論文關鍵詞:無線電通信；通信技術；通信方法；拓新

論文摘要: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(yōu)點，備受市場的青睞。無線電通信技術為人們的生產(chǎn)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(shù)據(jù)、圖像和視頻等傳輸?shù)馁|(zhì)量不甚穩(wěn)定，由此造成的聲音失真、文字模糊、數(shù)據(jù)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(nèi)容保密性差[1]，尤其在軍事和經(jīng)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(yōu)缺點進行分析，探討其通信技術所需拓新之處，并提出建議。

1無線電通信技術的發(fā)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(fā)明的無線電接收機，那天俄國當局定為“無線電發(fā)明日”。

1896年3月24日，波波夫?qū)o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。

1無線電通信技術的發(fā)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(fā)明的無線電接收機，那天俄國當局定為“無線電發(fā)明日”。

1896年3月24日，波波夫?qū)o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(xiàn)出來。直到1946年，美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題，從此超短波轉播站一些國家相繼建立了，無線電通信技術迅速普及開來[2]。

關鍵詞：感知無線電；信道；傳輸場景

摘要：感知無線電技術是在軟件無線電技術基礎上發(fā)展起來的一種新的智能無線通信技術，是軟件無線電技術的擴展，它使軟件無線電從預先定義協(xié)議的盲目執(zhí)行者轉變成為無線電領域的智能。感知無線電雖具有獨特的優(yōu)點，但技術并不成熟，本文對感知無線電的無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理，無線電知識描述語言等關鍵問題進行了探討，希望能夠?qū)ο嚓P工作的開展提供一些參考。

一、感知無線電的概念

感知無線電技術用以實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜，通過探知無線環(huán)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(tǒng)通過采用感知無線電技術，實時跟蹤授權系統(tǒng)占用頻率狀況，隨時使用、釋放頻段，在保障授權系統(tǒng)通信前提下，與授權系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。論文百事通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(huán)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(xiàn)有系統(tǒng)，對無線信道環(huán)境和用戶需求都將具有較好適應性。

感知無線電技術動態(tài)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(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸適應信道傳輸能力的變化，通過提高數(shù)據(jù)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(tǒng)占用的頻譜適應無線環(huán)境頻譜使用狀況的變化，通過增加共享同一頻段的系統(tǒng)數(shù)、用戶數(shù)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(tǒng)能自動地適應外界環(huán)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(tǒng)能檢測系統(tǒng)各層參數(shù)與狀態(tài)，如鏈路質(zhì)量、網(wǎng)絡拓撲、業(yè)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(huán)境下，要求移動設備能夠在異構網(wǎng)絡間切換，實現(xiàn)包括終端、網(wǎng)絡和業(yè)務在內(nèi)的端到端重配置。這也就是所謂的認知網(wǎng)絡(CognitiveNetwork)。

論文關鍵詞:感知無線電；信道；傳輸場景

論文摘要:感知無線電技術是在軟件無線電技術基礎上發(fā)展起來的一種新的智能無線通信技術，是軟件無線電技術的擴展，它使軟件無線電從預先定義協(xié)議的盲目執(zhí)行者轉變成為無線電領域的智能。感知無線電雖具有獨特的優(yōu)點，但技術并不成熟，本文對感知無線電的無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理，無線電知識描述語言等關鍵問題進行了探討，希望能夠?qū)ο嚓P工作的開展提供一些參考。

一、感知無線電的概念

感知無線電技術用以實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜，通過探知無線環(huán)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(tǒng)通過采用感知無線電技術，實時跟蹤授權系統(tǒng)占用頻率狀況，隨時使用、釋放頻段，在保障授權系統(tǒng)通信前提下，與授權系統(tǒng)動態(tài)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(huán)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(xiàn)有系統(tǒng)，對無線信道環(huán)境和用戶需求都將具有較好適應性。

感知無線電技術動態(tài)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(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸適應信道傳輸能力的變化，通過提高數(shù)據(jù)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(tǒng)占用的頻譜適應無線環(huán)境頻譜使用狀況的變化，通過增加共享同一頻段的系統(tǒng)數(shù)、用戶數(shù)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(tǒng)能自動地適應外界環(huán)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(tǒng)能檢測系統(tǒng)各層參數(shù)與狀態(tài)，如鏈路質(zhì)量、網(wǎng)絡拓撲、業(yè)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(huán)境下，要求移動設備能夠在異構網(wǎng)絡間切換，實現(xiàn)包括終端、網(wǎng)絡和業(yè)務在內(nèi)的端到端重配置。這也就是所謂的認知網(wǎng)絡(CognitiveNetwork)。

一、無線電液控制技術基本原理

無線電液控制技術的基本工作原理：首先，無線電液控制系統(tǒng)將操作者或機器的控制指令進行數(shù)字化處理（包括對信號的濾波，A/D轉化等處理），變?yōu)橐子谔幚淼臄?shù)字信號；其次，對數(shù)字指令信號進行編碼處理；再次，指令信號在經(jīng)發(fā)射系統(tǒng)進行數(shù)字調(diào)制后，通過發(fā)射天線以無線電波的方式傳遞給遠處的接收系統(tǒng)。最后，接收系統(tǒng)通過接收天線把帶控制指令的無線電波接收下來，經(jīng)過解調(diào)和解碼，轉換為控制指令，實現(xiàn)對各種類型閥的進行控制。

由于無線電液控制技術在工程機械領域占有重要地位，它也越來越受到各國的重視，都投入了很多的技術力量和資金進行研究開發(fā)。雖然紅外遙控也可以實現(xiàn)電液控制技術的遠程遙控，但是由于紅外遙控存在對工作背景要求高、能耗高、傳輸距離短（一般不會超過10米），且必需在同一直線上，中間不能有任何障礙物以及易受工業(yè)熱輻射影響等缺點，使得無線電液控制技術成為當前研究的主要方向。

二、無線電液控制技術的研究現(xiàn)狀及趨勢

（一）無線電液控制技術的研究現(xiàn)狀

最初，遙控電液控制系統(tǒng)都是采用有線遙控方式進行的。早在60年代初期，人們就能利用拖纜遙控裝置來控制液壓機械上的手動、電液多路閥，操作時通過拖纜遙控裝置上的雙向單軸搖桿輸出線性比例信號來控制電液比例多路閥，線控盒搖桿的信號完全能模擬液壓多路閥上手動拉桿的動作。雖然這種方式也可以使操作人員在作業(yè)區(qū)外對機械設備進行操作控制，但是由于控制信號在電纜線中的衰減，使得遙控的距離有限，同時由于電纜線的存在，影響了操作的靈活性，而且數(shù)米長的電纜經(jīng)常是生產(chǎn)事故中的主要根源。[2]

摘要：數(shù)字廣播是繼調(diào)幅廣播、調(diào)頻廣播之后的第三代廣播方式，它的出現(xiàn)標志著廣播系統(tǒng)正由模擬向數(shù)字體制過渡。目前比較成熟的數(shù)字調(diào)幅廣播（DAB）技術被認為是近期發(fā)展的重點，本文介紹了一種基于軟件無線電技術的DRM系統(tǒng)，該系統(tǒng)就可以實現(xiàn)從當前的模擬廣播到數(shù)字廣播的平滑過渡。

關鍵詞：數(shù)字廣播軟件無線電世界數(shù)字廣播（DRM）DAB

1數(shù)字調(diào)幅廣播技術的發(fā)展

1.1廣播技術的發(fā)展

從20世紀二十年代開始，商業(yè)廣播先后在美、蘇、英、德、法、中等國開播，在此后的近百年時間，廣播作為重要的傳媒工具，受到各國的重視。廣播無后經(jīng)歷了中波調(diào)幅、短波調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)頻立體聲幾個階段，表1羅列了部分國家的廣播發(fā)展情況。

表1世界主要國家的廣播發(fā)展情況

摘要：介紹一個SDRSoftwareDefinedRadio多功能地面站發(fā)射系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。

關鍵詞：SDR地面站數(shù)字上變頻器Inverse-SINC預補償濾波

隨著A／D／A器件與DSP處理器的迅速發(fā)展，使得軟件無線電技術廣泛地應用于陸上移動通信、衛(wèi)星移動通信與全球定位系統(tǒng)等。本文利用軟件無線電的思路，針對中科院創(chuàng)新一號低軌移動小衛(wèi)星多功能地面站設計的具體要求，研制了一套基于軟件無線電技術的多信道發(fā)射機設備。該地面站發(fā)射系統(tǒng)數(shù)字基帶部分采用全軟件化設計，核心部件是可編程的DSP及FPGA，可同時處理三路信號。該設備具有以下三個優(yōu)點：多模工作；無線通信系統(tǒng)可升級；發(fā)射配置動態(tài)更改。該設備可根據(jù)實際需要靈活配置系統(tǒng)，適用范圍大大擴展。

1系統(tǒng)構成

SDR地面站發(fā)射系統(tǒng)如圖1所示。該系統(tǒng)的發(fā)射速率為2．4kbps窄帶、2．4kbps擴頻、19．2kbps窄帶或它們混合的速率。中頻分別為18．45MHz、20MHz、21．85MHz。DAC的采樣頻率為78．336MHz。發(fā)射系統(tǒng)中FPGA實現(xiàn)FIFO、信道編碼、擴頻、內(nèi)插濾波、數(shù)字上變頻、信道合成、DAC預補償濾波器等功能。這些功能都集成在一片XilinxVirtexII芯片中。

2FPGA部分功能模塊

摘要：在分析現(xiàn)超寬帶無線電的載體—窄脈沖產(chǎn)生方法優(yōu)缺點的基礎上，提出產(chǎn)生超寬帶納秒級脈沖的邏輯框圖，并由此設計相應的電路原理圖、PCB版圖，經(jīng)實物調(diào)試測出輸出波形，最后指出該電路的應用領域。

關鍵詞：超寬帶超寬帶無線電納秒級脈沖

將超寬帶雷達應用于通信是近年來業(yè)界的研究熱點。在傳統(tǒng)的通信技術中，通常把信號從基帶調(diào)制到正弦或余弦載波上，而超寬帶UWB（UltraWideBand）通信則是通過對持續(xù)時間為納秒或亞納秒級窄脈沖進行調(diào)制，這樣UWB信號將具GHz量級的帶級。超寬帶技術相對于連續(xù)波通信系統(tǒng)具有獨到之處，應用領域廣泛，如雷達、通信、探測等。UWB的特點：發(fā)射信號功率譜密度較低，強抗截獲能力；系統(tǒng)復雜度低；數(shù)厘米的定位精度等優(yōu)點。但是這些性能的獲得都需要依賴于現(xiàn)有技術和工藝的可行性，特別是集成電路的工藝。UWB應用中必不可少的關鍵之一是如何產(chǎn)生可以控制的UWB窄脈沖，靈活方便是UWB通信所渴望的；產(chǎn)生足夠窄的脈沖和適于信道傳輸?shù)拿}沖形狀也是UWB通信中的熱門研究點和關鍵所在。為此，本文探討了一種納秒級脈沖發(fā)生電路的原理和設計，完成了實物制作，給出測得的實際結果。

1現(xiàn)有的方法和缺陷

事實上人們對超寬帶雷達的研究是非常早的，從上個世紀六七址年代即已開始，所以目前很熱的UWB并不是什么創(chuàng)新。有許多專利文獻和文章都專門闡述如何產(chǎn)生滿足各種要求的窄脈沖，美國等在這方面的專利有很多。在研究初期，由于器件和工藝的缺乏，主要利用微濾器件（如傳輸線）等效成開關，從而得到短持續(xù)時間的信號，再經(jīng)過脈沖成形網(wǎng)絡整形成滿足要求的波形和電壓足夠高的脈沖。這些方法造價很高，且器件龐大，更不適于現(xiàn)代應用；后來前蘇聯(lián)人發(fā)現(xiàn)二極管上速度極快的良性雪崩應能夠使矩形脈沖的上升沿急劇陡峭，從而使得窄脈沖的成形都傾向于利用PN結的雪崩效應。在早期利用雪山崩效應的方案中，由于器件的限制，通常需要在二極管或三極管上加2kV～3kV的反偏高壓，同時產(chǎn)生的窄脈沖電壓也非常高，但其高偏壓的提供本身就很困難；此后，隨著器件的發(fā)展，產(chǎn)生雪崩效應的電壓都下降100V～130V左右，從而使得制造成本和電路本身都大為簡單，但此時已不太適于雷達方面的應用了。因為脈沖較寬且幅度小，作為通信系統(tǒng)仍然太大；脈沖過寬，且輻射還需滿足FCC等要求。

針對前人所作的工作和現(xiàn)有的器件，改進并設計了超寬帶納秒級脈沖成形電路，然后完成了具體電路的研制和測試。

摘要：軟件無線電技術正日益廣泛地應用于現(xiàn)代通信的各個領域。本文介紹以高速DSP芯片為核心實現(xiàn)通用的衛(wèi)星測控平臺。該通用平臺的調(diào)制方式、碼速率、載波頻率、指令數(shù)據(jù)格式、調(diào)制碼型等工作參數(shù)具有完全的可編程性。

關鍵詞：軟件無線電數(shù)字信號處理調(diào)制解調(diào)TMS320C6701

軟件無線電是隨著計算機技術、高速數(shù)字處理技術的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的，其基本思想就是將寬帶A/D/A變換器盡可能地靠近天線，將電臺的各種功能盡量在一個開放性、模塊化的平臺上由軟件來確定和實現(xiàn)。該平臺的調(diào)制方式、碼速率、載波頻率、指令數(shù)據(jù)格式、調(diào)制碼型等系統(tǒng)工作參數(shù)具有完全的可編程性。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星測控平臺存在著性能不完善，調(diào)制方式、副載波、碼速率組態(tài)不靈活，體積偏大等問題。研制和開發(fā)通用化、綜合化、智能化的測控平臺，通過注入不同的軟件，實現(xiàn)對調(diào)制載頻、調(diào)制方式、傳輸碼速率等參數(shù)的改變，應用于各種軌道衛(wèi)星平臺的遙測遙控任務。數(shù)字信號處理器（DSP）是整個軟件無線電方案的靈魂和核心所在。通用平臺的靈活性、開妻性、通用性等特點主要是通過以數(shù)字信號處理器為中心通用硬件平臺及DSP軟件來實現(xiàn)的。經(jīng)過比較，我們采用TI公司的TMS320C6000系列DSP芯片和匹配的外圍芯片形成一套實時的DSP系統(tǒng)。

圖1TMS320C6701結構框圖

1軟件無線電通用平臺的DSP技術

一、感知無線電的概念

感知無線電技術用以實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜,通過探知無線環(huán)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(tǒng)通過采用感知無線電技術,實時跟蹤授權系統(tǒng)占用頻率狀況,隨時使用、釋放頻段,在保障授權系統(tǒng)通信前提下,與授權系統(tǒng)動態(tài)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(huán)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(xiàn)有系統(tǒng),對無線信道環(huán)境和用戶需求都將具有較好適應性。

感知無線電技術動態(tài)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(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸適應信道傳輸能力的變化,通過提高數(shù)據(jù)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(tǒng)占用的頻譜適應無線環(huán)境頻譜使用狀況的變化,通過增加共享同一頻段的系統(tǒng)數(shù)、用戶數(shù)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(tǒng)能自動地適應外界環(huán)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(tǒng)能檢測系統(tǒng)各層參數(shù)與狀態(tài),如鏈路質(zhì)量、網(wǎng)絡拓撲、業(yè)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(huán)境下,要求移動設備能夠在異構網(wǎng)絡間切換,實現(xiàn)包括終端、網(wǎng)絡和業(yè)務在內(nèi)的端到端重配置。這也就是所謂的認知網(wǎng)絡(CognitiveNetwork)。

二、感知無線電關鍵技術分析

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(huán)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(wǎng)絡智能交流,實時調(diào)整傳輸參數(shù),使系統(tǒng)的無線規(guī)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(tǒng)的高可靠性和頻譜利用的高效性。無線規(guī)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(xié)議和空間時間模式的設置。感知無線電系統(tǒng)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(xiàn)的。重構功能是由軟件無線電實現(xiàn),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(xiàn),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(tài)估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理,它們的順序執(zhí)行使感知無線電系統(tǒng)的感知功能得以實現(xiàn)。