无线电技术论文范例6篇

无线电技术论文范文1

摘要:早在七十年代，人们开始研究无线电通信技术。无线电通信技术有线电通信相比，具有不用架设传输线路线、脱离传输距离限制、传输距离远、通信灵活等优点，备受市场的青睐。无线电通信技术为人们的生产和生活带来的影响无疑是巨大的，但它亦有不容忽视的缺点，譬如声音、文字、数据、图像和视频等传输的质量不甚稳定，由此造成的声音失真、文字模糊、数据滞后、图像和视频失真都亟须改进之处，还有信号容易受到干扰、容易被人截获造成通信内容保密性差，尤其在军事和经济领域，再一次说明无线电通信技术通信方法的拓新势在必行。本文就无线电的优缺点进行分析，探讨其通信技术所需拓新之处，并提出建议。

一、无线电通信技术的发展历程

1895年5月7日俄国物理学家波波夫已“金属屑与电振荡的关系”的论文向全世界宣布无线电通信技术的诞生，并当众展示了他发明的无线电接收机，那天俄国当局定为“无线电发明日”。

1896年3月24日，波波夫将无线电通信的通信距离延长到250米，做了用无线电传送莫尔斯电码的表演为无线电通信技术拉开新的序幕。

1898年，年轻的意大利青年马可尼利用游艇证明了他的无线电电报能够在20英里的海面畅通无阻地通信，第一次实际性地使用无线电通信技术。

1901年，他在相隔2700公里英国和纽芬兰岛之间成功地进行了跨越大西洋的远距离无线电通信，从此人类进入无线电波进行远距离通信的新时代。

随后，无线电通信技术如雨后春笋其涌现出来。直到1946年，美国人罗斯.威玛和日本人八本教授利用高灵敏度摄像管家用电视机接收天线问题，从此超短波转播站一些国家相继建立了，无线电通信技术迅速普及开来。

随着电子技术的高速发展，信息超远控制技术为满足遥控、遥测和遥感技术的需要，于人们生产与生活中被广泛使用；后来微电子技术也推动了电子计算机的更新换代，使电子计算机信息处理功能大大增加，日益成为信息处理最重要和必不可少的工具。

信息技术是以微电子和光电技术为基础，以计算机和通信技术为支撑，以信息处理技术为主题的技术系统的总称，是一门综合性的技术。今天的信息化时代，就是电子计算机和通信技术紧密结合的标志。

无线电通信技术发展到今日，拥有无限潜力。军事、气象、生活、生产等各个领域都对其都有空前的需求。虽然无线电通信技术优点虽然卓越，但其缺点至今给技术的发展带来很大的障碍，都是我们亟须解决的难题。

二、无线电通信技术的特点

近些年无线电通信技术领域引入无线接入技术，是迅速发展起来的新技术领域，不需要传输媒质，部分接入网甚至入网的全部皆可直接采用无线传播手段代替，无论是概念上还是技术含量上都产生了一个重大的飞跃，实现了降低成本、提高灵活性和扩展传输距离的目的。其特点喜忧参半，优点主要体现在传输线路线、通信方式等方面，我们可以总结如下：

不受时空限制。大多数情况下，人们对通信运用的时间、地点、容量需求无法预知，而无线电通信不受时空限制的优点能够采取灵活多样的手段和方法，确保通信联络综合高效，语音、数据、图像的综合传输畅通无阻，随着近年来国内各个经济领域和国际经济的来往，无线电通信技术不受时空限制方法为其打开方便之门，尤其通信与网络的连接，通信技术踏上新的台阶。

具备高度的机动性及可用性。无线电通信技术传输数字化、功能多样化、设备小型化、智能化及系统大容量化决定了其具备高度的机动性和可用性，尤其在军事构建地域通信网方面起到很大的作用。

可靠性高。无线电通信比起有线通信的一个卓越优点在抵抗水淹、台风、地震等方面有较大的可靠性，一般情况下除非信号干扰都能保持通信的畅通，这也是无线架输的最大特点。

无线电通信技术虽然解决了架设传输线路线、脱离传输距离限制、传输距离远、通信灵活等的难题，但其信号容易受到干扰、影响，还有容易被截获造成了该项技术的保密性极差。无线电通信技术的缺点几百年来都是让人头疼的问题，目前全球化经济愈演愈热，其信号的稳定性与安全性上升为经济领域里关注的焦点，因此，无线电通信技术的通信方法拓新成为其发展的新话题。

三、无线电通信技术之通信方法的拓新

21世纪无线电通信技术正处在关键的转折时期，尤其最近几十年最为活跃。信息化的飞速发展和IP技术的兴起，欲求无线电通信技术适应未来社会生产和生活的需求。务必在通信方法上进行一系列的拓新。针对以上无线电通信技术的缺陷，笔者认为，我们可以从通信技术、信息技术、网络技术、蓝牙技术、软件技术等方面进行尝试，主要可总结一下八点：

3.1采用了数字通信技术

提高系统频谱资源的利用率，维持信号上的稳定，避免通信信号收到干扰，增大了系统通信容量，提供话音、图像和数据等多种通信服务，确保用户信息安全保密。

3.2推广通信信息技术宽带化的发展

信息的宽带化对于光纤传输技术和高通透量网络的发展起到关键的推进作用，尤其近年来世界范围内全面展开，无线通信技术正朝着无线接入宽带化的方向演进，这个方向对无线电通信信号源稳定来说的确非常之重要。

3.3推广个人信息化技术

个人信息化在全球个人通信已经有着不争的发展趋势。个人信息话，能够有效地减低传输路线的信息量堵塞，大幅度提高通信的传播速度。

3.4拓新接入网络的样式

技术上融合实现固定和其他通信等不同业务，在无线应用协议（WAP）的出现以后，无线数据业务的开展得到大幅度的推动，促进了信息网络传送多种业务信息的发展。随着市场竞争的需要，传统的电信网络与新兴的计算机网络融合，尤其具备开发潜力接入网部分通过固定接入、移动蜂窝接入、无线本地环路入等不同的接入设备，满足了生活与生产地各种通信需求。

3.5过渡电路交换网络

关于过渡电路交换网络，IP网络无疑是核心关键技术，是最合适的选择对象，处理数据的能力电路交换网络大大提升，这一点对保持通信畅通方面解决了信号容易受到干扰的难题。

3.6使用Bluetooth技术作为信号传感器

Bluetooth技术具有更高的安全性和适用性，利用蓝牙做出来的传感器随时反映出用户所需要的信号方向，一旦连接到Internet上的话，即可以实现更具备高度的机动性及可用性。

3.7推广软件无线电

软件无线电通信侦察与对抗方面世人瞩目，但它仅限于军事通信领域,如果能够推广到市场，对于无线电通信技术的通信内容保密性来说将是一大跨步的改革创新。

3.8提高无线通信网络可持续性

无线电通信技术的网络设备如果没有良好的配置和网络部署，一旦受到安全威胁，其后果不堪设想。因此，无线电通信技术通信方法的拓新我们与必要提高网络设备性能、优化设备配置、冗余备份等等手段来保证网络的可靠性。

四、结束语

回顾无线通信的发展历程，无线电通信技术的传输路线、传输距离、通信灵活性、信号稳定性、保密性等方面的需求将愈来愈突出。通信方法新技术的拓新将有愈来愈广阔的活动舞台及光明的发展前景。鉴于市场对经济的推进作用，尽管我国的无线电通信技术发展速度飞快，但面对我国12亿人口的通信需求，无线电通信技术普及率低的问题，面对我国12亿人口，网络规模和容量方面就变得苍白无力了。同时，无线电通信技术愈来愈激烈竞争局面促使各无线电通信运营企业积极拓新新的技术涵盖面，提升自身的营业水平，为市场提供丰更加富的选择，满足用户各个方面、各个层次的需求。因此，在无线电通信技术通信方法应用开发的发展潜力无穷，这要求我们积极加快无线领域的科技进步，为无线电通信技术创新出谋划策，为全球信息化及经济全球化的通信事业贡献力量。

参考文献

[1]《信号与系统(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大学出版社2000年.

[2]《数字与模拟通信系统》LeonW.Couch,II电子工业出版社.

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一、电力信息采集系统

电力信息采集业务是对用户的用电信息进行采集、监测和处理，实现用户用电信息计量异常监测以及用户用电信息采集、分析和管理，同时也让电能质量被实时监控等，在用户服务、市场管理、电费实时结算等多方面提供实时、可靠的数据。电力用电信息采集系统分主站层、通信信道层和采集设备层三层。[1]主站与其他应用系统和公网信道是由防火墙分离开来，单独组网。在主站层里有前置采集平台、营销采集业务应用以及数据库管理三部分组织。前置采集平台管理和调查各种与终端的远程通信；营销采集业务应用让系统的各部分应用功能得到充分得到充分发挥；数据库管理实现用电终端的用电信息有效管理，并担负起协议解析职责。实现这三种功能，需要由前置采集服务器、营销系统服务器以及相关的网络设备组成主站网络的物理结构。采集设备层的主要任务是收集和提供整个系统的原始用电信息，是整个系统的底层，又分为计量设备层、终端子层两个子层，分别负责实现电能计量和数据输出和收集用户计量设备的信息、处理和冻结相关数据，并实现与上层主站的交互等。而主站层和采集设备层之间的最重要使是通信信道，为主站和终端信息交互提供平台。目前有230MHz电力无线专网、GPRS/CDMA无线公网以及光纤专网等通信信道，而无线技术的应用更能满足系统需要，其可靠性和稳定性成了当前的研究重点。用电信息釆集系统主要有五大功能，分别是系统数据采集、系统接口、运行维护管理、数据管理及控制和综合应用。数据采集主要是根据业务要求编制自动采集任务，例如任务类型和名称、采集周期和群组、正常补采次数以及执行优先级等信息，对任务执行情况进行管理；系统接口主要是与其他应用系统进行连接；运行维护管理功能是对密码、权限、档案、通信与路由、终端、运行状况、故障记录、报表等方面的内容进行有效管理；数据管理及控制功能包括对数据的计算、检查、分析、存储等内容进行管理以及对电量、功率、费率、电缆催收等内容进行控制；综合应用功能主要是提供异常用电分析、有序用电管理、自动抄表管理、用电分析、电能质量数据统计等服务。用电信息采集首先由主站对集体终端进行对时，统一时间后终端进行采集工作状态，按设定的时间间隔进行定时抄表、存储并通过无线信道传数据到后台，如无线信道不稳定时，后台会自动再次生成相应的补救命令追补数据，最后后台对数据进行处理。整个采集过程，业务通信具有整点时刻定时抄表，重传补数的特点，保证在业务通信失败的情况下还可以再次重新传采集数据，实现信息采集可靠性。

二、无线通信信道技术特点与数据丢失规律分析

1.无线通信信道技术的特点利用信道的统计特征进行分析是无线通信信道技术的重要特征之一。无线通信信道分为小尺度衰落和大尺度衰落两种衰落大体。小尺度传播是指信号在短时间内瞬间产生的变化，而大尺度传播指的是在相关长的一段时间内信号平均功率的变化。信道的相位、振幅会受到多径传播和多普勒频移两者的影响，产生信号频散和时间选择性衰落。衰落也根据大小将小尺度衰落分为选择性频率衰落和平坦衰落。在电力系统无线通信应用中通常有如高斯噪声、白噪声、窄带高斯噪声等多种噪声陪随着信号的传输，短时衰减是他们其中最大的特点，最大可以达到60~70dB。无线通信信道技术噪声有突发性的脉冲噪声、自然噪声、同步周期性脉冲的噪声、异步周期性脉冲的噪声。突发性的脉冲噪声顾名思义是指网络上开关的操作或者发生闪电时产生一系列脉冲噪声影响到非常宽的频带，以致脉冲噪声密度比背景噪声的功率谱密度高出50dB；自然噪声即是指如闪电、雷击、电焊等自然界各种各校的电磁波造成的自然噪声；同步周期性脉冲的噪声是电力设备按照50Hz或者100Hz来工作的频率产生的脉冲，功率随频率增加而减少；异步周期性脉冲的噪声是由于大功率电器的开关发生周期星的开闭动作导致噪声产生，重复率主要集中50~200范围之内。2.电力无线通信数据丢失规律不同地区电力负荷的特性不同，影响电力负荷的因素也不完全相同。[2]电力用电信息采集业务的主要任务是对居民用电信息进行采集与监控，无线通信往往会受到电磁干扰的影响。对用电信息采集无线通信网络进行数据分析，指在根据电磁干扰造成数据丢失规律，结合信息采集业务的应用环境特点，调整选用合适的控制策略，以保证用信息采集业务的可靠性。分析数据丢失规律，首先要统计出24小时内居民用电负荷与时间的关系特性，并结合用电负荷量得出阶梯奖业务量模型，再根据模式作出规律性变化分析。在统计电力用户用电负荷状况时，节选广州某居民区生活和工作用电负荷24小时规律变化为例，通过采样、统计、整理得出一天内的用电负荷曲线，如图1所示：其中，负荷比值=瞬时负荷量/24小时平均负荷量。由图1可以看出，01：00~05：00时间段为居民的休息时间，全天进行用电量低谷；05：00~08：00时间段，居民起床、做饭、上班等，用电量略有所回升；08：00~12：00时间段为居民上班时间，使用各种电器设备，用电量明显上升，而12：00~13：00为午餐午休时间，用电量随着部分活动的停止而呈小幅下降；13：00~18：00又进入工作期间，用电量也相应上升；18：00~20：00时间段是居民回家做饭时间，用电量逐渐增加；20：00~23：00时间是大多数人在家休息，如电视、空调等大功率电器大幅启动，多数娱乐场所也进行一天的高峰，此时处于用电高峰期，在21：00附近进入一天用电最高峰，随后便有所下降，至24时多数居民已休息，用电量又逐渐步入一天的低谷。电力无线通信数据丢失率与电磁干扰因素呈正相关关系，一般而已，电磁干扰因素越大，电力无线通信信道数据据丢失率就越大。结合居民用电负荷曲线，将一天分成五个时间段，依次为K23：00-6：00；K6：00-12：00；K12：00-18：00；K18：00-20：00；K20：00-23：00。五个时间段的居民用电量呈递增趋势，设20：00的用电负荷比值为K20：00，那么K20：00-23：00段的平均负荷比值为：K20：00-23：00=（K20：00+K21：00+K22：00）/3同理可求得其他四个时间段的平均负荷比值，可以得到五个级别的通信数据丢失率阶梯模型，可以总结电力无线通信数据丢失规律是随着用电量的变化而变化。在接入过程中应当充分根据此规律的特点而设计不同的控制方式，从而最大限制提高无线资源的利用率。

三、无线通信技术在系统中的应用

用电信息采集系统通信分为有线通信和无线通信。无线通信又分为无线专网和无线公网。一般而言，变电站采集终端采用有线的光纤通信方式，保证采集实时性强；高压客户采用230MHz专网或无线公网方式；而低压客户几乎都是采用无线公网通信方式。由于居民用电信息采集中，一个公用配变电下有大量的电力用户，而且具有用电容量小、计量点分散等特点，本地信道方式将大量的电力用户信息集中再往系统主站传输是一个低成本的无线通信技术应用方式。因此，用电信息采集系统无线技术的应用主要介绍微功率无线通信、低压窄带电力线载波、低压宽带电力线载波三种本地信道通信方式的应用。[3]微功率无线通信是指采用WSN（WirelessSensorNetworks）技术的无线通信方式。WSN是一系列微功率通信的总称，综合了嵌入式系统技术、传感器技术、网络无线通信技术、分布式信息处理技术等，通信微型传感器节点对用户进行实时的感知和监控，利用每个传感器具有无线通信功能组建成一个无线网络，将数据传输到监控中心，非常适用于低成本、测量点多、范围分散的低压场合。应用WSN技术克服了传统数据对点无线传输模式的局限性，自组织性、拓扑结构动态性、网络分布式特性等较为明显，而且通信能力、抗干扰能力都比较强，无需要安装，功耗低，具有很强的成本优势。无线数据支持双向传输，既可以上传电能表的数据，又可以接收集中器下发的命令，还可以中继来自其他节点数据。通信流程如图2所示：电能表通过无线采集节点传输到中继节点，并由集中器进行处理。集中器下发命令数据，目标无线采集节点就会通过多个中继节点收到命令，甚至可以直接收到，然后转发给电能表。还也可以利用无线网络实时性强的优点，将突发事件通过无线节点主动上传到后台，有效地实现故障报警、实时监控、防窃电。对于测量点相对分散、集中装表、用户负载变化大、载波不稳定等场合非常适用。低压窄带电力线载波通信指的是载波信息范围限制在500kHz以内的低压电力线载波通信。配电线主要用于传输50Hz大功率电力，配电线连接各种设备将会影响到传输的通信信号，特别是近年来变频家用电器大量使用，对信道的稳定性造成巨大的干扰，主要表现为阻抗不稳定、噪声显著、信号衰减严重，并且这两个因素随着时间和频率变化而变化。窄带载波通信技术可以双向传输，不再需要另外通信线路，具有较强的适应性，而且具有容易安装的特点，对于低压用户数据采集是个很好的应用。但其数据传输速率较低，容易受到噪声大、信号衰减的影响，在通信可靠性方面还存在着一定的技术障碍。因此，在应用时应当利用软硬件技术结合，完成组网优化窄带载波通信，对于一些用电负载特性变化较小、电能表分散布置困难的区域具有一定的应用价值。宽带电力线载波系统工作在1~40MHz频率范围，成功避开了kHz频段带来的干扰，并通过扩频调制或者正交方式来获得兆级以上的传输速率。这种电力线宽带通信调制技术把信道带宽分成N个正交的子信道，每个子信道呈现相对性和平坦特性，将这些子信道看成理想信息。由于低压台区电力线上的高频传输信号往往会衰减得比较快，需要通过时分中继、自动中继、频分中继和智能路由计算等多项技术手段实现整个低压电力通信网络重构并通信。这种通信技术具有较高的抗干扰能力，适应性强，可以同时承载多个业务并对各个任务进行并发处理。同时有单跳通信距离受限、信号衰减大等局限性。在应用时还需要采用路由、中继等行之有效的优化措施。根据宽带载波的短距离和少分支特性，应当重点应用于城乡公变区供电区域、电表集中安装居民区等，电能表数据采集效果和经济性均优于其他的抄表方式。

四、结语

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【关键词】无线电;软件无线电;数字信号处理技术

在无线电通信飞速发展的今天，数字无线电信号处理技术也有了新的要求。为了满足新的技术标准和要求，推广无线电技术的发展和应用，进一步加强研究无线电数字信号处理技术显得尤为重要，其成为了业界广泛关注的焦点，是目前针对数字信号处理技术研究方向中的一个重要课题。

一、无线电、软件无线电、数字信号处理技术的概念

1.无线电的概念介绍

早在1893年，无线电便被国外科学家尼古拉・特斯拉发明，这是无线电通信技术第一次被公开展示。那么，所谓无线电，是指在所有自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波，是其中的一个有限频带，上限频率在300GHz（吉赫兹），下限频率较不统一，在各种射频规范书里，常见的有3KHz～300GHz（ITU-国际电信联盟规定），9KHz～300GHz，10KHz～300GHz。

2.软件无线电的概念介绍

软件无线电的发明起源于20世纪90年代，是目前较为流行并被广泛应用的新型无线电通信技术，可以把它看做作是具有智能化的无线电。软件无线电是指一种无线电广播技术，它基于软件定义的无线通信协议而非通过硬连线实现。其英文缩写为SDR。换句话来讲，频带、空中接口协议和功能可通过软件下载和更新来升级，而不用完全更换硬件。同时，软件无线电具有随环境变化参数，更有效、智能的利用资源的优势。

3.数字信号处理技术的概念介绍

回顾数字信号处理技术的发展历程，它已经历了五个不同的发展时期。从上个世纪70年代到如今的21世纪，数字信号处理技术在经历了漫长的演变和研究探索之后，终于变得逐渐成熟，被广泛应用到人们的日常生活当中，具有广阔的市场前景。那么，何为数字信号处理技术呢？它被定义为是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理均是新号理的子集。通俗来讲，数字信号处理技术，就是一种采用数值计算方式来对信号进行加工的理论与技术，其英文简称为DSP。

二、数字无线电与软件无线电的关联性

无线通信的发明与发展，对人类文明和信息技术的进步起到了重大的作用。通信系统通常被分为两大类，模拟和数字。其中，信息的传递和描述是通过模拟形式来实现的。所以模拟通信技术便应运而生，广泛被应用到了电视、广播等领域里。而由于数字信号在理论上存在着一定优势，所以信息数字化成为了一种趋势，数字通信技术迅速兴起，为多媒体通信的实现，提供了有力的保障。其实，数字通信技术已经具备了数字无线电的特征，数字无线电技术由于自身包括多项技术，其更多的旨在为数字信号处理、基带信号处理、调制与解调等进行服务。从另一种程度意义上来讲，是数字信号处理理论上的提高推动了数字无线电技术的发展，而数字无线电技术的他、日渐成熟又为新型的软件无线电的提出和应用做了铺垫。

软件无线电早年一直应用于各国的军事建设领域，在不断研究发展后，被应用到了民间的通信领域。它的迅速发展很好的解决了目前通信系统技术标准复杂多样，难以兼容统一的难题，并且由于其本身具有可编程的特性，很好地实现了老旧设备也能经济升级的愿望。那么，从数字无线电到软件无线电，前者成为了后者发展实行的前提与基础，而后者变成了前者最终的演变趋势。数字无线电作为一种技术手段，更倾向于对无线通信系统实施描述;软件无线电则让数字无线电技术变得更抽象，是一种全新的无限通信系统，可称为数字无线电的升级版。

三、数字信号处理技术与软件无线电结构的特点

数字信号处理技术由于具备很强的稳定性，并对环境中的温度、噪音有着很强的适应性，所以得到了广泛的发展和应用。其实质上就是通过对数据的变换和提取，进而转换，变为能让机器与人识别的形式。鉴于其可以利用软件来对参数实行修改处理，不难看出它有着很强的灵活性。

软件无线电的结构有着开放性与可编程性的特点，非常有益于硬件设备的升级、扩展。这种种优势必将使无线电通信系统更具备可靠性、灵活性、兼容性。软件无线电的结构特点，还能减少无线电设备维护费用，节约成本。

四、软件无线电数字信号处理技术

1.对数字信号的高速处理

利用软件无线电技术来对基带、调制解调和数字上下变频等问题进行处理。基于其本身结构特性，更好地把各个器件结合在一起，提高单片的可编程性，从而完成解扩和解跳的工作部分，实现更多的功能效果。此外，还可以采用多芯片同时并用的方法来避免出现单编程器件无法满足处理能力的情况。

2.A/D与D/A转换器件的应用

软件无线电本身的结构特点对于A/D和D/A转换器件的要求很高，采样速率和采样精度成为了关键因素。其中，影响采样速率的是信号带宽，在实际中一般取信号带宽的2.5倍，同时必须注意转换器件的范围值符合软件无线电的标准要求。例如：某A/D转换器件，其动态范围在100-120dB之间，输入信号频率的最大范围在1～5GHz，这种情况就符合无线电的标准。

3.DSP与FPGA技术的结合

所谓DSP，是一种数字信号处理器，被广泛应用到无线电技术当中。通过对DSP进行改制、制造出专用芯片，并做成集成电路，进而做到降低功耗、减小尺寸、提高处理数字信号技术的性能。而FDGA作为现场可编程的逻辑门阵列，拥有着DSP的所有优势，并且在性能上已超过了它。那么如果将DSP与FPGA技术相结合，必定会实现无线电与硬件的完美结合。运用FPGA对接口的处理，更好地与DSP有效连接，从而达到提高系统效率降低经济成本的目的。

五、总结

总之，在信息网络迅猛发展的今天，数字信号处理技术必将朝着性能更强、更专业化、标准化的方向发展，通过利用无线电通信技术，将会大大促进数字信号处理能力的发展，从而被广泛的应用到实际生活当中，更好地满足社会的发展和人民的需求。

参考文献

[1]李宏俊.数字信号处理技术的发展趋势分析[J].电子制作，2013，14：101.

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论文关键词：ZigBee，通信模块，无线技术，电能管理系统

 

0 引言

随着全球范围内智能电网建设正逐步展开，用户端是智能电网重要组成部分，用户端的核心内容包括智能配电与能量管理、智能电器、用电安全、电力计量等多个方面。目前能量管理系统都会考虑采用多种通信技术混合组网的方式，以克服现有技术固有的一些不足，从而达到满足系统性能和投资回报的要求。目前工业以太网、电力线载波及无线短距离通信被认为是AMR自动抄表系统可用的解决方案。其中无线短距离通信是一个很好的本地通信网络的解决方案，工业以太网、GPRS及CDMA等远距离通信可以作为远程通信网络，以这样方式的混合组网被公认为一种很好的解决方案。随着一种新兴的短距离、低速率无线网络技术ZigBee技术的兴起，基于ZigBee技术的本地无线自动抄表系统成为了一个热点。本文主要介绍了一款基于ZigBee技术无线模块的设计及其在ZigBee无线自动抄表系统中的应用。

1 ZigBee技术的特点

ZigBee无线技术的特点是低耗电、低成本、低数据速率、短距离、通信可靠性高。它的网络拓扑主要支持3种自组织无线网络类型，即星型结构(Star)、网状结构(Mesh)和树型结构(Cluster Tree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。这使ZigBee技术在低耗电、低成本、低数据速率、可靠性强的无线抄表系统中发挥巨大的作用。

2 ZigBee无线模块的设计

本文设计的ZigBee无线模块采用导轨式安装的安装方式，可以方便地安装在35mm的标准导轨上，这使模块能灵活的安装在各类配电箱、配电柜中。其外观侧视图如图1所示。ZigBee无线模块的技术指标如表1所示。

表1 ZigBee无线模块的技术指标

 

ZIGBEE采集器

ZIGBEE网络终端

无线

频率范围

2.41GHz~2.48GHz

RF信道

16

接收灵敏度

-94dbm

发射功率

-27dbm~25dbm

天 线

外置SMA天线

网络拓扑

网状

寻址方式

IEEE802.15.4/ZIGBEE标准地址

网络容量

最大255个节点

通信接口

通信接口

RS485

工业以太网

波特率

9600bps（默认）、4800bps、2400bps、1200bps可选；

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【关键词】认知无线电 软件无线电 频谱资源

一、引言

随着无线通信技术的发展与无线通信业务范围的不断扩大，我们可以利用的频谱资源越来越少[1]。无线频谱作为一种可以为我们生活带来便利的宝贵资源，如何提高其利用效率是制约无线通信发展的一大难题。近年来人们越来越关注频谱资源的再利用技术。认知无线电（CR）技术是对软件无线电（SDR）功能的特殊拓展，有效解决了频谱资源无法高效利用这个制约无线通信发展的难题。

二、认知无线电技术概述

（一）认知无线电技术的概念。Joseph Mitola于1999年首先提出了认知无线电这一概念，在学术论文中对CR理论进行了描述，并在论文答辩过程中对该理论进行了详细阐述[2]。从广义上来看认知无线电的终端具有一定的认知能力，可以对所处的环境进行检测、分析和判断推理，并利用获取的结果进行传输参数调整，然后制定最佳的无线传输方案，该技术也可以称作智能无线电技术。CR技术可以自动为用户选择最佳的无线传输路径，也可以根据现有的情况主动发送信息或者延迟传输。

（二）认知无线电技术的主要特点1.认知的特点。CR可以在所处的工作环境中监测和感知信息，以特定的时间和空间为界，将部分没有被应用的频谱资源做上标记，进一步选择最佳的工作参数和频谱，这就是其认知的特点。CR认知的过程中可以分为感知、分析和判定频谱这三个部分。2.重构的特点。CR设备在所处的工作环境中可以进行动态编程，并且这些设备在收发数据过程中可以使用不一样的传输技术，在不影响授权用户使用的前提下，将感知到的空闲频谱提供给可靠的用户，这就是其重构的特点。如果频段已经被授权用户占用，CR可以运用一定的方式转换到其它空闲频段，或者通过改变调制和发射频率的方法继续使用该频段，并保障不影响首发用户的正常使用。

三、认知无线电技术的主要功能

目前CR技术的发展时间还不是很长，该技术的部分功能还没有完全实现，由Mitola 提出的认知循环还没有得到完全的应用。在设计和实现CR总体框架过程中，使用的组织架构不同其中的具体内容也有所区别。从整体意义上来说，CR系统应该具有检测、分析、调整等基本功能。

1.检测。CR由于所处的环境较为特殊，应该具备无线频谱检测的能力，并在可以应用的频段范围内全方位地进行精确检测，进一步发现可以利用的频谱资源。在这种情况下CR设备应该快速找出授权用户，并随时检测授权用户的活动情况，避免分配频谱过程中对授权用户造成干扰。2.分析。CR的分析内容有网络状态、设备性能和外部数据等，也包括对用户需求等相关数据分析。在设备检测到信息后通过分析对相关数据进行初步处理。在获取频段信息后对频点位置、用户位置和发射时间等进行分析，并研究信号通道状况、传输性能等对首发用户带来的干扰等，分析内容也有信息传输时间和带宽等。3.调整。CR设备完成检测和分析之后，根据相关的分析结果对功率控制、编解器和调制技术等进行选择和调整，并确定具体的发射时机和频点，以此保障传输过程的通畅。要完成这个过程CR设备必须有较高的性能，可以自由在不同传输方案之间进行转换，遇到突发状况能够及时停止，并在不影响授权用户的前提下提高传输效率。

四、认知无线电技术的实现方法

（一）灵敏度高的接收器。在使用CR之前应该评估其频谱功率密度，找出正在使用的频点[3]。在测量和评估频谱功率过程中需要用到灵敏度较高的接收器，以保障可以测量到区域边缘的信号。如某小区边缘有一台数字电视机，该电视机在接收信号过程中的灵敏度就接近接收器灵敏度的最大值，而CR要想检测到这一信号其灵敏度就需要大于数字电视机的灵敏度。如果CR接收不到这一信号，可能会错误地将该频点判定为空闲，进而在分配频谱过程中对数字电视带来干扰。该技术也涉及到对授权用户状态的检测和定位等，属于频谱资源检测中的重要设备。

（二）智能处理系统。CR设备根据检测结果对无线传输情况和传输带宽选择等进行分析评估，并确定多个技术参数的重要基础就是智能处理系统。当频谱被确定之后CR需要根据授权用户的干扰限值，进一步计算自身的传输参数。干扰强度可以通过授权用户的信号带宽和传输距离这两个因素确定，通过信号带宽可以得出扰装置的噪声门限，而扰装置接收到CR信号的强度可以通过距离确定。但这种分析方法较为简单，可以让CR首先对授权用户的数据传输速率和信号类型进行初步设别，根据这些额外的数据就可以得出扰装置的准确灵敏度数值。

（三）可重复配置的CR设备。CR设备主要根据可用频谱资源和干扰强度等数据的分析，对无线电的功率和各种技术参数进行调整，以此保障不影响授权用户的情况下提高信号传输效率。CR设备具有较宽的工作频带，在选择传输参数和传输方案过程中可以运用多种方法，并且可以实现快速切换，具有可重复配置和性能高的特点。CR可以看做是SDR在检测功能等方面的拓展，从CR的发展趋势来看，未来绝大部分CR设备可能都是以SDR为基础的，而SDR也将是CR技术的一种有效实现方法。

五、结语

认知无线电技术是无线通信领域中的一项全新技术，越来越受到人们的重视。虽然目前CR技术在发展过程中还存在一些限制，但相信随着无线电通信技术的不断进步，必将为认知无线电技术提供广阔的发展前景。

参考文献：

[1]李波，刘勤，李维英.认知无线电技术[J].中兴通讯技术，2010（02）.

[2]乔晓强，赵杭生，陈勇.认知无线电与频谱管理[J].军事通信技术吗，2011（01）.

[3]张爱清，叶新荣，丁绪星.认知无线电中的频谱管理技术[J].移动通信，2011（06）.

无线电技术论文范文6

【关键词】无线电；频谱资源；现状；科学管理

无线电技术当前已经渗透到我国各个行业领域，无线电频谱已经成为一种最基本，最重要的自然资源。在无线通信技术飞速发展，通信设备广泛应用的今天，我们在无线电频谱管理上面临电磁环境恶化、频谱资源短缺及频谱分配跟不上科技发展等各种挑战。据权威部门预测，我国无线电谱需求未来10年中会出现成倍增长的趋势，频谱消费大大增加，而这必然会导致当前频谱资源管理模式的改变。在新的形势下，如何应对挑战，实现对无线电频谱资源的科学管理，是我们当前主要思考的问题。本文主要在论述当前无线电频谱资源管理现状的基础上，对未来无线电频谱资源如何实现更加科学管理提出建设性建议。

1.无线电频谱资源管理的现状及存在问题

在多年发展经验及基础下，我国的无线电频谱资源管理成就显著，这种资源为我国国防建设及社会经济的快速发展提供了可靠支撑。但是毋庸置疑，在发展过程中，无线电频谱资源管理更面临严峻挑战。相关数据显示，全球移动通信频谱的缺口到2025年将会达到900MHz。而在我国，到2015年，移动通信的频率需求就将达到1000MHz，按照当前IMT系统频率现状，明年我国就会出现453MHz频谱缺口。

主观上讲，在这种严峻形势下，国家对无线电频谱资源管理提出了更高要求，当前现有的技术设施不能为无线电业务提供有效服务，不能保障各种业务的顺利实施，无线电频谱资源管理的系统、设备都需要进一步改造升级，这样才会适应新形势发展需求。另一方面，在无线电频谱资源管理上，人才队伍建设相对落后，管理队伍中缺乏高端的领军型人才，使管理技术设施难以发挥出其应有的效能，使得当前技术设备不能满足未来高需求的无线电管理需要。通过国家数据显示，在我国各级无线电管理人员中，本科以上学历人员不到一半，中级职称以上工作人员不足三分之一。这种人员构成对于需要高科技含量的无线电频谱资源管理工作来讲，高层次人才比例明显不足。

总之，频谱资源供需矛盾，基础技术设施建设，高端人才培养是当前无线电频谱资源管理中所面临的主要问题及挑战，要解决这些问题，最有效的方法就是统筹兼顾，对无线电频谱资源进行科学管理。

2.无线电频谱资源科学管理的措施

2.1 正确掌握无线电频谱资源管理的内容、方法及目标

在管理内容上，应主要做好无线电发射设备、电台及空中电波秩序的管理，确保用频的所有设备及台站都能在核定技术参数下工作，避免无线电干扰，为无线电频谱资源使用创造良好的环境。

在管理方法上，应在无线电安全这一重点保障下进行科学管理。当前无线电技术渗透领域广泛，电磁环境复杂，干扰风险日益增加，在管理工作中尤其要主要确保无线电安全，对非法干扰源要能够及时发现，快速准确定位，有效阻断，以有效维护国家安全及社会稳定。

在管理目标上，无线电频谱资源管理应实现三个宗旨，服务经济社会发展，服务党政机关及服务国防建设，在实际工作中应对这三个宗旨统筹兼顾。

2.2 综合利用各种管理手段

在无线电频谱资源管理中，行政、技术、法律及经济是四种最常用的管理手段。我国无线电频谱资源管理长期实行行政审批的方式，这种手段下，尽管可以满足公共部门的用频需求，有效查处违法行为，但是当下，依法治国为时代主题，法律手段基准性已经获得广泛认同，无线电管理中的相关法规法律也会更加完善。而对于无线电频谱资源管理这种高科技含量的工作来讲，采用更新的技术手段提高频谱分配效果是今后必然趋势。而市场经济条件下，市场竞争日益激烈，频谱频率价格出现扭曲，频谱资源闲置、短缺屡见不鲜，有必要采用经济手段进行有效调控。

总之，当前社会主义的市场经济体制之下，要做好无线电频谱资源的科学有效管理，需要在法律手段基准之下，利用技术核心手段，在经济基础手段下，辅之行政手段，这样才能够切实实现频谱资源的最大社会经济效益。

2.3 提高技术设施及高精端人才队伍建设

要切实做好无线电频谱资源的科学管理，应有良好的人力资源保障及先进设备物质基础。首先，提升无线电频谱资源管理的硬实力，不断加强无线电频谱资源管理的技术设施建设，提高抗干扰的监管能力。要做到这点需要从两方面进行：

①积极开发新技术。我们应该积极开发新技术对频谱资源进行有效管理，提高管理效率。加快对频率共用技术、无线电认知技术还有无线电动态频谱技术的开发研究，让这些技术能够更好为无线电频谱管理服务，为其科学管理提供最有力的的技术保障。

②实现无线电频谱资源管理的信息化。推广一体化平台技术，实现无线电发射、频谱资源及无线电台站管理的统筹兼顾，确保空中电波秩序，保证无线电频谱资源管理质量，提高频谱利用率。其次，提升无线电频谱资源管理的软实力，加强高精端人才队伍的建设，着力打造一支素质高，技术强的管理人才队伍。要做好无线电频谱资源的科学管理，必须加大对三型一尖人才的培养力度，确保无线电管理人员是通晓专业，擅长管理的国际型、创新型及复合型的尖端管理人才。在单位内部创建多种激励机制，为各类人才能够脱颖而出提供良好的环境氛围，为实现无线电频谱资源科学管理提供人才保证及智力支持。

总之，当前环境形势下，面对频谱资源供需矛盾大，基础技术设施建设薄弱，高端人才匮乏这些现状，无线电频谱资源要实现科学管理应该着力从正确掌握无线电频谱资源管理的内容、方法及目标，综合利用行政、技术、法律及经济四种管理手段，提高技术设施及高精端人才队伍建设等方面着手，统筹兼顾，这样才能够切实实现频谱资源的科学管理，有效应对挑战，为国家社会营造良好空中电波秩序，确保国家安全及社会稳定。

参考文献

[1]陈亦敏.浅议地级市无线电管理机构管好频率台站的一些创新思路[J].中国无线电，2012（12）.

[2]丁风雷.地市级无线电监测网建设的研究[A].浙江省电子学会2010学术年会论文集[C].2010.

[3]盖文山.依法加强无线电管理维护好空中电波秩序[J].内蒙古自治区人民政府公报，2011（18）.