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中圖分類號TN92 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2013)82-0195-02
微波中繼通信作為一種先進的通信方式,它是通過電波空間來傳送各種信息的,而且還能夠?qū)λ邮盏男畔⑦M行再生中繼。建立在微波通信和數(shù)字通信基礎(chǔ)上的數(shù)字微波通信,同時具有數(shù)字通信和微波通信的優(yōu)點,受到大家的廣泛關(guān)注。由于微波的射頻帶寬很寬,一個微波信道允許同時傳送若干毫不相關(guān)的信息,所以數(shù)字微波通信能夠有效地進行大容量數(shù)字信息傳送,并且與鋪設(shè)電纜、光纖以及衛(wèi)星等其他的通信手段相比具有投資省、見效快、抗干擾能力強、設(shè)備可靠穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。隨著新技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用(如SDH傳輸技術(shù),IP微波技術(shù)),相信數(shù)字微波通信將進入重要的發(fā)展時期。
數(shù)字微波傳輸鏈路的組成形式可以是一條主干線,中間不間斷地向四周輻射形成許多分支,也可以是一個樞紐站向各個方向分支。微波站的基本功能是傳輸數(shù)字信息,微波站的主要設(shè)備包括數(shù)字微波發(fā)信設(shè)備,數(shù)字微波收信設(shè)備,天線饋線,鐵塔以及保障線路正常運行和無人維護所需的監(jiān)控設(shè)備,電源設(shè)備等。下面僅對設(shè)置在微波站的數(shù)字微波收信和發(fā)信設(shè)備進行討論。
發(fā)信設(shè)備是把處理過的數(shù)字信號對載波進行調(diào)制,變成該發(fā)射信道所要求頻率的微波信號經(jīng)功率放大并發(fā)送出去。微波發(fā)信設(shè)備通常有兩種組成方案:1)微波直接調(diào)制發(fā)射機,它是把來自數(shù)字終端機的信碼經(jīng)過碼型變換后直接對微波載頻進行調(diào)制,然后經(jīng)過微波功放和微波濾波器饋送到天線,由天線發(fā)射出去。這種方案的發(fā)射機結(jié)構(gòu)簡單,但當(dāng)發(fā)射頻率處在較高頻率時,其關(guān)鍵設(shè)備微波功放比中頻調(diào)制發(fā)射機的中頻功放設(shè)備制作難度大,而且在一系列產(chǎn)品多種設(shè)備的場合下,這種發(fā)射機的通用性差;2)中頻調(diào)制發(fā)射機,它是把經(jīng)過碼型變換處理過的數(shù)字信號在中頻調(diào)制器中對中頻載頻進行調(diào)制,獲得中頻調(diào)制信號,再經(jīng)過功率中放,把這個已調(diào)信號放大到上變頻器要求的功率電平,跟本振信號進行混頻把它變換為微波調(diào)制信號,再經(jīng)微波功率放大器放大到所需的輸出功率電平,最后經(jīng)微波濾波器輸出饋送到天線,由發(fā)射天線將此信號送出。可見,中頻調(diào)制發(fā)射機與一般調(diào)頻的模擬微波機相似,只要更換調(diào)制、解調(diào)單元,就可以利用現(xiàn)有的模擬微波信道傳輸數(shù)字信息。因此,在多波道傳輸時,在不同容量的數(shù)字微波中繼設(shè)備系列中,更改傳輸容量一般只需要更換中頻調(diào)制單元,微波發(fā)送單元可以保持通用。
收信設(shè)備是把天線接收到的微弱的微波信號經(jīng)過饋線、微波濾波器、微波低噪聲放大器和本振信號進行混頻,變成中頻信號,再經(jīng)過中頻放大器放大、濾波后送解調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)信碼解調(diào)和再生。
福州鼓嶺微波站作為中繼站,擔(dān)負(fù)著承上啟下的接力任務(wù)。它的微波發(fā)信設(shè)備是中頻調(diào)制發(fā)射機,所以這次數(shù)字化改造方案就是利用原來的微波機柜,采用高集成化的模塊,發(fā)信機機箱內(nèi)由電源轉(zhuǎn)換模塊,中頻的自動電平控制器,混頻器、本振、微波濾波器、微波高線性功放模塊,監(jiān)測告警模塊組成;收信機機箱內(nèi)由電源轉(zhuǎn)換模塊、中頻放大器(帶AGC)、混頻器、本振、微波濾波器、微波低噪聲放大器模塊組成。該微波收發(fā)信機的功能是,將由調(diào)制機送來的1 000MHz中頻信號上變頻到微波頻段,經(jīng)微波功率放大器放大到額定電平之后由天饋線系統(tǒng)發(fā)射出去,下一站的收信機接收到的微波信號再下變頻為1 000MHz的中頻信號,經(jīng)濾波放大后,送給電視解調(diào)機解出所需的視頻和音頻信號,并同時可將上述中頻信號轉(zhuǎn)送給發(fā)信機,再向下一站傳輸。該微波收發(fā)信機按其電路組成可分為收信機和發(fā)信機二部分,其電路組成框圖如下所示:
1)收信機
收信機中的信號流程為:由前一微波站送來的多路寬帶數(shù)字調(diào)制信號被本站高方向性接收天線接收后,通過極化分離器和饋線系統(tǒng)到達(dá)收信分路系統(tǒng),由波導(dǎo)環(huán)形器和波導(dǎo)分路濾波器選擇出本波道的射頻信號,經(jīng)同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換進入微波噪聲放大器,對接收信號進行35dB的放大,以提高信號電平,改善收信機的信噪比,放大后的射頻信號通過微波濾波器除帶外雜波,然后進入收信混頻器。采用無源混頻器,具有大的動態(tài)范圍和好的三階特性。本振源采用介質(zhì)振蕩器加鎖相環(huán),具有很好的相位噪聲和高的頻率穩(wěn)定度。收信混頻器將接收信號和鎖相環(huán)介質(zhì)振蕩器的本振信號進行混頻,其變頻損耗為10dB,所產(chǎn)生的1 000MHz的中頻信號經(jīng)中頻放大器放大到+1dBm中頻輸出。中頻放大器對信號進行可變增益放大,以補償射頻信號在大氣中傳輸時,因地形、氣候等因素而產(chǎn)生的不同程度的衰落,使該放大器的二個輸出端口均維持一個恒定的輸出電平。為此,該中頻放大器具有一個自動增益控制能力為42dB的AGC電路。為了實時監(jiān)測收信機的工作情況,面板的液晶顯示有電源電壓、電流、微波功率指示、中頻功率指示、本振的失鎖狀態(tài)。
2)發(fā)信機
3)液晶監(jiān)控系統(tǒng)
參考文獻
數(shù)據(jù)通信是以“數(shù)據(jù)”為業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng),數(shù)據(jù)是預(yù)先約定好的具有某種含義的數(shù)字、字母或符號以及它們的組合。數(shù)據(jù)通信是20世紀(jì)50年代隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展,以及兩者之間的相互滲透與結(jié)合而興起的一種新的通信方式,它是計算機和通信相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計算機技術(shù)的廣泛普及與計算機遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信應(yīng)運而生,它實現(xiàn)了計算機與計算機之間,計算機與終端之間的傳遞。由于不同業(yè)務(wù)需求的變化及通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信經(jīng)過了不同的發(fā)展歷程。
1通信系統(tǒng)傳輸手段
電纜通信:雙絞線、同軸電纜等。市話和長途通信。調(diào)制方式:SSB/FDM。基于同軸的PCM時分多路數(shù)字基帶傳輸技術(shù)。光纖將逐漸取代同軸。
微波中繼通信:比較同軸,易架設(shè)、投資小、周期短。模擬電話微波通信主要采用SSB/FM/FDM調(diào)制,通信容量6000路/頻道。數(shù)字微波采用BPSK、QPSK及QAM調(diào)制技術(shù)。采用64QAM、256QAM等多電平調(diào)制技術(shù)提高微波通信容量,可在40M頻道內(nèi)傳送1920~7680路PCM數(shù)字電話。
光纖通信:光纖通信是利用激光在光纖中長距離傳輸?shù)奶匦赃M行的,具有通信容量大、通信距離長及抗干擾性強的特點。目前用于本地、長途、干線傳輸,并逐漸發(fā)展用戶光纖通信網(wǎng)。目前基于長波激光器和單模光纖,每路光纖通話路數(shù)超過萬門,光纖本身的通信纖力非常巨大。幾十年來,光纖通信技術(shù)發(fā)展迅速,并有各種設(shè)備應(yīng)用,接入設(shè)備、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。光纖通信設(shè)備有光電轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字信號處理單元兩部分組成。
衛(wèi)星通信:通信距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、覆蓋面積大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技術(shù)使用模擬調(diào)制、頻分多路及頻分多址。數(shù)字衛(wèi)星通信采用數(shù)字調(diào)制、時分多路及時分多址。
移動通信:GSM、CDMA。數(shù)字移動通信關(guān)鍵技術(shù):調(diào)制技術(shù)、糾錯編碼和數(shù)字話音編碼。
2數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成原理
數(shù)據(jù)終端(DTE)有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計算機、數(shù)字傳真機、智能用戶電報終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設(shè)備(PAD)、用戶分組交換機、專用電話交換機(PABX)、可視圖文接入設(shè)備(VAP)、局域網(wǎng)(LAN)等各種專用終端設(shè)備;非分組型終端有個人計算機終端、可視圖文終端、用戶電報終端等各種專用終端。數(shù)據(jù)電路由傳輸信道和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE)組成,如果傳輸信道為模擬信道,DCE通常就是調(diào)制解調(diào)器(MODEM),它的作用是進行模擬信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換;如果傳輸信道為數(shù)字信道,DCE的作用是實現(xiàn)信號碼型與電平的轉(zhuǎn)換,以及線路接續(xù)控制等。傳輸信道除有模擬和數(shù)字的區(qū)分外,還有有線信道與無線信道、專用線路與交換網(wǎng)線路之分。交換網(wǎng)線路要通過呼叫過程建立連接,通信結(jié)束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無需上述的呼叫建立與拆線過程。計算機系統(tǒng)中的通信控制器用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來處理由數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)。
3數(shù)據(jù)通信的分類
3.1有線數(shù)據(jù)通信
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)由用戶環(huán)路、DDN節(jié)點、數(shù)字信道和網(wǎng)絡(luò)控制管理中心組成。DDN是利用光纖或數(shù)字微波、衛(wèi)星等數(shù)字信道和數(shù)字交叉復(fù)用設(shè)備組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。也可以說DDN是把數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、光遷通信技術(shù)以及數(shù)字交叉連接技術(shù)結(jié)合在一起的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字信道應(yīng)包括用戶到網(wǎng)絡(luò)的連接線路,即用戶環(huán)路的傳輸也應(yīng)該是數(shù)字的,但實際上也有普通電纜和雙絞線,但傳輸質(zhì)量不如前。
分組交換網(wǎng)。分組交換網(wǎng)(PSPDN)是以CCITTX.25建議為基礎(chǔ)的,所以又稱為X.25網(wǎng)。它是采用存儲——轉(zhuǎn)發(fā)方式,將用戶送來的報文分成具用一定長度的數(shù)據(jù)段,并在每個數(shù)據(jù)段上加上控制信息,構(gòu)成一個帶有地址的分組組合群體,在網(wǎng)上傳輸。分組交換網(wǎng)最突出的優(yōu)點是在一條電路上同時可開放多條虛通路,為多個用戶同時使用,網(wǎng)絡(luò)具有動態(tài)路由選擇功能和先進的誤碼檢錯功能,但網(wǎng)絡(luò)性能較差。
幀中繼網(wǎng)。幀中繼網(wǎng)絡(luò)通常由幀中繼存取設(shè)備、幀中繼交換設(shè)備和公共幀中繼服務(wù)網(wǎng)3部分組成。幀中繼網(wǎng)是從分組交換技術(shù)發(fā)展起來的。幀中繼技術(shù)是把不同長度的用戶數(shù)據(jù)組均包封在較大的幀中繼幀內(nèi),加上尋址和控制信息后在網(wǎng)上傳輸。
3.2無線數(shù)據(jù)通信
無線數(shù)據(jù)通信也稱移動數(shù)據(jù)通信,它是在有線數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。有線數(shù)據(jù)通信依賴于有線傳輸,因此只適合于固定終端與計算機或計算機之間的通信。而移動數(shù)據(jù)通信是通過無線電波的傳播來傳送數(shù)據(jù)的,因而有可能實現(xiàn)移動狀態(tài)下的移動通信。狹義地說,移動數(shù)據(jù)通信就是計算機間或計算機與人之間的無線通信。它通過與有線數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián),把有線數(shù)據(jù)網(wǎng)路的應(yīng)用擴展到移動和便攜用戶
4.1計算機網(wǎng)絡(luò)
計算機網(wǎng)絡(luò)(ComputerNetwork),就是通過光纜、雙絞電話線或有、無線信道將兩臺以上計算機互聯(lián)的集合。通過網(wǎng)絡(luò)各用戶可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享,如文檔、程序、打印機和調(diào)制解調(diào)器等。計算機網(wǎng)絡(luò)按地理位置劃分,可分為網(wǎng)際網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、和局域網(wǎng)四種。Internet是世界上最大的網(wǎng)際網(wǎng);廣域網(wǎng)一般指連接一個國家內(nèi)各個地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)一般分布距離在100-1000公里之間;城域網(wǎng)又稱為都市網(wǎng),它的覆蓋范圍一般為一個城市,方圓不超過10-100公里;局域網(wǎng)的地理分布則相對較小,如一棟建筑物,或一個單位、一所學(xué)校,甚至一個大房間等。
局域網(wǎng)是目前使用最多的計算機網(wǎng)絡(luò),一個單位可使用多個局域網(wǎng),如財務(wù)部門使用局域網(wǎng)來管理財務(wù)帳目,勞動人事部門使用局域網(wǎng)來管理人事檔案、各種人才信息等等。
4.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是兩臺計算機之間進行網(wǎng)絡(luò)對話所使用的語言,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議很多,有面向字符的協(xié)議、面向比特的協(xié)議,還有面向字節(jié)計數(shù)的協(xié)議,但最常用的是TCP/IP協(xié)議。它適用于由許多LAN組成的大型網(wǎng)絡(luò)和不需要路由選擇的小型網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議的特點是具有開放體系結(jié)構(gòu),并且非常容易管理。
TCP/IP實際上是一種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,是有關(guān)協(xié)議的集合,它包括傳輸控制協(xié)議(TransportControlProtocol)和因特網(wǎng)協(xié)議(InternetProtocol)。TCP協(xié)議用于在應(yīng)用程序之間傳送數(shù)據(jù),IP協(xié)議用于在程序與主機之間傳送數(shù)據(jù)。由于TCP/IP具有跨平臺性,現(xiàn)已成為Internet的標(biāo)準(zhǔn)連接協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為如下四層:網(wǎng)絡(luò)接口層:負(fù)責(zé)接收和發(fā)送物理幀;網(wǎng)絡(luò)層:負(fù)責(zé)相鄰節(jié)點之間的通信;傳輸層:負(fù)責(zé)起點到終端的通信;應(yīng)用層:提供諸如文件傳輸、電子郵件等應(yīng)用程序要把數(shù)據(jù)以TCP/IP協(xié)議方式從一臺計算機傳送到另一臺計算機,數(shù)據(jù)需經(jīng)過上述四層通信軟件的處理才能在物理網(wǎng)絡(luò)中傳輸。
數(shù)據(jù)通信是以“數(shù)據(jù)”為業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng),數(shù)據(jù)是預(yù)先約定好的具有某種含義的數(shù)字、字母或符號以及它們的組合。數(shù)據(jù)通信是20世紀(jì)50年代隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展,以及兩者之間的相互滲透與結(jié)合而興起的一種新的通信方式,它是計算機和通信相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計算機技術(shù)的廣泛普及與計算機遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信應(yīng)運而生,它實現(xiàn)了計算機與計算機之間,計算機與終端之間的傳遞。由于不同業(yè)務(wù)需求的變化及通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信經(jīng)過了不同的發(fā)展歷程。
1通信系統(tǒng)傳輸手段
電纜通信:雙絞線、同軸電纜等。市話和長途通信。調(diào)制方式:SSB/FDM。基于同軸的PCM時分多路數(shù)字基帶傳輸技術(shù)。光纖將逐漸取代同軸。
微波中繼通信:比較同軸,易架設(shè)、投資小、周期短。模擬電話微波通信主要采用SSB/FM/FDM調(diào)制,通信容量6000路/頻道。數(shù)字微波采用BPSK、QPSK及QAM調(diào)制技術(shù)。采用64QAM、256QAM等多電平調(diào)制技術(shù)提高微波通信容量,可在40M頻道內(nèi)傳送1920~7680路PCM數(shù)字電話。
光纖通信:光纖通信是利用激光在光纖中長距離傳輸?shù)奶匦赃M行的,具有通信容量大、通信距離長及抗干擾性強的特點。目前用于本地、長途、干線傳輸,并逐漸發(fā)展用戶光纖通信網(wǎng)。目前基于長波激光器和單模光纖,每路光纖通話路數(shù)超過萬門,光纖本身的通信纖力非常巨大。幾十年來,光纖通信技術(shù)發(fā)展迅速,并有各種設(shè)備應(yīng)用,接入設(shè)備、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。光纖通信設(shè)備有光電轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字信號處理單元兩部分組成。
衛(wèi)星通信:通信距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、覆蓋面積大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技術(shù)使用模擬調(diào)制、頻分多路及頻分多址。數(shù)字衛(wèi)星通信采用數(shù)字調(diào)制、時分多路及時分多址。
移動通信:GSM、CDMA。數(shù)字移動通信關(guān)鍵技術(shù):調(diào)制技術(shù)、糾錯編碼和數(shù)字話音編碼。
2數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成原理
數(shù)據(jù)終端(DTE)有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計算機、數(shù)字傳真機、智能用戶電報終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設(shè)備(PAD)、用戶分組交換機、專用電話交換機(PABX)、可視圖文接入設(shè)備(VAP)、局域網(wǎng)(LAN)等各種專用終端設(shè)備;非分組型終端有個人計算機終端、可視圖文終端、用戶電報終端等各種專用終端。數(shù)據(jù)電路由傳輸信道和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE)組成,如果傳輸信道為模擬信道,DCE通常就是調(diào)制解調(diào)器(MODEM),它的作用是進行模擬信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換;如果傳輸信道為數(shù)字信道,DCE的作用是實現(xiàn)信號碼型與電平的轉(zhuǎn)換,以及線路接續(xù)控制等。傳輸信道除有模擬和數(shù)字的區(qū)分外,還有有線信道與無線信道、專用線路與交換網(wǎng)線路之分。交換網(wǎng)線路要通過呼叫過程建立連接,通信結(jié)束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無需上述的呼叫建立與拆線過程。計算機系統(tǒng)中的通信控制器用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來處理由數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)。
3數(shù)據(jù)通信的分類
3.1有線數(shù)據(jù)通信
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)由用戶環(huán)路、DDN節(jié)點、數(shù)字信道和網(wǎng)絡(luò)控制管理中心組成。DDN是利用光纖或數(shù)字微波、衛(wèi)星等數(shù)字信道和數(shù)字交叉復(fù)用設(shè)備組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。也可以說DDN是把數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、光遷通信技術(shù)以及數(shù)字交叉連接技術(shù)結(jié)合在一起的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字信道應(yīng)包括用戶到網(wǎng)絡(luò)的連接線路,即用戶環(huán)路的傳輸也應(yīng)該是數(shù)字的,但實際上也有普通電纜和雙絞線,但傳輸質(zhì)量不如前。
分組交換網(wǎng)。分組交換網(wǎng)(PSPDN)是以CCITTX.25建議為基礎(chǔ)的,所以又稱為X.25網(wǎng)。它是采用存儲——轉(zhuǎn)發(fā)方式,將用戶送來的報文分成具用一定長度的數(shù)據(jù)段,并在每個數(shù)據(jù)段上加上控制信息,構(gòu)成一個帶有地址的分組組合群體,在網(wǎng)上傳輸。分組交換網(wǎng)最突出的優(yōu)點是在一條電路上同時可開放多條虛通路,為多個用戶同時使用,網(wǎng)絡(luò)具有動態(tài)路由選擇功能和先進的誤碼檢錯功能,但網(wǎng)絡(luò)性能較差。
幀中繼網(wǎng)。幀中繼網(wǎng)絡(luò)通常由幀中繼存取設(shè)備、幀中繼交換設(shè)備和公共幀中繼服務(wù)網(wǎng)3部分組成。幀中繼網(wǎng)是從分組交換技術(shù)發(fā)展起來的。幀中繼技術(shù)是把不同長度的用戶數(shù)據(jù)組均包封在較大的幀中繼幀內(nèi),加上尋址和控制信息后在網(wǎng)上傳輸。
3.2無線數(shù)據(jù)通信
無線數(shù)據(jù)通信也稱移動數(shù)據(jù)通信,它是在有線數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。有線數(shù)據(jù)通信依賴于有線傳輸,因此只適合于固定終端與計算機或計算機之間的通信。而移動數(shù)據(jù)通信是通過無線電波的傳播來傳送數(shù)據(jù)的,因而有可能實現(xiàn)移動狀態(tài)下的移動通信。狹義地說,移動數(shù)據(jù)通信就是計算機間或計算機與人之間的無線通信。它通過與有線數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián),把有線數(shù)據(jù)網(wǎng)路的應(yīng)用擴展到移動和便攜用戶。4網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議
4.1計算機網(wǎng)絡(luò)
計算機網(wǎng)絡(luò)(ComputerNetwork),就是通過光纜、雙絞電話線或有、無線信道將兩臺以上計算機互聯(lián)的集合。通過網(wǎng)絡(luò)各用戶可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享,如文檔、程序、打印機和調(diào)制解調(diào)器等。計算機網(wǎng)絡(luò)按地理位置劃分,可分為網(wǎng)際網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、和局域網(wǎng)四種。Internet是世界上最大的網(wǎng)際網(wǎng);廣域網(wǎng)一般指連接一個國家內(nèi)各個地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)一般分布距離在100-1000公里之間;城域網(wǎng)又稱為都市網(wǎng),它的覆蓋范圍一般為一個城市,方圓不超過10-100公里;局域網(wǎng)的地理分布則相對較小,如一棟建筑物,或一個單位、一所學(xué)校,甚至一個大房間等。
局域網(wǎng)是目前使用最多的計算機網(wǎng)絡(luò),一個單位可使用多個局域網(wǎng),如財務(wù)部門使用局域網(wǎng)來管理財務(wù)帳目,勞動人事部門使用局域網(wǎng)來管理人事檔案、各種人才信息等等。
4.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是兩臺計算機之間進行網(wǎng)絡(luò)對話所使用的語言,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議很多,有面向字符的協(xié)議、面向比特的協(xié)議,還有面向字節(jié)計數(shù)的協(xié)議,但最常用的是TCP/IP協(xié)議。它適用于由許多LAN組成的大型網(wǎng)絡(luò)和不需要路由選擇的小型網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議的特點是具有開放體系結(jié)構(gòu),并且非常容易管理。
TCP/IP實際上是一種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,是有關(guān)協(xié)議的集合,它包括傳輸控制協(xié)議(TransportControlProtocol)和因特網(wǎng)協(xié)議(InternetProtocol)。TCP協(xié)議用于在應(yīng)用程序之間傳送數(shù)據(jù),IP協(xié)議用于在程序與主機之間傳送數(shù)據(jù)。由于TCP/IP具有跨平臺性,現(xiàn)已成為Internet的標(biāo)準(zhǔn)連接協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為如下四層:網(wǎng)絡(luò)接口層:負(fù)責(zé)接收和發(fā)送物理幀;網(wǎng)絡(luò)層:負(fù)責(zé)相鄰節(jié)點之間的通信;傳輸層:負(fù)責(zé)起點到終端的通信;應(yīng)用層:提供諸如文件傳輸、電子郵件等應(yīng)用程序要把數(shù)據(jù)以TCP/IP協(xié)議方式從一臺計算機傳送到另一臺計算機,數(shù)據(jù)需經(jīng)過上述四層通信軟件的處理才能在物理網(wǎng)絡(luò)中傳輸。
2、研究的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題;
3、研究步驟、方法及措施;
4、研究工作進度;
5、主要參考文獻。
二、開題報告的排版要求:
正文為小四號宋體,頁邊距為左3cm,右2.5cm,上下各2.5cm,行間距一般為固定值20磅,標(biāo)準(zhǔn)字符間距,頁面統(tǒng)一采用A4紙。
三、開題報告的字?jǐn)?shù)要求:
正文字?jǐn)?shù)不得少于3000字。
開題報告模板(供參考)如下頁所示
杭州電子科技大學(xué)信息工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài),說明選題的依據(jù)和意義
近年來隨著無線通信的迅速發(fā)展,現(xiàn)代通訊系統(tǒng)對發(fā)射機的要求越來越高,射頻功率放大器作為發(fā)射機的重要部件,對發(fā)射機系統(tǒng)的性能指標(biāo)起著關(guān)鍵作用,功率放大器在整個無線通信系統(tǒng)中是非常重要的一環(huán),因為它的輸出功率決定了通信距離的長短,其效率決定了電池的消耗程度及使用時間,射頻功率放大器在雷達(dá)、無線通信、導(dǎo)航、衛(wèi)星通訊、電子對抗設(shè)備等系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用,是現(xiàn)代無線通信的關(guān)鍵設(shè)備。與傳統(tǒng)的波放大器相比,射頻固態(tài)功率放大器具有體積小、動態(tài)范圍大、功耗低、壽命長等一系列優(yōu)點;由于射頻功率放大器在軍事和個人通信系統(tǒng)中的地位非常重要,使得功率放大器的研制變得十分重要.所以設(shè)計性能指標(biāo)良好的射頻功率放大器有著非常重要的意義。
隨著人類社會進入信息時代,無線通信技術(shù)有了飛速的發(fā)展,尤其是射頻微波通信技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展無疑對無線通信技術(shù)的發(fā)展起到了決定的作用。高頻電磁波具有一些頻率低端無法比擬或無法實現(xiàn)的特點和優(yōu)點,如微波、毫米波能夠穿透地球大氣電離層,實現(xiàn)航天通信,所以開發(fā)射頻微波通信具有現(xiàn)實意義。頻率高端中的微波頻段是目前研究與應(yīng)用的熱點,這導(dǎo)致了射頻有源電路研制的繁榮。在幾乎所有的射頻微波系統(tǒng)中,都離不開對信號的放大,射頻放大器在有源電路中占據(jù)了突出的位置。
射頻功率放大器的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛,比如在雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、衛(wèi)星地面站、電子對抗設(shè)備中都需要它。如在有源相控陣?yán)走_(dá)中,射頻功率放大器就扮演著重要的角色。有源相控陣?yán)走_(dá)的重要組成部分是T/R組件,T/R組件是系統(tǒng)成本高低的決定性因素之一,其性能的好壞將影響相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)能力、作用距離等戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)。
在T/R組件的設(shè)計中一方面要求有高功率,同時還要求體積小、重量輕,可靠性高、成本低等。射頻功率放大器作為T/R組件的重要組成部分,直接決定著上述技術(shù)參數(shù):射頻功率放大器還能制成固態(tài)發(fā)射機;在電子戰(zhàn)中,射頻功放可制成有源誘餌,避免飛機被導(dǎo)彈攻擊:在通信中,射頻功率放大器廣泛用于小功率或低數(shù)據(jù)率終端,如射頻功率放大器的效率就很大程度上決定著個人移動電話的通話和待機時間。總之,在需要對射頻信號進行功率放大的設(shè)備中都離不開射頻功率放大器。
二、研究的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題:
射頻功率放大器(RF PA)是各種無線發(fā)射機的重要組成部分。在發(fā)射機的前級電路中,調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號功率很小,需要經(jīng)過一系列的放大一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級,獲得足夠的射頻功率以后,才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率,必須采用射頻功率放大器。
射頻功率放大器是發(fā)送設(shè)備的重要組成部分。在發(fā)射系統(tǒng)中,射頻功率放大器輸出功率的范圍可以小至MW,大至數(shù)KW,但是這是指末級功率放大器的輸出功率。為了實現(xiàn)大功率輸出,末前級就必須要有足夠高的激勵功率電平。
射頻功率放大器電路設(shè)計需要對輸出功率、激勵電平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等問題進行綜合考慮。
射頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率,是研究射頻功率放大器的關(guān)鍵。而對功率晶體管的要求,主要是考慮擊穿電壓、最大集電極電流和最大管耗等參數(shù)。為了實現(xiàn)有效的能量傳輸,天線和放大器之間需要采用阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
效率是射頻功率放大器極為重要的指標(biāo),特別是對于移動通信設(shè)備。定義功率放大器的效率,通常采用集電極效率和功率增加效率PAE兩種方法。
三、研究步驟、方法及措施:
五、主要參考文獻:
[1] 陳邦媛.射頻通信電路[M].北京:科學(xué)出版社,2019.
[2] 劉長軍,黃卡瑪,閆麗萍.射頻通信電路設(shè)計[M].北京:科學(xué)出版社, 2019.
[3] 黃智偉.射頻電路設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,2019.
[4] Li zhen Guo, etc., Study of Low-noise SiGe Bipolar Amplifiers Using Technology, Supporting Technology.2019.
[5] Mohamed Helaoui, Slim Boumaiza, Member, IEEE, Adel Ghazel, Senior Member, IEEE, and Fadhel M. Ghannouchi, Senior Member, IEEE. On the RF/DSP Design for Efficiency of OFDM Transmitters.2019.
六、指導(dǎo)教師審核意見:
指導(dǎo)教師簽字:
年月 日
七、教研室評議意見:
教研室主任簽字:
年月日
八、開題小組評審意見:
開題小組負(fù)責(zé)人簽字:
2019年2月 19 日
九、系領(lǐng)導(dǎo)審核意見:
21世紀(jì)是網(wǎng)絡(luò)的時代,數(shù)字化、寬帶化、移動化、個性化、智能化的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人類社會的基礎(chǔ)設(shè)施。飛速化發(fā)展的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施對高等學(xué)校的教學(xué)改革、課程設(shè)置尤其是實驗室建設(shè)提出了挑戰(zhàn)。雖然目前國內(nèi)許多高校都辦有通信工程專業(yè)和電子與信息工程專業(yè),并建立了條件較好的基礎(chǔ)實驗室,為培養(yǎng)社會需求的電子與通信人才創(chuàng)造了良好的教學(xué)環(huán)境和條件。但是專業(yè)實驗室的匱乏尤其是通信網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)條件的匱乏嚴(yán)重制約了課程體系的建設(shè)和教學(xué)效果的保證。
目前對于通信技術(shù)的學(xué)習(xí)主要是側(cè)重于講述某一特定技術(shù),如:程控交換、光纖通信、微波技術(shù)、移動通信、接入技術(shù)、通信網(wǎng)等,學(xué)生很難由此建立起通信的整體概念。本研究項目從全局出發(fā),優(yōu)化課程體系,從全程全網(wǎng)的角度講述各類通信技術(shù),對所涉及的通信技術(shù)進行詳細(xì)的討論,構(gòu)建具有科學(xué)性、準(zhǔn)確性、系統(tǒng)性、完整性、新穎性和實用性的知識結(jié)構(gòu)和內(nèi)容體系,主要內(nèi)容包括現(xiàn)代通信的概念和發(fā)展概況,通信業(yè)務(wù)與通信終端,通信傳輸系統(tǒng),通信交換系統(tǒng),通信網(wǎng)和新一代通信技術(shù)。不僅使學(xué)生在全程全網(wǎng)概念的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)到各類通信技術(shù)知識,還強調(diào)工程方法論的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法和迅速學(xué)習(xí)新技術(shù)的能力。
面向網(wǎng)絡(luò)時代飛速發(fā)展的通信領(lǐng)域人才需求,研究、設(shè)計并實現(xiàn)一個有利于培養(yǎng)學(xué)生全程全網(wǎng)概念和具有現(xiàn)代通信技術(shù)基本素質(zhì)、有利于鼓勵學(xué)生自主思維和努力創(chuàng)新的教學(xué)平臺,以體現(xiàn)現(xiàn)代通信與全程全網(wǎng)教學(xué)的整體內(nèi)涵,體現(xiàn)課堂教學(xué)與實驗教學(xué)的有機融合,體現(xiàn)培養(yǎng)模式的優(yōu)化為研究目的。最終辦出信息與通信工程類專業(yè)的特色,培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型IT技術(shù)人才。
一、構(gòu)建完整的“現(xiàn)代通信技術(shù)”課程體系,培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型通信工程專門人才
1.指導(dǎo)原則
以全面提高素質(zhì)為根本,以建立寬厚的知識平臺為基礎(chǔ),以培養(yǎng)創(chuàng)新能力、實踐能力和科學(xué)綜合能力為核心,以教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革為重點,以教育模式和教學(xué)方法的改革為保障。
培養(yǎng)目標(biāo):培養(yǎng)在信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有創(chuàng)新精神、實踐能力、全面素質(zhì)的寬口徑專門人才,能從事信息科技領(lǐng)域的研究、設(shè)計、制造、運行維護和經(jīng)濟管理等工作。
2.培養(yǎng)規(guī)格多樣化
以培養(yǎng)工程技術(shù)型和應(yīng)用型人才為主,兼顧經(jīng)營管理型的有信息工程背景的復(fù)合型人才。
3.培養(yǎng)模式
實行面向創(chuàng)新的系統(tǒng)理論教學(xué)和面向創(chuàng)新的系統(tǒng)實踐訓(xùn)練相結(jié)合。實行柔性培養(yǎng)計劃和個性化教學(xué),加大選修課比例,適應(yīng)不同規(guī)格、不同愛好的人才的培養(yǎng)。我們同深圳潤天智圖像技術(shù)有限公司合作,采用“3+1”的人才培養(yǎng)模式,為企業(yè)實現(xiàn)訂單式培養(yǎng),第一批20名學(xué)生已于2008年7月畢業(yè),其中70%的學(xué)生經(jīng)過雙向選擇留在這家企業(yè)工作。并受到用人單位的好評。2008年我們又與冠捷科技集團武漢分公司合作開展人才培養(yǎng)的工作,選拔學(xué)生參加了冠捷公司有關(guān)液晶顯示器的生產(chǎn)、調(diào)試、研發(fā)工作,提出學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合的“系統(tǒng)創(chuàng)新訓(xùn)練”方案,均取得良好效果。目前,冠捷顯示科技有限公司已吸納我校多名學(xué)生就業(yè)。其中一名畢業(yè)生在該公司已擔(dān)任總工程師,在該公司工作的許多學(xué)生均受到好評。
4.特色定位
隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及,通信網(wǎng)絡(luò)所承載的業(yè)務(wù)也從傳統(tǒng)的以語音業(yè)務(wù)為主發(fā)展到多種不同帶寬需求的業(yè)務(wù)并存,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益扁平化、IP化,各種現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展迅速,其生命周期也長短不一,因此在通信工程人才培養(yǎng)方案中,除了設(shè)置各門專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課外,我們還系統(tǒng)地安排了能夠反映目前主流通信技術(shù)的發(fā)展方向的選修課和技術(shù)講座,對NGN、軟交換、IMS、IPV6、第三代、第四代移動通信技術(shù)、ASON、OTN、G-PON等在現(xiàn)有通信網(wǎng)中逐漸應(yīng)用甚至已成為主流的新技術(shù)進行全面的介紹。通過對電信行業(yè)發(fā)展深入細(xì)致的調(diào)查了解,我們認(rèn)識到:經(jīng)過十多年的電信業(yè)改革,我國的電信市場運營已經(jīng)從一家壟斷到了全行業(yè)充分競爭的市場格局。各運營商之間為爭奪客戶,獲取更高的市場份額,在市場營銷方面各展拳腳,客戶不斷被細(xì)分,差異化服務(wù)日趨明顯,多種針對性強的業(yè)務(wù)不斷推出。而通信工程專業(yè)的課程設(shè)置一向重技術(shù)輕業(yè)務(wù)、輕經(jīng)營,而目前專業(yè)營銷人才是我國電信業(yè)最需要的人才。因此,我們讓學(xué)生通過講座、社會調(diào)研、社會實踐等形式充分了解目前電信市場的新業(yè)務(wù)種類和特點、市場競爭態(tài)勢、主要營銷手段及其利弊得失等,使我們的畢業(yè)生能夠更適應(yīng)行業(yè)的需求。我們與中國電信武漢分公司、武漢電信工程有限公司、湖北電信工程有限公司等單位保持長期的合作關(guān)系。聘請了電信工程有限公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和多名技術(shù)人員做我們的校外特聘教授,為學(xué)生的實習(xí)就業(yè)奠定了良好基礎(chǔ)。
5.課程體系優(yōu)化
我們以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的應(yīng)用型人才為目標(biāo),以課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革為核心,優(yōu)化信息通信類課程體系,從全程全網(wǎng)的角度講述各類通信技術(shù),構(gòu)建具有系統(tǒng)性、完整性、實用性和新穎性的知識結(jié)構(gòu)和內(nèi)容體系。不僅使學(xué)生在全程全網(wǎng)概念的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)各類通信技術(shù)知識,更重要的是培養(yǎng)他們掌握科學(xué)的研究方法,成為具備高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。我們從傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)三大目標(biāo)出發(fā),通過對信息通信類專業(yè)現(xiàn)代通信技術(shù)相關(guān)課程內(nèi)容的深入研究和改革,結(jié)合各門課程教學(xué)的特點、難點和需求,建立了當(dāng)前可實現(xiàn)的“知識平臺”,按照整體優(yōu)化原則調(diào)整課程的內(nèi)外接口,減少交叉重復(fù),精簡學(xué)時,協(xié)調(diào)各相關(guān)課程內(nèi)容之間的銜接,充實新內(nèi)容。我們采用主教材、輔教材、CAI課件、教學(xué)儀器、教學(xué)實驗和課程設(shè)計、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)課件等綜合配套措施,形成了“理論、抽象、設(shè)計”三個過程相統(tǒng)一的課程教學(xué)體系,保證了教學(xué)質(zhì)量,取得了良好的教學(xué)效果。以此為指導(dǎo)思想,我們在2009年完成了信息通信類課程大綱的重新修訂工作,2010年完成了課程簡介的編寫工作。
二、理論聯(lián)系實際,構(gòu)建通信技術(shù)全程全網(wǎng)實驗平臺
21世紀(jì)的高等教育,教育方式應(yīng)從應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變,人才觀念應(yīng)從單一專業(yè)型向復(fù)合型、創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變。要實現(xiàn)這兩種轉(zhuǎn)變,實踐教學(xué)起著至關(guān)重要的作用,它是實現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。實驗教學(xué)相對于理論教學(xué)具有實踐性、綜合性與創(chuàng)新性等特點,在加強對學(xué)生的素質(zhì)教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面起著重要的、不可替代的作用。而目前大多數(shù)針對信息與通信學(xué)科學(xué)生開設(shè)的實驗多為專業(yè)基礎(chǔ)實驗,通信專業(yè)實驗則較為薄弱,學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍主要集中在基礎(chǔ)理論,對實際的通信設(shè)備與通信環(huán)境缺乏足夠的接觸與操作經(jīng)驗。因此建立通信專業(yè)實驗室,開設(shè)通信專業(yè)實驗,開拓學(xué)生視野,增強學(xué)生實際經(jīng)驗,提高學(xué)生的工程素質(zhì),使學(xué)生盡可能地不出校門就可以從實用角度理解并掌握通信技術(shù)。本成果通過建設(shè)一個盡可能覆蓋實際通信網(wǎng)環(huán)境(包括數(shù)據(jù)網(wǎng)、電信網(wǎng)、移動網(wǎng)、智能網(wǎng)、接入網(wǎng)、信令網(wǎng)、同步網(wǎng)、傳輸網(wǎng))等特點的全程全網(wǎng)通信專業(yè)實驗室,開設(shè)出既與專業(yè)知識理論學(xué)習(xí)相關(guān)聯(lián),又與實際通信網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備相聯(lián)系的實驗課程,創(chuàng)建一個良好新型的具備通信專業(yè)特色的實驗教學(xué)環(huán)境,提高實驗教學(xué)水平,使學(xué)生能夠通過實驗環(huán)節(jié),開拓視野,充分發(fā)揮主觀能動性,理論聯(lián)系實際,理論和實踐有機結(jié)合,充分提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力,鍛煉其組織能力、溝通能力,培養(yǎng)并提高學(xué)生的工程素質(zhì)。
我們建設(shè)全程全網(wǎng)的現(xiàn)代通信實驗平臺的思路是:參考并利用國際國內(nèi)知名公司以及著名學(xué)者所提供的現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)專業(yè)實驗室建設(shè)方案,立足于信息學(xué)院學(xué)生進行“現(xiàn)代交換”、“現(xiàn)代通信網(wǎng)”、“計算機網(wǎng)絡(luò)”、“移動通信”、“光纖通信”、“NGN網(wǎng)絡(luò)”等專業(yè)課程的實驗教學(xué)基本需求,利用有限的經(jīng)費盡量覆蓋從物理層到應(yīng)用層各個網(wǎng)絡(luò)層次,從有線到無線、從電到光各種信道方式,從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)各種網(wǎng)絡(luò)形式的寬闊而廣泛的實驗內(nèi)容,形成包括數(shù)據(jù)配置、維護管理、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)觀測與分析、軟件開發(fā)、硬件設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與建設(shè)等基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計型、研究探索型3層次專業(yè)實驗教學(xué)模式。在基礎(chǔ)型實驗中,提供對有關(guān)課程的基本原理與基本問題的驗證性、探索性實驗,幫助學(xué)生理解、掌握、驗證課程的基本原理、學(xué)習(xí)課程相關(guān)的基本實驗方法,探索并找到學(xué)習(xí)難點的結(jié)果和方案;在綜合設(shè)計型實驗中,以Assignment(任務(wù))的形式,由教師提出要求,學(xué)生獨立完成實驗項目的分析、設(shè)計、元器件采購、實現(xiàn)、調(diào)試、與實驗報告撰寫等工作,最后由教師驗收和評判。在研究探索型實驗中,采用Project(項目)的形式,由來自企業(yè)界的實際項目,教師科研項目與學(xué)生創(chuàng)新基金資助項目的形式確定項目研究方向和研究內(nèi)容,由幾個學(xué)生分工協(xié)作,每個學(xué)生獨立承擔(dān)一部分內(nèi)容,在教師的指導(dǎo)下共同完成。
目前已建成的全程全網(wǎng)實驗室包括:
(1)計算機40套;《通信原理》教學(xué)實驗設(shè)備20套;《移動通信》教學(xué)實驗設(shè)備10套;《光纖通信》教學(xué)實驗設(shè)備10套;《現(xiàn)代通信網(wǎng)》教學(xué)實驗設(shè)備4套;《程控交換》教學(xué)實驗設(shè)備20套。
(2)數(shù)字電視系統(tǒng)5套,由視音頻A/D,D/A模塊,視音頻信源編碼、解碼模塊,TS流形成與解復(fù)用模塊,DVB SPI收發(fā)接口等模塊組成。
(3)微波設(shè)備3套,其中SD3100射頻電路實驗訓(xùn)練系統(tǒng),是以300MHz可測量S參數(shù)的頻率特性測試儀、DDS合成信號發(fā)生器、通用計數(shù)器和電視(TV)收、發(fā)系統(tǒng)為基礎(chǔ),進行射頻通信設(shè)備及射頻電路的實驗系統(tǒng)。SD3200微波通信實驗訓(xùn)練系統(tǒng),是以1000MHz TV收發(fā)系統(tǒng),進行圖象和話音的微波傳輸為基礎(chǔ),進行微波通信設(shè)備及微波電路和器件的實驗系統(tǒng)。可利用網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀等測量儀器,開展對微波電路及器件特性參數(shù)的測量。SD3300移動通信射頻工程實驗訓(xùn)練系統(tǒng),是以800-2500MHz可測量S參數(shù)的微波反射計、微波功率計、頻譜分析儀、微波合成信號發(fā)生器和微波功率信號發(fā)生器、通用計數(shù)器及通信設(shè)備——直放站、干線放大器等為基礎(chǔ),進行移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的試驗,同時,提供一套移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程的實驗——室內(nèi)天線覆蓋系統(tǒng),開展移動通信射頻工程的系統(tǒng)實驗。SD3400微波中繼傳輸實驗訓(xùn)練系統(tǒng),是以射頻/微波TV收發(fā)信機和微波中繼站組成的微波中繼傳輸系統(tǒng)為基礎(chǔ),進行微波頻率中繼傳輸電視信號實驗。
(4)接入網(wǎng)設(shè)備一套。本接入網(wǎng)實訓(xùn)系統(tǒng)依據(jù)實際的寬帶接入應(yīng)用,組織相應(yīng)的典型設(shè)備,包括交換局端的部分設(shè)備、線路、以及用戶接口設(shè)備,從機房、線路、到終端盡可能進行完整展現(xiàn)。
三、利用現(xiàn)代化教學(xué)手段提高教學(xué)效率
構(gòu)建全程全網(wǎng)通信實驗教學(xué)平臺的在線系統(tǒng),制作電子素材庫,供學(xué)生利用校園網(wǎng)進行學(xué)習(xí)。充分利用多媒體技術(shù)開展基于計算機、網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)實驗研究,精心選擇具有代表性的實驗,使學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽、熟悉和回顧實驗內(nèi)容,盡量利用多媒體方式和網(wǎng)絡(luò)資源來表達(dá)實驗內(nèi)容,將現(xiàn)金、具體的教學(xué)手段引入到教學(xué)中,是的抽象的概念和理論更形象、生動和直觀,提高實驗環(huán)節(jié)的質(zhì)量和效率。
四、研究的特色和應(yīng)用情況
1.研究的特色
(1)隨著通信技術(shù)的發(fā)展與社會需求日益多樣化,現(xiàn)代通信網(wǎng)正處在變革與發(fā)展之中,本教改項目擬在改變以往授課方法,從新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架入手,采用了網(wǎng)絡(luò)分層的結(jié)構(gòu)(應(yīng)用層、業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳送網(wǎng)和下一代網(wǎng))來講述相關(guān)通信技術(shù)。
(2)根據(jù)通信技術(shù)類課程特點,從全局出發(fā),對網(wǎng)絡(luò)分層中所涉及的通信技術(shù)進行較詳細(xì)的論述,目的是使學(xué)生建立起全程全網(wǎng)的概念,從而加強學(xué)生對現(xiàn)代通信技術(shù)的認(rèn)識和全程全網(wǎng)的了解,在此基礎(chǔ)上可根據(jù)專業(yè)和個人情況,今后就某一個專業(yè)技術(shù)方向進行更深入的學(xué)習(xí)。
(3)“全程全網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)”教學(xué)實驗平臺整合了多種通信技術(shù),以實用設(shè)備構(gòu)建出真實的通信網(wǎng)試驗環(huán)境,突出通信全程全網(wǎng)的整體性,與課堂學(xué)習(xí)有機結(jié)合,相輔相成,實驗內(nèi)容從簡單驗證型向自主設(shè)計型過渡;實驗教材由參考產(chǎn)品手冊、資料光盤完成實驗指導(dǎo)書的;實驗方式以點帶面,觸類旁通,以專項通信實驗促進專業(yè)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生有效建立起通信大網(wǎng)絡(luò)的觀念。
2.項目的創(chuàng)新點
(1)實現(xiàn)實驗教學(xué)理念的改革:改變一成不變的命題式實驗方式,結(jié)合理工科專業(yè)特色,引入現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中實際應(yīng)用系統(tǒng)級設(shè)備,可實現(xiàn)如下功能:為低年級學(xué)生提供認(rèn)知環(huán)境;為中年級學(xué)生提供測試環(huán)境;為高年級學(xué)生及學(xué)院老師提供研發(fā)環(huán)境。
(2)提高學(xué)生的理論知識與實踐能力:擺脫傳統(tǒng)的被動性驗證性實驗,通過師生們積極主動地設(shè)計實驗拓?fù)洌罱▽嶒炂脚_,使理論和實踐相結(jié)合,更好地掌握通信理論知識及通信業(yè)務(wù)發(fā)展的先進技術(shù)。
(3)為教師提供開發(fā)測試平臺:目前,隨著通信設(shè)備制造技術(shù)的日益成熟,在硬件上,業(yè)界的產(chǎn)品都大同小異,現(xiàn)今的重點是在軟件和增值服務(wù)方面的發(fā)展。而“全程全網(wǎng)現(xiàn)代通信”實驗平臺為教師和學(xué)生提供了一個開放的、真實的開發(fā)環(huán)境和測試環(huán)境。
論文摘要:擴頻通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中新的通信方式,它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能,頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發(fā)展應(yīng)用。
一、擴頻通信的工作原理
在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號,然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴,再經(jīng)信息解調(diào),恢復(fù)成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統(tǒng)都要進行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制,二次調(diào)制為擴頻調(diào)制,三次調(diào)制為射頻調(diào)制,以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較,多了擴頻調(diào)制和解擴部分。擴頻通信應(yīng)具備如下特征:(1)數(shù)字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進行調(diào)制實現(xiàn)的;(4)接收端用相同的擴頻函數(shù)進行相關(guān)解調(diào)(解擴),求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴頻函數(shù)(也稱偽隨機碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術(shù)的特點
擴頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統(tǒng)具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預(yù)測性,使擴頻系統(tǒng)具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質(zhì)量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監(jiān)測到,因此擴頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴(yán)重影響通信。擴頻通信系統(tǒng)中增加了擴頻調(diào)制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關(guān)特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象,使擴頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發(fā)射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi),無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了.所以擴頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統(tǒng)具有高保密性。
5.易于實現(xiàn)碼分多址
在通信系統(tǒng)中,可充分利用在擴頻調(diào)制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性,接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。
三、擴頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
在過去由于技術(shù)的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實,擴頻通信獲得極其迅速的發(fā)展.通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴頻通信.最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經(jīng)很成熟,但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度,構(gòu)成了最佳發(fā)射機.因此,有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識,人們就不難預(yù)測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應(yīng)通信的年代.?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路,發(fā)揮越來越大的作用.接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng),逐步發(fā)展、演變和升級而形成的.現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分:傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng).由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚,往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”,各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展,因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術(shù)所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段.在無線接人系統(tǒng)中,擴頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說,有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢,在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應(yīng)用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數(shù)據(jù)接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(wǎng)(Internet)接入。
四、結(jié)語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向,是擴頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應(yīng)用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現(xiàn)碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結(jié)合,發(fā)展前景極為廣闊。
參考文獻:
[1]曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.
一、擴頻通信的工作原理
在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號,然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴,再經(jīng)信息解調(diào),恢復(fù)成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統(tǒng)都要進行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制,二次調(diào)制為擴頻調(diào)制,三次調(diào)制為射頻調(diào)制,以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較,多了擴頻調(diào)制和解擴部分。擴頻通信應(yīng)具備如下特征:(1)數(shù)字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進行調(diào)制實現(xiàn)的;(4)接收端用相同的擴頻函數(shù)進行相關(guān)解調(diào)(解擴),求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴頻函數(shù)(也稱偽隨機碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術(shù)的特點
擴頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統(tǒng)具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預(yù)測性,使擴頻系統(tǒng)具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質(zhì)量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監(jiān)測到,因此擴頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴(yán)重影響通信。擴頻通信系統(tǒng)中增加了擴頻調(diào)制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關(guān)特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象,使擴頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發(fā)射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi),無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了.所以擴頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統(tǒng)具有高保密性。
5.易于實現(xiàn)碼分多址
在通信系統(tǒng)中,可充分利用在擴頻調(diào)制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性,接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。三、擴頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
在過去由于技術(shù)的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實,擴頻通信獲得極其迅速的發(fā)展.通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴頻通信.最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經(jīng)很成熟,但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度,構(gòu)成了最佳發(fā)射機.因此,有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識,人們就不難預(yù)測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應(yīng)通信的年代.?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路,發(fā)揮越來越大的作用.接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng),逐步發(fā)展、演變和升級而形成的.現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分:傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng).由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚,往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”,各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展,因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術(shù)所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段.在無線接人系統(tǒng)中,擴頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說,有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢,在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應(yīng)用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數(shù)據(jù)接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(wǎng)(Internet)接入。
四、結(jié)語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向,是擴頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應(yīng)用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現(xiàn)碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結(jié)合,發(fā)展前景極為廣闊。
參考文獻:
一、擴頻通信的工作原理
在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號,然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴,再經(jīng)信息解調(diào),恢復(fù)成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統(tǒng)都要進行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制,二次調(diào)制為擴頻調(diào)制,三次調(diào)制為射頻調(diào)制,以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較,多了擴頻調(diào)制和解擴部分。擴頻通信應(yīng)具備如下特征:(1)數(shù)字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進行調(diào)制實現(xiàn)的;(4)接收端用相同的擴頻函數(shù)進行相關(guān)解調(diào)(解擴),求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴頻函數(shù)(也稱偽隨機碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術(shù)的特點
擴頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統(tǒng)具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預(yù)測性,使擴頻系統(tǒng)具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質(zhì)量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監(jiān)測到,因此擴頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴(yán)重影響通信。擴頻通信系統(tǒng)中增加了擴頻調(diào)制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關(guān)特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象,使擴頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發(fā)射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi),無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了.所以擴頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統(tǒng)具有高保密性。
5.易于實現(xiàn)碼分多址
在通信系統(tǒng)中,可充分利用在擴頻調(diào)制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性,接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。
三、擴頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
在過去由于技術(shù)的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實,擴頻通信獲得極其迅速的發(fā)展.通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴頻通信.最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經(jīng)很成熟,但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度,構(gòu)成了最佳發(fā)射機.因此,有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識,人們就不難預(yù)測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應(yīng)通信的年代.?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路,發(fā)揮越來越大的作用.接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng),逐步發(fā)展、演變和升級而形成的.現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分:傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng).由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚,往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”,各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展,因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術(shù)所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段.在無線接人系統(tǒng)中,擴頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說,有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢,在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應(yīng)用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數(shù)據(jù)接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(wǎng)(Internet)接入。
四、結(jié)語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向,是擴頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應(yīng)用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現(xiàn)碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結(jié)合,發(fā)展前景極為廣闊。
參考文獻:
一、擴頻通信的工作原理
在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號,然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴,再經(jīng)信息解調(diào),恢復(fù)成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統(tǒng)都要進行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制,二次調(diào)制為擴頻調(diào)制,三次調(diào)制為射頻調(diào)制,以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較,多了擴頻調(diào)制和解擴部分。擴頻通信應(yīng)具備如下特征:(1)數(shù)字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進行調(diào)制實現(xiàn)的;(4)接收端用相同的擴頻函數(shù)進行相關(guān)解調(diào)(解擴),求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴頻函數(shù)(也稱偽隨機碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術(shù)的特點
擴頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統(tǒng)具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預(yù)測性,使擴頻系統(tǒng)具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質(zhì)量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監(jiān)測到,因此擴頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴(yán)重影響通信。擴頻通信系統(tǒng)中增加了擴頻調(diào)制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關(guān)特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象,使擴頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發(fā)射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi),無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了.所以擴頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統(tǒng)具有高保密性。
5.易于實現(xiàn)碼分多址
在通信系統(tǒng)中,可充分利用在擴頻調(diào)制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性,接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。三、擴頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
在過去由于技術(shù)的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實,擴頻通信獲得極其迅速的發(fā)展.通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴頻通信.最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經(jīng)很成熟,但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度,構(gòu)成了最佳發(fā)射機.因此,有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識,人們就不難預(yù)測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應(yīng)通信的年代.?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路,發(fā)揮越來越大的作用.接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng),逐步發(fā)展、演變和升級而形成的.現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分:傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng).由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚,往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”,各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展,因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術(shù)所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段.在無線接人系統(tǒng)中,擴頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說,有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢,在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應(yīng)用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數(shù)據(jù)接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(wǎng)(Internet)接入。
四、結(jié)語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向,是擴頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應(yīng)用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現(xiàn)碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結(jié)合,發(fā)展前景極為廣闊。
參考文獻:
23年前,34歲的譚立英在北京圖書館查閱資料,準(zhǔn)備她的碩士畢業(yè)論文。查閱了上千篇資料后,有關(guān)衛(wèi)星激光通信的數(shù)據(jù)讓她眼前一亮――衛(wèi)星與衛(wèi)星間、衛(wèi)星與地面間用“光”連接起來,可以形成空間的信息高速公路。要是能在浩瀚空間建立一個無線光網(wǎng)絡(luò),實時進行高速信息傳輸,這將是一件多么了不起的事情啊!
這個想法令譚立英興奮不已,可當(dāng)她著手去做這件事情時,難度大于想象。彼時,她是哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理系的教師,一個5歲孩子的媽媽,每天一邊上課,一邊做碩士論文,還要照顧孩子。丈夫加同事馬晶遠(yuǎn)在日內(nèi)瓦深造。在當(dāng)時那個年代,衛(wèi)星微波通信還不成熟,更不要說是衛(wèi)星激光通信,幾乎所有的人都認(rèn)為譚立英的想法是天方夜譚,包括譚立英當(dāng)時的導(dǎo)師。
導(dǎo)師勸她:“方向雖好,但難度太大了,難以畢業(yè)。你要堅持做這個,碩士論文所需的研究費用還要你自己解決。”譚立英點點頭,說:“會想到辦法的。”其實,她一點辦法都沒有,她只是怕絲毫猶豫都會讓心中燃燒的激情之火熄滅。她34歲了,不想在這個能有所成就的年紀(jì)里,提前老氣橫秋。
譚立英沒有想到,為了她的項目,丈夫提前回國。他把家里所有存款取出來,一共不到2萬元,對她說:“沒經(jīng)費,我們就用家里的錢,我陪著你一起干。”
久別重逢,夫妻倆的卿卿我我就是通宵地討論那片科學(xué)的空白之地。5歲的女兒聽得厭煩了,嫉妒地對爸爸說:“你都有一年多沒看到我了,我還是沒有你們的課題重要,我真想變成天上的衛(wèi)星,讓你們天天研究研究我。”女兒的話,把夫妻倆逗笑了。譚立英親親女兒,牽牽丈夫的手,看看窗外的夜空,想想自己即將要做的連結(jié)天與地的事情,她的幸福神圣而隱秘。
連接天地的幸福,神圣隱秘
創(chuàng)業(yè)之初的日子無比艱難。他們的實驗室設(shè)在一間地下室里,潮氣重,所有的紙質(zhì)材料因浸入了潮氣而變得綿軟,難以翻閱。馬晶放了一個除濕機,每天都能抽出三箱水來。
家里的積蓄和微薄的工資是全部科研經(jīng)費,譚立英不得不算計著花。為了節(jié)省費用,譚立英出門能步行絕不坐公交,坐火車也只買硬座,餐桌上長年是白菜土豆。女兒三番兩次抗議后,每周的土豆燉白菜里可以出現(xiàn)幾片肥瘦相間的肉,算是改善了伙食。以至于女兒說:“在咱們家,實驗是親生的,我是馬路上撿來的。”
盡管如此,困難依然接踵而至。建立理論模型需要實驗測試驗證,沒有經(jīng)費就沒有最基本的實驗設(shè)備,初步的原理驗證無法進行。一天,馬晶略帶得意地安慰妻子:“咱們的儀器有了。”他賣起關(guān)子說,這是個秘密。
兩天后,馬晶神秘地把妻子帶到實驗室。拉開實驗室門的一剎那,譚立英驚呆了――地上擺了一堆破爛。馬晶如數(shù)家珍:“這是教學(xué)實驗室報廢的儀器,有些修一修興許能用。”譚立英半信半疑。之后的幾天,夫妻倆在實驗室忙活開了。他們首先將這些破爛整理歸類,湊成了幾件“整尸”,然后“解剖”“移植”“再造”“重組”,它們重新變成了實驗設(shè)備。七天之后,實驗設(shè)備開始集體工作,半個月后,他們完成了測試驗證。譚立英獲得了有效的發(fā)射測試數(shù)據(jù),完成了她的畢業(yè)論文。
論文寫下最后一個句號時,譚立英不得不為當(dāng)天的晚餐發(fā)愁――研究已經(jīng)花光了家中全部的積蓄,晚餐在哪里都成了問題。為了安慰女兒,馬晶對女兒說:“媽媽的論文完成了,這是個非常值得祝賀的日子,按照行規(guī),今天得吃白水煮面,意味著萬事順順利利。”一家三口用開水干杯,以白水煮面條充饑。
當(dāng)晚,女兒睡后,馬晶對譚立英說:“研究衛(wèi)星激光通信是一個從無到有的工作,以后還會有更多的困難,你要做好思想準(zhǔn)備。你只要記住一條,我一直在你身邊,你不是一個人。”
譚立英看看熟睡的女兒,滿心愧疚。馬晶拍拍她的肩膀,說:“她會理解的,你應(yīng)該想到這個過程本身對她就是一種富養(yǎng)。”
有種浪漫,身心相伴
1995年,“彈盡糧絕”的秋天,譚立英帶著碩士論文和幾十袋方便面住進了北京阜成路8號航天部招待所。倔強的她要給這個研究項目跑出一筆經(jīng)費來。
跑經(jīng)費的日子也是譚立英哭得最多的日子。碰壁是常有的事情,冷言冷語也是常聽的,很多時候譚立英轉(zhuǎn)身出門時,淚水就滴在了衣襟上。作為一個知識分子,她的自尊不允許她在別人面前以眼淚獲得支持。每一次,當(dāng)眼淚于人前奪眶而出時,她都借口去衛(wèi)生間,哭夠了,再回來繼續(xù)陳述她的研究。
沒有任何門路的譚立英完全是用研究熱情打動了航天部的工作人員。幾乎每一個看了她論文的人都會驚奇地問:“是誰支持你做衛(wèi)星激光通信研究的?”“我丈夫。我們沒有項目經(jīng)費支持,是拿自己家里錢做的。”
陳芳允院士――中國衛(wèi)星測量、控制技術(shù)的奠基人之一,“兩彈一星功勛獎?wù)隆鲍@得者,863計劃的倡導(dǎo)者之一,讀了譚立英的畢業(yè)論文,了解了他們所做的工作之后,激動地說:“你們做得非常好!國家需要衛(wèi)星激光通信,也一定會支持你們的研究工作。希望你們能繼續(xù)做下去,不要有任何顧慮。”此后,馬晶和譚立英陸續(xù)獲得了來自哈爾濱工業(yè)大學(xué)和航天五院的科研基金,建立了團隊,研究工作也逐步進入正軌。
試驗進入收尾階段時,由于估計不足,科研經(jīng)費又一次出現(xiàn)了短缺。大家自帶行李,擠進了租來的簡易房。馬晶、譚立英把家里的電視機、窗簾、大米、土豆等一股腦地搬進了這個“新家”。所有研究人員每天中午只吃6元的盒飯。到了晚上,譚立英又變身為廚師,她拿出科研精神鉆研廚藝,每天不重樣地為大家做上一頓像樣的飯菜。
2011年10月25日,讓譚立英夫婦銘記一生的日子,那是中國首次星地激光鏈路雙向捕獲跟蹤試驗成功的日子。試驗現(xiàn)場的大屏幕上,“海洋二號”衛(wèi)星以時速2萬余千米的速度疾馳而來,它經(jīng)過試驗區(qū)域的時間只有幾分鐘。衛(wèi)星光信號與地面光信號準(zhǔn)確對準(zhǔn),實現(xiàn)了快速雙向捕獲、鏈接并跟蹤。
11秒!地面終端就成功捕獲到星上終端發(fā)出的光信號。這一刻,譚立英期盼了太久。馬晶說,20年,比他想象的時間還要短些,他甚至做好了打30年或者50年持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備。
在通信技術(shù)和電力技術(shù)飛速發(fā)展的今天,我國的電力通信行業(yè),隨著電力工業(yè)的發(fā)展,正不斷擴展和完善。我國的電力通信網(wǎng),是為保證我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)運行而產(chǎn)生的,經(jīng)歷了從無到有,從簡單到當(dāng)今先進技術(shù)的運用,從單一到多種通信手段共用覆蓋的發(fā)展過程。電力通信在為電網(wǎng)的自動化控制、商業(yè)化運營和自動化管理的過程中發(fā)揮著巨大的聯(lián)通和服務(wù)作用。
1 我國電力通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程
我國的電力通信系統(tǒng),經(jīng)歷了一個較快的發(fā)展時期,幾十年內(nèi),經(jīng)歷了一個從縱橫交換到程控交換、從明線和同軸電纜到光纖傳輸、從模擬網(wǎng)到數(shù)字通信網(wǎng)、從定點通信到移動通信以及從主要面向硬件到主要面向軟件技術(shù)的發(fā)展階段變化。
1.1 四十年代至五六十年代
電力通信的發(fā)展始終與電網(wǎng)的發(fā)展相同步,互相支持、互相配合。在我國,四十年代,主要以東北輸電線為主,除城市外,其他地區(qū)都較為孤立,且明線電話在當(dāng)時占主要地位,長距離調(diào)度所使用的載波機主要依靠日本機器。隨著五六十年代我國用電量的明顯劇增,東北電網(wǎng)又向華北地區(qū)擴散,建成了華北電網(wǎng),但我國的公網(wǎng)通信仍然較為落后。此階段我國使用的電力線載波機仍是國外進口,在向蘇聯(lián)進口的同時我國開始自行研發(fā)生產(chǎn)。
1.2 七十年代
七十年代初期開始,我國的電力通信系統(tǒng)開始在一些信息需求量大和重要部門采用微波通信;到末期,我國的電力通信系統(tǒng)又有了進一步發(fā)展,電力線載波通信占主導(dǎo)地位,其它有小容量(120路以下)fdm模擬微波、郵電多路載波、電纜及架空明線等,我國的電網(wǎng)已經(jīng)擴大到擁有華北、東北和華東三大電網(wǎng),部分地區(qū)開始形成自己的獨立通信網(wǎng)絡(luò)。此階段我國電力通信以音頻、載波、模擬微波等通信方式為主。不過全國范圍內(nèi),大多地區(qū)十萬千瓦以上的電網(wǎng)沒有通信干線,且通信電路不太健全、自動化水平不高,部分地區(qū)還經(jīng)常出現(xiàn)停電現(xiàn)象,通信系統(tǒng)的落后成為我國電力工作的薄弱環(huán)節(jié)之一,給我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了較大影響,與國外差距仍然較大。
1.3 八十年代
八十年代是我國電力通信的高速發(fā)展時期,隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,出現(xiàn)了數(shù)字微波、光纖通信和程控交換機等,大電站、大機組、超高壓輸電線路不斷增加,電網(wǎng)規(guī)模越來越大。承接七十年代末的電力系統(tǒng)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),八十年代,我國開始建設(shè)電力專用通信網(wǎng)。此階段,數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、光纖通信、移動通信、對流層散射通信、特高頻通信、數(shù)字程控交換機等得到了推廣與運用。當(dāng)然,電網(wǎng)的飛速發(fā)展也為電網(wǎng)的管理和技術(shù)提出了新的要求,我國緊跟時代腳步,自上而下成立了電力通信網(wǎng)建設(shè)和管理的專門機構(gòu),并逐步形成和完善了一套指導(dǎo)建設(shè)電力通信網(wǎng)的技術(shù)政策,制訂了有關(guān)通信的規(guī)章制度和技術(shù)要求,培養(yǎng)出了一批熟悉通信設(shè)計、建設(shè)、運行、維護、管理的人才,在政策和制度方面加強了力量建設(shè)。
1.4 九十年代
九十年代,我國的電力通信系統(tǒng)發(fā)展較快,有了進一步提高,新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用更快更靈活,在其他網(wǎng)絡(luò)上,例如傳輸網(wǎng)和交換網(wǎng)等得到了進一步的完善,并開始引入一批高新網(wǎng)絡(luò)技術(shù),為現(xiàn)在的電力通信發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)。
2 我國電力通信的現(xiàn)狀
2.1 電力通信網(wǎng)的主要業(yè)務(wù)形式
在我國,電力通信網(wǎng)是一種專業(yè)性極強的通信網(wǎng),是電網(wǎng)的重要組成部分,在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不斷發(fā)展的今天,電力通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)形式也在不斷擴大和發(fā)展,其主要業(yè)務(wù)形式表現(xiàn)在以下幾個方面:
2.1.1 電網(wǎng)安全監(jiān)視和穩(wěn)定控制方面
在我國各個城市中經(jīng)常出現(xiàn)電力系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象,其中一個重要原因就是電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過于薄弱,而且使用極不合理。對此,許多地區(qū)在電網(wǎng)的安全監(jiān)視和穩(wěn)定性控制方面給予了不少投入。例如,購置了及時定位線路故障點的線路故障測距裝置;對通信網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的地方設(shè)置了實時監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)視通信網(wǎng)路的健康狀況;通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的實時相量測量,在電力系統(tǒng)中實施相量控制等手段,使得我國大部分地區(qū)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行成為了可能。
2.1.2 氣象與新能源方面
電力通信系統(tǒng)目前在氣象監(jiān)測方面正發(fā)揮著日益增大的作用,例如:對于常年無人監(jiān)守的戶外水電站,可借助電力通信系統(tǒng)在水電站的上游選取合適位置安放監(jiān)測臺,對一年降水情況進行采集和網(wǎng)絡(luò)分析,然后通過網(wǎng)絡(luò)將信息傳播,對數(shù)據(jù)進行全面具體的分析。同時,它在新能源方面的作用也正不斷突出,對太陽能、風(fēng)能、潮汐等新能源的發(fā)電技術(shù)研究正是今后國家電力進程的一個長期方向,因此電力通信系統(tǒng)對新能源的開發(fā)利用也是今后電力通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)方向之一。
2.1.3 環(huán)境保護方面
在環(huán)境保護力度不斷加大的今天,對各個領(lǐng)域的各種排放物的監(jiān)控要求正不斷提高,目前,我國電力通信系統(tǒng)在對部分火電廠、核電站的廢氣、煙塵、放射線等的排放上已形成全面的監(jiān)測系統(tǒng)。此系統(tǒng)綜合利用gps系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(gis)、遙感技術(shù)(rs)等先進技術(shù),將采集到的數(shù)據(jù)和實物樣本就地進行分析處理,并通過網(wǎng)絡(luò),傳輸?shù)娇偛拷y(tǒng)一備案處理,大大提高了效率,對環(huán)境保護做出了巨大貢獻。
2.1.4 電網(wǎng)商業(yè)化運營方面
電網(wǎng)商業(yè)化運營主要依托于全國的聯(lián)網(wǎng)工程,在我國電力改革深入發(fā)展的今天,要求形成與國際互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)接軌的大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。電子商務(wù)系統(tǒng)安全性大、快捷方便,收益空間大,建立互動式電子商務(wù)平臺,不僅能擴展業(yè)務(wù)范圍,還能擴大信息交流。高速而又安全的電力通信網(wǎng)絡(luò),對電子商務(wù)的實時交易和電力網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全維護,發(fā)揮著越來越重要的作用。
2.2 我國電力通信的主要問題
2.2.1 電力通信網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)不完善
我國的電力通信網(wǎng)絡(luò),其標(biāo)準(zhǔn)和體制雖然符合國家和國際標(biāo)準(zhǔn),但在電力系統(tǒng)的特點和要求下,其通信網(wǎng)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都極不完善,規(guī)劃等制定和更新也不及時。這在新技術(shù)更新發(fā)展速度如此迅速的今天,電力通信網(wǎng)絡(luò)的管理標(biāo)準(zhǔn)不完善對電力通信網(wǎng)的整體全面發(fā)展影響較大。
2.2.2 區(qū)域發(fā)展不平衡
在我國,各地受經(jīng)濟發(fā)展水平、政策貫徹落實程度和科技運用程度的差異,每個地區(qū)的電力通信發(fā)展水平極不平衡。部分地區(qū)和單位早已實現(xiàn)數(shù)字化和光纖化環(huán)網(wǎng),該地區(qū)的電網(wǎng)及通信業(yè)務(wù)服務(wù)能力大大加強;而有些地區(qū)受地理和經(jīng)濟因素的共同制約,在發(fā)展速度上落后于發(fā)達(dá)地區(qū),有的甚至偏遠(yuǎn)到變電站連成最基本的調(diào)度電話都難以保證,各地區(qū)發(fā)展極不平衡。
3 電力通信的發(fā)展方向
3.1 加快光纖傳輸網(wǎng)的設(shè)置,加大全面網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
我國部分地區(qū)的電力通信系統(tǒng)中,電力光纖通信網(wǎng)存在著纖芯容量不足、設(shè)備容量小的情況。因此很有必要加大投入在加快傳輸網(wǎng)的建設(shè)上。要對該地區(qū)主干光纖傳輸網(wǎng)加大改造和建設(shè)力度,吸引投資,以點帶面,在工程建設(shè)上做好工作。而且,要在電力通信和動作流程中加大網(wǎng)絡(luò)的全面、系統(tǒng)建設(shè)。例如,在通信網(wǎng)的非話業(yè)務(wù)方面和網(wǎng)內(nèi)ip技術(shù)等方面要加大開拓和推廣力度,努力擴大電力通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面,在各交換機制的組網(wǎng)工作中做好相關(guān)完善工作,把信息交換網(wǎng)絡(luò)朝著高速高效率、安全性強、穩(wěn)定性高的方向建設(shè)。
3.2 加大科研力度和技術(shù)研究
我國的電力傳輸技術(shù)有待提高,要在維護已有的傳統(tǒng)傳輸模式的基礎(chǔ)上,加強改造和新技術(shù)的研發(fā),增加業(yè)務(wù)管理力度和方面,在研究和建設(shè)電力通信網(wǎng)絡(luò)的同時,要鼓勵科技創(chuàng)新,將寬帶ip等新技術(shù)的運用深入到現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)當(dāng)中,多角度加大經(jīng)費投入和科研技術(shù)的研究。
3.3 各地嚴(yán)抓電力通信電路的建設(shè)質(zhì)量
在我國電力通信發(fā)展速度飛快的現(xiàn)狀下,要努力減少通信電路誤碼率高、公務(wù)監(jiān)控不力、監(jiān)控系統(tǒng)不通等系列問題,杜絕電力通信網(wǎng)絡(luò)工程中的低質(zhì)量工程項目的出現(xiàn)。各個地區(qū)應(yīng)避免“地方保護”、“門戶觀念”對工程選擇和決定的不良影響。且在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)過程中,加大科研力度和投入,其工程項目負(fù)責(zé)人還要實行責(zé)任制,做好檢測和監(jiān)管工作,及時驗證工程指標(biāo)是否合格,確保建設(shè)質(zhì)量。
3.4 積極建設(shè)寬帶多業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)平臺
在電力通信發(fā)展規(guī)劃中,要積極地建設(shè)寬帶多業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)平臺,在語音、圖像、數(shù)據(jù)、媒體、新聞等各業(yè)務(wù)領(lǐng)域為現(xiàn)在和今后的發(fā)展打好基礎(chǔ),提供統(tǒng)一的多優(yōu)先等級,確保業(yè)務(wù)質(zhì)量。
3.5 致力于國內(nèi)和國際市場的開發(fā)
保證業(yè)務(wù)質(zhì)量的服務(wù),在優(yōu)化核心層基礎(chǔ)上,廣泛開展接入層、用戶層工作。在電力通信網(wǎng)絡(luò)成為功能強大的通信網(wǎng)絡(luò)時,要按照市場機制和市場運行規(guī)律,充分合理地利用我們的通信網(wǎng)絡(luò)資源,積極拓寬新的增值業(yè)務(wù)和服務(wù)范圍,規(guī)劃、建設(shè)、完善好一批具有一定規(guī)模和發(fā)展?jié)摿Φ碾娏νㄐ畔到y(tǒng)模式,加大自身競爭力,逐步走向社會,參與競爭。
電力通信的戰(zhàn)略地位非同一般,做好電力通信行業(yè)的發(fā)展,必須依托于堅固的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、先進的通訊網(wǎng)絡(luò),并有完善的金融和法制體系作支撐。我國的電力通信技術(shù)目前正處于穩(wěn)步上升發(fā)展時期,其具有光明的發(fā)展前途和強大的生命力。政府各部門也應(yīng)該加大關(guān)注力度和資金投入力度,同時電力通信行業(yè)還要積極提高自身業(yè)務(wù)水平和素質(zhì),在技術(shù)和裝備上不斷改進,將科技含量更高、技術(shù)更全面的成果廣泛實施,為我國的電力通信行業(yè)和全國人民帶來便利和服務(wù)。
參考文獻:
[1]孫業(yè)成,趙大平,陳希.《電力系統(tǒng)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向》.中國電力科學(xué)研究院通信研究所,2001年10月10日.