多信道通信范文
多信道通信范文（精选8篇）
多信道通信 第1篇
关键词：无线传感器,多信道通信,技术研究
前言
在网络资源的应用过程中, 多信道通信资源是提升网络资源使用质量的重要因素, 因此, 在利用多信道通信资源进行通信技术研究的过程中, 对无线传感器装置的具体使用质量进行研究, 能够有效增强无线传感器的操作性能。
一、多信道通信技术在无线传感器应用过程中存在的问题
1.1传感器操作系统方面存在的问题
一些无线传感器在进行操作的过程中, 对节点的控制缺乏必要的关注, 使得当前的传感器无法更好的适应竞争环境的要求, 另外传感器在实施协议认定的过程中, 对通信通道的管理缺乏足够的关注, 使得当前的协议不能完整的保证信道协议质量的提高[1]。
另外, 一些通信通道在节点的管理方面质量较低, 使得当前的节点只能较为理想的在通信机制中进行调节, 不能利用通信通道实施协议的认定。
在进行传感器应用的过程中, 一些操作人员对传感器装置的通信渠道关注程度较低, 使得当前的通信渠道无法很好的应对信道操作过程中的问题, 使得当前的信道资源比较容易受到节点密度的影响。
1.2传感器装置方面存在的问题
目前, 很多操作人员对当前的传感器装置的竞争机制缺乏关注, 造成现有的管理机制无法更大程度上适应协议的竞争要求, 造成当前的竞争机制难以保证对信道资源实施合理控制[2]。
一些团队在进行资源管理的过程在, 使用静态管理的机制进行无线传感器装置的利用, 使得当前的传感器装置不能按照静态分配的方式进行分配机制的构建。还有些网络资源在使用的过程中, 对当前资源的拓展性能缺乏足够的了解, 使得当前的只能选资源难以保证在较为理想的空间内实施节点密度的增强, 如果当前某一信道资源可以利用信道的调整实现竞争机制的构建, 则容易造成当前的无线传感装置受到质量层面的影响, 因此, 节点的质量控制很大程度上容易受到分配机制的影响。
二、提升无线传感器在多信道通信过程中应用质量的方法
2.1科学实施多信道频谱装置的有效感知
首先, 进行无线传感器操作的团队, 需要对当前的传感器装置进行网络资源的有效管理, 既要保证当前的传感器具备较强的无线基础, 也要使现有的传感器资源可以利用当前的运行系统实现运行质量的增强[3]。要保证现有的无线传感器操作装置可以进行信息资源的有效管控, 使现有的信息资源可以增强真实程度。
除此之外, 当前的无线传感器必须保证能够具备较强的准确性, 使传感器可以在应用的过程中对频谱实施有效的判断, 并对相关技术成果进行累积。可以利用当前的传感器使用效果, 对外部环境下的感知技术, 对现行技术的可靠性特点进行保证, 以便当前的信息资源可以利用准确性的增强实现表现机制的有效构建。
2.2正确调整测量装置
可以在后续的测算过程中, 对测量的机制进行合理操作, 使当前的信息资源可以按照频谱技术的相关条件进行发展机制的完善。要根据现有的频谱技术发展情况, 对技术的具体成熟度实施有效管理, 使当前的检测工作可以更好的同信道资源实施联合, 在此之外, 需要对技术操作过程中的具体特点实施了解, 使现有的技术优势可以得到更大程度的简化处理, 并根据无线传感器的操作需要进行信息空间的创设, 以便网络环境的突出优势能够在信道领域实现优化。
此外, 如果节点的数量不能保证同通信资源进行适应, 则需要利用当前的经济竞争机制对节点的具体竞争环境进行管理, 以便竞争制度可以利用传感器装置实现竞效能的增强。要结合信道协议的具体特点, 对现有节点的竞争因素实施研究, 以便能够按照无线传输的需要, 对当前实施频谱感知过程中的因素进行管理, 提升频谱感知质量在技术应用领域的实践效果。要加强对现有测量装置的科学性测算, 以便相关问题的解决能够通过技术性标准的完善得到更大程度是优化处理。
三、结论
从无线传感器的使用入手, 面对网络资源华进行的多信道通信技术进行研究, 针对存在的问题实施应对策略的构建, 对新形势下提升无线传感器的应用质量, 具有十分重要的意义。
参考文献
[1]陈迅.无线传感器网络通信协议及定位算法研究[D].复旦大学, 2007.
[2]蔡营.WIA-PA工业无线网络多信道MAC机制研究[D].西南大学, 2013.
多信道通信 第2篇
发展迅猛，移动通信用户数量日趋增增加，同时我们现阶段的区域信道还是远远滞后于通信事业的发展，造成很多地区严重不足，在繁忙时候，用户甚至无法拨出电话，当用户在呼叫失败后多会试图重新呼叫，特别当TCH不足的情形下，用户呼叫字数就会呈现几何式增长，出现“越不通越打，越打越不通”的情形。但是由于移动通信的话务量与当地人口总量呈比例，与经济发展状况也息息相关，在不能进行大幅度扩容的情形下，我们可以通过各种方面来解决信道堵塞的难题。
1、分裂技术
分裂技术是增加网络容量的优选方案，有些区域由于位于边界，边界如果超过了高话务地带，就会产生一定的信道堵塞问题，该位置会发生频繁的位置更新，这种情况下可以用过分裂技术予以解决。分裂技术在一些频谱资源丰富的地区，分裂成一些小面积的区域，同时也增加原区域的载频数，在解决GSM的覆盖问题，从而达到扩容的目的。通过分裂技术，全网载频数、信道数、话务量、用户数等均大幅度增加，减小了单位小区的面积，同时应保持频率复用方式的规则性与重复性，要确保已建基站可继续使用，尽量减少或避免过渡区。
2、频段扩展和频率紧密复用技术
频段扩展也是解决移动通信系统无线信道拥塞问题的措施之一，目的是通过扩容来达到最终效果。由于GSM交织编码等手段，同时也有一些旨在提高频谱效率的技术，这使得移动通信网络对使得频率的紧密复用成为可能。（l）跳频。跳频就是载频按某种频率序列进行跳变，它包括基带跳频与射频跳频两种。跳频的作用是提供了频率分集，提高了系统的抗干扰、抗衰落能力。（2）非连续发射。采用DTX技术，可降低系统总的干扰水平。（3）功率控制。这也是降低干扰从而提高容量的有效手段。
3、微蜂窝与微微蜂窝技术
通过微蜂窝与微微蜂窝技术来提高无线网络容量、防止信道堵，其主要适用范围有以下几个：一是在一些大型建筑区域，也是移动通信网络使用量大、使用频率高的地区，如一些大型宾馆、商场和娱乐场所等。二是用于高话务地区或者低话务密度地区，在这些地区来解决网络覆盖不足的问题。实践中发现，微蜂窝与微微蜂窝技术效果显著，特别是微蜂窝，体积小而且使用安装比较方便，使用效果明显，可以迅速解决一些大型建筑区域的容量与覆盖问题。但是缺点也是存在的，就是随着移动通信数量的不断增加，在一些大城市中对于微蜂窝的需求也与日俱增，造成成本的快速增长。再就是用分层结构时，网络结构复杂，增加了频率规划的难度。因此，在宏蜂窝覆盖不到而话务量又很大的地点，应使用微蜂窝作为覆盖补充，而话务量很高的商业街道等地则可采用多层网形式进行连续覆盖。
多信道通信 第3篇
1 数字无中心多信道选址移动通信概述
无中心多信道选址移动通信即是不采用交换控制中心的集中控制,各移动台或固定台分别设定无线通信链路的分布控制方式形成自集群系统,从而进行相互之间的通信。无中心组网、数字选呼自动接续多址用户以及多信道共用自动选取空闲频率是无中心多信道选址移动通信的主要特点。无中心多信道选址移动通信最在1982年最先由日本提出,无中心多信道选址移动通信初期共有信道高达80个,其中包含一个专用控制信道。无中心多信道选址移动通信的频率范围为915.0125MHz~916.9875MHz,同时其信道间隔为25KHz。随着无中心多信道选址移动通信技术的不断发展,目前其信道已扩展为158个,其信道间隔也发展成为12.5KHz。由于无中心多信道选址移动通信有着频谱效率高、号码容量多以及话音质量好等突出优势,同时无中心多信道选址移动通信投资较低,建网简单,在信号接受方面也较为快捷,在我国上世纪90年代得到了广泛使用。
2 无中心选址通信过程
通常,无中心多信道的选址移动通信系统会选取一个信道作为控制信道。一般而言,信道1或是中心信道可以作为控制信道,控制信道的作用是传送信令,此外,还存在多个用于业务通信的信道即业务信道。系统加电初始化时,所有用户都在控制信道上监听查询RSSI,收集其他电台是否对自己进行呼叫。若用户A需要和另一用户B电进行通话,A用户首先选择空闲信道,并按照无三阶互调组法,随机选择一个业务信道开始扫描,其目的是为了判断该信道是否空闲,若信道已经存在其他业务正在通信,则该信道的RRSI电平将高于阚值,表明该信道目前正处于繁忙状态,此时系统会继续进行信道扫描,直到RSSI电平低于阈值的空闲信道出现为止。A用户找到空闲信道后,通过控制信道对B用户发出信令(包括被叫号码、空闲信道号码等信息),随即跳到所选空闲信道上,等待B用户的确认应答(ACK)。B用户系统通过控制信道上收到与自己号码一致的信令后,如果接受通话,便会按照解析出的信令消息,将自己的频率调到既定信道上,同时向B用户发送一个同意通话的应答(ACK),双方便可以进行通信。等待通话结束后,信道被释放,A,B双方电台又重新回到初始状态,继续监听到监听RSSI。
3 数字无中心多信道选址移动通信协议
3.1 MAC层通信协议
数字无中心多信道选址系统的MAC层是根据呼叫控制层信息生成的,主要的功能是提供信道编解码、差错控制以及流量控制等。MAC层主要由上MAC层和下MAC层组成。上MAC层的功能主要是与DMCC层进行信令和用户数据的通信,对帧中的各项协议数据进行配置,生成和接收广播帧信息,处理帧失,对业务信道和用户的忙闲进行记录管理等。下MAC层的主要功能是完成CRC、卷积码、交织以及扰码等信道编解码,根据任务队列传来的数据包完成信令和数据的组合分解,编解CRC、卷积码、交织以及扰码算法等信令的组合解析及信道编解码任务,同时也是链路层和物理层的接口,负责数据的发送和接收控制管理。MAC层在逻辑信道上提供数据传送业务,MAC层提供的不同类型的数据传输业务直接决定了逻辑信道类型集合。通常情况下,逻辑信道主要由控制信道和业务信道两大信道组成,其中控制信道的重要功能是进行控制平面信息的传输,业务信道的主要功能时实现户平面信息的传输。
3.2 DMCC层通信协议
DMCC层介于MAC层与用户层之间,DMCC层的主要功能是将用户层传输来的原语进行转换,将传来的原语转换为DMCC层协议原语,并将转换的协议原语发送给MAC层。同时,DMCC层也能够将MAC层传来的原语进行转换为能够被用户称识别的原语类型,以实现用户层对原语的识别。DMCC层通过对传来原语的转换,能够有效实现呼叫业务中的呼叫建立,同时具有中继选择权和话语权转换,并具有发送短信息业务中的功能。DMCC层通常情况下在一个特定时期只能处于一个有效状态下,只有当定时器到时或收到一个在当前状态下有效的原语时,才能驱动DMCC层状态的变迁。
4 结语
目前,随着数字技术的不断发展,推动了数字无中心多信道选址移动通信技术的不断发展,同时数字无中心多信道选址移动通信协议也表现出一些问题,需要对其不断进行改进和优化,提升数字无中心多信道选址移动通信质量,满足数字无中心多信道选址移动通信需求。
摘要：对数字无中心多信道选址移动通信进行了概述,研究了无中心选址通信过程,并从MAC层通信协议和DMCC层通信协议两方面探讨了数字无中心多信道选址移动通信协议,为数字无中心多信道选址移动通信提供一些参考,以提升数字无中心多信道选址移动通信质量。
人体通信信道相位特性研究 第4篇
无线体域网 (Wireless Body Area Network, WBAN) 是以“个人”为中心, 在不影响患者正常生活、学习和工作的情况下, 通过将各种智能的、微型的和低功耗的传感节点放置在人体内、体表和人体周围, 通过无线的方式在人周围建立无线个人局域网[1]。大部分的研究都采用现有的无线通信技术, 如超宽带[2,3]、蓝牙、Zig Bee[4]及其他工作在工业科学医用频段 (industrial scientific medical, ISM) 内的通信技术来实现人体近端通信。1996年来, 美国麻省理工学院的Zimmerman提出了一种新的人体近端通信方式人体通信 (Human Body Communication, HBC) [5]。HBC是以人体作为信号传输媒介从而实现信号在人体表面/内部的传输, 因其所具有的低功耗、连接方便、不易受外界噪声干扰、高保密等特性对实现无线穿戴式医疗监护具有重要意义, 引起研究者的广泛关注[5,6,7]。
人体通信信道特性研究对建立人体通信信道模型、人体通信收发器设计等具有重要意义。目前, 有关人体通信信道特性的研究主要集中在人体周围的电磁场分布及人体等效电路模型[8,9,10]和电极大小、材质, 传输频带, 信道是否动态, 调制方式等对通信质量的影响[11,12]。
然而, 有关人体信道的相位频率特性还未被广泛研究, 信道相位频率的非线性会导致符号间干扰, 增大误码率, 因此, 本文通过测量人体信道群延时研究人体信号在1~200 MHz频段下的相位频率特性, 为后续人体通信样机设计提供参考。
以人体为通信信道实现信号传输是切实有效的, 但信号在不同频率下的传播特性和能量分布范围是不同的。1~100 MHz频段内信号能较好地耦合到人体上, 当载波频率大于100 MHz时, 人体将被作为天线, 信号将通过人体以电磁场与电磁波向周边辐射[13,14]。
为了更好地研究人体信道在不同频率下的相位特性及传播延时特性, 选择合适人体通信频段, 提高信号传播效率, 也为高效收发系统的设计提供依据。本文选定研究频段为1~200 MHz, 并将此频段分为2个研究子频段:1~100 MHz和100~200 MHz进行对比研究。
2 实验设置
2.1 群延时
时延是指信号通过通信系统所需要的传播时间。当一个单一频率的信号通过任意系统时, 其传播时间可以通过输出信号相对于输入信号的相位移来计算。当复合信号 (如发射机发送的调幅波) 通过一个系统时, 输出信号包络相对于输入信号包络的时延称为包络时延。因其涉及的是一群不同频率振荡在传输过程所表现的时延, 故称为群延时, 群延时Tg的数学表达式为
在无失真系统中, 相位相对频率的响应是一个斜线, 其导数是常数;如果相位对频率的响应是非直线, 则其导数就不是常数, 就会出现群延时失真, 群延时在不同频率点上相对于平均值的波动幅度表示信号在此频率点上的相位畸变量。
2.2 实验场景设置
实验选定用安捷伦E5061A网络分析仪 (Vector Network Analyzer, VNA) 测量群时延, 如图1a所示, 志愿者静止站立在VNA前, 并根据传播信道, 在相应的身体部位绑上一对电极, 图1b为4个传播路径及电极在人体上的绑定部位, 分别是:左臂至右臂, 左臂至右腿, 右腿至左腿, 左臂至左腿。图1c所示为测量中所用的4 cm4 cm铜电极, VAN的发射端通过发射电极将信号耦合到人体, 接收端通过接收电极将人体中信号传输至VAN的接收端。实验选择13名志愿者进行群延时测量, 13名志愿者的体重范围为45~70 kg, 身高范围为155~175 cm, 平均年龄24岁, 其中8名男性和5名女性, 整个实验中志愿者被要求静止站立在测量仪器前。
3 实验结果
3.1 传播延时
图2为13名被测试者在1~200 MHz频段下, 4个传播路径的平均延时。对同一测试者, 4个传播路径下的传播延时基本相等;13名被测者中, 10号和11号的延时测量结果与其他被测者差异较大, 其中10号和11号的身高体重年龄与其他11名被测者均无明显差异, 引起较大差异的具体研究, 仍需进一步研究。即:1~200 MHz频段下, 同一个体的传播延时与传播路径无关, 多数个体的传播延时基本一致, 个别个体存在较大差异。
图3给出了在1~100 MHz和100~200 MHz频段下, 4个传播路径的平均传播延时和标准偏差, 其中误差棒代表标准偏差。表1给出了详细的数值描述。在1~100 MHz频段内, 4个传播路径的平均延时几乎是相等的, 例如, 路径2具有最大的传播延时18.37 ns, 路径4具有最小的传播延时16.86 ns, 路径1和路径3的传播延时分别是17.06 ns和17.74 ns。4个传播路径中, 最大的传播延时仅比最小的传播延时大1.56 ns。在100~200 MHz频段内, 4个路径的平均延时基本相等, 例如4个传播路径的传播延时分别是15.23 ns, 14.56 ns, 15.14 ns, 14.39 ns, 其中最大的传播延时仅比最小的传播延时大0.84 ns。
基于以上分析, 在1~100 MHz和100~200 MHz频段内, 信号的传播延时和传播路径无关, 即信号在人体内传播延时和测量部位无关。1~100 MHz频段上的传播延时均比100~200 MHz频段上的传播延时大, 此结果可能由于信号不同的耦合机制导致。
3.2 相位畸变
恒定的群时延代表线性相位。不同频点下, 群时延偏离平均值的幅度值代表相应频点下相位的畸变大小。图4为1~200 MHz频段下的群延时测量图, 图5为1~200 MHz频段内相位归一化统计结果图, 归一化相位偏差值越大, 表示在该频点下相位畸变越大。在20~40 MHz频段信号畸变较大。与1~100 MHz频段内的相位频率特性相比, 100~200 MHz频段内的相位频率保持了较好的线性特性。
3.3 归一化相位畸变概率密度
为了精确描述人体通信信道相位特性, 对1~200 MHz频段下信道相位畸变进行统计分析。分析中采用了3个常用的概率密度分布函数 (Probability Density Functions, PDF) :Lognormal, Gamma和Weibull分布对相位畸变归一化值进行拟合。通过最大似然估计算法 (Maximum Likelihood Estimation, MLE) 来估计分布参数, 并通过Akaike (Akaike Information Criterion, AIC) 信息准则来选择最佳分布模型[15]。图6所示为归一化相位畸变的概率密度函数 (Probability Density Function, PDF) 曲线及拟合模型。表1列出了分布模型和AIC、MLE参数。Lognormal分布具有最佳的拟合效果。所有参数的计算均在95%的置信区间内。
AIC公式定义为
式中:k是分布模型的参数;L是似然函数的最大值。
4 结论
本文主要通过实验统计的方法研究在1~200 MHz频段下人体通信信道的相位频率特性。实验对13名志愿者分别进行4个传播路径群延时测量。统计分析结果表明, 传播延时与传播路径无关。然而, 1~100 MHz频段下的传播延时均比100~200 MHz频段下的传播延时大, 由此推断此结果可能是由不同的耦合机制引起。
电力载波通信信道特性研究 第5篇
关键词：电力载波通信,信道特性,网络融合
1 引言
电力线通信 (Power Line Communication) 技术是通过载波的方式信号传输的一种通信方式。由于该技术不需重新布线, 电源插座式调制解调器灵活方便, 其本身的供电可靠性要求高, 众多优势致使PLC技术与其他局域网技术如图1所示, 相媲美且具有相对强的抗自然灾害能力并得以广泛应用:智能远程抄表系统, 远程路灯监控系统, 基于PLC的油井通信, 舰舶照明电网的PLC应用等。
从频率带宽角度来看, 电力线通信可分为窄带PLC (NB-PLC) 和宽带PLC (BB-PLC) 。当然不同国家对窄带和宽带PLC的定义是不同的。就窄带PLC的载波频率范围而言, 美国为50-450k Hz, 欧洲为3-149.5k Hz (95k Hz以下用于接入Access通信, 95k Hz以上用于户内In-House通信) , 中国为40-500k Hz。从通信速率来看, 分为低速PLC (LS-PLC) 和高速PLC (HS-PLC) 。从电压等级角度看, 可分为高压电力线载波 (35k V) 、中压电力线载波 (10k V) 和低压电力线载波 (380, 220V) 。由于电力线不是专门的通信线路, 在整个电力载波通信系统中存在着大量干扰, 严重的影响了通信系统的性能。
2 电力线载波通信信道干扰特性分析
电力线载波通信系统主要由电力线载波机、电力线和耦合设备构成。载波机是PLC系统的主要部分, 主要实现调制和解调, 完成频率搬移, 实现信息传输。耦合装置不仅阻止电力线上的工频信号和工频电流进入载波设备, 而且阻止高频载波信号进入变压器及电路线分支路线等电力设备, 是PLC系统不可缺少的一部分。电力线是信号传输的载体, 我们只有将其进行信道特性分析, 才能更好的抑制干扰。电力线、负载、载波机、耦合装置、变压器等都影响着整个系统的性能, 阻抗特性、衰减特性、噪声特性进行分析显得十分有必要。
2.1 阻抗特性
电力线上的阻抗不仅和传输信号的频率有关, 而且和负载有关。电力线上负载的数量、类型不同, 不同频率的阻抗变化也不同, 变压器及导线特性阻抗的变化导致阻抗的变化多端, 阻抗匹配问题显得十分复杂。电缆线型号、配电网络的拓扑结构等因素, 阻抗的变化不一定随着频率的增大而减小单调变化, 甚至与之相反。负载与电力线本身构成谐振回路, 形成阻抗低估区;动态的负载阻抗变化与线路的特征阻抗不匹配, 引起反射, 驻波, 辐射干扰等, 导致能量传不过去, 损坏设备。
2.2 信道衰减特性
PLC信道有很强的时变性, 信号随着传输距离和频率的变化而变化, 并且频率越高传输线的效应就越明显, 发生谐波导致某一频率下衰减会急速增加。PLC网络拓扑结构及负载的不同很难找到适应所有线路的数学模型。电力线上的信号传输不仅发生在发射端与接收端可见的信道中, 反射形成的路径也考虑在内, 这样的话, 电力线信道可以考虑成具有频率选择性衰落的多径传输信道。多径传输模型如图2所示。
每一个路径都有一个加权系数gi, 表示沿着这个路径的反射和传输因子, 电力线上这个因子小于或者等于1, 即
一条路径上的转移和反射越多, 加权因子gi就越小。路径越长, 衰减就越大, 通过这条路径到达接受端的信号能量就越少。
2.3 信道噪声特性
电力线网络的设备种类繁多, 性质各异, 将噪声按照起因, 持续时间, 频谱和强度分成五类, 信道噪声是这五类的叠加, 是PLC中最大的干扰源。
(1) 有色背景噪声。主要是由低强度噪声源的叠加而成。功率谱密度 (PSD) 较低, 并且随着频率的增加而减小。
(2) 窄带噪声。主要是短波或者中波广播进入介质造成的, 大部分是幅度调制的正弦波。其窄带相对窄, 功率谱密度却很高。窄带干扰多产生于电台及电力线上的驻波等。
(3) 同电网频率不同步的周期脉冲噪声。主要由开关电源产生, 频率是50-200MHz的脉冲。频率空间表现为离散的频谱, 并且频带较窄。
(4) 与电网频率同步的周期脉冲噪声。主要是电力设备50Hz频率产生的脉冲, 重复率为50H或100Hz的脉冲。
(5) 非同步脉冲噪声。主要是电网切换暂态信号造成的, 持续时间短, 随机性强, 能量集中, 是电力载波通信系统最棘手的问题, 如电器开关的断开, 雷击等。
经过测量表明有色背景噪声、窄带噪声、同电网频率不同步的周期脉冲噪声通常平均功率较小, 有可能在相对较长的时间内保持稳定, 很有可能全部覆盖信号频谱。我们可以归为一类, 称为PLC的背景噪声。其中同电网频率不同步的周期脉冲噪声占用的频带与窄带噪声的非常接近, 在频谱密度模型中可以看做PSD非常低的窄带噪声。
对于一般性背景噪声模型的PSD可以写成:
其中NCBN (f) 是有色背景噪声的PSD, NNN (f) 是窄带噪声的PSD, NNNN (k) (f) 是窄带噪声干扰k引起的干扰分量k的PSD。
脉冲噪声主要由与电网频率同步的周期脉冲噪声和非同步脉冲噪声构成。但是, 非同步的脉冲噪声起着主导作用。这类噪声严重的损害了整个PLC中信号的质量, PLC网络结构的复杂性, 其时变性和随机性特别强, 大量的设备和电器随时随地都可能打开或关闭, 网络负荷的变化造成介质阻抗很大的波动, 这些阻抗的不匹配和拓扑结构致使多径效应更为严重, 除此之外, 如果这类噪声的持续时间过长, 超过使用纠错码能容忍的检测和改正时间限度时, 会产生严重的突发错误, 我们必须研究和测量, 找出噪声的统计特性, 进一步分析脉冲序列模型, 进而抑制脉冲噪声。特别是基于α稳定分布的非高斯噪声模型建立。
3 PLC的多网络融合
现在网络很发达, 当然也存在很多网络接入技术, 如WiFi、有线以太网、PLC、电视电缆等。很明显各种媒介技术所提供的网络容量是有限的, 为了最大的发挥每种技术的优点, 就势必要进行多网络的融合。PLC安装简单, 成本低, 终端开放, 及安全性等优势越来越突出, 与Wi-Fi使用的频段也不同, 它们也能很好的发挥自己的作用。目前来看, 多种网络技术的共存, 尤其是以PLC为骨干网, Wi-Fi为基础分布式网络的混合网络是势必发展的趋势。
参考文献
[1]张保会, 刘海涛, 陈长德.电话、电脑、电视和电力网“四网合一”的概念与关键技术[J].中国电机工程学报, 2001, 21 (2) :60-65.
[2]蔡伟, 乐健, 靳超, 等.电力线载波通信信道建模技术综述[J].电力系统保护与控制, 2012, 40 (10) :149-154.
无线通信信道均衡技术研究 第6篇
关键词：无线通信,信道,均衡技术
1 无线通信信道均衡技术研究现状
无线通信信道均衡技术研究从1975年开始出现第一次计算方法至今已经近三十年, 经过几代的研究, 已经出现了多种信道均衡计算方法。信道均衡技术最早应用于电话信道方面, 电话信道的特点是信道频率不平坦以及相位成非线性变化, 因此采用增加线圈的办法改变电缆的特性, 也就是我们常说的线性均衡。经过长期的研究得出线性均衡器对于改变电话信息的信道是比较耗得, 因此这种方法被广泛的应用于无线通信信道均衡计算。但是随着科学技术的不断发展, 通信技术也逐渐发展, 这种方法的弊端渐渐的显现出来, 因此现在就把研究的重点放在了改变步长和改进即稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面。现在关于无线信道计算方法应用最广泛的就是最小均方 (LMS) 算法和盲均衡算法 (CMA) 等, 这两种方法计算时函数的收敛性和均衡性都比较好, 这两种方法的采用降低了信道系统的传输效率, 改变了原来电话信道信号的传输途径的多样化和信号的强弱不一致产生码间干扰的现象。随着无线信道均衡技术的深入研究, 研究出了比较典型的盲均衡算法Bussagang技术的盲均衡算法, 随着技术的发展, 人们对移动通信系统的性能要求越来越高。因此我们有必要设计出与之相适应的各种信道均衡方法, 以提高系统性能是十分必要的。当前, 信道均衡计算的主要有四种方法分别为:第一种Bassgang类算法、第二种高阶统计量算法、第三种盲序列估计法、第四种神经网络法。目前, 我国主要采用的信道计算方法就是Bassgang类算法。
2 Bussgang盲均衡算法
2.1 Bussgang盲均衡算法的基本原理
Bussgang盲均衡算法作为目前我国信道均衡计算方法的其中之一, 它是在自适均衡技术基础上发展起来, 这种计算方法保持自适均衡计算法简单性的特点, 没有增加计算难度, Bussgang盲均衡算法在应用时物理概念比较清楚, 计算过程易于实现, 但是这种计算方法的收敛时间相对较长, 这样产生的计算误差就会较大, 次计算方法采用的是函数的非凸性来进行计算。Bussgang盲均衡算法的基本原理是利用函数非凸性特点, 首先建立一个理想的代价函数, 让理想状态下的系统处于函数的极小值点, 然后采用某种计算方法找到函数的极值点, 此函数的极值点就是理想系统的最佳状态, 这样的系统也是最理想的计算环境系统。
2.2 Bussgang性质的盲均衡算法
目前采用Bussgang盲均衡算法的计算方法比较多, 其中主要算法有Sato算法、Godard算法、决策指向 (DD) 算法和BG算法等, 在这些计算方法中Godard算法是被广泛使用的一种算法。
Godard算法:
Godard算法是由Godard和Treichter分别提出的, 他们的计算原理是通过处理找到函数的最小值, 这种指令是有无线信号的高阶性来完成的。Godard算法是Bussgang算法中一个比较特殊的计算方法, 它的计算指令来至于无限信号的高阶性, 通过系统处理找到函数的最小值和最小极值点。
2.3 Bussgang性质的盲均衡算法比较
在Bussgang盲均衡算法中:
(1) CMA算法计算最稳定的方法, 在多种信号路径中均衡效果最好的计算方法, 次计算方法能够将多种信号较弱和较强的信号进行综合处理, 达到输出信号和输入信号频率更加接近, 是信号更加紧凑。
(2) 在误码率方面, CMA算法也是最好的, 其它的计算方法相对差一些, 其中BG算法是最不好的, Sato与DD算法相差无几。
(3) 在稳态剩余计算误差方面, CMA算法是最差的, 而DD算法是稳态剩余计算误差最小的。
在信道均衡计算实际应用中, 由于CMA算法计算过程比较简单易行, 函数的收敛性比较好, 在无线通信信道均衡计算中得到重点研究, 但是CMA算法是稳态剩余计算误差最大的, 在输出信号的信号与噪声的比大于17d B后函数的收敛达到平衡时误码率达到最小, 对于信道均衡计算来说计算方法采用函数的收敛状态是十分重要的, 如果函数的收敛速度过慢会导致误码率累积, 造成误码率累积而变大, 因此要采用CMA算法必须从两个方面进行改进即稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面, 主要需要改进改变函数收敛的步长将原来的固定不长转换成变步长, 这样可以加快收敛的速度, 另外就是结合其它计算方法的优点例如:将CMA算法与DD算法结合起来充分利用两种算法的优点, 在计算的过程中可以很好的控制CMA算法稳态剩余计算误差比较大的问题。
3 无线通信信道均衡技术研究仿真实验比较
通过研究Bussgang性质盲均衡算法、CMA算法对这两种算法计算原理和性能进行仿真实验。
仿真实验1:对Bussgang性质盲均衡算法在2PAM信号使用方面进行研究主要是研究稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面以及计算时误码率的分析, 通过实验研究得出Bussgang性质盲均衡算法的最有结论。
仿真实验2:对CMA算法在4QAM信号使用方面进行研究, 主要在信号的有效性和步长选择对稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面的影响, 经过实验研究得出的结论是:加大步长可以使收敛的速度加快, 使稳态剩余计算误差较大;相反的减小步长可以降低收敛速度, 得到较小的稳态剩余误差, 因此在实际应用时我们应该全盘的考虑, 找到适合信道均衡计算的取舍方式, 在不同的信道中收敛的效果也有一定程度上的影响。
4 结束语
随着科技的发展, 现代通信技术也迅速的发展, 无线信道均衡技术的发展已经成为通信技术发展的主要项目, 对于无线通信信道均衡技术的研究, 文章主要从无线通信信道均衡技术研究现状和Bussgang盲均衡算法进行研究, 找到多种信道均衡计算方法中适合我们实际应用的方法, 并通过仿真实验来说明Bussgang性质盲均衡算法在2PAM信号使用方面和CMA算法在4QAM信号使用方面的优缺点, 和对各种信道均衡算法的收敛性能的分析, 找到适合计算信道均衡计算的方法。
参考文献
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[5]高鑫.无线通信系统中Bussgang族盲均衡算法的研究[D].大连:大连海事大学, 2007.
成像MIMO通信中信道容量研究 第7篇
成像MIMO是实现高速、远距离可见光通信的新型方式, 它能有效地解决光MIMO系统中信道相关性较大的问题。但是目前针对成像MIMO的研究还相对较少, 针对传统MIMO通信的技术成果[3,4]都并不能直接应用于成像MIMO通信中。参考文献[5]建立了基于像素的成像系统, 并提出了一种全新的调制方式空间离散多音调制SDMT (Spatial Discrete Multi-Tone) , 进一步提高了频带利用率。参考文献[6]分析了单信源情况下成像系统的信噪比和距离、接收端像素点数的关系, 对一定距离范围内的接收像素点数进行了优化。参考文献[7-8]分析了成像MIMO的信道容量, 但是两文献中都没有考虑空间码间串扰SISI (Spatial Inter-Symbol Interference) 对信道容量的影响。
SISI是由不完美对焦、镜头抖动或光源布局不合理造成的, 它会影响系统的通信效率。为了分析SISI对成像MIMO系统信道容量的影响, 本文以信道容量为优化指标对多光源情况下的接收单元尺寸进行优化。首先建立了基于LED阵列的成像MIMO通信模型, 并对信道和噪声进行建模, 然后根据接收情况分析了在考虑SISI情况下成像MIMO的复用和分集特性, 最后通过数值计算得到了能使信道容量达到最佳的接收单元尺寸。
1 系统模型
考虑如图1所示的成像MIMO通信模型, 初始电信号对LED阵列进行调制, 成像透镜将LED阵列投影到PD阵列或CCD (Charge Coupled Device) 上, 每个PD或像素称为一个接收单元, 接收端则采用直接合并的方式恢复出原始电信号。
由于接收端的尺寸通常较小, 所以LED到每个接收单元的距离、发光角和入射角的差异可以忽略不计。假设发送端有K个LED, 则由朗伯辐射模型可得第k个LED到接收端的直流增益为[9]:
由参考文献[9]的分析可知, 散粒噪声的功率远远大于热噪声的功率, 热噪声在此可以忽略不计, 因此噪声主要由散粒噪声功率σ2shot和SISI噪声功率Pr ISI组成, 总功率σn2为:
其中, 散粒噪声可以表示为[6]:
SISI的功率可以用投影相交的面积与投影光斑的面积比表征, 综合式 (1) , 可得Pr ISI的表达式为:
2 信道容量
信道容量是表征信道通信能力的一个重要指标, 决定了信息传输的最大速率。本节对成像MIMO信道的复用和分集特性进行分析。
其中, K为发送端LED的个数。RSNk是第k个LED投影到接收端的信噪比, 表达式为:
其中, 信道直流增益hk和噪声功率分别由朗伯模型和式 (4) 、 (6) 决定。
3 数值计算结果分析
假设接收端尺寸为1 cm1 cm, 接收端由PD阵列组成, 数值计算参数设置如表1所示, 由此计算得到最佳的接收单元个数为4444。由式 (7) 、式 (8) 可以得到成像MIMO的信噪比和信道容量随距离变化趋势分别如图3、图4所示。
图3是信噪比随距离变化的曲线, 图中只标注了接收单元为6060时的d2和d3。从图中可以看出, 接收单元为6060时, 在距离d
图4中信道容量的变化与图3中信噪比变化相互对应, 接收单元为1010、3030和4444时, 系统不受SISI的影响, 直接从复用模式切换到分集模式。当接收单元为6060时, SISI的影响会使复用模式下的信道容量迅速降低, 随后进入分集模式, 从图4中还可以看出系统工作在分集模式时, 在没有SISI影响, 像素点越多, 信噪比越大, 信道容量也越大。
本文对成像MIMO通信系统的容量进行了分析。首先给出了成像MIMO通信模型, 分析了SISI对成像MIMO信道容量的影响, 并给出了发送端为100个LED的信道容量数值计算结果。由于受到高斯模糊的影响, 从理论推导和仿真数据可以看出:SISI会严重影响成像MIMO的信道容量, 使信道容量迅速下降。为了避免SISI的影响, 使信道容量达到最佳, 对接收单元尺寸进行了优化。但是, 本文只对文章中提到的发送模式下的信道容量进行了分析, 下一步还需要针对SISI合理设计发送模式, 进一步减小SISI对信道容量的影响, 增加通信距离。
摘要：成像MIMO是实现高速、远距离可见光通信的新型方式。由不完美对焦或镜头抖动造成的成像模糊会大大降低成像质量、产生空间码间串扰 (SISI) , 进而影响通信效率。建立了基于成像MIMO的通信模型, 对成像MIMO通信系统中的噪声和信道容量进行了分析, 得出了该模型下的信道容量和信噪比与收发端距离、接收单元数量的关系, 分析了SISI对信噪比和信道容量的影响。此外, 为减小SISI对信道容量的影响, 对接收阵列单元进行了优化, 得到了使信道容量达到最佳的接收单元数量和尺寸。
关键词：可见光通信,成像MIMO,信道容量,空间码间串扰,LED阵列
参考文献
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地空通信信道模拟器研究 第8篇
地空通信是指空中飞行平台(如有人飞机、无人飞机、气球、飞艇等)与地面之间的通信,地空通信的显著特点是通信双方所处位置为一高一低,通信链路始终保持“通视”效果。然而,由于飞行路线的复杂性,特别是相对地面站通信仰角较低的情况下,各种地形、地貌,以及建筑物等会对信号产生反射,使得接收信号电平弱且有多径伴随,信道明显地呈现莱斯特性。
为了研究飞机在各种飞行路线上飞行时的通信效果,以及日常操作训练,需要经常动用飞机进行飞行试验。然而,大型飞机的每次起飞,都将有几十万元的花费,开销很大。那么,是否可以研制一套设备,不必花费很多资金,而又能比较准确模拟该通信信道呢?这就是问题的提出。
当然,地空通信链路不是简单的信号变小过程,它与飞机的飞行姿态、天线的方向图增益、路径损耗、大气效应、地面效应,以及飞行路线上的山脉、建筑物、金属机械等影响是密切相关的。
1 地空信道分析
由于地球的表面可以等效成一个光滑的球面和一个大小不规则的起伏面的组合,如图1所示。这就形成了以球面的反射点T1为主,其他不规则面的多个反射点Tn围绕在T1周围,到达通信点的电波为直射波和这些反射波的总和。
地貌的影响如图2所示,当飞机在近邻高山,或者在峡谷中飞行时,山体的多次反射将对电波传播产生严重影响。同时,飞行路线中的丘陵、森林等,在某些时刻可能会阻挡或者吸收部分反射波,从而减小多径的影响,如图3所示。当飞机飞行距离大于某特定值后,地球曲率的影响,也会阻挡住相当数量的反射波[2]。
综上所述,接收机接收到的电场强度应该是飞机与地面站之间除去被阻挡后的电波的矢量和。
2设计思路
利用一台机载信号发射机、多路信号分配器,以及各支路信号衰减器、移相器组成硬件平台,与一台计算机相连,构成地空信道多径模拟器,如图4所示。
计算机配以相应软件,首先输入真实飞行路线上的各种地形地貌、森林、河流、建筑物,以及气象条件、飞机飞行高度等,并将地面站和飞机机载设备天线的真实方向图输入计算机。计算机将计算出在不同的飞行位置将可能出现几条反射线路,每条反射线路的反射点在什么位置,该位置的电波反射系数和相位变化等,同时计算出其中有几条被建筑物或森林遮挡。然后,计算机输出2个控制量,分别控制各路信号的数控衰减器和数控移相器。那么,模拟器输出的合成信号将与地面站实际接收信号基本一致。
分路器和合路器采用0度相移的一分为六功率分配器,这样,系统最多可以模拟6个多径信号同时存在的情况。实践证明,这足以满足用户日常训练需要。当然,作为研究,根据需要,可以将系统硬件部分进行扩充,可以模拟更多路多径信号同时存在的情况。
3软件设计
软件共分输入模块、计算模块、数据库模块、控制模块、显示模块等5大模块。其中,输入模块主要完成飞行路线地形参数、飞行状态参数、气象参数等信息的输入,是作为模拟器控制的主要依据,尽管输入过程可能十分复杂,但输入的越详细控制就会越准确;计算模块是模拟器的核心模块,负责完成可能形成反射条件的寻找和反射点位置计算,是最终输出控制参数的根本依据,图5所示为计算流程图;数据库模块存储输入信息和各种地形的幅度反射系数、相角变化等参数,它是以图形曲线或矩阵形式存在的;控制模块输出6组模拟控制量,用于控制硬件平台上的数控衰减器和数控移相器;显示模块采用数字和图形显示两部分内容,图形部分显示飞机飞行位置和各反射点位置信息,数字部分显示6组控制参数。
4结束语
本文介绍了地空通信中多径信道模拟的思路,已经完成设计,具有较好的人机界面,能适时改变所输入的地形信息,适时相应的地形状态以及判断出相应的路径中的多径信息。该软件已经在某工程中得到应用。通过与实际飞行结果相比较,总电平模拟误差小于1 dB,可以认为模拟准确,从而为地空通信试验前提供了可靠的参考资料,为用户节约了大量试验费用。
根据研究需要,已经完成设计构想,可以采用软件无线电技术,将多径的模拟数量提高到255个,需要进一步工作完成。
参考文献
[1]姚颜彦.数字微波中继通信[M].北京:人民邮电出版社,1993.
[2]陈建民.地空天线的高度与多径干扰[J].无线电通信技术,2000,26(1):44-45.
多信道通信范文
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