時間：2022-02-19 00:49:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇無線通信技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
由于煤炭生產的施工環境比較復雜，井下人員較多，設備流動性也較大，在生產操作中，常常采用多工種聯合流水作業的形式進行煤礦開采，這就要求需要大量的重型設備參與到煤礦生產中，無論是在設備運輸中，還是在安裝、調試中，其都有較高的要求，若不注重煤炭井上井下的協同生產，則容易發生瓦斯爆炸等事故。然而，隨著移動通信技術的發展，建立基于4G通信技術的無線移動通信系統，并將其應用于煤礦生產中，其不僅可以確保煤礦生產順利進行，還可以完成緊急事故的處理，因此，煤礦4G無線通信移動系統的實現，具有十分重要的意義。
二、基于4G通信技術的煤礦無線通信系統
（一）無線移動通信系統架構
針對當前煤礦生產對無線移動通信系統的需求，利用4G中的TD-LTE通信技術來實現高傳輸速率的寬帶無線網絡，建立信息化、自動化、智能化于一體的煤礦安全生產管理系統，打破當前煤礦系統安全生產局面，將煤礦井下傳感器、視頻等各類業務數據進行統一的網絡部署，有效解決信息孤島的問題，確保煤礦安全生產，從而提高煤礦的生產效率。因此，建立基于分時長期演進（TD-LTE）的寬帶無線網絡，由于基于4G通信技術的無線移動通信系統可以在頻譜帶寬20MHz下可以實現上行峰值速率和下行峰值速率分別為50Mb/s，100Mb/s，其接入時延可以小于100ms，如表1所示[3]，表示4G通信系統與3G無線通信系統的對比，因此，采用TD-LTE無線通信技術不僅可以滿足語音和數據業務的實時傳輸，也可以有效避免數據丟包、延時等問題。下面對基于4G通信技術的無線移動通信系統進行對比分析：1.基于TD-LTE通信技術的系統架構。TD-TLE煤礦無線通信系統網絡總體架構主要由基站、接入網關、BRAS及核心網通信構成，其中，核心網網元可以實現語音通信、數據傳輸及集群呼叫功能，其主要通過IMS+EPC+DSS集群模式來實現的[4]。2.建立基于TD-LTE通信技術的基站通信系統。將Femto/Pico基站應用于無線通信系統建設中，增強區域的覆蓋范圍，通過自身的傳輸網絡統一接入到安全網關中，采用IPSEC的方式，以保證網絡傳輸安全。當基站通過提供WLANAP來承載數據業務過程中[5]，其也可以通過PDG直接接入網絡來承載數據業務，為了確保提高高質量、高傳輸速率的數據和語音業務，則可以通過直接接入3GPP核心網來滿足不同的產品需求，實現統一的業務活動，建立以SmallCell為基站的網管系統，從而實現下層無線網絡通信系統與上層網管系統的對接。3.建立基于IMS+EPC+DSS集群模式的核心網[6]。在系統中設置核心網，其主要作用是提供用戶連接、系統管理、網絡承載等功能，分析該系統的核心網系統AXUNiEPC-5[7]，其主要依托電信級EPC核心網的優勢來實現網元MME、PGW等功能融為一體的模式，該核心網實現了移動辦公、遙感業務、監視控制及電子商務等基本業務，其可以為用戶提供安全可靠的LTE接入。另外，核心網系統還利應用了IMS系統，其是一種全新的多媒體業務形式，其不僅可以滿足多樣化的多媒體業務需求，還可以實現LTE語音業務系統，并且DSS核心網可以實現LTE的集群呼叫功能，DSS與EPC相比，其都采用了ATCA架構，并且都可以實現設備小型化的核心網。4.建立綜合應用無線通信系統平臺。利用分布式高性能計算機框架架構來建立一個安全、可靠、統一的綜合應用系統平臺，為了構建靈活、適用強的處理平臺，應在軟件處理平臺基礎上增加分析處理數據的專用支持工具，如支持LTE、Wi-Fi網絡和終端的基站系統[8]，實現數據傳輸、視頻及語音等各類業務，提供統一的數據存儲及應用接口，從而實現自動化管理的應用系統。
（二）無線移動通信系統功能概述
1.調度功能。調度系統是煤礦生產的重要通信手段，生產調度員通過利用調度功能來統籌調度所有資源，并對煤礦生產中各種突發狀況進行處理，以保證煤礦生產順利進行。調度功能主要包括生產進程管理、煤礦生產流程整合及資源分配等功能。2.語音業務。其主要包括以下幾種業務：第一，移動電話，其可以提供語音通信功能；第二，緊急呼叫業務，當煤礦井下的集群用戶發起緊急呼叫，呼叫中心將會做出答復，其類似與電話業務，具有簡單方便、快速的特點；第三，主叫號碼識別顯示業務，其主要功能是提供主叫用戶號碼給被叫用戶。3.集群通信。為了實現用戶之間的通信，利用無線集群通信系統來實現自動化的信息共享功能，與公眾無線移動通信相比，無線集群通信系統不僅可以提供系統內部的全呼、組呼之外，還可以提高雙向通話功能，通過建立優先等級呼叫和緊急呼叫功能，以滿足煤礦生產安全部門指揮調度的需求。4.增殖數據服務。在增殖數據業務中，主要包括提供視頻通話、物聯網接入、手機終端定位、多種數據等業務，其中，對于視頻通話，通過手機實時進行無線視頻業務，以便于井上工作人員的判斷和決策；數據網接入，通過利用3G通信技術來實現終端及無線傳感器等接口的采集，并利用物聯網提供終端接入；手機終端定位，即利用4G無線通信技術來實現語音通話及礦用無線通信手機終端定位，即通過操作人員攜帶的手機與基站之間的信號傳輸來獲得操作人員在井下的信息，這樣地面上的工作人員則可以通過計算機來了解井下工作人員的信息，其可以確保煤礦井下的安全生產，同時也可以提供實時信息；數據業務，為了滿足煤礦井下多種業務對寬帶的需求，實現高速分組無線數據業務，并通過智能手機綁定內部系統，實現信息、視頻監控及安全生產實時監控等功能，將綜合自動化系統應用于系統中，實現組態軟件實時顯示功能，當煤礦井下出現異常情況，系統將會提供自動報警提示功能。
三、結束語
建立基于4G無線通信技術的煤礦無線通信系統，利用TD-LTE無線通信技術來建立寬帶無線網絡，由于TD-LTE無線通信技術具有覆蓋面積廣、信號強、傳輸速率高的優點，將無線移動通信系統應用于煤礦生產中，不僅可以煤礦地面井下實時通信，也可以確保煤礦井下安全生產，因此，建立基于4G通信技術的煤礦無線移動通信系統具有十分重要的意義。
作者：朱賽虎 單位：天地（常州）自動化股份有限公司
（正文）一、全球趨勢：公眾移動保持增長寬帶無線熱點不斷
當今，全球無線通信產業的兩個突出特點體現在：一是公眾移動通信保持增長態勢，一些國家和地區增勢強勁，但存在發展不均衡的現象；二是寬帶無線通信技術熱點不斷，研究和應用十分活躍。
資料顯示，在全球電信市場普遍低調的背景下，移動通信依然保持了較好的增長態勢。統計顯示，2003年全球移動用戶數增長率在17％以上，總計達到13.54億戶。在市場值方面，全球移動業務市場在2003年已達到4680億歐元，比上年增長了11.3％以上。
盡管全球移動市場在增長，但這種增長也呈現出很大的不均衡性。從用戶數來看，在北美、歐洲等發達國家和地區，由于移動用戶普及率已經很高，因此新增用戶數日益減少；而在亞洲、非洲等地區，特別是像中國這樣的發展中國家，移動用戶數增長迅猛。從用戶創造的價值來看，歐美發達國家的ARPU值遠遠超過了新興的發展中國家。從數據新業務市場的增長來看，韓國、日本呈現爆發態勢，已成為全球移動通信發展的新熱點。
目前，我國的移動通信市場呈現持續快速增長的局面，截至4月底，移動用戶總數達到2.96億，用戶普及率達到20.9％。考慮閑置的充值卡和一人雙機的情況，我國移動通信由于用戶普及率相對還比較低，仍有相當巨大和持久的增長空間。但我國的移動通信領域已進入了全面競爭的時代，GSM、CDMA乃至小靈通等網絡激烈爭奪用戶，這已導致了資費下降，用戶ARPU值下降的情況。目前我國的GPRS、CDMA1X等2.5G數據業務發展態勢不錯，并已逐步培育了用戶群。而3G還處在技術試驗階段，政府依然保持謹慎態度。
除傳統的公眾移動通信外，全球的寬帶無線接入領域近期研究和應用十分活躍，熱點不斷出現，給無線通信業界帶來了清新的空氣。這包括寬帶固定無線接入技術、WLAN技術、WiMAX技術、UWB技術等等，呈現百花齊放的局面。這些技術的出現和發展，給整個無線通信產業注入了勃勃生機。
二、熱點解析：五大技術引領應用模式各展所長
前文對全球無線通信領域的發展情況作了概要性介紹，以下將重點就當前無線通信領域的焦點問題和熱點技術展開較深入的介紹和分析。主要包括3G、3.5GHzMMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大熱點。
1.舉世矚目的3G
今天，第三代移動通信3G格外引人矚目，成為無線通信產業的最大熱點。
首先，從技術角度來看，3G主流技術已經基本成熟。cdma2000由于技術本身的平滑演進特性，進入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響，阻礙了商用進程，但目前主體標準已經定型，具備了規模商用的基礎。TD－SCDMA技術要相對滯后一些。
總的說來，當前的3G技術已經能夠支持規模化的商用網絡部署。
其次，目前歐美等運營商已經進入了3G網絡部署階段。3G網絡的商用部署正在全球一步步地鋪展開來。截至2004年3月底，就WCDMA而言，全球已經發放了120份牌照，簽署了91份商業部署合同，目前已有二十多家網絡投入商用，預計到2004年年底總數將超過40家。目前兩家韓國運營商STK和KTF在使用cdma20001xEV－DO，日本KDDI也開始了EV－DO網絡的商用，而Verizon也即將參與該制式下3G網絡的部署。
應該說，2004年已經進入了全球3G的商用部署年。
第三，部分運營商的3G用戶數量開始呈現快速增長的局面。最早推出3G商用業務的NTTDoCoMo近期宣布，在距離突破200萬用戶僅僅兩個月的時間內，他們的3G用戶總數就增長至300萬大關。5月中下旬，和記黃埔表示，在過去兩個月中，3G用戶數出現了快速增加，目前在全球范圍內已經達到了173萬。截至2004年1月1日，全球使用cdma2000（包括CDMA1X）系列和WCDMA標準制式的3G用戶數已經達到了7300萬。
從全球來看，3G商用在部分地區已取得了初步成功。
第四，我國3G處在黎明的前夕。我國對3G一直采取積極穩健的態度，目前，我國正在進行第二階段的網絡技術試驗，或稱外場測試。自今年3月起，開始啟動WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA的測試工作，由6大運營商分別在北京、上海、廣州三地進行。測試的重點包括：3G網絡覆蓋、容量等性能試驗；不同3G技術之間、3G和2G技術之間的干擾、共存；各種3G業務及業務兼容性試驗；3G終端和系統之間互操作試驗；3G和2G之間的互操作試驗。
預計此階段試驗將在今年10月份完成，試驗將對我國對3G的決策工作起到重要的參考作用。由于此次試驗由運營商參與，且屬于網絡試驗。因此，預計若此次試驗結果令人滿意的話，我國的3G牌照發放工作有可能順勢展開。
趨勢分析3G一波三折，曾經有一段時間，人們對3G的前途失去了信心，并在今天留下了心理陰影。對3G問題，我國應如何把握呢？筆者認為，目前，3G已處在商用的爆發階段，由于3G技術和產品的成熟，3G的商用已不容置疑地擺在了我們面前。歐美等國運營商加緊部署3G網絡以及日韓等國3G用戶的快速增長，表明3G已經成為全球移動通信領域新的成長點，我國需要當機立斷，盡快開展3G牌照的發放工作和商用部署工作。這樣才不至于坐失機遇，在本來領先的移動網絡建設中落后。同時，3G也為國內的電信制造商提供了絕佳的機遇，這也是我國移動通信產業的一次發展良機。
應該說，目前3G還存在一些問題，主要表現在市場還處在啟蒙階段，殺手級的業務還沒有呈現，終端還不夠多。在我國，政府將考慮對市場競爭度的把握，涉及3G網絡發放幾張牌照的問題，同時，還將考慮設備國產化問題。這些問題已經屬于次要矛盾，目前最重要的是要選擇恰當時機盡快推動3G網絡平臺的建設，這才是解決以上矛盾的關鍵環節和引導環節。
這主要是因為我國3G網絡建設不同于西方發達國家，我國移動話音用戶市場還有很大的成長空間，這就能夠避免出現因為發展初期新應用新業務不足無法支撐網絡生存的狀況。同時，我國有迫切需要進入移動市場的“新”運營商，中國電信和中國網通如果被允許經營移動通信業務，其網絡建設必然會選擇3G，這從中遠期的網絡成本上要遠遠低于2G技術。此外，盡快發放3G牌照，對解決現有的小靈通（PHS）的矛盾，也有重要的戰略意義。目前，日本都已經棄PHS而轉攻3G，其目的十分明顯，即要糾正自己早期大上帶有強烈本土化特征的PHS導致失去移動領域國際領先地位的失誤，重新用全球性的先進技術武裝自己的移動通信產業，實現在該領域的戰略性崛起。如果我國反其道而行之，將是不明智的，這關鍵還是政府的決策引導問題，而不能抱怨運營商。總之，3G不是一蹴而就的，如果遲遲不進行網絡的建設，其他的矛盾將繼續積聚，難以得到根本性的解決。
2.3.5GHz寬帶固定無線接入的推廣應用
3.5GHz寬帶固定無線接入技術MMDS，是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術。今年4月份，第三批3.5GHz寬帶固定無線接入頻率評選（招標）工作在我國進行，使MMDS技術在我國的應用進一步擴大，這也使3.5GHz固定無線接入技術成為今年業界的熱點之一。
在此次評選（招標）工作中，中國電信、中國網通、中國移動、中國聯通、中國鐵通五大運營商分別獲得河北、山西、內蒙古等27個省（區）的3.5GHz頻段2×30MHz頻率使用權，并將獲準經營相應電信業務。加上此前的兩次3.5GHz頻率使用權分配，我國3.5GHz頻段已在絕大部分地區分配完畢。這表明，我國的3.5GHz寬帶固定無線接入進入了規模商用。
前一段時間，無線電管理局副局長劉巖率領由無線電管理局、電信管理局、電信研究院共同組成的調研組，對第二批3.5GHz中標企業的工作情況進行了調研。通過調研發現，在第二批中標的9家企業中有7家建設開通了網絡，這7家企業在一半以上的中標城市建設了自己的網絡。目前運營商傾向于提供的業務包括：語音接入業務（本地和IP電話），數據專線業務，Internet接入業務等。調研中還發現，如果將3.5GHz網絡作為單一網絡來經營，盈利困難比較大，特別是對于大型企業。調研中，運營企業對進一步獲得3.5GHz頻率資源表現出了很大熱情。
趨勢分析寬帶固定無線接入技術因為其高帶寬、建設速度快、接入方式靈活等特點，受到了業界的關注。但這項技術也有其局限性，比如高頻段26GHz的LMDS技術受天氣影響較大，而3.5GHzMMDS技術在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。因此，對于寬帶固定無線接入技術，我們應該回歸理性的認識。它具有自身的優勢，但也有其固有的缺陷，因此在應用中要實事求是。
就目前重點推廣的3.5GHz技術來看，運營商的經營經驗表明，若單獨把MMDS技術作為一個獨立網絡來運作，由于其技術、用戶規模和頻率帶寬的限制，較難實現盈利。因此，我們應該進一步放寬眼光，把它推廣至更大的應用領域。比如可以考慮像現在某些運營商所采用的，將之作為移動基站的回路。
對于3.5GHzMMDS技術，我們一方面要積極推動其綜合業務的應用，比如數據增值業務的開發和經營。同時也要從全局的角度考慮，使之成為移動通信網絡的有效補充手段。這樣才能充分發揮3.5GHz頻段的效率。未來，隨著3G技術的商用，3.5GHz將有望成為移動網絡重要的接入補充手段，并對3G網絡的搭建起到支撐作用。
3.沸沸揚揚的WLAN標準之爭
無線局域網技術WLAN（Wi－Fi），其技術標準為802.11，可實現十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發展的主要是802.11b標準的WLAN網絡，支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項新技術，WLAN在歐美等國快速發展，在我國近兩年也得到了幾大運營商的追捧。而自去年開始的WAPI標準之爭，吸引了全球的關注目光。
2003年5月12日，由中國寬帶無線IP標準工作組負責起草的無線局域網兩項國家標準（即WAPI標準），由國家信息產業部報送國家標準化管理委員會正式頒布。2003年12月1日，國家認證認可監督管理委員會2003年第113號公告，宣布對無線局域網產品實施強制性產品認證，要求所有產品都要加載我國擁有自主知識產權的安全保密協議WAPI，從2004年6月1日起，不符合WAPI標準的無線局域網產品不得出廠、進口、銷售或者在其他經營活動中使用。但2004年4月22日，國務院副總理吳儀表示中國已經同意美方提出的要求，不在2004年6月1日最后期限到來之時強制實施WAPI標準。2004年4月29日，國家質檢總局、認監委、國標委聯合了2004年第44號公告。公告強調：WAPI標準實施時間只是推遲，并沒有取消，也沒有取消標準的強制性屬性。
筆者認為，之所以出現WAPI標準之爭，除了國家出于自身信息安全的考慮外，我國無線通信設備廠商希望成長壯大，占領新興技術市場的渴望也是重要因素。但該標準的無限期推遲，也暴露出一些問題。那就是，我國的無線技術的核心能力，與國際水平相比還有一定差距，還難以撼動國際主流的技術集團。同時，我國通信技術標準的制訂策略，還存在封閉性的問題，這也是其受到國際社會普遍攻擊的重要原因。當然，WAPI標準的推遲執行，也是出于更大的國家利益的考慮。
趨勢分析WAPI標準之爭，表明WLAN技術在全球的重要戰略地位。其戰略意義不只在于網絡的部署、用戶的發展、業務的經營范疇，更在于其對IT通信產品領域的巨大拉動力量，特別是對計算機芯片的突出貢獻。因此，我國應該積極推進WLAN核心技術的研究工作，這不僅涉及通信產業，而且涉及IT領域的巨大利益。
拋開WAPI標準之爭，我們如何把握WLAN技術的發展趨勢呢？應該說，WLAN在我國目前的工作，陷入了低潮階段。這主要是受制于WLAN技術自身的限制，比如其漫游性、安全性、如何計費等等，還沒有得到妥善的解決。另外，高端商業用戶的不足，使網絡建設的投資收益比較低，因此也影響了運營商的積極性。未來，隨著技術的進一步成熟，WLAN技術將在特定的區域和范圍，特別是熱點區域和高速信息接入領域，發揮對移動通信網絡的重要補充作用。3G網絡商用后，WLAN將成為彌補3G固定區域高速覆蓋的不足。總體來看，WLAN具有很強的生命力，但其在運營領域的發展速度估計會低于過去的預期。
4.寬帶無線技術新寵WiMAX
有資料顯示，“WiMAX”已經成為近期互聯網上搜索量最大的通信關鍵詞，該項技術以其遠覆蓋和高帶寬特性，成為無線業界的新寵。
WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系統，其技術標準為IEEE802.16。WiMAX也組織了自己的聯盟。目前這個聯盟已經發展了數十家會員，該聯盟由Intel牽頭，我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標是促進IEEE802.16的應用。
WiMAX相對于Wi－Fi的優勢主要體現在Wi－Fi解決的是無線局域網的接入問題，而WiMAX解決的是無線城域網的問題。Wi－Fi只能把互聯網的連接信號傳送到300英尺遠的地方，WiMAX則能把信號傳送31英里之遠。Wi－Fi網絡連接速度為每秒54兆，而WiMAX為每秒70兆。有專家認為，WiMAX的覆蓋范圍和傳輸速度將對3G構成威脅。在成本等各個方面的優勢使得業內人士將WiMAX技術看作是一項打破產業格局的技術。
近期，英國電信（BT）、法國電信、Qwest通信公司、Reliance電信和XO通信加入了WiMAX論壇，目前WiMAX論壇已經擁有98個成員，運營商占25％。今年初，Intel也宣布，下半年開始將會在其生產的芯片中部分采用WiMAX標準。
趨勢分析對于今天異常火熱的WiMAX技術，我們該如何看待？它會成為3G技術的終結者嗎？筆者認為，這種觀點不盡正確。首先，從技術自身角度來看，WiMAX還不具備公眾移動通信網絡的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動特性。其次，WiMAX標準還不成熟，因此預計商用還需要至少兩年以上的時間，規模普及還要五年左右的時間。其三，WiMAX的特點是高速的數據傳輸能力，但其還沒有對實時話音業務的高效支持能力，這將限制其作為公眾移動通信的應用。其四，WiMAX的產業規模以及技術和設備成熟性還遠遠難以和3G相抗衡，其推廣期也將滯后于已經開始啟動的3G技術。其五，WiMAX技術有可能受到傳統移動通信運營商或制造商的抵制，從而限制其發展。
對于WiMAX技術，筆者認為它具有巨大的潛力，但尚處在襁褓階段，目前還難以對當前的全球無線通信格局產生重大的影響。由于3G的實施，WiMAX將可能成為未來3G網絡的補充手段，在高速信息接入領域發揮其特性。但受其自身移動性和話音支持能力的限制，WiMAX不大可能殺死3G。
5.超寬帶無線接入技術UWB
無線技術領域的活躍除表現在新技術不斷涌現外，還表現在其傳輸能力的不斷拓展。近兩年，一項超高速的無線接入技術受到了大家的關注，那就是UWB。
UWB是一種時域通信技術，它采用超短周期脈沖進行調制，把信號直接按照0或1發送出去，而不使用載波，這與此前的無線通信截然不同。脈沖調制產生的信號為超寬帶信號，譜密度極低，信號的中心頻率在650MHz～5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級，抗干擾和多徑的能力強，具有多個可利用信道。與CDMA系統相比，時域通信系統結構簡單，成本相對較低。UWB技術具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。
UWB最引人注目的特點是具有很高的數據傳輸速率。XtremeSpectrum公司預測，他們即將開發出的產品具有在10米內傳輸約100Mbps的能力，Intel則把目標定在了500Mbps。
趨勢分析對于UWB技術，我們應該這樣看待，它以其獨特的速率鋒芒以及特殊的應用范圍，也將在無線通信領域占據一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點，它很適合組建家庭的高速信息網絡。它對藍牙技術具有一定的沖擊，但對當前的移動技術、WLAN等技術的威脅不大，甚至可以成為其良好的能力補充。
三、走勢把握：接入多元網絡一體綜合布局代表方向
以上，就當前無線通信領域的熱點和焦點問題進行了敘述和討論。那么，我們該如何把握中期未來無線領域的發展趨勢呢？
首先，無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍，不同的適用區域，不同的技術特點，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可實現互補效應。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數據接入，而UWB可實現近距離的超高速無線接入。因此，在政策上我們應該綜合推進各種無線接入的發展，推進組網的一體化進程，通過建網的接入手段多元化，實現對不同用戶群體的需求覆蓋，達到市場細分和業務的多元化，解決移動通信發展不均衡的狀況。
其次，我國政府應該給企業配置更多的無線頻率資源，推進不同技術相關頻譜的規劃和應用工作。這樣才有利于不同的企業根據不同的發展策略和市場需求，綜合地規劃自己的無線通信網絡，實現資源的有效配置和利用。當然，政府也需要加強對有限頻率資源的管理，對于企業閑置不用的頻率占用，考慮適當的手段予以收回。
其三，從公眾移動通信網絡發展來看，3G已經成為全球包括中國移動網絡演進的主要進程。從歐美發達國家的經驗來看，由于其移動話音用戶的普及率高，通過發展用戶實現增長的模式已成為歷史。因此，他們期望通過3G搭建更大的業務平臺，從而實現利潤的新來源。由于3G技術的成熟，目前3G商用網絡部署已經在全球范圍內啟動。就我國而言，也要借鑒歐美的經驗，在用戶數量增長放緩之前，就應提前培育新興移動市場。目前，政府應該開始積極考慮3G牌照發放和商用問題，把握住這個移動業界的巨大歷史機遇。
其四，從寬帶無線接入技術來看，全球該領域發展十分火熱。該領域的發展呈現出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。未來，該領域還可能出現更強大的新技術，從另一個角度對整個無線通信產業起到推進作用。但從近期來看，我們對寬帶無線接入技術發展應該有一個理性的態度和科學的把握。目前的寬帶無線接入技術主要集中在固定環境下的高速接入，其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網絡抗衡。在發展中，我們應該從全局的觀點來把握，使之成為與移動網絡互補的重要技術手段，這樣既可以充分發揮其技術個性，又防止出現不必要的資源競爭和浪費。
其五，未來的無線通信網絡應該是怎樣的呢？專家認為，未來的無線通信網絡將是一個綜合的一體化的解決方案。各種無線技術都將在這個一體化的網絡中發揮自己的作用，找到自己的天地。從大范圍公眾移動通信來看，3G或超3G技術將是主導，從而形成對全球的廣泛無縫覆蓋；而WLAN、WiMAX、UWB等寬帶接入技術，將因其自己不同的技術特點，在不同覆蓋范圍或應用區域內，與公眾移動通信網絡形成有效互補。
其六，更遠的未來，按當前專家們的預想，通信信息網絡將向下一代網絡NGN融合。在未來NGN概念中，固定網絡將形成一個高帶寬、IP化、具有強QoS保證的信息通信網絡平臺。在這一平臺上，各種接入手段將成為網絡的觸手，向各個應用領域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網或城域網方案，都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體，各種接入方式綜合發揮效用，各種業務形成全網絡配置的一體化綜合網絡。當然，這一進程將是漫長的，也必將遇到很多挫折。
四、結束語
摘要：隨著通信技術發展及“學生為中心”的新課堂教學改革研究的深入，紅外、藍牙、Wifi等無線技術在信息教學反饋領域的應用越來越廣泛。本文在總結四類傳統教學反饋方式的優缺點的基礎上，對比分析現存的無線課堂反饋系統，提煉出以WIFI為代表的無線通信技術在課堂教學反饋的特點。
關鍵詞：無線；通信技術；教學反饋
一、傳統教學反饋方式研究
在課堂中，“教”與“學”同時進行，進一步說“教”是為了“學”，因此，教師需要用多種反饋方式來了解學生的學習效果，并根據實時的教學情況來調整教學方法、方式。傳統的教學反饋的方法主要分為以下四種：1.言語反饋。教師通過課堂提問、課堂討論以及學生質疑等口頭語言交流來分析學生對課堂知識的掌握程度，從而調整教學方法、方式。這種方式缺點是教師得到的反饋信息有些片面，不能全面掌握學生學習情況，同時學生由于缺乏參與感造成注意力分散，導致課堂教學實效的流失。2.書面反饋。教師一般通過黑板板書、課后作業以及課堂測試等手段來觀察學生對知識內容掌握程度與存在的問題。這種方式缺點是教師課堂上時間和精力無法對每一位學生進行有效的“教學診斷”，另外學生存在抄襲現象，加大了老師輔佐的難度。3.實物投影展示式反饋。教師通過實物投影展示、多媒體演示的方式展現學生的學習成果，從而了解學生學習存在的一些具體問題，讓教師有的放矢地進行課堂教學。這種方式缺點和言語反饋類似，難以保證人人參與，無法準確掌握整體的課堂教學效率。
二、基于無線通信技術教學反饋系統研究
隨著無線通信技術的發展，無線通信技術在教育領域的應用已成為當代教學新模式的重點研究方向。目前，應用在教育領域的主流無線通信技術有Bluetooth、RFID、UWB、Wi-Fi、紅外等。例如，基于無線通信技術教學反饋系統常見的有紅外手持反饋系統如北京松博科技有限公司研發的EZclick表決系統、Interwrite生產的PPS表決系統等、基于藍牙的課堂反饋系統如華東師范大學碩士研究生周麗捷的研究、將GPS與Android相結合如山西長治醫學院計算機教學部魏晉研制的基于Android平臺的課堂簽到與手機違規監測系統等等幾種反饋系統。總的來說，與傳統教學相比，基于Bluetooth、RFID、UWB、Wi-Fi、紅外等技術的無線反饋式教學系統在以下四個方面占據優勢：1.反饋實時性強。無線反饋式教學系統一般采用手機、平板等手持終端與教學服務器進行實時通信，因此，教學反饋信息可以通過“職教云”等網絡教學平臺實時地顯示在投影屏上。與驗收課后作業、開展課堂測驗等傳統教學反饋方式方式相比，無線反饋式教學系統在反饋上更快捷，大大縮短了反饋周期，更能幫助師生發現及解決教學問題。2.反饋覆蓋范圍廣。無線反饋式教學系統組成的拓撲結構是樹形或網型，課堂中每一位學生都能使用終端設備將疑惑、感想反饋至網絡平臺，因此相對于課堂點名答疑和課堂討論的傳統方式來說，無線反饋式教學系統收集到的教學反饋信息更全面，更客觀地體現學生的學習水平。3.數據處理效率高。無線反饋式教學系統中網絡服務器將一些接收到的教學反饋信息，如簽到信息，討論熱度、教學資料瀏覽情況等，通過預設的算法進行相關處理、統計，進而得到一系列教學指標數據，更加直觀、清晰的展示于師生面前。
三、總結
當今基于無線通信技術的教學反饋系統大多實現簽到、檢測和互動，教師依據教學反饋系統的信息和數據有針對性地調整教學方法方式，同時學生也能學習的疑惑、獲知自己掌握情況，以此有針對性進行查漏補缺。總的來說，無線反饋式教學系統與傳統教學反饋方式相更準確實用，不僅提高學生綜合素質，更落實“學生主體，教師主導”的現代化教學理念。
作者:曹璐云 申丹丹 張穎 單位:湖南信息職業技術學院
電力通信網是為了保證電力系統的安全穩定運行應運而生的。它同電力系統的安全穩定控制系統、調度自動化系統被人們合稱為電力系統安全穩定運行的三大支柱。我國的電力通信網經過幾十年風風雨雨的建設，已經初具規模，通過衛星、微波、載波、光纜等多種通信手段構建而成為立體交叉通信網。隨著無線通信技術的發展，無線通信系統的特性發生巨大的變化。鑒于采用無線通信網不依賴于電網網架，且抗自然災害能力較強，同時具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸等優點，非常適合彌補目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡單介紹一下無線通信傳輸體制的應用特點和優缺點，并分析其在電力系統的應用前景。
二、無線技術介紹
（一）無線通信技術的概念
目前，無線通信及其應用已成為當今信息科學技術最活躍的研究領域之一。其一般由無線基站、無線終端及應用管理服務器等組成。
（二）無線通信技術的發展現狀
無線通信技術按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術，即基于IEEE802.15的無線個域網（WPAN）、基于IEEE802.11的無線局域網（WLAN）、基于IEEE802.16的無線城域網（WMAN）及基于IEEE802.20的無線廣域網（WWAN）。
總的來說，長距離無線接入技術的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無線接入技術的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。其中固定無線接入技術主要有：3.5GHz無線接入（MMDS）、本地多點分配業務（LMDS）、802.16d；移動無線接入技術主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入。其中寬帶無線接入技術的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄帶無線接入技術的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統。
1.主流無線通信技術
從技術發展的趨勢可以看出，以OFDM+MIMO為核心的無線通信技術將成為未來無線通信發展的主流方向。而目前基于該技術的無線通信技術主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術。
2.其他無線通信技術
除了上述主流的無線通信技術外，目前已存在的無線通信技術還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術及LMDS、MMDS、點對點微波、衛星通信等長距離通信技術。
（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是點對點的數據傳輸協議，通信距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通信介質為波長900納米左右的近紅外線。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴展技術，通信介質為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。
（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射頻識別，俗稱電子標簽。它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID由標簽、解讀器和天線三個基本要素組成。
（4）UWB：UltraWideband，即超寬帶技術。UWB通信又被稱為是無載波的基帶通信，幾乎是全數字通信系統，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統的復雜性，降低成本。
三、無線技術優劣分析
（一）WLAN技術分析
Wi-Fi的技術和產品已經相當成熟，而且大批量生產。該技術適用于無線局域網，作為有線網絡的延伸，對于特殊地點寬帶應用，盡管Wi-Fi技術應用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻（RF）技術，通過空氣發送和接收數據。由于無線網絡使用無線電波傳輸數據信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內盜取數據甚至進入未受保護的公司內部局域網。
（二）WiMax技術分析
WiMax是一個先進的技術，推出相對較晚，存在頻率復用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標準化，該技術的大規模推廣還需要實踐考驗。從應用前景看，該技術可以在較大范圍內滿足上網要求，覆蓋可以包括室外和室內，可以進行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數基站就可以實現全城覆蓋。WiMax由于其技術的先進性和超遠的傳輸距離，一直被業界看好，是未來移動技術的發展方向，并提供優良的最后一公里網絡接入服務。
（三）WMN技術分析
WMN是正在研究中的技術，在研究中不斷地在不同方面結合各種技術的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產品系列來支持該技術的大規模應用。從應用前景看，WMN這一新興網絡不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應用空間，在其他方面如結合數據、圖像采集模塊可以對目標對象進行監控或數據采集，并廣泛應用到環境檢測、工業、交通等領域。隨著其他技術的不斷更新完善，WMN更好地與之相融合、互補，從而能夠揚長避短，發揮出各自的優勢。
（四）3G技術分析
3G于1996年提出標準，2000年完成包括上層協議在內的完整標準的制訂工作。3G網絡部署已具備相當的實踐經驗，有一成套建網的理論，包括對網絡的鏈路預算、傳播模型預算以及計算機仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區已得到大規模的商業應用，比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經建設了3G的網絡。3G技術已經進入可以實用的階段，還有很多國家和地區正在建設或將要建設3G網絡。
（五）LMDS技術分析
本地多點分布業務系統LMDS是一種提供點對多點通信的固定寬帶無線接入技術，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內提供數字雙工語音、數據、因特網和視頻業務，是一種非常好的寬帶固定無線接入解決方案。在最優情況下，距離可達8公里；但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通過扇區或基站設備將ATM骨干網基帶信息調制為射頻信號發射出去，在其覆蓋區域內的許多用戶端設備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號，在無需為每個用戶專門鋪設光纖或銅纜情況下，實現數據雙向對稱高帶寬無線傳輸。
（六）MMDS技術分析
MMDS的主要缺點是有阻塞問題且信號質量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠寬，最多不超過200MHz。其次，MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。由于MMDS采用的調制技術主要是相移鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度調制QAM調制技術，無法做到非視距傳輸，在目前復雜的城市環境下難以推廣應用。另外，MMDS沒有統一的國際標準，各廠家的設備存在兼容性問題。
（七）集群通信技術分析
數字集群系統具有很多優點，它的頻譜利用率有很大提高，可進一步提高集群系統的用戶容量；它提高了信號抗信道衰落的能力，使無線傳輸質量變好；由于使用了發展成熟的數字加密理論和實用技術，所以對數字系統來說，保密性也有很大改善。
數字集群移動通信系統可提供多業務服務，也就是說除數字語音信號外，還可以傳輸用戶數字、圖像信息等。由于網內傳輸的是統一的數字信號，因此極大地提高了集群網的服務功能。
（八）點對點微波通信技術分析
微波傳輸的優勢主要體現在以下幾個方面：第一，可以降低運營商的運營成本。與租用線路相比，微波系統的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統部署簡潔快速。與傳統的傳輸手段相比，其快速部署的優勢可以更快地滿足新業務發展的需要。第三，目前的微波產品對未來的發展是有保障的，對于運營商的新業務和新需求都可以給予很好的支撐。未來，微波傳輸系統將升級到全IP的平臺之上，可以全面支持運營商未來的發展。
（九）衛星通信技術分析
利用衛星在有些人口不很密集的地區來配合陸地通信。在這些地區散布著范圍較廣但不密集的用戶，可以利用衛星作為用戶連至固定有線網的接入設施。在陸地通信網已經構成寬帶多媒體通信網的環境下，利用衛星建成寬帶衛星接入系統是比較好而切合實際的方案，經濟又可靠。
但是衛星通信畢竟是采用衛星作為通信平臺，其地面站的建設、通信信道租用費用都需要花費大量資金，而且通信資源為衛星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量數據的傳輸需要付出非常大的代價。因此，作為日常生產、生活使用是極為不經濟的；而將衛星通信作為應急通信、作戰通信、海外通信等則比較適合。
四、無線技術綜合比較
目前無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區域、不同的技術特點、不同的接入速率。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數據接入，而UWB可實現近距離的超高速無線接入。
首先，從標準化程度上看，本報告所涉及的技術中，僅僅WMN技術沒有成熟的標準體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標準，只是沒有統一的國際標準，其余的技術均已經完成標準化工作，并且都進行了試驗網建設和商業網建設。
從頻率上看，Wi-Fi技術、WMN均使用的是開放頻段，WiMax技術、3G技術等其他技術使用的是授權頻段。
從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術、WMN技術屬于局域網無線接入技術，僅覆蓋35m～100m；WiMax技術、3G技術、LMDS技術、MMDS技術、集群通信屬于城域網接入技術，覆蓋范圍在1km～54km不等，而衛星通信、點對點微波則屬于廣域網技術，通常用于通信主干組網建設。
從傳輸速率上看，點對點微波和衛星通信屬于干線傳輸技術，不同的情況速率變化較大，而其余的技術均為接入技術，僅僅是3G技術接入速率最小，僅為384k，而其余技術均為幾十M甚至上百M的速率。
從調制技術上看，其中WiFi技術、WiMax技術、WMN、3G技術均采用最新的調制技術OFDM，其余的技術均未采用OFDM調制技術。
從天線技術上看，僅僅3G和WiMax技術采用了MIMO技術，而其他技術均未采用MIMO技術；從傳輸環境上看，僅僅WiMax技術和3G技術支持非視距傳輸，其余技術均要求視距傳輸環境；從網絡安全和QoS機制上看，WiMax技術和3G技術在這方面做得比較優秀、完善，其余的均存在較大的問題。
論文摘要：通過Bluetooth和UWB的技術對比及多角度的分析，證實了藍牙+UWB作為下一代高速無線通訊技術的可能。
隨著因特網、多媒體和無線通信技術的發展，人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色，低功耗、微型化是用戶對當前無線通信產品尤其是便攜產品的強烈追求，作為無線通信技術一個重要分支的短距離無線通信技術正逐漸引起越來越廣泛的觀注。
1短距離無線通信技術簡介
近年來，由于數據通信需求的推動，加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速發展，短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段，WLAN技術、藍牙技術、UWB技術，以及紫蜂(ZigBee)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是100m以內的通信，分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數據速率>100Mbit/s，通信距離<10m，典型技術有高速UWB、WirelessUSB;低速短距離無線通信的最低數據速率<1Mbit/s，通信距離<100m，典型技術有藍牙、紫蜂和低速UWB。
2藍牙(Bluetooth)技術
“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準，也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內，通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯，使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享，也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此特別適用于小型的移動通信設備，使設備去掉了連接電纜的不便，通過無線建立通信。
藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎，采用高速跳頻(FrequencyHopping)和時分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先進技術，為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯網，并且能夠實現無線連接因特網，其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電，組成一個巨大的無線通信網絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。目前藍牙的標準是IEEE802.15，工作在2.4GHz頻帶，通道帶寬為lMb/s，異步非對稱連接最高數據速率為723.2kb/s。藍牙速率亦擬進一步增強，新的藍牙標準2.0版支持高達10Mb/s以上速率(4、8及12～20Mb/s)，這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。
作為一個新興技術，藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處，如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問，藍牙技術已成為近年應用最快的無線通信技術，它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。
3超寬帶(UWB)技術
超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末，此前主要作為軍事技術在雷達等通信設備中使用。隨著無線通信的飛速發展，人們對高速無線通信提出了更高的要求，超寬帶技術又被重新提出，并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通信方案。與常見的使用連續載波通信方式不同，UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息，通常每個脈沖持續的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz，因此最大數據傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通信的同時，UWB設備的發射功率卻很小，僅僅是現有設備的幾百分之一，對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲，因此從理論上講，UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通信方式，它有望在無線通信領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下(1)抗干擾性能強：UWB采用跳時擴頻信號，系統具有較大的處理增益，在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。
(2)傳輸速率高：UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s，有望高于藍牙100倍。
(3)帶寬極寬：UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達幾個GHz。超寬帶系統容量大，并且可以和目前的窄帶通信系統同時工作而互不干擾。
(4)消耗電能少：通常情況下，無線通信系統在通信時需要連續發射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發送出去，并且在需要時才發送脈沖電波，所以消耗電能少。
(5)保密性好：UWB保密性表現在兩方面：一方面是采用跳時擴頻，接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據;另一方面是系統的發射功率譜密度極低，用傳統的接收機無法接收。
(6)發送功率非常小：UWB系統發射功率非常小，通信設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通信。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。
(7)成本低，適合于便攜型使用：由于UWB技術使用基帶傳輸，無需進行射頻調制和解調，所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件，系統結構簡化，成本大大降低，同時更容易集成到CMOS電路中。
參考文獻：
中圖分類號：TP393.03 文獻標志碼：A 文章編號：1009-6868 （2013） 04-0063-04
1 近場通信背景及概述
在2013年2月閉幕的巴塞羅那世界移動通信大會上，近場通信（NFC）技術在全球移動通信協會的強力推介下登場，成為業界新熱點。各大廠商也加緊了對于支持NFC技術產品的研發生產。近場通信技術又稱近距離無線通信，鑒于各種移動互聯網應用的廣泛開展和未來發展的廣闊空間，它已是信息時代的又一新寵，也是各大廠商和服務商爭奪的下一塊領地。
1.1 NFC背景
NFC技術是于2004年4月由飛利浦公司發起，是一項由飛利浦、諾基亞、索尼等廠商聯合主推的近距離無線技術。多家公司和大學共成立了泛歐聯盟，旨在推動NFC開放式架構的開發和其在手機中的應用。NFC由射頻識別（RFID）及互聯互通技術整合演變而來，保持對RFID的兼容性。通過在單一芯片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，具備NFC功能的設備能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換。這項技術最初只是RFID技術和網絡技術的簡單合并，現在已經演變成一種短距離無線通信技術，近年來逐年受到關注。很明顯，近場通信利用的是無線電波的臨近電磁場，根據電磁理論，近磁場的信號傳播過程中強度會以大約1/d 6的速率下降（d 表示通信距離），如此大的衰減使近場通信成為名副其實的短程通信技術。相比之下，在無線電波的遠場中，信號強度以1/d 2的速率下降。
近場通信技術在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推動標準化，同時也兼容應用廣泛的ISO 14443 A/B以及Felica標準非接觸式智能卡的基礎架構。
作為一種近距離的高頻無線通信技術，近場通信的可用距離約為10 cm，可以實現電子身份識別或者數據傳輸，其應用范圍已由電子支付擴展至旅行、交通、購物等方面。NFC技術的短距離交互很大程度簡化了設備互聯過程中整個認證識別過程，使得電子設備間互相訪問更直接、簡答、安全并更清楚。
NFC技術結合了非接觸式感應以及無線連接的相關技術，并作用于13.56 MHz頻帶，同時支持106 kbit/s、212 kbit/s 或者424 kbit/s等傳輸速度，將來最高支持速率可提高至1 Mb/s左右，為設備間不同的應用場景提供了靈活的選擇能力。與其他短距離無線通信技術相比，NFC技術更安全，反應時間更短。并且，由于近場通信技術與現有非接觸智能卡技術相兼容，目前已經得到越來越多廠商的支持并成為正式標準，這些都為NFC技術大范圍的應用提供了可能。NFC技術提供各種設備間輕松、安全、迅速而自動的通信，例如借助NFC技術，人們可以在不同的設備間交換照片、音樂、視頻剪輯等信息。
其實，近場通信并非新生事物，但直到近年來才逐漸受到關注。在NFC技術發展過程中有幾個重要的歷程值得一提：1983年查爾斯·沃爾頓獲得第一個RFID相關專利；2004年諾基亞、飛利浦和索尼聯合組建了近場通信論壇；2006年NFC標簽的初步規范；2006年規范“SmartPoster”的記載；2006年諾基亞6131成為首個NFC功能的手機；2010年三星Nexus S成為首款可以支持NFC功能的Android手機。
作為一種無線技術，NFC同樣面臨安全問題。但是NFC技術本身的特點——非常小的通信范圍，有效隔絕了黑客的入侵，用戶完全可以放心地在這樣的近距離中進行通信。但是為了提供安全可靠的通信，近場通信技術也包含了完整的安全技術。
1.2 NFC的3種工作模式
近場通信技術支持3種不同的工作模式： 卡模式、點對點模式和讀卡器模式，如圖1所示。
在卡模式下，NFC設備相當于一張采用RFID技術的IC卡，完全可以應用于現在IC卡（包括信用卡）的使用場合，如公交卡、商場消費卡、車票，門禁管制、門票等等。這種方式下的一個明顯優點是卡片通過非接觸讀卡器的RF域來供電，即便是在寄主設備（如手機、移動終端）沒電的情況下也可以保證數據的傳輸工作。
在點對點模式下，NFC技術和紅外線技術一樣，可用于數據交換，只是采用NFC技術的設備傳輸距離較短，傳輸創建速度較快，傳輸數據的速度也較快。相比于紅外設備，采用NFC技術的設備功耗較低。將兩個具備NFC功能的設備連接后，即可實現數據在設備間的點對點傳輸，可完成下載音樂、交換圖片或者同步設備地址薄等功能。因此通過近場通信技術，多個設備（如數位相機、PDA、計算機和手機等）之間可以交換資料或者互相提供服務。
在讀卡器模式下，NFC設備可以作為非接觸讀卡器使用，從海報或者展覽信息電子標簽上讀取相關信息。
需要進行數據交互時，NFC設備可以工作于主動模式或被動模式下。在被動模式下，發起NFC通信的設備，也稱為NFC發起設備（主設備），在整個通信過程中提供射頻場。它可以從106 kbit/s、212 kbit/s或424 kbit/s中選擇一種傳輸速度，將數據發送到另一臺設備。另一臺NFC設備作為目標設備（從設備），不必主動產生射頻場，僅需要通過負載調制技術，以相同的速度將數據傳回發起設備。此通信機制與基于ISO14443A、FeliCa的非接觸式智能卡兼容。因此，NFC發起設備在被動模式下，可以用相同的連接和初始化過程檢測非接觸式智能卡或NFC目標設備，并與之建立聯系。在主動模式下，通信雙方收發器加電后，任何一方可以采用“發送前偵聽”協議來發起一個半雙工發送。在一個以上NFC設備試圖訪問一個閱讀器時，這個功能可以防止沖突。
在主動模式下，每臺設備要向另一臺設備發送數據時，都必須產生自己的射頻場。發起設備和目標設備都要產生自己的射頻場，以便進行通信。在被動模式下，像RFID標簽一樣，目標是一個被動設備。標簽從發起者傳輸的磁場獲得能量，然后通過負載調制技術將數據傳送給發起者。
需要注意的是，移動設備主要工作于被動模式下，從而能夠大幅降低功耗，延長電池壽命。在一個應用會話過程中，NFC設備可以在發起設備和目標設備之間切換自己的角色。利用這項功能，電池電量較低的設備可以要求以被動模式充當目標設備，而不是發起設備。
1.3 與其他無線通信技術的比較
目前，無線通信市場多種技術并存，尤其是近距離通信領域，已經存在多種近距離無線通信技術，比如藍牙技術、紅外線技術、RFID技術等，這些技術的并存為用戶提供了豐富多樣的業務，并且每一種技術都有自己的應用場景和優勢。近場通信技術的出現，豐富了近距離無線通信技術的種類，完善了近距離無線通信的應用場景和范圍，也為用戶提供了更大的選擇靈活性。與現存的諸多近距離無線通信技術相比，NFC技術具有明顯的優勢。圖2展示了無線通信市場中各技術適用場景[1]。
與RFID相比，近場通信技術中的信息也是通過無線頻率的電磁感應耦合方式傳遞，利用了負載調制的功能。但兩者之間還是存在很大的區別。首先，與RFID技術相比，NFC的傳輸距離更短，可以提供輕松、安全、迅速的無線連接。已知的RFID的傳輸范圍可以達到幾米、甚至幾十米，近場通信技術由于其獨特的技術優勢，對信號進行了有效衰減，從而有效地降低了電磁波的傳輸距離，因此NFC具有比RFID技術更近的傳輸距離、更高的帶寬、更低的能耗等特點。其次，近場通信技術天生的優勢是與現有非接觸智能卡技術兼容，目前已經成為越來越多主要廠商支持的正式標準，因此具有更廣闊的應用前景和使用范圍。同時，NFC技術是一種近距離連接協議，提供設備間輕松、迅速、安全而自動的通信。與其他無線連接方式相比，近場通信是一種近距離的私密通信方式。最后，近場通信與RFID的應用領域不同，NFC技術主要應用于門禁、公交、手機支付、交通、旅行、購物等領域，RFID技術則在生產、物流、跟蹤、資產管理等領域內發揮著巨大的作用。
此外，與紅外和藍牙傳輸方式相比，近場通信技術也表現出自己獨特的優勢。與紅外技術相比，NFC技術提供一種面向消費者的、更近距離的交易機制，比紅外傳輸方式更快、更可靠、更簡單。與藍牙傳輸技術相比，一方面，近場通信技術面向近距離交易，適用于交換財務信息或敏感的個人信息等重要私密數據；另一方面，藍牙技術能夠彌補NFC技術通信距離不足的缺點，可以應用于較長距離的數據通信。因此，NFC技術和藍牙技術可以相互補充、共同存在。事實上，快捷輕型的NFC協議可以用于引導兩臺設備之間的藍牙配對過程，促進藍牙的使用。表1中直觀地表示了近場通信技術、紅外技術和藍牙技術在幾個技術性能指標上的差異。
正是由于近場通信技術具有獨特的技術優勢，以及其對多種標準規范的有效支持和兼容，加上NFC具有成本低廉、方便易用和更富直觀性等特點，這讓它在某些領域顯得更具潛力。NFC通過一個芯片、一根天線和一些軟件的組合，能夠實現各種設備在幾厘米范圍內的通信，并且費用低廉。近幾年隨著智能手機的普及，NFC技術逐漸走入尋常百姓家，眾多廠商紛紛在自己的終端設備中加入了NFC功能，搶占NFC市場先機。可以預言：如果NFC技術能得到普及，它將在很大程度上改變人們使用許多電子設備的方式，甚至改變使用信用卡、鑰匙和現金的方式。我們有理由相信：近場通信技術將在移動互聯網時代大放異彩。
2近場通信技術架構
近場通信技術支持3種不同的工作模式，每種工作模式具有相似的技術架構，但是具體的工作模式又體現出各自的差別。我們將概述性地介紹近場通信的技術架構。
按照從下至上的順序，近場通信技術的總體技術架構包括以下幾個部分：模擬協議規范、數字協議規范、NFC相關動作規范、邏輯鏈路控制協議、NFC標簽技術規范、NFC數據交換格式、記錄類型定義規范等。每一種技術規范都完成特定功能，并且針對具體的業務應用和工作模式靈活選擇適當的協議規范實現。具體架構如圖3所示[1]。
模擬協議規范的作用主要是定義了具備NFC功能的設備的無線射頻特性，如射頻域的形狀和強度。該規范主要用來決定NFC設備的可操作范圍。根據規定，近場通信技術的射頻磁場的載波頻率為13.56 MHz，未經調制的射頻磁場磁場強度最小值為H min =1.0 A/m rms，未經調制的射頻磁場強度最大值H max =7.5 A/m rms。在通信的過程中需要對磁場進行調制。被動通信模式下，初始方應產生一個射頻磁場來給目標方供應能量，目標方應該能夠在H min和H max 間連續工作，在實際使用過程中，當目標方在初始方的工作區域中時，初始方在其工作區域中的磁場強度應不小于H min 。在主動通信模式下，初始方和目標方都是用自身產生的射頻磁場（H min ～H max ）進行通信。在實際使用過程中，當目標方和初始方在對方的工作區域中時，初始方和目標方應保證在自身工作區域中的磁場強度不小于H min 。當進行外部磁場檢測時，如果外部磁場在頻率為13.56 MHz 處的場強高于H Threshhold，NFC 設備應能檢測出該外部磁場的存在。外部射頻磁場閾值H Threshhold = 0.1875A/m。
數字協議規范主要定義了用于完成通信的構件，是實現ISO/IEC 18092和ISO/IEC 14443標準中數字技術的規范。涉及到4種不同角色（初始方、目標方、讀寫器、卡模擬器）下的NFC設備的數字接口和半雙工傳輸協議。主要包括調制機制、比特級編碼、比特速率、幀格式、相關協議和命令集。
NFC相關動作規范以滿足數字協議規范的構件為基礎，定義了互動方式下建立通信的一系列動作。如輪詢周期、何時執行進行沖突檢測等動作。規范中定義的一些動作可以原樣使用，或者通過適當修改來定義其他的方式來建立通信，這些變種方式可以適用于原用例或者適用于不透光的用例。
邏輯鏈路控制協議（LLCP）描述了NFC套件邏輯鏈路控制層（LLC）的功能、特征和協議。邏輯鏈路控制層構成了OSI模型數據鏈路層的上半層，與下半層的媒體接入控制層（MAC）互補。LLCP層技術規范通過一系列映射可以支持MAC層。LLCP協議到外部MAC協議的每一種映射都指定了相應的綁定需求。LLCP主要特征包括鏈路激活、監測、去活，異步均衡通信，高層協議復用，無連接傳輸，面向連接的傳輸等。LLCP不支持同步傳輸、多播與廣播、數據的安全傳輸、服務用戶接口等功能。
NFC標簽技術規范定義了4種NFC的標簽類型，以支持設備的讀卡器工作模式。
數據交換格式（NDEF）規范定義了NFC應用中的信息編碼格式。該規范支持NDEF信息的復用和分塊。
記錄類型定義規范如何在NDEF信息中構造記錄，并指出記錄可以互相包含。每一種記錄都包含一個類型指示，表明其包含的內容。
NFC設備有3種工作模式，對不同的工作模式，在協議使用與應用定義方面有明顯的差異。
工作于讀寫模式下的設備支持的應用可分為3類：NDEF參考應用、第三方NDEF應用和非NDEF應用。NDEF參考應用是指NDEF論壇預定義的一些具有參考價值的應用，如鏈接切換、智能海報等；第三方NDEF應用是指使用NDEF技術基于標簽的專利性私有應用；非NDEF應用是指需要與非接觸式卡片交互的專利性私有應用[1-2]。讀寫模式下的技術架構如圖4（a）所示。
點對點模式下的技術架構如圖4（b）所示。邏輯鏈路控制協議負責鏈路的激活、管理、去激活，該協議支持異步平衡模式和協議復用技術，同時支持無連接傳輸和面向連接的傳輸情況；協議綁定模塊為NFCC論壇定義的協議規范提供標準的綁定（即端口號），增強不同協議之間的互操作性；論壇已有協議部分是指那些論壇已定義了的與LLCP相互綁定的協議，如IP、對象交換協議（OBEX）；其他協議是指那些論壇為指定的可以運行于LLCP協議層之上的部分協議；參考應用指論壇定義的可以運行于NDEF協議上的參考性應用；點對點應用可能包括從相機打印照片、交換商務名片，以及第三方NDEF應用等等。
卡模式下的NFC設備架構比較簡單。其應用主要包括一些專利性的非接觸式卡片應用，如基于ISO14443 A/B或FeliCa標準的付賬、購票應用等。具體技術架構如圖4（c）所示。 （待續）
參考文獻
[1] NFC Forum. NFC digital protocol technical specification 1.0[S].2010.
[2] NFC Forum. NFC Data Exchange Format （NDEF） technical specification 1.0[S].2006.
作者簡介
關鍵詞：高速無線局域網；關鍵技術
1 無線局域網的內涵與特點
無線局域網飽含了網絡技術、無線通信技術，是一項綜合性較高的學科領域。主要是通過無線傳輸方式提供各個網絡設備間的通信功能。無線局域網使用戶能夠相對自由地連接網絡設備，進而使現有通信資源得到更加廣泛、高效的利用，使無線通信的效率顯著提高，積極研究、利用和創新無線局域網相關技術，不斷提升無線局域網的系統容量與傳輸效率是當前無線通信技術研究的熱點，因此高速無線局域網、超高速無線局域網的關鍵技術均是當前通信領域研究的重點。
無線局域網的特點主要包括：1）靈活性。無限局域網采用的是電磁波的信息傳輸方式，與傳統的通信模式有較大的差異，而且在某些特定條件下也還可以代替傳統的網絡；2）經濟性。用戶無需使用線纜就可以構建無線局域網，覆蓋有無線局域網的區域與網絡連接，用戶只需接入無線局域網就可與外界網絡連接，因此對用戶來說，無線局域網的經濟性較強；3）擴展性。無線局域網的擴展性較為突出，用戶可以根據自己的需求靈活選擇可行的配置方案，在進行網絡擴展時，無需鋪設新的線纜，通過簡單的設置即可實現擴展；4）維護簡單，維修快捷。無線局域網如果發生故障，十分容易定位，這使其相對傳統網絡更容易維修和維護，無需耗費很長的時間就能夠對系統故障進行方便的修復，且無需像傳統網絡修復那樣對所有設備運行狀況進行一一檢查，只需對系統定位出的故障設備進行更換或維修即可。
2 高速無線局域網關鍵技術分析
2.1 編碼技術
無線局域網一般情況下包含這兩個編碼方式：LDPC和BBC，即低密度奇偶校驗碼以及二進制卷積碼。第一個的原理是在前碼組和后碼組中加上相關性，由接收順序從網格圖上找到和接收序列相差距離最短的一個計算方法。第二個一般適用到各式各樣的通信網絡上，它有存在線性分組碼的特性，且存在一種稀疏的校驗方陣。
2.2 調制技術
這是通訊系統存在的前提。當今在現有通信系統里，一般情況下都選擇數字調制這種方法。而這種方法就其本質而言是利用數字基帶信號達到對正弦載波的控制，這樣就能完成對發送信號的頻譜的改變，將其變成適合傳輸以及處理的形態，好讓頻譜能夠完全發揮作用。
2.3 比特交織編碼調制技術
信道編碼技術可以對最基礎的信息排序編碼，且依據相應的步驟增加一些校驗比特，根據驛碼來檢測它的準確率。這種方法的優點非常明顯，它能夠提升所接收信息的準確率，提升信息的速度。當下，為了確保通信網絡系統的穩定性，要求必須利用高水平的糾錯編碼，這樣也就使得編譯碼趨向復雜化發展，使得我們必須盡快把調整獨立出來，才能盡可能彌補其在性能上的缺陷。
2.4 OFDM技術
OFDM為數字多載波調制的頻分復用系統，它的關鍵部分是把稍微大的帶寬信道轉變成子信道，把速率比較高的數據流轉變成速率比較低的數據流，這樣就能避免受到符號的負面影響，將信道變得平均化簡單化。目前，這種技術已然運用到許許多多通信設備中，同時也轉變成高效無線通信的核心技術，展示出了速率較高的頻譜、較高的抗編碼干擾性、抗衰性、延展性以及降低了復雜率。所以，這種技術其實就是尋找匹配的子載波傳送，做好對頻域資源的動態調整，從而達到對頻率分流以及多用戶分流的效率最大化，充分利用系統的高性能。圖1、圖2分別表示了MIMO OFDM系統的發送方案框圖和接收方案框圖。
2.5 多入多出技術
MIMO是一種多輸入多輸出的技術種類，它的原理是根據利用多束天線的信息輸出部分以及信息接收部分來達到數據傳送，利用信息傳送、信息處理等，把空間內的能源充分開發利用，構建起一個完整的傳送帶。MIMO技術可以在不增加寬帶的條件下，成倍地提升系統容量及其頻譜利用率，它可以定義為發送端和接收端之間存在多個獨立信道也就是說天線單元之間存在充分的間隔。因而進一步消除了天線間信號的相關性，提升了信號的鏈路性能，提升了數據吞吐量。通過多束天線的利用，可以避免無線信息傳送通道的影響，提升信道性能。現有的MIMO得到較為快速的進步，且已受到諸多無線通信標準的采納，將在不久的將來變成無線通信的一個核心技術。
2.6波束賦形技術
這種技術是通過智能天線波束成型衍生出來的，它可以削弱系統信號所受的不良影響，削弱一些毫無關聯的信號對信息傳送造成的不良干擾，從而擴大系統的包容度。現在這種技術受到無線通信行業的廣泛關注，且已運用到很多無線通信設施中。
3 總結
無線局域網的高速化、移動化、個性化，很好地彌補了傳統網絡技術的缺陷，對人們的生活、工作、學習帶來了更大的便利。移動通信技術的發展具有較強的繼承性，下一代高速無線通信系統是在現有的無線局域網關鍵技術的基礎上發展而來的，高速無線局域網有著良好的發展前景和廣闊的應用空間，積極對其關鍵技術進行研究和創新，對于提升高速無線局域網的性能，和推進高速無線局域網的廣泛應用，有著重要的意義。
參考文獻：
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【關鍵詞】LTE關鍵技術發展趨勢
LTE技術是多種先進技術的集成者，它是3G無線通信技術的替代者，作為是4G時代可能的移動無線技術的標準之一，LTE技術的發展將會影響著整個移動通信產業技術的發展方向。
一、LTE產業發展現狀
雖然3G通信技術在我國范圍內興起的時間不長，才在剛剛大規模部署的階段，但4G的研發工作早已在各國不同地區開展了。隨著移動設備的越來越高端，人們對上網的需求也不得已滿足，熱門對于2Mb/s的WCDMA R99傳輸速錄和14.4Mb/s的R5 HSDPA的峰值率已經不能滿足自身需求[1]。并且，OFDM技術作為無線通信技術發展的另一產物，將無線通信的接入速率提升到100Mb/s，這給3G信息技術帶來了巨大的市場競爭壓力。
二、LTE中的關鍵技術
1、OFDM技術
OFDMA技術其實就是LTE下行鏈路采用在循環前綴基礎上的正交頻分多址技術。首先在發射端將信號插入到循環冗余校驗碼中，然后對信道進行編碼、信道交織、特征加擾等的處理來解決突發噪聲對系統操作的影響，LTE系統一般采用QPSK、16QAM、64QAM三種方式[2]。
如圖1就是LTE系統的發送接收模型，是一種采用了2*2的MIMO技術，一個碼字到兩層的映射方式。由于天線數量與碼字數量不一致，所以需要將碼映射到不同的發送天線上，由此便需要層映射和預編碼的工作。層映射是將碼字按照一定的規則流程映射到多層的過程，預編碼則是將數據再次映射到不同的天線端口的過程。
在理解OFDM技術時，應注意區分于一般的頻分復用FDM技術，正交頻分復用技術是多載波通信的一種，并且在頻道選擇性信道中發揮著最大優勢，各個子信道在正交頻分復用系統中的時域中正交，并且重疊在頻域中，其實現工作的基本原理就是通過串/并轉換器將高速串行的數據流變為多個低速并行的比特流，并且每一個OFDM子信道只傳輸一個低速數據流。
2、多天線技術
現代的無線通信技術離不開天線的作用，所以天線性能是否優良也影響著整個通信系統的效果。在傳統的通信技術中，天線技術從開始的單發/單收天線到單發/多收和多發/單收的發展階段，在實際生活應用中我們也了解到，地面傳輸路徑中信號的通信比其他路徑如光纖、電纜、衛星等的信號要發展的慢一些。
而現如今的通信系統要想打破原有技術的束縛來獲得更強大的信號功率和更優良的服務，可以從惡劣通信環境影響通信技術發展進行突破。所以就要不斷提高發送信號的功率[3]。這在第三代通信系統中是不存在的買所以就會降低整個通信系統的性能影響通信技術的發展。所以人們對無線網技術的研究是具有重大突破性的。
3、MIMO技術
MIMO技術為通信技術中高速的數據信號傳輸技術帶來了可能成為無線通信領域的一大新突破，它很大一定程度上是提升系統頻率利用率。其工作原理就是基于通信系統的基礎上采用其多輸入/輸出的方式更多的發送與接收同時選擇多天線單元，并且通過其信道途徑中的多維度的特性。如圖2所示。
MIMO技術特點是采用多遠天線陣列在發送/接收端，得到不同的空間特性的空間向量基于無線信道中，有如在一個通用大空間的信道中又獨自進行多個互不干擾的信道。這種技術可以帶來空間的分集增益，這種新型MIMO技術創新的方法被稱為空間分集。通過MIMO技術，天線陣列所傳輸的多個并行的信號數據，接收端可對其進行相應的數據標識，也就是說，不同的數據流對于接收端都是具有可利用和區分的空間特性的，在這時就具有了多維性。MIMO系統改變無線信道可看做是由M= min（nT，nR）個并行子信道組成，所以MIMO技術中的通信系統信道容量其實就是所有子信道通信系統容量的總和。在所有的發送和接收天線陣列都具有非相干特性的條件下，系統中每個子信道都可有相同的極限容量，整個信道極限容量將會有重大提升，公式如下：
C≈M?B?log2（1+SNR）
所以從上文分析及公式可以看出，MIMO技術的改善會對整個無線通信信道的容量進行全面提升，還有就是利用MIMO技術還可增加信道的可靠性來降低信道傳輸數據的錯誤率。
三、LTE中技術的發展趨勢探究
作為我國最大的移動營運商，中國移動也將加入到LTE技術營運行列中，由于美國高通公司在3G時代占據主導地位，LTE正在努力避免高通的主要技術，所以大大削弱了高通在3G時代的地位。2007年11月底至12月初3GPP RAN38全會通過RAN1提交的融合幀結構方案，被正式寫入3GPP標準，2008年，RAN4的工作、RAN5和核心網的相關標準制定工作的完成，又是一重大性進展。
LTE具有來自TD-SCDMA現有核心技術的繼承和MIMO、OFDM主流技術有機結合，將顯著提高新型技術的系統功能，也給4G標準中更多地專利技術提供了可能。
還有隨著多媒體娛樂和網絡游戲的開發，當前的傳輸速率已經達不到人們的要求，所以設計并實現了峰值速率的數據傳輸，并且具有良好的兼容性。
四、結束語
3GPP LTE技術作為重要的無線通信技術，OFDM技術很大程度上又提高了系統容量和系統的頻譜效率。LTE 及 LTE-Advanced 等技術中必須應用更先進、資源利用率更高的技術如高階MIMO技術、協調多點發送技術、等進一步提升整個系統的性能。
參考文獻
[1]沈嘉，索士強，全海洋. 3GPP長期演進（LTE）技術原理與系統設計[M]. 北京：人民郵電出版社. 2008：16-46
[2]曾召華. LTE基礎原理與關鍵技術[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2010：18-34
【關鍵詞】認知無線電 軟件無線電 頻譜資源
一、引言
隨著無線通信技術的發展與無線通信業務范圍的不斷擴大，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，也可以根據現有的情況主動發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境中監測和感知信息，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境中可以進行動態編程，并且這些設備在收發數據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射頻率的方法繼續使用該頻段，并保障不影響首發用戶的正常使用。
三、認知無線電技術的主要功能
目前CR技術的發展時間還不是很長，該技術的部分功能還沒有完全實現，由Mitola 提出的認知循環還沒有得到完全的應用。在設計和實現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別。從整體意義上來說，CR系統應該具有檢測、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，進一步發現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的分析內容有網絡狀態、設備性能和外部數據等，也包括對用戶需求等相關數據分析。在設備檢測到信息后通過分析對相關數據進行初步處理。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域邊緣的信號。如某小區邊緣有一臺數字電視機，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字電視帶來干擾。該技術也涉及到對授權用戶狀態的檢測和定位等，屬于頻譜資源檢測中的重要設備。
（二）智能處理系統。CR設備根據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的重要基礎就是智能處理系統。當頻譜被確定之后CR需要根據授權用戶的干擾限值，進一步計算自身的傳輸參數。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據傳輸速率和信號類型進行初步設別，根據這些額外的數據就可以得出擾裝置的準確靈敏度數值。
（三）可重復配置的CR設備。CR設備主要根據可用頻譜資源和干擾強度等數據的分析，對無線電的功率和各種技術參數進行調整，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，在選擇傳輸參數和傳輸方案過程中可以運用多種方法，并且可以實現快速切換，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展前景。
參考文獻：
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摘要:早在七十年代，人們開始研究無線電通信技術。無線電通信技術有線電通信相比，具有不用架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等優點，備受市場的青睞。無線電通信技術為人們的生產和生活帶來的影響無疑是巨大的，但它亦有不容忽視的缺點，譬如聲音、文字、數據、圖像和視頻等傳輸的質量不甚穩定，由此造成的聲音失真、文字模糊、數據滯后、圖像和視頻失真都亟須改進之處，還有信號容易受到干擾、容易被人截獲造成通信內容保密性差，尤其在軍事和經濟領域，再一次說明無線電通信技術通信方法的拓新勢在必行。本文就無線電的優缺點進行分析，探討其通信技術所需拓新之處，并提出建議。
一、無線電通信技術的發展歷程
1895年5月7日俄國物理學家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關系”的論文向全世界宣布無線電通信技術的誕生，并當眾展示了他發明的無線電接收機，那天俄國當局定為“無線電發明日”。
1896年3月24日，波波夫將無線電通信的通信距離延長到250米，做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術拉開新的序幕。
1898年，年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信，第一次實際性地使用無線電通信技術。
1901年，他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信，從此人類進入無線電波進行遠距離通信的新時代。
隨后，無線電通信技術如雨后春筍其涌現出來。直到1946年，美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題，從此超短波轉播站一些國家相繼建立了，無線電通信技術迅速普及開來。
隨著電子技術的高速發展，信息超遠控制技術為滿足遙控、遙測和遙感技術的需要，于人們生產與生活中被廣泛使用；后來微電子技術也推動了電子計算機的更新換代，使電子計算機信息處理功能大大增加，日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術是以微電子和光電技術為基礎，以計算機和通信技術為支撐，以信息處理技術為主題的技術系統的總稱，是一門綜合性的技術。今天的信息化時代，就是電子計算機和通信技術緊密結合的標志。
無線電通信技術發展到今日，擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產等各個領域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術優點雖然卓越，但其缺點至今給技術的發展帶來很大的障礙，都是我們亟須解決的難題。
二、無線電通信技術的特點
近些年無線電通信技術領域引入無線接入技術，是迅速發展起來的新技術領域，不需要傳輸媒質，部分接入網甚至入網的全部皆可直接采用無線傳播手段代替，無論是概念上還是技術含量上都產生了一個重大的飛躍，實現了降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半，優點主要體現在傳輸線路線、通信方式等方面，我們可以總結如下：
不受時空限制。大多數情況下，人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預知，而無線電通信不受時空限制的優點能夠采取靈活多樣的手段和方法，確保通信聯絡綜合高效，語音、數據、圖像的綜合傳輸暢通無阻，隨著近年來國內各個經濟領域和國際經濟的來往，無線電通信技術不受時空限制方法為其打開方便之門，尤其通信與網絡的連接，通信技術踏上新的臺階。
具備高度的機動性及可用性。無線電通信技術傳輸數字化、功能多樣化、設備小型化、智能化及系統大容量化決定了其具備高度的機動性和可用性，尤其在軍事構建地域通信網方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優點在抵抗水淹、臺風、地震等方面有較大的可靠性，一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通，這也是無線架輸的最大特點。
無線電通信技術雖然解決了架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等的難題，但其信號容易受到干擾、影響，還有容易被截獲造成了該項技術的保密性極差。無線電通信技術的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題，目前全球化經濟愈演愈熱，其信號的穩定性與安全性上升為經濟領域里關注的焦點，因此，無線電通信技術的通信方法拓新成為其發展的新話題。
三、無線電通信技術之通信方法的拓新
21世紀無線電通信技術正處在關鍵的轉折時期，尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發展和IP技術的興起，欲求無線電通信技術適應未來社會生產和生活的需求。務必在通信方法上進行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術的缺陷，筆者認為，我們可以從通信技術、信息技術、網絡技術、藍牙技術、軟件技術等方面進行嘗試，主要可總結一下八點：
3.1采用了數字通信技術
提高系統頻譜資源的利用率，維持信號上的穩定，避免通信信號收到干擾，增大了系統通信容量，提供話音、圖像和數據等多種通信服務，確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術寬帶化的發展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術和高通透量網絡的發展起到關鍵的推進作用，尤其近年來世界范圍內全面展開，無線通信技術正朝著無線接入寬帶化的方向演進，這個方向對無線電通信信號源穩定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術
個人信息化在全球個人通信已經有著不爭的發展趨勢。個人信息話，能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞，大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網絡的樣式
技術上融合實現固定和其他通信等不同業務，在無線應用協議（WAP）的出現以后，無線數據業務的開展得到大幅度的推動，促進了信息網絡傳送多種業務信息的發展。隨著市場競爭的需要，傳統的電信網絡與新興的計算機網絡融合，尤其具備開發潛力接入網部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環路入等不同的接入設備，滿足了生活與生產地各種通信需求。
3.5過渡電路交換網絡
關于過渡電路交換網絡，IP網絡無疑是核心關鍵技術，是最合適的選擇對象，處理數據的能力電路交換網絡大大提升，這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術作為信號傳感器
Bluetooth技術具有更高的安全性和適用性，利用藍牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向，一旦連接到Internet上的話，即可以實現更具備高度的機動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目，但它僅限于軍事通信領域,如果能夠推廣到市場，對于無線電通信技術的通信內容保密性來說將是一大跨步的改革創新。
3.8提高無線通信網絡可持續性
無線電通信技術的網絡設備如果沒有良好的配置和網絡部署，一旦受到安全威脅，其后果不堪設想。因此，無線電通信技術通信方法的拓新我們與必要提高網絡設備性能、優化設備配置、冗余備份等等手段來保證網絡的可靠性。
四、結束語
回顧無線通信的發展歷程，無線電通信技術的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發展前景。鑒于市場對經濟的推進作用，盡管我國的無線電通信技術發展速度飛快，但面對我國12億人口的通信需求，無線電通信技術普及率低的問題，面對我國12億人口，網絡規模和容量方面就變得蒼白無力了。同時，無線電通信技術愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業積極拓新新的技術涵蓋面，提升自身的營業水平，為市場提供豐更加富的選擇，滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此，在無線電通信技術通信方法應用開發的發展潛力無窮，這要求我們積極加快無線領域的科技進步，為無線電通信技術創新出謀劃策，為全球信息化及經濟全球化的通信事業貢獻力量。
參考文獻
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關鍵詞：無線網絡；軍隊；安全；物理層安全；可見光通信
中圖分類號：TN 929.3
文獻標識碼：A
DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.004
0 引言
進入二十一世紀的第二個十年以來，信息已經成為人類社會文明進步的要素資源，成為現代社會持續發展的基本條件。信息網絡空間已經成為繼陸、海、空、天之后的第五大國家疆域，成為世界各國戰略競爭的重要領域。信息安全已成為與國防安全、能源安全、糧食安全并列的四大國家安全領域之一。
近些年來，以美國為代表的信息技術強國利用自身所壟斷的全球信息技術優勢，加緊構建信息安全保障和攻擊體系，以進一步鞏固其在網絡空間的統治地位。在美國現有的國家信息安全體系中，政府、IT企業和社會團體分工協作，相互配合，共同推進美國國家和軍隊的信息安全體系建設。當前，美國政府部門作為信息安全戰略制定、網絡和信息安全項目策劃、網絡情報偵查、網絡防御以及網絡進攻的主導者，引領了整個美國信息安全領域的發展和規劃。其主要部門包括國土安全部、國防部、美軍網電司令部、商務部、聯邦調查局以及中央情報局；美國的IT企業則是網絡攻防的具體實施機構和重要支撐單位，是美國政府和軍隊海量情報數據的來源，同時也是實施網絡作戰的實施主體；而美國及其盟國中一些非營利性團體和學術組織則為美國政府和軍隊提供了輿論和技術層面的支持，同時進行了人才的輸出，以支撐日益強大的美國信息作戰部隊。
隨著無線與移動通信技術的高速發展，拋開有線束縛的無線通信技術為國家和軍隊的指揮和作戰帶來了極大的便利性，然而也埋下了極大的安全隱患。截至2014年年底，美國情報和軍隊相關部門在無線網絡中偵收和攻擊獲得的情報已經占到美國情報總量的約57.6%，凸顯了當前國家和軍隊無線網絡安全的嚴峻態勢。美軍網電司令部2015年戰略規劃指南顯示，未來美軍網電部隊將把無線領域作為網絡攻防作戰的重點，這對我國國防和軍隊網絡安全體系和技術提出了新的考驗。本論文從歷史出發，對交換技術進行了簡要的回顧，指出了當前交換網絡發展的瓶頸以及問題，并基于前沿的下一代智能網絡以及大數據交換網絡提出了展望和設想。
1 軍隊無線網絡安全現狀
我國的互聯網、電信網、廣電網和各類專網（包含軍網）組成的國家基礎網絡是國家和軍隊信息安全防護的重要對象，但是這些基礎社會建設過程中普遍存在著重建輕防，甚至只建不防的問題，造成網絡信息安全體系構建的極大障礙。
當前，我軍無線網絡通信手段主要包含戰場衛星通信、短波電臺通信、水下潛艇長波通信等戰時通信手段，以及軍隊日常辦公所使用的蜂窩網移動手機通信、單位無線局域網（Wi-Fi）以及家庭使用的寬帶及家庭無線局域網等非戰時通信手段。由于戰時通信技術具有較強的應用層加密以及物理層跳頻和擴頻保障，傳統的竊密和攻擊手段并不能很快奏效，反而是和平時期工作用無線局域網、個人手機、家庭Wi-Fi等上網和通話極易被偵聽和竊密，導致無意識泄密。據不完全統計，2014年以來軍隊、軍工企業等軍事相關單位因手機、家庭寬帶/Wi-Fi等被攻擊及竊聽的事件約470起，造成不可估量的軍事、經濟以及國家核心技術損失。
美國憑借其在信息領域的絕對優勢，不斷將其技術和設備輸出到中國，而國產化設備的低性能、高價格等不足進一步導致了黨政軍系統中日常無線網絡通信設備國產化程度極低，使得日常無線網絡的安全防線處于近乎失靈的狀態。在美國IT跨國公司和美國網絡部隊等諸如“棱鏡”項目面前，我軍的基礎網絡和重要信息系統幾乎完全處于不設防狀態。諸如思科、微軟、英特爾、IBM等IT企業幾乎完全控制了我國高端IT產品的生產及應用。據Gartner數據顯示，Windows系列操作系統在我國市場占有率超過9成，英特爾在微處理器市場上占有率也超過8成，谷歌的安卓操作系統在我國市場占有率達到8成。即使是國產的聯想、酷派等手機，其核心芯片和操作系統也多是國外生產，使得我國無法從技術層面根除安全隱患。
2 解決方案：物理層安全技術和可見光通信技術
針對目前日常軍隊無線網絡安全性的問題，本文提出了兩種可行的改進方案，能夠在現有技術的基礎上，從防止無線信號被偵收和泄漏的角度實現日常狀態下部隊營區無線通信的安全保密。
在現有的通信系統中，通信的保密性主要依賴于基于計算密碼學的加密體制，早在20世紀初就已有人提出將傳輸的信息與密鑰取異或的方法來增強信息傳遞的安全性。這種基于密鑰的加密方法首次由Shannon于1949年給出了數學的理論分析。假設發送者希望把信息M秘密地發送給接收者，稱M為明文信息。則加密的過程為，在發送端，發送者通過密鑰K以及加密算法f對所要傳輸的明文M進行加密，得到密文S。在接收端，接收者通過密鑰K以及與加密算法相應的解密算法，我們用f-1標記，來進行解密，從而得到明文M。通過對加解密過程的觀察，可以得知，有兩個方法防止竊聽者從竊聽到的S中獲取明文M： 一個是竊聽者不知道密鑰K，另外一個是解密算法非常困難，竊聽者難以在有限的時間用有限的資源進行解密。基于這兩個方法，延伸出了現代通信系統中非常常見的兩種加密形式，一個是對稱密鑰加密，一個是非對稱密鑰加密。
現代密碼學的加密體制主要是在物理層之上的幾層來實現的，譬如MAC層、網絡層、應用層等等，故有時也稱基于現代密碼學的安全為上層安全。物理層對于現代密碼學加密體制來說是透明的，即物理層安全與上層安全是獨立的。下面分別介紹物理層安全的兩個基礎知識，分別是：竊聽信道模型和安全傳輸速率。竊聽信道模型是物理層安全所研究的基本信道模型，安全傳輸速率是衡量物理層安全系統性能的重要指標。
物理層安全主要是利用特殊的信道編碼和無線信道的隨機特性使得秘密通信得以進行，它與現代密碼學不同之處在于，其安全程度并不依賴于Eve的計算強度，而是依賴無線信道環境的隨機特性。但是，從保密環節上來說，物理層安全與傳統的計算密碼學的安全卻有著本質的相似之處。如圖1所示。物理層安全中的編碼調制環節和信道的隨機性是安全通信的必要條件，正如現代密碼學體制中的加密算法和密鑰。編碼調制環節是指Alice根據Alice-Bob和Alice-Eve信道的信道條件，通過獨特的信道編碼來保證Alice與Bob之間安全又可靠的通信。從安全的角度來說，編碼調制環境可以被看作現代密碼學中的加密過程，信息加密后生成的密文記為Xn。密文經過無線信道和解調譯碼可以等同為現代密碼學中的解密環節，其中信道信息{h，g}可以看作公共密鑰，而Bob接收端的噪聲可以看作Bob的私鑰，Eve是沒有辦法獲得的。因此密文通過Bob的無線信道和解調譯碼，可以被Bob正確地譯碼解密；而此密文通過Eve的無線信道和解調譯碼，Eve是不能獲得任何信息的。由此可見，雖然物理層安全與傳統的基于現代密碼學的加密原理是完全不同的，但是它們在實現框架上卻也能夠找到共同點。物理層安全可以看作是以調制編碼等發送端的技術為“加密算法”，充分利用Alice-Bob和Alice-Eve之間無線信道的差異性，把無線信道看作“加密密鑰”，從而使得Alice與Bob之間形成了安全可靠的通信。
物理層安全技術由于可以獨立于上層而單獨實現秘密通信，因此在無線通信系統中，可以在保證現有上層安全措施不變的情況下，補充物理層傳輸的安全。這使得通信系統的安全性能得到額外一層的保護。另一方面，將物理層安全用來傳輸現代密碼學中的密鑰，也是增強系統的安全性的一種方法。
從實現的角度講，當前傳統的無線路由器等均使用了全向天線進行傳輸，有可能導致無線信號泄漏至營區外部造成泄密。由于物理層安全技術方案的存在，除了進行傳統的上層密碼和傳輸加密以外，考慮利用物理層定向天線和波束賦形技術使得無線信號定向的向營區內部輻射，使得竊聽者獲取的信息量近乎為0，從而進一步降低失泄密的風險，這是物理層安全技術在現有無線網絡中的應用改進。
根據香農公式，假設發射端信號表示為：y=hx+z，那么正常接收者bob收到的信號可以表示為：
此時人造噪聲設計對Bob沒有產生干擾的方向上均勻分布，從而實現了對目標用戶的正常信號發送，但是使得竊聽用戶獲得的干擾最大化，可用信息最小。
可見光通信（Visible Light Communications）是指利用可見光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質，而在空氣中直接傳輸光信號的通信方式，簡稱“VLC”。
普通的燈具如白熾燈、熒光燈（節能燈）不適合當作光通信的光源，而LED燈非常適合做可見光通信的光源。可見光通信技術可以通過LED燈在完成照明功能的同時，實現數據網絡的覆蓋，用戶可以方便地使用自己的手機、平板電腦等移動智能終端接收這些燈光發送的信息。該技術可廣泛用于導航定位、安全通信與支付、智能交通管控、智能家居、超市導購、燈箱廣告等領域，特別是在不希望或不可能使用無線電傳輸網絡的場合比如飛機上、醫院里更能發揮它的作用。可見光通信兼顧照明與通信，具有傳輸數據率高、安全性強、無電磁干擾、節能、無需頻譜認證等優點，帶寬是Wi-Fi的1萬倍、第四代移動通信技術的100倍，是理想的室內高速無線接人方案之一。
據美國DAPRA報道，美軍已經生產出軍用可見光網絡及相關設備，用于國防部等軍事機關和設施的高速無線網絡通信。由于可見光室內傳輸光源直接指向用戶且傳輸距離遠小于傳統的微波無線通信，在不考慮人為主動泄密的情況下，可見光通信信號是無法截獲的，從技術上為通信的有效性和可靠性提供了強有力的支撐。
圖2給出了微波無線通信和可見光通信之間的比較。對于手機、Wi-Fi等微波無線通信手段，除了目標用戶能夠接收到無線信號以外，由于無線電波是全向發射的，竊聽者完全可以收到相同的信號，從而進行破譯或者攻擊，帶來安全隱患；而可見光通信依賴于室內的LED燈具，通常燈具會直接部署在工位上方，而照明具有定向發射的特點，因此位于營區外部的竊聽者無法收到任何信號，不能進行竊聽。從實現上講，可見光通信可以方便的利用LED臺燈、屋頂燈等照明燈具，通過加裝調制解調模塊即可使得燈具具有高速數據傳輸功能，可供營區內臺式機、筆記本電腦、平板電腦等高速無線上網，滿足高清視頻會議等高帶寬需求。
目前，關于可見光通信在室內外各種復雜環境下的信道測量與建模的工作還很欠缺，只有少量的研究結果。尤其是在有強光干擾、煙霧和灰塵遮擋的環境下的信道干擾模型，更是需要亟待解決的問題。
3 結論
軍隊作為國家的武裝力量，其信息安全問題尤為重要。在和平時期，如何從技術手段保證軍隊手機、Wi-Fi等無線通信安全，防止和平時期敵對勢力進行的無線網絡信號偵收和網絡攻擊，是當前要重點關注的問題。
1作為一種新的智能無線通信技術,感知無線電可以感知到周圍的環境特征,采用構建方法進行學習,通過相關描述語言(RadioKnowledgeRepresentationLanguage,RKRL)與通信網絡智能交流,實時調整傳輸參數,使系統的無線規則與輸入的無線電激勵的變化相適應,以達到隨時隨地通信系統的高可靠性和頻譜利用的高效性。無線規則指一系列適合無線頻譜合理使用的射頻帶寬、空中接口、相關協議和空間時間模式的設置。感知無線電系統的重構能力很重要,該功能就是以軟件無線電作為平臺來實現的。重構功能是由軟件無線電實現,而感知無線電的其他任務是通過信號處理和機器學習的過程實現,其感知過程開始于無線電激勵的被動感應,以做出反應行為而終止,一個基本的感知周期要大致分為3個基本過程,分別是無線傳輸場景分析、信道狀態估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理,它們的順序執行使感知無線電系統的感知功能得以實現。
2.1感知無線電技術與動態頻譜分配
未來移動通信系統滿足用戶需求的關鍵點是提高頻譜利用率。移動通信的發展使帶來了越來越嚴重的頻率短缺問題。解決頻率短缺大致有兩類方法,一是擴大可利用的頻率范圍,二是提高頻譜利用率。為增加可用頻率,移動通信系統的頻率已擴展至300GHZ。無線信道的路徑損耗是隨頻率升高而迅速增加的,所以頻率過高并不利于移動通信。因而,更加有效的方法是提高頻譜利用率。
提高頻譜利用率有三類途徑,改進通信設備的傳輸技術,優化網絡、提高組網能力。目前廣泛采用這兩種途徑,但是這兩種方法能夠獲得的頻潛利用率增益將越來越少。第三種提高頻譜利用率的途徑是改進頻譜分配方式。
目前國際上主要采用固定頻譜分配方式,一個頻段只分配給一個無線接入系統,不管分配的頻段是否被頻率牌照的所有者實際使用,其它無線接入系統不能占用該頻段。為提高頻譜利用率,可以將一些頻段分配給了多個系統,允許它們同時占有同一個頻段,甚至一些頻段可以開放為不需牌照的頻段,允許任意系統占用。盡管固定頻譜分配方式能夠改善系統干擾問題,但由于頻譜的授權系統并不是在任何地區的任何時刻都使用頻率,其頻譜利用率很低。而簡單地允許多個系統共享一個頻段,雖然優于獨占性的固定頻譜分配方式,但由于它對頻譜共享沒有加以必要的控制,一個系統占用頻率前并不知道該頻率是否正在被其它系統使用,從而導致了兩方面的問題。可見,如果僅僅是簡單地允許多個系統共享頻譜,而不避免系統間干擾,會制約頻譜利用率的提高,并且不能保證通信質量。
為解決頻譜短缺與頻譜利用率低下的矛盾,可以考慮采用動態頻譜分配方式。允許多個系統共享同一頻段,各系統只在需要通信時才能占有頻段,通信結束就釋放頻段,而且必須控制系統間干擾,后接入的系統不能影響其它已有系統的通信。為與現有通信系統兼容,分配頻段上授權系統有使用頻譜的最高優先級,只要不影響授權系統通信,租借系統與授權系統動態共享頻譜。這種動態的頻譜共享包含時間與空間兩方面。在時間上,當授權系統不使用所分配的頻率時,租借系統可以占用頻率,但當授權系統重新占用頻率時,租借系統必須及時地歸還頻率。
2.2信道狀態估計及其容量預測
信道估計的結果可用來計算信道容量,用于控制發送端的信號能量,可使用香農法則計算信道容量C,但在感知無線電系統中并不直接在發送端傳輸C的信息,而是量化C,一定的量化率用于反饋發送端,量化比率是預先確定的,所以接收機接收的信息量要小于信道容量C。一般來說,無線系統的傳輸率是波動的,當其超出一定界限時,就會引起系統的不正常工作,這個界限決定了最大的傳輸比特率。
2.3功率控制和頻譜管理
2.3.1功率控制
在感知無線電通信系統中功率控制的實現以分布方式進行,以擴大系統工作范圍,提高接收機性能。控制發送端功率是感知無線電系統的關鍵技術之一。在多址接入的感知無線電信道環境中,主要采用協作機制方法,包括規則及協議和協作的Adhoc網絡兩方面內容。多用戶的感知無線電系統彼此協作工作,基于先進的頻譜管理功能,可以提高系統工作性能,支持更多用戶接入。
2.3.2動態頻譜管理
動態頻譜管理也稱為動態頻譜分配,具有實現系統頻譜高效利用的功能。在感知無線電系統中,頻譜管理的算法可這樣描述:基于頻譜空穴和功率控制器的輸出,選擇一種調制方式以適應時變的無線傳輸環境,使系統工作在可靠傳輸的狀態下。系統工作的可靠性可由信噪比差額(SNRgap)的大小確定。
2.4無線電知識描述語言
傳統的軟件無線電不能與網絡進行智能交流,因為沒有基于模式推理計劃能力和沒有相關描述語言。在以軟件無線電為發展平臺的感知無線電研究中,研究表示無線系統知識、計劃和所需語言是關鍵技術,無線電知識描述語言(RKRL)應運而生,它表示了無線規則、系統配置、軟件模塊、網絡傳送、用戶需求、應用環境等知識。
二、感知無線電的概念
感知無線電技術用以實現動態頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜,通過探知無線環境中空閑頻譜資源,選擇可被自己利用頻率進行通信。租借系統通過采用感知無線電技術,實時跟蹤授權系統占用頻率狀況,隨時使用、釋放頻段,在保障授權系統通信前提下,與授權系統動態共享頻譜。采用頻譜檢測方式獲取頻譜信息可使感知無線電技術能適應無線環境頻譜使用狀況短期變化,高效利用頻譜,并且感知無線電技術不要求改造現有系統,對無線信道環境和用戶需求都將具有較好適應性。
感知無線電技術動態頻譜共享是自適應傳輸技術思想在頻譜分配領域的運用。自適應傳輸使無線通信系統數據傳輸適應信道傳輸能力的變化,通過提高數據傳輸速率來改善頻譜利用率。而感知無線電使無線通信系統占用的頻譜適應無線環境頻譜使用狀況的變化,通過增加共享同一頻段的系統數、用戶數來提高頻譜利用率。不管是自適應傳輸技術還是感知無線電技術,其思想的核心都是無線通信系統能自動地適應外界環境和自身需求的變化。
感知無線電思想可以推廣到移動通信其它層面。從低層到高層,要求未來移動通信系統能檢測系統各層參數與狀態,如鏈路質量、網絡拓撲、業務負載、甚至用戶需求,并能適應這些變化。從通信端到端,在存在重疊覆蓋多種無線電通信環境下,要求移動設備能夠在異構網絡間切換,實現包括終端、網絡和業務在內的端到端重配置。這也就是所謂的認知網絡(CognitiveNetwork)。
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