时间:2023-03-15 15:06:08
序论:在您撰写现代无线通信技术论文时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
1.13G技术不断成熟
3G指的是第三代移动通信,现阶段全球范围内包括三种主流3G标准。中国科研人员通过不懈努力,成功研发出了国际通用的标准,即TD-SCDMA。这三类技术有不同的优缺点,是3G技术的主流应用标准。3G网络能够在各类蜂窝之间自由切换,可以在移动的条件下进行数据传输,且可以应用于大范围传输,能够传送语音类与数据类讯息。
1.2宽带固定无线接入技术快速发展
宽带固定无线接入技术有诸多优势:带宽高、建设速度快、接入手段灵活多变等。因此无线通信业越来越加大了对该技术的投入。然而也存在一些局限性,譬如高频段的LMDS技术无法应用于恶劣天气条件下,而DDMS技术在国内的应用带宽受限,其发展受到了约束。正基于此,在现实应用中必须依照具体情况,有针对性地进行应用,最大化其特长,规避其缺陷。
1.3蓝牙技术成为新兴的短距离无线通信技术
远距离无线通信技术逐渐更新换代,而近距离无线通信技术也在同步发展。现阶段,人们随身携带的通信工具,主要利用红外线进行传输,通过IRDA能够避免长距离电线电缆的麻烦,但仍然不便于利用。蓝牙技术应运而生,并成功地在短距离内创建了公众化的无线网络。各种信号均可以借助接入点进行传输,摒弃了传统的电缆,而且被广泛应用于交互式短距离无线通信中。这就包括了电话会议、相机与电脑终端之间的图像传输、不同家庭电器的遥控等。
1.4Wimax成为宽带无线技术新产物
Wimax科技正逐渐兴起,其特点是远距离传输与高带宽。通过Wimax,人们有效地构建了城市之间、城乡之间的无线网。Wimax能够覆盖几十公里以上,网络速度达到了几十M/s。所以有些科学家认为,其远距离与高速传输服务也许会抢占3G通讯的市场份额。Wimax技术在运营开支、传输速度和距离等层面有着得天独厚的优越性,也许会成为一类开创产业新局面的科技。
1.5超宽带无线接入技术
超宽带是一类时域通信手段,其无线接入技术比普通科技手段的带宽高,有着高速率、开支少、能耗少的优势。相比于传统的无线通讯网络,这种技术无需载波,仅仅通过小周期的脉冲信号作为载体,以二进制信号进行传输。这种超宽带信号的频谱比较稀疏,信号强度是mW级别,能够抵御强干扰信号。相比于CDMA框架,此通信系统更利于实现,仅需较少的开支。
2未来无线通信领域的发展趋势
现代无线通信技术种类逐渐增多,每种都有各自的优劣势与适用场合。3G相对适合于大范围与城际漫游的数据传输需求,而无线局域网则适合于中距离范围内的信号传输,超宽带技术适合于近距离、超高速的无线通讯。所以在发展无线网络通信技术的历程中,我们应当依照不同消费者的个性化需求,甄选出最适合的无线通讯手段,使得无线通信业务有着多元化未来,更好地处理移动通信应用中的各类难题。在不远的将来,无线宽带接入技术仍会朝着高带宽、大范围传输的方向不断发展。未来仍有可能会孕育出更先进的技术手段。现阶段的无线宽带接入技术应用于受限条件下的高速度传输,其话音通讯性能仍然与公众移动通讯手段相距甚远。因此,我们应着眼于未来,不断挖掘其技术优越性,弥补移动网络的应用缺陷,以更好地服务大众,同时避免资源浪费。
2.2蓝牙技术将革新现代无线通信业的发展
在蓝牙技术的发展大潮中,众多企业都在探究和制造以蓝牙技术为主导的电子产品,譬如某集团研制了以蓝牙技术为基础的无线耳机等。芯片设计研发团队成功开发了在蓝牙技术所需频段内的专用IC,同时配备了与之匹配的应用硬件软件套装,便于其他客户或应用厂商可以快速掌握此芯片的应用之道,并生产出以蓝牙技术为本的新产品。除此之外,软件开发企业研发出了大量适用于蓝牙技术的软件,被广泛应用于电脑、手机等。大部分电子产品都能借助蓝牙技术以无线方式连接成网络,使人们可以自由地传输讯息。蓝牙技术的产生推动了无线通信业的进一步发展,计算机业和电器行业都得益于蓝牙技术的发展,并加大了对蓝牙技术开发的投资力度。
2.3无线网络通信技术的融合趋势
2.3.1无线技术与蜂窝网技术的融合
为了完成其计费与检测功能,短距离无线通信技术被应用于电子产品中。现代无线通信技术在近些年来迎来了更快速的发展,愈来愈多的短距离无线接入技术被应用于社会生活的各个层面,譬如蓝牙技术有效融合了短距离无线技术与蜂窝网技术。
2.3.2移动通信技术和无线宽带接入技术的融合
移动通信业务的发展成熟,与宽带业务领域的拓宽,直接推动了多种宽带接入技术的产生和发展。譬如无线局域网技术推动了3G通讯技术的其他应用。而且移动通信技术和无线宽带接入技术互惠互利,并在4G时代完美地融合成一个健全的系统。
2.3.3现代无线通信技术与视频等多媒体技术的融合
一是在移动通信技术这一领域,我国的移动通信技术在这些年时间以来得以出现快速的发展,其主要是在发展全球移动网络3G状态这一层面得以体现,那么我国在逐步发展的3G网络背景下,这就存在着更加宽广的应用3G网络应用业务平台,在应用的方向上也显得更为众多,已经在人们的日常生活当中深入,按照相关统计数据结果显示,当前我国整个网络用户市场当中,将近八成的是3G网络,而且随着社会的更进一步的发展,其发展态势还呈现出持续上升,特别是更为频繁化的运用商务市场,这也就体现出未来3G移动网络发展体现出无限的潜力。
二是逐渐发展的蓝牙技术。由于发展的蓝牙技术比较适合的无线通信则是属于短距离的,这项通信技术的基础就是现代化无线通信技术,那么在使用蓝牙技术的过程当中,通过将无线数据与语音当成载体来实现短距离的无线通信,蓝牙技术的主要服务对象就是移动与固定的终端设备,可以将传输数据与信息的服务提供给用户,在实施传输的过程当中,最长的传输距离是十米,传输频段是2.4HGzISM,速率是1Mbps,因此适用的是通信是短距离。
三是日期发展的无线宽带技术。通常来说,在如今我国实施的无线宽带接入方式主要是以下几种,第一种接入方式是多点微波接入技术,往往这项技术则是应用在多项低频波段当中,并且也仅仅是局限在2.5GHz、3.5GHz、5.8GHz三种波段,这就导致存在比较小的应用范围;第二种接入方式就是红外光通信接入,在进行运用这样的接入技术的过程当中,具备特别高的传输速度,导致保持在3MB/s至621MB/s的范围之内,还可以实现快速传播数据,另外受到红外线工作波段的影响,那么就导致传输能够得到上百米的距离,另外还并不会影响别的通信系统,在接受与发射无线信号等方面使用的是光学仪器;第三种接入方式就是卫星接入技术,这样的宽带接入技术其主要是在教育事业、房地产、金融等这些行业领域当中运用,借助于运用这项技术,以便可以实现快速分发数据包、快速接入互联网等服务,其所具备的稳定性显得特别高,这些行业领域都比较亲睐这种接入方式;第四种接入方式就是微波宽带接入技术,在进行无线微波宽带技术进行使用的过程当中,应该将其频段保持在28GHz左右,借助于蜂窝式网络布局,以便可以将受到传输距离导致的损耗降低,而且在这一过程当中,这样的蜂窝式网络比较还能够将发射无线通信的功率减少,实现近距离双向传输语言、图像、数据。
四是超宽带技术。这项技术的基础就是无线载波,借助于无线通信当中比较小单位的纳秒级别的非正弦型波载,通过脉冲这样形式运用来传输相应的数据,这一技术拥有特别宽的覆盖频谱,可以实现低功耗与低程序下的传输数据,因此广泛的在诸多领域采用。
2当前我国无线通信技术发展趋势
一是信息个人化方向。由于在当前迅速发展的信息技术背景下,信息个人化这逐步发展成为一种主要的未来信息产业发展方向之一,那么出现的移动IP这项技术手段这也正是手段与方式推动个人化信息发展,移动IP技术能够做到在手机上面应用各种信息化实现,如今所出现的逐渐普及手机这也为这一发展的实施起到推动作用,完美结合移动智能网技术和IP技术势必也会推动快速发展实现推动全球个人通信,这也就显示出即将到来信息个人化时代。
二是无线通信技术结构的变革化。由于在持续发展的无线技术通信技术背景下,那么在未来的一段时间范围内无线技术通信技术变革化其主要是在高校频谱的接入方面进行表现,其主要是通过将无线通信技术效率高、容量大等这些特点充分利用,通过无线通信技术的频谱增加,以便能够实现全面提升在移动运营商之间使用无线通信技术的效率,将更为快捷的服务提供给用户。
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
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。
1.1超宽带无线信号的调制方式。
超宽带无线通信系统与传统的无线通信系统相比,有许多独特的优点。通常情况下,超宽带无线通信系统的信号调制方式主要有以下这两种方式。
1.1.1基带窄脉冲方式。
基带窄脉冲方式是超宽带无线通信系统中的一种主要信号调制方式,这种信号调制方式主要是通过发射机产生基带窄脉冲序列来进行通信,超宽带无线通信过程中所采用的脉冲信号宽度非常窄,通常都是纳秒级与亚纳秒级,其信号调制主要经历了脉冲位置调制以及二进制移相健控等方式来对携带信息,最终实现无线通信。整个信号的具体调制过程包括以下几个步骤,首先在发送端由发射机发射脉冲信号,之后调制器将发射机中发射出来的脉冲信号采用待发送数据进行脉冲振幅调制,也可以是脉冲位置调制。在调制完成之后,将其与跳时码发生器中所生成的伪随机码,共同送入带可编程的延迟电路中,从而产生时延控制脉冲信号发生器的具体发生时刻,最终完成信号的调制与发射。而在信号的接受端,则是将传来的超宽带无线信号收集起来,经过相应的处理之后送入带基带信号处理电路中,这样就能够根据时延产生的本地模块波形接收到信号相。基带窄脉冲方式整体结构比较简单,并且还具有很强的多径信号分辨能力,因此被广泛应用与通信领域中。
1.1.2载波调制方式。
超宽带无线通信技术中的载波信号调制方式,主要是根据基带窄脉冲方式而提出了一种信号调制方式。这种信号调制方式,主要是将单脉冲信号中所占据的频谱分解成多个子频带,不同的脉冲信号在同一个脉冲宽度中将会产生不同的周期,从而对应了不同的中心频率。这种信号调制方式与基带窄脉冲方式相比,能够将频谱资源利用的更加灵活,并且效率也能够得到提升,因此如今的超宽带无线通信系统一般都是采用这种信号调制方式。
1.2超宽带无线通信技术的优点
1.2.1带宽大且传输速率高。
超宽带无线信号在传输过程主要是采用脉冲为信息载体,因此持续的时间非常短,所占用的带宽一般都在1~10GHz,因此其具有非常宽的频率带宽来实现数据的传输,在传输中只需要与其他无线技术共享频带就能够实现通信。超宽带无线通信技术在通信领域中的传输速率能够达到几十Mbit/s~几百Mbit/s。
1.2.2功耗小。
因为传统的无线通信系统都需要连续发射载波才能够实现通信,所以消耗的电能比较大,但是在超宽带无线通信系统中发射的是脉冲电波,并且不需要连续发射,只有在需要的时候才发射,其耗电量只有传统无线通信系统的1/100~1/1000。
1.2.3抗干扰能力强。
超宽带无线通信系统在通信的过程中,采用的是跳时扩频信号,在信号发射的过程中能够将无线电脉冲信号分散到宽阔的频带中,其输出功率非常的小,而在信号接收的过程中将原信号能量都还原出来,并且还能够在解扩的过程中将产生的扩频进行增益。因此超宽带无线通信技术与传统的无线通信技术相比,具有非常强的抗干扰能力。同时因为超宽带无线通信技术在信号发射的过程中所产生的功率非常小,因此在与其他无线通信共享带宽的过程中也不会产生干扰,能够与其它的无线通信技术共同实现信号传输。
1.2.4保密性强。
超宽带无线通信系统在进行信息传输的过程中,还具有非常强的保密性能。超宽带无线通信系统的保密性强主要的因素有两个。首先,超宽带无线通信系统在信号发射时采用的是跳时扩频,并且接收机只有具备与发送端相应的脉冲序列才能够解读发射数据。其次就是系统的发射频率低,被窃取的概率小,传统的信号接收方式根本无法接收到超宽带无线系统中发射的信号。
二、通信领域中超宽带无线的应用
2.1个域网中的超宽带无线的应用。
超宽带无线通信技术具有传输速率高且发射功率低等特点,因此在通信领域中能够为用户提供无线外设访问功能,并且其供应速度也非常快。这样用户也在使用的过程中,就能够音频与文化信息进行快速传输,因此将超宽带无线通信技术应用与个域网中,具有独特的优势。比如在工作与生活当中,可以充分利用超宽带无线通信技术将摄像机中视频转移到个人的电脑中,利用超宽带无线通信能够以极快的传输速率实现不同设备之间的数据传送。
2.2无线传感网中的超宽带无线的应用。
超宽带无线通信技术不仅拥有非常快的传输速率,同时还具有成本低以及耗能小等特点。而在无线传感网中,传感器一般只有在一些比较特殊的地方才会使用,因此一般都是采用无线传输的方式来进行,并且无线传感网内的通信必须要具备耗能小且成本低等特点,能够让无线传感网更好的运行。因此在这样的一种情况下,将超宽带无线通信技术应用进无线传感网中,能够帮助无线传感网更好的工作。
2.3军事通信中超宽带无线的应用。
在军事通信领域中,其通信的保密性必须要非常强,因为一旦出现军事信息的泄露,将会产生非常严重的后果。而超宽带无线通信技术的信号频谱非常宽、发射功率小以及功率谱密度低,在传输的过程中很难检测到,在接受的过程中也需要有与发送机相应的脉冲序列才能够解读数据,因此具有非常良好的保密性能。同时超宽带无线通信系统在通信的过程中,不需要联系发送信号,超宽带无线通信系统的信号属于突发信号,从而使得通信过程中的保密性能进一步提升。再加上超宽带无线通信技术还具有非常强的抗干扰能力以及耗能少等特点,使得超宽带无线通信在军事通信领域中应用,具有非常显著的优势。
2.4智能交通系统中超宽带无线的应用。
超宽带无线通信技术除了具备以上的相关特点之外,这种无线通信技术在通信领域中进行应用还具有良好的定位与搜索功能。将超宽带无线通信技术中的这两种功能结合起来,能够制造出一种防碰与防障碍物的车用雷达。在汽车驾驶的过程中,通过这种雷达就能够精确的分布出汽车周围的障碍物以及车辆,从而降低交通事故的发生几率。将超宽带无线通信技术的特点应用进行智能交通系统中,不仅能够在车内转上特有的雷达来降低交通事故,同时还能够将交通中的站台装置与车辆装置整合起来形成一个无线通信网络,这样就能够实现车辆的随时定位、车速的测量以及车辆在形式过程中的道路信息等。因此将超宽带无线通信技术应用进行智能交通系统中,能够进一步促进智能交通系统的发展。
2.5超宽带无线通信在成像系统的应用。
超宽带无线通信系统在信号传输的过程中,还具有非常强的穿透性能,超宽带无线通信技术所发射的无线电脉冲具有很强的穿透性能,在应用的过程中能够形成很强的楼层作用以及穿墙作用,因此将超宽带无线通信技术应用在成像系统中同样有显著的效果。比如说将利用超宽带无线通信技术的这种特点,制造成穿墙雷达,就能够在防爆活动以及现代战争中,将敌人的位置进行定位。同时还能够用于矿产的探测,并且如果发生了各种灾难灾害之后,还能够将这种技术用于搜救遇难人员等。由此可以看出,超宽带无线通信技术在通信领域中进行应用,有很大的优势。
三、结语
关键词:3G视频通信H.264/AVC容错技术
传统的视频编码标准都是围绕比特流的概念组织的。实际上用于传送数字视频的大多数网络体系结构并不适合直接传输比特流。在许多网络体系结构中,比特流需要拆分为数据分组。这些分组的特性,如最小/最大尺寸、相关开销和差错属性等在网络体系结构间、甚至在某个给定的网络体系结构内也是很不相同的。假如视频编码器自身能和网络特性很好的匹配,将能够获得更好的视频QoS。问题是如何容错地支持易差错的无线移动网络?为了解决无线移动信道视频的容错传输,我们将采用如前向纠错编码及支持差错复原的视频压缩编码技术来解决。H.264编解码器可以很好的解决易差错信道的视频容错传输。在3GPP/3GPP2的传输环境下通过选择适当的条带长度使H.264编解码器和无线移动信道的网络特性得到很好的匹配,实现无线移动信道视频的容错传输。H.264标准适用于无线网络传输的主要原因之一就是在概念上分为两层:视频编码层VCL(VideoCodingLayer)和网络抽象层NAL(NetworkAbstractionLayer),其中VCL负责高效的视频内容表示,它被设计成尽可能独立的网络,NAL负责对编码信息进行打包封装并通过指定网络进行传输。H.264中还定义了两种新的帧编码类型,即SP帧和SI帧来完成不同流的切换,可以根据传输网络和用户终端的具体情况自适应地在不同码率的视频流之间切换,这大大改善了视频流对3G网络的适应性。
一、3G视频通信中容错技术的应用
3G通信技术的出现使对话式无线视频业务成为可能,虽然3G网络在移动环境下的带宽可达384kbps,在静止环境下的带宽可以达到2Mbps,但是由于信道衰减、建筑物遮挡、终端移动、多用户干涉等原因影响,使得信道是时变且高误码的,因此,在3G网络上传输视频流时,仅仅追求高的压缩效率是不够的,必须有一定的容错和错误掩盖措施。最新的3GPP/3GPP2标准要求3G终端支持H.264/AVC视频编解码技术,同时由于硬件的限制,3G终端只支持部分H.264/AVC的容错工具。H.264中虽然提供了一些容错工具,但是它们有各自不同的用途和目的,即在不同的场合需要选择不同的组合来使用。
1.1错误隐藏技术由于错误隐藏技术能够利用接收到的数据来恢复丢失的数据,因此一般都应用在解码器端。在无线网络环境中,解码器的这种能力尤其重要,因为无线网络环境中误码率高,很多RTP包在传输中被网关或者路由器丢弃,而这些丢失的数据又必须在解码器端根据空间和时间上的相关性来恢复。错误隐藏技术的实现方法也很多,在JVT参考软件中,就使用了一种空间相关性的方法,即使用被丢失宏块周围的4个宏块来恢复被丢失的数据,其选用的标准是使恢复后边缘数据的SAD(sumofabsolutedifference)差最小。这种方法的效果虽不是最好,但是计算简单有效。
1.22Slice结构为了满足MTU大小的要求,在3G网络视频传输中对视频进行分片压缩显得尤其重要。经过分片压缩后的视频中每个RTP包中包含一个片,一般每个slice中包含一个或者几个宏块,并以RTP包的大小满足MTU的要求为准。
1.3帧内编码块刷新由于帧内编码不依赖时间上相邻帧的数据,所以帧内编码块能有效地阻止由于包丢失甚至帧丢失而引起的错误传播。对于对话式视频业务来说,由于实时性要求高,而且I帧刷新的频率较低,因此可以用帧内编码块来部分代替I帧的作用。H.264/AVC提供了两种帧内编码块刷新(intrablockrefreshing)模式;其中,一种是随机模式,即用户可以选择帧内编码块的数目,而由编码器随机决定哪些哪些位置上的宏块实行帧内编码;另一种是行刷新模式,即编码器在图像中依次选择一行进行帧内编码,但图像分辨率大小不同,每次需要帧内编码块的数目也不同,例如在QCIF格式图像中,每次需要选择一行,即11个宏块进行帧内编码,而在CIF格式图像中,这个数字变成22。
1.4参数集(ParameterSets)H.264标准中,取消了序列层和图像层,将原本属于序列和图像头部的大部分句法元素分离出来形成序列参数集SPS(SequenceParameterSet)和图像参数集PPS(PictureParame2terSet)。序列参数集包括了与一个图像序列有关的所有信息,如编码所用的档次和级别、图像大小等,应用于视频序列。图像参数集包含了属于一个图像的所有片的信息,如嫡编码方法、FMO,宏块到片组的映射方式等,应用视频序列中的一个或多个独立的图像。多个不同序列参数集和图像参数集被解码器正确接收后,被存储于不同的己编码位置,解码器依据每个己编码片的片头的存储位置选择合适的图像参数集来使用。
1.5冗余片(RedundantSlice)H.264编码器除了对片内的宏块进行一次编码外,还可以采用不同的编码参数对同一个宏块进行一次或多次编码,生成冗余片,冗余片的信息也被编码进同一个视频流中。解码器在能够使用主片的情况下会抛弃冗余片,反之如果主片丢失,也可以通过冗余片来重构质量。
1.6灵活的宏块排序(FMO)FMO技术通过片组(slicegroup)技术来实现。片组是由一个或者多个片组成,而每个片中通常包括一系列的宏块。采用FMO进行视频编码的好处在于,可以使因信道传输而引起的错误分散。具体实施方法是:帧图中的宏块可以组成一个或几个片组,每一个片组单独传输,当一个片组发生丢失时,可以利用与之临近的已经正确接收到的另一片组中的宏块进行有效的错误掩盖。片组组成方式可以是矩形方式或有规则的分散方式(例如,棋盘状),也可以是完全随机的分散方式。采用FMO提高了码流的容错能力,却使编码效率有所降低,同时也会增加编码延迟时间。
二、结论
通信技术的飞速发展,第三代数字无线移动通信网络以及多媒体信息服务(MMS)的兴起为无线移动环境下的多媒体通信业务(特别是视频)提供了应用和发展的需求.多媒体业务是3G的基本业务之一,然而视频通信业务对3G网络还是一种挑战,这是由于无线网络是一种易错网络,容易受到多径干扰、阴影衰落等多种条件的影响,致使视频传输流中的RTP包会大量丢失,因此对于3G无线网络中的视频通信业务,容错技术是不容忽视的。H.264/AVC视频编码标准本身提供了许多容错工具,可以很好的解决易差错信道的视频容错传输,提高3G视频通信的可用性。
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