多模式通信系统

多模式通信系统（精选9篇）

多模式通信系统 第1篇

在北京邮电大学教授曾建秋看来, 立体应急通信可从狭义和广义两个角度理解。狭义上即固定、移动和卫星通信系统的融合;广义上是将所有通信方式搭建在一个平台上, 不仅是公众的通信网络, 交通网络、邮政网络、铁路网络等都可以纳入进来。这就意味着不仅是两网融合或三网融合, 更是朝着四网融合甚至多网融合的方向发展。两网融合和三网融合已在积极的推进过程中, 但是四网融合尚未开始, 这需要一个循序渐进的过程。在四网融合的条件下, 交通网络的任何节点将能够通过定位或者是其他先进技术手段呈现, 相应的各个道路的具体情况一目了然, 非常有利于救援工作的开展。

而随着网络带宽增大, 全业务应急通信系统成为另一趋势, 除了语音通信, 系统也需有多媒体与视频通信能力, 能传输中高速数据、数话兼容、视频业务、定位导航。另外, 在中国联通科技委主任刘韵洁看来, 应急系统还应可组合, 小容量、小范围可扩至大容量、大覆盖, 系统设备标准化、模块化, 能快速组合和扩展;系统组网机动灵活和快速, 能点到点、点到多点、集中与分布式控制、自组织组网;系统可多频段工作, 适合多种复杂环境, 有自能源配置;设备、终端多样化和系列化, 有低功耗个人手持终端;支持多跳中继, 能与广域网方便互联等。

由于自然灾害的突发性和特殊地域性, 仅依靠传统的固定、卫星或移动通信手段已难以满足需求, 新一代应急通信系统将固定电话、小灵通、大灵通、集群通信、海事卫星Inmarsat、VASA卫星通信、宽带、远程视频、全球眼甚至浮空飞艇等全方位的通信技术融为一体, 建立充分的备份机制, 从而保证应急系统灵活、有效地运行。

场景1顺畅应对110065次/小时话务高峰

2008年8月8日, 鸟巢, 北京奥运会开幕式如期举行。北京移动现场监测显示:开幕式话务高峰发生在19点到20点, 话务量为平时同时间段的41倍;开幕式期间, 国家体育场及奥林匹克中心区内, 中国移动的网络通话峰值达到每小时110065次, 开创了奥运史上通话峰值的新记录;通话峰值出现在正式开幕前的60分钟内, 超过上届奥运会1.9倍。开幕式期间, 鸟巢及周边地区共有25万左右用户在中国移动网内通话, 国际漫游用户达到22829人。

如此大的话务量对网络构成了巨大挑战, 但是中移动现场人员并未慌乱, 现场通信可谓安全顺畅、有条不紊:总体话务量始终保持在安全门限之下, 远低于系统的设计容量;网络接通率达到100%, 掉话率仅为0.27%, 均达到国际先进水平。

如中国移动总裁王建宙介绍, 为保障北京奥运会的通信安全, 中国移动借鉴上海F1方程式赛车、好运北京系列测试赛等大型赛会通信服务经验, 架设奥运核心区通信网络, 在奥运中心区不足3平方公里的面积里部署了565个基站, 使鸟巢可容纳1.2万人同时打手机, 奥运期间中心区实际通信容量仅为中国移动实际通信承载能力的70%左右。在开幕前其又增设多处通信基站, 增调14辆应急通信车应对集中时间段内巨量话务激增的冲击, 平安度过了开幕式的历史通话高峰。

此外, 开幕式前中移动为确保通信安全制订了“红橙黄蓝”预警等级及多项应急预案, 因网络实际使用率一直未饱和, 通信全程处于平稳状态, 至今尚未被启用过。中移动对赛后基站利用也做了相应考虑。王建宙介绍, 保障奥运中心区通信的500多个基站很多都是临时性的, 同时包括参与保障通信的应急通信车, 在赛会结束后均可拆卸或循环利用, 大大节约了资源。

场景2汶川地震第一时间快速响应

2009年5月12日, 随着汶川大地一声巨响, 这座羌族古城顷刻间被夷为平地。一时间, 中国电信建立的全方位、多种类的通信体系在第一时间迅速上膛出枪。

汶川地震发生后, 由于电力中断等原因, 移动网络一度处于瘫痪状态, 而固定电话和小灵通还保持正常通信, 在许多地方, 小灵通甚至成为地方政府的战备资源;在阿坝州, 传统通信手段中断, 仅依靠一条互联网专线和发电机, 阿坝州的官网成为外界了解灾区的唯一的的通道;在汶川, 当地的电信员工在危机时刻用海事卫星电话传出了第一条求援信息;在彭州龙门山场镇, 全球眼成为地方政府监控灾情、疫情的重要工具, 使抗震救灾信息更加清晰;应急体系中固定网络的畅通保障了民众的生命安全, 如在地震发生时, 甘肃文县范坝一名学校的校长在危机时刻抢救出了一部固定电话, 正是这部电话改变了12000多人的命运, 甘肃省委书记陆浩通过拨打这部电话, 指挥当地群众抗震救灾。

此外, 华西医院和中国电信在绵竹市的救灾医疗点建立远程放射影像诊断系统, 通过先进的CR医疗设备, 受伤灾民的全数字影像立即被远程传输至成都华西医院影像中心, 由医生进行实时诊断。

依赖传统电话网络和光纤数据传输网络, 中国电信充分利用了固定电话、小灵通、大灵通、海事卫星Inmarsat、VASA卫星通信、宽带、远程视频、全球眼等通信技术, 在第一时间确保了通信的畅通。

灾后, 中国电信针对不同灾区的地理特点, 采用各种不同的技术手段进行当地通信系统的重建如针对成德绵平原丘陵经济区, 中国电信采用NGN、光进铜退、3G等先进的网络技术手段进行网络重建;针对龙门山脉高山区, 中国电信采用无线、有线相结合的方式, 提供语音及数据通信服务;针对岷江上游干旱河谷区, 中国电信重点发展无线通信, 加强移动、卫星、微波等技术应用。一张立体性、多元化、广覆盖的应急通信网络在汶川获得新生。

场景3支撑世博会全业务应急需求

5月1日, 上海世博会开幕, 这是继北京奥运会后中国的又一世界盛事。继北京奥运期间即拍即传、手机电视、高清视频转播等数据业务成功应用之后, 上海世博会的全球观众将应用更加丰富、多元的数据业务, 而应急通信系统必须将全业务支撑考虑在内。对此, 三大运营商纷纷展开应急通信系统的建设, 采用全业务、多手段、多网络的方式确保世博会业务运行成功。

如中国电信在上海推出了“城市光网”计划。世博期间, 中国电信对方圆5.28平方公里的世博园区实现高速光纤全覆盖, 并提供光纤到楼层、到场馆的百兆/千兆上联能力, 以承载高速上网、会议电视、视频监控、“网上世博”等业务。中国电信还建设投产了5星级的IDC托管机房, 为“网上世博会”提供了国际一流水平的高品质主机托管环境。为了让国内外访客能够流畅观赏网上世博会, 中国电信专门搭建了通达全球100余个国家、1000多个运营商网络的内容分发网络, 依靠此网络, 访客可将全球的访问流量智能、就近地分流到所在区域的缓存服务器上, 实现高速访问。

而中国移动则在5.28平方公里的世博园区内, 使其网络覆盖密度达到园区外的20倍, 可满足峰值80万人流的通信需求, 并重点保障国际与国内的漫游、长途以及彩信和短信等多项业务。为直播世博会开幕式, 中国移动手机视频开通了3路手机电视直播, 移动手机视频用户可通过手机, 看到由央视、东方卫视提供的世博开幕盛况直播, 以及另一路世博滚播新闻报道。另外, 中国移动上海公司还派出15辆应急通信车进驻世博园区, 200多名技术骨干将驻扎在世博园区内及周边区域, 随时应对可能出现的突发事件。而中移动世博园区内3座营业厅、38座移动信息亭、169台移动信息机也在世博期间为游客提供服务。

4月9日, 中国电信从5省市调集的援世博应急通信团队及10辆卫星通信车到达世博园区。世博期间, 园区内承受了日峰值20万CDMA用户数的网络负荷冲击, 这是中国电信承接C网以来, 首次面临如此大规模的移动通信保障考验。根据世博保障应急通信预案, 中国电信在园区及周边出入口等人流密集的重点区域设置12个应急点, 部署C网和数字集群应急车, 确保了世博园区内各机构及游客的通信畅通, 并为重大活动视频转播、新闻采集提供了视讯卫星传送业务服务。

记者观察

应急通信前瞻

在谈到新一代应急通信系统的设计时, 立体化、多手段、大容量等已成为业界共识。而未来, 随着物联网应用日渐普及, 充分融合传感技术的网络将渗透到人们生活的方方面面。

在许多固定通信设施无法部署和到达的区域, 传感技术和物联网应用大有用武之地。在北京邮电大学宽带网络研究中心主任谢东亮看来, 无线传感器网络可构建面向应急联动系统的临时性、突发性基础信息采集环境。通过无线传感器网络对复杂环境和突发事件的精确信息感知能力, 建设基于无线传感器网络的信息采集、分析和预警体系, 一方面可以实现对突发灾难性环境的精确监测;另一方面, 可利用网络中具有GPS定位和GPRS通信模块的多模移动信息采集终端, 提供全网节点定位和救援人员的实时定位跟踪;同时, 还可以结合电子地图, 将现场动态信息与应急联动综合数据库和模型库的各类信息融合, 依据事件发展模型, 形成较为完备的事件态势图, 对突发性危机公共安全的事件蔓延方向、蔓延速率、危险区域、发展趋势等进行动态预测, 为辅助决策提供科学依据。

多模式通信系统 第2篇

本文通过对无线通信多系统引入在地铁中应用时各个无线通信秉统之间干扰进行研究,提出了在工程上解决这些干扰所应采取的措施和办法.深圳地铁一期工程的.顺利开通,证明了所采取措施的有效性,为我目地铁事业中的通信,控制及无线多系统应用都具有重要的参考价值.

作 者：黎国美  作者单位：广电运通金融电子股份有限公司,广东广州,510656 刊 名：科技创新导报 英文刊名：SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION HERALD 年，卷(期)： “”(13) 分类号：U282 关键词：地铁   无线通信   多系统引入   干扰   隔离度  

多模式通信系统 第3篇

【关键词】各运营商；POI；无线覆盖

0.概述

为满足移动运营商公共无线信号在地铁内的延伸和覆盖,国内各大运营商都在地下车站设置公网通信机房。各运营商的信源设备（包括移动GSM900基站、DCS1800基站、联通GSM900基站、移动3G基站、联通3G基站、网通3G基站、网通PHS基站、调频广播基站FM和数字电视设备）和配套的传输系统设备、电源及接地系统设备等均安装在各地下车站的通信机房内，各运营商的信号经POI（多系统接入平台，包含相应信源的功率放大器）合路后，经天馈系统的传输和辐射，完成对所有地下车站站厅、站台层及区间隧道的无线覆盖。

POI为多网接入平台，英文全称PointOfInterface，缩写POI，用于实现系统的“多网接入”和“透明传输”功能。

主要用于地铁、会展中心、展览馆、机场等大型建筑室内覆盖。该系统运用频率合路器与电桥合路器对多个运营商、多种制式的移动信号合路后引入天馈分布系统，达到充分利用资源、节省投资的目的。

为避免干扰，POI分为上、下行两个平台，分别将上行和下行链路信号分开传输。POI作为连接无线通信施主信号与分布覆盖信号（泄漏电缆和天线阵等）的桥 梁，其主要功能是对各运营商的上行及下行射频信号分别进行合路及分路，并滤除各频带间的干扰成分。POI上行部分的主要功能是将不同制式的手机发出的信号 经过天线的收集及馈线的传输至上行POI，经POI检出不同频段的信号后送往不同运营商的基站。POI下行部分的主要功能是将各运营商、不同频段的载波信 号合成后送往覆盖区域的天馈分布系统。

1.覆盖方式分析

1.1站台、站厅层覆盖方式分析

站台以及站厅覆盖方式主要有三种。

1.1.1室内吸顶天线阵方式覆盖。

1.1.2室内定向天线覆盖方式。

1.1.3泄漏电缆覆盖方式。

室内吸顶天线阵方式覆盖：信号覆盖均匀，吸顶天线那可以进行暗装、部分需要明装，对地铁内饰装修环境影响不大，作为站台及站厅内的首选覆盖方式。

另外采用室内吸顶天线阵方式覆盖对于日后2G、3G扩容，便于控制切换区间；并且站台部分采用天线阵方式覆盖，减少隧道区间泄漏电缆布放长度，泄漏电缆只需要从隧道口开始布放，节省隧道区间覆盖功率。

定向天线方式覆盖：信号覆盖不均匀，某些拐角区域由于楼梯等建筑阻挡信号急剧下降，部分工作区域、设备间等区域难以进行覆盖。另外定向吸顶天线不方便进行 伪装，影响地铁整体内饰。但是定向天线覆盖方式天线数量少，施工简单，对于无法使用室内吸顶天线阵覆盖方式时，可作为备选方案。

泄漏电缆方式覆盖：虽然信号覆盖电平相对均匀。但是其造价高、施工复杂，并且部分区域无法进行走线、如工作区域以及站台层部分墙壁为整板壁画的情况。因此不建议采用泄漏电缆方式覆盖站厅、站台部分。

1.2隧道区间盖方式分析

隧道区间覆盖采用泄漏电缆方式进行覆盖，对于区间距离较短的隧道区间采用无源方式覆盖；对于较长的隧道区间，在覆盖功率不足时使用光纤直放站对信号进行放大补偿覆盖。

1.3走线路由说明

目前国内地铁的站型主要有三种站型：上下两层站型、“工”字站型、侧式站型。针对不同的站型，并且考虑到覆盖功率以及日后分区扩容方便，将采用不同的走线路由策略。具体说明如下：

1.3.1上下两层站型

对于上下两层站型，POI输出两个端口各覆盖地铁站上下两层。

1.3.2“工”字型站

“工”字型站，东、西两侧站厅必须通过站台绕线沟通，为了平衡功率，采用POI两个输出口各覆盖东、西两侧，并且方便日后分区扩容。

1.3.3侧式型站

侧式型站，南、北两侧站厅站台必须通过隧道绕线沟通，为了平衡功率，采用POI两个输出口各覆盖南、北两侧，并且方便日后分区扩容。

2.切换分析

地铁覆盖时需要考虑的切换主要分为两个方面：地铁隧道区间的切换和站厅、站台的切换，下面分别进行分析。

2.1站厅、站台切换

在地铁覆盖中站厅、站厅一般都是采用同一小区信号覆盖，所以不需要考虑站厅和站厅之间通道的切换；下面将分析常见的两种切换：行人出入地下站通道的切换、地下站换乘通道的切换。

2.1.1行人出入地下站通道的切换

乘客出入地铁站会产成室外宏基站信号和地铁站厅信号之间的切换。由于GSM900以及DCS1800都是硬切换系统，因此首先以GSM系统为例进行分析。

乘客出入地铁站厅的过程中，考虑自动扶梯运动产生瑞利衰落、以及人群拥挤而产生的信号衰落，而导致手机信号强度锐减，造成信号重叠区域（切换区）不够，只要保证两个小区信号重叠区边缘场强在-85dBm以上及可确保信号良好无间断的切换。

由于地铁站内外场强相等后自动扶梯运行4秒，乘客行进的时间为2秒。假设人走动的速度为3米/秒，则人走过出入口的距离为：4秒×3米/秒=12米。只要 确保行人出地铁站12米后，信号电平在-85dBm以上，即可保证乘客经过地铁出口平稳切换,根据上述能量计算和模拟测试,完全可以保证经过地铁出口平稳切换。

對于CDMA和3G系统，其切换一般为软切换方式，切换时间短（一般小于1秒），在与GSM网络类似条件下更容易实现良好切换。

2.1.2地下站换乘通道的切换

乘客在换乘通道中：人行速度为4米/秒，GSM系统切换时间为5秒： 4米/秒×5秒＝20米切换边缘场强要求为-85dBm，那么在换乘通道内保证20米的重叠覆盖区，并保证最低场强高于切换门限电平即可保证平滑切换。

对于CDMA和3G系统，其切换一般为软切换方式，切换时间短（一般小于1秒），在与GSM网络类似条件下更容易实现良好切换。

2.2隧道内切换

隧道内两小区的切换通常有两种情况，信源共址以及信源不共址。本文只分析信源不共址的情况。针对以后的分区扩容，每站各系统可能扩容到两套信源。两小区基站信源设备放置在不同机房，覆盖方式是由两边向中间。我们使两站间整个隧道中的漏缆保持接通状态，当机车经过隧道中段时，原小区信号逐渐减弱，切入小区的信号逐渐增强，没有信号突然消失的情况，避免了移动台因为切换时间不足造成掉话。通过控制泄漏电缆末端的输出功率来保证平滑切换。

泄漏电缆末端输出功率：XdBm

切换重叠区间的长度：切换时间为5S，列车的行驶速度为80km/h（22m/s），所以切换距离约为110米。

以DCS1800为例，1-5/8″泄漏电缆，100米损耗约5dBm。按照最低边缘场强-80dBm计算，在切换时间5秒时，a小区边缘场强约为-87dBm。

由于隧道内无线信号较为纯净，-87dBm的信号电平完全可以满足通话质量。

CDMA800在泄漏电缆中的传输损耗为2.2dBm/100m，其切换为软切换，切换时间短（一般小于1秒），在与GSM网络类似条件下更容易实现良好切换。

多业务接入系统在铁路通信中应用 第4篇

在南疆铁路库尔勒车站改造施工当中, 库尔勒火车站场改造施工当中涉及到的需要提供通信通道以及业务共有32个房子, 需要提供各种接入业务比较多, 这些业务分布在不同的远端业务点上, 但是每个业务点可能需要有若干不同的业务, 从传输距离, 所需传输业务类型, 在考虑有线传输媒介如果全部采用ONU直接服务连接用户。例如, 车辆设备距离驼峰通信机械室至少3公里多, 而且房内5T设备需要业务比较多, 这个业务点可能既需要有E1即2E1业务, 还需要有电话、音频专线和网络接口等。这些业务点分布比较分散, 往往与安装着接入网设备ONU不在同一个楼内, 而是远离通信楼的地方, 所以这些业务点通常都是“远端”业务点。因为物理传输缆线不能将数据直接传至2公里以外的设备处, 如果在远端再配置一套ONU, 有时仅仅提供一个业务, 这无疑是资源的浪费, 这样就需要能够满足末端接入设备通讯接口的通信设备来满足业务需要。在解决既有接入业务往往是一个业务站存在是利用音频通道, 通信电缆提供自动电话, 数据主要靠加装MODEM, 但是如今电气化铁路日益普及, 除了天气的影响, 电磁干扰也是非常严重的, 影响设备的稳定和安全。敷设电缆造价也远高于光缆, 而且电缆没有电缆便于维护, MODEM不能进行网络管理, 这给日常维护也带来困难。已经不适应现代铁路的发展要求。

2 综合接入设备介绍

为了满足铁路接入业务需要, 目前市场上出现许多综合接入设备, 现就南疆吐库二线使用的多业务接入设备在这作一下简要的介绍, 安装在远端业务点上的设备就称为“远端设备”。与远端设备相对应, 在“近端”的接入点上、一般是通信楼内、则有相应的“近端设备”。二者构成逻辑上的点对点连接 (尽管网络的拓扑和物理形态可以是环形或链形) 。这样, 通过远端设备、近端设备、以及它们之间的网络 (光网络或电网络) 。就把远端业务点上的各项业务汇接到了通信楼内的ONU等接入设备中。对于一般的业务点, 安装一台此设备就够了, 因为每台最多可以提供12路E1、16路电话、, 还有一个10M以太网接口, 根据需要还可以提供音频专线接口。但是, 有些特殊的业务点可能需要有更多的业务, 那就要通过多台远端设备的堆叠来解决问题。所谓“堆叠”, 就是用以太网线或光纤把安装在同一地点的多台MSAS-1000R设备连接在一起。

3 设备接口类型以及组网形式

3.1 E1 (2M) 业务

MSAS-1000R提供两种不同的E1业务功能:

8路E1直传–MSAS-1000R可以提供一路PDH光口。这个光口在支持100M以太网的同时还支持8路E1流量的直接传输。

4路E1透传–MSAS-1000R还可以提供4路基于IP的E1透传。所谓“基于IP”, 是说E1的流量都在一端被打成IP包, 通过以太网传到对端之后再解包还原为E1流量。比起8路直传, 这4路透传有它的优点, 就是它是通过以太网传输的, 以太网延伸到什么地方, 其流量就可以到达什么地方, 而不像8路E1直传那样只能是“一站式”地受到网络拓扑的限制。

3.2 音频业务

MSAS-1000R提供4个音频业务模块的插口, 每个插口提供4路FXS接口、FXO接口或者VF音频接口, 共16路音频业务接口。

FXO–FXO模块用于局端, 与远端的FXS模块配对实现电话业务的地理延伸。对于ONU, FXO的作用就好像是把远端的电话机移到了ONU的旁边。每个FXO模块提供4路电话的接口, 可以用来实现4路电话的地理延伸。

FXS–FXS模块用于远端, 与近端的FXO模块配对实现电话业务的地理延伸。FXS模块与电话机直接相连, 具有振铃的功能。

每个FXS模块提供4路电话的接口, 可以用来实现4路电话的地理延伸。FXS模块还有个特殊的功能, 就是用来开通点对点的“热线电话”、即不经过电话交换机, 一方拿起电话另一方就响铃的共线电话。

VF–VF模块用于远端, 与近端的VF模块配对实现模拟64k音频业务的地理延伸。

3.3 IP业务

每台MSAS-1000R都带4个10M以太网口 (RJ45) , 在近端设备、远端设备之间提供10M以太网数据的透传。

3.4 同向64k业务

每台MSAS-1000R都带4个同向64k业务接口, 在近端设备、远端设备之间提供同向64k数据业务的透传。

3.5 网管业务

MSAS的网管采用IP的SNMP网管协议。

4 主要组网形式

从图1可以看出设备接口丰富, 能够满足现在铁路通信接入业务需要, 能够成环, 而且组网灵活, 网络化管理, 便于维护。而且系统内各节点容量及模块可灵活配置, 提供链状、环状以及星状、树状等多种组网方式。系统采用环形组网时, 提供环路自愈合保护功能。

安装调试常见问题

在设备安装调试加电后, 在物理通道测试合格的条件下, 在此工程开通当中发现以下几个主要故障。

(1) 设备综合接入发光器不发光, 数据中断, 在判定物理通道没有问题的情况下, 最后更换了设备光板, 设备运行正常。

(2) 设备运行良好, 数据掉包严重, 经过检查发现, 因为设备安装在铁路旁边, 由于火车经过使室内设备震动引起RJ45水晶头松动, 结合不牢产生数据掉包, 另外尾纤耦合器松动或者里边有灰尘都会引起数据传输质量不好。

(3) 在系统联调联试成功以后, 中间SDH设备突然人为断电再重启后, 整个网络链路通, 重新对综合接入设备加载数据后, 恢复正常。建议设备调试时要统一指挥, 规范施工。

5 结语

综合接入网设备同时具备POTS、DDN、IP等业务的接入功能, 既能降低网络建设成本, 又方便网络的统一维护。随着通信技术不断发展, 以后铁路建设施工当中将会有更多的多业务接入设备投入使用。

摘要：简要介绍了铁路接入业务概况, 既有的接入方式不稳定, 不易维护, 就综合接入设备介绍了设备接口类型和组网, 介绍了设备安装调试和常见故障和处理方式。

关键词：MSAS,E1,音频,故障

参考文献

[1]TB/T3130-2006, 铁路通信业务分类[M].中国铁道出版社, 2006, 5

地铁无线通信多系统引入问题分析 第5篇

地铁无线通信多系统存在的问题主要有以下几个方面[1]: (1) 地铁无线通信系统的频带在地铁无线通信多系统中不能满足各种通信设备的频带, 导致多种通信信息的泄露, 无法提供有效的信息安全保障; (2) 地铁内部空间的有限性导致了无线通信信号无法在地铁中流畅地进出, 地铁无线通信多系统中三大通信营业商的无线信号不能有限地在地铁中发送和接收; (3) 由地铁无线通信系统在分路合路过程中功率的不合理以及存在各种干扰造成的信息输入与输出的不对应。

2 干扰地铁无线通信系统的类型及干扰后果

2.1 干扰类型

多种数据分析结果显示, 地铁无线通信系统的主要干扰因素来自于信息的干扰。信息对地铁无线通信系统的干扰主要表现为2方面: (1) 信息干扰地铁通信系统调频。这种干扰类型导致了信息不能顺利流畅传播, 主要原因是调频在上行和下行的时候不能处于同一数值; (2) 信息干扰地铁无线通信系统同频。

2.2 干扰后果

地铁无线通信系统的调频干扰主要分为3方面: (1) 在地铁通信系统调频与移动无线通信调频数值相同时, 就会造成地铁内部的乘车人员的移动设备无法与外界进行正常的通讯, 导致通讯的安全无法保障, 造成通讯信息的非正常传输, 甚至会造成用户的信息流失、泄露等严重问题; (2) 在二者信息调频相同时, 在有限的地铁空间内, 地铁通道会严重限制无线通讯信息的传播, 会给无线通信系统造成更为严重的干扰后果; (3) 无线通信系统存在2种或者更多的无线调频时, 由于受到多种信息的共同作用, 会造成所有的处在地铁内部的通讯设备完全无法进行信息的交互, 也就是处于瘫痪状态, 这种干扰产生的后果最为严重。

3 处理问题的主要措施

3.1 对无线通信系统的定期维护

在系统的定期维护过程中, 各大营业商不能随意对地铁内部的调频频率进行更改, 要严格合法地在地铁无线通信系统的规定范围内进行调频[3]。还要有针对性地调频维护措施, 避免一些干扰造成的不利影响。要定期的计算核实各种无线频率数字, 保证系统的正常运行。

3.2 制定相关制度并严格执行

在地铁无线通信系统的内部结构里存在多种来自不同运营商的无线设备, 并不是单一的一种通信设备, 因此就会产生利益上的冲突。这就需要地铁的相关管理部门制定相应的规章制度以及法律法规, 严格按照规章制度与法律法规进行管理, 要求被管理者严格遵守相关内容, 不得私自违法越界, 保证地铁无线通讯系统的顺利运行, 确保地铁乘车人员的信息安全以及地铁无线通信系统的流畅使用。

4 地铁无线信息多系统的干扰的解决方法

解决多系统干扰的方法有:合理地对工作频率进行选定以及对辐射频率进行合理分配;减少各系统漏洞、天线间相互耦合;严格按照规章制度进行操作等。

5 总结

综上所述, 地铁无线通信系统虽存在着一些不足之处, 还有一定的问题没有解决, 但是地铁无线通信系统为地铁无线通信做出的贡献却很多, 只要应用科学的解决方法, 认真对待, 地铁无线通信系统一定能够更好地为大众服务。

摘要：近年来, 虽然信息技术的应用使地铁通信有了很好的进步, 但是还存在着一些问题, 地铁无线通信多系统就是一个典型例子。论文分析了地铁无线通信多系统存在的问题, 提出了相应的解决方法, 为地铁无线通信相关管理部门对有关问题的分析和解决提供了理论性参考。

关键词：地铁无线通信,系统引入,问题分析

参考文献

【1】李飞.关于地铁无线通信系统的一些探讨[J].中国新通信, 2014 (20) :44-45.

【2】王红光.WLAN在地铁列车控制系统 (CBTC) 中的应用研究[D].广州:华南理工大学, 2015.

多模式通信系统 第6篇

关键词：融合通信,调度通信,多业务网关,SIP协议

0 引言

矿井有线、无线通信装备与系统已在煤矿及非煤矿井得到规模应用,有效提高了井下作业人员的工作安全系数与效率[1]。目前存在以下实际情况:

(1)矿井通信联络系统面临由过去单一固定通信方式向IP网络化、宽带化、智能化方式演变,要求其拓扑结构也向网络融合化与业务扁平化方向发展[2]。

(2)随着井下综合通信基站等装备的研制和应用[3],将包括RFID,WLAN,LTE等无线通信制式和RS485,CAN,DSL等有线通信制式的井下异构网络统一汇聚到井下高速以太环网,可在一定程度上实现井下通信网络在传输层面多网合一,但仍不能打破不同制式的通信系统在业务层面相互独立局面。

(3)具备语音、数据、视频多媒体通信接入与交换业务能力的矿井融合调度通信系统能使矿井管理人员和作业人员在井上、井下进行跨系统通信联络与指挥调度,但目前部分矿井通信联络系统并不能接入矿井融合调度通信系统业务平台。

鉴此,本文针对IP广播、文本消息、工业视频三类网关业务,提出了一种矿井融合调度通信多业务网关系统的设计方案,可实现矿井融合调度通信系统业务平台与井下通信联络系统无缝对接与高效运行。

1 矿井融合调度通信系统应用现状

现阶段井下应用的电话通信系统、无线通信系统、广播通信系统、工业视频系统、应急通信系统及通信信号装置自成体系,矿井融合调度通信系统可为上述系统及装备提供高效的统一通信业务平台,实现融合通信与一体化调度业务,其拓扑结构如图1所示。

矿井融合调度通信系统为全矿井范围的无缝沟通与多媒体信息调度提供技术支撑,其核心信令协议是SIP协议[4]。矿井电话通信系统、无线通信系统及应急通信系统已实现SIP协议,可与矿井融合调度通信系统业务平台对接互通[5,6],但矿井广播通信系统、通信信号装置及工业视频系统目前不能在业务层面与矿井融合调度通信系统业务平台进行对接互通。其中,矿井广播通信系统虽然基本上向IP数字化方向演进,但主要还是采用私有协议与媒体完成点对点、点对多点的定向寻呼与对讲,在地面调度室单独设置广播主机与井下广播分机进行通信[7]。井下通信信号装置在矿井避灾引导指挥方面发挥重要作用,这些装置由地面控制主机通过内部私有协议独立控制[8]。井下工业视频系统主要实现视频IP化并通过井下以太环网将视频汇聚到调度室大屏幕,采用视频集中模式协议体系[9],与通信领域双向通信、多向交换模式的协议体系不兼容。因此,有必要设计矿井融合调度通信多业务网关系统,以实现对矿井广播通信系统、通信信号装置及工业视频系统的无缝接入与便捷通信。

2 矿井融合调度通信多业务网关系统总体设计

依据国际标准化组织制定的开放式系统互联七层模型,矿井融合调度通信多业务网关系统工作在矿井IP专网的传输层、会话层、表示层和应用层,从通信业务层面将矿井通信联络系统的语音、数据和视频通信业务统一接入到矿井融合调度通信系统业务平台。矿井融合调度通信多业务网关系统架构如图2所示。

网关系统总体设计包括以下方面:

(1)传输层。目前TCP和UDP协议是矿井通信联络系统主要传输层协议,网关系统需同时支持TCP和UDP。设计TCP/IP socket等操作系统调用适配模块,以便网关系统在主流操作系统中均可高效运行。

(2)会话层。依据基于号码呼叫的通信状态机及多媒体会话涉及的媒体类型,网关系统对多媒体通信会话进行抽象和封装[10],通信会话抽象接口定义如图3所示。

通信会话抽象接口定义包括状态处理接口和输入输出接口,状态处理接口服务于信令控制,输入输出接口主要涉及媒体交互。通信会话类型模块完成上述抽象接口的特定实现,网关系统可在运行时动态加载与卸载特定通信会话类型模块,对于每一个主叫或被叫通话方,网关系统依据其会话类型生成相应会话实例对象。网关系统内核基于抽象接口进行呼叫状态控制和多媒体会话处理,与特定会话类型解耦。静态内核与动态模块相结合的设计模式是实现网关系统灵活性和扩展性的关键。

(3)表示层。网关系统表示层主要涉及字符、语音和视频的编码与解码。网关系统内核实现常用字符、语音和视频编解码功能,供具体通信会话类型模块高效调用,满足矿井常用音视频通信业务的媒体格式需要。特定通信会话类型采用的私有表示格式则在该通信会话类型对应的具体模块内部予以设计并实现。

(4)应用层。网关系统应用层设计包括与具体网关业务相关的号码路由及桥接、混音、媒体分发等相关通信控制逻辑。为提高各网关业务号码路由效率,网关系统为每种网关业务设立单独的SIP配置和号码路由上下文。通信控制逻辑因具体网关业务不同而不同,下文将详细介绍现阶段涉及的IP广播、文本消息、工业视频三类网关业务的通信流程与控制处理设计。

3 通信流程与控制处理设计

3.1 IP广播网关业务

矿井融合调度通信多业务网关系统将矿井IP广播通信的私有通信协议和语音格式透明转换为标准SIP信令和G.711语音编码,并为每路广播节点以独立SIP账号向矿井融合调度通信系统业务平台中心节点注册并通信。中心节点可直接拨号呼叫到任一广播节点,避免不必要的二次拨号流程与通信时延。广播节点、网关系统及中心节点间的语音呼叫通信流程如图4所示。

IP广播节点在通信业务上能够支持基于IP地址的状态巡检和点对点定向寻呼与对讲。网关系统G首先向广播节点A发送STATUS_REQUEST状态巡检请求,广播节点A返回STATUS_RESPONSE状态巡检响应则表明广播节点A工作正常,然后网关系统G以广播节点A对应的预设账号Alice向中心节点S发起REGISTER注册,该巡检及注册过程周期性进行。对于中心节点S向广播节点A发起的语音通信,一方面中心节点S经由网关系统G转换向广播节点A广播讲话,另一方面广播节点A经由网关系统G转换向中心节点S回话,该双向语音通信由调度员挂机触发中心节点S向网关系统G发送BYE信令结束。网关系统支持全双工通信,对于半双工广播节点,双向语音通信过程中网关系统在接收不到广播节点语音媒体情况下,将向中心节点发送静音包。

由于矿井融合调度通信系统业务平台支持多级调度与协同调度,可能有多个调度员同时呼叫某一广播节点,为便于紧急情况的及时广播发布,网关系统有必要支持多路呼叫某路广播节点的通信业务。广播呼叫控制处理流程如图5所示。

网关系统G代理了广播节点A与中心节点S所有信令与媒体的通信,当网关系统G收到中心节点S呼叫广播节点A的请求时,先判断广播节点A是否已在SIP通话过程中,如果没有则按图4流程进行单呼控制处理,否则网关系统G直接成功应答中心节点S并将该路主叫加入广播节点A对应的主叫队列。双向语音通信过程中,网关系统G将广播节点A的多路主叫语音混音成一路语音发送给广播节点A,并将广播节点A的回话分发给各路主叫。网关系统收到所有主叫的BYE通话结束信令时,才实际结束双向语音通信。

3.2 文本消息网关业务

目前井下通信信号装置包括IP通信分站设备和显示牌、信号灯等信号显示设备两级设备。地面控制主机通过具体分站号和设备号寻址到特定信号显示设备,通过内部私有IP通信协议远程控制信号显示。内部私有协议内容为命令类消息,不涉及音视频流媒体。为提高业务应用便捷性,网关系统将具体分站号和设备号两级号码对应到单独一个SIP账号向矿井融合调度通信系统业务平台中心节点注册并通信,中心节点直接向该SIP账号发送MESSAGE消息信令,网关系统作为中间代理将该MESSAGE消息信令透明转换为内部协议命令,并模拟地面控制主机向对应通信分站及信号显示设备发送。MESSAGE消息信令格式:

其中Content-Type头域表示消息内容的文本媒体类型,并指示具体字符编码类型,如果消息内容不为空,则Content-Type头域必须存在。通信信号装置内部通信协议一般采用二进制报文格式,为满足用户在操作控制界面对信号显示文本消息的自定义输入及维护管理,网关系统进一步对消息内容进行明文格式向二进制格式的透明转换,明文格式依据具体二进制格式命令内容及用户编辑习惯来协定。

3.3 工业视频网关业务

工业视频领域采用的ONVIF(Open Network Video Interface Forum,开放型网络视频接口论坛)标准是包含网络视频设备之间搜寻、视频访问、元数据和控制信息交互等在内的一套网络视频框架协议,ONVIF规范中网络视频流媒体的通信访问采用RTSP(Real Time Streaming Protocol,实时流传输协议)。网关系统实现矿井工业视频RTSP协议到SIP协议的透明转换,视频节点、网关系统及中心节点间的视频呼叫通信流程如图6所示。

网关系统G首先向视频节点B发送RTSP的DESCRIBE视频通道描述请求,视频节点B返回200OK响应则表明视频节点B工作正常,然后网关系统G以视频节点B对应的预设账号Bob向中心节点S发起REGISTER注册,该请求及注册过程周期性进行。中心节点S向视频节点B发起视频查看呼叫时,由于视频节点B只发送视频而不接收视频,网关系统G在通话建立成功后向中心节点S发送200OK SDP信令,该信令中设置会话为SEND ONLY属性,中心节点S收到200OK SDP信令后开始单项视频流通信过程。

由于矿井融合调度通信系统业务平台支持多级调度与协同调度,可能有多个调度员同时查看某一视频节点,网关系统有必要支持多路呼叫某路视频节点的通信业务。视频呼叫控制处理流程如图7所示。

当网关系统G收到中心节点S呼叫视频节点B的请求时,先判断视频节点B是否已在SIP视频通话过程中,如果没有则按图6流程进行单呼控制处理,否则网关系统G直接成功应答中心节点S,并将该路主叫加入视频节点B对应的主叫队列。视频通话时,网关系统G将视频节点B的视频流分发给每路主叫。网关系统收到所有主叫的BYE通话结束信令时,才实际结束视频通话。

4 测试验证

为验证矿井融合调度通信多业务网关系统的可行性,搭建了测试环境,其网络拓扑结构如图8所示。

矿用工业以太环网与矿用无线通信基站组成了矿井有线、无线IP分组传输交换网络,支持IP单播、组播与广播报文的高速传输与管理。融合调度通信服务器作为SIP中心节点,通过网关系统与矿用IP广播终端、通信信号装置、视频摄像仪进行语音、数据、视频业务的对接与通信。调度控制台为融合调度通信服务器的一体化调度操作台,可视电话和智能手机分别为融合调度通信服务器典型的有线多媒体终端和无线多媒体终端。测试结果如下:

(1)调度控制台通过网关系统可图标化表示每一路IP广播终端、通信信号装置、视频摄像仪并显示其在线、断线状态;调度员可点击呼叫1路或会议呼叫多路上述通信装备,由于网关系统在中间做信令与媒体转换工作,呼叫建立与通信延时会增加1s左右。

(2)可视电话和智能手机可分别拨号呼叫到空闲的IP广播终端;当电话和手机同时拨号呼叫同一路空闲IP广播终端时,广播终端可同时播放电话和手机来话,电话和手机分别收到广播终端回话;当广播主机先与某路IP广播终端通话时,电话或手机拨号呼叫该路IP广播终端时收到忙音。

(3)调度控制台及开启权限后的可视电话和智能手机可分别向通信信号装置发送文本消息,文本消息按照协定格式正确编辑并发送时,通信信号装置可按消息指定方式正确发布文本内容、信号指示。

(4)可视电话和智能手机可分别拨号呼叫到视频摄像仪,可视电话和智能手机屏幕流畅显示摄像仪视频;当可视电话和智能手机同时呼叫同一路视频摄像仪时,可视电话和智能手机屏幕可同时流畅显示摄像仪视频。

5 结语

通过信令协议与媒体类型的透明转换及具体业务控制处理,矿井融合调度通信多业务网关系统能够将矿井语音、数据、视频通信业务透明转换为SIP信令与标准媒体接口,实现矿井IP广播系统、通信信号装置及工业视频系统与矿井融合调度通信系统业务平台的无缝对接与便捷通信,具有较好的工程实用价值。

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多模式通信系统 第7篇

关键词：非正交多脉冲调制,非相干解相关,多用户检测,用户干扰

1 引 言

随着多用户检测技术研究的深入,对非正交多脉冲调制(NMM)信号的接收机的设计是非常必要的。在实际情况下,即使选择合适的传送波形,在经过一个畸变信道(distorting channel)后,接收到的波形几乎是不可能严格正交的。在多用户信道中,不同用户波形之间的互相关也是因为这个原因。研究CWMA-NMM系统的另一原因是NMM信号比正交调制(OMM)信号有更高的的频谱利用率。

本文首先介绍了NMM信号的系统模型,接着用非相干解相关接收机将多用户检测问题转换成单用户检测问题,再进行判决,最后是仿真。

2 系统模型

我们设计一个有K个用户的系统,每个用户发送M个非正交信号中的一个来传送log2M比特的信息。在经过一个高斯白噪声信道后,接收信号可以表示为:

$r(t)={\displaystyle \sum _{k=1}^{{\rm K}}\sqrt{E{}_{kj{}_k}}}\text{e}{}^{\text{j}\phi {}_{kj{}_k}}s{}_{kj{}_k}(t)+z(t),t\in [0,{\rm T}](1)$

式(1)中,z(t)为单边频谱密度为σ2的噪声,skjk(t),jk∈{1,2,…,M}是第K个用户第jk个线性无关且等概发送的波形,这些波形均具有单位能量;其中Ekjk和φkjk分别代表第k个用户的第jk个信号的能量和相位。我们假设信号的相位在每个信号间隔内保持不变,而且在[0,2π]范围内均匀分布。接收信号r(t)首先要通过一组MK个匹配滤波器,每个滤波器与一个信号波形skjk(t)相匹配。MK个匹配滤波器的输出矢量y是一个充分统计量,其系统模型可由下式给出:

$\mathit{y}={\displaystyle {\int }_0^{{\rm T}}r}(t)s{}^{*}(t)\text{d}t(2)$

其中:

$\begin{array}{l}s(t)=(s{}_1^{{\rm T}}(t),s{}_2^{{\rm T}}(t),\cdots ,s{}_{{\rm K}}^{{\rm T}})\\ s{}_k^{{\rm T}}=(s{}_{k1}(t)s{}_{k2}(t)\cdots s{}_{k{\rm M}}(t))\end{array},k\in \{1,\cdots ,k\}$

可以对信号进行最优联合检测(Optimum Joint Detection),但是这种检测法的缺点是计算量太大,因为进行联合检测要涉及到后验概率,这个概率有MK个假设结果。由于复杂性过大,这种检测法是不可行的,所以需要寻找次优的方法。

在单用户信道中或不同用户的信号均正交的情况下,可以采用常规检测机来检测,即计算每个用户的M个匹配滤波器的输出,取其中最大的一个。但对多用户且不同用户间的信号之间有相关性的时候,常规检测机就不是最佳检测机了,因为每个匹配滤波器的输出都包含其他用户信号的干扰。而且通过计算可知,常规检测机不具有抗远近效应。本文建议先用解相关检测机来检测非线性调制的信号,将多用户信道转换成单用户信道,再对信号进行判决。

3 非线性调制的信号非相干解相关

在线性调制系统中,由传输信号所构成的子空间与哪个信号被发送是无关的,但是在非线性调制的系统中,由K个用户信号的重叠所产生的信号空间是MK个K维信号空间的一个,也就是说信号空间是与哪个信号被发送是有关系的,所以不能直接应用解相关检测方法,必须首先对系统模型(1)进行修改。

令F={(10…0),(010…0),…,(0…01)}

这样我们就可以将式(1)改写成:

$r(t)={\displaystyle \sum _{k=1}^{{\rm K}}{\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}k}}{}_{km}\sqrt{E{}_{km}}\text{e}{}^{\text{j}\phi {}_{km}}s{}_{km}(t)+z(t)‚t\in [0,{\rm T}](3)$

式(2)就可以写成:

$\mathit{y}=\mathit{R}Ak+n(4)$

式(4)中,R为KM维相关矩阵,n为均值为0,协方差矩阵为σ2R的高斯随机变量,各符号的具体定义如下:

$\begin{array}{l}\mathit{R}={\displaystyle {\int }_0^{{\rm T}}s}{}^{*}(t)s{}^{{\rm T}}(t)\text{d}t\in C{}^{{\rm M}{\rm K}\times {\rm M}{\rm K}}\\ k=(k{}_1^{{\rm T}},k{}_2^{{\rm T}},\cdots ,k{}_{{\rm K}}^{{\rm T}})\in F{}^{{\rm K}}\\ A=\text{d}\text{i}\text{a}\text{g}(A{}_1,A{}_2,\cdots ,A{}_{{\rm K}})\in C{}^{{\rm M}{\rm K}\times {\rm M}{\rm K}}\\ A{}_k=\text{d}\text{i}\text{a}\text{g}\{\sqrt{E{}_{k1}}\text{e}{}^{\text{j}\phi {}_{k1}},\cdots ,\sqrt{E{}_{{\rm K}{\rm M}}}\text{e}{}^{\text{j}\phi {}_{{\rm K}{\rm M}}}\}\end{array}$

建立了修正的系统模型后,就可以用处理线性调制信号的方法来处理非线性调制信号了。

对非正交多脉冲信号,由于各个用户信号之间存在相关性,所以先用解相关方法将多用户信道分解成单用户信道。

假设所有KM个信号skjk(t)是线性无关的,就可以对式(4)进行解相关变换。新的统计量z由下式表示,z也是一个充分统计量。

$z=\mathit{R}{}^{-1}\mathit{y}=Ak+\eta (5)$

式(5)中,η是均值为0、协方差矩阵为σ2R-1的高斯随机变量。这样多用户信道就被分解成K个单用户信道。当然这样将多用户信道分解成单用户信道必然导致信息丢失。不失一般性,假设所要检测的是用户1,则可以写成:

$z{}_1=A{}_{1}k{}_1+\eta {}_1(6)$

我们判断M个信号中的哪一个信号被用户K传送,则只能依靠输出信号zk进行判决。

对信号解相关以后的判决可以采取最佳判决准则和GLRT(Generalized Likelihood Ratio Test Detector)判决准则。

3.1 最优判决规则

用Hi代表假设用户1发送的是第i个信号s1i(t),假设用户1的M个信号先验等概,所以最小错误概率和最大似然概率相同。则最佳判决规则为:

$\phi {}^o:\widehat{i}{}^o=\arg \underset{i}{{\displaystyle \max }}\{f(z{}_1|{\rm H}{}_i)\}(7)$

式(7)中f是z1在Hi下的条件概率,首先计算f(z1|Hi,φ1i),然后在对相位求均值,在条件Hi下,z1是均值为$(0\cdots 0\sqrt{E{}_{1i}}\text{e}{}^{\text{j}\Phi {}_{1i}}0\cdots 0)$,协方差矩阵为σ2Q1的高斯变量,其中Q1是R-1或R+的左上部分M×M的子矩阵,将z1的条件概率代入式(7)得下式:

$\begin{array}{l}\widehat{i}{}^o=\arg \underset{i}{{\displaystyle \max }}\{\frac{1}{2\text{π}}{\displaystyle {\int }_0^{2\text{π}}\text{e}}\text{x}\text{p}(-\frac{1}{\sigma {}^2}(z{}_1^{+}{\rm P}z{}_1+E{}_{1i}{\rm P}{}_{ii})+\\ 2\frac{\sqrt{E{}_{1i}}}{\sigma {}^2}\mathrm{Re}\{\exp (\text{j}\phi {}_{1i})({\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{im}z{}_{1m}){}^{*}\}\text{d}\phi {}_{1i}\}\\ =\arg \underset{i}{{\displaystyle \max }}\{\exp \left(-\frac{E{}_{1i}{\rm P}{}_{ii}}{\sigma {}^2}\right)\frac{1}{2\text{π}}{\displaystyle {\int }_0^{2\text{π}}\cdot }\\ \exp \left(2\frac{\sqrt{E{}_{1i}}}{\sigma {}^2}\left|{\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{im}z{}_{1m}\right|\cos (\phi {}_{1i}+\alpha {}_i)\right)\text{d}\phi {}_{1i}\}\\ =\arg \underset{i}{{\displaystyle \max }}\left\{\exp (-\frac{E{}_{1i}{\rm P}{}_{ii}}{\sigma {}^2}){\rm I}{}_0(2\frac{\sqrt{E{}_{1i}}}{\sigma {}^2}\left|{\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{im}z{}_{1m}\right|)\right\}\\ =\arg \underset{i}{{\displaystyle \max }}\{\Lambda {}_i^o\}(8)\end{array}$

其中$\Lambda {}_i^o\triangleq -(E{}_{1i}{\rm P}{}_{ii})/\sigma {}^2+\ln {\rm I}{}_0(2\frac{\sqrt{E{}_{1i}}}{\sigma {}^2}\left|{\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{im}z{}_{1m}\right|)‚\mathit{{\rm P}}{}_1\triangleq \mathit{Q}{}_1^{-1}$,且Pij是P1第(i,j)个元素。在第二个等号处引入了$\alpha {}_i=\arg \left\{({\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{im}z{}_{1m}){}^{*}\right\},{\rm I}{}_0$是第一类零阶修正贝塞尔函数,它定义为I0=∫${}_0^{2\text{π}}$exp(xcos(φ))dφ。

最佳判决准则应用起来很复杂,因为它包含贝塞尔函数,而且要知道信号的能量。下面要介绍一种次最佳判决器,它不需要知道信号的能量,判决规则也比最佳判决器要简单得多。

3.2 GLRT判决规则

用Hi代表假设用户1发送的是第i个信号s1i(t),假设用户1的M个信号先验等概,所以最小错误概率和最大似然概率相同。假设我们不知道信号的能量,所以必须先估计信号的能量,这些估计方法在文献[1]中有介绍,假设Hi成立,由此有以下的判决规则:

$\begin{array}{l}\phi {}_D^G=\arg \underset{i}{{\displaystyle \max }}\underset{A{}_{1i}}{{\displaystyle \max }}\{f(z{}_1|A{}_{1i},{\rm H}{}_i)\}\\ =\arg \underset{i}{{\displaystyle \max }}\underset{A{}_{1i}}{{\displaystyle \max }}\{-\left|A{}_{1i}\right|{}^2{\rm P}{}_{ii}+\\ 2\mathrm{Re}\{A{}_{1i}({\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{im}z{}_{1i}){}^{*}\}-z{}_1^{+}\mathit{{\rm P}}{}_{1}z{}_1\\ =\arg \underset{i}{{\displaystyle \max }}\underset{A{}_{1i}}{{\displaystyle \max }}\{-{\rm P}{}_{ii}|A{}_{1i}-\frac{1}{{\rm P}{}_{ii}}{\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{im}z{}_{1m}|{}^2+\\ \frac{1}{{\rm P}{}_{ii}}\left|{\rm P}{}_{im}z{}_{1m}\right|{}^2\}\\ =\arg \underset{i}{{\displaystyle \max }}\{\Lambda {}_i^G\}(9)\end{array}$

在条件Hi下,z1是均值为$(0\cdots 0\sqrt{E{}_{1i}}\text{e}{}^{\text{j}\Phi {}_{1i}}0\cdots 0)$,协方差矩阵为σ2Q1的高斯变量,其中Q1是R-1或R+的左上部分M×M的矩阵,P1≜Q${}_1^{-1}$,且Pij是P1第(i,j)个元素,其中$\Lambda {}_i^G=(1/{\rm P}{}_{ii})\left|{\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{im}z{}_{1m}\right|{}^2$,我们可以从式(9)的最后一个等式看出$(A{}_{1i}){}_{\max }=(1/{\rm P}{}_{ii}){\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{im}z{}_{1m}$。

4 性能分析

首先分析错误概率,由于分析最佳判决器的错误概率很麻烦,本节重点分析GLRT判决器的错误概率。在发送为Hi的情况下,如果Λ${}_j^G$>Λ${}_i^G$,则发生错误判决。错误概率的上下限分别为:

$\begin{array}{l}p{}^G\le \frac{1}{{\rm M}}{\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm M}}{\displaystyle \sum _{\begin{array}{l}j=1\\ j\ne i\end{array}}^{{\rm M}}\text{Ρ}}}\text{r}\text{o}\text{b}(\Lambda {}_j^G>\Lambda {}_i^G)=\frac{1}{{\rm M}}{\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm M}}{\displaystyle \sum _{\begin{array}{l}j=1\\ j\ne i\end{array}}^{{\rm M}}{\rm P}}}{}_{{\rm H}{}_i\to {\rm H}{}_j}^G(10)\\ {\rm P}{}^G\ge \frac{1}{{\rm M}}{\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{{\rm H}{}_i\to {\rm H}{}_{j(i)}}\ge \frac{1}{{\rm M}}{\rm P}{}_{{\rm H}{}_i^{*}\to {\rm H}{}_{j(i{}^{*})}}^G(11)\end{array}$

其中,j(i)∈{1,…,M}-{i},i*是使P${}_{{\rm H}{}_i^{*}\to {\rm H}{}_{j(i{}^{*})}}^G$最大的i。下面计算P${}_{{\rm H}{}_i\to {\rm H}{}_j}^G$:

${\rm P}{}_{{\rm H}{}_i\to {\rm H}{}_j}^G=\text{Ρ}\text{r}\text{o}\text{b}(|X{}_i|{}^2-|X{}_j|{}^2<0)$

其中:

$X{}_i=\sqrt{{\rm P}{}_{jj}}{\displaystyle \sum _{m=1}^{{\rm M}}{\rm P}}{}_{im}z{}_{1m}(12)$

从文献[2]的附录B可以得出:

$\begin{array}{l}{\rm P}{}_{{\rm H}{}_i\to {\rm H}{}_j}^G=Q(\frac{f{}_{G1}^{ij}}{\sigma },\frac{f{}_{G2}^{ij}}{\sigma })-\frac{1}{2}{\rm I}{}_0\left(\frac{f{}_{G1}^{ij}f{}_{G2}^{ij}}{\sigma {}^2}\right)\cdot \\ \exp \left(-\frac{(f{}_{G1}^{ij}){}^2+(f{}_{G2}^{ij}){}^2}{2\sigma {}^2}\right)(13)\end{array}$

定义:

$\begin{array}{l}f{}_{G1}^{ij}=\sqrt{\frac{1}{2}v{}^{ij}(\alpha {}_1^{ij}v{}^{ij}-\alpha {}_2^{ij}})[LL]f{}_{G2}^{ij}=\sqrt{\frac{1}{2}v{}^{ij}(\alpha {}_1^{ij}v{}^{ij}+\alpha {}_2^{ij}})\\ \alpha {}_1^{ij}=E{}_{1i}{\rm P}{}_{ii}^2{\rm P}{}_{jj}({\rm P}{}_{ii}{\rm P}{}_{jj}-|{\rm P}{}_{ij}|{}^2)\\ \alpha {}_2^{ij}=E{}_{1i}{\rm P}{}_{ii}{\rm P}{}_{jj}({\rm P}{}_{ii}{\rm P}{}_{jj}-|{\rm P}{}_{ij}|{}^2)\\ v{}^{ij}=[({\rm P}{}_{ii}{\rm P}{}_{jj}-|{\rm P}{}_{ij}|{}^2){\rm P}{}_{ii}{\rm P}{}_{jj}]{}^{-(\frac{1}{2})}\end{array}$

将式(13)代入式(10)、式(11)可求得GLRT检测器的错误概率上下限。

下面给出GLRT检测器的错误概率仿真曲线,考虑四进制调制的一个系统,考虑4个用户,这样总共是6个信号,这些信号的产生,采用文献[3]所提供的方法。GLRT解相关检测器的错误概率上界如图1所示,作为比较同时给出了常规检测器和单用户信道检测的错误概率曲线。对于常规检测器而言,假定所采用的功率控制是精确的,从而使得每个用户到达接收端都是等能量的。用户相位设定为0。由图1可以看出GLRT检测器比常规检测器要好得多。

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多模式通信系统 第8篇

分布式人工智能是人工智能研究的一个重要分支,多Agent系统是当前分布式人工智能研究的重要方面。而Agent并不是一个新的概念。1977年Hewitt提出了“演员”(自包容的、交互的、并发执行的对象)的概念,这个是Agent的雏形。经过二十多年的发展,Agent已经成为人工智能领域的一个非常重要的研究课题。Wooldridge和Jennings在1995年提出了目前比较权威的Agent定义,获得了计算机领域专家的普遍认同。此定义包括两个定义:

弱定义,Agent是一个基于软件(在较多情况下)或者硬件的计算机系统,它拥有以下特性:自治性、社会能力、反应性和能动性。

强定义在Agent弱定义的特性基础上,还包括了情感等人类特性。

2 多Agent系统及其工作过程

2.1 MAS的概念和智能特征

多Agent系统由一组在逻辑上或者物理位置上分布的许多Agent组成,它们通过网络连接,共享资源,为完成共同的任务而组成一个有组织的群体。一般认为多Agent系统特别适用于那些能根据空间、时间或功能进行分解和划分的应用问题,在这些应用中采用多Agent系统将带来如下优点:由于处理的并行化,系统的运行速度将加快;由于对信息的处理是在信息源的附近进行的,所以对通讯带宽的要求较低;由于某一个Agent出错不会影响整个系统的运行,因此,系统具有较高的可靠性;由于感知、处理和动作紧密相伴,系统具有较高的反应速度。

2.2 MAS的组织结构

MAS是由多个Agent组采用集中或分布方式组成的一个相互协作、相互作用、完成某些复杂的任务或目标的系统,如图1所示。

最简单的多Agent系统可以由一个集中式或分布式Agent组组成。小型的MAS可以采用集中或分布方式再组织成更大规模的MAS,即允许MAS的嵌套。与传统的模块化程序系统相似,MAS系统结构可以通过由上到下或由下到上两种方式进行组织和实现。前一种方式是通过对一个多Agent系统中某些复杂的Agent成员进行扩展或分解,由多个较为简单的Agent来实现该Agent成员的目标和任务,使该成员成为由多个较为简单的Agent组成的一个多Agent组,常用于新系统的设计和建立阶段;而由下向上的方法是通过某种方式将现有的一些相对简单和小型的个体Agent、Agency或多Agent系统进行联合或集成,从而组成一个更大规模和强大的MAS,常用于系统集成、升级和功能扩充等。根据MAS中Agent组的组成方式可以将MAS分为完全集中式MAS、完全分布式MAS和混合式MAS三类。

完全集中式MAS:完全集中式MAS中的所有Agent成员组构成一个集中式结构,且所有Agent成员组本身均为集中式结构。多个集中式MAS再通过集中方式组合可以构成更大规模的集中式MAS,如图2所示。

在完全集中式MAS中,不同Agent组或不同管理服务机构管理的Agent成员之间的协作和对共享资源的访问,需要通过其各自的上级并由其共同的管理服务机构进行控制和协调,因此MAS的嵌套不宜过深,以免影响系统成员之间的协作效率。

完全分布式MAS:完全分布式MAS中的所有Agent成员组构成一个分布式结构,且所有Agent成员组本身均为分布式结构。多个分布式MAS再通过分布方式组合可以构成更大规模的分布式MAS,如图3所示。

完全分布式MAS中可能存在多个中介服务机构,这些中介服务机构可以进行合作或合并,当某个Agent成员寻求协作伙伴时,可以通过向多个中介服务机构查询或直接通过高层中介服务机构查询其它的中介服务机构来实现。

混合式MAS:由于分布式Agent组通常规模较大,且大多数为开放的,其整体行为比较灵活和复杂,通常不与其它Agent组组成集中式结构,因而混合式MAS一般是由集中式或分布式Agent组构成的一个两类结构共存的分布式结构。即两类不同的Agent组或多个集中式Agent组采用分布形式构成的一个混合式MAS。最小的混合式MAS为两个集中式Agent组或一个集中式Agent组和一个分布式Agent组以分布方式组成一个MAS,如图4所示。

混合式MAS中拥有一个或多个管理服务机构,但这些管理服务机构只对部分Agent成员以某种方式进行统一管理,这些Agent之间的任务的划分和分配、共享资源的分配和管理、冲突的协调、行为的一致性等均需要有管理服务机构的参与。

中介服务机构存在于大型的分布式或混合式MAS中,便于发布、保存和维护各Agent成员的能力、位置和状态等信息,可以是中介Agent、代理Agent、黑板、认证Agent等,为多Agent的协作提供中介、代理、收集服务请求或实现安全认证机制,各Agent成员可以通过中介服务机构发布各自的能力、请求服务、寻找合适的合作伙伴,或实现安全认证、密匙管理等安全机制。如下图,为两种常见的中介服务机构。不同于管理服务机构,中介服务机构对Agent成员只提供服务,不像管理服务机构那样拥有多个Agent成员的整体目标和A-gent成员以及系统当前环境的较为丰富的知识,不对共享资源进行管理,不进行冲突检测和消解,也不能对组内各成员的行为及其相互之间的影响和对整体行为的影响进行一定程度的推理、判断、协调和组织等。

两种中介服务机构:代理和中介。如图5。

2.3 MAS的工作过程

大多数主体不仅要与环境交互作用,更主要的是处理和解释接受的信息,达到自己的目的。图6给出了智能主体的工作过程。主体接收到的信息首先要以适当的方式进行融合,并能为主体知识库所接受。信息融合特别重要,不同交互模块得到的结果可能不同,表达方式也不一样。例如,对于同一件事,人提供的信息与智能主体得到的内容和形式不相同。信息融合识别和正确区分这种不一致性。

3 多Agent系统的合作

3.1 多Agent合作所涉及的问题

合作的根本目的是解决诸如计算能力、领域知识、信息、方法等资源的短缺问题,是资源的有界性和时间等约束所需要的。由于各Agent拥有的不同的资源和能力,对于某些给定的任务,仅凭单个的Agent是很难独立完成的,因此,必须联合其它合适的Agent,通过合作共同来完成。多Agent合作一般涉及以下几方面的问题,这些问题不是独立的,而是相互联系并相互影响的。

3.2 合作对象的选择和服务匹配

选择适当的合作对象并实现合作任务的委托和分配是多Agent合作的一个非常关键的问题,也是合作任务管理需要解决的一个主要目标,这就要求合作的Agent成员之间能够知己知彼,了解服务请求方的任务要求和服务提供方的服务内容和能力,可以通过特殊的服务或中介服务器(Facilitator or Matchmaker)来实现,同时,合作双方必须通过适当的描述语言,可以采用KIF.SL.Prolog等知识表示语言,也可以是专门设计的任务或能力描述语言(CDL)等,对各自的任务或能力进行适当的描述,通过匹配计算实现合作对象的选择和任务分配,即需要解决两个问题:任务或能力描述方法和语言以及能力与任务的匹配问题。

3.3 冲突的识别与消解

由于MAS的Agent成员缺乏全局的观点、知识和控制以及某些Agent成员的自私性、资源的有界性、信息的不完整性等原因,Agent成员的目标、计划、知识、信念和结果之间的冲突不可避免,且这些冲突还可能是分布的,要实现协调一致的问题求解,必须检测并消解这些分歧,这就要求Agent必须具有较为丰富的知识,能够了解所有Agent成员和环境的状态,依靠Agent社会和其它A-gent成员的模型而不是仅仅使用局部的观点来确定分歧产生的位置、原因和解决的方法,识别和协调各Agent成员之间的观点和意图的不一致和冲突,保证Agent的局部决策或行为与MAS的整体目标相适应,并避免损害其它Agent成员的正常活动,保证MAS不会束缚系统资源的有效利用、避免系统行为的不稳定性,主要采用磋商的方法实现冲突消解,还可以通过制定社会规则来规范Agent成员的行为,减少各种冲突的发生

4 Agent之间的通信机制及方式

4.1 Agent通信的类型和方式

1)Agent通信的类型

(1)使用TELL和ASK通信;(2)使用形式语言通信。

2)Agent通信的方式

(1)黑板结构方式;(2)消息/对话通信。

4.2 Agent之间的通信机制

在多Agent系统中,各个Agent是通过相互间的消息发送和接收来协同工作的。通信机制使得各个Agent能够互相传递消息。正是基于协作机制,各个Agent才能根据运行过程中所传递的消息,协调彼此的行动,实现合作。因而通信与协作机制的设计对于多Agent系统的设计而言,有着相当基础的作用,他影响着整个系统的工作效率和健壮性、扩展性。在实现过程中,多选用一些成熟通信语言和通信策略有助于提高程序的可靠性,大大减轻开发工作量。

4.2.1 Agent通信语言

Agent之间为了交换信息而使用的语言就是Agent通信语言(ACL)。可以通过它来表达对其生存环境的认识、观念、态度、它的知识、解题能力、合作愿望和方式、情感、它对问题空间的理解和定义等。在多Agent系统中,Agent之间的协调和协作是解决问题的关键。因此,Agent之间必须要通过通信来交换信息,这些信息包括目标、意图、结果和状态等。在开发ACL方面已经进行了大量的研究工作知识交换格式KIF、知识查询与操纵语言KQML和FIPA智能体通信语言ACL FIPA2ACL是多智能体系统中使用最为广泛的语言。

4.2.2 常见的Agent通信策略

多Agent系统中,Agent间的通信策略一般分为两类信息传递方式和黑板方式:信息传递方式中,一个Agent向另一个A-gent传递信息时,采用点对点传递,这就要求对方的名字和地址应该是事先已知的。因而,信息传递方式需要gent间相互了解的多一些。这种方式的特点为保密性好、实时性高。

黑板方式,即把信息放在广泛可存取的“黑板”上,实现广播通信。在黑板方式中,黑板是一个共享的知识结构,Agent可以向它张贴信息,也可以从其上读取其他过程张贴的信息。和信息传递方式比,黑板方式要求Agent的相互了解可以少一些,但这种方式实时性不高,难以满足紧急情况的要求。

4.2.3 Agent获取信息的途径

就通信内容来讲,Agent通信实质上就是信息的传递.Agent之间的通信是实现Agent间相互作用的基础.Agent通信策略问题是多Agent系统通信机制所需解决的关键性问题之一.事实上,如同人类社会Agent获取信息的途径主要有查询、预订、传递和中介4种,分别如下:

查询Agent直接到系统或组织的公开信息库中查询感兴趣的信息,这是一种主动行为。

预订Agent向系统或组织中专门负责预订的Agent中预订自己感兴趣的信息.这种信息在预订当时可能存在,也可能根本不存在.一旦公开信息库中有相应信息存在时,该预订管理Agent就会将信息发给预订者.这种方式中的Agent是被动的其之前的预订行为是主动的。

传递Agent直接找到信息所有者,请求其向它提供信息.这是一种信息需求者与信息提供者之间的交互行为.双方可以直接进行通信,也可以把信息放在一个第三方位置进行通信.

中介向专门的中介Agent发出求助请求,由中介Agent帮助该Agent找到相应的信息或信息提供者.

4.2.4 多Agent通信与知识交换和知识理解

Agent是面向知识的,知识交换和知识理解是多Agent合作的基础,知识交换是通过通信实现的,因而,Agent之间的通信也是面向知识的,涉及通信协议和通信语言、知识表示与内容语言、交换知识的相互理解等。Agent之间的通信采用多回合的磋商机制,是Agent系统实现任务管理、合作对象选择、服务匹配、行为规划和冲突消解、保证Agent成员之间协同和行为、目标一致性的重要手段。通常采用中介Agent(matchmakers)、黄页、黑板等机制实现Agent能力、位置的广告和作对象的确定,通过KQML,ACL,KIF,SL等通信语台和内容语言实现Agent之间的知识交换,并借助本体论实现不同Agent成员之间对交换知识和领域知识的理解。

5 结束语

现在通常采用的Agent协同合作的方法解决多Agent分布式系统中Agent之间的合作与通信问题。为了解决一个Agent无法解决的复杂问题,为了提高解决问题的效率,为了解决一个特定的目标,多个有解决该问题能力的Agent形成一个组织,共同解决问题,这就涉及组织的结构、协同策略、以及协商与通信,对传统的合同网协议进行改进,在消息传播中加入约束机制和对Agent不能完成任务时不采取转变角色重新招标而采用违约惩罚和信用机制,减少了系统的通信量和系统的复杂度,多Agent系统追求的是一种集体智能、集体行为和集体目标,因而具有更广泛的适用性,多个Agent之间要进行交互和协商,要传递数据和信息,就要进行合作和通信。

摘要：随着信息技术的广泛发展,我们发现由于单一Agent其行为和目标具有相对的独立性,因此难以胜任复杂的任务。而多Agent系统追求的是一种集体智能、集体行为和集体目标,因而具有更广泛的适用性,多个Agent之间要进行交互和协商,要传递数据和信息,就要进行合作和通信。该文在介绍了多Agent系统的概念及特征的基础上进一步介绍了多Agent系统的组织结构和合作方式,以及多Agent通信方面的问题。

关键词：多Agent,合作,通信

参考文献

[1]李常洪,李敏强,寇纪淞.Multi-Agent合作结构研究[J].管理科学学报.

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[4]史忠植.智能主体及其应用[M].北京:科学出版社.

[5]Michael Wooldridge,著.石纯一,张伟,徐晋辉,等译.多Agent系统导论[M].电子工业出版社.

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[7]刘丽,须文波.一种新型的互联网智能元搜索引擎[J].江南大学学报(自然科学版),2002,1(1):30-37.

多模式通信系统 第9篇

传统通信领域教学涉及很多抽象的理论学习,学生理解起来比较困难。针对这一问题,美国国家仪器(NI)公司开发了Lab VIEW图形化软件开发环境[1]和可重配置的射频硬件——通用软件无线电平台[2,3](USRP),避免了采用复杂的可编程门阵列(FPGA)开发技术[4],为通信领域教学、科研和快速开发提供了可扩展的解决方案。

软件无线电的核心是把硬件作为无线通信的基本平台,把尽可能多的通信功能用软件实现。一般来说,软件无线电系统具有较强的灵活性,通过软件的更新、加载可以增加新的功能、适应新的通信模式;同时,采用标准化、模块化软硬件体系结构[5],具有很强的开放性和可扩展性。本文研究了基于软件无线电的模式识别技术,接收机利用先验信息识别信号采用的调制方式和对应的调制参数,并提取发射机发送的数据信息[6,7]。

本文利用通用软件无线电平台(USRP)和Lab VIEW编程环境,搭建了多模式自适应软件无线电实验平台。在描述多模式自适应无线传输原理的基础上,给出了实验平台的实现框图,重点研究了前导序列的设计以及相应的调制识别方法,并给出了详细的实现过程、功能界面和测试结果。本文将抽象的数学理论与实际应用相结合,从而有助于激发学生的学习兴趣,并展开更为深入的无线通信实践,提高学生的创新意识。

1 软件无线电收发信机设计

无线通信链路从信源开始,发送信号通过编码和调制经由发射机发送,通过无线信道传输,由包含所有信号处理功能的接收机接收并还原出发送信息,最后结束于信宿。常见的无线通信链路流程如图1 所示。

本文在上述流程的基础上,设计了数据包结构,通过引入调制方式指示来支持多种不同调制方式的数据发送,并且在接收端通过自适应模式识别提取出调制方式信息,并且进行解调。

1.1 数据包结构设计

数据包结构如图2 所示,其中,保护频带允许Rx,PLL,滤波器等进行初始化,同步序列用于帧和符号的同步,包序号用于接收端对接收包进行重新排序并检测丢失的数据包,调制方式携带调制信息,接收端用来进行调制识别,数据段是长度可变的数据区域,用于在Rx端动态检测长度,填充部分用于滤除边界效应。

实验设计中选用了四种不同的MPSK(多进制数字相位)调制方式,MPSK调制利用具有多个相位的正弦波来表示多组二进制信息码元。并且,本实验将信息以数据包的形式传送,涉及数据包的设计,可供学生们更好地了解数据包结构以及通信过程中数据包的传输原理。

1.2 调制方式识别

调制方式识别是介于信号检测和信号解调之间的步骤,图3 给出了调制识别模块在接收机中的位置示意图。

在本软件无线电实验平台中,接收机通过信号能量检测将数据包切分,利用默认的BPSK解调方式解调出数据包中携带的解调信息,再利用得到的解调信息进行解调,重建数据。

2 基于USRP的多模式无线实验平台实现

2.1 平台组成

基于USRP的软件无线电平台由NI USRP-2920 和运行在计算机上的Lab VIEW编程环境构成,两者通过千兆以太网相连,如图4 所示。在发射端,计算机通过Lab VIEW实现编码、调制等功能,经过USRP-2920,通过天线发射出去。在接收端,天线接收到的信号,经过USRP-2920 传送到计算机,用Lab VIEW实现解码、解调等功能。

2.2 Lab VIEW下的实现流程

对于发射机,首先配置USRP参数并设置调制方式、包结构等的参数。发送启动后,发送端将发送信息按设定的数据包格式分片,并加入保护间隔、同步序列、包序号、调制方式等包头信息,然后各包以I/O数据流的形式通过发送端USRP被循环发送。发射机设计流程如图5 所示。

对于接收机,配置好相应参数,启动接收,接收到调制方式信息包后,调制信息将按预设的BPSK方式将传送信息的调制方式识别出来,之后继续接收信息包,并按识别出的调制方式进行解调,还原出发送信息。接收机设计流程如图6 所示。

2.3 Lab VIEW实现代码

首先发送信息以ASCII码转换成比特流,经过LabVIEW信源编码和信道编码模块,再经MPSK调制模块得到正弦波,该携带发送信息的波经过上变频后被发送端USRP由天线发送出去。信息经过无线信道由接收端USRP接收天线接收之后,波首先通过下变频,后被解调、均衡还原出比特流,最后经解码重建原始信息。

按照收发机设计原理进行Lab VIEW代码的编写,无线通信链路收发机的关键Lab VIEW源程序如图7所示。

发射机采用了生产-消费模式,在对数据进行发送预处理之后,交给USRP进行射频发送,采用该发送模式可以避免数据传输给USRP时,USRP缓冲区发生溢出错误,同时又可以连续发送,保证了发信机的工作效率。

接收机收到USRP上传的采样数据后,首先要从这些数据中获取信号噪声门限,通过该门限便可以实现数据包的正确切分;将采样窗口中的数据进行分包处理后,输出至接收数据重采样与解调模块,该模块主要实现数据降采样,并按照指定模式解调出用户数据;解调出的数据的有效性至此还无法判断,下一个函数模块的主要功能便是用来实现数据正确性的判断,数据正确接收则保留,出错则舍弃;数据包正确接收之后,按照数据包序号将信息重组,完成信息接收工作。

2.4 无线实验平台工作界面

完成收发机软件参数配置以及发送端的发送信息加载,收发机同时运行进行信息的收发,可查看收发过程的信息传送以及星座图显示,从而在真实的信号交互中理解无线通信链路的各个过程。

图8 给出了无线传输实验平台的发射机和接收机的工作界面示例。

图8(a)是发射机的工作界面,通过该界面可以配置采用的调制方式,并利用配置的调制模式传输文本信息;图8(b)是接收机界面,通过自适应模式识别获取所采用的调制方式,并且利用识别出的调制模式进行解调,得到对应的星座图并提取出文本信息。

3 结语

本文利用Lab VIEW软件在USRP-2920 平台上设计并搭建了一个多模式自适应软件无线电实验平台。应用该实验平台,高校学生可方便、简易地调整各项传输参数,开展无线通信课程的实践。该平台可帮助他们将抽象的数学理论同实际应用相结合,在与真实信号的交互中,激发他们的学习热情,帮助他们更好地理解所学理论知识。此外,学生还可以在此平台上展开无线通信的其他实践,提高创新意识。

参考文献

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[5]薛铭文.软件无线电技术的调制方式的自动识别[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2006.

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