时间：2023-11-06 10:10:45
导语：在无线通信技术实验的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0358-01
一、无线通信的起源
很早以前人们就利用各种方式进行通信，比如烽烟、旗语等等，这些从某些意义上讲也是一种无线通信。但是这些办法只能在可视范围内通信，且只能传递一些简单的信息，为了将这些距离传送的更远，人们想出了很多办法，接力就是一种有效的方式。1837年，英国库克和惠斯通设计制造了第一个有线电报，人类通信进入了一个崭新的纪元。1860年，意大利人安东尼奥・梅乌奇，发明了电话，几十年之后，也就是在1895年，马可尼首次从英国怀特岛到30km之外的一条拖船之间成功进行了无线传输，现代意义下的无线通信从此诞生。两次世界大战强烈地刺激了无线通信技术的发展。美国于1946年首次开通了移动服务系统，主要用于警局、消费部队等大众安全部门。第一代无线通信系统称之为模拟蜂窝网，也就是俗称的1G。在该系统中，语音信号主要采用模拟调制。从2G开始，无线通信步入纯数字时代，2G时代的一个重大特点就是，所有的标准都是以商业利益为宗旨。3G时代刚刚开启不不久，4G时代已然来临。
二、无线通信的发展特点
无线通信本事突破了时间与空间的限制，近年来发展迅猛，其在发展过程中呈现出两个重要特点：
首先就是公众移动通信业务不断增长，工信部的统计数据显示，截止到5月底中国的手机用户数量已达到12.56亿人，相较4月份增长了0.36%，比去年同期增长了7.82%，相当于中国90.8%的人都在使用手机。可以说，绝大多数人都在使用手机，手机成了我们生活中不可缺少的部分。
其次，无线通信技术在不断地升级换代。任何技术本身都不会是完美的，无线通信技术也一样。虽然无线通信技术已经发展了很多年，但是远远谈不上成熟。可以说无线技术仅仅只能说是达到了一个相对的成熟期。在当前看来，老的无线技术不断地升级以适应现实的发展，新的无线技术又不断展现。
三、当前无线通信技术热点
3.1 WiFi与WLAN
WLAN即无线局域网的英文简称：Wireless Local Area Networks；它利用了无线技术，摆脱了通信电缆的束缚，使得用户可以很方便地透过无线电波与互联网联接，近年来，这种技术的发展相当迅猛。目前市面上的家庭路由器已基本上由无线路由器所占领，其流行程度可见一斑。
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信号。Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线高保真）是IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）定义的一种工业无线通信标准，其本质上是一种商业认证。Wi-Fi是目前WLAN的主流标准，占有统治地位，其工作在2.4GH开放的ISM频段。Wi-Fi发展顺序为802.11a、802.11b、802.11g、802.11n其传输频率由之前的最高11Mbps到现在的540Mbps。在目前的互联网潮流下，无线局域网标准Wi-Fi得到了跨越式的发展，各种无线通讯设备如雨后春笋般涌现。
3.2 WiMax
WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access），即全球微波互联接入。WiMax也被称为IEEE802.1标准。WiMax是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMax的技术较为先进，采用了OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等代表未来技术发展方向的技术。相较于其他无线通信技术，其主要技术优势在于较高的通信频率和频谱利用率。不同于WIFI所采用的2.4G的通信频率，WiMax所采用的频率范围相当宽泛，最高可以达到11G。就目前的情况来看，经过了这几年的热闹，WiMax有走向没落之势WiMax提出之初给出的理念是：WiFi的加强版，后来又发现其定位和移动通信一样，可以是终端用户任意上网链接，然而这些功能现有的移动通信协议都可以做到。目前WiMax所面临的竞争，既有WiFi又有现在的CDMA，WCDMA等3G、4G技术。WiMax的技术覆盖范围过广，市场定位模糊是其商业化的最大致命伤。WiMax的没落与其说是技术的没落，不如说是商业或者市场的没落，而不代表其技术不先进。
3.3 UWB
UWB（Ultra Wideband）是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。从技术本质上来说，UWB不使用无线载波，而是采用时间间隔极端（
四、无线通信的发展趋势
时代在进步，技术在前行。任何事物都是在不断进化以适应未来的发展。无线通信技术也是一样。一些落后的技术将会逐渐淘汰，一些技术经过改进得到新生，新的技术将不断涌现参与无线通信技术的竞争。总体来说，无线技术就是我们的未来，自由永远是人类不变的追求，这也是无线通信最核心的价值体现。在未来其无线通信技术将呈现以下特点：
4.1 技术互补性增强
无线通信技术有很多种，每种都有其最合适、竞争力最强的那个应用领域和覆盖范围。就目前的技术范围来，还不存在一种无线通信技术能够包打天下，在任何环境都适用。应该可以说在较长一段时间内，这种技术也不会出现。这样的技术特点，就决定了各种无线通信技术必须互相补充才能完全满足用户需求。因此在应用开发上，如何使用户在无知觉间实现各种无线连接的切换，是一个很重要的方向。智能、简单这是无线应用应该走向的方向。用户无需了解各种无线技术的优劣点，只需方便自由地应用即可。
4.2 联合化、一体化、宽带化
未来的通信终端必将是处理器和通信的结合体。目前流行一种说法是让所有的人和物体都接入互联网。如何接入？唯有无线通信。网络的融合包括核心网、接入网、业务的融合。各种无线通信技术WiMax、蓝牙、UWB等等最终都将与互联网相互融合。向互联网迁移，已经是各种技术发展的一个大的趋势：电话网与互联网的融合、电视网与互联网的融合；人们使用移动网络上网、使用WIFI上网这些都离不开互联网。这些无线技术如何更好地和互联接入是一个重要的领域。
4.3 无线通信与其它技术领域的交叉融合
当今科学领域不断飞速发展，各种新技术层出不穷。技术领域的划分也越来越细，同时各学科的交叉融合也越来越普遍，无线通信也不例外。从通信的角度讲，目前只要是需要进行通信的领域都可以使用无线通信技术。如果按照这个理解，无线通信的应用空间只会越来越大。无线化，是一个难以抗拒的诱惑。无线抄表、无线门铃、无线防盗、无线物流监控、无线火灾报警系统……各种新型的应用领域不断出现。未来无线通信的领域只会越来越多，这是毫无疑问的。
随着社会不断的发展需要，各种无线通信技术将会应用到各个领域，发挥出自身的特点及优势，创造出巨大的经济效益。
参考文献
简述城市照明监控网络现状及存在的问题，提出以国际新型无线通讯技术cynet为核心，结合RFID、谷歌实景技术构建城市智能照明监控网络的可行性，在实现单灯监控的基础上结合改善城市照明监控网络的基本功能。
关键词：Cynet网络技术 RFID技术 单灯检测
一、城市照明监控系统现状及存在的问题
目前国内应用的城市照明监控系统主要有南京理工科技系统有限公司开发的SCADA-LD2000城市路灯亮化无线监控系统、山东泰安地天泰新技术开发有限公司开发的LDWSC城市路灯智能监控系统、中国电子科技集团第五十研究所开发的WJ系列无线多媒体路灯监控系统、辽宁丹东三安技术发展有限公司开发的SA路灯监控管理系统等等。
归纳起来，这些系统都存在着一些应用问题：
1．精度不高。
只能达到基站级别（路灯控制箱），最多到回路，精度不高，还远未达到单灯监控的水平，更不能体现智能化。虽说可根据所测电流量与数据库中所存标准值进行比较，从而计算出亮灯率、功率因素等参数，但由于现场状况多变，监控手段所限，仍然停留在估算的水平上，根据回路电流估值本身并不精确，参考价值也就大打折扣。而要达到单灯监控，采用怎样的通讯手段和方案、如何控制成本，都将是困扰其实现的难题。
2．不能适应节能及监控新光源要求。
近年来，能源问题日趋紧张，国家大力宣传在城市照明行业发展节能新技术，采用节能新光源，倡导“绿色照明”新观念。为顺应国家能源战略的总体要求，各种路灯节能设备在城市照明行业得到普遍应用，但目前采用的节能器，大多设置在控制箱端，体积庞大，控制线路长、设备多，因而节能效果也受到一定限制。尤其引人注目的是如何对国家大力支持发展的、呈分散分布的太阳能灯实施监控，达到“分散测控，集中管理”的要求，也已成为新光源推广使用中的迫切难题。
二、目前的各种无线网络技术和GIS技术的应用
目前的各种无线网络技术和GIS技术的应用在城市照明行业方兴未艾，呈蓬勃发展应用态势。但前者主要作为信息传输主干网，难以精确监控；后者主要处理静态数据，不具实时监控能力。二者都分属独立的系统，无法集成。尤其不足之处，主要表现在防盗和节能方面。
现就以上的问题进行思考，参考现代信息技术中的热点将cynet网络技术、RFID（无线射频识别）技术、谷歌实景技术等国际领先的新技术基础上有机结合起来，设想仍然利用城市公用数据网（一级主干网，VPN公网）作为现场基站和监控中心的信息传输途径，在照明现场组建微型无线监控网（二级子网，无线局域网），采用“接力”方式构建整个城市照明监控网，从而克服由于现场环境（地理位置、供电条件、节点状况）变化对监控效果的干扰，达到迅速而精确地采集现场数据、动态监测现场设备运行状况、全面了解、及时更新照明设施数据库（局部和全局）的三重目标，彻底解决“最后100米、10米”的数据通信问题。
三、基于国际新一代无线技术的城市照明系统组网设想
城市照明涉及到的数据主要有两类：一为静态的，即设施库，如线路长度、灯盏数、控制箱等。二是动态的，即工作参数：如电流、电压、亮灯率、功率因素等。静态数据也可能发生动态变化，如工程改造，发生盗失等，而监控系统则主要用于对动态变化的对象进行管理。
Cynet是一个强大的自我形成、自我恢复的低频无线网状网络，可提供一个完整的控制、通信网络和不同类型光源设备的解决方案。设想为每个监控对象（如一盏路灯）建立现场档案（RFID标签），既存贮静态数据、也存贮动态数据，工程竣工或改造完成后，对现场数据进行读写并保存于各自的存储器中（也可存放于各中心节点）。当监控中心需更新数据库时，通过网络调用各个节点的现场数据，并与中心原始数据进行对照，即可得到最新结果。
四、城市照明节能系统中的节能技术分析
当今国际上流行的城市道路节能照明节能方式是采用智能调控技术，它充分考虑城市道路照明的实际状况，依据人体工程学中的视觉理论，采用现代控制论中的最优控制方法，实现对路灯电流及照度的动态智能化管理，即TPO管理（TIME时间/PLACE地点/OCCASION场合）。
此项技术的基本思路就是：在繁忙的时段，控制路灯保持原设计的照度；接近午夜时分，道路上人少车稀时，开始自动调整电流，通过对用电电流的智能控制，减少后半夜因城市整体的用电减少所引起的电网电压的升高。
通过调整供电电压，降低不必要的损耗，不仅可以达到节电的目的，同时，还能保护终端设备，延长设备的平均使用寿命。
五、城市照明节能系统节能原理探索
智能照明调控装置工作原理，采用微电脑控制系统，实时采集输出、输入电压信号与最佳照明电压比较，通过计算进行自动调节，从而保证输出最佳的照明系统工作电压。
其特征是基于无线寻址技术，提供一个集成化、智能化的控制，可用于远程控制和路灯照明装置或类似用途固定式监测。
该系统包括以下主要功能模块：
控制系统用户界面・ 通信服务器
GPRS的连接 ・ 数据集中器
无线网状网・ 灯控制器节点
该系统的基本描述：
按照标准的Windows应用程序，灵活的控制系统的用户界面。
手动远程控制单个、分组或整条街道的路灯。
・通过设定日期和时间规则，自动远程控制灯具亮度的变化。
・从每盏灯控制器的诊断信息反馈显示路灯状态。
・每个控制器可控制高达255盏路灯。
・远程通讯采用GPRS完成控制系统之间的联系和控制。
・通信服务器系统可管理多组控制系统。
・CyNet无线网状网络之间提供通信链路水平集中和个别灯控制器。
・CyNet网状网具有自我形成和自我修复功能，提供一个稳健可靠的无线网络系统。
・无线网络工作在ISM频段，通常是433或868、915兆赫，其他频率也可以支持。
・灯泡控制单元基于标准的无线模块，符合FCC和ETSI标准。
・硬件接口灯和电子或电感镇流器或驱动电路可定制，如LED、HID或钠灯等，系统对各种光源的选择敏感度不高，均可通过参数调整改变控制方式。
六、城市照明组网节能系统的组成
客户方监控中心
计算机应用软件通过网络登录到指定服务器与集中器进行数据交换和下达指令；
监测系统集中器
通过GPRS通讯方式登录到指定服务器与监控中心进行数据和指令交换；通过433MHz/10mW ISM频段与现场路段中检测的路灯模块通讯，实时监测路灯灯具的电流、电压和器件小环境内部的温度；
现场单灯检测模块
由远程终端控制器接口板供电，并通过一定电路配合进行路灯线路的电流、电压检测；由微控制器内部的温度传感器检测控制器内部小环境的温度；通过433MHz/10mW ISM频段与集中器进行数据交换和接受指令；
七、城市照明组网节能系统的链接架构
该路灯控制系统主要由计算机控制中心、服务器、集中器和智能控制模块组成。
计算机控制中心主要负责指令的发送和数据收集、定时控制、路灯管理等。计算机控制中心通过应用软件可以根据具体需要对大的片区划分成不同的区域控制，或者设置成统一的区域进行控制。
服务器主要是用来协助不同的集中器与计算机控制中心之间交换数据。因所有的集中器均通过GPRS网络连接，在于计算机控制中心交换信息时，由服务器进行流量和数据调配。
集中器是用来管辖某一区域的数据收集和指令发送设备，作为计算机控制中心与每一个智能控制模块之间的桥梁，集中器负责把计算机控制中心发送到指令准确的转达到相应的智能控制模块，并确定指令是否成功执行，并智能所搜集的路灯电流、电压、亮度、模块温度和射频信号强度信息反馈到集中器由集中器统一经服务器汇报给计算机控制中心。
智能控制模块是专门负责监控路灯镇流器工作状态的设备，主要检测镇流器的电流、电压来判断路灯的工作状态，当某一电压
计算机应用软件也可根据智能控制模块的分布不同而设置成不同的段以及段内的左右选项。
八、城市照明组网节能系统之功能实现
在保证路灯监控中心原有监控系统正常工作的前提下，平行运行该监测系统，监测高压钠灯灯具的电压、电流信息及器件小环境内部的温度参数；
路灯状态信息通过“铂之翼”系统集中器统一管理，并使用GPRS通信方式上传至监控中心；
所检测高压钠灯灯具的电压、电流和温度等如果发生异常，通过在线计算机应用软件进行报警，判断灯具工作状态；
可以将路灯的位置在Google地图中定位并显示相应的状态信息；
通过网页形式快速查询路灯的状态信息，及时了解在线监测灯具的最新运行状况信息；
九、结束语----该系统的多重技术先进性
1、系统化：集多学科技术于一体的现代化控制系统，可控制到任意一盏路灯。
2、智能化：具有信息采集、传输、分析及反馈等特征功能的系统；
3、网络化：是区域、城域、甚至更大范围的控制系统；
关键词：4G；无线通信技术；油田专网建设
近年来，在经济全球化的影响下，国际交流愈来愈频繁，这个交流不仅仅指的经济上的交流，更是文化与技术上的交流。在此背景下，我国的科技发展也得到了飞速提升，尤其是信息化技术和数字化技术的发展更是日新月异。无线通信技术是依托于信息化技术和数字化技术的一种高新技术，而随着近年来4G网络的发展，又出现了一种新的4G无线通信技术，该技术在我国的油田专网建设中得到了十分重要的应用。以下笔者就结合我国的油田专网建设现状来谈谈4G无线通信技术背景下油田专网的建设。
1、4G无线通信技术简介
1.14G无线通信技术的定义4G具体指的是第四代通讯技术，其中G即generation（第一代）的意思。国际电信联盟规定了4G的两个标准为：⑨数据传输速度快：4G通信技术应当要拥有固定状态下不低于1Gbps的数据传输速度、移动状态下100Mbps以上的数据传输速度，这点要比目前常使用的拨号上网快出近2000倍；⑨图像传输清晰度高：4G通信技术应当集3G网络和无线局域网为一体，能够支持高质量图像的传输，并且图像清晰度应当要与高清电视差不多。综上所述，我们可以将4G无线通信技术定义为：固定状态下数据传输速度大于1Gbps、移动状态下数据传输速度大于100Mbps、可以在两种状态下互相切换、有效支持下一代网络应用的新一代通讯技术。1.24G无线通信技术的优点4G无线通信技术具有以下优点：⑨高速性：拥有比现今3G通信技术高出数千乃至上万倍的数据传输速度；⑨灵活性：可以实现随时随地通信及快速浏览网页、玩游戏等，几乎等同于一台无线联网的电脑，能够有效保障数据传输的流畅性；⑨多样性：区别于现今3G通信技术，采用了正交频复用技术，可以提供多样化的增值服务；⑨优质性：网络覆盖范围十分广泛，并且通信质量也非常之高，可以提供优质的无线多媒体服务；⑨经济性：部署过程相对灵活简单，并且可以在3G网络的基础上进行架设，因此建设费用相对较低。
2、4G无线通信技术背景下油田专网的建设
2.1数据采集系统数据采集系统是一种采集设备，通常设置在油井井口处，例如传感器和RTU等，主要任务是采集油井的状态数据，以便于进行油井分析。以4G无线通信技术为依托的数据采集系统主要是由采集设备、监控设备、无线传输系统以及交换机这几部分组成的，在工作过程中，其首先会选择适当位置来架设传感器，然后通过传感器来采集和整理油井数据，再通过无线传输系统上传数据至监控中心，最后再由专业的工作人员对数据进行分析。2.2数据传输系统为了保障数据传输速度和效果，利用4G无线通信技术所建设的数据传输系统采用了260M的LTE无线宽带通信系统，在全IP网络的基础上进行架设，这大大增加了组网方式的灵活性；而核心技术则采用了自适应编码调制及重传等，大大增加了系统的覆盖范围，同时也有效提高了数据传输的可靠性与安全性，增强了频谱适应性，即使是较大数据量的数据包也可以轻松实现传输。另外，利用4G无线通信技术所建设的数据传输系统还在主站与监控模块之间构建了安全稳定的数据传输通道，便于进行远程设备管理和操作。2.3监控系统监控系统在整个油田生产系统中占有很重要的地位，它是保障油田生产安全性和稳定性的重要基础。为了保障监控系统工作的即时性和有效性，在应用之前应当先对其进行严谨的实验，检查4G网络的性能和设备是否符合标准。4G无线通信技术背景下的监控系统采用了LTE无线传输网络，选择好试验点后与数据采集系统进行对接，这样可以减少成本。监控系统主要是由核心设备、基站、网管服务器及交换机等组成的，架设系统时要充分结合实验点的实际情况，并严格测试安装质量。对系统的数据传输速度和容量的测试结果为：工作频率约为223MHz-235MHz，频谱效率约在2.5bps/Hz以上。若接入设备带宽为1MHz，则数据传输速度可达到1.84Mbps。通过分析试验结果发现，差异主要来自于主站软件的性能较差，更换对接口转换程序后进一步提高了系统的通信速度。
3、结语
综上所述，4G无线通信技术具有高速性、灵活性、多样性、优质性及经济性等优点，在油田专网建设中，利用4G无线通信技术进行数据采集系统、数据传输系统及监控系统等系统的建设，可以有效保障油田信息传输速度和效果，同时还能够节省成本。未来，我国仍旧会将重点放在对无线通信技术的研发上面，以求找到更加适合于油田专网建设的通信技术。
参考文献：
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[2]唐勋，王超强，刘策.4G通信技术在海上油田的研究与应用[J].广东化工，2014，20:79-80+84.
关键词：模拟射频；长距离；无中继；色散补偿；光放大器
1 概述
射频光传输由于其具有频带宽、体积小、重量轻、损耗小、抗电磁干扰、低色散等多方面的优良特性，在电子战、雷达、无线通信、射电天文和有线电视等军事和民用方面都获得了广泛的应用[1]。射频光传输主要功能是将射频信号调制到光上实现信号的远距离传输。
宽带模拟射频信号超长距离无中继光传输系统实现光发射机和远端光接收机之间无中继的光纤直接连接，也就是说光纤线路中间没有光放大器或光电转换器等中继设备，这种宽带模拟射频信号超长距离无中继光传输系统的一个应用方向为通信线路经过沙漠、沼泽以及海底等无人区的问题，同是还可以应用于超长距离的分布式雷达，大幅度降低中继站的建设与维护成本[2-3]。
与传统的短距离射频光传输系统相比，存在很多需要克服的新的技术难点；由于光传输距离变长后，光链路中的噪声会变差，光线长度带来信号的衰减以及光色散引起的周期性衰弱等成了宽带模拟射频信号超长距离无中继光传输所面临的技术难点。目前国内外研究及工程应用主要是针对数字方面的光传输系统，研究模拟的超长无中继射频光传输的相关报道非常少。因此，研究宽带射频信号的低噪声、大动态超长距离传输及其工程实现具有重要意义。
2 宽带模拟射频信号超长距离无中继光传输系统分析
2.1 长距离光传输影响因素
虽然光信号在光纤中传输的损耗很低（0.2dB/km），但在光调制解调过程中也会引入损耗，同时也还会出现非线性失真和噪声。激光光源产生的频率不完全是一个点频的光波长，有一定的带宽，同时不同频率光信号在光纤传输的速度是不同的，速率不同即时延不同从而引起色散，当色散累积将最终导致宽带射频信号的幅度平坦度、噪声等信号质量严重恶化[4]。
因此长距离光传输链路与传统光链路相比必须重新设计，以改善长距离光链路带来的性能恶化。为了保证宽带信号超长距离光传输的可行性，光链路的优化设计所采取的关键技术是至关重要的。
2.2 长距离光传输的关键技术
2.2.1 光功率补偿
光链路功率的衰减可以通过光放大器放大来补偿，但光放大信号的的同是也会产生大的噪声，所以长距离光传输必须采用超低噪声的拉曼放大器（RA）来实现；由于长距离光的差损非常大，在放大链路中把噪声降到系统可以接受的同时还需要高增益的掺铒光纤放大器（EDFA）。
掺铒光纤放大器（EDFA）一般由主要有放大介质和可以提供高能量的泵浦源组成。泵浦光提供能量使铒纤中的铒离子由基态向高能级跃迁，实现粒子束反转分布而产生放大[5]。由于EDFA具有泵浦效率高、工作性能稳定、带宽大、增益曲线好以及技术成熟等特点，在模拟和数字领域的应用已经相当成熟，解决了链路中传输距离受光纤损耗的限制。与数字超长距离光链路相比，模拟超长距离光链路的对噪声恶化要求更高，如果在链路采用级联多个EDFA将会使链路中产生很大的自发辐射噪声（ASE）而建的信号的信噪比。
拉曼放大器（RA）工作原理是向光纤输入高功率泵浦将信号放大，传输光纤得到大的能量而产生增益。由于其具有极低的噪声系数等特点，与EDFA放大器一起配合使用，在跨长距离的发射端或接收端等应用场合使用。
2.2.2 色散补偿
由于不同波长的光信号在光纤中的折射率是不一样的，所以在光纤中的传播速度也不相同，从而在光纤中产生光的色散现象[6]。
在超长距离微波信号传输过程中，光纤自身产生色散效应会导致传输信号功率周期性衰减的同时，还会引起微波信号波形失真，从而导致传输带宽受限，随着传输信号频率越来越高和传输距离的增长将使这一效应更加明显。因此在超长距离光传输系统中色散是限制微波光传输的主要原因。在模拟超长距离光传输中，为了尽可能减小色散对系统信号的影响就必须采取一定的色散补偿技术，即采用负色散器件对光纤的正色散实施抵消。同时必须准确的计算光链路所需要补偿的距离，来保证链路既没有欠补偿，也没有过补偿带来浪费成本，从而提高链路的性能指标。
2.2.3 非线性效应
光链路中进入光纤的光功率不高时，光纤的折射率和损耗基本是线性的；然而光功率非常大时，则会产生受激布里渊反射，大部分的输入光功率在光纤传输过程中被转换成反向传输的斯托克斯光，从而正向传输的光信号大幅度的衰减，同时造成系统链路插损和噪声系数的恶化[7]。因此，在光链路设计中充分考虑非线性效应的影响，提高光信号功率在光纤传输的有效性。
3 宽带模拟射频信号超长距离无中继光传输系统的实现
根据图1中宽带模拟射频信号长距离无中继光传输系统的链路结构，采用光放大与色散补偿技术，传输距离大于200km的无中继宽带射频信号的光传输。研究项目中射频信号频率宽带从500MHz到5.5GHz，信号输入最大不超过-30dBm，整个链路在传输距离为250km的情况下增益要求大于30dB，带内噪声输出功率：≤-50dBm（测试条件：RBW：10kHz；VBW：10kHz）。
长距离无中继光传输系统在实现过程中为了提高整个链路增益、降低链路的带内噪声输出功率，我们在射频输入端加一定增益的低噪声放大器，同时保证输入射频信号在光调制的线性输入区，同时在光解调模块输出端同样加低噪声放大器来补偿光链路的增益。
根据图3到图7的仿真和实测结果可以看出，当长距离无中继光传输系统没有做色散补偿时，链路幅度平坦度摆幅非常大，不平坦度大于40dB，根本无法满足系统使用要求；当进行一定的色散补偿后，链路幅度平坦度在短接时与长距离光有色散补偿测曲线基本一致，同时长距离光链路中采用拉曼放大器与EDFA光放大器结合补偿光路带来的插损，整个光链路增益超过40.15dB（射频放大器与光放大器增益超过170dB），幅度平坦度优于±3.5dB，带内噪声输出功率降低到-62.80dBm（测试条件：RBW：10kHz；VBW：10kHz）。同时我们做了相应的环境适应性试验，系统各个性能指标稳定，完全能够满足后续工程项目使用要求。
4 结束语
文章对宽带模拟射频信号超长距离无中继光传输系统中的关键技术进行了分析研究，提出了包括功率衰减补偿、色散补偿和非线性等光链路设计搭建方案，最终实现了宽带模拟射频信号超长距离无中继光传输系统的工程化应用。为后续需经过沙漠、沼泽以及海底等无人区问题的军民用超大规模雷达天线组阵、超长距离的远程测控提供很好的解决方案，并大幅度降低中继站的建设与维护成本。
参考文献
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【关键词】超宽带；无线通信；特点
一、前言
超宽带无线通信（Ultra-Wideband，UWB）技术作为一种全新的无线通信技术，正日益受到通信界的关注，UWB技术起源于20世纪50年代末，此前主要作为军事技术在雷达等通信设备中使用。随着无线通信的飞速发展，人们对高速无线通信提出了更高的要求，超宽带技术又被重新提出，并备受关注。本文主要介绍超宽带无线通信技术的定义、特点和基本原理，并介绍了超宽带无线通信技术的实际应用和发展情况。
（一）UWB的定义
美国联邦通信委员会（FCC）对超宽带定义为：超宽带是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%。例如一个中心频率为1GHz的UWB系统，它的射频带宽应在250MHz以上。UWB技术是一种无载波通信技术，它采用极短的脉冲信号来传送信息，通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。这些脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz，因此最大数据传输速率可以达到几百Mbps。目前，FCC开放的频段是3.1～10.6GHz，虽然UWB的带宽非常宽，传输速率可达几Gbps到几十Mbps，但是UWB系统发射的功率谱密度可以非常低，甚至低于-41.3dBm-FCCPart15的FCC规定的电磁兼容背景噪声电平。在高速无线通信的同时，超宽带设备所需的发射功率非常小，仅仅是现有设备的几百分之一，对于普通的非超宽带接收机来说近似于噪声，因此从理论上讲，超宽带可以与现有无线电设备共享带宽。所以超宽带是一种高速而又低功耗的数据通信方式，它有望在无线通信领域得到广泛的应用。
（二）超宽带无线通信的特点
1、频带宽，传输速率高 超宽带以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输，并且不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源，而是共享其他无线技术使用的频带。从信号传播的角度考虑，超宽带无线通信由于能有效的减小多径传播的影响而使之可传输高速率数据。
2、结构简单，成本低 在超宽带脉冲无线通信系统中，没有在常规的基于对正线载波调制的无线通信系统中所需的上、下变频电路、中频电路和各种滤波器，实现比较简单，易于全数字化，因而成本低。
3、多径分辨能力强 由于常规无线通信的射频信号大多为连续信号或其持续时间远大于多径传播时间，多径传播效应限制了通信质量和数据传输速率。超宽带无线通信采用的是持续时间非常短的窄脉冲，其占空比极低，多径信号在时间上是可分离的。发射窄脉冲的超宽带无线信号，在多径环境中的衰落不像连续波信号那样严重。大量的实验表明，在常规无线电信号多径衰落深达10～30dB的多径环境，对超宽带无线电信号的衰落最多不到5dB。
4、穿透能力强 在具有相同绝对带宽的无线信号中，UWB脉冲的频率最低。因此它相对毫米波信号具有更强的穿透能力。
5、隐蔽性好 由于UWB信号采用了跳时扩频，其射频带宽可以达到1GHz以上，并且所需平均功率很小，信号被隐蔽在环境噪声和其它信号中，难以被敌方检测，必须采用与发端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调，因此增加了系统的安全性。这是超宽带无线通信最突出的特点。
6、功率低，功耗小 由于超宽带信号具有极低的辐射功率，且其频带极宽，导致其功率谱密度极低，甚至低于环境噪声电平，使得超宽带通信系统具有低截获/低检测特性，也不会对现有的常规通信系统产生不良的干扰和影响，可与之共享频带实现共存，从而使频带资源得到充分利用。低功率又意味着低功耗，非常适合移动通信设备的应用。同时非常低的辐射功率大大降低了对人体的有害辐射。
（三）超宽带无线通信的应用和发展
1、应用领域广泛 由于具有明显的技术优势，UWB技术应用领域非常广泛。超宽带可以用于低截获率的内部无线通信系统、超宽带雷达、防撞雷达、高精度定位系统、无人驾驶飞行和探地雷达等；在信息技术化的今天，超宽带无线通信在智能交通系统、成像应用、无线传感网络以及射频标识等领域都有很大的应用前景。在数字化办公方面则是把传统的有线连接升级为现在的无线连接，从而使得办公的环境更为方便，灵活。同时由于超宽带无线通信的高传输宽带，使得计算机无论是外设还是主机与会议设备、投影仪、显示器等设备之间都可以进行连接。与此同时，因为其终端便于携带，因此，无论在任何地点都可以接入当地的 UWB 网络，从而利用当地的设备临时构成属于自己的一台多媒体计算机，给我们带来了很大的便利。
2、技术研究日益成熟 超宽带无线通信目前还是一种新兴的无线通信技术，具有传输速率高、发射功率低、通信距离短、多径分辨率高等优点，对于将来数字化的实现具有十分重要的作用。虽然其传输理论还需更深入的研究挖掘，还处于初级的研究阶段，但是相信伴随着不断地完善，超宽带无线通信技术的前景将会非常广阔。
二、结束语
超宽带无线通信技术作为一种新兴的无线通信技术，还处于研发阶段，无论在理论还是应用方面仍有待深入探讨随着无线多媒体应用的普及，预示着超宽带无线通信在通信领域消费电子领域中将得到大规模应用，前景也将非常广阔。
参考文献：
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[3]孟琰，史健芳. 超宽带无线通信技术发展浅析. 科学之友.2012（6）.
【关键词】无线通信；铁路运营
1.铁路无线通信的特点
对大多数人来说，铁路已经不再陌生，就是火车行驶的铁质轨道，不过这只是传统的侠义上的理解。现代的铁路不单单是指火车行驶的铁质轨道，高铁、地铁行驶的轨道也统称为铁道或铁路。铁路无线通信就是火车、高铁以及地铁在轨道上行驶时用到的无线通信技术。它是一个复杂的信号传输系统，不只是列车乘务人员以及列车乘务员与车站值班人员之间的语音通讯系统，还包括车次传输系统、无线电子闭塞系统、列车防护通信等等，其主要特点包括以下几点。
1.1结构复杂
铁路无线通信包含多种信号传输系统，其结构复杂是一大特点。有用于列车站场工作人员语音对讲的语音传输系统，有用来传送车次信号的无线车次传输系统，有用来引导列车行驶的无线导航系统等等。复杂齐全的无线通信系统，使得列车在行驶中能够完全接受各路信号，便于列车驾驶员对行驶列车进行及时操控，是确保铁路运营安全的前提。
1.2精密
铁路无线通信系统结构虽然复杂，但很精密，灵敏度很高。现代铁路交通一般里程较长，途径地域也多，各个路段的无线信号很容易受到外界干扰，铁路无线通信的精密性特点，可以让列车在复杂的信号环境下正常接收铁路无线信号，引导列车正常行驶。
1.3移动性
所谓移动性，是指铁路上的无线通信大多数是在行驶的列车上的实行收发的，列车在高速行驶下对一些列的铁路无线信号实现收发、解调，并根据信号指示引导列车正常行驶，完成中途列车避让、列车进站、列车离站等调度行为。移动性是铁路无线通信的主要特点，也是实现无线通信的技术难点。因为铁路无线通信的主体是行驶的列车，高速行驶的列车对于无线通信信号的方向、强度有着一定的要求。
1.4分段传输
因为铁路通车的里程较长，列车行驶速度较快，只靠一个无线通信信号收发站来完成对列车的全程引导是不可靠的，也是不可能的。分段传输，将列车行驶的里程分成几小段，每段设置一个铁路无线通信站，即车站，来对列车进行无线通信信号的引导。
2.现代铁路无线通信的应用
现在无线通信技术在铁路上的应用已十分成熟，不管是火车、高铁还是地铁都有着功能多样的铁路无线通信系统，主要有以下几项。
2.1车次编号发送系统
列车离站或进站前，机车司机通过数字键键入车次号，由显示器复示，司机确认后。由车载CPU 控制编码进行调制，并通过无线列调或专用电台发射到下个车站，以便下个车站做好列车的引导作业。而当列车进站时，利用机车司机呼叫车站值班员的3-5秒时间内完成车次号的再次传送，经值班室仪器解调后传输并显示给行车调度员，完成当前进站列车车次号的报道并进行列车跟踪引导进入合适的挡位。
2.2站场调车通信系统
铁路站场调车过去采用灯光、叫笛等原始设备进行信号传输，安全性极低。 铁路电务部门首先把无线通信引入站场调车并取得了成功。缩短了车辆停场时间，提高了调车效率 。通过每隔3～5公里范围在铁路两旁的护栏上设置10～15个独立的无线通信装置，来传输语音、音响 色灯信号等信息，也可传送卫星定位信息和数据信息，对进站列车进行减速、避让的指挥引导。而工作人员可随身携带语音发送设备，通过中央控制台对各个无线通信装置予以信号指示。
2.3铁路闭塞系统
铁路闭塞系统是一种列车安全防护系统，当列车进站的车次信号传送到车站值班室以后，值班室通过中央控制台对铁路地面的无线通信装置进行参数设置，只有参数和列车车次号一致的列车才能进入该路段，而参数与列车车次不一致的列车不能进入该路段，实行铁路闭塞。同时，车站也可用探询方式对列车作自动应答，解除原封闭区间，同时操纵本站出站信号机和下一进站信号机，启动转辙机和相应的信号标志，排好进路，保证进出站列车的安全。
2.4卫星定位系统
铁路运输效率与车重、车速、密度三大因素有关，其中车速和密度是靠信号设备来保证的。在中、低速行车时信号对行车控制十分有效。但如果列车行驶速度很大，就会没等机车司机看清地面信号反应过来，信号机就一晃而过了。因此自动闭塞路段长短的划分就成了一个难题，也存在着安全隐患。而卫星定位系统可以通过实时的遥感探测技术对行驶列车进行实时跟踪，迅速掌握列车位置、速度、密度，并通过地面控制中心的无线通信装置予以传达，经地面控制中心分析作出引导方案。
2.5列车防护通信
当列车发生意外事故脱线或翻车时，可能侵入邻线，造成突发事故。此时脱轨机车的乘务员如果能及时发出无线报警信号，在1.5公里之内其他行驶机车收到信号后立即采取刹车减速措施，就会避免事故发生。为了避免意外，高速列车上安装了列车防护通信，防护通信包括控制键、频率合成器、发讯机、接收机、告警器，其中控制键由玻璃密封，设置在各节车厢，需要时打碎玻璃盖、接下控制键，可以发出2瓦功率的告警信，在1.5公里范围内所有机车上的防护装置将被启动。如果机车司机来不及处理，列车将会在5秒钟内启动与防护装置相联的自动停车装置进行紧急停车。
3.铁路无线通信的发展趋势
伴随城市化进程的加快，我国的铁路建设也大力发展。京臧铁璐、京沪高铁、穿江地铁等新的交通干线陆续建成通车，使得一系列新型铁路无线通信技术得以实验运行，为我国铁路无线通信的发展趋势指明了方向。
3.1铁路无线通信数字化传输
将铁路无线通信信号实现数字化传输，可以有效避免信号干扰，使得列车可以在更为复杂的地域环境下行驶。另外数字化的无线通信信号也容易与现代的计算机技术结合，实现铁路无线通信的自动化控制。
3.2三网联合
即实现铁路无线通信传输网、互联网以及电视广播网的三网联合，利用互联网和电视广播网的高速、高质量通道，实现铁路无线通信信号的高速、高质量传播。
3.3现代蓝牙技术
蓝牙技术是一项在移动终端运用的无线传输技术，速度快，质量高。将铁路无线通信与蓝牙技术产品相结合，可以实现近距信号传输的高速和高质量。通过佩戴特制的蓝牙耳机，可以大大减少设备安装、调试时间，携带也方便。
3.4全程卫星导航
之前我国的铁路无线通信，卫星定位只是用来收集列车的行驶情况及列车密度，辅助地面控制中心对车辆加以引导。而现在的卫星导航系统可以通过高质量的无线通信直接对行驶列车进行引导，自动化、智能化水平进一步提高。
无线通信技术是现代的通信领域应用最广泛的通信技术，它的发展趋势影响着各个行业，不只是铁路通信，现代的手机、气象探测以及互联网技术都是以无线通信技术为基础的。因此，要取得科学技术的进步，发展无线通信技术有着重要意义。 [科]
【参考文献】
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[3]李柯漫.铁路环境下基于LTE的分布式MIMO无线通信系统研究[D].西南交通大学，2010.
【关键词】微功率无线通信；性能测试；网络状态评价
1微功率无线通信技术概述
微功率无线通信在国内电工仪表业俗称为小无线，国家电网用电电能信息采集与管理系统中把利用无线传感网络技术的通信组网方式叫做微功率无线组网。
2微功率无线通信性能测试
2.1测试系统的实现
随着网络规模的扩大，可通过增加屏蔽测试箱、可调衰减器、RF信号汇接网络模块超过8级结构的更多跳数来评估更大规模的沮网功能及路由性能，实现网络路由最大跳数达到7跳满足测试CFDA网络8级7跳结构。该测试评估系统由一个集中器屏蔽测试箱、若干个采集器屏蔽测试箱以及相应的可调衰减器（0~99犯调节范围）和RF信号汇接网络模块构成，能够客观准确的测试评估微功率无线通道网络的沮网性能，并且能够评估系统的自组织能力和稳定性。通过对模拟实际微功率无线通信环境，建立了韦级路由实验室环境进行测试、评估，对整个信息采集互联互通微功率无线下行通道网络的系统稳定性和可靠性进行验证，直观的评估整个信息采集无线通信网络对环境的适应、无线信号传输、路由，以及交互流程等功能。系统基于搭建微功率无线通信网络，借助软件控制微功率无线通信网络中的干扰源信号和定量的模拟通信信号衰减，实现整个系统运行。
2.2关键设备
高级量测体系最早的实践是从电能计量表计的远程抄表开始的，逐渐扩展到支持多种业务、双向通信的高级量测体系（AMI）。微功率无线组网AMI是以无线传感网（WSN）通信技术为依托，实现了用户电能信息的自动采集、处理和集中存储，为提高供电企业的服务质量，降低供用电成本。测试系统的软件设计的主要功能：提供友好的一键式测试功能；支持24h不间断无人作业模式；实时图形显示测试数据和报告；支持数据库管理测试数据功能；模板功能；发送邮件功能，可以实时远程了解系统运行情况；良好的兼容性和扩展性；重复性测试；认证测试平台（见图2）。系统软件分为四部分：①初始化和启动层主要用来初始化软件窗口；珍断和自检测试环境；检测网络和服务器等。②软件的最上层分为GIU和Framework，GIU主要显示各种窗口；Framework主要有同步、异步等线程。③软件的中间层主要由各种功能模块组成，是对下层接口和库的API封装，并提供接口给上层调用，在更换仪器或有其他需求时，只需修改该层的API。④软件最低层是最原始的接口和库文件。
2.3智能衰减单元
智能衰减单元电路的设计采用R8C/L357作为主控芯片，它配有串行通信方式的UART，I2C，SSU等接口，芯片外接11M芯片。而衰减电路的衰减核心是电调衰减器，主控芯片控制从而实现可控衰减。
3网络状态评价
微功率无线通信技术指标网络状态评价参数主要包括网络最大跳数、覆盖距离、信号强度、传输延迟、丢包率、业务功能、网络营理功能、抗干扰和安全性等测试项目。测试系统通过使用NLME-NETWORK-FORMATION.re-quest原语发起，发出状态参数设置为INVALIDJZEQUEST，将电能表数据采集过程分为8个模块，根据第三章中的节点分层的能量均衡算法发起组网，NLME首先请求MAC子层在一个指定的信道组的各信道上执行一个能量检测扫描，以寻找可能的干扰。在收到对一个信道组的一个成功的能量检测扫描结果时，如果信道组内各信道的能量级别都超出可，接受的级别，NLME将终止该程序，并通知上层，这个通知通过发出状态参数设置为BAD-CHANNEL的NLME-NETWORK-FORMATION.confirm原语实现。配置子节点参数是通过构造并发送配置子节点帧完成的。NLME使用通过参SanType设置为被动扫描的原语MLME-SCAN.request发起对维护信道组及工作信道组的被动扫描，其扫描时长参数ScanDuration设置为OxFFFF即无穷。然后NLME通过发出状态参数设置为SUCCESS的NLME-NETWORKFORMATION.confirm原语通知应用层组网已结束。
4结语
总之，建立了微功率无线通信在电能表采集系统性能测试系统，对微功率无线模块性能和采集网络状态进行综合评价具有非常重要的意义，需要引起我们的重视。
参考文献
[1]李同涛.无线异构网络脉冲控制系统研究及应用[D].上海大学，2012.
[2]杜开拓.无线传感器网络部署优化研究及应用[D].安徽建筑大学，2013.
关键词：无线局域网；无线通信；组网；蓝牙；无线城市
中图分类号：TP391.11 文献标识码：A 文章编号：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、无线局域网是什么
（一）首先无线局域网的概念。无线局域网（Wireless Local Area Networks，简称WLAN）是非常方便的数据传输系统，无线局域网是利用射频（Radio Frequency；简称RF）的技术，替代传统双绞铜线（Coaxial）所组成的局域网，被作为有线局域网的补充和扩展，从而使通信的移动和便捷成为了可能。
（二）无线局域网的技术指标。我们常用的无线通信技术有无线电波和光波等。光波也包括激光和红外线，不过由于光波易受天气等因素的影响，不具备穿透能力，所以难以实际应用。无线电波包括短波、超短波和微波等等，被广泛应用。扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication）简称为扩频通信。它的基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，从而形成宽带的低功率频谱密度的信号来发射信号。扩频通信技术的基本工作方式有以下4种：直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式（简称DSSS）；跳变频率（Frequency Hopping）工作方式（简称FH）；跳变时间（Time Hopping）工作方式（简称TH）；线性调频（Chirp Modulation）工作方式（简称Chirp）。目前使用最多、最典型的扩频工作方式是直扩式（DSSS方式），在无线网络的通信中，就是应用这些方式进行的。
（三）WLAN的主要技术参数和指标。因为实现无线通信技术的手段不是唯一的，它们各具特点，以无线局域网技术和以GPRS/3G为代表的无线上网方式，制定了包括IEEE802.11、蓝牙技术和HomeRF等多项国际标准和规范，得到了广泛的应用，而以IEEE（电气和电子工程师协会）为代表的多个研究机构部门对不同的应用场所，制定了一系列协议和标准，从而加速了无线局域网的实用化和规范化，并且在众多通信设备厂商的支持下成为目前主流协议标准，发展非常迅速与成熟。在二十世纪末，IEEE小组了802.11协议，相继有了802.11b和802.11a协议，802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps速率的基础上又增加了5.5Mbps和11Mbps两个全新的网络流量进出速率。当时802.11a的网络吞吐速率就已经达到了54Mb/s和25Mb/s，不过成本很高，使用的是5.2GHz卫星通信技术的频段，所以不能得到普及，目前得到普及并且广泛应用的是802.11b无线通信标准，2001年，IEEE小组通过了802.11g标准，并且它向下兼容802.11a、802.11b的同时，网络吞吐速率为54Mbps，而802.11n标准是IEEE推出的最新标准，由于采用智能天线技术，将传输速率提高到54Mbps、108Mbps、300Mbps甚至是600Mbps，在当时引起了轰动。
二、为何要构建无线城市
无线接入在城市无线通信中的优势。无线城市网与有线网络相比，无线局域网具有很好的灵活性，并且有线网络在很多场合受到布线等许多客观因素的制约；布线、改线工程量大；固定的网络各节点之间也无法移动等。当遇到网络盲点时，须铺设专用通信线路，难度大，成本高、耗时也长，线路一旦出现故障排查、维修不方便，无线城市网较之有线城市网，有以下优点：
（一）网络建设成本低，伴随着近些年无线网络设备不断的普及，无线网络的成本已经接近乃至低于传统有线网络的成本，所以在网络施工上，无线网络最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作，省去了大量线路铺设的费用同样也节约了时间。无线网络安装周期短，维护简单方便，同时具有传统有线网无可比拟的灵活性和可扩容性。
（二）网络覆盖面积大，只需安装了一个或多个无线接入点设备，就可建立覆盖整小区或者大厦的局域网络，受环境因素的影响小，同时网络的传输范围得到了拓宽，借助于外接天线，传输距离可以达到几公里到几十公里。
（三）进行组网快捷方百年，无线局域网可以按当时的需要容量来安装设备，也就是可以现用现建就可以，一旦无线局域网建成后，只要有无线信号的地方都可以进行无线通信。
（四）较强的移动性，与有限网络相比无线局域网的一个重要特征就是可以“随时、随地”地进行无线通信，视频会议、实时报道、个人通信、等极大地方便了人们的学习、工作和生活。
三、无线网络的应用范围
在飞速发展的今天，无线城市已经不是陌生的名词了。伴随着通信技术日新月异的发展和普及我们很容易发现通信技术给我们的学习、工作和生活带来的变化。尤其是无线通信技术已经对世界产生了前所未有的改变和影响，这些影响是深远的，而无线通信技术发展不过几十年而已，可以预见未来的影响也会是巨大。在发达国家无线城市已经在很多年前就在实验，像美国、日本等发达国家已经建设起来了比较成熟的城市无线网络，并且应用前景广泛，想一想我们未来生活的城市只要你拿着一台笔记本、一个支持WLAN的手机终端就可以飞速的上网、看视频、发邮件和上传下载大文件是多么方便相信这天不会太远了。
四、结束语
无线通信正以一个不可思议的速度改变着我们的生活，这种改变将是前所未有的深远的改变。进入二十一世纪人们的生活将随着无线城市的建成将产生翻天覆地的变化，相信我们的生活将随着科学技术的发展越来越美好！
参考文献：
[1]卢孟夏等.通信技术概论[M].北京高等教育出版社,2005
[2]应海盛.无线局域网的安全隐患与对策思考[J].浙江海洋学院学报(自然科学版),2008
关键词：信息安全 实验教学 SDR AD9361
中图分类号：TN971 文献标识码：A 文章编号：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着无线通信技术的飞速发展，其便捷、灵活、高效的通信方式在军事、经济、民生等领域得到广泛应用，公众在对信息传输速率提出更高要求的同时，安全可靠的传输方式也正逐步被关注，保密通畅的无线通信系统已成为传递重要信息、保障民众隐私、维护国家稳定的重要基础设施，由此可见，深入研究无线通信技术对提升无线通信安全性能具有十分重要的意义。传统的无线通信实验，要求学生熟悉硬件平台各模块组成、参数及功能，而后根据不同的实验内容选用不同的模块进行仿真验证，实验过程的复杂性往往使学生忽视通信实验本身的教学目的，如若仿真效果不理想，将难以从无线通信过程中获得深入地理解和探究。一种实时进行无线信号采集的通信平台将解决上述问题，并有助于进一步培养学生的实践创新能力。
1 无线通信系统与通信安全教学
典型的无线通信系统结构如图1所示，在传统基于硬件的实验平台中，为完成各通信模块功能，需要集成大量电子元器件串行处理，但受制于芯片工艺和经费预算，单一电路板往往难以完成全部功能，从而造成了实验平台升级改造困难、应用场景单一的问题。伴随着通信信号体制由简到繁，调制及编码方式集复杂性、多样性、可靠性于一体的技术浪潮，创新理论不断推广到通信课程教学中，迫切需要低硬件需求、结构灵活、界面友好、具有良好开放性的教学平成配套的课程实验[1]。
无线通信安全教学方面，由于无线信号自身格式和无线信道物理特征的差异，为研究其内在安全性和信息保密的能力，通常需要多种模式、多个频段共存，以便灵活设计发射信号方式、扩频和跳频加密、信道编码加密、调制方式加密、预编码等关键技术实验，从而拓宽学生的知识面[2]。借助诸如MATLAB、LabVIEW等软件进行仿真，固然可以利用其强大的计算能力和交互式图形界面，使学生快速建立起抽象概念的理论模型，但上述仿真软件所处理的数字信号，来源于上位机模拟运算产生或同一组采样数据，相对固定的实验结果和重复单调的工作易使学生感到乏味，极大影响了实验过程中的主观能动性与实践创新性，学生将难以意识到处于实际通信环境中可能出现的复杂影响因素，因此，软件无线电技术被广大研究员和相关从业者积极关注。
2 软件无线电技术及AD9361芯片介绍
软件无线电技术以经济适用、系统开放、操作灵活、结构简明等优势为新型通信安全实验教学系统的构建提供了有力支撑。软件无线电[3]是一种软件定义频段、调制方式、编码结构和信号波形的无线电广播通信技术，核心思想是利用一个具有开放的、标准化的、模块化的通用硬件平台，使数字化处理（A/D和D/A转换）尽可能在靠近天线的前端进行，减少模拟环节，将调制解调、信道选择、协议设计、加密解密等通信功能通过高速数字信号处理单元软实现，从而完成传统基于硬件的无线通信平台的各项功能，将硬件、软件和无线技术有机地结合起来，组成灵活多样的多功能通信系统。
ADI公司推出的AD9361芯片内部集成了模拟滤波、混频器、数据转换器、发射和接收通道频率合成器以及包括可编程增益、直流偏置校准等数字域功能单元[4]。AD9361单路发送（接收）信道的关键元器件如图2所示。这款器件采用零中频架构，很好地解决了直流偏置和正交误差限制，无需外置滤波单元，涵盖70MHz～6GHz的工作频率范围，包括绝大部分特许执照和免执照频段，真正实现了软件可定义无线电从理论到实践的硬件平台搭建，是一款面向多层次应用的高性能、高集成度、2×2MIMO结构射频捷变收发器。
3 实验教学系统构建
实验教学系统基本结构如图3所示，Xilinx公司的ZC706开发板[5]作为基板，板载的ARM Cortex-A9双核处理器作为处理系统（Processing System，PS），现场可编程门阵列（FPGA）作为逻辑运算资源（Programmable Logic，PL），通过SD卡启动Ubuntu嵌入式系统，驱动AD9361芯片工作；AD-FMCOMMS3评估板作为子版，由FMCB接器与基板相联，调用FPGA资源完成数字上变频、下变频、抽样和内插等高速通用操作。由于AD9361芯片直接将射频信号零中频处理，因此学生只需在嵌入式操作系统下进行基带数字信号处理的程序设计，即可完成射频接收（发送）范围内的通信安全类实验，诸如跳/扩频信号捕获、OFDM调制解调、MIMO信噪比分析等[4，5]。本文选用开源的GNU Radio进行相关实验验证。
GNU Radio[6]既可使用软件仿真，也能通过关联硬件实时信号处理，真实的处理过程由Python脚本语言构造流图，调用C++编译的信号处理模块来实现。系统集成了常规的诸如滤波器、FFT变换、调制解调器、信道编译、时频同步等上百种模块，以及针对AD9361芯片定制的FMCOMMS2/3/4 Source（Sink）、IIO Oscilloscope Source（Sink）模块，学生可根据实验要求自行设计或利用集成的常规模块快速开发从信源（Source）到信宿（Sink）的DSP过程，编译生成.py文件后，运行得到实验结果。
利用周边环境中实时传输的FM调频立体声广播信号，通过教学实验系统设计一个信号采集和频谱分析的实验，构造GNU Radio流图主要利用FMCOMMS2/3/4 Source、Ishort To Complex、QT GUI SINK三个库内模块，分别完成信号采集、数据格式转换、频谱显示功能，如图4-A所示。通过在FM频段，以97.5MHz为中心频率，采样21MHz的数据，得到如图4-B所示结果，利用Max Hold功能锁定频点峰值。查阅到的本地FM电台频率表（如图4-C所示）， 并与图4-B峰值频点相比对，可以验证采样结果的正确性。此外，在Ubuntu命令窗口下利用命令行iio_fm_radio_play95.5，可以听到金鹰之声电台的解码语音信号，如图4-D所示。
4 结语
本文以提高通信安全课程的实践性和创新性为目的，通过SDR技术构建实验教学环境，利用系统可扩展、可重构、集成度高的特性，可在4G、Wi-Fi、GSM、OFDM等多种实际通信场景中进行推广，通过模块化软件编程的方式将解决基带至射频前端的全部数字信号处理过程。增强学生的实验主动性和教学互动性，有助于培养学生的动手操作能力和理解能力。系统可利用配置的以太网接口灵活接入实验室局域网， 实现软件客户端与硬件系统的远程互访，进一步优化了实验教学资源配置和开放共享水平。
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