傳，省去記憶卡的插拔，既有計算機外設裝置也都可以無線化，無線打印機、無線鍵盤、鼠標、搖桿。還有家中、公司都設有藍牙基地臺，則一支具有藍牙功能的手機，在家就可以跟居家無線電話一樣使用，而且是付居家電話費，在公司則變成自己的辦公分機，公司替您付電話費，而在外出時就跟一般行動手機一樣使用，這樣真正落實一人一機終生用的理想，這種方式也被人稱為三合一電話，即是居家、辦公、行動電話三者合一。
六、結束語
藍牙技術一定會飛速發(fā)展，但仍然有一些應用的細節(jié)問題需要解決，如相鄰設備之間為防止信息誤傳和被截取，必須要用戶提前設置對應頻段等，嚴重影響藍牙技術產品面市的速度。但相信隨著一個不斷完善的發(fā)展過程，藍牙技術會為我們的未來家居和辦公帶來不僅僅是方便一點的革命。
參考文獻
[1]Nathan J.Muller Bluetooth Demystified（影印本）.人民郵電出版社。
一、引言
隨著無線通信技術的發(fā)展與無線通信業(yè)務范圍的不斷擴大，我們可以利用的頻譜資源越來越少[1]。無線頻譜作為一種可以為我們生活帶來便利的寶貴資源，如何提高其利用效率是制約無線通信發(fā)展的一大難題。近年來人們越來越關注頻譜資源的再利用技術。認知無線電（CR）技術是對軟件無線電（SDR）功能的特殊拓展，有效解決了頻譜資源無法高效利用這個制約無線通信發(fā)展的難題。
二、認知無線電技術概述
（一）認知無線電技術的概念。Joseph Mitola于1999年首先提出了認知無線電這一概念，在學術論文中對CR理論進行了描述，并在論文答辯過程中對該理論進行了詳細闡述[2]。從廣義上來看認知無線電的終端具有一定的認知能力，可以對所處的環(huán)境進行檢測、分析和判斷推理，并利用獲取的結果進行傳輸參數(shù)調整，然后制定最佳的無線傳輸方案，該技術也可以稱作智能無線電技術。CR技術可以自動為用戶選擇最佳的無線傳輸路徑，也可以根據(jù)現(xiàn)有的情況主動發(fā)送信息或者延遲傳輸。
（二）認知無線電技術的主要特點1.認知的特點。CR可以在所處的工作環(huán)境中監(jiān)測和感知信息，以特定的時間和空間為界，將部分沒有被應用的頻譜資源做上標記，進一步選擇最佳的工作參數(shù)和頻譜，這就是其認知的特點。CR認知的過程中可以分為感知、分析和判定頻譜這三個部分。2.重構的特點。CR設備在所處的工作環(huán)境中可以進行動態(tài)編程，并且這些設備在收發(fā)數(shù)據(jù)過程中可以使用不一樣的傳輸技術，在不影響授權用戶使用的前提下，將感知到的空閑頻譜提供給可靠的用戶，這就是其重構的特點。如果頻段已經(jīng)被授權用戶占用，CR可以運用一定的方式轉換到其它空閑頻段，或者通過改變調制和發(fā)射頻率的方法繼續(xù)使用該頻段，并保障不影響首發(fā)用戶的正常使用。
三、認知無線電技術的主要功能
目前CR技術的發(fā)展時間還不是很長，該技術的部分功能還沒有完全實現(xiàn)，由Mitola 提出的認知循環(huán)還沒有得到完全的應用。在設計和實現(xiàn)CR總體框架過程中，使用的組織架構不同其中的具體內容也有所區(qū)別。從整體意義上來說，CR系統(tǒng)應該具有檢測、分析、調整等基本功能。
1.檢測。CR由于所處的環(huán)境較為特殊，應該具備無線頻譜檢測的能力，并在可以應用的頻段范圍內全方位地進行精確檢測，進一步發(fā)現(xiàn)可以利用的頻譜資源。在這種情況下CR設備應該快速找出授權用戶，并隨時檢測授權用戶的活動情況，避免分配頻譜過程中對授權用戶造成干擾。2.分析。CR的分析內容有網(wǎng)絡狀態(tài)、設備性能和外部數(shù)據(jù)等，也包括對用戶需求等相關數(shù)據(jù)分析。在設備檢測到信息后通過分析對相關數(shù)據(jù)進行初步處理。在獲取頻段信息后對頻點位置、用戶位置和發(fā)射時間等進行分析，并研究信號通道狀況、傳輸性能等對首發(fā)用戶帶來的干擾等，分析內容也有信息傳輸時間和帶寬等。3.調整。CR設備完成檢測和分析之后，根據(jù)相關的分析結果對功率控制、編解器和調制技術等進行選擇和調整，并確定具體的發(fā)射時機和頻點，以此保障傳輸過程的通暢。要完成這個過程CR設備必須有較高的性能，可以自由在不同傳輸方案之間進行轉換，遇到突發(fā)狀況能夠及時停止，并在不影響授權用戶的前提下提高傳輸效率。
四、認知無線電技術的實現(xiàn)方法
（一）靈敏度高的接收器。在使用CR之前應該評估其頻譜功率密度，找出正在使用的頻點[3]。在測量和評估頻譜功率過程中需要用到靈敏度較高的接收器，以保障可以測量到區(qū)域邊緣的信號。如某小區(qū)邊緣有一臺數(shù)字電視機，該電視機在接收信號過程中的靈敏度就接近接收器靈敏度的最大值，而CR要想檢測到這一信號其靈敏度就需要大于數(shù)字電視機的靈敏度。如果CR接收不到這一信號，可能會錯誤地將該頻點判定為空閑，進而在分配頻譜過程中對數(shù)字電視帶來干擾。該技術也涉及到對授權用戶狀態(tài)的檢測和定位等，屬于頻譜資源檢測中的重要設備。
（二）智能處理系統(tǒng)。CR設備根據(jù)檢測結果對無線傳輸情況和傳輸帶寬選擇等進行分析評估，并確定多個技術參數(shù)的重要基礎就是智能處理系統(tǒng)。當頻譜被確定之后CR需要根據(jù)授權用戶的干擾限值，進一步計算自身的傳輸參數(shù)。干擾強度可以通過授權用戶的信號帶寬和傳輸距離這兩個因素確定，通過信號帶寬可以得出擾裝置的噪聲門限，而擾裝置接收到CR信號的強度可以通過距離確定。但這種分析方法較為簡單，可以讓CR首先對授權用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率和信號類型進行初步設別，根據(jù)這些額外的數(shù)據(jù)就可以得出擾裝置的準確靈敏度數(shù)值。
（三）可重復配置的CR設備。CR設備主要根據(jù)可用頻譜資源和干擾強度等數(shù)據(jù)的分析，對無線電的功率和各種技術參數(shù)進行調整，以此保障不影響授權用戶的情況下提高信號傳輸效率。CR設備具有較寬的工作頻帶，在選擇傳輸參數(shù)和傳輸方案過程中可以運用多種方法，并且可以實現(xiàn)快速切換，具有可重復配置和性能高的特點。CR可以看做是SDR在檢測功能等方面的拓展，從CR的發(fā)展趨勢來看，未來絕大部分CR設備可能都是以SDR為基礎的，而SDR也將是CR技術的一種有效實現(xiàn)方法。
五、結語
認知無線電技術是無線通信領域中的一項全新技術，越來越受到人們的重視。雖然目前CR技術在發(fā)展過程中還存在一些限制，但相信隨著無線電通信技術的不斷進步，必將為認知無線電技術提供廣闊的發(fā)展前景。
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1引言
近些年，我國的數(shù)據(jù)業(yè)務和視頻業(yè)務等通信業(yè)務有了很大的提升，人們的生活和生產中信息數(shù)據(jù)的傳遞的需求也不斷的提高。所以，必須加強通信工程的建設，并對傳輸技術在通信工程中的應用進行分析，從而為人們的生活和生產提供良好的通信服務。在通信工程中，傳輸技術占據(jù)著非常重要的地位，隨著通信工程的普及和移動信息設備的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡傳輸技術是一個必須要解決的問題，需要通過對傳輸技術在通信工程中的應用進行分析，找出傳輸技術未來的發(fā)展方向。
2分析無線通信技術
在當前社會中，無線通信技術是一種能為個人手持設備（如PDA、手機）、電腦等終端提供無線接入網(wǎng)絡的方式，應用無線傳輸網(wǎng)絡信號的方法使終端設備與網(wǎng)絡互相連接，為用戶提供方便的無線通信服務。在無線通信技術中，不僅可以幫助用戶訪問網(wǎng)絡中的電子郵件、提供Web以及流式媒體的網(wǎng)絡信號，還能為用戶提供基于無線訪問寬帶互聯(lián)網(wǎng)的支持，使人們更便捷地上網(wǎng)瀏覽消息，發(fā)揮積極的應用價值。
3無線通信系統(tǒng)中應用傳輸技術的特點
3.1傳輸產品體積較小
現(xiàn)階段，隨著信息化技術的發(fā)展和科技的進步，傳輸?shù)漠a品的體積正在不斷地縮小，例如，通信工程延伸出來的一些產品的體積在不斷地縮小，在體積縮小的同時，傳輸產品的靈活性逐漸有了提高，傳輸產品體積的縮小減小了產品占據(jù)的空間，為人們在使用傳輸產品的同時帶來了很大的便利，也降低了生產傳輸產品的成本。而且體積小的傳輸產品還具有較高的性價比，傳輸產品通過點和點之間的傳輸，給通信工程的發(fā)展創(chuàng)造了便利的條件。
3.2傳輸設備呈現(xiàn)一體化
通過對傳輸產品的傳輸效率和速度進行分析，傳輸設備的一體化進程可以為監(jiān)管提供非常有效的便捷條件。在一體化的傳輸設備中，相關管理工作人員能使用一些備用設備對信號進行傳輸，這樣可以有效地提高傳輸產品的便捷性。利用SDH技術將接口板卡和傳輸產品進行結合，能提高傳輸設備的傳輸信息的效率，特別是使用分插技術時，不僅可以對傳輸產品中的電路進行靈活性的分配，而且對整體局域網(wǎng)的建設也有很大的幫助。
3.3傳輸設備具有多樣化功能
由于傳輸信息的產品的體積非常小，在體積小這個基礎上，一臺傳輸產品設備上聚集了很多獨立的設備具有的功能[1]，很大程度地減少了這些獨立設備對光纖的占有數(shù)量和規(guī)模，從而提高了傳輸信息的線路的使用效率。傳輸產品多樣化的功能讓傳輸技術的質量和價值都有高效的體現(xiàn)，同時也為傳輸產品的用戶提供了一個非常便利的應用。
4無線通信系統(tǒng)中關鍵傳輸技術的種類
4.1MIMO技術
MIMO技術主要是利用多個天線實現(xiàn)多發(fā)和多收的目的，天線數(shù)量越多，信道的容量也就越大，通過技術的應用可以使信道的傳輸?shù)目煽啃源蟠筇岣?，并且使信道的容量也得到進一步的提升，有效降低誤碼率。目前，MIMO的相關理論已不斷成熟，國內外很多機構都專門建設了研究MIMO技術的實驗平臺，例如，在我國的東南大學和北京郵電大學就有專門的實驗室。我國對這種技術的研究也是源于20世紀末，截至2007年，我國自主MIMO技術的項目就有30多個，國家在啟動863計劃后，先后有十幾家高校和企業(yè)參與到了這個計劃中。
4.2OFDM技術
OFDM技術可以有效地克服信道頻率的選擇性衰落，其實是一種多載波調制。這個技術的使用原則是把信道分成多個正交子信道，然后再把高速數(shù)據(jù)轉換為并行的低速字數(shù)據(jù)流，再分別調制到子信道上進行傳輸。眾所周知，子信道上的信號貸款必然小于信道的相關帶寬，所以可以把每一個子信道都看成是一個平淡的衰落信道，在OFDM技術的實際應中，其本質是和交織、糾錯編碼結合在一起[2]。
4.3自適應傳輸技術
自適應傳輸技術可以根據(jù)不同的環(huán)境、業(yè)務需求等對傳輸?shù)哪Ｊ?、功率和帶寬等進行有效地改變，這樣不但保證了傳輸?shù)馁|量，而且也提高了對信道的使用效率。自適應傳輸系統(tǒng)的模型圖如圖1所示。
5傳輸技術在通信工程中的應用探究
5.1長途干線網(wǎng)中對傳輸技術的應用
在長途干線網(wǎng)的早期使用的是SDH，即同步數(shù)字系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，傳輸技術使用的用戶逐漸增加，由于SDH在進行長途信息的傳輸過程中，+MSC的間距相比較來說都比較大，所以在長途干線網(wǎng)中使用同步數(shù)字體系的成本比較高，而且不僅成本較高，使用同步數(shù)字體系的傳輸產品的各個方面都有很高的要求。為了解決上述的傳輸問題，技術人員往往會將WDM系統(tǒng)和SDH系統(tǒng)進行結合，這種二者結合的方式不僅沒有對傳輸產品的硬件進行改變，而且還增加了傳輸設備的容量。通過ASON系統(tǒng)和DWDM系統(tǒng)之間進行組合的方式，能把二者的優(yōu)勢有效地發(fā)揮出來，而且還能有效地提高整體網(wǎng)絡的功能。由于ASON系統(tǒng)有單節(jié)交叉等方面的特點，所以使用ASON系統(tǒng)不僅能增加容量，還能增加靈活性。
5.2本地骨干網(wǎng)中對傳輸技術的應用
通過對本地骨干網(wǎng)的研究分析，我們可以看出目前傳輸技術在本地骨干網(wǎng)中的應用主要表現(xiàn)在：通過智能網(wǎng)絡技術和同步數(shù)字系統(tǒng)等一些先進的傳輸技術在本地骨干網(wǎng)中的應用，很大程度地推動了我國計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展[2]，促進了我國通信工程中資源的高效使用。因為本地骨干網(wǎng)的容量較小，因此，在進行信息傳輸時只能傳輸一些容量較小的信息，這是本地骨干網(wǎng)最大的缺點。在本地骨干網(wǎng)中，傳輸技術有非常明顯的優(yōu)勢，即不僅具有很好的性價比，而且傳輸信號的效果也非常好。所以在進行短距離的信號傳輸時，傳輸技術的應用比較廣泛。
5.3無線傳輸中傳輸技術的作用
無線傳輸在傳輸信號時采用的是電磁波形式。在傳輸信號的方法中，無線傳輸?shù)某杀臼亲畹偷?，并且無線傳輸?shù)倪\行過程也相對比較穩(wěn)定。把無線傳輸技術和監(jiān)控技術結合在一起，可以形成一種無線監(jiān)控系統(tǒng)，無線監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)不同地區(qū)的信號之間的傳輸和監(jiān)控的工作。同時，利用無線監(jiān)控系統(tǒng)還能建立起便捷的視頻數(shù)據(jù)庫。因此，無線傳輸技術不僅能提高傳輸技術的擴展性，還具有十分高效的擴展性。
6應用效益分析
基于傳輸技術優(yōu)化設計無線通信終端系統(tǒng)，確保設計的無線通信終端是應用無線通信技術實現(xiàn)的，不僅能確保設計好的終端設備為一些便攜式電子產品提供無線接入的功能，也可以滿足人們隨時隨地上網(wǎng)的需求，使設計好的無線通信終端能夠擁有更多的用戶群?；趥鬏敿夹g優(yōu)化設計無線通信終端，可以有效地擴大無線通信的網(wǎng)絡覆蓋范圍，并且可以實現(xiàn)對整個城市的信號覆蓋。同樣，基于傳輸技術設計無線通信終端，也可以在手持終端以及增值業(yè)務中大量應用該技術，以發(fā)揮其積極的影響以及社會應用效益。
7結語
總而言之，通過對傳輸技術和通信工程進行全面的研究和分析，可以發(fā)現(xiàn)傳輸技術在通信工程中的發(fā)展會逐漸走向多樣性和多元化的道路。當傳輸技術出現(xiàn)多元化的發(fā)展時，會提高通信工程中一些相關傳輸設備的使用性能和效率。同時多樣性的傳輸技術能讓通信工程中的信號傳輸和網(wǎng)絡的連接變得更加便捷和穩(wěn)定，從而實現(xiàn)通信工程的有效、可靠和穩(wěn)定的運行。在通信工程中傳輸設備體積比較小的基礎上[3]，逐漸把很多獨立設備具有的功能進行了集中，這樣不僅能提高傳輸線路的使用效率，還減少了傳輸信號的成本，同時傳輸技術多樣化的發(fā)展趨勢，也對傳輸設備的功能進行了增加，從而提高了傳輸設備相關業(yè)務的能力。
【參考文獻】
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中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）12-0180-02
1 引言
隨著人類社會的發(fā)展，人們向大自然索取的資源越來越多，能源消耗日趨巨大，這種消耗往往都是不可逆轉的，所以當今社會以及全球越來越重視節(jié)能減排。歐美等國家先后出臺了很多節(jié)能策略，并且取得了很多成就。
校園作為社會的一部分，同時也占能耗消耗的重大比重[1]。校園內資源的浪費現(xiàn)象嚴重，長明燈、長流水等現(xiàn)象比比皆是，而且學校內人員眾多，建筑能耗[2]多，這就使得在校園內開展節(jié)能工作成為重要的環(huán)節(jié)，并且大學生素質高，只要很好的制定一個節(jié)能策略，就會很好的起到節(jié)能的作用，節(jié)能潛力巨大。
2 校園水電管理系統(tǒng)硬件設計
2.1 系統(tǒng)總體設計
本系統(tǒng)分為三個子模塊：（1）終端監(jiān)測；（2）數(shù)據(jù)傳輸；（3）平臺軟件。①終端監(jiān)測：主要是對水、電信息的采集，終端安裝智能表具。對電計量監(jiān)測，重點建筑根據(jù)各樓實際情況監(jiān)管到樓分項支路、層分項支路；水計量監(jiān)測點對樓宇總體一級計量監(jiān)測，對供水源頭（泵房）消耗進行計量監(jiān)測，并設置過濾裝置；②數(shù)據(jù)傳輸：主要依托于無線傳感網(wǎng)絡，采用Zigbee的傳輸技術進行數(shù)據(jù)的傳輸。配置并安裝好接口服務器、數(shù)據(jù)庫服務器等；終端采用具備遠傳功能的電子智能水表、電表的數(shù)據(jù)和控制線路布線、網(wǎng)絡布線、串口服務器、服務器等安裝，并接入校園網(wǎng)。③平臺軟件：系統(tǒng)實現(xiàn)基于節(jié)能監(jiān)管平臺的多系統(tǒng)集成，系統(tǒng)集成遵循“三個統(tǒng)一”的原則——統(tǒng)一門戶信息、統(tǒng)一身份認證、統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺。系統(tǒng)要求采用BS架構，用戶在任何聯(lián)網(wǎng)的計算機上經(jīng)過授權都可以進行數(shù)據(jù)查詢、分析和管理操作。系統(tǒng)采用樹形結構進行對象選擇操作，對象可以選擇樓、層、間，也可以選擇部門、學院，操作界面風格清新大方，易于操作，支持多業(yè)務操作。
2.2 系統(tǒng)總體解決方案和技術架構
本文設計的系統(tǒng)終端裝有支持RS485接口的智能表具，然后將終端表采集的電量、水量信息通過RS485轉Zigbee模塊，將信息轉化成Zigbee網(wǎng)絡無線信號，ZigBee終端節(jié)點（或路由節(jié)點）將信息傳遞到Zigbee網(wǎng)絡的協(xié)調器，Zigbee協(xié)調器帶有RS485接口，再通過RS485轉TCP/IP模塊相結合，通過校園現(xiàn)有以太網(wǎng)網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳。IT基礎設施有：校園網(wǎng)絡、主機存儲、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及應用服務。本系統(tǒng)以標準規(guī)范，信息安全，運維保障體系健全的要求設計。
2.3 設備遠程監(jiān)控
目前，校園網(wǎng)絡信息化建設已到達較高水平，校園局域網(wǎng)遍布校內各個建筑。具備使用校園以太網(wǎng)作為通訊線路的基礎條件。針對學校各建筑的水表的監(jiān)測，將每個水表（RS485接口）的信號通過串口轉換Zigbee網(wǎng)絡，然后Zigbee網(wǎng)絡通過RS485接口接到串口服務器，串口服務器將信號轉換到以太網(wǎng)學校網(wǎng)絡，最終所有水表的數(shù)據(jù)匯集到一臺服務器機上。
物理上，每個串口轉換模塊需要設置唯一的IP地址，將模塊連接到接入網(wǎng)絡的交換機即可。作為數(shù)據(jù)最終匯集的PC機，可以放在任何位置，只需保證網(wǎng)絡中所有模塊及PC機上網(wǎng)即可。在PC機上，可以使用相關軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及圖表顯示等功能。
由于Zigbee是一種短距離無線傳輸，雖然通過多級跳以及增加功率放大器的方式也能實現(xiàn)上千米的傳輸距離，但是就校園網(wǎng)絡目前的狀況而言，第一，由于校園樓宇眾多，還有兩個校區(qū)，兩個校區(qū)相距較遠，如果設置一個無線網(wǎng)絡會增加中心協(xié)調器的負載，而且信號傳輸質量也得不到保證。第二，目前校園網(wǎng)的鋪設已經(jīng)完善，學校各個教學樓、寢室樓、實驗室等都有校園網(wǎng)絡的鋪設。第三，水、電監(jiān)測點監(jiān)測多，有些節(jié)點還很隱蔽，直接用有線傳輸?shù)姆绞诫y以實現(xiàn)。
綜上所述，本文設計了Zigbee無線網(wǎng)絡與校園網(wǎng)絡相結合的方式來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)的采集。將每個校園里的建筑單獨劃分為一個獨立的單元，在這個單元里設計一個Zigbee無線網(wǎng)絡，將樓里的多個智能電表采集的信息統(tǒng)一發(fā)送到Zigbee協(xié)調器中，協(xié)調器帶有RS485接口，通過RS485將其與串口服務器連接轉換成以太網(wǎng)連接到校園網(wǎng)，數(shù)據(jù)中心直接通過ip地址就能讀取到各個表所采集的信息。如圖1所示，為數(shù)據(jù)傳輸體系結構圖。
3 結論
本文應用了無線傳感網(wǎng)絡的特點及優(yōu)越性，利用Zigbee無線傳輸技術，將底層的采集終端，通過Zigbee無線傳輸網(wǎng)路傳輸，再由串口服務器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，然后從數(shù)據(jù)中心調取數(shù)據(jù)后，用網(wǎng)站的形式進行分析監(jiān)管。系統(tǒng)用戶交互界面友好、操作簡單方便、設計方法邏輯思維強，后期維護方便，節(jié)省人力，能夠準確的對校園水電進行管理和統(tǒng)計。目前系統(tǒng)運行良好，對日后的節(jié)能控制策略的研究具有深遠的意義。
中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A
無人機自組網(wǎng)要求多架無人機進行數(shù)據(jù)交換和傳輸，而無人機自組網(wǎng)采用無線傳輸技術作為底層通信手段，無線信道本身的物理特性決定了它所能提供的網(wǎng)絡帶寬，再加上無線信道產生的碰撞、信號衰減、多徑干擾等因素，使無人機終端可得到的實際帶寬遠遠小于理論上的最大帶寬值。因此，選擇合適的物理層傳輸技術是提高無人機組網(wǎng)性能的關鍵性問題之一。
1無人機Ad Hoc 網(wǎng)絡特點
Ad Hoc網(wǎng)絡是一種特殊結構的無線通信網(wǎng)絡，其通信依靠節(jié)點之間的相互協(xié)作，以無線多跳方式完成。網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都帶有收發(fā)信機，采用分布式控制，同時具有主機和路由器的功能，可以不依賴預先存在的網(wǎng)絡基礎設施而快速展開，各節(jié)點可在不進行通知的情況下自由進入網(wǎng)絡和脫離網(wǎng)絡且不會導致整個網(wǎng)絡陷入癱瘓，具有自組織和自管理的特性。無人機Ad Hoc網(wǎng)絡在很多方面區(qū)別于其他通信網(wǎng)絡，表現(xiàn)在：
（1）移動自組織。除了網(wǎng)絡節(jié)點外沒有固定的基礎設施，每個節(jié)點都具有路由功能，支持隨時隨地通信，能自發(fā)組建移動網(wǎng)絡；
（2）動態(tài)拓撲。節(jié)點可以以任意可能的速度和模式移動，自由地加入或者離開Ad hoc 網(wǎng)絡，會導致網(wǎng)絡拓撲結構的變化。
（3）無線多跳路由。無線通信范圍外的通信需要由中間節(jié)點完成路由轉發(fā)功能。
（4）完全分布式。Ad Hoc網(wǎng)絡是由對等節(jié)點構成的網(wǎng)絡，不存在中心控制，管理和組網(wǎng)都非常簡單靈活。
（5）無線傳輸帶寬窄。它所能提供的網(wǎng)絡帶寬相對于有線信道要低得多，并且無線信道的質量較差。
（6）安全性差。自組網(wǎng)是一種特殊的無線移動網(wǎng)絡，由于采用無線信道和分布式控制等技術，它更加容易受到被動竊聽、主動入侵、網(wǎng)絡攻擊。因此，信道加密、抗干擾、用戶認證、密鑰管理、訪問控制和其他安全措施都需要特別考慮。無人機組成的Ad hoc網(wǎng)絡如圖1所示。
2 OFDM技術概述
OFDM的概念源自于頻分復用（FDM）和多載波通信（MC）技術，它是在MC的基礎上，使不同的子載波相互正交，這種正交性有利于克服FDM及通常MC中頻譜效率低的不足。其實質就是把高速率的信源信息流通過串并變換，變換成低速率的N路并行數(shù)據(jù)流，然后用N個相互正交的載波進行調制，將N路調制后的信號相加得到發(fā)射信號。
3 OFDM技術在無人機Ad hoc自組網(wǎng)中的優(yōu)勢
在無人機Ad Hoc自組網(wǎng)中利用OFDM技術的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）頻帶利用率高。OFDM系統(tǒng)由于各個子載波之間存在正交性，允許子信道的頻譜相互重疊，而不是傳統(tǒng)的利用保護頻帶分離子信道的方式，因此OFDM可以最大限度的利用頻譜資源。
（2）抗噪聲和多徑衰落能力強。OFDM系統(tǒng)可以把一個串行傳輸?shù)母咚贁?shù)字流轉化到多個低速率的并行信道上，這樣在每個子載波上傳輸?shù)姆栔芷诰拖鄳谋韧俾实膯屋d波系統(tǒng)上的符號周期長很多倍，從而使OFDM對脈沖噪聲和多徑時延失真的抵抗能力更強。
（3）易于實現(xiàn)真正的數(shù)字化調制和解調。與傳統(tǒng)的FDM系統(tǒng)不同，隨著數(shù)字信號處理技術和大容量可編程邏輯器件技術的發(fā)展，借助于FFT/IFFT變換，OFDM系統(tǒng)在基帶可以非常容易的實現(xiàn)對信號的全數(shù)字調制和解調，從而簡化了通信系統(tǒng)的實現(xiàn)。
（4）降低了均衡的復雜性。由于OFDM系統(tǒng)把整個可利用帶寬劃分成許多個窄帶子信道，對每個子信道而言，符號周期大大變長，單個子信道上的頻率響應變得相對平坦了許多，從而使信道引入的符號間串擾變得不再重要，因此所需的均衡要比串行系統(tǒng)簡單。
2 結論
本文通過對OFDM技術分析得出無人機Ad Hoc網(wǎng)絡的物理層采用OFDM技術，可以提高數(shù)據(jù)傳輸能力。無人機自組網(wǎng)方面，還有很多東西有待于研究和開發(fā)。本文僅僅是對無人機自組網(wǎng)物理層技術的探討，僅供參考。
參 考 文 獻
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