信號與通信論文范文

導語：如何才能寫好一篇信號與通信論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞屏蔽門,列車自動防護,接口控制

屏蔽門(Platformscreendoors,簡稱PSD)系統是現代化軌道交通工程的必備設施,它沿軌道交通站臺邊緣設置,將軌道區與站臺候車區隔離,具有節能、環保和安全等功能。安裝屏蔽門系統后,不僅可以防止乘客跌落軌道而發生危險,確保乘客安全,減少人為引起的停車延誤,提高列車準點率,而且可以減少站臺區與軌道區之間冷熱氣流的交換,從而降低環控系統的運營能耗,節約運營成本。

信號系統與屏蔽門系統相結合是屏蔽門系統工程的重要環節。此外,要更好地確保乘客的安全以及奠定無人駕駛的技術基礎,就必須實現屏蔽門與列車車門的連動,并確保屏蔽門系統與信號系統的列車自動防護(ATP)之間建立聯鎖關系。根據世界各城市軌道交通工程的成功先例,屏蔽門普遍由信號系統進行控制。廣州于2004年10月開始對正在運營的地鐵1號線加裝屏蔽門系統。該項工程預計總投資金額為1.484億元人民幣,是目前我國最大的一項軌道交通屏蔽門系統工程。本文主要對廣州地鐵2號線及1號線加裝屏蔽門系統工程中的西門子信號系統與屏蔽門系統的接口進行分析。

1屏蔽門系統所需信號系統的條件及功能

(1)信號系統與屏蔽門系統的接口僅考慮線路上的列車的正向運行,但要滿足屏蔽門對停車精度的要求。只有停車精度要求被滿足,信號系統才允許自動或人工向列車和站臺屏蔽門系統發送開門命令。目前,用于廣州地鐵2號線的LZB700M型中,ATP和ATO(列車自動運行)系統是由德國西門子公司提供的,其列車定點停車的精度ATO系統為±0.3m,成功率99.99%,ATP系統為±0.5m,已滿足屏蔽門對停車精度的要求。廣州地鐵1號線同樣采用LZB700M型ATP、ATO,目前列車停車的精度ATO系統為±0.5m,成功率99.5%,ATP系統為±1m。由此可見,要安裝屏蔽門首先必須改善列車的停車狀況,停車精度至少要達到ATO系統為±0.4m,成功率99.5%,ATP系統為±0.5m的要求;并要保證在列車停車精度為±400mm情況下,列車乘客門凈開度≥1200mm(屏蔽門門開寬度為2000mm)。

(2)只有屏蔽門關閉的情況下列車才能運行。ATP軌旁單元通過故障安全型繼電器輸入接點接收當前屏蔽門的狀態(PSD開門或PSD關門)。如果屏蔽門是開門狀態,ATP軌旁單元會設置一個安全停車點,不讓任何列車駛入相應的車站站臺。

(3)PSD的狀態通過ATP報文傳輸給列車。當列車接近運營停車點,且屏蔽門的狀態由“PSD關閉”變化為“PSD開門”時,ATP軌旁單元會產生緊急制動讓列車停車。

(4)確保當列車停在停車窗位置范圍內時才連通列車到軌旁的通信通道。當列車在站臺范圍內移動時,ATP通過不激活“PTI(positivetrainidentification,有車標志)釋放”切斷PTI通道。如果列車停到指定的ATP停車窗位置時,則通過ATP激活“PTI釋放”讓PTI通道連通。當列車車門打開時,這些報文會通過PTI通道傳輸到軌旁單元,屏蔽門會隨之而打開。

(5)屏蔽門控制系統向信號系統提供全部門“關閉及鎖定”和“互鎖解除”信息,接口采用安全型干接點雙斷硬線連接,接口分界點在屏蔽門控制設備外的線端子排。

(6)列車在ATP停車窗范圍內停穩后,ATP車載單元會發出打開列車車門的信號。當列車車門打開,ATP車載單元一個持續的故障安全輸出則會切斷列車的牽引系統。這是為了防止列車在車門開啟的情況下人為地啟動列車。

(7)PTIMUX(PTItracksideunit)根據接收來的2個不同的PSD編碼(對應PSD開門的編碼)驅動2個繼電器輸出,它們是表示“PSD開門”命令的接口。為了產生一個持續的控制信號,ATO需不斷發送“PSD開門”命令,直到屏蔽門被請求關閉為止。

(8)如果列車車門關閉(人工或自動),屏蔽門也隨之關閉,這些報文會通過PTI通道傳輸到軌旁單元。目前廣州1、2號線列車只有人工關閉車門功能。

(9)ATP車載單元在關閉車門的同時,輸出關閉屏蔽門命令。只有收到列車車門關閉好,且通過ATP報文接收到屏蔽門的“關閉及鎖定狀態”信息后,列車牽引系統才被釋放,ATP才允許啟動列車。

(10)開左門或開右門應與站臺的位置和列車運行方向相符合。如在換乘站(如公園前站),屏蔽門的開關要根據有利于乘客導向的原則來進行設計:先開下客側的屏蔽門,后開上客側的屏蔽門。

(11)屏蔽門系統發生故障,或屏蔽門實際已關閉但因故不能有效地把“關閉及鎖定狀態”信號傳送給ATP系統時,司機只有按“PSD互鎖解除”按鈕,屏蔽門系統才能給ATP系統送出“互鎖解除”的信號,用以切斷屏蔽門系統和信號系統間的聯鎖關系,ATP才允許啟動列車。且司機必須在每次發車前都按下“PSD互鎖解除”按鈕,直到故障修復為止。

(12)屏蔽門系統應為每側站臺提供一組接口與信號系統連接,因此,島式站臺和側式站臺有兩組接口,一島兩側式站臺有四組接口(如公園前站)。

(13)由于廣州地鐵1、2號線的列車編組方式相同,在信號系統中沒有考慮采用不同的列車編組來開啟對應的屏蔽門。

2信號系統與屏蔽門系統的接口控制

2.1接口信號描述

信號系統與屏蔽門控制系統之間使用信號控制電纜連接,使用繼電、雙斷、安全型干接點等方式的接口電路。兩系統接口信號的描述見表1。

2.2ATP子系統對PSD打開狀態時的保護聯鎖設計

屏蔽門的狀態通過ATP報文傳輸給列車。ATP子系統在屏蔽門不同的打開情況下監督列車的移動,并最終控制列車導向安全。其出現的情況有圖1中給出的5種。

圖1中:情況1和2若PSD打開,軌旁ATP會生成一個安全停車點讓列車不能進入相應車站的站臺。在情況1中,當列車制動距離小于列車與安全停車點的接近距離時,列車實施正常制動讓列車在停車點前停車。而在情況2中,當列車制動距離大于列車與安全停車點的接近距離時,列車則要被實施緊急制動。在情況3中,列車在站臺區域移動,同時收到“PSD關閉”改變為“PSD開門”的信息時,車載ATP單元會產生一個緊急制動。同樣,在情況4中,車載ATP單元也會產生一個緊急制動,這是因為列車尾部還在站臺區域內。在情況5中,列車已出清站臺區域時PSD打開,這時列車不會產生緊急制動。通過上述的5種情況,確保在PSD打開的情況下禁止列車在站臺區段移動,防止危及乘客的安全。

2.3接口硬線連接的安全設計

簡單的故障會導致屏蔽門錯誤地開、關門,這是必須要防止的。現說明接口故障的安全設計。

2.3.1PTIMUX和PSD控制器之間的繼電器盒

PTIMUX和PSD控制器之間采用繼電器進行隔離,防止電氣干擾影響信號系統。同時為提高安全性,接口電路采用4線雙切線路。一個正常的PSD命令是由4個PTIMUX輸出繼電器組合確定的,可以避免“PSD開門”和“PSD關門”兩個信號同時出現的錯誤。這些繼電器會安裝在PTIMUX上,通過復合的接點關系防止“PSD開門”和“PSD關門”命令的錯誤輸出。其原理見圖2。繼電器盒的繼電器輸出狀態與邏輯結果見表2。

通過其繼電器控制電路邏輯結果分析,16種繼電器可能的動作組合中,只有2種組合會產生正確的輸出(PSD開門和PSD關門)。這樣的設計也是為了防止繼電器失誤而產生錯誤的輸出命令。

2.3.2報文容錯

車載ATO通過PTI信標到PTI-MUX的整個傳輸通道的報文都有CRC(循環冗余碼校驗)進行校驗。另外,列車停在停車窗位置范圍時,整個PTI傳輸通道才連通,以確保其它情況下沒有任何的報文接收,影響到PSD的功能。

2.4兩側都有屏蔽門的設計

該情況是列車可以打開左側、右側或者同時都要打開兩側車門的情況。

這里使用了6個繼電器,其功能分別是:允許開門,允許關門,兩側門都開,開左門,開右門,關閉所有門。通過這6個繼電器的接點組合控制PSD的命令輸出:①開右側屏蔽門,允許開門和開右門的繼電器吸起;②開左側屏蔽門,允許開門和開左門的繼電器吸起;③開兩側屏蔽門,允許開門和兩側門都開的繼電器吸起;④關閉屏蔽門,允許關門和關閉所有門的繼電器吸起。繼電器的輸出狀態和邏輯結果見表3。

如表3所述,只有上述的情況會產生命令輸出,其它的組合是無效的。通過其繼電器的互鎖關系,確保不會因繼電器錯誤動作產生有效的屏蔽門控制命令。如在公園前站這個需要兩側開門的換乘站,在設計上要考慮屏蔽門對乘客的導向作用,兩側屏蔽門要先開下客門再開上客門,而關門時要先關下客門再關上客門。這就需要在車載軟件中設置兩側車門的開關延時時間。同樣兩側屏蔽門開關的時間也應作對應的設置。

2.5車門與屏蔽門的同步

屏蔽門和列車車門的開門時間,會在小于1s內同步啟動。屏蔽門和列車門關閉的時間應大致相同。同步要求的延誤,主要是因為啟動指令要從信號系統的車載設備傳送到信號系統的地面設備,傳送過程中會產生延誤。關門同步實現起來比較容易。列車車門及屏蔽門收到關門命令也不是立即關閉的,而是都有一個延時時間。根據實際情況各自確定一個關門的延時時間即可。

3結語

屏蔽門系統與信號系統的結合提高了屏蔽門的自動性和安全性,在保證列車和乘客安全,實現快速、高密度、有序運行等功能的同時,為乘客提供了一個舒適安全的乘車環境。通過了解信號系統與屏蔽門系統之間的控制與監督,就能更深入了解屏蔽門系統的運作過程。

參考文獻

1孫增田.廣州地鐵屏蔽門系統的方案比選.地鐵與輕軌,2002(6):28

篇2

專 業：

姓 名：

學 號：

報告日期：

論文(設計)題目：

智能天線技術的基本原理及其music算法

指導教師：

論文(設計)起止時間：

一、論文(設計)研究背景與意義

智能天線是3g的一項關鍵技術，作為當今三大主流標準之一的td-scdma(time division-synchronous code division multiple access)是由中國自主提出使用的tdd方式的(時分雙工方式)的第三代移動通信系統標準。td-—scdma的核心技術之一就是智能天線技術。在td-—scdma系統中使用智能天線技術，基站可以利用上行信號信息對下行信號進行波束成形，從而降低對其他移動臺的干擾，同時提高接收靈敏度，增加覆蓋距離和范圍，改善整個通信系統的性能。

智能天線是一種多天線系統，它按照某種算法來對準期望信號，使得期望信號得到最大增益，而干擾信號被壓制。　智能天線系統的核心在于數字信號處理部分，它根據一定的準則，使天線陣產生定向波束指向移動用戶，并自動調整權系數以實現所需的空間濾波。智能天線需要解決以下兩個關鍵問題：辨識信號到達方向doa(directions of arrinal)和數字波束賦形的實現。在對信號doa估計的算法中，作為超分辨空間譜估計技術的music(multiple signal classification)算法是最經典的算法之一。

本文針對3g的需求背景，研究智能天線技術及doa估計算法。隨著移動通信用戶數迅速增長和人們對通話質量要求的不斷提高，要求移動通信網在大容量下仍具有較高的話音質量。經研究發現，智能天線可將無線電的信號導向具體的方向，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向doa(directions of arrinal)，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。同時，利用各個移動用戶間信號空間特征的差異，通過陣列天線技術在同一信道上接收和發射多個移動用戶信號而不發生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號的傳輸更為有效。在不增加系統復雜度的情況下，使用智能天線可滿足服務質量和網絡擴容的需要。

其實就是一種多天線系統，它按照某種算法來對準期望信號，使得期望信號得到最大增益，而干擾信號被壓制。因此需要知道期望信號到來的方向，即doa。music算法是經典的用來估計波達方向的算法。

二、論文(設計)的主要內容

智能天線是一種安裝在基站現場的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。智能天線的原理是將無線電的信號導向具體的方向，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向doa(direction of arrinal)，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。

波達方向(doa,direction of arrival)估計是智能天線研究的一個重要方面,無論是上行多用戶信號的分離,還是下行選擇性發射,對用戶信號doa的測定,都成為智能天線實現指向性發射的必要前提。在對信號doa估計的算法中,作為超分辨空間譜估計技術的music(multiple signal classification)算法是最經典的算法之一。本文主要介紹智能天線技術的基本原理，發展歷程，技術分類，及智能天線對系統的改進和主要用途。寫出均勻線陣的統計模型，研究music算法的基本原理，用matlab仿真實本課題的主要研究內容如下：

(1)介紹智能天線技術的發展歷程、研究現狀和技術分類;

(2)在均勻線陣的統計模型下研究智能天線技術的基本原理;

(3)重點研究music算法的基本原理，并用matlab仿真軟件實現;

(4)分析music算法的估計精度，得出全文結論。

三、論文(設計)的工作方案及進度安排

第一階段(XX年9月7日-XX年10月11日)查閱有關智能天線技術，music算法和matlab仿真等方面的資料，關注國內、外當前的先進技術和發展前景，積累知識。

第二階段(10月12日-11月8日)對智能天線的工作原理進行詳盡地分析，給出均勻線陣的統計模型，研究music算法的基本原理，學習用matlab實現仿真

第三階段(11月9日-11月22日)用matlab編寫程序，程序調試

第四階段(11月23日-12月20日)整理資料，結合設計經歷撰寫論文，備戰論文答辯。

四、參考文獻

1) 刁鳴，熊良芳，司錫才，超分辨測向天線陣性能的計算機仿真研究，電子學報，XX no.5

2) 何子述，黃振興，向敬成，修正music算法對相關信號源的doa估計性能，通信學報，XX no.10

3) 張賢達，保錚，通信信號處理，國防工業出版社，XX

4) 劉德樹，羅景青，張劍云，空間譜估計及其應用，中國科學技術大學出版社，1997

5) 李旭健，孫緒寶，修正music算法在智能天線中的應用，山東科技大學，266510

6) 陳存柱，淺析自適應智能天線技術的應用，北京師范大學，100875

7) [美]s.m. 凱依 著，黃建國等 譯，現代譜估計原理與應用，科學出版社，1994

8)徐明遠， matlab仿真在通信與電子工程中的應用 XX

五、指導教師意見

指導教師簽字：

年 月 日

六、答辯小組意見

篇3

關鍵詞：3G，越區切換，應用

 

1.引言在蜂窩移動通信網中，切換是保證移動用戶在移動狀態下實現不間斷通信越區切換；切換也是為了在移動臺與網絡之間保持一個可以接受的通信質量，防止通信中斷，這是適應移動衰落信道特性的必不可少的措施。特別是由網絡發起的切換，其目的是為了平衡服務區內各小區的業務量，降低高用戶小區的呼損率的有力措施。切換可以優化無線資源（頻率、時隙、碼）的使用；還可以及時減小移動臺的功率消耗和對全局的干擾電平的限制。

2.越區切換的定義當移動臺從一個小區（指基站或者基站的覆蓋范圍）移動到另一個小區時，為了保持移動用戶的不中斷通信需要進行的信道切換稱為越區切換，

3.越區切換的分類從技術上分：當一次切換被觸發后，一個新的信道將被建立，通信將轉接到新的鏈路，同時，原來的信道被釋放。切換處理過程可以根據新鏈路的建立途徑(舊鏈路的釋放是發生在新鏈路的建立之前、之中或之后)來分類。硬切換：新的連接建立前，先中斷舊的連接；軟切換：指既維持舊的連接，又同時建立新的連接。

硬切換：硬切換的特點是移動臺在硬切換情況下，同一時刻只越區切換占用一個無線信道，它必須在一個指定時間內，先中斷與原基站的聯系，調諧到新的頻率上，再與新基站取得聯系，在切換過程中可能會發生通信短時中斷。硬切換主要是不同頻率的基站和扇區之間的切換。

軟切換：軟切換的特點是在軟切換過程中，兩條鏈路及相對應的兩個數據流在一個相對較長的時間內同時被激活，一直到進入新基站并測量到新基站的傳輸質量滿足指標要求后，才斷開與原基站的連接。軟切換是同一頻率下不同基站之間的切換。

從小區的性質上分：同一交換中心基站之間的越區切換；同一BSC之間的切換；不同BSC之間的切換；不同交換中心之間基站的越區切換；微小區與宏小區之間的切換；同基站內不同扇區的切換；不同運營商之間的切換。

4.三種體制下的越區切換WCDMA與CDMA2000均采用軟切換，TD-SCDMA采用接力切換。

WCDMA中的軟切換

它是采用移動臺發起的異步軟切換方式進行的導頻切換，基站需要確定在什么時間、什么位置為移動臺啟動軟切換算法。論文大全。WCDMA的移動臺可在同一頻率下檢測到其他基站與本基站的信號，確定它們之間的時間差。檢測到的時間信息經由本基站到達新的候選基站，候選基站調整它新的專用信道的發射時間，即在發送信息的時間上進行調整，使不同基站在這個信息比特期間與下行碼道同步。無線鏈路增加和釋放過程：（1）小區2的導頻信號強度逐漸增強，當小區2的導頻強度Ec/Io達到(最好導頻Ec/Io－(報告門限－增加滯后門限))并維持T時間，而此時候選集沒有滿，小區2此時被加入到候選集里。該項動作也稱為無線鏈路增加。（2）小區3的導頻信號強度逐漸增加并開始超過最早的小區1的導頻信號強度，在小區3的導頻（最好候選導頻）強度Ec/Io達到（最弱導頻Ec/Io+替換滯后門限）并維持T時間，而此時候選集的數目已滿（假設此時系統設置的候選集最大數目是兩個），小區3（候選集中最強的信號）此時替代小區2（候選集里最弱的信號）被加入到候選集里，小區1同時被移出候選集。該項動作也被稱為無線鏈路增加和釋放。論文大全。（3）此時候選集中小區3的導頻信號強度逐漸減弱，當小區3的導頻強度Ec/Io弱到（最好導頻Ec/Io－（報告門限+刪除滯后門限））并維持T時間，小區3（候選集里最弱的信號）此時被移出候選集。該項動作也稱無線鏈路的釋放。

CDMA2000中的軟切換

它也是導頻切換，移動臺不斷地搜索著激活類、候選類、鄰近類、剩余類各個導頻的強度，并且根據導頻強度維護各個類，當移動臺靠近切換區時，移動臺開始以下操作過程：（1）導頻p2強度超過了T_ADD，但尚未到達動態門限，移動臺將這個導頻移到候選集；（2）導頻p2強度超過了[(SOFT_SLOP/8)×10×log10(PS1)+ADD_INTERCEPT/2]，移動臺發送導頻強度測量消息；（3）移動臺收到擴展切換指示消息DROP_INTERCEPT/2，將p2移入激活集，開始宏分集，而后發送切換完成消息；（4）導頻p1的強度下降低于動態門限[(SOFT_SLOPE/8)×10×log10(PS2)+DROP_INTERCEPT/2]移動臺開始啟動發送切換定時器；（5）切換下降定時器超時，移動臺發送導頻強度測量消息給基站；（6）移動臺收到切換指示消息，將p1移入候選類。而后發送切換完成消息；（7）導頻p1的強度下降低于T_DROP。移動臺開始啟動發送切換定時器；（8）切換下降定時器超時，移動臺將p1從候選類移到鄰近集。

TD-SCDMA中的接力切換

接力切換是一種基于智能天線的切換方案。它利用精確的定位技術，在對移動臺的距離和方位進行定位的基礎上，根據移動臺方位和距離作為輔助信息，來判斷移動臺是否移動到了可進行切換的相鄰基站臨近區域。實現接力切換的必要條件是：網絡要準備獲得移動臺的位置信息，包括移動臺的信號到達方向(DOA)以及移動臺與基站的距離。在TD-SCDMA系統中，由于采用了智能天線和上行同步技術，系統較容易獲得移動臺的DOA，從而獲得移動臺的位置信息。具體過程是：利用智能天線和基帶數字信號處理技術，可以使天線根據每個移動臺的DOA為其進行自適應的波形賦形。對每個移動臺來講，仿佛始終都有一個高增益的天線在自動跟蹤它，基站根據智能天線的計算結果就能確定移動臺的DOA，從而獲得移動臺的方向信息；利用上行同步技術，系統可以獲得移動臺信號傳輸的時間偏移，進而計算得到移動臺與基站之間的距離；經過前兩步之后，系統就可準確獲得移動臺的位置信息。

通過比較WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA中的切換技術，可以得到下面的結論：

在測量過程中，軟切換和硬切換都是在不知道移動臺準確位置的情況下進行切換、測量的，因此需要對所有的鄰小區進行測量，然后根據給定的切換算法和準則進行切換判斷和目標小區的選擇。論文大全。

而接力切換是在知道移動臺精確位置的情況下進行切換測量，所以它沒有必要對所有鄰小區進行測量，只需對與移動臺移動方向一致的、靠近移動臺一側少數幾個小區進行測量，然后根據給定的切換算法和準則進行切換判斷和目標小區的選擇，就可以實現高質量的越區切換。

5.越區切換的應用越區切換作為通信系統的關鍵技術，它可廣泛應用于各種場合。例如，近年來地空數據通信的使用改變了對空作戰指揮模式，而實現指控系統對空中平臺遠距離、大區域、不間斷地引導指揮，關鍵在于實現空中平臺的越區切換；GSM―R鐵路專用移動通信系統，為鐵路提速和客運專線提供網絡化、智能化、綜合化的行車調度指揮系統，越區切換技術是GSM―R移動性管理中的關鍵技術；雙卡雙模手機中的應用等。

參考文獻

[1]《GSM―R越區切換分析與優化》，北京交通大學，電子信息工程學院麗聰、來尉

[2]《TD-SCDMA系統原理與關鍵技術》，大唐移動通信設備有限公司

篇4

【關鍵詞】照明光源；無線網絡；智能控制

1.前言

目前我國照明用電量占建筑用電的20%-30%，智能照明電氣公司生產的場景控制器和調光產品基本上都采用開環控制，根據區域要求打開光源并調節光的輸出，這樣很難達到該環境最合理的照度，通常調節好一個照度水平后，不會再根據該環境的光線強度來改變照度。這種不合理的控制光源方法，增加了用電量，造成大量污染。無線傳感器網絡技術是本世紀最具影響力的技術之一，如果將無線傳感技術應用到照明控制系統中，不僅會大大減少成本，而且節約資源，避免不必要的浪費。

本文提出的照明控制系統主要利用短距離無線通信和CAN總線技術，應用于小環境光源照明控制，由無線通信基站、無線通信從站和終端節點組成。本方案適合小環境光源控制，克服了自動化程度低、管理比較混亂、控制相對分散的傳統照明控制系統的缺點，為人們生活提供一個更加智能化的環境。

2.原理及技術

本研究方案主要應用到短距離無線通信技術和CAN總線技術。其中，短距離無線通信技術采用低功率短距離無線通信技術，采用nRF905無線射頻收發芯片。無線通信基站由STC89C52和nRF905無線收發器組成。STC89C52為改基站的控制芯片，用來產生控制信號，并對從站返回的狀態做出反應，確保照明光源運轉正常；nRF905無線收發器為基站信號發送設備，通過nRF905完成對控制信號的發送和對從站發送的照明光源狀態信號的接收。

2.1 短距離無線通信

隨著通信和信息技術的不斷發展，短距離無線通信技術的應用步伐不斷加快，正日益走向成熟。一般意義上，只要通信收發雙方通過無線電波傳輸信息且傳輸距離限制在較短范圍（幾十米）以內，就可稱為短距離無線通信。短距離無線通信技術的工作頻段為ISM頻段，使用這類頻段不需要任何許可證，通常只要求發射不超過一定的功率（通常低于1W），只要不干擾其它頻段即可。目前常見的短距離無線通信經常應用于以下幾個ISM頻段：27MHz頻段；2.4GHz頻段和315MHz；433MHz和868MHz等頻段。

2.2 CAN總線

CAN總線是德國BOSCH公司從80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發的一種串行數據通信協議，它是一種多主總線，通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。通信速率可達1MBPS。CAN總線是具有通信速率高、容易實現、且性價比高等諸多特點的一種已形成國際標準的現場總線，是最有前途的現場總線之一。

3.選用部件

本方案所用設備主要為PHILIPS半導體生產PCA89C250收發器、SJA1000控制器和挪威Nordic公司nRF905無線收發器。

PCA82C250是CAN控制器的物理接口，其主要作用是：給BUS提供差動發送信號，給CAN控制器提供差動接受信號。該芯片采用5V直流電供電，PCA82C50是針對汽車中高速通訊的應用而設計，符合ISO11898標準。

SJA1000是一種CAN獨立控制器，通常用于自動化領域，用來控制區域網絡控制。SJA1000與控制器Basic CAN最主要的不同在于SJA1000提供了Pelican的全新工作模式，在該模式下，CAN總線符合全部的CAN2.0B協議。

挪威Nordic公司的nRF905芯片主要應用于小面積區域。nRF905在無線數據通信、無線報警及安全系統、無線監測、無線開鎖、家庭自動化和玩具等諸多領域得到廣泛應用。

4.系統硬件

4.1 nRF905通訊模塊

nRF905與STC89C52單片機硬件接口如圖1所示。

4.2 CAN控制收發器

本方案用到的PCA82C250芯片是為CAN協議配置的物理總線接口，能夠為CAN總線提供差動發送能力，為SJA1000提供差動接收能力。圖2為SJA1000與PAC82C250組成的硬件圖。

5.系統軟件

硬件操作需要通過軟件來實現。軟件的基本操作包括初始化和常規服務兩部分。初始化服務包括SJA1000和nRF905兩個芯片的初始化，SJA1000發送和接收的配置，nRF905的發送和接收的配置；常規服務包括：無線通信基站、無線通信從站、無線終端節點之間的通信。

5.1 CAN總線操作

初始化SJA1000芯片，配置SJA_MOD寄存器，進入復位模式，確定驗收濾波器模式；配置SJA_CDR0寄存器，選擇PeliCAN模式，禁止SJA1000的CLKOUT引腳；配置總線定時寄存器波特率設置為125Kbps，配置輸出控制寄存器為正常輸出模式，TX0為下拉，TX1為下拉；配置命令寄存器釋放接收緩沖器，配置驗收濾波寄存器。

5.2 無線數據操作

初始化nRF905，nRF905所有配置都是通過SPI接口進行，SPI接口由5個寄存器組成，只有在掉電模式和Standby模式是激活的。置高PWR_UP，置低TRX_CE使nRF905工作于Standby模式。SPI接口包括5個內部寄存器：狀態寄存器、RF配置寄存器、發送地址寄存器、發送有效數據寄存器、接收有效數據寄存器。通過配置RF配置寄存器可使nRF905正常運行。

5.3 CAN總線數據發送

CAN發送：發送緩沖器配置分為描述符區和數據區，描述符區第一個字節是幀信息字節，它說明了幀格式（標準幀格式或擴展幀格式）、遠程或數據幀和數據長度。標準幀格式有兩個字節的識別碼，擴展幀格式有4個字節的識別碼，數據長度最長為8個字節，發送緩沖器長13個字節。配置發送緩沖器工作在擴展幀格式，發送數據幀，數據長度為8個字節，識別碼與下位機匹配，發送數據為nRF905無線接收的數據。檢測狀態寄存器，接收狀態位為0、發送完成狀態位為1且發送緩沖器狀態位為1，則將發送緩沖器數據放入TX緩沖器，命令寄存器SJA_CMR發送請求位置1，發送數據。

5.4 CAM總線數據接收

CAN接收：中斷寄存器SJA_IR接收中斷位置高，開始接收RX緩沖區數據，將數據存入接收緩沖區，存儲完成后接收緩沖器位置高釋放RX緩沖區；釋放仲裁丟失捕捉寄存器和錯誤捕捉寄存器。

5.5 無線數據發送

nRF905發送：TRX_CE=0，TXEN=0，nRF905處于SPI編程；CSN置低，SPI等待一條指令W_TX_PAYLOAD=“00100000”，寫TX有效數據，寫操作從字節0開始；發送TX緩存存放數據；CSN置高；CSN置低，SPI等待一條指令，W_TX_ADDRESS=“00100010”，寫TX地址，全部寫操作從字節0開始；發送TX緩存存放地址；CSN置高；TRX_CE置高開始發送；發送完成后TRX_CE置低。

5.6 無線數據接收

nRF905接收：TRX_CE=1，TXEN=0，nRF905處于接收狀態；DR=1&&TRX_CE==1&&TXEN==0是否為1，判斷是否有新數據傳入且數據接收完成，TRX_CE=0進入Standby模式；CSN置低，SPI等待一條指令，R_RX_PAYLOAD=“00100100”，讀RX有效數據，讀操作從字節0開始；CSN置高；TRX_CE=1。

5.7 無線通信基站控制

常規服務即無線通信基站工作包括：在完成對nRF905芯片的初始化后使TXEN和TRX_CE引腳置低，nRF905處于SPI編程，將nRF905所發地址及數據寫入緩存，置高TRX_CE和TXEN引腳，發送數據，發送不成功則重新發送，如果成功，置低TRX_CE，等待下一個數據發送。

6.系統測試

將CAN收發器單片機的串行接口與PC機串口相連，利用PC機串口通信程序將數據通過串口發送給CAN接收器，實現CAN節點的收發數據測試。串行通信的參數設置為：串口端口號：1；波特率：9600bps；數據位：8位；停止位：1位。

在使用串口時先要打開串口，然后將數據傳給CAN節點單片機。發送數據中要包含無線控制器的下位機地址和其他控制信息，如在實驗中使用的節點地址為0x00020406、其他控制數據為34。34對應的二進制數據為00110100。實驗表明，本方案給出的無線與有線混合的網絡控制系統工作正常。

無線通信基站發送0X34到無線通信從站，從站接收信號后通過CAN總線發送至終端節點，終端節點接收并在數碼管顯示接收數據，并控制下面LED燈相應的暗滅，顯示正常發送RXOK信號通過CAN總線傳輸至無線通信從站，從站將信號發送至基站，基站接收信號并將數碼管置零，等待下一個發送信息。

7.小結

該系統能利用有線與無線網絡相結合完成對光源的控制，取得了較好的效果，綜合了有線和無線網絡的各自優點，使得網絡控制成本更低、網絡利用率更高、系統智能化更強，便于網絡的管理和應用，適合學校、家庭、政府、企業等場所應用，該網絡結構的應用將具有可觀的社會效益和經濟效益。

參考文獻

[1]盧志強.無線控制網絡的研究[D].西安：西安科技大學碩士學位論文，2004.

[2]黃曉霞.無線傳感器網絡在綠色照明系統中的應用[D].上海：同濟大學碩士學位論文，2007.

[3]黃艷玲.智能控制技術在住宅照明控制中的應用研究[D].重慶：重慶大學碩士學位論文，2003.

[4]孫宗智，王濤.一種智能照明控制系統方案的研究[J].信息技術與信息化，2010（1）：55-57.

[5]張岳軍.智能照明系統的研究與開發[D].浙江：浙江大學碩士學位論文，2006.

[6]董珀.智能照明控制系統及其新技術研究[D].上海：東華大學碩士學位論文，2010.

篇5

【關鍵詞】溫度 at89s52 nrf9e5

1 引言

由于在局部的溫度通常具有不一致性，因此在檢測環境溫度時，傳統的單一測點測量溫度的方法并不能夠準確說明實際的溫度信息。在同一環境中，對多點進行溫度測量，能夠有效解決這一問題，使得溫度測量更加準確。但是多點溫度測量的溫度測量點比較分散，如果使用傳統的有線布線方式的話，則系統設計復雜，十分麻煩。本論文設計了一種基于無線傳輸的溫度采集系統，采用了nrf9e5無線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機，溫度測量的傳感器為ds18b20[1]。

本論文首先介紹系統整體設計方案，然后分別簡要介紹硬件電路設計以及部分軟件程序設計。

2 系統方案

無線數據傳輸按照傳輸方式的不同，可以分為：點對點、點對多點以及多點對多點。本論文所設計的系統由主控芯片51單片機、主接收器以及多個測量終端組成。每個測量終端都是通過無線傳輸模塊nrf9e5傳遞數據，進而形成無線傳輸的溫度采集系統。系統框圖如圖1所示。

將相應的溫度傳感器分布在所要測量環境的不同位置，就能夠精確評估環境溫度。然后再將這些測量得到的溫度經過無線通信模塊發送到主控芯片上，主控芯片對數據進行處理和顯示。

3 硬件電路設計

3.1 無線數據傳輸模塊

nrf9e5具有和8051相互兼容的微控制器，但是時序和指令都與其有些差別。nrf9e5與cpu的數據交換是通過串口來進行的。

nrf9e5和其他模塊通信主要是通過自身內部的并行口和內部的spi口。nrf9e5與nrf905等具有一樣的功能。收發器在與微控制器進行數據交換的過程中，主要是通過片內的spi和并行口。在要傳輸通信的數據準備好之后，就能夠產生中斷，供微控制器使用。

3.2 溫度測量電路

溫度檢測的方法有很多，比如采用熱電偶等。但是本論文采用的是ds18b20溫度傳感器。該溫度傳感器采用的是one-wire總線，即只采用一根信號線與單片機進行連接。該測溫傳感器能夠測量零下55度到125攝氏度的溫度范圍，同時分辨率能夠達到0.5攝氏度。工作電壓范圍很寬，一般為3.0至5.5v。

3.3 主控芯片

本論文設計的數據采集器使用的主控芯片是at89s52單片機。msc-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的at89s52單片機就是基于這款單片機的。msc-51單片機的基本架構被atmel公司購買，繼而在其基本內核的基礎上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內核的單片機具有很多優點，因此無論是在工業上還是在一些電子產品上應用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統中占據很大市場。

下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。這款單片機具有最大能夠支持的64k外部存儲擴展，同時還具有8k字節的flash空間。該單片機具有4組i/o口，分別是從p0到p3，同時每組端口具有8個引腳。每個引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說的引腳復用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5v。

4 軟件設計

4.1 通信協議

本系統為單點對多點的無線通信，主接收器在可靠通信范圍內分別與每個數據終端通信。主接收器與每個數據終端都有一個唯一的地址，因此在通信過程中必須明確接收方的地址。系統通信協議定制如表1所示。

4.2 溫度測量程序

本論文采用的溫度傳感器是one-wire總線的器件，與主控芯片進行一根數據線連接，就能夠同時實現數據和時鐘信號的雙向傳輸。但是這樣就要求主控芯片的時序必須具有嚴格的要求。在出廠之前，每個器件的rom上都光刻上64位的編碼，這個編碼地址序列是唯一的，我們可以通過這個編碼地址序列來進行多

點的組網。但是本論文所設計的溫度采集系統，在每一個結點只是用一個溫度傳感器，因此在程序中并不需要讀取其rom編碼。

5 總結

在實際的溫度測量過程中，測量單點的溫度往往并不能夠準確反映實際溫度信息，需要對同一環境進行多次測量，同時要對多個溫度節點進行測量。但是多點溫度測量的溫度測量點比較分散，如果使用傳統的有線布線方式的話，則系統設計復雜，十分麻煩。本論文設計了一種基于無線傳輸的溫度采集系統，采用了nrf9e5無線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機，溫度測量的傳感器為ds18b20。本論文首先介紹系統整體設計方案，然后分別簡要介紹硬件電路設計以及部分軟件程序設計。

參考文獻

[1]馬祖長，孫怡寧，梅濤.無線傳感器網絡綜述[j].北京：通信學報，2004，25（4）：15-17.

[2]鄭啟忠，耿四軍，朱宏輝.射頻socnrf9e5及無線數據傳輸系統的實現[j].單片機與嵌入式系統應用，2004（8）：51-54.

[3]季一錦，尹明德.一種基于nrf9e5的無線監測局域網系統的設計[j].國外電子元器件，2004，（12）：22-25.

[4]盛超華，陳章龍.無線傳感器網絡及應用[j].微型電腦應用，2005，21（6）.10-13.

篇6

論文摘要：文章介紹了數字通信系統的技術特點，并與傳統的模擬信號對比闡述了數字信號的優勢，然后對數字通信系統的應用方法進行淺析。

一、數字通信系統

數字通信是指用數字信號作為載體來傳輸信息，或者用數字信號對載波進行數字調制后在傳輸的通信方式。它的主要技術設備包括發射器、接收器以及傳輸介質。數字通信系統的通信模式主要包括數字頻帶傳輸通信系統、數字基帶傳輸通信系統以及模擬信號數字化傳輸通信系統三種。

數字信號與傳統的模擬信號不同，它是一種無論在時間上還是幅度上都屬于離散的負載數據信息的信號。與傳統的模擬通信相比其具以下優勢：首先是數字信號有極強的抗干擾能力，由于在信號傳輸的過程中不可避免的會受到系統外部以及系統內部的噪聲干擾，而且噪聲會跟隨信號的傳輸而進行放大，這無疑會干擾到通信質量。但是數字通信系統傳輸的是離散性的數字信號，雖然在整個過程中也會受到的噪聲干擾，但只要噪聲絕對值在一定的范圍內就可以消除噪聲干擾。其次是在進行遠距離的信號傳輸時，通信質量依然能夠得到有效保證。因為在數字通信系統當中利用再生中繼方式，能夠消除長距離傳輸噪音對數字信號的影響，而且再生的數字信號和原來的數字信號一樣，可以繼續進行傳輸，這樣一來數字通信的質量就不是因為距離的增加而產生強烈的影響，所以它也比傳統的模擬信號更適合進行高質量的遠距離通信。此外數字信號要比模擬信號具有更強的保密性，而且與現代技術相結合的形式非常簡便，目前的終端接口都采用數字信號，同時數字通信系統還能夠適應各種類型的業務要求，例如電話、電報、圖像以及數據傳輸等等，它的普及應用也方便實現統一的綜合業務數字網，便于采用大規模集成電路，便于實現信息傳輸的保密處理，便于實現計算機通信網的管理等優點。

要進行數字通信就必須進行模數變換，也就是把由信號發射器發出的模擬信號轉換為數字信號。基本的方法包括：首先把連續形的模擬信號用相等的時間間隔抽取出模擬信號的樣值。然后將這些抽取出來的模擬信號樣值轉變成最接近的數字值。因為這些抽取出的樣值雖然在時間進行了離散化處理，但是在幅度上仍然保持著連續性，而量化過程就是將這些樣值在幅度上也進行離散化處理。最后是把量化過后的模擬信號樣值轉化為一組二進制數字代碼，并最終實現模擬信號數字化地轉變，然后將數字信號送入通信網進行傳輸。而在接收端則是一個還原過程，也就是把收到的數字信號變為模擬信號，通過數據模變換再現聲音以及圖像。如果信號發射器發出的信號本來就是數字信號，則不用在進行數據模變換的過程，可以直接進入數字網進行傳輸。

二、數字通信系統的應用

數字通信系統的關鍵性技術包括編碼、調制、解調、解碼以及過濾等。其中數字信號的調制以及解調是整個系統的核心也是最基本、最重要的技術。

數字調制是通過對信號源的編碼進行調制，將其轉換成為能夠進行信道傳輸的頻帶信號，即把基帶信號（調制信號）轉變為一個高頻率的帶通信號（已調信號），而且由于在傳輸過程中為了避免信息失真、傳輸損耗以及確保帶內特性等因素，在進行信號進行長途傳輸以及大規模通信活動時必須對數字信號進行載波調制。現階段的數字信號調制主要分為調幅、調相以及調頻三種。調幅是根據信號的不同，通過調節正弦波的幅度進行信號調制，目前最常見的數字信號是幅度取值為0和1為代表的波形，即二進制信號；調相是由于載波的相位受到數字基帶信號（調制信號）的控制，通常情況下載波相位和基帶信號是保持一致的，例如二進制基帶信號為0時，載波相位相應也為0；調頻是利用數字信號進行載波頻率的調制。解調就是講載波信號提取出來并經過還原得到信息的過程，它是調制的逆過程也被稱為反調制。目前解調的類型分為相干解調和非相干解調兩大類。數字通信的質量通常用信息傳輸速率、符號傳輸速率以及消息傳輸速率這三個指標來衡量。對于數字通信系統的性能指標通常用信息傳輸速率、符號傳輸速率以及消息傳輸速率這三個指標來衡量。

通信系統向數字化時代的轉變就是要從有線通信想無線通信，從公用移動網絡到專用網絡，從而實現全球化的數字通信理念。而且通過現有的綜合業務數字網絡為基礎，通過一個多用途的用戶網絡接口就可以輕松實現信號發出端到接收端全程數字傳輸與交換的新型通信網。利用這種新型技術可以擴充通信業務的范圍，而且還具有更加經濟以及靈活的特點，能夠與現有的計算機互聯網、多媒體信息網、公共電話網以及分組交換數字網等進行任意轉換。隨著數字通信設備的發展和不斷完善，利用微處理技術對數字通信系統的信號進行轉變，還能夠使設備更加靈活的應用到各種長途以及市話當中。由于長途通信線路的投資遠大于終端設備，為了提高長距離傳輸的經濟性，未來高度、大容量的數字通信系統也將成為主流趨勢，而且隨著數字集成電路技術的發展，數字通信系統的設備制造也越來越容易，成本更低、可靠性也更高。

三、結束語

數字通信系統是一種全新的利用數字信號進行消息傳輸的通信模式，伴隨著社會的不斷發展，數字通信的應用也已經越來越廣泛，在我們日常生活中的電腦、手機上網、視頻電話、網絡會議以及數字電視等都是通過數字通信系統來進行信號傳輸的，而且由于社會的發展人們對各種通信業務的需求量也在逐漸增加，在光纖傳輸媒介還沒有完全普及以前，數字通信系統主要是利用電纜、微波等有限的媒介進行傳輸，但目前光纖技術的發展無疑將會推動數字通信的發展。隨著數字通信系統也正在向智能化化、高速度以及大容量的方向迅速發展，相信在未來數字通信系統將會取代傳統的模擬通信系統而成為主導。

參考文獻

[1]張英.微處理機實現的數字通信[J].電子技術應用，2005.

[2]張曉林.電視數字通信[J].圖書館雜志，2005.

[3]王金保.通信基本知識[J].華北電力技術，2005.

篇7

10月6日下午,2009年諾貝爾物理學獎揭曉,高錕與美國貝爾實驗室的威拉德?博伊爾(Willard Boyle)、喬治?史密斯(George Smith)共獲殊榮。高錕的獲獎成果,是在英國標準電訊實驗室完成的。后來,他在香港中文大學做過九年校長(1987年至1996年),直至退休。

由于在光纖通信領域的開創性成就,高錕將獲得約140萬美元獎金的一半,博伊爾和史密斯發明了用于數字圖像技術的CCD傳感器,將各獲四分之一的獎金。

三位科學家40年前的研究,幫助構建了當下的信息時代,也為自己贏得了諾貝爾獎。

高錕與低損耗光纖

20世紀60年代初,激光器的發明給光通信研究帶來了新的希望――激光束不僅具有亮度高等優點,還可以在光纖中傳播。

但由于缺乏穩定、可靠和低損耗的傳輸介質,光通信似乎仍是一個遙不可及的目標,因為光信號在當時的光纖材料中只能傳輸20米。

當時,高錕是國際電話電報公司旗下英國標準電訊實驗室的一名研究人員。他1933年11月出生在上海的一個書香門第,孩提時代的他就喜歡科學實驗,甚至自制過小型炸藥彈丸。

后來,高錕隨家人遷居香港,曾在香港圣約瑟書院就讀。1954年,他遠赴英倫,在倫敦大學攻讀電機工程。

與不少同行因此對光纖傳輸的技術前景產生懷疑不同,高錕研究團隊認為更值得關注的,是光纖原材料問題。

他后來回憶道:“那時面對的最大難題,就是玻璃的雜質問題。玻璃看似透明,其實雜有不純的元素,所以我們構想,假若有一種沒有雜質的玻璃,光波的傳導就不會衰減。”

1966年6月,高錕與同事喬治?霍肯(George Hockham)在《電氣電子工程師學會學報》上發表題為“用于光頻的光纖表面波導”的論文指出,提純原材料后可制造出適合長距離通信使用的低損耗光纖:在純的玻璃纖維中,光信號可傳輸100公里以上。

這一研究奠定了光纖通信的基礎。這一年,他年僅32歲。1970年,美國康寧公司研制出第一種超純光纖。1975年,英國安裝了世界上第一套光纖通信系統。

北京郵電大學前校長林金桐對記者說:“從高錕和霍肯的論文,到世界上第一個商用光纖通信系統的誕生,僅用了十年時間,這在重大科學研究成果向現實生產力轉化的眾多案例中,顯得格外突出。”

諾貝爾獎評委會在新聞公報中表示,這些低損耗的玻璃纖維推動了因特網等寬帶通信的發展,光在這些玻璃纖維中流動,文本、音樂、圖像和視頻可在瞬間進行全球傳輸,“如果我們拆開密布全球的玻璃纖維,將得到一條10億公里以上的長線,足夠環繞地球2.5萬多圈。”

香港中文大學前任校長金耀基甚至將高錕研究成果的重要性,與印刷術、火藥、指南針等中國古明相提并論,“今天生活在網絡社會,就是因為光纖的發明改變了我們的生活。”(更多關于高錕的資料,見本期“華人”欄目)

貝爾實驗室和CCD

在現代的高速網絡通信中,數字圖像是最主要的承載內容,而這很大程度上要歸功于本年度諾貝爾物理學獎的另一項獲獎內容――美國朗訊公司貝爾實驗室的威拉德?博伊爾和喬治?史密斯發明的用于數字圖像的裝置:電荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)。

博伊爾1924年出生于加拿大,26歲時在加拿大麥基爾大學獲得博士學位。他在1953年加入貝爾實驗室,并在1962年與同事首先發明了可以連續運行的紅寶石激光器。

史密斯1930年出生于美國,29歲時在美國芝加哥大學獲得博士學位后也進入貝爾實驗室。

1969年10月的一天,史密斯走進同在貝爾實驗室半導體研究部門工作的博伊爾的辦公室,兩人進行了一場“頭腦風暴”。在不到兩個小時的時間里,博伊爾和史密斯在黑板上大致勾繪出一種新裝置的藍圖,兩人將其命名為電荷耦合器件。

這種新技術的源頭,還要追溯到愛因斯坦提出的光電效應,即通過光電效應,光可以被轉變為電信號。然而,如何在極短時間內收集并讀出信號,看上去卻是一個無法逾越的技術挑戰。因此,一開始,很多同行都對CCD的概念嗤之以鼻。

但博伊爾和史密斯堅信自己的想法,并成功地將藍圖變成了現實。他們采用特殊的硅半導體材料,并將硅片細分為一個個“單元格”或者說“像素”,這樣,當光照射到像素之上,會產生信號電荷。當時,很多電子器件以電流或電壓作為信號,CCD則采用電荷作為信號。

信號電荷不僅可以在CCD內存貯,還可以穿越一排排的“像素”,在電極與電極之間快速傳輸(電荷耦合),并最終被讀出。

CCD的發明,帶來了攝影的一場革命。光能夠被電子化捕捉,而不再需要傳統的感光膠卷,數碼相機也得以走進千家萬戶。

篇8

【關鍵詞】地下通信 技術問題 解決途徑

伴隨著現代化武器的進步，國防通信的抗擊破壞問題引起了外軍的關注，要想提通信系統的抗擊破壞能力，常用的方法有多手段和多路由，除此之外，還可以通過建立抗擊破壞能力強的通信線路來應對緊急情況，提高國防通信系統的能力。本文中講述的軍事地下通信系統的抗擊破壞能力非常強，因為其收發信號的設備及天線都設置在地下坑道中，通過無線電波穿過地層進行信息傳送，即時坑道的密閉門呈現關閉狀態，也不會阻礙通信，所以，該通信系統有著與眾不同的生存能力。

1 電波傳輸的模式

1.1 “透過巖層”模式

“透過巖層”模式是借助電波穿過覆蓋層下面的低導電率巖層進行信息傳送，使用該模式必須先打若干幾百米以上的豎井，把發送和接收信息的天線插入低導電率巖層中。要想阻止電波衰減，可以采用低頻率，一般使用長波。該模式的通信距離比較短，使用百瓦以上發信功率時，通信距離僅幾公里。

1.2 “地下波導”模式

如果采用兆瓦級別的功率和低頻率，低導電率巖層的電率很小時，電波可以實現在覆蓋層下面和熱電離層上面兩個位置之間反射進行傳遞，該模式就是所謂的“地下波導”模式，通信距離有l到2千公里，但是該模式還處在探索時期。

上述兩種傳播模式的優點是：

（1）通信一般不受天電及電臺的影響；

（2）傳播條件不容易發生變化，信號比較穩定；

（3）通信保密性高。

缺點是：

（1）電波容易出現衰減現象；

（2）通信傳播速率較低。

1.3 “上一越一下”模式

使用模式時，天線以水平形式設在坑道中，電波從天線中反射出來后，先穿過地層，再折射到地面繼續傳遞，傳遞到接收地后再發生折射進入地層，最后到達接收天線，“上一越一下”模式的信號比較穩定、隱蔽，雖然與“透過巖層”模式和“地下波導”模式相比有點差，但是，它采用小功率就能夠實現較遠的通信距離，而且，天線設在坑道內，使用非常便捷。

2 地下通信的技術問題及其解決策略

2.1 地下通信的技術問題

開展地下通信較難，原因是：

2.1.1 天線效率較低

天線折射電波的能力比較小，而且天線設在地層下面，地面試半導電介質，吸收電波的能力很強，所以，天線效率較低。

2.1.2 接受地信號較弱

電波在傳輸過程中會受到“傳播衰減”，但是在地下通信中，電波不但會受到“傳播衰減’，而且不止一次，包括兩次“穿透衰減”和“折射衰減”，另外，天線效率較低，所以，接受地信號較弱。

2.1.3 天電影響較大

天電對中長波的影響較大，在華南地區的夏季，噪聲電平可達到90到120dB，遇到雷電天氣，天電影響會顯示為一串強烈的脈沖，通信會變得困難。

2.2 技術難點的主要解決途徑

2.2.1 準確安設天線

在坑道較好的情況下，天線盡量架設的長一些，這樣可以提升天線的輻射力。為了消除地面對其造成的損耗，天線應與坑道保持一定距離，方法是把天線架設在與坑道頂端相差5～10cm處，要想增加天線的有效長度，縮小天線輸入端口的容抗，這樣有助于配合電臺，應該讓天線輸出端口接地。

2.2.2 選擇合適的工作頻率

在地下通信中，選擇合適的工作頻率很重要，若選擇的工作效率較好，就能夠借助最小發信功率來實現通信目標，或者在發信功率固定時，可以在接受地得到較高的信噪比。與此相反，如果工作頻率選擇不正確，即使采用了較大發信功率，也無法實現通信聯絡目標。

2.2.3 采用弱信號接收技術

上述兩種途徑，都可以提高接受地的信噪比。但是使用了以上途徑，接受地的信噪依然較低，這時，采用弱信號接收技術，才能夠實現完成通信聯絡任務。

2.2.4 使用脈沖噪聲處理技術

比如采用“寬一限一窄”電路來減少脈沖帶來的干擾，最便捷的辦法是使用時間分集技術，就是把一個碼元分為幾個段，相隔一段時間進行傳輸，接收的時候，如果能保證任意一段不受干擾，就能夠接收到信息，這樣可以有效降低誤碼率。

3 地下通信的研究及應用概況

因為地下通信有著抗擊破壞能力強、信號隱蔽的優點，美國、蘇聯等國對這方面都加大了研究力度。從50年代開始，就涌現出了一大批有關地下通信的論文以及研究報告紛紛在期刊上發表。從70年代到今天，地下通信方面的論文依然在發表，60年代初期，美國為了防御蘇聯的核攻擊，在“大力神’導彈基地甚至“民兵”導彈基地建立了以“上一越一下”模式為基礎的地下通信系統，作為地下控制系統和發射井兩者聯系的線路。

關于美國M一x導彈的C3系統，是通過兩個地面控制中心借助設在地下的光纖網來進行指揮和控制工作。如果地面控制中心無法正常工作，該系統會改變為通過中頻無線電控制中心來進行指揮和控制工作，如果遇到敵人襲擊，地面混合空中的控制中心都癱瘓，這時保存著的導彈，可以通過安設在防御工程內部的中頻天線，接收和實施由美國指揮所采用VLF、LF和HF發來的命令來反擊核襲擊。據美國有關雜志的報道，前不久，蘇聯進行了借助低頻低信息率通信的地下傳遞試驗。

從以上這些消息我們可以知道：外軍關于地下通信的實際應用，一般是把它安設在核導彈基地以及指揮機關甚至是通信樞紐，它被作為一種應對緊急情況的通信手段來使用，而且它抗毀能力也比較強，由于重要的軍事設施是敵人摧毀的主要目標，所以，怎樣保證其在受到敵人突然襲擊后，依然可以完成最低要求的通信、指揮和控制工作這一點是十分重要的。

參考文獻

[1]張濤.漏泄電纜無線通信系統在地下礦山的應用與研究[D].中南大學，2006.

[2]司徒夢天.地下通信的原理及其在外軍通信中的應用[J].計算機與網絡，1991，Z1：87-94.

[3]宋曉鷗.基于軟件無線電的地下通信接收機設計與實現[J].電子器件，2014（04）：669-673.

[4]王美玲.基于電流場理論的地下數字通信系統設計與實現[D].哈爾濱工程大學，2013.

[5]李曉宇.井下無線通信研究與設計[D].武漢理工大學，2013.

[6]謝璐，楊玉華，單彥虎，武慧軍.應用于地下無線傳感器網絡的磁通信電路分析[J].儀表技術與傳感器，2016（08）：123-126.

[7]王智懿，趙江平，張浩，王海芹.地下礦山人員緊急通信研究與運用[J].煤礦安全，2009（04）：50-53.

篇9

(1)培養學生綜合運用所學知識，結合實際獨立完成課題的工作能力.

(2)對學生的知識面，掌握知識的深度，運用理論結合實際去處理問題的能力，實驗能力，外語水平，計算機運用水平，書面及口頭表達能力進行考核.

2.要求

(1)要求一定要有結合實際的某項具體項目的設計或對某具體課題進行有獨立見解的論證，并要求技術含量較高.

(2)設計或論文應該在教學計劃所規定的時限內完成.

(3)書面材料:框架及字數應符合規定

3.成績評定

(1)一般采用優秀，良好，及格和不及格四級計分的方法.

(2)評閱人和答辯委員會成員對學生的畢業設計或畢業論文的成績給予評定.

4.評分標準

優秀:按期圓滿完成任務書中規定的項目;能熟練地綜合運用所學理論和專業知識; 有結合實際的某項具體項目的設計或對某具體課題進行有獨立見解的論證，并有較高技術含量.

立論正確，計算，分析，實驗正確，嚴謹，結論合理，獨立工作能力較強，科學作風嚴謹;畢業設計(論文)有一些獨到之處，水平較高.

文字材料條理清楚，通順，論述充分，符合技術用語要求，符號統一，編號齊全，書寫工整.圖紙完備，整潔，正確.

答辯時，思路清晰，論點正確，回答問題基本概念清楚，對主要問題回答正確，深入.

(2)良好:按期圓滿完成任務書中規定的項目;能較好地運用所學理論和專業知識; 有一定的結合實際的某項具體項目的設計或對某具體課題進行有獨立見解的論證，并有一定的技術含量.立論正確，計算，分析，實驗正確，結論合理;有一定的獨立工作能為，科學作風好;設計〈論文〉有一定的水平.

文字材料條理清楚，通順，論述正確，符合技術用語要求，書寫工整.設計圖紙完備，整潔，正確.

答辯時，思路清晰，論點基本正確，能正確地回答主要問題.

(3)及格:在指導教師的具體幫助下，能按期完成任務，獨立工作能力較差且有一些小的疏忽和遺漏;能結合實際的某項具體項目的設計或對某具體課題進行有獨立見解的論證，但技術含量不高.在運用理論和專業知識中，沒有大的原則性錯誤;論點，論據基本成立，計算，分析，實驗基本正確.畢業設計(論文)基本符合要求.

文字材料通順，但敘述不夠恰當和清晰;詞句，符號方面的問題較少i圖紙質量不高，工作不夠認真，個別錯誤明顯.

答辯時，主要問題能答出，或經啟發后能答出，回答問題較膚淺.

(5)不及格:任務書規定的項目未按期完成;或基本概念和基本技能未掌握.沒有本人結合實際的具體設計內容或獨立見解的論證，只是一些文件，資料內容的摘抄.畢業設計(論文)未達到最低要求.

文字材料不通順，書寫潦草，質量很差.圖紙不全，或有原則性錯誤.

答辯時，對畢業設計(論文)的主要內容闡述不清，基本概念糊涂，對主要問題回答有錯誤，或回答不出.

對畢業設計(論文)質量要求

----論文內容符合任務書要求

1.對管理類論文要求:

·對畢業論文的要求是一定要有結合實際的本人獨立論證的內容.

·要求論點明確，立論正確，論證準確，結論確切

·論證內容要求有調查研究，有統計數據，對統計數據要有分析，歸納，總結，

·根據總結得出結論.

·最后有例證說明

管理類論文畢業論文行文的邏輯要領

增強畢業論文行文的邏輯力量，達到概念明確，論證充分，條理分明，思路暢通，是寫好畢業論文的關鍵.提高畢業論文行文的邏輯性，需把握以下幾點:

(1)要思路暢通

寫畢業論文時，思維必須具有清晰性，連貫性，周密性，條理性和規律性，才能構建起嚴謹，和諧的邏輯結構.

(2)要層次清晰，有條有理寫畢業論文，先說什么，后說什么，一層一層如何銜接，這一點和論文行文的邏輯性很有關系.

(3)要論證充分，以理服人，寫畢業論文，最常用的方法是歸納論證，即用對事實的科學分析和敘述來證明觀點，或用基本的史實，科學的調查，精確的數字來證明觀點.

(4)畢業論文行文要注意思維和論述首尾一貫，明白確切.

(5)文字書寫規范，語言準確，簡潔.

2.對工程設計性論文要求:

·有設計地域的自然狀況說明和介紹

·有原有通信網概況介紹及運行參數的說明

·有設計需求，業務預測

·有具體的設計方案

·有相應性能及參數設計和計算

·有完整的設計圖紙

例如: A市本地SDH傳輸網設計方案

一，A市概況簡介

二， A市電信局SDH傳輸網絡現狀(或PDH傳輸網絡現狀)

1， A市本地網網絡結構，交換局數量及位置，傳輸設備類型及容量

2， 存在的問題及擴大SDH網的必要性(或建設SDH網的必要性)----需求及業務預測

三， A市電信局SDH傳輸網絡結構設計方案

1， 網絡拓撲結構設計

2，設備簡介

3， 局間中繼電路的計算與分配

4， 局間中繼距離的計算

四， SDH網絡保護方式

1， SDH網絡保護的基本原理

2， A市電信局SDH網網絡保護方式的選擇及具體設計

五， SDH網同步

1， 同步網概念與結構

2， 定時信號的傳送方式

3， A市電信局SDH網絡同步方式具體設計

六， 方案論證，評估

3.計算機類型題目論文要求:

管理信息系統

·需求分析(含設計目標)

·總體方案設計(總體功能框圖，軟件平臺的選擇，運行模式等)

·數據庫設計(需求分析，概念庫設計，邏輯庫設計，物理庫設計，E-R圖，數據流圖，數據字典，數據庫表結構及關系)，

·模塊軟件設計(各模塊的設計流程)，

·系統運行與調試.

·附主要程序清單(與學生設計相關的部分，目的是檢測是否是學生自己作的).

校園網，企業網等局域網設計

·功能需求

·對通信量的分析

·網絡系統拓撲設計

·設備選型，配置

·軟件配置

·子網及VLAN的劃分

·IP地址規劃

·接入Internet

·網絡安全

例如:××人事勞資管理信息系統的開發與設計

1，開發人事勞資管理信息系統的設想

(1)人事勞資管理信息系統簡介

(2)人事勞資管理信息系統的用戶需求

2，人事勞資管理信息系統的分析設計

(1)系統功能模塊設計

(2)數據庫設計

—數據庫概念結構設計

—數據庫邏輯結構設計

(3)系統開發環境簡介

3，人事勞資管理信息系統的具體實現

(1)數據庫結構的實現

(2)應用程序對象的創建

(3)應用程序的主窗口

(4)菜單結構

(5)數據窗口對象的創建

(6)登錄程序設計

(7)輸入程序設計

(8)查詢程序設計

(9)報表程序設計

4，總結

設計報告格式與書寫要求

·設計報告應按統一格式裝訂成冊，其順序為:封面，任務書，指導教師評語，內容摘要(200～400字)，目錄，報告正文，圖紙，測試數據及計算機程序清單.

·報告構思，書寫要求是:邏輯性強，條理清楚;語言通順簡練，文字打印清楚;插圖清晰準確;文字字數要求1萬字以上例如:(1) A市本地SDH傳輸網設計方案

一，A市概況簡介

二， A市電信局SDH傳輸網絡現狀(或PDH傳輸網絡現狀)

1， A市本地網網絡結構，交換局數量及位置，傳輸設備類型及容量

2， 存在的問題及擴大SDH網的必要性(或建設SDH網的必要性)----需求及業務預測

三， A市電信局SDH傳輸網絡結構設計方案

1， 網絡拓撲結構設計

2，設備簡介

3， 局間中繼電路的計算與分配

4， 局間中繼距離的計算

四， SDH網絡保護方式

1， SDH網絡保護的基本原理

2， A市電信局SDH網網絡保護方式的選擇及具體設計

五， SDH網同步

1， 同步網概念與結構

2， 定時信號的傳送方式

3， A市電信局SDH網絡同步方式具體設計

六， 方案論證，評估

(2 ) A 地區GSM數字蜂窩移動通信系統網絡優化設計方案

一，A 地區GSM數字蜂窩移動通信現狀

1，A地區概況;人口，地形，發展情況

2，系統現狀;現有基站，話務狀況

3，現行網絡運行中存在的問題及分析

①接通率數據采集與分析

②掉話率數據采集與分析

③擁塞率數據采集與分析

4，話務預測分析計算

二，A 地區GSM數字蜂窩移動通信系統網絡優化設計方案

1，優化網絡拓撲圖設計

2，硬件配置及參數的優化

3，基站勘測設計及安裝

4，交換局容量及基站數量

5，傳輸線路的設計

三，網絡性能及分析對比

1，優化前網絡運行情況

2，數據采集與分析

3，撥打測試

四，網絡優化方案評價

(3 ) A 市無線市話系統無線側網絡規劃設計

一，無線市話網絡概述

1，A 市通信網絡發展情況

2，IPAS網絡特點

二，A 市本地電活網絡現狀

1，現有傳輸網絡結構

2，傳統無線網絡規劃

三，無線網絡規劃設計方案

1，A 市自然概況介紹

2，總體話務預測計算

3，IPAS網絡結構設計及說明

4，覆蓋區域劃分，基站數量預測計算

(l〉每個覆蓋區話務預測計算

(2)基站容量頻道設計

5，基站選址，計算覆蓋區域內信號覆蓋情況

6，尋呼區的劃分

(1〉各個網關尋呼區的劃分

(2〉各個基站控制器尋呼區的劃分

7，網關及CSC的規劃

(1)網關到CSC側 2M 鏈路設計

(2)CSC到CS線路設計

四，基站同步規劃

(4 )A 市 GSM無線網絡優化

一，GSM網絡概述

二，A市GSM網絡情況介紹

2.1 網絡結構

2.2 網元配置

2.3 現網突出問題表現

三，GSM網絡優化工作分類及流程

3. 1 GSM網絡優化工作分類

3.2 交換網絡優化流程

3.3 無線網絡優化流程

3.3.1 無線網絡優化流程

3.3.2 無線網絡優化流程的實際應用

四，網絡優化的相關技術指標

4.1接通率

4.2掉話率

4.3話務量

4.4長途來話接通率

4.5擁塞率

4.6 其它

五，無線網絡優化設計及調整

5.1 網絡運行質量數據收集

5.2 網絡質量優化及參數調整

篇10

民航通信中使用到的短波實質為無線電波,主要用于地面與飛機間的通信,其通信傳播方式主要有以下三種:

1.1地面波。地面波是沿著地球表面傳播的波,它沿著半導電性質和起伏不平的地表面進行傳播,一方面使電波的場結構不同于自由空間傳播的情況而發生變化并引起電波吸收,另一方面使電波不像在均勻媒質中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播,而是由于地球表面呈現球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進行。

1.2天波。天波是經過地面上空40~800公里高度含有大量自由電子離子的電離層的反射或折射后返回地面的電波傳輸方式。天波是短波的主要傳播途徑,可實現長距離的傳播,短波信號由天線發出后,經電離層的多次反射,傳播距離可以由幾百公里達到上萬公里,且不受地面障礙物阻擋。在天波傳播的過程中,路徑衰耗、大氣噪聲、時間延遲、電離層衰落、多徑效應等因素,都會造成信號的畸變與弱化,影響短波通信的效果。

1.3直接波。直接波是從發射天線到接收天線之間,不經過任何發射,直接到達,電波就象一束光一樣,所以有人稱它為視線傳播。由于民航中,飛機大多數時間都是在飛行,所以有些時候地、空之間的短波通信,實際上是可以靠直接波完成的。

2.短波通信的特點

與衛星通信、地面短波等通信手段相比,無線電短波通信有許多顯著的優點:(1)短波通信無需建立中繼站即可實現遠距離通信,(2)短波通信元器件要求低、技術成熟、制造簡單、設備體積小、價格便宜,建設和維護費用低;(3)設備簡單,目標小、架設容易、機動性強,即使遭到損壞也容易修理,由于其造價相對較低,可以大量裝備,因而系統頑存性強。(4)電路調度容易,靈活性強,可以使用固定設置,進行定點固定通信,也可背負或裝入車輛,實現移動中的通信。這些優點是短波通信被長期保留、至今仍被廣泛應用的主要原因。同時,短波通信也存在著一些明顯的缺點:(1)信道擁擠、頻帶窄;(2)短波的天波信道是變參信道,故信號傳輸不穩定;(3)大氣和工業無線電噪聲干擾嚴重;(4)天線匹配困難。

3.短波通信在民航中的應用

短波通信系統的主要用途是使飛機在飛行的各階段中和地面的航行管制人員、簽派、維修等相關人員保持雙向的語音和信號聯系,當然這個系統也提供了飛機內部人員之間和與旅客的聯絡服務。

3.1民航短波通信基本設備

民航短波地空通信設備由短波單邊帶發信機、短波單邊帶收信機、遙控器及地空選擇呼叫器組成,設備一律使用單邊帶抑制載波、模擬單信道無線電話工作方式。短波單邊帶發、收信機均采用全固態電路及頻率合成技術,頻率范圍為2.8～22MHz,發信機功率不大于6KW。

3.2民航短波通信地面站

民航短波通信地面站系統由三部分組成:短波機房設備、天線和饋線以及操作臺設備。短波機房設備作為大功率發射設備,通常設置在遠端,以減少對其他電子設備的干擾以及對操作員健康的影響。操作臺設備設置在操作終端附近,便于操作與管理。

3.2.1短波機房設備。短波機房設備的主要設備包括短波通信電臺、功放、預后選器、交流穩壓電源、光端機及一整套控制電纜,主要功能是傳送選呼信號和語音信號。短波電臺是整個系統的核心設備,地面與航空器上均有配備,用于收發信號,包括選呼信號和音頻信號。電臺的性能直接決定了整個系統的性能,電臺選型依據主要有兩點:符合用戶需求并且與飛機上電臺匹配。預后選器是為了提高系統的抗干擾能力而選擇的設備。光端機是地面站系統中實現遠程控制的接口設備,起著連接短波機柜和操作臺的作用。

3.2.2操作臺設備。操作臺設備由操作終端及監控軟件、選呼器、選呼控制器和光端機組成。操作員的所有操作都在監控軟件上進行。監控軟件實現對選呼器和短波電臺的遠程遙控,控制選呼器產生選呼代碼,呼叫對應的飛機,控制電臺的調制方式轉換和音頻信號收發,同時監測電臺的工作狀態。選呼器的功能是通過發射4個單音信號選擇通知某個飛機。選呼器提供了一個7針的音頻接口,包括一對平衡的選呼音頻輸出口、一個PTT輸出口和一個地線,其余3個口經改造用于同選呼控制器通信。選呼控制器作為選呼器、電臺和控制終端的中間設備,是實現系統自動化的關鍵,其基本作用是實現對電臺、選呼器、控制終端、音頻設備的信號轉接、電平匹配、遠程控制和狀態感知,并自動轉換調制方式。

3.2.3天線。天線的選擇具體根據用途來確定:近距離固定通信:選擇地波天線或天波高仰角天線。點對點通信或方向性通信:選擇天波方向性天線等。組網通信或全向通信:選擇天波全向天線。車載通信或個人通信:選擇小型鞭狀天線。3.3短波地空通信數據鏈系統在民用航空領域,由于我國地理復雜、疆域遼闊、超短波網絡尚不能實現完全覆蓋,短波依然是地空通信的主要手段。短波地空通信數據鏈系統作為民航數據通信系統的子系統,在當前興起的極地飛行中,有效解決了飛行盲區問題,對飛行安全起著非常重要的保障作用。短波地空通信數據鏈系統用于航空器飛行中保持與基地和遠方航站的聯絡。其系統構造由短波/超短波通信系統、衛星通信站、地空數據網及機載通信系統組成,短波地空通信數據鏈系統通過短波、超短波與衛星實現了近、中、遠程地空實時話音和數據通信。

4.結束語

近年來,隨著微型計算機、移動通信和微電子技術的迅速發展,短波通信技術有了新的突破性進展,出現了實時選頻、自適應、跳頻、差錯控制、多載波正交頻分復用(OFDM)調制及軟件無線電等新技術,使短波通信很好地彌補了它的缺點,還使短波通信的設備更加小型化、更加靈活方便,進一步發揮了短波通信設備簡單、造價低廉、機動靈活等固有的優點。短波通信必將在應急通信、抗災通信、特別是在軍事通信中發揮更重要、更廣泛的作用。因此。短波通信作為民航內部通信的重要手段,必將在今后較長時間內得到保持和發展。

參考文獻:

[1]JohbG.ProakisMasoudSalehi.通信系統原理.電子工業出版社.2006年6月

[2]游戰清.無線射頻識別技術規劃與實施[M].北京:電子工業出版社,2005

[3]談華生,周民.關于航空頻段通信導航業務受干擾問題的分析與思考.2004.06

[4]中國人民總裝備部.短波通信技術.國防工業出版社,2002