无线通信系统范文第1篇
摘 要：针对现有工厂多环境参数监测系统结构复杂、功耗大、成本高等问题，设计了一套基于FPGA技术的多环境参数在线监测系统，实现了对工厂NO2气体浓度、温湿度、空气悬浮颗粒物浓度的远程在线监测。系统以FPGA作为核心控制器，通过ESP8266无线通信模块将监测数据上传至ONENET云平台，可实现对化工厂内温湿度、和PM2.5、PM10浓度、NO2浓度等环境参量的实时上报。实验结果表明，通过FPGA多通道并行传输与处理的方式可实现对大气多参数的实时同步监测，同时增加了系统的灵活性，有利于系统的拆装和扩展，且在硬件结构、体积、采集速率、数据实时性方面有所改善。
关键词：FPGA;环境监测;ESP8266无线通信;ONENET平台
Key words：FPGA;environmental monitoring;ESP8266 wireless communication;ONENET cloud platform
1 绪论
中国工业化生产的发展非常迅速，但是与此同时也造成了很大的环境污染和人员的健康威胁。比如某些气体的泄漏会造成厂区爆炸和人员的伤亡或者引起呼吸道慢性病。传统的环境检测方式一般采用人员检测，这样就会使监测人员存在未知的安全隐患;目前市场还有采用机器车进行监测，但这种监测方式成本较高，不适合盈利性工厂的理念。
针对目前环境监测市场存在的诸多问题，设计了一款基于FPGA的多环境参数监测系统，整个系统包括监测终端设备、云平台以及作为他们两者之间数据交互桥梁的无线通信模块。将监测终端设备放到需要监测的厂区，这样无线通信模块就能将监测终端监测的环境数据上传至云平台，這样监管人员只需要对云平台的数据进行查看，即可了解到监测区域的环境状况。
本系统终端设备的主控芯片选用的是FPGA，FPGA芯片引脚数目多，而且因为其强大充分的内部资源，所以FPGA具有编程配置灵活的特点。相比于ARM芯片而言，FPGA采用的是纯硬件编程思维，具有并行处理的能力;而且FPGA有抗干扰能力强、功耗低等优点[1-2]。本系统根据FPGA并行处理数据的能力，在监测终端接入了多个传感器，多个传感器可采集多种环境参数，这样使监测的效率大大提高。而且对系统采集数据通过无线传输模块进行无线传输，实现了环境数据的远程实时同步采集。
本设计采用的云平台为中移物联网云平台，这款云平台不仅开发简单，而且功能强大，具有数据接收存储和命令下发的功能，这个平台可以接入多个设备和数据流[3-4]，这样就和本系统设计的多种环境数据监测的理念相一致。在此平台上可以设计数据流显示界面，这样监管人员可以很方便地对数据进行查看分析及操作。
2 系统整体结构设计
本系统整体结构设计包含了监测节点终端、Wi-Fi无线通信模块、云平台和远程终端这四个部分。系统整体实现的功能就是将监测终端采集的传感器信息上传至云服务器，最后用户可通过远程终端对终端采集的数据进行实时查看。系统整体结构框图1所示。
3 系统硬件设计
系统监测终端硬件设计采用模块化设计原理。硬件模块主要包括：主控模块、电源模块、FLASH存储、无线通信模块、温湿度监测模块、空气悬浮颗粒物监测模块、NO2气体传感器模块、电机控制模块（空气泵）等。各模块的连接如图2所示。
3.1 主控模块
本系统提出以现场可编程门阵列（FPGA）作为主控芯片，将接口通信功能、控制功能、数据缓存功能、数据处理功能集成在芯片内部，通过多通道并行传输与处理的方式实现对大气多参数的实时同步监测。本系统的主控芯片选取的是Xilinx公司的Spartan6系列的FPGA，其内部资源足以完成本设计功能实现。通过FPGA控制各路传感器和空气泵的工作与否，实现了多环境参数的采集、传输与存储。
3.2 电源模块
电源模块为整个系统的各个硬件电路模块提供供电支持，对系统的穩定性有着至关重要的作用。所以在设计电源模块的电路时，得首先对其他模块的电压及功耗进行考虑，从而设计整个系统的供电模块。本系统电源模块是使用12V 4800mA聚合物锂电池作为供电电源，然后通过稳压降压电路实现12V电压到5V和3.3V的电压转换，从而满足了整个系统供电需求。
3.3 传感器模块
因为需要监测的环境参数有NO2浓度、温湿度及PM2.5、PM10的浓度。因此本系统采用了三个传感器对这几个环境参数进行采集。一个是圣凯安公司成产的二氧化氮传感器;还有PMSA003空气悬浮颗粒物传感器，其用来监测PM2.5和PM10的浓度;最后一个是DHT11传感器，用于采集环境的温度和湿度。其中NO2传感器与PMSA003使用串口输出方式，DHT11使用单总线串口传输方式[5]。
3.4 电机控制模块
空气泵控制电路用于实现空气泵的开关控制。其控制电路如图3所示。其中继电器选用SRD-05VDC，吸合电压为5V，光耦EL817C845对FPGA芯片与控制电路进行光电隔离，从而实现了对主控芯片进行保护，增强了主控芯片的稳定性。
3.5 无线通信模块
本系统是要将监测终端的监测数据上传至云平台进行数据分析与查看，所以对于这种远距离的监测任务，我们需要使用无线传输模块进行数据传输，对市面上常用的无线传输模块性价比进行对比分析后，最终选择了ESP8266这款无线通信模块作为监测终端和云平台的桥梁。
4 系统软件设计
系统软件的设计是在系统硬件设计和ONENET云平台通信协议的基础上进行的。环境监测系统软件设计根据系统的总体结构分为环境监测终端数据采集程序设计、监测终端与云平台通信主程序设计和ONENET云平台上位机软件的设计三个部分。如图4所示为系统软件设计的总体架构。
4.1 数据采集部分软件设计
FPGA数据采集这部分的软件设计，首先按系统功能进行模块划分。主要分为系统同步时钟模块、信号收发模块、指令解析模块、传感器模块、数据打包模块和数据缓存处理模块等。数据采集部分总体框架如图5所示。
信号收发模块system_uart_top包括串口时序配置模块，cmd_receive命令接收模块、和data_send数据发送模块。接收到上位机传来的请求信号后，system_uart_top将请求信号发送给信号解析模块cmd_decode进行解析。
cmd_decode模块将请求信号解析后经判断确认上位机需要哪些传感器数据，并将使能信号发送给相应传感器模块。传感器模块com1-com6中相应传感器接收到使能信号后，进行对所对应的气体数据进行采集，并将数据发送给数据打包模块data_encode。data_encode数据打包模块从传感器模块处接收信息，根据之前确定的气体监测通信协议，将传感器采集到的气体数据处理为特定格式的信号，并进行打包发送给信号收发模块system_uart_top。
最后再由信号收发模块system_uart_top将打包好的气体数据发送给上位机。
4.2 监测终端与云平台通信部分软件设计
ESP8266无线通信模块上电后，首先对ESP8266模块进行信息配置，接着搜索并连接Wi-Fi。连接成功后，将ESP8266无线模块接入终端设备。因为ESP8266与云平台建立TCP连接，需要发送AT指令，所以在这部分软件设计中，FPGA将需要发送的AT指令通过串口发送给无线模块，从而成功的建立ESP8266模块云平台的连接。ESP8266无线通信模块工作流程如图6所示。
4.3 ONENET云平台上位机设计部分
要实现整个系统的搭建，就需要将前面设计的监测终端接入云平台。这样就可以将监测终端采集的监测数据进行有效的展示。本系统采用的云平台是ONENET云平台。使用ONENET云平台，首先需要在此云平台进行用户注册，建立开发者的开发平台。在注册和登录完成后，在“开发者中心”创建产品并进行设备绑定。
ONENET基本开发流程如图7所示。
5 实验结果
用户登录ONENET云平台成功后，可以看到产品概况、产品id、tcp透传方式以及设备在线等信息界面;在产品操作界面点击设备列表，就可以看到用户创建的温度、湿度、PM2.5、NO2等设备;此外还可以看到设备所在的地图位置信息。
将监测设备放置化工厂房内，监测的数据信息在ONENET云平台上的展示如图8所示。
6 结语
传统环境监测系统的硬件需要扩展外围电路，而且数据采集过程也存在着实时性差的情况。本设计是采用FPGA作为主控芯片，FPGA具有并行处理数据的能力，对于本设计的多路传感器数据采集具有很大的优势[6]。在FPGA内部，根据其内部充分的资源，能够实现本设计多环境参数数据的采集与存储。而且在FPGA内部对于采集的传感器数据可以进行有效处理，使得整个系统具有很强的可靠性和实用性。本设计的整体设计方案采用以FPGA作为核心控制器，不同于以往的基于ARM的数据采集。就是利用了FPGA对于多通道数据采集的强大优势。这样是整个系统非常具有针对性和普适性。
本系统是将获取的多种环境数据在中移物联网这个免费的云平上进行展示，由于ONENET云平台是一个免费的开发平台，这样就降低了项目的开发成本。而且在此平台上的数据具有实时性及开放性的特点，使得监管人员能够随时随地的对被监测区域的环境进行有效查看与分析。这种将终端数据上传至云平台进行数据查看的方式，很符合社会现在环境监测系统越来越自动化的发展趋势。
参考文献：
[1]夏宇闻.Verilog数字系统设计教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[2]王建中，杨璐.高速实时系统数据采集与传输[J].计算机科学，2016，43（S2）：604-606.
[3]丁飞，吴飞，艾成万，等.基于OneNET平台的环境监测系统设计与实现[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2018，38（04）：24-29.
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[6]易志强，韩宾，江虹，等.基于FPGA的多通道同步实时高速数据采集系统设计[J].电子技术用，2019，45（06）：70-74.
作者简介：张金（1995— ），女，汉族，陕西渭南人，硕士，研究方向：现代传感与信息处理;王文清（1995— ），男，汉族，云南曲靖人，硕士，研究方向：现代传感与信息处理。
无线通信系统范文第2篇
【摘要】 城市地铁是都市交通的重要部分，起骨干作用，是市民日常出行的主要选择之一。由于乘坐地铁的人员众多，地铁的安全必须严格保障，无线监测通信系统保护地铁列车运营安全的重要手段。文章围绕地铁列车中无线监测通信系统进行研究，结合无线通信技术的应用，完善无线监测通信系统的结构和功能，进而实现地铁列车的安全运行。
【关键词】 地铁列车 无线监测 通信系统
前言：地铁无线监测通信系统主要负责对地铁列车运行过程中的内外部情况予以详尽的掌握。为了打破客观条件的限制，WLAN以及TETRA等无线通信技术得以有效的应用，保证其高速率数据传输和良好的网络覆盖，能够在地铁列车高速运行过程中予以有效的监测和控制，为选择地铁出行的乘客提供安全保障。
一、无线通信技术在地铁运营当中的应用
1.1 WLAN技术的应用
无线局域网简称WLAN，是当前地铁列车中无线监测通信系统当中最主要的应用技术。WLAN技术的应用，是参照相应的标准进行工作。Wireless Fidelity（简称Wi-Fi），在2.4GHz频段内工作运行，最高共享接入速率为11Mbit/s，采即为标准IEEE802.11b。WLAN技术应用的另一标准为802. 1 la，在5.8GHz频段内工作运行，最高共享接入速率为54Mbit/s，在进行分频的过程中，采用正交频分复用（OFDM）技术，在保持最高接入速率的状态下，无障碍接入距离却降低至50m以下。同样应用OFDM技术的标准802. 1 lg，兼容标准802. 1b，能够在2.4GHz频段和5.8GHz频段内工作，其最高共享接入速率为54Mbit/s。WLAN技术在地铁无线监测通信系统当中的应用，对提升地铁列车中无线监测通信质量具有积极的作用[1]。
1.2 3G技术的应用
目前，3G技术在地铁列车无线监测通信系统当中的应用不是特别的多。基于20 MHz 频带进行信号传输，具有良好的传输速度，其峰值可达50 Mbit/s（上行 ）和 100Mbit/s（下行）。3G技术的在地铁中的使用，极大的提升了地铁无线监测通信系统的性能，提升了信号的识别率，妥善解决了系统延迟的问题，缩短了睡眠、驻留以及激活状态转换的迁移时间，共享接入速率为100 kbit/s左右，适用于1.25～20 MHz 多种带宽条件。
1.3 TETRA无线技术的应用
TETRA无线技术在地铁无线监测通信系统当中的应用，实现了数字化传输、调度指挥以及电话服务等功能的有效整合，提升了它的开放性和公开性。TETRA技术并不需要通过用户接口，在动态分配带宽的条件下，除了能够进行语音的接收与发送之外，数据、数字图形、图像以及电子邮件同样可以利用TETRA技术来完成信息数据传输。通信链路容纳时隙最多可达4个，通信能力为每个时隙7. 2kbit/s。与此同时，TETRA技术还具有对信息和数据加密的功能。
除了WLAN技术、3G技术以及TETRA技术在地铁列车无线监测通信系统当中的应用之外，WiMAX技术、DVB-T技术以及无线Mesh技术的等无线通信技术得到有效的应用，使无线监测通信系统的功能更加完备[2]。
二、地铁列车中无线监测通信系统的构建
无线监测通信系统基本架构主要由车载系统、轨道旁网络以及监控中心系统组成。车载系统是利用摄像设备进行图像和语音信号的采集、传输和转化。车载系统具有图像采集、网络传输以及数据服务等功能，在进行对车载系统一系列工作流程之后，通过交替切换机传输至监控中心。
在轨道旁网络的接入系统和传输系统当中，由接入系统的接入点AP接受无线信号，并经过交换机进入到服务器当中，进过数据融合处理，去除冗余数据，经过数据充足，将数据流由传输系统传输到控制中心。从某种意义上来说，轨旁网络的作用主要为信息整理。
在监控中心系统当中，由轨道旁网络系统传入的信息数据，主要以视频图像为主，进而对地铁列车进行远程监视，加强监控系统与报警系统之间的联系，车控室、线路控制中心、应急联动中心等是地铁列车中无线监测通信系统重要的控制点，及时对地铁列车的行车异常予以发现、控制和处理，进而维护地铁的运行安全[3]。
三、结论
地铁列车中无线监测通信系统的构建，WLAN技术、3G技术、DVB-T技术以及TETRA技术得以有效的应用，有效保证地铁无线监测通信的良好性能，加强对地铁列车行车的安全控制，达到方便、安全和高效的效果，妥善解决地铁运行过程当中存在的安全问题，促进无线监测通信系统的改进和升级，对地铁运营的安全、可持续发展有着重大的现实意义。
参 考 文 献
[1]田伟. WLAN技术在地铁通信领域中的应用研究[J]. 科技信息，2014，10：155-156.
[2]李实华. 无线通信技术在地铁列车监控系统中的应用研究[J]. 现代物业（上旬刊），2012，07：33-35.
[3]吴招锋，周俊，林必毅. 地铁无线通信技术的研究[J]. 现代城市轨道交通，2010，03：19-23+103.
无线通信系统范文第3篇
摘 要： 结合我医院弱电系统工程设计及施工特点，将具有医院特点的几个弱电系统模块进行介绍。特别介绍一卡通，排队叫号，无线查房，移动办公等。
关键词： 综合布线；无线医疗；移动办公；机房自动报警；IPTV；医用物流
0 前言
随着现代化综合医院建筑的迅速发展，医院医疗水平和服务质量不断提高，先进的软硬件设施成为医院比拼医疗实力，管理水平等的很重要组成部分，而这些软硬件设施基本都包含在弱电系统中。
医院建筑弱电一般包括如下系统：1）公共广播及病房呼叫系统。2）卫星接收有线电视系统。3）视频监控安防系统。4）视频示教，会议，远程医疗系统。5）大屏幕公告栏及触摸引导系统。6）门禁，考勤，停车，食堂，卖场系统。7）电话系统。8）智能叫号排队管理系统。9）综合布线系统。10）无线医疗系统。11）弱电机房。12）楼宇自控系统。公共区域照明与亮化系统。13）医院物流管理系统等。
下面介绍的我院弱电系统设计及实施，是在考察了解最先进的国内国外同类医院智能化水平的基础上，充分考虑工程的医疗范围，工程投资，就诊流程，管理模式，以综合信息管理系统（IBMS）为设计主线，以结构化布线系统及相关专业系统的布线为链路基础，涵盖楼宇自动化，办公自动化，通信自动化三大范畴的各子系统，完整，先进，实用，同时也考虑了未来发展需要。
1 工程概况
此工程位于沈阳市中心地段偏东，原辽宁省人民医院门诊大楼原址，三级甲等医院。占地面积5000㎡，总建筑面积约120000㎡，主楼建筑高度为70米，裙楼建筑高度为24米，地上17层，主要为门诊部，手术室，病房，检验中心，体检中心，监控室。地下共2层，主要为冷热交换站，三气控制室，泵房，变配电站，放射科，500个车位的停车场。
住院部共有1800张床，门急诊日就医人数为2500-4000人次。
2 几个弱电系统模块设计及实施
2.1 计算机网络系统
我院骨干网络采用光纤双核心万兆星型网络结构，使用两台H3C12500核心级万兆路由交换机，通过集成的防火墙，负载均衡等业务板卡来实现安全保证和流量均衡，可提供万兆或拾万兆丰富的服务器接入方案。接入层采用H3CS3100-PWR千兆交换机，可为AP提供电源。计算机网络及电话网络均使用6类双绞线作为传输介质，接口设备使用6类RJ45接口，对于ICU，CCU，检验中心，急诊中心等信息密集的区域采用高密度接口（15个信息点以上），诊疗区采用中等密度（6-14个信息点），病房康复区采用中低密度（2-6个信息点），对于传染病隔离区、手术区及ICU区等，对于网络的稳定性要求更高，为避免人为操作失误引起的故障，采用特殊颜色进行管理，如线缆、跳线以及配线架等全部采用彩色。对于需要考虑医疗设备本身易产生电磁干扰的区域（如放射区），为保证医疗设备及信息的安全性，采用屏蔽或光纤到桌面的解决方案。整个布线系统考虑了防鼠设计。由建筑群配线架到各建筑物配线架之间的主干布线系统采用单模光缆，在楼层都预留光纤接口方便扩充。充分考虑可靠性，管理性，把以前的中心机房设置成冗灾和备份中心，实现网络数据的双备份，原来的服务器放在此处和现在中心机房的服务器构成双工，维护运营，事故预防，灾难恢复，有很短的系统恢复平均时间（MTTR），有更高的安全性（实时入侵监测，报警，交换机端口管理使管理员能防患于未然），有更高的管理性（高级连接指引与追踪帮助快速，准确的迁移，添加与改变连接）有灾难恢复（通过快速准确地连接复制，迅速重建连接）不同网络之间的物理隔离。而将要实施的云计算方案，更能发挥出多服务器的功效，也更加安全。
2.2 “一卡通”系统
“一卡通”系统是使用近场通信技术，将可使用的身份信息、授权信息、消费信息等统一集成存储在一个智能卡上，当卡片近距离靠近读卡器时，通过读卡器的感应，将卡上的各种信息读入系统，并根据授权信息完成各种动作。
在“一卡通”系统中，我们通过手机使用的双界面SIM卡的方式来实现。双界面SIM卡支持接触与非接触两个工作接口，接触界面的通讯完全符合ISO7816的规定，非接触界面完全符合ISO14443规范，支持TypeA和TypeB两种通讯协议。将这张双界面SIM卡插到手机的SIM卡插槽中，接触界面实现SIM应用，完成手机卡的正常功能，与此同时，非接触界面可以实现非接触方式的消费、门禁等应用。使用者可以通过在读卡器上“刷”手机来完成各种操作，刷卡后，读卡器将卡上的认证信息传回认证中心进行鉴权后再由现场的终端设备进行开门、扣费、纪录等一系列动作。我院将医院的办公室/诊疗区/停车场的门禁系统、食堂/水吧/售货机的消费系统、日常考勤/签到管理系统、公务车辆管理系统中的日常工作、消费过程全部整合到一卡通系统中来。即在需要身份认证获消费确认的所有场合，全部可以通过“刷”手机来完成，极大地方便了职工，也提高了医院管理水平。
2.3 移动办公系统
移动办公系统是将我医院现有的OA系统进行适配，根据手机应用的特点，将所有功能展现在手机上。通过移动办公系统可以在手机上完成公文批阅、信息查询、通知发送等功能，达到了“无论身处何处，一切尽在掌控”的目的。对于任何一个医院，在使用手机等移动通信工具时信息安全都十分重要。使用APN技术，由医院对使用移动办公系统的手机号码进行授权，未经授权的手机无法完成接入，并通过多重加密技术保障信息传递过程中的安全。
2.4 IPTV互动电视
以往单位采用卫星接收或有线电视接收的比较多。而我院采用IPTV这种先进方式。采用最新一代数字电视技术，以电视机为主要显示终端，利用宽带IP网络传送数字化的视频音频、文本图像等信息，为用户提供各种交互式电视服务。它以宽带网络为主要接入方式，以宽带网络机顶盒+电视机为用户终端，向用户提供电信级的服务和使用简便的电视式体验。互动电视与有线电视（数字电视）相比具有如下特点：
内容丰富：点播节目库汇集近36000小时的节目，几千部热门电影、电视剧，各种时事类节目，从历史到未来。从娱乐到教育，包罗万象，满足各个年龄层次人群的需要。
人机互动，给用户更多的掌控权。可在任何时间内回看48小时内的任何电视节目，让电视为您等待；即时时移，看电视时就能随意暂停当前节目，可以随时倒退，不怕错过任何精彩镜头。采用最新的数字电视技术，图象清晰稳定，生动流畅，让用户感受新一代的数字媒体服务。
书签：观看点播时可随时中断观看，设定断点标识（书签），下次从中断处继续观看。
IPTV的使用，极大地方便聊患者和陪护。
2.5 无线通信系统
按照医院规定，医生医嘱要在指定时间内及时下发，在传统工作模式下，医生需要随身携带一大堆病历本，到病房探视病人，了解不同患者病情，并且以手写方式记录医嘱信息，等查房完全结束后，再录入到电脑中交给护士去执行，医生要花大量时间在文字工作上，患者也只有等待查房结束才能得到及时治疗；护士需要不停地在纸上记录采集的数据和信息，之后在需要时反复的转抄这些数据，这些无疑要耗费他们大量的精力和时间。有了无线接入系统后，医生只需手持平板电脑或者PDA即可在病床前实时调阅病人各种信息，而下达的医嘱信息也能通过WLAN无线方式及时传递给护士去执行，护士在执行医嘱的过程中，如果发生异常情况，还可通过无线的方式及时通知医生，医生可对医嘱进行调整。临床移动信息系统使临床医护人员在移动中可以通过便携式移动设备实时获取和查询新的信息，记录各项数据，提高了医护人员的临床决策响应能力，沟通机制和工作效率，降低患者等待时间，提升患者满意度。
无线网络技术带来的核心优势就是移动性，医疗机构信息非常庞大，无线网络在医疗机构中应用正好能满足建立“以人为本”的医疗模式。无线网络可以使新建的网络与原来的有线网络应用系统有机无缝的结合起来，可以帮助医院实现医疗设备，信息的高度共享和有效利用，从而达到提高效率，节省医院人手和提高服务质量的目的。无线网络所具有的可扩容性还利于今后的网络扩充作准备留出空间。
3 结束语
现代医院建筑的特点是从智能化向数字化转变，要建设数字化医院，就必须根据医院建筑的功能特点、标准要求，从方案设计、产品选择以及施工等方面对弱电系统提出特殊的要求，以确保最终交付的弱电系统能为医院的各功能区提供更好的服务。
参考文献：
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[2]孙永和，弱电系统设计在医院智能化建设中的应用，中国医院，2007，05，01.
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无线通信系统范文第4篇
摘要：随着现代科技不断发展以及社会的进步，越来越多的研究人员开始更多地关注无线宽带数字通信系统的发展。制约这个系统的传输性能和信息速率的主要因素之一，则是无线信道时延扩展引起的符号间干扰。因此，消除符号间干扰，以及由无线信道时延扩展引起的频率选择性衰减，成为无线宽带通信系统中必须要解决的问题，在研究过程中正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM）技术显现出了其明显的优势。因此OFDM成为下一代宽带移动通信系统的候选方案。
关键词：无线宽带数字通信系统 符号间干扰 频率选择性衰减 OFDM
1 研究背景
移动通信系统是现代通信系统中的重要组成部分。它是指参与通信双方或至少一方信息的传递与交换必须是在移动中完成的。目前，移动通信技术在发展速度方面、技术的更新换代方面以及市场容量方面均显现出了其领先地位。而个人通信作为未来移动通信技术的目标，即实现任何人在任何时间任何地点以任何形式进行通信。
作为第二代移动通信系统的改进，第三代移动通信系统只是实现了从窄带通信系统向未来移动通信系统的过渡，而不是真正实现了宽带接入系统，因此人们对第三代移动通信系统之后（即4G）的研究日益关注，而研究的重点则是考虑在系统容量、通信质量、数据传输速率方面作进一步改进。第四代移动通信系统在消除符号间干扰以及频率选择性衰落中借助正交频分复用（OFDM）技术来提高频率利用率，速率的确有一定程度的改进，并且在原有基础上实现了扩容，使用户享受到宽带多媒体业务。第四代改善了无线信道下高速数据多径衰落的情况，减少了符号间的干扰，降低了噪声，系统性能大大提升。
2 OFDM基本原理
为了提高信号的抗多径干扰和抗衰落能力，首先把发送端需要发送的数据流分散到若干个子载波上，以免单个子载波的信号速率过高。同时，OFDM中所有子载波在正交情况下，使频谱重叠1/2，以便接收端可基于相关解调技术将各载波分离出来，并且可以消除码间干扰的影响。
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图1 OFDM系统模型图
信道估计作为相关检测、解调、均衡的基础，成为了通信领域的研究热点之一。根据发送端所采用的调制方式（包括差分或非差分）的不同，在接收端可以用不同的方法加以解调。在发射机采用非差分调制的情况下，要求接收机就必须以相干解调的方式加以恢复。而在相干解调中每个子载波必须是同步的或者相位的偏移是已知的。与此同时，需要通过信道估计来提供信道传输系数的估计值，以确保接收机显示这部分信息。
3 OFDM系统中信道估计算法的分类
如何将高速的数据流分解为多路并行的低速数据流，在多个载波上同时进行传输是OFDM考虑的一个重点。对于低速并行的子载波，通过扩展符号周期，可以有效控制多径效应所造成的时延扩展的影响程度。将保护时间插入OFDM符号后，码间干扰的影响就基本上可以忽略不计了。
在OFDM系统中可用差分方式的调制解调，如DAB采用OFDM+DPSK，也可以用相干方式，如DVB-T采用OFDM-64QAM，还可以采用非相干方式。采用非相干方式和差分方式时，无需进行信道估计和信道均衡，而采用相干方式解调就必须进行信道估计和均衡。对于高速率数据舱来说，差分方式比相干方式的性能要差3dB。为了获得更好的性能，对高数据速率系统要采用相干方式解调。
根据实现途径，可将信道估计划分为频域信道估计算法和时域信道估计算法。时域信道估计算法根据的是时域抽样定理，相应的频域算法根据频域的抽样定理。事实上，只有符合抽样定理，才能进行DFT/IDFT变换，从而理论上得到无失真的原信号。
根据是否使用辅助数据，把OFDM系统的信道估计粗略地划分为：
①盲估计：采用盲估计方法时，即便发送数据未知，也不影响接收机对信道估计的完成情况，并且发送机无需发送特殊训练序列。该方法大大提高了系统的频谱效率，但为了得到可靠的信道估计接收机必须接收到足够多的数据符号。
②半盲估计：该方法实际是在数据传输效率与收敛速度之间做一个折中，也就是借助少量的训练序列来获取信道数据。
③非盲估计：无线移动系统的信道时时变动，在很大程度上均限制了盲估计算法的使用。所以通常对无线通信系统来说，都必须定期或不定期地发送一定的训练序列来训练接收机的信道估计器。在使用这种方法达到我们的目的的同时，又会造成带宽和功率损失，因此，比较适用于突发方式的传输系统，如WLAN等。在OFDM系统中，通常是利用规定某些子载波在需要的时刻传送训练序列，从而实现维持各子载波相互之间的正交性的目的，将这种方法称为导频。
4 基于导频的OFDM信道估计方法
4.1 基本过程
将导频插入发送端。借助导频，导频位置的信道信息可通过接收端进行恢复，继而通过内插、滤波、变换等方式获取所有时段的信道数据。
4.2 步骤
①发送端导频的选择与插入。
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图2 梳状导频插入 图3 块状导频插入
②通过研究如何最有效地从导频位置恢复出导频时刻的信道信息，接收端基于所接收的导频位置的信号估计信道传输参数■。
③将导频插入数据流中进行信道估计，就能够参考已知点上信道响应的采样值对整个信道的响应进行估计。
4.3 信道估计的实现
信道估计的目的就是通过接收到的Z来估计信道的频率响应H。常用的有两种信道估计方法：最大似然准则（MLE）和最小均方误差准则（MMSE）。
4.3.1 最大似然估计
使P（z；h）？垲■exp[■Z Bh■Z Bh极大
可以得到h的最大似然估值，即求S？垲Z Bh■Z Bh的最小值■■？垲（BHB）lBHZ，■■？荥■。
4.3.2 最小均方误差准则（MMSE）
在无线信道中，假设h是一个Rayleigh分布的L*1复矢量，
使■（Z/h）？垲[Z ■（h）HS[Z ■（h）]P（h/Z）达到最小，
■■？垲（σ2Ch1 BHB）1BHr/λ，
其中Ch？垲E{hhH}，■■？荥■。
5 结论
本文对OFDM信道估计算法的研究背景、基本原理、分类以及实现方法进行了系统的分析和深入的探讨，并进行了仿真实验。随着宽带移动通信技术的发展，对OFDM技术的研究也持续推进，下一代的移动通信已经将其作为全面提高性能的核心技术。当然在研究的过程中，还有很多复杂的问题有待解决，如实现OFDM的关键技术之一，同步技术。
参考文献：
[1]Zhou Wenan，Li Zhen，Song Junde，Wang Daoyi.Applying OFDM in the generation mobile Communications[J].Electrical and Computer Engineering，2002.IEEE CCECE 2002.Canadian Conference on，2002，3：1589-1593.
[2]李悦，李子，蔡跃明，徐友云.OFDM系统中基于导频的低秩信道估计方法[J].通信学报，2004（10）：155-162.
[3]王文涛，覃华伟，张业荣.WLAN OFDM系统信道估计技术[J].南京邮电学院学报（自然科学版），2004（2）：57-60.
无线通信系统范文第5篇
摘 要：当今我国的社会经济发展水平不断提高，网络信息技术也得到一定程度上的进步，网络技术在电力通信系统中的应用变得十分普遍。该文从技术的角度着手，根据电力系统通信的管理体系、设备引进、网络结构等方面要素，对建设完善的电力通信网络信息应用体系提出了相关的标准和要求，针对电力系统通信在网络建设上的问题提出了解决方案，期望达到通過加快网络发展建设步伐来改善和优化电力通信系统的长远目标。
关键词：电力系统 通信技术 网络建设应用
根据我国目前的经济建设脚步和科学技术发展水平来看，全面对电力通信系统进行更新升级是不现实的，但是将科技含量较高、技术更加综合全面的优秀成果引进并加以实施是合理有效的，承载了现代网络信息技术的电力系统能够展现其可持续发展的实力，并且为经济创造新的经济增长点，提高中国在国际社会的综合竞争能力。对于电力系统来说，最重要的就是满足生产高效、安全可靠的市场化需求，随着电力通信网络的迅速发展，新型的通信设备和系统都随之出现，所以针对目前电力通信系统的基本情况，加强电力系统的网络建设应用是必然趋势。
1 电力系统通信的网络建设应用的基本概况
1.1 电力通信系统的演变过程
近年来通信技术不断发展，电力系统的规模化传输和市场化经营都得到了实现，面对电力通信网通信设备的更新换代，许多相关人士都积极投入到电力通信系统的深入研究中。从有线音频电缆到模拟微波，从电力线载波通信到光纤通信，从电缆载波到各种数字微波，无不体现着电力系统通信发展的漫长道路与工作人员们研发的无限热情。电力生产现代化在发展的过程中越来越依赖于通信系统，实时远动数据传输、办公自动化信息传输、日常行政电话信息和电能量计费信息都与电力系统通信有着密切相关的联系。技术的发展使陈旧的生产观念有了改变，网络与通信技术的交融，电力与通信系统的结合，电力通信网的单一结构转变为多中心的网状网络，这些都为日后日益增长的电力信息传输需求服务的向前发展奠定了坚实的基础。事实上，电力通信系统的日益网络化和信息化所带来的不仅是科学技术上的成功探索，还是人类历史上的远大突破，受益的更是全人类。
1.2 发展电力系统通信的网络建设应用的积极影响
科学技术水平的提升使电力网络智能化，智能电网的发展大大提高了生产发展的效率，使电力通信变得更加优质，对电力企业的通信管理信息化提出了更高的要求，为主流电力系统建设做出了杰出的贡献。电力通信系统依靠先进的通讯设备和坚固的电网结构作为支持，这样能够有效地扩大电网新业务，深化电力通信系统的改造。将科技水平更高的网络信息技术应用到电力系统通信中，加强电力通信与网络建设的固有联系，有利于逐步完善电力通信网架体系，加速电力基础设施的建设，新一代的电力通信网络提供的业务平台为未来新兴业务的拓展和介入铸造基础。电力系统联网工程建设在内外部环境的双重激励下，把握着电力市场新的经济增长点，积极促进电力通信的信息产业化，使电力通信系统的网络建设应用更加广泛，拥有更加广阔的前景，从而开创电力通信系统新时代，实现经济利益的持续最大化，推进经济发展，展现新型电力发展新动力。
1.3 电力通信系统的网络建设的发展前景和方向
现如今科学技术的更新速度飞快，未来的技术环境瞬息万变，这对电力通信系统的网络建设带来了挑战和机遇，提高电网的服务标准是必然趋势，同时打造具有新活力、灵活安全的、智能化和信息化兼备的、易开发恢复的全新业务模式，支持应用可连接无线的电力通信新体系也是我们应该考虑的新项目之一。在降低成本的同时，力求在网络建设中，寻找便捷动态管理和集成分组，应用一体化的解决方案实现协调一致的搜寻功能和排除故障的功能。电力通信技术的变革和市场经济的变化要求着电网向频带加宽、时延降低、组合扩展性灵活、支持突变性数据传输、高智能终端化的方向迈进，并且，互为补充和备份的多种通信手段能够利用新型网络的优势作为网管体系的信息来发布媒介，尽可能保证充分地对现有资源进行合理配置，采用先进成熟的技术构造信息网，满足业务综合处理的要求，建立健全电力通信网网络管理系统。
2 电力系统通信的网络建设出现的问题及对策
2.1 电力网络通信现状及存在的技术问题
电力线上网具有很多优点，不再需要任何新的线路铺设，通过互联网的共享和连接，使客户随时随地简单使用网络连接，高度的安全性和可靠性满足了人们的生活需求。但是，电力通信系统作为行业性的专用通信网，规模在不断扩大的同时，技术水平却没有得到加强。关键的运营业务包括数据采集、监视控制和能量管理等，电力通信业务水平一直处在停滞不前的状态，传统的电力通信网所采用的方案来承载电力系统业务是具有缺陷的。同时，网络连接复杂使网络可靠性和安全性降低，各种设备的品牌和型号多样，不利于统一的维护和管理，增加了运维难度，在技术层面上，光电一体化设备是针对电力通信系统的实际需求来设计的，没有进行及时有效的改进与开发。大多数电力通信系统中采用保守型的建网策略，伴随着业务的发展，现有的电路交换面临着升级换代，造成大量的投资和资源的浪费。
2.2 电力通信网络建设的业务流程问题
由于电力通信系统对于传输信息在及时性和安全性上有着很高的要求，所以在通道结构上多数采用固定宽带的专线方式，但是这却不能满足逐渐增长的信息传递需求，因此，在业务的角度完善上电力通信网络的建设是正确的。传统的话音业务随着话音压缩技术的普及在逐渐减少，而实时数据业务关系到电网的稳定运行，自动化程度的提高，要求实时数据的频率和容量达到一定的标准，目前的音频专线或DDN网传输是不符合发展要求的。视频业务也是电力网发展的重要业务之一，在公用网络的数据交换方面不具备优势。电力通信网络建设中，不构建宽带综合业务数字网，就不能将各种业务都通过单一的通信网络进行传递。
2.3 完善电力通信系统的网络建设应用的建议
为人民群众提供安全可靠的用电环境，完善电力通信系统的网络建设是需要人力、物力和财力支持的，从电力通信网的现状进行分析可知，电路的调配和增加业务的传输是十分重要的，调整现有的传输通道，逐渐实现宽带的资源共享是改进电网的重要途径。完善以光纤网为主要网络的构成，以PDH微波电路为辅的真正的网状网，打造综合业务平台，实现多种业务合理对接。规范主干网络的业务接口，适当地安排对应电力系统业务所需应用的接口，充分利用剩余资源对外运营，对各种业务进行量化分析。根据国际上通信技术的发展，吸收借鉴外国先进的电网通信建设经验，逐步完善支撑网，在把握电力通信运行规律的同时，规划未来的电力生产经营的目标和发展方向，注意业务的协调性，增强电力通信网络技术，提高总体的经济效益。
3 结语
在电力通信系统中，设备种类的复杂化和技术的多变性并不能让我们在研究开发电网的道路上止步，计算机网络在电力系统通信上的应用，使电力通信网的迅速发展有了可能，功能日益强大、配置逐渐复杂也要求着专业人士的技术水平一再提高，工作人员业务素质的提升，促进电力通信系统一体化和自主独立是离不开网络建设应用的，开创中国电力工业的卓越时代需要我们的共同努力。
参考文献
[1] 鲜辉.电力系统通信技术的建设和应用[J].科技创新与应用，2016（33）：222.
[2] 仇惠静.电力系统通信技术的应用[J].信息系统工程，2010（11）：89-91.
无线通信系统范文第6篇
【关键词】扩频通信；煤矿通信；系统应用
扩频通讯是一种现代化信息通讯手段，广泛应用于现代通信之中。煤炭生产环境具有特殊性，对通信的依赖性更强。传统煤炭通信不能满足煤炭生产的需要，势必要引入一种新的信息通讯技术。扩频通讯技术由此进入人们视野。
一、现阶段我国煤炭通信的现状
在传统煤炭生产过程中，漏泄无线通信、感应通信和动力线载波通信是主要的通信形式，但由于上述通讯方式存在多方面问题，一直不能在煤炭生产中得到有效的推广，落后的通信方式成为阻碍现代煤炭事业发展的主要因素。煤炭生产人员也迫切的希望能都得到一种新的通信媒介，实现井下与地面之间的快速信息传播。近年来，国内外技术人员都在探讨如何制造一种传输速率块、成本低廉、无需重新布线的信息通讯系统。
二、扩频通信系统构成与原理
1、基本理论基础
香农公式成为扩频通信系统的理论基础，在香农公式C=W*log2（1+S/N）中，C代表信息传输速率，W代表频带宽度，S/N代表信噪比。由公式可以得知，提升C的方式主要有两种，一是增加W数值，二是增加S/N数值。在公式计算过程中，为了保持C的稳定性，W数值与S/N数值是可以互换的，这就保证当信号功率接近或低于噪音频率时，扩频通信可以通过宽带传输带换取信噪比，这也是扩频通信的基本理论基础。
2、SC1128 扩频通信芯片
直接序列扩频技术开发设计的SC1128扩频通信芯片，具有63位伪随机码，采用0.5μmCMOS技术，灵敏度为70参数μV。
在芯片设计之初，考虑到电力网阻抗具有不稳定性和信号衰减大等特点，将芯片设计成一个灵活透明并支持重新设计的电子系统。SC1128芯片采用拥有较强扩频技术入动态范围（120dB），具有抗干扰力强、接收灵敏度高（高达70μV）、抗干扰力强等优点。在运行过程中，扩频带宽为59～535kHz，数据传输最大波特率可达5.75kbps，并可以支持不同型号的软件设定。内置看门狗电路和电源监测电路等系统保护、检测系统；同时具有时钟电路，为相关时间运算、管理功能软件提供时钟支持；掉电保护可以在掉电时进行数据保护。输出正弦波和方波两种波形且具有功率放大作用。
3、直接系列扩频扩频通信模型
以伪随机码序列作为扩频函数直接序列扩展频谱通信为例，研究扩展频谱的系统模型。下图为系统的基本组成框图，将系统的发端简化为扩频和调制、收端简化为解调和解扩，由信源输出信号a（t）表示数字信息流，伪随机码产生器生产高速伪随机码c（t），将a（t）与c（t）进行相乘或模二加计算，产生一扩频序列。这一码系列由于码元很窄，占用了很多的频带，最终达到扩频的目的。之后可以利用扩频序列调制载波，可以得到已扩频调制射频信号s（t）。在接收端，接收到的扩频信号经混顿和高频放大之后，利用与发端相同且具有同步伪随机码的中频扩频信号进行运算（相乘）。这时，由于收发伪随机码相关系数为1，因此可以完全恢复出所传输的信息a（t），完成最终的数据（信息）传输.对于干扰声波与噪声，由于与接收机伪随机码不相关，在相关解调时大大降低了进入信号通频带内的干扰。
三、扩频通信系统在煤矿通信系统中的应用及未来发展
1、扩频通信在煤矿通信中的优势
（1）抗干扰能力强
扩频通信有很强的抗噪声干扰、单频干扰和其它干扰的能力，事实证明，当频谱展宽得系数越大，其抗干扰的能力越强，在煤炭通信系统应用过程中要重点研究这一点。
（2）其它通信设备的融合系数高
扩频通信功率密度低，且不干扰其它通信设备，受其它信号的干扰也较小，能实现不同通信设备之间共用信道，提升整个煤炭通信系统运行能力；也可以借助于已有的信道实现信道的复用，降低建设投资。
2、井下数据通信
井下作业数据主要来源于煤炭生产监控系统与信息传感器。在传统煤炭生产过程中，监测监控系统的数据传输速率不高于2400bps。因此，煤炭通信系统可以将多个监测监控系统汇接在一起，共用一个信道（64kbps）传输数据，不但节省了信息传输时间也节省了生产资金。但是，隨着煤炭业应用新技术和技术发展的需要，监测监控系统数据速将会大幅度上涨，这一现象已存在于煤炭生产中，例如巷道和采场矿压参数实时监测系统要同时对数百个传感器进行数据收集整理，数据量及其庞大。受通信条件的制约，目前该系统不能发挥应有的作用。现阶段扩频通信一般采用数字通信与码分多址技术，符合现阶段煤炭生产数据和图像传输的需要。
3、煤矿通信的无线通信网
扩频通信技术更适合中小规模煤矿的生产通信。首先扩频码分多址技术理论已在实践中得到了检验并得到广泛推广。扩频技术通信还能与其它网络通信融合，符合小规模企业降低生产成本的需要。另外矿区的地理环境一般比较复杂、干扰源较多，建立有线通信投资大，而且维护困难。扩频通信的优点便是能在地形复杂的矿区建立无线网络系统。同时，扩频码分多址技术组成的通信网络组网灵活，没有入网的用户只要申请得到允许可随时入网，省去有线传输中重新布线的麻烦。
4、泄漏扩频通信
我国煤矿目前使用的漏泄通信的代表性产品是煤炭科学研究总院研制的KT6型漏泄通信系统，本文的通信系统将用扩频通信机取代该系统中的基地台、手持台与车载台的功能，新的系统将达到：①无中心控制，所有分机可以随时入网，实现码分多址；②通信距离可以加长；③研制泄漏电缆与感应信道的结合设备，完成两个信道信号的接口的优点。该系统将更加适合现阶段煤炭生产通信的需要。
结束语
扩频通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术。在煤炭生产作业过程中，必须要拓广扩频通信在生产通信中的应用范围，强化扩频通信的使用频次，推动煤炭通信逐步走向科学化、现代化，保证安全生产、效率生产，提升企业效益，保证工作人员生命财产安全。
参考文献
[1]吕振，汪晋，苏国军.基于直接序列扩频技术的矿井通信系统[J].煤矿安全，2013（6）：132-137
[2]申彦春，吴铮，赵庆利. 基于扩频通信系统接收同步技术的研究[J]. 仪器仪表与分析监测，2011（24）：130-139