时间：2023-03-07 15:01:03
导语：在无线通信论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
认知无线电用户必须不能干扰首要用户（频谱授权用户）的正常工作，要保证首要用户的可靠性通信，同时也要保证认知无线电用户通信的可靠性，这就需要认知无线电控制发射功率，同时具有灵敏的频谱空穴检测能力和快速切换频段的能力。通信的高可靠性是认知无线电要实现的另一个目标。认知无线电这些特点有利于频谱资源智能、高效、充分的利用，也是其区别于其他无线电技术的重要特征。
二、认知无线电与宽带无线通信系统的融合
认知无线电的关键技术有：频谱监测技术，自适应频谱资源分配技术、自适应调制解调技术等。宽带无线技术主要有正交频分复用技术（OFDM）、多输入多输出技术(MIMO)、HARQ技术和AMC技术等。认知无线电与宽带无线通信系统的融合最主要的就是自适应频谱资源分配技术和正交频分复用技术结合、并辅以其它相关技术。OFDM系统是目前公认的比较容易实现频谱资源控制的传输方式。该调制方式可以通过频率的组合或裁剪实现频谱资源的充分利用，其与自适应技术相结合，除了在传统的时间域上自适应外，还更容易利用多载波的频率域，可以灵活控制和分配频谱、时间、功率等资源，在结合MIMO系统的空间资源，根据用户在不同的位置的不同传输条件，感知环境并且适应环境，并不断地跟踪环境的变化，以合理利用资源、提高系统容量。自适应频谱资源分配的关键技术主要有:载波分配技术、子载波功率控制技术、多天线层资源分配算法和复合自适应传输技术。
(1)载波分配技术。CR具有感知无线环境的能力。子载波分配就是根据用户的业务和服务质量要求，分配一定数量的频率资源。检测到的宽带资源是不确定的，随时间、空间、移动速度等变化。OFDM系统具有裁剪功能，通过子载波的分配，即在频段内对于用户来说，信干噪比(SINR)较高的不规律和不连续子载波的频谱资源进行整合，按照一定的公平原则将频谱资源分配给不同的用户，确定每个子载波传输的比特数量，选取相应的调制方式，实现资源的合理分配和利用。
(2)子载波功率控制技术。由于分配给用户的功率和子载波数一般是成比例的，功率控制算法在经典的“注水”算法的基础上，有一系列的派生算法。这些算法追求的是功率控制的完备性和收敛性，既要不造成干扰又要使认知无线电有较好的通过率，且达到实时性的要求。事实上功率控制算法和子载波分配算法是密不可分的。这是因为在判断某子载波是否可以使用时，就要对现状(空间距离、衰落)做出判断，同时还需要计算出可分配的功率大小，对于一个用户如果速率一定，如子载波数目增加所需的功率就会下降。
三、结语
甚低频范畴内的电磁波，被设定成无线互通必备的这种波形。把无线通信惯用的天线，看成电偶极子。电波传递特有的路径之中，天线运送过来的电波，先要经由覆盖着的上侧层级。例如：通信体系架构内的传导电流，会超出这一范畴的位移电流。选出来的参数，可分成电导率、电磁波特有的角频率、关联着的介电常数。甚低频段特有的区段，会满足拟定好的这一要求。真正去运算时，天线预设的埋深，应被拟定为零。发射天线被安设于地表以下的某深度之处。为此，应把运算得来的数值，乘以选取出来的衰减因子，就得来这一深度。
1.1区分多重区段
线路架设固有的距离、电磁波固有的波长，会表征着不同比值。依循拟定好的这些比值，可把选出来的区域电场，分出四种区段。具体而言，若预设的通信距离偏近，或拟定好的频次偏低，那么这一区段被设定成准静区。伴随距离拓展，细分出来的这些区段，依次设定成近区、中部架构下的中间区、偏远的区段。测量得来的频率范围，关涉着对应情形下的波长。例如：频率被拟定成10k赫兹这一数值以内，那么波长表征的数值，就被限缩在30千米；依循这一递增规律，可以推测得来幅值特有的衰减常数。由此可得，在偏低频次特有的区段内，如上的比值会满足特有的准静区；若拟定好的通信距离，没能超出2千米，那么给出来的通信范围，就被划归为近区。
1.2明晰运算流程
准静区特有的区段之中，应当经由审慎的运算，计算出拟定好的场，同时辨识场的特性。若给出来的频率既定，且通信距离特有的间隔偏近，那么体系架构以内的架设天线，就被看成近似态势下的恒流偶极子。场强及关联着的电流矩，会凸显出正比的关联；然而，场强与运算得来的电导率、场地固有的水平距离，却带有反比的关联。若拟定好的频率升高，则原初的这种距离，就会快速缩减。如上的运算中，没能考量偶极子特有的埋设深度。真实态势下，水平方位的这种偶极子，会被安设于特有高度的通信线路之内。真正去计算时，还应在拟定好的公式之中，添加衰减因子。
1.3埋地范畴内的偶极子
甚低频架构下的无线通信，拟定好的电场，会跨越这一范畴中的准静区、关联着的近区。接纳过来的信号，主要依凭运输特性的天线。为获取各个层级内的场强数量级，有必要明晰多重参数的更替规律。接收点区段之中的原有场强，会随同变更着的参数，而不断更替。例如：发射天线预设的埋设深度，被拟定成300米；拟定好的这种长度，表征着水平方位的电偶极子。运算得来的电流矩，会达到100A每米。天线固有的上侧区段，覆盖着等效特性的电导层。这一层级固有的电导率，被测定成每米0.018S。由此可推知，划分好的通信范畴，应被涵盖在准静区。把如上的条件，带入给出来的公式，就能明晰接收点关涉的电场；还能明辨电场随同频率而更替这样的规律。若选出了既定的一点，则可以明辨通信距离特有的彼此关联。
2应注重的事宜
依循地层固有的多样磁性，可以辨识这一层级以内的磁导率。除了带有铁磁特性的这种物质，其他范畴之中的关联物质，都很近似拟定好的真空状态。预设的介电常数，关联着极化场这样的频率；介电常数特有的测定及运算，也关涉周边范畴中的环境。干燥特性的区段环境，对于固定着的多重频率，都会保持恒定。潮湿特性的环境，对于关联着的声频，会凸显明晰的干扰。这样测定出来的电导率，会相差偏多的数量级。拟定好的这一电导率应被设定为恒定。为便利接续的通信设计，依循穿透点布设着的大致方向，可以经由运算，得来等效态势的电导率。把测算得来的这种参数，简化为惯常见到的、均质架构以内的电磁波，并拟定可用的穿透模式。等效情形下的电导率，可被概要拟定成平均值。在如上的运算中，应被涵盖的关联参数，包含总体的线路长度、线路固有的导体状态。依循通信地点特有的布设状态，得到平均态势中的电导率。
3结束语
本专题想要设计一套注重安全性的电梯管理系统，借助ZigBee技术，让管理人员能够随时监控电梯故障所在，以随时进行安全管理。ZigBee具有许多优点，包括可以实现多跳路由和资料发送的网格协定、安全规格和针对应用层互通性的整套参数设置，ZigBee针对微控器应用开发人员提供了管理网络以及连接其他节点的更高抽象层次。因此，基于ZigBee的无线通讯协定被广泛应用作为无线网络传感器（WSN）系统的通讯标准，而这在电梯安全管控中，更是得到了十分广泛的应用。另外，由于微软针对.NET技术的发表，使基于因特网的网络应用得到蓬勃的发展，利用技术，网页程序的设计从单纯的信息传递与浏览，也扩展到电梯安全运行监控中应用。
2基于ZigBee技术的电梯安全监控系统设计的规划
2.1系统的硬件规划
在硬件规划方面，文章以ZigBee无线微控器与电梯的管理做结合，依此建构低成本的电梯信息管理与监控系统，通过无线模块，管理者可以有效取得电梯运行的信息，其中实体的硬件架构规划上，无线控制器采用TI的ZigBee-CC2430模块。CC2430微控器，它是由TI公司收购无线单片机公司CHIPCON后推出的ZigBee无线单晶片，而CC2430也是一个真正符合IEEE802.15.4标准的晶片系统，ZigBee-CC2430除了包括RF收发器外，还内建加强型8051MCU、32／64／128KB的Flash、8KB的RAM以及ADC、DMA等。CC2430可工作在2.4GHz频段，2.4G频段为所谓的ISM频段，为专门提供给工业、科学与医学使用的免费频段，此外，CC2430采用低电压（2.0～3.6V）供电，且功耗很低（接收数据时为27mA，发送数据时为25mA），最大传送速率为250kbps。本系统通过无线模块CC2430的结合，可减少电路元件的使用，对于开发低功耗的无线相关产品有很大的帮助。系统的Master端与Client端之间使用2.4GHz无线通讯模块ZigBee-CC2430作为彼此连线的传输界面，Master端的无线微控器模块一方面以无线通讯的方式接收来自Client端的信息；另一方面则通过RS-232与电脑串列通讯埠连接，再经由程序的设计，PC端便可取得输出入的信息。至于Client端则以无线传输的方式周期性发送电梯运行信息给Master端。对于用户端而言，主要是要通过浏览器，经因特网取得电梯信息或进行电梯系统的管理（系统管理者）。
2.2系统软件设计规划
首先，用户端（可以是驾驶人员，也可以是系统管理者）可以使用任何可上网的装置（如智能型手机、PDA或电脑）连上服务器，电梯乘客可以通过网页查看目前电梯是否安全运行，而管理者则可经用户端浏览页面里的验证身份（帐号密码）登入至服务器管理者页面监控目前电梯状况、设定、查看资料等。因此，软件设计分成三个部分：无线通讯部分、伺服端的PC监控系统及伺服端的网络浏览程序。
以下针对各部分的软件设计的功能与内容分别加以说明：一是在无线通讯设计方面。Master无线模块的主要功能为收集各个Client端（电梯运行端）的电梯运行信息，由于每个Client端的无线模块均设定了唯一的ID，因此，Master端的无线模块可以将具备ID的Client端信息送至PC加以处理。至于Client端无线模块的功能则是周期性的将电梯运行的即时电梯运行状态送至Master端。Master端也可以看成是一个无线的服务器，它能与多个Client端连线。Master端在启动后会进入待机状态，若Client端发送信息时，便会将所收到的数值传回PC端作监控。二是在服务器端监控设计方面。PC端的功能为电梯的资料汇整处理与监控，无论是电梯是否安全运行，都通过PC端进行监控，并将所取得的信息存入资料库中。此外，监控端还设计了其他实用功能。各功能简单说明如下：（1）趋势图：该功能让管理者查询到在一日、一周、一年所进出的电梯运行状况。（2）安全隐患明细表：该功能可以让管理者查询电梯安全隐患出现的时间与对应的原因。（3）故障查询：该功能是让管理者得知是否存在故障。三是在伺服端的网页浏览程序设计方面。该部分设计是要使管理者通过浏览页面呈现目前电梯的即时状况，网页的基本信息包括：Master端CC2430目前连线PC端状况、电梯安全状况、乘客数量显示。使用者通过服务器上的网页浏览程序直接读取资料库的内容，以呈现电梯的即时状况，其中呈现的页面以每秒扫描的方式进行资料的更新。浏览程序设计也结合AJAX控制项，该控制项的主要功能为在扫描更新电梯信息时，不会产生因刷新整个网页画面造成的闪烁情况，提供较舒适的网页阅读环境。另一方面，为区分网页提供的功能，另增设身份验证登入，除一般用户可获得电梯信息外，管理者则可直接在网页上进行日期方式读取资料库档案及搜寻范围等。
3结束语
关键词：无线通信协议通用串行总线中央监控远程终端
引言
现代世界是一个高速自动化的世界，各种各样的设备除了可以与计算机联机外，还可以互联机，而最简单的自动化联机方式就是使用串行通信。随着时代的进步，它并没有被取代，后倒是逐渐被广泛应用。如今，在许多场合有线连接的方式已经不能满足科技的高速发展。无线技术正以一种快速的速度进入许多产品，它与线相比主要有成本低，携带方便，省去有线布线的烦恼；特别适用于手持设备的通信、电池供电设备、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、无线数字语音、数字图像传输、智能小区不停车收费、银行智能回单系统等。在如此多的无线系统应用中，无线通信的协议自然显得特别重要。无线通信协议的好坏直接关系到系统的安全性、误码率以及系统运行的速度。本文以上海桑博科技有限公司的STR-2无线收发模块为例，详细介绍无线收发模块与各种单片机的硬件接口设计，点对多点无线通信协议的数字打包格式、解包程序以及相关软件设计。
1系统概述
1.1链状点对多点系统
图1所示的系统是由一台中央监控设备CMS（CentralMonitoringSystem）和多台远程终端设备MRTU（MultipleRemoteTermialUnit）构成的点对多点的多任务无线通信系统。在中央监控设备CMS与远程终端RTU（RemoteTermialUnit）之间用多台中转设备Tran作为中转站，以便起到暂存数据和延伸距离的作用。中转站之间，以单向通信方式进行传递数据。
（1）适用范围
*传输距离远的多点多任务数据采集；
*条件恶劣、干扰大、多点多任务数据采集；
*对时间要求不高的各种复杂无线数传；
*智能小区水、电、煤、暧气集中抄表系统，各种远程集中按防报警系统等。
（2）协议数据包格式
协议的第一件事就是能够识别噪志和有效数据。噪声是以随机字节出现的，没有明显的结合方式；噪声源可以产生任意字节的组合。在无线通信的过程中，最好能通过一种协议有效地抑制噪声的产生。
通过测试和试验发现，0xFF后跟0xAA、0x55在噪声中不容易发生。传输协议应该在数据包前加开始字节，0xFF后跟0xAA、0x55发送协议的开始应该是一个任意内容的字节（这是因为第一个字节的数据在发送时容易丢失），然后是0xFF后跟一个0xAA、0x55；接收协议规定只接收以0xFF后跟0xAA、0x55开始的包，于是就可以很方便地把以上系统的数据包格式定为：
Lead1Lead2Lead2HeaderLengthHostIDLocaDestination
UnitData1Data2…DatanChecksum
Lead为引导字节
Leader1=0xFF；
Leader2=0xAA；
Leader2=0x55；
Header为数据包的命令字节，由此确定数据包的类型；
Length为数据包包含的Length字节之后的所有字节的长度；
HostID为主机地址；
Local为本地机地址；
Destination为目标地址；
Unit为RTU地址字节；
Data为数据包字节；
Checksum为校验字节。
1.2星状点对多点通信
图2系统是由一台中央监控设备CMS和多台远程终端设备MRTU构成的点对多点多任务无线通信系统。在中央监控设备CMS与每一台远程终端RTU都以双向通信方式进行传递数据；特别适用于数据量大，对时间要求较高的场合。
（1）适用范围
*传输距离较近的地方；
*条件恶劣、干扰大的地方；
*对时间要求高、数据量大的场合；
*智能小区水、电、煤、暧气集中抄表系统，各种远程集中安防报警系统等；
*智能家用集中控制系统；
*工业测控、工业数据采集；
*医疗器械、健身器材；
*数据仓库、智能商场超市导购；
*餐饮无线点菜系统；
*PDA无线数传；
*水纹气象监控；
*生物信号采集；
*油田环境监控；
*银行智能回单系统等。
（2）协议数据包格式
根据图2可以把系统的数据包格式定为：
Lead1Lead2Lead2HeaderLengthUnit
Data1Data2…DatanChecksum
Lead为引导字节
Leader1=0xFF;
Leader2=0xAA;
Leader2=0x55；
Header为数据包的命令字节，由此确定数据包的类型；
Length为数据包包含的Length字节之后的所有字节的长度；
Unit为RTU地址字节；
Data为数据包字节；
Checksum为校验字节。
2硬件设计
上海桑博电子科技有限公司STR-2RF模块的核心部分为nRF401，外加精心设计的内置天线，具有体积小（37mm×47mm），功耗低的特点；传输距离为200m，最大传输速率为20kb/s；接口电路简单，可直接与单片机的通用串行口（UART）口连接。图3所示为硬件框图。
STR-2RF引脚功能如下：
VCC——正电源，接2.7～5.25V;
CS——频道选择，CS=0为选择工作频道1（即433.92MHz），CS=1为选择工作频道2（即433.33MHz）；
DOUT——数据输出，连接MCU串口RXD；
DIN——数据输入，连接MCU串口TXD；
GND——电源地；
PWR——节能控制，PWR=1为正常工作状态，PWR=0为低功耗状态；
TXN——发射接收控制，TXN=1时模块为发射状态，TXN=0时模块为接收状态；
3软件设计
在系统中，所有STR-2RF模块均采用433.92MHz作为系统工作频率。下面以星状点对多点通信系统为例，详细介绍系统的软件设计。
（1）主程序设计
为了避免同频干扰的问题，系统采用时分TDMA（TimeDiveisionMultipleAccess）技术，把系统CMS与任意一台RTU之间的通信采用时分的方式分开，CMS通过扫描的方式与各台RTU设备进行单台通信，这样系统中的CMS与RTU的通信方式就成为点对点的通信方式。整个点对多点系统的通信就成为若干个点对点通信的组合。程序采用C51单片机语言编写，其主控程序流程如图4、图5所示。
（2）打包与解包
协议将主要数据分割成一定格式的数据，并增加一些额外的信息（用于纠错），这个过程叫打包；在接收端协议去掉这些额外信息，只留下初始信息，这个过程叫解包。
打包程序如解包程序见网络补充版。
解包子程序流程如图6所示。
[论文摘要]雷雨频繁季节，防雷成为无线通信台站的一项重要任务，认真做好系统接地工作在无线通信设备防雷避雷中具有重要意义。针对无线通信系统最基础的接地工作，分析和探讨通信防雷工作、减少通信机意外故障因素。
随着无线通信系统的自动化装备越来越先进，设备电路的精密集成度日益提高。感应雷电及雷电电磁脉冲的入侵很容易损坏相应的电子、电气设施，加之无线通信设备自有的室外天线和电缆馈线等的，感应雷击的危害明显增加，仅靠避雷针已远远不能满足无线通信台站设备的防雷实际需求，因此，对系统工作地和保护地的要求更加严格，必须从细节抓起、从源头治理、全方位着手，在抓好系统接地工作的基础上，对台站设备实施综合防雷工程。要对设备防雷要认真规划、设计、施工，设备接地工作必须严格要求、高度重视，务必做到系统接地关即：连线坚固、地网可靠、泄流畅通，总的来说，在一个工作区域内，尽量将邻近的机房、铁塔、天线、变压器、配电柜、通信电缆统筹考虑，按均压、等电位的原理把工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网，台站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入，扩大地网范围，增强整体防雷能力。
一、无线通信防直接雷的接地工作
对于防直接雷袭击，我们一般主要采用避雷针、避雷带、避雷网等传统避雷装置，只要设计规范，安装合理，这些避雷设施便能对直接雷进行有效的防御，这种方法经济、简单，但要注意，避雷针应当装在高于天线尖端数米，避雷针与天线之间应有一定的间隔，以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。一般的做法是避雷针成为天线塔体的主杆，通信天线装在避雷针外线大约1.5个波长以外。由于避雷针带接触雷击的强度较大、范围较广，首先要确保其具有良好的电流泻放通道，主要接地标准应做到：
1、避雷地线的直流通路的电阻要求足够低，一般为10—500，小于50最佳，由于雷电浪涌电流较大，频谱较宽且持续时间短，因此要求必须有尽量小的电感量。
2、地线不能用扁平编织线或绞合线，因为这种线电感较大，不利于泄放雷击电流，且容易被腐蚀。要尽可能使用3mm以上的实心导线，且最好是相同的金属材料。
3、为了增大地表层的泄放面积，可采用埋设有一定间隔的多根接地体，且相互焊接。如在建筑物的四周以1至2米的间隔埋上10根左右的铜管，并把它们焊接起来。
接地体宜采用热镀锌钢材，其规格要求如下：
钢管φ50mm壁厚不应小于3.5mm。角钢不应小于50mm×500mm×5mm。扁钢不应小于40mm×4mm。
但由于无线通信台站的环境条件不一，其地网往往难以组成沿房屋四周封闭式的环形地网，所以对地网组成方式给予了灵活考虑，但机房工作地、保护地、铁塔防雷地三者应共同地网，且要求铁塔与建筑物连通(含地下、楼顶)，有困难时也要确保楼顶避雷带与铁塔地网连通。对于地处市郊、多雷区(年雷暴日大于20天以上)或建筑物较高而得不到周围建筑物防雷设施保护的台站，其地网应在地下、地面上作多点(两点以上)焊接连通，特别注意的是，在地网焊接连通时要与设备断开操作，以确保系统安全。
除了做好室外防雷设施的有效接地外，从防雷工程的系统性和综合性来考虑，还要注意通信机房内相关设施的联合接地，即机房内走线架、吊挂铁架、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗等均应作保护接地，保护接地线一般宜采用截面积不小于35mm2的多股铜导线。按照《通讯局(站)防雷与接地设计规范》要求，对机房的接地引入线长度不宜超过30m，其材料为镀锌扁钢，截面积不宜小于4mm×40mm或不小于95～2的多殷铜线。接地引入线应作防腐、绝缘处理，并不得在暖气、地沟内布放，埋设时应避开污水管道和水沟，在地面以上部分，应有防止机械损伤的措施。
二、无线通信防感应雷的接地工作
无论多么完善的避雷针，对感应雷击都无能为力，由于其来自线路的感应电流，加之有的系统屏蔽差，以及没有采取有效的等电位连接措施、综合布线不合理、接地不规范造成地电位反击等，因此需要运用完善的综合防雷手段，在电源和馈线等线路上安装相关的避雷器SPD，与合格的避雷针有机结合、相互补充，构成一套完整的防雷体系。而对任何先进、科学的防雷器件而言，设备的本身接地和防雷器的接地都尤为重要，一般要求通信机房地阻不超过10，这也是保证避雷设备发挥作用的前提和关键。
1、机房内的设备首先要做到保护地、工作地等电位连接，特别是相关设各机箱的外壳必须接地，以最大程度上减少二次感应雷击的危害。对接地汇集线和接地排的要求较高，它一般设计成环形或排状，材料为铜材，截面积不应小于120mm2，也可采用相同电阻值的镀锌扁钢，机房内的接地汇集线可安装在地槽内、墙面或走线架上，接地汇集线应与建筑钢筋保持绝缘。
2、通信站传输射频信号的同轴电缆馈线一般都有金属外护层，应在上廓、下部和经走线架进机房入口处就近接地，在入机房处的接地应与地网引出的接地线直接连通，以泻放线缆在外界感应的雷电流。当铁塔高度大于或等于60m时，同轴电缆馈线的金属外护层还应在铁塔中部增加一处接地。在天馈系统中安装避雷器时要注意以下方面的接地问题。一是避雷器的接地端的接地电阻不得大于50，否则将影响防雷效果；二是安装通信天线时，天线支撑杆要与铁塔可靠连接，连接电阻等于零，馈线应从铁塔内部垂下，并每隔一段距离用铜丝与铁塔固定。
1大气窗口的选择
大气中存在着各种复杂成分的气体分子和微粒。激光在大气中传播时，因为这些物质会对激光信号吸收与散射，还有大气气溶胶的散射，这就是导致传播过程中能量衰减的主因。此外遇到下雪、下雨、刮风等气候，会使能量在空间重新分配，产生了不同程度衰减。表1列出典型气候条件下，大气衰减情况。一般情况下，气候条件良好，对光束衰减主要是散射和吸，比如水蒸气、臭氧、瑞利散射等[2]。辐射波长处在某些区域吸收作用最小，称之为“微窗口”。图1给出了晴朗天气条件，在700～1600nm波段，4个良好大气窗口，分别出现在780，850，1064，1550nm附近。因此，为了尽量减少衰减，可选择有利的天气，并选择处在大气窗口波段波长，可收到较好的效果。
2大气信道模型
在近地光无线通信系统传输中，大气信道由于种种原因引起光的吸收和散射，光信号信噪比等将受到影响。对大气信道对数正态分布模型建模分析，可为系统误码性能分析做必备基础，对光无线通信系统有巨大理论价值。对数正态分布是跟据利托夫近似，用叠加来表示对数振幅。
3结束语
节能管理不是单纯的消减的过程[1]。实际上,在刚开始的阶段,节能并不能直观地省钱,反而会消耗许多。但是长期进行下去,节能会取得让人惊喜的成果。同时,在进行节能管理时,还要充分考虑到环境和社会。必须要是环境和大众可接受的措施。若是节能管理不能合理安全,不符合实际情况,那也不能进行广泛的推广。措施要考虑到人们的生活习惯,还要有质量和安全方面的保障,否则,再有效率也不能被接受。比如说在节约用电方面,西方国家普遍推行夏时制,利用太阳的关照代替部分电源,从而节约照明和洗澡的用电。但这在中国就不行,我们的时节和生活习惯大不相同,对人家再有用也不可能被采纳[2]。
2如何有效进行节能管理
2.1针对性进行节能
想要有效地节能,首先要充分了解当前耗能现状,弄清楚哪些具体环节消耗的能源最高。无线通信网的节点有许多,也许一个节点的能耗看起来很少,但小数量的能耗乘以大数量的基础就会变得让人难以忽视。要做的就是找出这些节点,找出关键的环节。然后再根据这些环节对症下药,拟定节能的目标、指标,取消或是改造不必要的环节[2]。充分借鉴国外的经验,提出可行的提案,聆听多方面专家的意见,进行开放的讨论,全面地看待问题。之后再制定计划,重点关注那些高耗能环节,针对性实行节能管理。
2.2优化无线网络
优化无线通信的网络优化是帮助推行节能管理的好方式。主要有三个步骤,一是采集数据,二是分析性能,三是实施和测试方案[3]。采集数据是系统数据,包括网络总体的和主要结构的数据,从而更好地分析其网络性能和网络质量。至于分析性能,是基于采集到的系统数据,有效地分析数据,制定优化的方案。最后,要对无线网络的性能实施和测试方案。这个优化方案包括了很多的优化如设备、网络结构和硬件系统等方面。
2.3建立完整系统
设计系统的内容要是完整的、全面的,同时要保证设计方案科学性和可操作性。系统通常是综合而严格的,也要符合当前技术的发展潮流,才能让系统保持先进性。合理布局,监测设备及其他设备要符合技术发展的趋势,考虑到安全性的原则的重要性,以确保整个系统的安全和可靠操作,我们要首先考虑系统的安全性和系统整体的可靠性。此外,节能系统要维修方便,而且维护费用低。整个投资要控制在合理范围内。满足以上,节能管理就有系统可依靠,就能更加科学和规范[3]。
1.1WLAN通信
WLAN是一类无线通信系统的简称，具有灵活性、移动性、易扩展性及成本低等特点。Wi-Fi是一个无线网络通信技术的品牌，其主要采用的通信协议也是IEEE802.11系列协议标准。IEEE802.11协议标准主要位于OSI协议的物理层和MAC层。物理层定义了三种无线传输方法，即跳频扩频、直接序
1.23G通信
本文所采用的3G技术为UMTS（通用移动通信系统）。相对于功能单一WLAN或GSM，GPRS网络，UMTS网络的结构更加复杂，功能更加丰富，网络管理需要考虑的因素也更加多元化。UMTS除了把WCDMA作为首选空中接口技术获得不断完善外，还相继引入了TD-SCDMA和HSDPA技术。UMTS系统结构主要包括无线接入网络和CN（核心网络）两部分，无线接入网络部分包括UE（用户设备）和UTRAN（陆地无线接入网）。UMTS支持1920kb/s的传输速率，其关键技术为切换技术，主要包括软切换和硬切换，目的是保证移动节点良好的接入到当前的移动通信网络。UMTS系统结构如
1.3WAVE通信
WAVE技术是车路协同系统产生后，为解决车车通信、车路通信问题而提出的一种高效的无线接入通信机制。WAVE的优势主要体现在消息传输延时、节点移动性、通信频段的抗干扰性和IEEE802.11p对车路协同系统的适用性，其在网络性能、实现成本及复杂程度方面的综合评价均优于普通的无线通信技术，WAVE的协议体系主要依托于IEEE802.11p协议，其是针对汽车通信的交通应用环境而设计的标准，主要作用于物理层和数据链路层。物理层处于协议的底层，且是基于正交频分复用的，主要负责为设备之间的数据通信提供传输媒介及互联设备，控制信道的激活或失效服务，为数据传输提供可靠的环境。数据链路层包括LLC（逻辑链路子层）和MAC（介质访问控制子层），其中IEEE802.11p的MAC层是整个协议架构中性能优势的集中体现。MAC层为数据传输的信道协调控制方面提供服务，通过可靠的信道接入协议，更加高效的进行数据交换。WAVE在交通领域已经得到了大量的应用。
2性能仿真测试
2.1OPENT仿真原理
OPNETModeler是当前领先的网络技术开发环境，广泛应用于设计和研究通信网络、设备、协议和应用为开发人员提供了建模、仿真以及分析的集成环境，大大减轻了编程以及数据分析的工作量。OPNET采用离散事件驱动的模拟机理，通过事件驱动器以先进先出的方式对事件和事件时间列表进行维护，每当有一个事件出现后，仿真时间推进，仿真中各个模块之间通过事件中断方式传递事件信息。与时间驱动相比，这种机制的计算效率更高。构建OPNET仿真模型依次从进程模型、节点模型和网络模型三部分进行。根据车路协同系统信息交互过程的特殊性，选取OPNETModeler模型库中的MANET模型作为WLAN模式和WAVE模式的仿真实验节点模型。车辆信息从WLAN收发信机进出，依次经过MAC层、数据链路层、IP层、UDP层、路由层、应用层，完成整个消息的通信流程。OPNET也提供了UMTS系统的仿真模型，可以根据用户需求配置模型属性。
2.2仿真结果评估
关键词：超宽带（UWB）脉形调制（PSM）正交改进型hermite脉冲
超宽带（UltraWideBand）作为一种新型的无线通信技术与传统的通信方式相比有着很大的区别。由于它不需使用载波电路，而是通过发送纳秒级脉冲传输数据，因此该技术具有发射和接收电路简单、功耗低、对现存通信系统影响小、传输速率高的优点，此外它还具有多径分辨能力强、穿透力强、隐蔽性好、系统容量大、定位精度高等优势。根据FCC的规定，从3.1GHz～10.6GHz之间的7.5GHz带宽频率都将作为UWB通信设备所使用。但出于对现存无线系统影响的考虑，UWB的发射功率被限制在1mW/MHz以下。
UWB是一种可以为无线局域网LAN、个人域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。它解决了困扰传统无线技术多年的重大难题，开发了一个具有对信道衰落特性不敏感、发射信号功率普密度低、不易被截获、复杂度不高等众多优点的传输技术。该技术尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。
图1
1基本概念
超宽带（UWB）又被称为脉冲无线电（ImpulseRadio）,具体定义为相对带宽（信号带宽与中心频率的比）大于25%的信号，即：
Bf=B/fc=(fh-fl)/[(fh+fl)/2]>25%(1)
或者是带宽超过1.5GHz。实际上UWB信号是一种持续时间极短、带宽很宽的短时脉冲。它的主要形式是超短基带脉冲，宽度一般在0.1～20ns，脉冲间隔为2～5000ns，精度可控，频谱为50MHz～10GHz，频带大于100%中心频率，典型点空比为0.1%。
传统的UWB系统使用一种被称为“单周期（monocycle）脉形”的脉冲。一般情况下，通过随道二极管或者水银开关产生。在计算机仿真中用高斯脉冲来近似代替它。由于天线对脉冲的影响不同，所以可以假设发送脉冲为：
而接收端收到的信号为：
tc是脉冲的时移，2tau为脉冲的宽度。图1给出了发射脉冲和接收脉冲的时域脉形。
2UWB的性能特点
超宽带有别于其它现存的一些通信技术，其最根本的区别在于无需载波，大大降低了发射和接收设备的复杂性，从根本上降低了通信的成本。
UWB的优点可以归纳为以下八个方面：
（1）无需载波，发送和接收设备简单。由于UWB信号是一些超短时的脉冲，其频率很高，所以它不象传统的基带信号那样需要将其调制到某个发射频率上才能在信道中传输。因此，必然会使发射机和接收机的结构简单化。
图2
（2）功耗低。由于UWB信号无需载波，工作在频谱的电子噪声波段，所以它只需要很低的电源功率。一般UWB系统只需要50～70mW的电源，而这只是移动电话的百分之一，蓝牙技术的十分之一。
（3）传输速率高。极宽的带宽使UWB具有很高的传输速率，一般情况下，其最大数据传输速度可以达到几百Mbps～1Gbps。美国英特尔公司于2002年4月在“IDF2002SpringJapan”上对该技术进行了演示，在数米的距离内传输速率可达100Mbps。
（4）隐蔽性好，安全性高。由于UWB信号的带宽很宽，且发射功率很低，这必然使该项通信技术具有低截获能力LPD（LowProbabilityofDetection）的优点。另外超宽带还采用了跳时TH（TimeHopping）扩频技术，接收端必须在知道发射端扩频码的条件下才能解调出发送的数据信息。
（5）多径分辨能力强。从时域角度看，超宽带系统采用脉冲宽度为几纳秒的窄信号，因此具有很高的时间分辨力，相应的多径分辨率小于几十厘米；从频域的角度分析，由于UWB信号的带宽极宽，所以信号在传输过程中出现频率选择性衰落出现是一定的。然而正是因为极宽的带宽，多径衰落只在某些频点处出现，从整体上考虑，衰落掉的能量只是信号总能量很小的部分，所以该技术在抗多径方面仍具有鲁棒性。
（6）系统容量大。香农公式给出
C=Blog2(1+S/N)(4)
可以看出，带宽增加使信道容量的升高远远大于信号功率上升所带来的效应，这一点也正是提出超宽带技术的理论机理。
（7）高精度的距离分辨力。由于超宽带定位设备的时间抖动小于20ps，如果采用GPS相同的工作原理和算法，相应的距离不确定性小于1cm。而在实际应用中，超宽带雷达系统使用的超窄脉冲信号，其距离分辨率小于30cm。
（8）穿透能力强。在具有相同带宽的无线信号中，超宽带的频率最低，因此，它在具有大容量和高距离分辨率的同时相对于毫米波信号具有更强的穿透能力。
3UWB信号的调制方式
UWB的调制方式有许多，以脉冲调制PPM（PulsePositionModulation）为例作为一个举例分析。
首先定义一个单周期脉形：
s(k)代表信号kth,w(t)为传输的单周期脉冲。
将其移至每一帧的开始：
Tf代表脉冲重复周期，j表示第j个单脉冲。
加入伪随机跳时码：
最后加入调制数据：
其中，d(k)是信息数据，δ为时移。为了满足多用户的需求，提高通信的安全性和对系统功率谱密度PSD（PowerSpectralDensity）的考虑，引入了跳时码，下面就从功率谱密度的角度来分析这个问题。
假设采用图1（a）给出的高斯单脉冲作为发送信号，且只是一串周期性的脉冲序列，由于时域信号的周期性导致其频域出现了强烈的能量类峰，这些类峰将对现存传统的无线信号造成干扰。因此需要采取某种措施将其平滑。如果采用PPM调制对脉冲的位置做出调整，可以看到：由于调制的置乱效果，频域的尖峰得到了一定的控制，但此时仍比较明显。为了进一步降低类峰的幅度，引入跳时码，这样发送信号的功率谱就会得到进一步的平滑，几乎近似于背景噪声，这也正是UWB系统能与现存无线系统并存的原因之一。图2给出了上述不同信号的PSD图和引入跳时码后的时域波形。
除PPM外，UWB信号还可以采用脉幅调制PAM（PulseAmplitudeModulation），开关键OOK（On-OffKey）和二相移键控BPSK（Bi-PhaseShiftKey）等。在接收端，单脉冲信号可以通过相关技术实现可靠接收。实际应用中常使用相关器（correlator），它用准备好的模板波形乘以接收到的射频信号，再积分就得到一个直流输出电压。相关器输出的是接收到的单周期脉冲和模板波形的相对时间位置差，从输出中寻找时间位置差为0的即为要接收的信号。
为了追求更高效率的信息传输，近来人们提出了一种新型脉冲调制方式——脉形调制PSM（PulseShapeModulation）。PSM就是对脉冲的形状进行调制从而实现信息的载荷，因此脉冲形状的选择是十分重要的。它的提出得益于人们对hermite多项式的研究。由于hermite多项式的数学表达式与高斯单脉冲很接近，而且随着阶数的变化，波形的持续时间不会有很大的变化，因此人们便想到了用hermite多项式数的变化产生形状各异的脉冲，实现多元化的调制。为了寻求正交的波形，需对hermite多项式进行修正，即：
经过改动之后，便可以得到彼此正交的各阶hermite多项式了。这时可以在发送端同时发送n个不同形状的单脉冲，正交性使其互不干扰，接收端用相关接收技术即可把每一个信号分离出来。
图3给出了改进型hermite多项式时域波形。与此同时还可以通过搭建simulink电路得到想要的各阶hermite多项式脉冲。如图4给出了搭建电路和仿真波形。在simulink电路中，Hermite多项式的阶数由脉冲阶数单元控制，示波器1、2给出相应阶数和相应阶数减1阶的hermite脉形。
传输效率的提高带来系统性能的下降，这是许多系统所不能容忍的，因此需要进行编码。首先在形域采用BCH（7，4）对信号编码，这样一来传输速率是单脉冲的4倍，而误码性能则与单脉冲基本相同，随后在时域对信息帧进行BCH（31，11）编码，使性能进一步提高，最后还可以在时域和形域联合编码，误码性能会得到大幅度的改善，而传输效率仍然高于单脉冲系统。性能曲线如图5所示。
4应用前景和发展方向
凭借自身的众多优势，超宽带技术具有广阔的应用前景，UWB首先在美国军方和政府部门得到了实质性关注，并迅速应用于美国军队的无线电台组网（Adhoc）和高精度雷达检测系统中。2002年2月FCC准许UWB技术进入民用领域，条件是：“在发送功率低于美国放射噪音规定值-41.3dBm/MHz（换算成功率则为1mW/MHz）的条件下，可将3.1G～10.6GHz的频带用于对地下和隔墙之物进行扫描的成像系统、汽车防撞雷达以及在家电终端和便携式终端间进行测距和无线数据通信”。尽管该技术在应用中有如此多的限制，但它仍受到广大电信开发商的青睐。TimeDomain和MultispectralSolutions等公司已经向IEEE-802.15委员会提出了采用超宽带技术的议案，众多公司的研究部门乃至学校也都将该技术的研究提到了日程中来。许多现已成熟的技术纷纷与UWB进行结合，如UWB-OFDM、UWB-Adhoc、UWB-Wavelet、UWB-Neuralnetwork等，有的公司甚至已经利用这些技术生产出了实际的民用产品。
图4
笔者把超宽带技术的应用归纳为短距离无线通信、雷达探测和精确定位三个最主要的方面。其中在短距离无线通信中可用于密文传送、音/视频流传输、射频标签识别以及无中心自纺织网络（Adhoc）的物理层等领域；雷达方面主要用作防撞雷达检测、精密测高学、穿墙成像和探地雷达系统；精确定位则可用于资源跟踪和全球定位系统GPS（GlobalPositionSystem）。由此可见，UWB技术的背后蕴藏着巨大的商机。
当然，超宽带技术若要真正用于人们的日常生活，还有许多极具挑战性的课题，这也是超宽带技术近来乃至今后很长一段时间内研究和发展的方向。
（1）建立时域内的超宽带无线电发射器的模型，从时域角度设计天线的传输函数；
（2）研究超宽带信号产生和基本功能的优化；
（3）研究低电平赶宽带无线电信号集合而千万的干扰，有效平衡功率和通信范围的关系；
（4）超宽带跳时码的研究；
（5）研究移动Adhoc网络协议和路由协议，将超宽带技术应用于分布式的网络结构、盲捕获和自配置功能中；研究适用于超宽带类似于“蓝牙”系统的组网协议；
（6）研究基于超宽带无线电传输技术的无线IP协议；
（7）研究超宽带无线电的测试技术，包括传输信道的测试、估计、信道模型等。