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1.1系統質量較差
水利自動化監控系統質量較差是制約系統發展最主要的原因。當前,大多數的水利自動化監控系統設計主要基于C/S架構,這種網絡架構的系統聯網難度較大,擴展性較差,隨著水利項目的發展,有些自動化監控系統已經無法滿足現實需求。并且一些水利單位使用版本較低的監控軟件,實際操作應用中經常出現數據泄露、死機等問題,直接影響了監控效果,水閘、水庫的防汛安全使人非常擔心。同時,水利自動化監控系統項目在硬件方面的質量也存在一些突出問題,在建設水利自動化監控系統時,往往會受到技術手段、管理水平等因素的影響,特別是專業施工技術人員的流動性較大,自動化監控建設不達標,再加上缺少專業的監管人員,有些水利工程建設了自動化監控系統,但是實用性較差,利用率很低,直接影響了實際水利自動化監控效果。
1.2缺少資金
水利項目建設往往需要大量的資金,自動化監控系統作為配套設施,往往在后期施工階段才開始進行,這使得自動化監控系統在建設時經常出現資金不足的情況,并且在前期規劃設計中對自動化監控系統建設的調研不充分,預算不合理,相應配套資金往往不能及時到位,直接影響了水利自動化監控系統的施工進度。同時,很多地區的水利項目發展缺少統一的規劃管理,地方政府和地區管理部門之間各自為政,在自動化監控系統建設方面溝通不足,造成水利自動化監控系統重復、盲目地建設。
2水利自動化監控系統無線通信技術應用
2.1實現網絡架構優化
結合實際的網絡環境,在水利自動化監控系統中運用無線通信技術,優化網絡架構,如網橋連接型,連接不同的局域網,為不同用戶提供基站接入和高層協議轉換,通過移動模式合理搭建局域網絡,將無線通信和有線通信有效結合起來,實現各個站點基地的轉化和接入,確保自動化監控系統網絡的互聯互通。同時,還可采用Hub接入型,科學搭建無線網絡,通過以太網來處理系統數據,實現內網交換,提高水利自動化監控系統的擴展性和利用率。
2.2在水利項目綜合管理中的應用
水利自動化監控系統在實際應用中,主要用于水庫防險加固、河道綜合治理等方面的監控。當前,我國各地區水利項目快速發展,政府部門在這方面的技術、資金支持也越來越多,這也促進了水利自動化監控系統建設和發展。在水利項目綜合管理中,水利自動化監控系統可采用廣域網與局域網、無線和有線相結合的組網方式,采用光電轉換,以光纜為信道,實現對于堤壩進行實時監控,在堤壩重點監測位置設置無線網絡監控終端,一方面合理鋪設電纜,另一方面應用無線通信技術,最大程度地降低水利自動化監控系統的誤碼率,確保信道及時恢復。并且無線局域網具有較高的可靠性和安全性,極大地節省了水利工程監測的人力、物力。
2.3在水利水情監控中的應用
水利、雨水等情況是水利水情監控的主要內容,所以大多數水利自動化監控系統都建設在深山區或者農村。常見的水利水情自動化監控系統主要包括農田水利和雨水情況的自動化監測系統。通過應用無線通信技術,結合雨水期、雨水量等情況,科學監測汛期的水位變化,做好防汛處理,并且水利自動化監控系統可以將雨水情相關信息進行共享,為防汛指揮部門提供重要參考。同時,農田水利監測主要包括土壤降水量、含水量、風速、水流速度等內容,由于農村條件有限,通過應用無線通信技術,可全面采集、實時監測這些信息,有效提高農田水利監測效率。
3結束語
我國水資源南北分布差異較大,人均水資源占有率較低,再加上頻繁發生各種自然災害,自古以來政府在水利項目方面就投入了大量的精力,然而效果卻不理想。當前,水利自動化監控系統在實際應用中存在很多問題,而通過應用無線通信技術,可實現水利信息數據的實時監控,極大地減少了重建、數據傳輸慢、數據誤差大等問題,不斷提高水利自動化監控水平。
作者:莫金想 單位:東莞市江庫聯網工程中心
【參考文獻】
[1]田野.基于無線通信技術的水利自動化監控系統研究[D].濟南:山東大學,2012.
[2]李雪林,任靜,李雪竹.基于無線通信技術的水利自動化監控系統研究[J].中國水運(下半月),2014(04):115-116.
一、射頻收發系統的構成及工作原理
射頻收發系統根據它的應用目的和使用環境的不同,會有不同的組成部分。但從射頻收發系統的工作原理來看,射頻發射機、射頻接收機、天線是系統的基本組成部分。(一)射頻發射機的構成及工作原理。射頻發射機是通過調制、功率放大、上變頻、濾波等手段把低頻的基本頻帶信號轉換為對應的高頻信號,并把處理后的信號經天線發出。天線、濾波器、數模轉換器、調制器、混頻器、放大器、本振器等組成射頻發射機系統。調制器通過數字調制或模擬調制的方式將低頻信號向高頻段傳播;本振器通過數字分頻電路、鑒相器電路,鎖相環電路等將頻率送至混頻器;濾波器可以對不同的信號進行分離,得到特定頻率的信號或消除干擾信號,濾波器種類繁多,實際使用時可根據需要處理信號的形式選用模擬濾波器或數字濾波器;數模轉換器主要作用是完成數字信號到模擬信號的轉換;混頻器主要作用是實現頻率變化,常用的有雙平衡混頻器和三平衡混頻器。放大器是把信號通過幅度放大器增大或降低,在經由功率放大器將信號功率放大用以滿足天線發射需要。(二)射頻接收機的構成及工作原理。射頻接收機主要作用是從天線接收的眾多信號中選出基本頻帶所需的有用信號并放大。射頻接收機的信號選擇能力關系到信號的接收質量,影響無線通信射頻收發系統的運行狀況。射頻接收機把天線接收到信號傳送至低噪聲放大器,通過兩次下變頻,將信號變為滿足需要的基本頻帶信號。射頻接收機主要性能指標要求包括:接收微弱信號的靈敏度要求,降低系統噪聲系數要求,相似頻率信號的選擇能力要求及射頻接收機接收信號大小比的動態范圍要求,射頻接收機的性能指標關系到無線通信射頻收發系統運行質量。
二、無線通信射頻收發系統的設計
無線通信射頻收發系統的設計包含射頻發射機的設計、射頻接收機的設計及天線的設計三大部分。設計必須符合射頻技術工作原理,使所設計的無線通信系統有良好的工作性能和較高的通信質量。(一)射頻發射機設計。影響射頻發射機設計的主要性能指標包括:平均載波頻率、發信載頻包絡、射頻輸出頻譜、射頻的功率控制、雜散輻射、相位及頻率誤差、互調衰弱、調制特性及頻率穩定度。射頻發射機設計是通過功率放大器完成相應的調制處理,改變信號頻率的結構,處理后的信號頻率經由天線發出。射頻發射機設計中,包含放大電路設計及晶體震蕩電路設計:放大電路設計時應選擇合適的三級管,滿足三極管靜態工作點電流適中合理調整電阻值保證電路內的工作電壓。常用的晶體震蕩電路為并聯晶體震蕩電路。晶體的質量及振子結構影響電路的振蕩性能。其中克拉潑振蕩電路工作最為穩定,回路受到電極管的影響被電容削弱掉,屬于電容反饋三點式振蕩器,所以克拉潑振蕩電路的頻率穩定性較高在射頻發射機設計中經常被使用。(二)射頻接收機設計。射頻接收機設計時應依據通信系統要求使用的信道及頻率進行基礎設計。首先依據射頻接收機的工作信道及頻率確定以下性能指標,首先依據中心頻率即射頻前端電路中濾波器的中心頻率來確定濾波器階數、放大器的增益及降噪聲系數;其次設置混頻器時需考慮中頻信號的頻率,符合輸入信號頻率和本振信號的頻率一致,同時選擇合適的頻率輸入到電壓源方便控制;最后設計搭建包含基帶電路、下變頻電路及射頻前端電路的射頻接收機電路圖。放大器同濾波器構成射頻前端電路,公分器、移相器及混頻器構成下變頻電路,由基帶放大器和信道選擇低通濾波器級聯的兩條支線構成基帶電路,電路基礎結構搭建完成后確定各電路基礎部分的電路元件完成射頻接收機設計。(三)天線的設計。無線通信射頻收發系統中的電磁波是通過天線進行接收和發射的,天線是系統重要組成部分,射頻接收機與發射機通過天線實現電磁波的傳送。天線可以實現將接收到的空間電磁波轉化為可經過傳輸線輸送的電磁波,反之亦可實現將送達天線的電磁波轉化為可空間傳播的電磁波,是一種電磁波傳送方式轉換設備。電磁波向空間輻射的載體是天線,天線的設計需要滿足以下特點方可實現電磁波的輻射:首先需要通過電場的高速變化在天線附近形成位移電流,電磁波的空間輻射是通過位移電流在空間內不斷的向前推進來實現的。位移電流的空間推進能力與天線的電源頻率有關,電源頻率越高電磁波的輻射能力越強。其次天線需要具有帶電的開放形結構才能實現輻射電磁波。
三、射頻接收機和發射機的測試
接收機和發射機測試時需完成發射機增益與泄露以及接收機輸入三階交調點、增益步進及噪聲系數等測試內容。首先,使用電源為射頻接收機供電,保證電源電壓為5V,使用頻譜儀對射頻接收機兩端的信號進行檢測。在輸出端檢測到的噪聲信號經過濾波器后被削弱,輸入端沒有信號被檢測到。根據信號經兩次下變頻后生成的基帶信號頻率范圍,確定接收機增益變化范圍,對發射機增益進行控制方便測試出接收機增益步進。其次,將噪聲源連接到噪聲分析儀器的輸入口上,在頻率范圍為10-100MHZ及掃描點為400的掃描精度下對噪聲分析儀進行校準,保證測試過程中噪聲分析的準確性。校準完成后將射頻接收機的輸出端噪聲信號連接到噪聲分析儀上,得出接收機的最大增益下噪聲系數。最后,發射機的系統功率決定電磁信號的傳播距離,射頻發射機的泄露值必須嚴格控制,防止影響發射系統的信噪比。在CGA中將信號發生器中的電磁波調至最大值,檢測發射機輸出功率,通過將頻譜儀的檢測端與發射機的輸出端信號相連,檢測發射機增益,得到邊帶及本振泄露功率與輸出功率的比值。
本文對無線通信射頻收發系統的構成及工作原理進行分析,明確無線通信射頻收發系統的設計要求及測試重點。科技的進步推動了無線通信射頻技術的快速發展,射頻技術在人們的生活中得到廣泛的應用,無線通信改變人們的生活及工作習慣,實現人與人、人與設備等方面的直接溝通。人們對無線通信系統的依賴性變強,要求變高。無線通信系統的工作性能和應用性能是系統設計的關鍵,依據無線通信射頻技術基本原理完成的設計才能得到認可和應用。
作者:劉中奇 沈學銀 單位:揚州萬方電子技術有限責任公司
參考文獻
[1]舒浩.新一代無線通信射頻收發機系統的研究和實現[D].西安電子科技大學,2011.
[2]韓科鋒.應用于2G/3G移動通信的多模發射機芯片的研究[D].復旦大學,2011.
【關鍵詞】無線通信技術;發展;研究
1.無線通信技術
1.1無線通信的定義
電磁波信號可以在自由空間中傳播,無線通信利用了電磁波的這一特性實現了空間中的信息交換。近年來無線通信技術發展飛快,應用領域也不斷拓寬。無線通信分為微波通信和衛星通信兩種通信模式。微波通信的優點是頻帶寬,通信容量大,缺點則是傳送的距離比較短,一般只有幾十千米,因此每隔幾十千米就要建立微波中繼站來保障通信網絡的暢通。而衛星通信是通過通信衛星作為中繼站來實現地面上不同通信體之間建立微波通信聯系,其優點是通信距離較遠。
1.2無線通信發展的特點
①公眾移動通信不斷增長,但世界各地發展不均衡。一方面,在許多移動通信普及率已經很高的發達國家和地區,新增移動用戶的數量在不斷減少;另一方面,在許多移動通信剛剛開始發展的發展中國家和地區,移動用戶數量猛量增長;但是,發達國家用戶創造的ARPU值要比發展中國家要高得多,而且,韓日等國在數據新業務方面的增長迅速,成為全球移動通信發展的新熱點。
②無線寬帶通信技術飛速發展,技術不斷更新升級。伴隨著傳統公眾移動通信的不斷發展,近年來全球寬帶無線接入技術領域研究和應用也十分活躍,各種寬帶無線接入技術的出現,如:寬帶固定無線接入技術、WLAN技術、UWB技術等等,給無線通信產業的發展注入了新的活力。
1.3無線通信技術的應用
無線通信技術被廣泛應用于生產生活領域,其中應用在工農業生產中的無線通信技術主要有兩種,包括短距離無線通信和遠距離無線通信技術。短距離無線通信技術具有安全性能高、耗能少、成本低、覆蓋率高等優點,遠距離無線通信技術具有信息量大、分辨率高、覆蓋率高、時相性強等優點,兩種無線通信技術為工農業生產提供了豐富的信息資源,促進了我國工農業的發展。
2.無線通信技術發展現狀
①第三代移動通信3G技術不斷成熟。3G即第三代移動通信,目前世界上3G三大主流標準為WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA。其中,TD-SCDMA是我國自主研發的、具有自主知識產權的國際標準。這三種主要的技術在技術特點上,各有所長,是3G技術應用的主流。3G網絡不但可以實現不同蜂窩直接的信號切換,支持移動環境下的數據服務,而且信號覆蓋面廣,可以同時支持語音和數據信號。
②寬帶固定無線接入技術快速發展。寬帶固定無線接入技術的優點比較多,如:帶寬高,建設速度快,具有靈活的接入方式等等,越來越受到無線通信業的重視和關注。但其也有其固有的缺陷,如高頻段26GHz的LMDS技術容易受到天氣的影響,而3.5GHz DDMS技術在我國帶寬不足等等,其發展也受到了一定的限制。因此,在實際應用中,應根據實際情況選擇,發揮其優勢,回避其劣勢。
③藍牙技術成為新興的短距離無線通信技術。在各種遠距離無線通信技術飛速發展的同時,近距離無線通信技術也逐步得到發展。目前,各種近距離便攜式設備之間的通信連接用的主要是紅外線鏈路,使用IRDA可以免去使用電線電纜的連接,但是使用起來不方便,藍牙技術的出現解決了在短距離內為公眾和商業用戶提供服務的無線網絡。數據和語音的接入點,替代電線和電纜,包含硬件、軟件和互操作需求的一種無固定中心站的網絡等三個方面的短距離無線連接都可以通過藍牙技術來實現。它主要可以應用于三合一電話、因特網橋、交互性會議、數字相機中圖像的無線傳輸、各種家用設備的遙控和組成家電網絡等等。
④wimax成為寬帶無線技術新產物。wimax技術以其遠覆蓋和高帶寬特性, 成為無線業界的新的焦點。wimax優勢主要體現在解決了無線城域網的問題。Wimax可以將信號傳送31達英里之遠,網絡連接速度為每秒70兆。因此便有專家覺得,wimax的覆蓋范圍之廣和傳輸速度之快可能會對3g構成威脅。在成本、覆蓋范圍和傳輸速度等各個方面的優勢使wimax技術可能成為一項打破產業格局的技術。
⑤超寬帶無線接入技術UWB。UWB屬于時域通信技術,具有速率高、成本低、耗能少等特點,是一項高速率的超寬帶無線接入技術。與無線通信技術不同的是,它不使用載波,而采用超短周期脈沖進行調制,把信號直接按照0或1發送出去。脈沖調制產生的信號為超寬帶信號, 譜密度極低, 信號的中心頻率在650MHz―5GHz之間,平均功率為亞毫瓦量級,抗干擾和多徑的能力強,具有多個可利用信道。與CDMA系統相比,時域通信系統結構簡單,成本相對較低。
3.無線通信技術的發展趨勢
(1)3G無線通信技術早已成為社會關注的熱點,移動電話業務在世界范圍內的普及,促使了3G業務的飛速發展,同時也為運營商帶來了巨大的經濟效益。
(2)每一種無線通信技術都有不同的任務,不同類型的無線通信技術對于不同的應用領域技術手段也不盡相同,不同的無線通信技術其覆蓋范圍和技術要求具有一定的差異,這就需要不同的無線通信技術之間在合理的覆蓋范圍內具有良好的互補性,根據自身的特點,發揮各自的優勢,保證無線通信技術向著多元化、一體化的放向發展。
(3)高通道傳輸技術的不斷發展,有線網絡的寬帶化得以廣泛應用,不僅促進了寬帶速度和覆蓋率的提升,同時也對人類的生產和生活提供了高品質的服務。在無線通信技術的發展過程中,也正向寬帶化方向發展,寬帶化會成為無線通信技術發展的必然趨勢。
(4)在無線技術的不斷發展中,逐漸顯露出綜合化和多樣化的發展趨勢, 這一特征使得多種形式的信息和數據可以在同一核心網絡上進行有效傳輸,不僅滿足了網絡市場的需求,同時又實現了無線通信技術的健康快速發展。
(5)IP技術在無線通信技術中的應用,實現了IP技術與無線通信技術的完美結合,實現了信息通信的個人化需求,隨著IP技術的不斷發展,會為無線通信技術提供有力的技術保障,推動無線通信技術的可持續發展,向個人化目標邁進。
4.總結
目前,無線通信技術已經融入到人們的生產和生活等諸多領域,人們對無線網絡技術的需求和依賴也不斷加大。對無線通信技術的不斷研究,充分發揮無線網絡技術對各行各業的建設作用,對于促進國民經濟發展,提高人民生活品質具有積極的意義。
【參考文獻】
[1]趙晗.現代無線通信技術的發展現狀及未來發展趨勢[J].企業技術開發,2011(8).
【關鍵詞】 LTE 無線技術 通信系統
一、LTE技術背景介紹
隨著移動網絡的普及,全球電話通信業務也日益興盛。越來越多的人成為“手機控”。我們的通信習慣也從以往的轉接發展到直接通話。個人通信的迅猛發展大大滿足了通信和娛樂的需求。寬帶無線技術的開始僅僅是從GSM網絡到GPRS/EDGE和WCDMA/HSDPA,WCDMA/HSD還有很多局限。專利授權費用已成為廠家承重負擔,3G廠商和運營商在專利問題上處處碰壁,為了滿足客戶需求,唯一選擇就是提供新型業務。其中還有最重要的一點,就是廣大用戶所能消費得起的終端設備。這一系列要求在很大程度超出了現有網絡的承載能力,尋找技術的突破口迫在眉睫。
二、LTE的市場發展現狀
1、管制機構的支持。LTE演進勢不可擋,各國管制機構一紛紛向LTE發放“綠卡”。
2、運營商力挺。LTE目前已經得到了眾多主流運營商的高調支持,包括美國AT&T、美國第二大移動運營商VerizonWireless、英國沃達豐以及中國移動在內的運營商早已選擇加入LTE技術。在全球移動運營商的普遍支持下,LTE展現了美好前景。LTE將成為移動寬帶技術中長期的繼任者。
3、設備商跟進解決方案。運營商和設備制造商紛紛加大在LTE領域的投入,為推動LTE不斷前進,使LTE商業效用競爭技術更加完善。設備制造商在巨大利益的驅使下紛紛計劃推出商用LTE產品計劃。另一方面,在設備制造商的大力推動下,LTE技術從實驗室向正式商用又邁進了一步。
三、LTE無線資源管理研究的必要性
1、用戶的大范圍移動。移動通信設備信號的覆蓋范圍可能無法涉及到邊遠山區的用戶,網絡間接入點的不斷改進進入了勢在必行的形勢。
2、網絡與用戶終端設備之間的線路是隨機的。用戶之間對于無線資源存在著競爭關系,具體地說就是,100個用戶與10000個用戶使用一個相同的流量為10M的網絡是不同的,有10000個用戶的那個10M網絡必定要反應慢些,就像車流量多的時候路上就容易堵車一樣。這就屬于無線資源調度的范疇了。
3、占領國際競爭的至高點
近年來,由于在改善網絡性能方面的長期演進,網絡系統迅猛發展,LTE成為下一代無線通信的領先研究方向。LTE采用正交頻分復用和多輸入多輸出技術,目前在LTE無線技術在改善網絡性能方面成為通信領域的熱門方向之一。
四、無線網絡中的算法
1、無線網絡采用正交頻分復用技術的蜂窩中繼網絡,在覆蓋范圍和速率上具有獨特的優勢。與傳統的頻率分配方式相比,這種算法是干擾回避和負載自適應的。在變化的負載情況下,該算法在用戶間動態地分配可用頻率資源,并利用干擾指標提供的信息降低干擾,可以提高用戶在子載波上的信干噪比,從而使得系統達到更高的吞吐量,降低阻塞率,能夠取得較好的吞吐量、阻塞率和頻譜利用率性能。
2、為了解決在LTE蜂窩中繼網絡中,合適的切換算法很重要。與傳統切換算法相比,用戶公平性和資源利用也得到了考慮,并提高了用戶公平性。在仿真平臺中,優化了協議棧的管理與建立,實現了中繼選擇算法、包括小區間干擾協調和切換的無線資源管理功能,同時完成了單播業務的建立和發起,網絡編碼和累積廣播等創新算法。
未來移動通信技術的發展方向現在已然明確,我國政府應該高度重視,科學規劃,贏得先機,要有把中國從“通信大國”打造成為“通信強國”的決心和信心。國際電聯已經從2008年10月開始征集4G標準,新一輪移動通信國際競爭早已開始,知識產權爭奪的最高形態就是對未來產業主導權的爭奪。
五、結語
在移動運營商方面,必須把把聯合開發、積極參與、合作共贏糅合在一起,主要是因為國際上很多運營商的技術處于發達的主導地位,我國應該努力研發,戒驕戒躁力爭改變在4G研發過程中的落后局面,與他們縮小差距。
參 考 文 獻
[1] 劉淑慧. LTE及Macrocell/Femtocell雙層網絡無線資源管理的研究[D]. 北京郵電大學. 2012
通常,我們在對無線通信系統進行分析以及研究的時候,都會先建立起一個“信道模型”。雖然,我國現存的各類文獻當中,有提及到有關于“窄帶信道”方面的知識以及技術,比如:測試技術以及信道模型等。但是,由于“UWB信號”會產生一種超短的脈沖信號(其單位比較小,為“納秒”),所以,一般的“信道模型”根本就不符合其的實際需求。因此,在這種情況之下,我們就必須要建立起一個具有三大性能的“信道模型”,即:1)具備較高的實時性以及通用性;2)可以對“UWB信號”的傳輸特性作出較為精確的描述;3)利于人們對其進行分析、探究以及仿真。上世紀九十年代末期,針對這一研究課題,以Cassioli為首的研究專家組,設計出了一種“STDL模型”,也就是“隨機抽頭延遲線模型”;繼這之后,Intel又再次提出了一中“S-V模型”,它是基于“多徑信道標準”的一種“信道模型”;而在進入二十一世紀之后,“IEEE802.15.SG3a研究團隊”設計并研制出了一種基于“UWB”的“多徑信道模型”,該模型符合當時的“EEE802.15.SG3a.2003標準”。
二、探究超寬帶無線通信技術的新進展
由于無線通信技術關乎著全球經濟的整體發展,且其也是我們各個產業的促進者,特別是在“FCC”的全力支持之下,我們所一直研究的“UWB”得到了一個新的契機。至此,在全球范圍之內,也已經有比較多的基于“UWB”的專利以及產品出現在了國際經濟市場當中,并在許多行業以及軍事、消防領域當中,均獲取到了較大的成就。至此,“UWB”也給我們留下了更多的、更新的研究方向以及問題,比如:1、對基于超寬帶之上的“MIMO系統”的研發;2、對“信號檢測技術”的探索;3、對最符合超寬帶無線通信系統構建要求的相關技術進行不斷地研究以及創新,如,編碼、調制、解碼以及解調等技術;4、研發性能更加強大的,且還具有較高運行安全性以及可靠性的“UWB無線傳輸系統”;5、對“信道估計”方法的分析與研究。
三、結束語