無線通信技術(shù)實驗范文

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伽瑪能譜儀屬于一類重點探測天然與人工不穩(wěn)定核素的設(shè)備，在環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)勘測、原子核物理學以及粒子物理學等方面得到了大量的應用，測量效果顯著。由于其主要在野外環(huán)境下工作，對使用便捷性和節(jié)能性等方面設(shè)定的標準相對嚴格。因此，可以將無線通信技術(shù)應用到伽瑪能譜儀中，獲得了較好的效果。以下為具體的研制方法。

1 基于無線通信技術(shù)的便攜式伽瑪能譜儀研制理念

1.1 數(shù)字化伽瑪能譜儀探頭

該研究采用先進的數(shù)字伽瑪能譜儀設(shè)計理念，把高電壓電源、前置電路系統(tǒng)、主放大器、脈沖信號峰值保持電爐、多道脈沖幅度分析器、多道數(shù)據(jù)緩存器和全球定位系統(tǒng)模塊加裝到伽瑪能譜儀探頭之中。最后得到數(shù)字化、一體化的伽瑪能譜儀探頭。這種伽瑪能譜儀探頭傳輸?shù)男盘柌皇禽^弱的脈沖信號，卻是一類通過單片機控制系統(tǒng)處理之后的數(shù)字化信號。此類數(shù)字信號通過單片機串口傳輸?shù)娇梢灾苯又噶畹挠嬎銠C中。其結(jié)構(gòu)設(shè)計方式提升了伽瑪能譜儀抵御干擾的能力，并便于能譜儀探頭與主機的信號無線傳輸。與此同時，在伽瑪能譜儀探頭中安裝了全球定位系統(tǒng)模塊，對檢測點進行定位，并且采集數(shù)據(jù)，借助單片機控制系統(tǒng)傳輸?shù)娇梢韵逻_操作指令的計算機中。利用計算機的譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)把測量點的定位數(shù)據(jù)和測量信息儲存在相同的文件內(nèi)，滿足了測量點定位要求。

1.2 信號無線傳輸

最近些年，無線通信協(xié)議與相關(guān)的無線通信產(chǎn)品快速發(fā)展，且獲得了廣泛的應用。短距無線通信上，藍牙技術(shù)憑借其經(jīng)濟性、高速性、穿透性、全面性以及信號穩(wěn)定性等優(yōu)勢獲得了業(yè)內(nèi)的肯定和大量的應用。藍牙技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品在個人計算機、手提電腦、掌上電腦，、手機、汽車電子產(chǎn)品、家用電器產(chǎn)品以及工業(yè)機械設(shè)備等領(lǐng)域中獲得了大量的應用。本文將重慶金甌百米藍牙內(nèi)嵌模塊安裝到伽瑪能譜儀中[1]，滿足了能譜儀探頭與主機彼此的無線通信功能。其屬于一類線纜替代設(shè)計，此類藍牙內(nèi)嵌模塊能夠和單片機控制器直接相連，應用即插即用模式，使儀器彼此之間的無線信號傳輸變得更加透明。在藍牙內(nèi)嵌模塊和系統(tǒng)連接無誤的情況下，且在通電啟動后，主從設(shè)備就會自主相連，同時對接入設(shè)備進行辨別和記憶。此后，用戶設(shè)備能夠如同應用一條串口線的方式應用該模塊。能譜探頭之中的單片機控制系統(tǒng)借助串口和內(nèi)嵌模塊實現(xiàn)連接，單片機控制系統(tǒng)串口傳輸與收到的信號借助藍牙模塊功能轉(zhuǎn)化成藍牙通信協(xié)議和對應設(shè)備實行信息交換。所以，要求主機設(shè)備必須要擁有藍牙數(shù)據(jù)傳輸功能。

當前，具備圖像顯示與信息處理能力的藍牙系統(tǒng)設(shè)備為：手提電腦和掌上電腦。其中，手提電腦的功耗很高，通常情況下，持續(xù)運行時間為5小時左右，很難達到野外測量的長時間持續(xù)測量的標準需求。而掌上電腦在充滿電的情況下，可以進行野外持續(xù)進行測量工作幾天之久。且掌上電腦的體積更小，也更加便攜。野外測量移動過程中，能夠把掌上電腦裝進口袋，非常便捷。此外，掌上電腦應用Windows Mobile（WM）系統(tǒng)，這種操作系統(tǒng)是微軟針對嵌入條件進行研發(fā)的，其具備搶先式、多任務和多線程的系統(tǒng)，能夠以這種系統(tǒng)平臺為基礎(chǔ)，使用Windows操作系統(tǒng)中的應用程序編程接口函數(shù)功能，研發(fā)出針對伽瑪能譜儀的測量軟件系統(tǒng)。所以，應用具備藍牙功能的掌上電腦為能譜儀的主機，應用藍牙傳輸協(xié)議和能譜探頭之間進行信號交換。這種設(shè)計理念下的便攜式伽瑪能譜儀滿足了主機與能譜儀探頭之間的分離要求。與此同時，主機能夠加裝第三方研發(fā)的信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在進行野外實地數(shù)據(jù)測量和信息處理的過程中，變得更加便捷，且數(shù)據(jù)測量和數(shù)據(jù)處理得到的結(jié)果更加精確可靠[2]。

1.3 便攜式伽瑪能譜儀軟件系統(tǒng)研發(fā)

應用軟件研發(fā)能夠分成譜數(shù)據(jù)采集、設(shè)備譜線的處理、測量數(shù)據(jù)分析以及文件操作幾方面。因掌上電腦能夠提供藍牙虛擬串口功能（這種藍牙虛擬串口是尋優(yōu)模型系統(tǒng)），如何和別的藍牙模塊（此處僅代表伽瑪能譜儀的探頭）相連，則能夠應用串口模式實行藍牙通信，并得到能譜信號數(shù)據(jù)。通過WM系統(tǒng)中的圖形設(shè)備端口，能夠?qū)嵭凶V線處理，在Windows操作系統(tǒng)下，進行譜數(shù)據(jù)的寫入和讀取也變得非常方便。在測量數(shù)據(jù)的分析方面，可應用原有的方式進行譜線處理，與標定方程相結(jié)合，計算出野外測點中的放射源理論值。

2 便攜式伽瑪能譜儀各項技術(shù)指標檢測

2.1 便攜式伽瑪能譜儀的功耗檢測

原有的便攜式伽瑪能譜儀主要應用電池進行電力供應，能譜儀的功耗通常為主機處理系統(tǒng)與能譜儀探頭的運行功耗兩方面。所以，便攜式伽瑪能譜儀的功耗很高，通常持續(xù)運行時間≤8h，要頻繁地換電池或者進行充電。而本文研制的便攜式伽瑪能譜儀主機應用掌上電腦，主要應用生產(chǎn)廠家配備的鋰電池進行電力供應，能夠不間斷運行3天到5天。通過實際的檢測，數(shù)字化便攜式伽瑪能譜儀探頭的運行電流大約為180毫安，應用可充電的12Ah兩節(jié)鋰電池進行電力供應。在滿電情況下不間斷運行時間>60h，很大程度提升了野外不間斷測量的時間，進而提升了測量效率。

2.2 便攜式伽瑪能譜儀的通信距離和抗干擾能力檢測

藍牙內(nèi)嵌模塊的通信距離通常小于10m，能夠有效在野外測量空曠地區(qū)中應用。該研究中，在實驗室對便攜式伽瑪能譜儀進行檢測。實驗結(jié)果可以看出，沒有遮擋物的前提下，藍牙模塊的通訊距離為10m。把數(shù)字化便攜式伽瑪能譜儀探頭放在房中，相隔一面墻的前提下，

通訊距離為6-7m之間，長時間檢測數(shù)據(jù)信號的傳輸無異常。藍牙內(nèi)嵌模塊主要應用分散網(wǎng)絡、短包以及跳頻技術(shù)，可以進行點對點和點對多點的通訊連接。其主要運行在通用的2.4GHz ISM國際頻段之中，和正常工作生活應用的各類設(shè)備之間無干擾影響。因此，這種便攜式伽瑪能譜儀的抗干擾性很高[3]。

2.3 便攜式伽瑪能譜儀的其他技術(shù)指標檢測[4]

① 便攜式伽瑪能譜儀的能量分辨率：8%；② 便攜式伽瑪能譜儀的檢出限：鈾為1 ppm， 釷為1.8ppm，鉀為0.17%；③ 便攜式伽瑪能譜儀能量分析范疇：50keV -3MeV之間；④ 便攜式伽瑪能譜儀譜數(shù)據(jù)的存儲量隨著掌上電腦擴容的提升而提升；⑤ 便攜式伽瑪能譜儀的穩(wěn)定性：有大約8h的穩(wěn)定性，相對偏差不高于6%。

3 便攜式伽瑪能譜儀未來的升級和改進方案

便攜式伽瑪能譜儀的主機與探頭之間實現(xiàn)了分離、實現(xiàn)了無線數(shù)據(jù)信號的傳輸和接收、

實現(xiàn)了主機的微型化、實現(xiàn)了操作系統(tǒng)的完善，使便攜式伽瑪能譜的野外測量變得更加便捷。這種設(shè)計理念下的便攜式伽瑪能譜儀也能夠在包含電磁干擾、高輻射和高放射性的檢測環(huán)境中應用，降低或者避免了射線源對測量人員身體產(chǎn)生的放射損害。而由于電子通信科技的飛速進步，能譜儀依然要持續(xù)進行更新與完善，通常反映在如下幾點：第一，故障遠程判斷功能，需要在便攜式伽瑪能譜儀出現(xiàn)問題的情況下，在遠程控制中心實行遠程故障判斷與系統(tǒng)維護；第二，便攜式伽瑪能譜儀測量聯(lián)網(wǎng)，采集數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)實時傳送給數(shù)據(jù)處理部門，使其準確把握實際測量場地鈾、釷和鉀的分布特性；第三，便攜式伽瑪能譜儀采集數(shù)據(jù)的深度處理功能，當前時期，主機中的譜分析處理功能只可以對實際測量點的數(shù)據(jù)實行簡單的分析處理，通過WM系統(tǒng)系統(tǒng)，研發(fā)出能夠針對實際測量地區(qū)譜數(shù)據(jù)實行實時分析處理的軟件，能夠?qū)σ巴鉁y量工作進行實時指導[5]。

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關(guān)鍵詞：無線通信技術(shù)；改革；發(fā)展；趨勢

1 無線通信技術(shù)的劃分和實用案例

1.1 無線通信技術(shù)的定義

無線通信主要是指利用電磁波可以在空間中自由傳播的性質(zhì)，從而進行信息交換的一種通信方式。隨著“信息高速公路”的建設(shè)，信息通信領(lǐng)域不斷發(fā)展，其中無線通信技術(shù)不但發(fā)展速度愈快，而且應用也愈發(fā)廣泛。無線通信技術(shù)主要包括有微波通信和衛(wèi)星通信兩個方面，是只僅僅通過電磁波而不通過線纜進行的一種通信方式，與有線通信技術(shù)相對。

1.2 無線通信技術(shù)的劃分

無線通信技術(shù)根據(jù)不同的劃分標準可以劃分為不同的種類。其中，按照通信中繼站的形式，大致可以劃分為微波通信技術(shù)和衛(wèi)星通信技術(shù)兩種。

1.3 無線通信技術(shù)的實用案例

無線通信技術(shù)已經(jīng)深入到人們學習、生活和工作中的方方面面，例如日常需要使用的手機和無線網(wǎng)絡等等。其中無線通信技術(shù)在目前21世紀之中較為常見的實用案例主要體現(xiàn)為GSM接入技術(shù)、CDMA接入技術(shù)、GPRS接入技術(shù)、固定無線寬帶（LMDS）接入技術(shù)、藍牙技術(shù)、3G通信技術(shù)、無線局域網(wǎng)（WLAN）和數(shù)字電視等等。

2 無線通信技術(shù)的發(fā)展方向

2.1 通信方式移動化

隨著社會發(fā)展，國民經(jīng)濟信息化程度不斷提高，對于無線通信技術(shù)的應用也從固定方式開始轉(zhuǎn)化為移動方式，從蜂窩系統(tǒng)到無線尋呼系統(tǒng)，再到藍牙、局域網(wǎng)等短距離之內(nèi)的無線接入技術(shù)，無線通信技術(shù)不斷發(fā)展。

2.2 無線接入寬帶化

由于光纖技術(shù)和高通透量網(wǎng)絡節(jié)點的發(fā)展和遍布，目前世界范圍內(nèi)已經(jīng)基本被有線網(wǎng)絡的寬帶所包圍，而無線通信技術(shù)寬帶正在進行中。為推動社會發(fā)展進一步信息化，無線通信技術(shù)務必將會朝著無線接入寬帶化的方向發(fā)展演進，促進在各個城市的無線網(wǎng)絡覆蓋，提高辦公效率和生活品質(zhì)。

2.3 核心網(wǎng)絡一體化，接入方式多樣化

由于“信息高速公路”的發(fā)展，工作之中不斷擴大應用網(wǎng)絡系統(tǒng)的范圍。因此，在同一核心網(wǎng)絡中綜合傳遞業(yè)務信息已經(jīng)成為一種迫切需要。而又由于網(wǎng)絡的分組化和寬帶化，這一發(fā)展方向?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實，從而進一步推動網(wǎng)絡管制的開放，使其符合真正意義上的市場競爭，也進一步加快無線通信技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)的融合進步。而在接入方式方面，由于接入設(shè)備的增多，如固定接入、無線本地環(huán)路接入和移動蜂窩接入等等，使得接入方式將會逐步實現(xiàn)多樣化，從而大大推動無線數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展，加快進步。

2.4 信息個人化

隨著移動IP技術(shù)等的發(fā)展，在手機等移動通信設(shè)備上實現(xiàn)IP的各種應用已經(jīng)成為人們目前關(guān)注的重點。而信息的個人化不僅符合當下人們展現(xiàn)個性的需求，也有利于實現(xiàn)信息的保密等等，從而目前處于不斷進步發(fā)展的階段。隨著移動智能網(wǎng)絡的進步發(fā)展，其與IP技術(shù)相組合，將會成為信息個人化，即無線通信技術(shù)個人化的重大推動力量。

2.5 無線技術(shù)綜合化

從目前無線通信技術(shù)的發(fā)展來看，由于3G網(wǎng)絡技術(shù)等的發(fā)展和使用，其將會成為大范圍之中的廣大民眾通信的主導技術(shù)；而由于WLAN、UWB等寬帶接入技術(shù)的存在，其在不同的覆蓋和應用的領(lǐng)域同樣發(fā)揮著極其重要的作用。因此，各種各樣的無線技術(shù)都會在目前一體化的通信網(wǎng)絡之中發(fā)揮著不可替代的作用，同時形成有效優(yōu)勢互補，使無線技術(shù)出現(xiàn)綜合化的發(fā)展方向。

3 無線通信技術(shù)改革的具體內(nèi)容

3.1 融合無線通信技術(shù)與業(yè)務

由于無線通信技術(shù)發(fā)展，其與業(yè)務的融合主要體現(xiàn)為技術(shù)融合和網(wǎng)絡融合等。其中數(shù)據(jù)傳播速度不斷加快，頻譜帶寬將會變寬，智能化程度不斷加深，向移動網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務增加和固定數(shù)據(jù)業(yè)務的移動性增加兩方面進行改革，從而也使整個無線通信市場的發(fā)展進程加快，不斷滿足用戶的使用需求，實現(xiàn)真正的良性發(fā)展。

3.2 融合無線網(wǎng)絡相關(guān)技術(shù)

由于消費者、運營商和內(nèi)容提供商的需求，且多種特性的無線接入技術(shù)的出現(xiàn)發(fā)展，無線網(wǎng)絡的融合已經(jīng)成為可能。其中，融合的主要層面為技術(shù)和網(wǎng)絡融合。隨著無線接入技術(shù)、藍牙技術(shù)以及智能技術(shù)的成熟和使用，無線通信技術(shù)將可以通過融合三種技術(shù)的特性，為消費者以及運營商提供多方面多層次的服務，也促使無線通信技術(shù)領(lǐng)域不斷拓寬，為經(jīng)濟和社會的發(fā)展提供更大的作用。

3.3 發(fā)展無線業(yè)務數(shù)據(jù)

隨著當前移動網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務的不斷發(fā)展，以及無線寬帶的覆蓋范圍不全面，無線業(yè)務數(shù)據(jù)正逐步成為熱點內(nèi)容。在無線業(yè)務數(shù)據(jù)進行改革，將會成為無線通信技術(shù)的改革重要組成部分，不但能推動數(shù)據(jù)業(yè)務的經(jīng)濟性使用，而且有利于人與人、人與社會之間的交流。

[參考文獻]

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[2]李海濱.淺談無線通信技術(shù)的應用前景[J].中國傳媒科技，2012（4）.

[3]于泳.無線通信技術(shù)的發(fā)展歷程及未來發(fā)展趨勢[J].民營科技，2010（6）.

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【關(guān)鍵詞】無線通信技術(shù) 應用 發(fā)展

在信息化極速發(fā)展的當今社會，無線通信技術(shù)已經(jīng)普及到各群眾的生活中。無線通信技術(shù)不再局限于用于語音通話方面，它已經(jīng)全面運用于商業(yè)、生活、金融及工作中。移動電話，語音通話，數(shù)字電視，網(wǎng)絡通信，數(shù)據(jù)交換等，都隨著無線通信技術(shù)的平臺繁衍而生。人們只需要一個可以移動或者固定的終端設(shè)備，在任何地點，任何時間，即可享受無線通信技術(shù)帶來的語音或視頻通話，數(shù)據(jù)及交換，圖像和傳真等便利服務。我國的無線通信技術(shù)是個循序漸進的過程，了解我國無線通信技術(shù)的發(fā)展歷史對無線通信技術(shù)的應用和發(fā)展趨勢是必要的。

一、我國無線通信技術(shù)的發(fā)展歷史

我國的無線通信技術(shù)最早是從固定模式開始的，大致上通過了五個發(fā)展時期才進入移動式模式。

第一個發(fā)展時期是在19世紀50年代初，當時只有利用短波頻和電子管技術(shù)進行無線通信。并且因為技術(shù)和設(shè)備不夠成熟穩(wěn)定，沒有得到普及應用，僅用于軍事用處。50年代末，才通過實驗研究出現(xiàn)了單工汽車公用移動電話系統(tǒng)。

第二個發(fā)展時期是19世紀50年代至60年代，此時出現(xiàn)了半導體的UFH450MHz，出現(xiàn)了公用電話網(wǎng)，就是所謂的通過有線連接終端進行傳輸語音通話的公用電話系統(tǒng)，并向移動電話的發(fā)展邁了一大步。

第三個發(fā)展時期是19世紀70年代至80年代，這個時段我國借鑒美國的視頻段技術(shù)，引進了科學家貝爾的蜂窩系統(tǒng)概念，經(jīng)過實驗，將視頻段提高到了800MHz，為后期的視頻傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。

第四個發(fā)展時期是19世紀80年代至90年代中期，這個時段是第二代移動通信技術(shù)大力發(fā)展的時期。出現(xiàn)了GSM等系統(tǒng)，并運用于個人通信業(yè)務中。

第五個發(fā)展時期是19世紀中期至今，這個時段是無線通信技術(shù)發(fā)展時期，隨著科技日新月異和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了第三代移動通信技術(shù)。如3G，UWB，WLAN，WiMax。移動終端設(shè)備也越來越精巧。

二、無線通信技術(shù)在我國的應用

我國現(xiàn)行的無線通信技術(shù)大致有以下幾種：

（一）較早時期出現(xiàn)的紅外線傳輸技術(shù)。它是通過短距離的數(shù)據(jù)交換。21世紀初期我們應用于我們的移動手機中。它雖然耗能小，但是受距離遠近的控制，而且傳輸速度較慢。

（二）藍牙技術(shù)。藍牙技術(shù)能實現(xiàn)全雙工傳輸技術(shù)。它主要用于移動手機、無線耳機和電腦上，進行無線的信息等傳輸交換。簡化了移動設(shè)備和終端設(shè)備與網(wǎng)絡之間的通信技能，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信高效傳輸功能。

（三）WLAN的接入。WLAN即是我們所說的無線局域網(wǎng)。用戶可以通過無線電波作為媒介接入無線WLAN網(wǎng)絡，它是通過RF射頻技術(shù)，利用存取架構(gòu)的簡易化，使信息快速的達到用戶終端。在大型的酒店、機場或商務場所基于IEEE802.11的標準隨時隨地共享無線局域網(wǎng)帶來的高速快捷的網(wǎng)絡體驗。雖然WLAN得傳輸距離只有幾十米，但它是通過一個或者多個無線端口接入，具有傳輸?shù)母咚傩?。我國的WLAN技術(shù)相較于外國正處于初步引進階段。而我國大多數(shù)城市還沒有接入這種無線通信技術(shù)。

三、無線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

（一）網(wǎng)絡融合。由于技術(shù)和開發(fā)原因，我國現(xiàn)有的無線通信技術(shù)有由電信推出的3G業(yè)務TD-SCDMA，該無線通信技術(shù)能為廣大客戶提供高速的語音通話、數(shù)據(jù)傳輸和多媒體等覆蓋廣的無縫率移動業(yè)務。是廣大用戶使用率最高和最頻繁的無線通信技術(shù)。但此無線通信技術(shù)受諸多產(chǎn)業(yè)鏈的影響，要利用流量數(shù)據(jù)KB實現(xiàn)，技術(shù)方面還未形成大規(guī)模的趨勢。而由外國引進WLAN無線通信技術(shù)，雖然可以隨時隨地享受高速的中距離網(wǎng)絡接入服務，但網(wǎng)絡具有局限性，覆蓋率低，僅在我國一級城市應用，在我國二線城市還很少普及運用。其次，在19世紀出現(xiàn)的使用脈沖無線接入技術(shù)的UWB無線通信技術(shù)，可以實現(xiàn)近距離10米的極速無線接入服務。根據(jù)各無線通信技術(shù)的不同功能，我們可以對各種網(wǎng)絡無線技術(shù)進行統(tǒng)一融合，互補長短，將無線通信技術(shù)廣度和深度完美結(jié)合化。做到客戶全方位的需求，以提高無線通信技術(shù)市場需求。

（二）無線高頻譜接入，主要用于GSM和CDMA網(wǎng)。無線頻譜是指在頻率3000GHz下通過空間進行傳播的無線通信技術(shù)。它是靠電磁波進行傳輸交換。無線高頻譜有14個頻段，可以在同一時間供多個客戶端同時使用，而不影響其傳輸交換速度。提高了使用無線通信技術(shù)的時間間隙問題。

（三）寬帶無線接入，由于用戶都具有大的移動性和不同的需求性，無線通信技術(shù)發(fā)展方向必須是以滿足市場需求的發(fā)展。當前主要的無線寬帶技術(shù)有3G，UWB，WLAN，WiMax。他們都有各自的優(yōu)越和技術(shù)性。都具有覆蓋廣，傳輸快的功能。依當今網(wǎng)絡用度廣來看，3G是主導產(chǎn)品，主要用于蜂窩移動通信。它的無縫性是大多二線城市注重的，也是我國無線通信技術(shù)廣度發(fā)展的方向。而UWB的短距離高速度是我們深度技術(shù)的發(fā)展方向。WLAN在某個局域或商務上極具作用。WiMax主要用于城域網(wǎng)，成本低，通過網(wǎng)絡塌能達到數(shù)英里的網(wǎng)絡覆蓋。是當前最好的一種蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。

四、結(jié)束語

在當今的經(jīng)濟飛速的時期，無線通信技術(shù)不僅要綜合各個網(wǎng)絡技術(shù)的優(yōu)越性，更要合理的規(guī)劃發(fā)展方向。符合各大區(qū)域，不同用戶群的多功能化和個性化。使無線通信技術(shù)多元化和一體化得到全面運用，為我國經(jīng)濟發(fā)展做出更大貢獻。

參考文獻：

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[3]趙慧. 無線通信技術(shù)發(fā)展及未來趨勢展望[J]. 信息通信，2011，03：123-124.

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關(guān)鍵詞：無線通信；問題；發(fā)展方向

前言

在信息和知識已成為社會和經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略資源和基本要素的時代環(huán)境中，人們越來越需要隨時隨地不斷獲取信息，原來點對點的固定電話通信方式現(xiàn)在已經(jīng)遠不能滿足人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯男枨罅恕τ跓o線通信技術(shù)將是人們需求的方向，才能滿足多媒體化、普及化、多樣化、全球化和個性化的信息交流。而無線通信網(wǎng)并不依賴于電網(wǎng)網(wǎng)架，而且抗自然災害能力十分強，同時具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸?shù)葍?yōu)點，非常適合彌補當前環(huán)境中通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。無線通信是一種采用電磁波進行信息傳遞的通信方式。按照傳輸距離，人們又把無線通信技術(shù)大分為以下四種技術(shù)，即基于IEEE802.15的無線個域網(wǎng)（WPAN）、基于IEEE802.11的無線局域網(wǎng)（WLAN）、基于IEEE802.16的無線城域網(wǎng)（WMAN）及基于IEEE802.20的無線廣域網(wǎng)（WWAN）。

一、無線通信技術(shù)存在的缺陷

隨著時間的流失，無線通信技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了四個階段。第一個階段無線通信系統(tǒng)起源于上世紀80年代，采用的技術(shù)是頻分多址(FDMA)和模擬技術(shù)，由于傳輸帶寬的限制，導致它有很多的缺陷，其中最致命的缺陷在于它不能進行移動通信的長途漫游。第二個階段的無線通信技術(shù)起源于上世紀90年代的初期，采用的技術(shù)是數(shù)字的碼分多址(CDMA)技術(shù)和時分多址(TDMA)，并且可以通過以數(shù)字傳輸方式來實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)等業(yè)務。與第一個階段的無線通信技術(shù)相比較而言，第二階段的無線通信系統(tǒng)完成了模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變。對于第三階段的無線通信技術(shù)是正在全力投入開發(fā)的移動通信系統(tǒng)，可以提供前兩代產(chǎn)品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務，如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像、電視圖像等?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)第四個階段的無線通信技術(shù)了，即4G就出現(xiàn)了。第四個階段的無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)是人類有史以來發(fā)明的最復雜的技術(shù)系統(tǒng)，它在無線通信網(wǎng)絡中具體實施的過程中出現(xiàn)大量令人頭痛的技術(shù)問題。那么現(xiàn)在對于現(xiàn)階段的無線通信技術(shù)存在的問題列出如下：

一是目前階段無線通信技術(shù)標準難以統(tǒng)一。如3G手機用戶在全球范圍都可以進行移動通信，但是在設(shè)計的時候，由于沒有統(tǒng)一的國際標準，各種移動通信系統(tǒng)彼此互不兼容，造成手機用戶帶來諸多不便。對于開發(fā)第四階段無線通信系統(tǒng)就必須解決通信制式等需要全球統(tǒng)一的標準化問題。二是目前階段無線通信技術(shù)容量受到限制。在第四階段的無線通信技術(shù)要求其數(shù)據(jù)的傳輸速度會更大，要求是每秒100MB的寬帶速度，比目前無線通信信息傳輸速度每秒10KB要快1萬多倍，但是存在的問題是手機必定是一個掌上電腦，對于其系統(tǒng)容量有限，手機用戶越多，速度就越慢，也將很難達到理論速度。三是目前階段無線通信技術(shù)設(shè)施難以更新。在第三階段的無線通信技術(shù)實施后，很多無線基礎(chǔ)設(shè)施都是基于第三階段的無線通信系統(tǒng)建立的，而對于第四階段的無線通信技術(shù)來講，就必須在全球的許多無線基礎(chǔ)設(shè)施進行大量的變化和更新。

二、無線通信技術(shù)需要克服的幾個方面

無線通信技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)數(shù)字化社區(qū)提供了一個強有力的保證。數(shù)字化社區(qū)的特點是使人們字信息的交流時能夠非常的廣泛和方便，如在實驗室、辦公室還是家庭中，計算機及其外設(shè)的應用已經(jīng)是越來越普及，完全都由電腦控制。對于信息化社會的到來以及IP技術(shù)的興起，無線通信技術(shù)改變著電信網(wǎng)絡的面貌以及未來技術(shù)發(fā)展的走向。無線通信技術(shù)發(fā)展的趨勢將會是寬帶化、分組化、綜合經(jīng)、個人化等主要特點。

一是無線通信將實現(xiàn)寬帶化。當光纖傳輸技術(shù)和高通透量網(wǎng)絡節(jié)點的進一步發(fā)展，對于有線網(wǎng)絡的寬帶化已經(jīng)在向世界范圍內(nèi)全面展開，并且已經(jīng)成熟，而對于無線通信技術(shù)也正在朝著無線接入寬帶化的方向演進，而且這樣的演進，將會使寬帶的傳輸速率跟有線的帶寬一樣。如無線傳輸速率將從第二階段無線通信系統(tǒng)的9.6Kbit/s向第三階段無線通信系統(tǒng)的最高速率2Mbit/s發(fā)展。對于第四階段的無線通信技術(shù)將會更快，并且將超越有線的傳輸速率。二是無線通信中實現(xiàn)信息個人化。無線通信IP將是未來信息實現(xiàn)個人化的重要技術(shù)手段，在手機上實現(xiàn)各種IP應用以及移動IP技術(shù)正逐步成為人們關(guān)注的焦點之一。無線通信智能網(wǎng)技術(shù)與IP技術(shù)的組合將進一步推動全球個人通信的發(fā)展趨勢。三是無線通信中核心網(wǎng)絡綜合化，而且實現(xiàn)接入網(wǎng)絡多樣化。未來信息網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)模式將向核心網(wǎng)/接入網(wǎng)轉(zhuǎn)變，而且還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡的分組化和寬帶化，對于在同一核心網(wǎng)絡上能夠?qū)崿F(xiàn)綜合傳送多種業(yè)務信息，網(wǎng)絡的綜合化以及管制的逐步開放和市場競爭的需要，將進一步推動傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡與新興的計算機網(wǎng)絡的融合。接入網(wǎng)是通信信息網(wǎng)絡中最具有其開發(fā)潛力的部分，對于未來網(wǎng)絡可通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環(huán)路入等等方面的不同接入設(shè)備，接入核心網(wǎng)實現(xiàn)用戶所需的各種業(yè)務的形成。從而實現(xiàn)固定和移動通信等不同業(yè)務的相互融合，將極大地推動無線數(shù)據(jù)業(yè)務的開展，進一步促進移動業(yè)務與IP業(yè)務的融合可能性。四是無線通信的革新。隨著移動通信通用分組無線業(yè)務（GPRS）的引入，用戶將在端到端分組傳輸模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從而打破傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入接式。對于IP技術(shù)將成為世界未來網(wǎng)絡的核心關(guān)鍵技術(shù)，而其IP協(xié)議將成為電信網(wǎng)的主導通信協(xié)議。那么現(xiàn)有電路交換網(wǎng)絡向IP網(wǎng)絡過渡的趨勢已不可阻擋。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞 超寬帶；無線通信；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）19-0050-01

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，無線移動通信得到了廣泛的應用與普及。目前，人們對無線通信的帶寬需求仍處于上升趨勢，但是無線頻譜資源是有限的、不可再生的，無線通信無法通過不斷增大頻帶寬度來提升用戶的通信需求，為此就必須使用其他的方法來提升相同頻帶內(nèi)的頻譜利用率。超寬帶技術(shù)即為一種可提升頻率利用率的無線通信技術(shù)，該技術(shù)使用脈沖信號替代傳統(tǒng)的調(diào)制信號，相較于傳統(tǒng)的窄帶通信系統(tǒng)而言，可以極大的擴展無線通信信號帶寬。對超寬帶無線通信關(guān)鍵技術(shù)進行分析與研究具有十分重要的意義，可有效推動超寬帶技術(shù)的應用與發(fā)展。

1 超寬帶無線通信技術(shù)優(yōu)勢分析

1.1 分辨率高、定位精度高、抗多徑衰落特性好

隨著社會生活的發(fā)展，大量的建筑和材料被應用到人們的通信環(huán)境中，這些應用一定程度上增大了無線通信的環(huán)境復雜度，無線通信信號非常容易受多種建筑或材料的影響出現(xiàn)多徑效應，使得無線信號的傳輸特性變差。但是相較于傳統(tǒng)的窄帶信號而言，超寬帶無線通信技術(shù)所使用的信號工作頻率更高，信號占空比更大，這種高分辨率的信號可以將多徑效應對分辨率造成的影響控制在納秒量級，提升信號的抗多徑衰落特性。實驗數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)窄帶信號多徑衰落為10dB到30dB的無線環(huán)境中，超寬帶信號的多徑衰落不超過5dB。

1.2 系統(tǒng)容量大，傳輸速率高

超寬帶無線信號的工作頻帶在千兆赫茲附近，傳輸速率可達100Mb/s到500Mb/s，大幅度優(yōu)于傳統(tǒng)的無線通信速率。若配合使用Ad Hoc技術(shù)進行組網(wǎng)，超寬帶無線通信系統(tǒng)的系統(tǒng)容量還能夠得到進一步的提升。

1.3 平均發(fā)射功率低

超寬帶無線通信系統(tǒng)使用微弱的脈沖信號承載信息，系統(tǒng)的發(fā)射功率控制可以被控制在1mW內(nèi)，且該技術(shù)下的發(fā)射信號功率譜密度低于-41.3dBm/MHz。相較于傳統(tǒng)無線通信技術(shù)而言，該無線信號可被看作是一個寬帶白噪聲。這一特性不僅有益于提升頻譜利用率，還能夠有效提升無線信號的保密性。

1.4 實現(xiàn)簡單，攜帶便捷

超寬帶無線通信信號通過基帶即可實現(xiàn)無線傳輸，這一特性就使得基于該技術(shù)的無線通信系統(tǒng)不必使用射頻調(diào)制與解調(diào)設(shè)備對信號進行處理，因而其物理實現(xiàn)相對簡單，設(shè)備的功耗可以得到很好的控制，且便攜性高，應用非常靈活。

2 超寬帶無線通信關(guān)鍵技術(shù)分析

超寬帶無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在信號生成與編碼調(diào)制、射頻傳播以及相關(guān)無線通信網(wǎng)絡協(xié)議等部分。

2.1 脈沖信號的波形設(shè)計

超寬帶無線通信系統(tǒng)中的傳輸信號為基帶信號，故信號的波形設(shè)計貫穿于系統(tǒng)的整個階段，對系統(tǒng)的性能具有十分重要的影響。超寬帶無線通信系統(tǒng)中的脈沖信號最早使用的是高斯單周脈沖信號，該類信號可以不進行載波調(diào)制而直接攜帶傳輸信息。之后FCC對相關(guān)通信頻率和通信標準等進行了重新定義，基于該定義，高斯脈沖、拉普拉斯脈沖以及瑞利脈沖等脈沖作為基帶脈沖波形被應用到超寬帶無線通信系統(tǒng)中。目前對脈沖信號波形的研究主要集中在波形設(shè)計、頻率共用、低復雜度的軟譜自適應等方面，這些技術(shù)對提升系統(tǒng)通信容量、抗干擾性以及頻譜適應性等具有積極的推動作用。

2.2 編碼與調(diào)制方式選擇

對超寬帶無線通信系統(tǒng)的通信信號進行編碼與調(diào)制研究可以充分利用信道特性來提升系統(tǒng)的通信容量，使得系統(tǒng)的頻譜利用率更高，誤碼率更低。

超寬帶無線通信系統(tǒng)中的調(diào)制方式有單脈沖調(diào)制和多脈沖調(diào)制兩類。

單脈沖調(diào)制所使用的脈沖信號的幅度、位置以及極性等都可被用于承載信息，常用的單脈沖調(diào)制技術(shù)有脈沖幅度調(diào)制、脈沖位置調(diào)制、開關(guān)鍵控等。這類調(diào)制方式的優(yōu)點在于可使用非相干檢測進行信息解調(diào)，且脈沖幅度調(diào)制與脈沖位置調(diào)制還可以設(shè)計多幅度或多位置來提升系統(tǒng)信息傳輸速率。

多脈沖調(diào)制使用傳輸相同信號的多個脈沖組成一組特定的脈沖作為調(diào)制信號，該過程可通過如下兩步實現(xiàn)：首先脈沖組內(nèi)的脈沖信號分別進行單脈沖調(diào)制；然后調(diào)制后的脈沖信號組作為整體再次被調(diào)制。通過上述兩個步驟，可以有效降低無線信號的發(fā)射功率或單脈沖幅度，還能夠?qū)崿F(xiàn)對多用戶干擾、窄帶干擾等干擾信號的抑制。若用戶的SS序列是正交的，多脈沖調(diào)制后的系統(tǒng)通信效率還可以得到一定程度的提升。

2.3 信號檢測相關(guān)技術(shù)

超寬帶無線通信系統(tǒng)中的脈沖信號接收使用了分集接收技術(shù)，該技術(shù)可以將分散于多徑分量中的信號整合為正確的傳輸信息。同時，信號在傳輸與接收過程中非常容易出現(xiàn)脈沖畸變，在分集接收的同時還需要配合使用適當?shù)木饧夹g(shù)對接受脈沖進行畸變消除處理。之后在信號檢測部分，鑒于信號能量較小，多徑數(shù)較多，且時域信號檢測較為復雜，可將其變換到多種變換域進行信號檢測。經(jīng)過上述三部分內(nèi)容即可完成對超寬帶脈沖信號的檢測。

2.4 抗干擾技術(shù)

超寬太無線通信系統(tǒng)中使用了頻譜重疊技術(shù)，這一技術(shù)會使得超寬帶無線通信系統(tǒng)的瞬時峰值功率較大，若不采取適當?shù)拇胧νㄐ判盘柕墓β蔬M行適當?shù)奶幚砭蜁ζ渌l系統(tǒng)造成一定程度的干擾。目前常用的抗干擾技術(shù)有自適應功率控制技術(shù)、占空比優(yōu)化技術(shù)等。

此外，無線環(huán)境中不可避免的存在各種各樣的干擾信號，分析設(shè)計適當?shù)臑V波器或限波器對干擾信號進行濾波處理也是抗干擾技術(shù)的研究重點之一。

3 總結(jié)

超寬帶無線通信技術(shù)是一種新型的，具有廣闊應用前景的無線通信技術(shù)，但是目前該技術(shù)中仍存在諸多的問題和關(guān)鍵技術(shù)需要解決和突破。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，超寬帶無線通信相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)必然會得到妥善解決，基于這些技術(shù)所構(gòu)造的無線通信系統(tǒng)必然會得到廣泛的應用。

參考文獻

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[2]陳國東.超寬帶無線通信系統(tǒng)及若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京郵電大學，2007.

篇6

數(shù)顯力矩扳手的微控制器模塊采用低價廉、低功耗的8位PIC單片機［6］，該款單片機操作簡單、易于編程，單片機內(nèi)部自帶EEPROM和RAM，并且工作溫度可以達到0℃～70℃。微控制器將傳感器采集來的數(shù)據(jù)控制顯示到LCD液晶模塊上，同時利用數(shù)顯扳手的設(shè)定的力矩值來控制聲、光報警功能，這可以提醒使用者數(shù)顯扳手達到了某種狀態(tài)。另外，微控制器還控制著按鍵，將設(shè)定不同的按鍵實現(xiàn)不同的功能，來實現(xiàn)開機/關(guān)機功能、清零功能、方向加、減力矩值功能及快速保持顯示模式功能，數(shù)顯力矩扳手面板按鍵功能圖如圖3所示。

2無線通信電路模塊

本文設(shè)計的數(shù)顯力矩扳手通信系統(tǒng)采用的是一款2．4GHz射頻芯片，其低功耗、內(nèi)部自嵌IEEE802．15．4通訊協(xié)議，并且此芯片還支持2007Pro協(xié)議。無線通信模塊［7］廣泛應用于智能家居系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等領(lǐng)域。這款射頻芯片內(nèi)部集成了8051內(nèi)核、高性能的射頻收發(fā)器、8K的RAM及FLASH，供電電壓為3V，它包括三種工作模式分別為:1μA的睡眠模式、0．2μA的呼喚模式、0．4μA的中斷模式，還有多通道的DMA控制器、MAC定時器、通用定時器及A/D轉(zhuǎn)換器，工作溫度在－40℃～125℃，這種高度集成化電流可以節(jié)約無線系統(tǒng)的開發(fā)成本，當無線模塊在發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的情況下，電流損耗大約24μA和29μA，在由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)化為主動狀態(tài)時間很短，這有助于數(shù)顯力矩扳手的電池使用壽命周期將會增長。數(shù)顯力矩扳手的傳感器芯片供電電源為1．5V，而無線通信模塊電路［8］供電電源是3V，這就要求系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)時需對信號進行調(diào)理、電平轉(zhuǎn)換，以保證數(shù)據(jù)可以正常可靠的通信。其無線通信模塊的電平轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖4所示。此款無線通信模塊相比藍牙和WIFI覆蓋距離面廣［9］，其網(wǎng)絡擴展性更加靈活，硬件架構(gòu)簡單，傳輸通信速率在250Kbps，相對比較快，其擁有免費的開放頻帶，大約在868MHz至2．4GHz左右，網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)可達65000個，聯(lián)網(wǎng)所需的時間僅在30ms，而且終端設(shè)備費用低、集成度高、可靠性強，成本低等特點。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

本文設(shè)計的數(shù)顯力矩扳手主要工藝改進是將原有的有線數(shù)據(jù)通信技術(shù)變?yōu)闊o線通信技術(shù)，此無線通信技術(shù)采用高級語言C編程，使用的軟件開發(fā)環(huán)境IAR來完成。其中系統(tǒng)包括兩個收發(fā)模塊，其中發(fā)送數(shù)據(jù)模塊集成到數(shù)顯力矩扳手主板上來發(fā)送數(shù)據(jù)，接收模塊以USB接口形式插到電腦的USB口來接收數(shù)據(jù)。整個無線通信系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)的原理框圖如圖5所示。數(shù)顯力矩扳手使用的無線通信技術(shù)有很大的優(yōu)勢如下。1)將給客戶帶來多樣選擇性，針對不同的客戶需求，方便客戶選擇不同的產(chǎn)品，可以使用現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)傳輸，短距離通信;同時也可以選擇無線通信傳輸，遠距離通信;2)解決了原有傳輸數(shù)據(jù)的局限性，在實際傳輸數(shù)據(jù)的過程中，由于計算機接口有限，除了數(shù)據(jù)傳輸受到限制外，傳輸數(shù)據(jù)量也將受到限制。通過無線接收模塊可以實現(xiàn)多個數(shù)顯設(shè)備與電腦同時進行數(shù)據(jù)傳輸，并能夠保證數(shù)據(jù)傳輸可靠，顯示在電腦的上位機軟件上。其無線通信模塊的程序流程框圖［10］如圖6所示。

4實驗結(jié)果

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關(guān)鍵詞：通信技術(shù)； 發(fā)展； 歷程； 應用前景

        目前，無線通信技術(shù)在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展，它有兩個突出的特點：一是公眾移動通信保持增長態(tài)勢；二是寬帶無線通信技術(shù)的不斷推陳出新，發(fā)展迅速，應用研究也很火熱。

1 無線通信技術(shù)的發(fā)展概況

     在這個信息化高速發(fā)展的社會，人們的工作方式、管理模式、商貿(mào)手段、情感交流技巧、傳統(tǒng)文化背景以及消費水平與生活方式全部實現(xiàn)信息化，是社會發(fā)展的必然趨勢。而移動無線通信則是這種必然趨勢下的產(chǎn)物，它的發(fā)展大致可以分為五個階段。

     第一時期為十九世紀四十年代，采用的便攜式、車載式、船載式的超短波頻及低噪聲、穩(wěn)定系數(shù)高的電子管技術(shù)主要用于艦船及軍用，在該階段末期出現(xiàn)了甚高頻VHF150MHz和特高頻UHF450MHz頻段。

     第二時期為六十年代，頻段擴展至UHF450MHZ以及器件向半導體的過渡，公用移動網(wǎng)接入的內(nèi)部電話交換裝置內(nèi)，實現(xiàn)了無線頻道能夠自動接續(xù)到公用電話網(wǎng)，接續(xù)問題得到了解決。

     第三時期為八十年代，擴展出來了一個1800MHz頻段，70年代末美國貝爾實驗室開發(fā)了先進移動電話業(yè)務（AMPS）系統(tǒng)，這是第一種真正意義上的具有隨時隨地通信能力的大容量的蜂窩移動通信系統(tǒng)。

     第四時期是九十年代，第二代數(shù)字移動通信關(guān)鍵技術(shù)，調(diào)制技術(shù)興起且得到了大發(fā)展，這標志了無線信息網(wǎng)絡的到來，也開啟了個人通信業(yè)務的大門。此時出現(xiàn)了Digital AMPS、TotalAccessCommunicationsSystem、電子時間警報控制系統(tǒng)、GSM/DCS等各類系統(tǒng)與業(yè)務運行。

     第五時期二十一世紀，通信方式已經(jīng)不能滿足用戶的需求，數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務需求的與日俱增，它可以滿足移動用戶話音和中、低速數(shù)據(jù)業(yè)務的需求，引起了第三代移動通信的興起，數(shù)據(jù)傳輸速度有了大幅提升。

2 無線通信技術(shù)的發(fā)展前景

     各種無線通信技術(shù)表現(xiàn)出互補發(fā)展，向接入模塊化、網(wǎng)絡一體化、應用綜合化、集成化的寬帶無線網(wǎng)絡發(fā)展。各種接入技術(shù)根據(jù)本國的國情和不同的發(fā)展階段，存在不同的技術(shù)特點，不同的接入速率實現(xiàn)互補，推進了組網(wǎng)的一體化進程。

     政府的支持必不可少。只有有了政府做最堅實的后盾，積極配合政府的規(guī)劃和布局，企業(yè)才能真正提高頻率資源和功率資源的利用率，進而可以推動各種技術(shù)相關(guān)頻譜的規(guī)劃及應用工作。只有企業(yè)在政府的積極推動和引導下才能更好的制定發(fā)展戰(zhàn)略，使無線通信網(wǎng)絡得到合理的開發(fā)利用，從而實現(xiàn)資源的有效利用。同時，政府還應該調(diào)整舊的不適應信息資源管理模式，遵循促進節(jié)約的根本宗旨，對于企業(yè)閑置的資源應當利用適當?shù)氖侄渭右曰厥赵倮茫蛊湓俅萎a(chǎn)生經(jīng)濟效益，以確保社會資源的順暢流通。

     寬帶無線接入技術(shù)在全球的無線通訊領(lǐng)域發(fā)展得十分紅火?；蛟S在未來，還會有更加強大的新技術(shù)出現(xiàn)，又會對無線網(wǎng)絡通訊領(lǐng)域起到推進作用。但現(xiàn)在來看，我們應該理性的看待，科學的把握寬帶無線接入技術(shù)。高速接入是目前寬帶無線接入技術(shù)的主要技術(shù)，但它的移動性和話音支持能力仍不能與公眾移動通信網(wǎng)絡相提并論。從宏觀的角度來看待寬帶無線接入技術(shù)，在整體上對其進行把握調(diào)控，使其與移動網(wǎng)絡互相補充，以此達到充分發(fā)揮技術(shù)特殊性且減少資源浪費的效果。

      移動與無線技術(shù)在實踐中揚長避短、趨利避害，一步一步地走向燦爛和輝煌。隨著各種創(chuàng)新移動、無線技術(shù)的不斷推陳出新，移動、無線技術(shù)的發(fā)展進入了一個高速發(fā)展的時期。當今的移動、無線應用市場十分活躍，各種技術(shù)都投入到了商業(yè)運用中，并發(fā)揮著不小的作用。就目前的現(xiàn)狀來看，以3G為代表的公眾移動通信與其他各種無線技術(shù)不會彼此終結(jié)或相互取代，而3G、WiMAX、WLAN等各種移動、無線技術(shù)走向融合是必然的發(fā)展過程。因此，在移動與無線技術(shù)實現(xiàn)共同發(fā)展的同時，還可以滿足人類社會對無線通信日益多樣化的需求。

     在多元融合的大趨勢下，無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線城域網(wǎng)(WiMAX)等各種無線技術(shù)在競爭中互相借鑒靠近，這加快了新型射頻技術(shù)的引入，如MIMO和OFDM等新技術(shù)。與此同時，蜂窩移動通信與無線寬帶接入在各自發(fā)展的過程中，互相汲取，都增加了新的內(nèi)容。

     蜂窩移動通信啟動了LTE項目，這是種以O(shè)FDM/FDMA為核心的技術(shù)，是3G技術(shù)向4G技術(shù)演進的一個過渡。LTE有在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率，可以改善小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲，以此來增強寬帶傳輸?shù)男阅堋?/p>

     WiMAX、WLAN等無線寬帶技術(shù)的進步推動我們的網(wǎng)絡一步步走向成熟，但接收信號的幅度和相位呈隨機變化和頻譜效率低下成為了亟待解決的問題。因此，采用MIMO與OFDM相結(jié)合，使傳輸速率成倍提高就成為各種無線技術(shù)的共同選擇。作為多載波調(diào)制（MCM)的一種，OFDM技術(shù)的核心能力就是將信道分成許多正交子信道，容易通過不同數(shù)量的子信道來實現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率，它能在解決信道多徑衰落問題的同時增加帶寬分配、子載波數(shù)量、子載波調(diào)制的幾率，實現(xiàn)系統(tǒng)復雜度的提升和帶寬的增大；而MIMO技術(shù)能在不增加寬帶的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，它改善了系統(tǒng)性能，提高了數(shù)據(jù)速率，所以在新一代無線通信系統(tǒng)中MIMO技術(shù)必不可少。因此，MIMO系統(tǒng)與OFDM技術(shù)相結(jié)合，能充分利用兩者的優(yōu)勢，彌補彼此的不足，是未來無線寬帶技術(shù)的重要力量。

    如今，無線通信技術(shù)已經(jīng)日臻完善。在未來的社會，移動通信與無線接入在相互角逐的同時，走向互補融合，各展所長，向接入綜合化、全球化、電子 化、一體化的寬帶無線網(wǎng)絡的方向發(fā)展，進而逐步實現(xiàn)和寬帶固定網(wǎng)絡的有機融合。相信無線通信技術(shù)會實現(xiàn)新的突破， 通信技術(shù)的進步，也給我們的生活帶來了新的體驗，為我們的生活帶來新的變革，開辟了中國特色社會主義道路，賦予社會主義新的生機活力。

參考文獻

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篇8

為了上網(wǎng)方便，不得不絞盡腦汁考慮如何在屋內(nèi)走網(wǎng)線；

手機信號不好，常常發(fā)生“暫時無法接通”的情況……

從普通百姓生活中對通信的需求，到國家“新一代寬帶無線通信網(wǎng)”重大專項的實施，都離不開一支支為無線通信事業(yè)默默奉獻的科研團隊。作為其中優(yōu)秀的代表之一，清華大學以陸建華教授和吳佑壽院士為帶頭人的寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團隊，以其鮮明的學術(shù)研究特色和影響深遠的開發(fā)應用，既樹立了我國建設(shè)創(chuàng)新型國家的團隊范例，也向世人展示了并不遙遠的數(shù)字時代圖景一寬帶無線就是未來。

理論創(chuàng)新：多域協(xié)同

圍繞國際科技發(fā)展前沿和國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大需求，瞄準基礎(chǔ)領(lǐng)域進行創(chuàng)新性研究，一向是清華大學的傳統(tǒng)。2003年，第一批五個國家實驗室之一――清華信息科學與技術(shù)國家實驗室(簡稱：清華信息國家實驗室)籌建，正是基于清華大學的傳統(tǒng)優(yōu)勢及我國“信息化帶動工業(yè)化”的發(fā)展道路。建設(shè)伊始，“寬帶無線通信理論與技術(shù)”成為重點研究方向之一。

在“985工程”和“211工程”計劃，以及多項國家科技計劃的支持下，該研究方向強化信息技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究、技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)，重點學科建設(shè)和人才隊伍培養(yǎng)，以寬帶無線傳輸理論與技術(shù)研究為基礎(chǔ)，通過原創(chuàng)性理論研究和技術(shù)創(chuàng)新，著力系列發(fā)明專利和標準提案，研制開發(fā)出高集成度的片上系統(tǒng)，并積極開拓重大產(chǎn)業(yè)應用，由此形成了“基礎(chǔ)理論研究關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新核心產(chǎn)業(yè)應用”的研究團隊。

團隊的研究目標是要通過理論和技術(shù)創(chuàng)新，從根本上提高無線頻譜資源利用的有效性，即在滿足服務質(zhì)量的前提下，最大限度地提高頻譜效率及資源共享系統(tǒng)容量。而傳統(tǒng)的無線通信體系框架基于資源獨立優(yōu)化模式，系統(tǒng)容量受限，相應技術(shù)也受到“邊界效應”的制約。

團隊在國家自然科學基金重點項目“基于分布式天線的無線通信系統(tǒng)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究”中，首次提出了分布式無線通信系統(tǒng)的體系架構(gòu)(DWCS)。它實現(xiàn)了傳統(tǒng)樹形蜂窩結(jié)構(gòu)的扁平化，為提高無線系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量與容量奠定了基礎(chǔ)。同時，DWCS中的接入距離顯著縮短，功率大大降低，成為解決寬帶無線接入能耗問題、實現(xiàn)綠色網(wǎng)絡與終端的關(guān)鍵手段。DWCS相關(guān)研究成果陸續(xù)在通信領(lǐng)域最具影響力的IEEE Communications Magazine等期刊上發(fā)表，成為新型無線通信體系框架研究的主流學術(shù)思想之一。

DWCS研究引發(fā)了許多基礎(chǔ)性的科學問題。為從根本上提高無線頻譜資源利用的有效性，系統(tǒng)解決現(xiàn)有技術(shù)的各種“邊界效應”對提高頻譜效率的制約，綜合利用包括空間、頻率，時間，信號，功率，終端、網(wǎng)絡等資源，團隊提出并研究多域協(xié)同寬帶無線通信基礎(chǔ)理論，得到國內(nèi)外同行高度認同，成功獲得“973”計劃項目資助。

“多域協(xié)同”的核心在于協(xié)同。在古漢語中，“協(xié)”的寫法為“”，右邊表示齊心協(xié)力，左邊的“十”是象形字，表示一種標尺?！墩f文解字》提到，“協(xié)，眾之同和也。同，合會也?！币虼?，協(xié)同是指協(xié)調(diào)多個不同的資源或者個體，使它們一致地完成某一目標的過程或能力。多域協(xié)同之于寬帶無線通信則是指包括不同無線系統(tǒng)之間，不同資源之間、不同終端設(shè)備之間等的協(xié)同，以期從根本上提高頻譜資源利用的有效性。

多域協(xié)同寬帶無線通信系統(tǒng)框架現(xiàn)已成為“異構(gòu)、泛在、協(xié)同”無線網(wǎng)絡的重要組成部分，其重要性、前瞻性已得到國內(nèi)外同行高度認同。

學術(shù)鏈條：學以致用

團隊在強化基礎(chǔ)創(chuàng)新研究的同時，堅持學以致用，致力于成果產(chǎn)業(yè)化。近五年來，團隊成員從各自專長出發(fā)，交叉參與。共同承擔多項科研項目，逐步形成“基礎(chǔ)理論研究技術(shù)發(fā)明國家行業(yè)標準核心片上系統(tǒng)應用系統(tǒng)開發(fā)”的學術(shù)鏈，初步體現(xiàn)了團隊效應。

在楊知行教授、吳佑壽院士等的領(lǐng)導下，歷時十年的數(shù)字電視傳輸技術(shù)的開發(fā)應用，堪稱這一特色鮮明的學術(shù)鏈的充分體現(xiàn)。

以數(shù)字電視為代表的廣播電視技術(shù)數(shù)字化，是全球信息革命不可阻擋的新浪潮。作為模擬彩電生產(chǎn)、消費的頭號大國，這是我國變大國為強國的重大機遇。數(shù)字電視傳輸標準中，地面?zhèn)鬏敇藴适亲罨镜模粌H技術(shù)含量最高，而且受眾最多。更重要的是，地面無線傳輸關(guān)乎國家安全和民族利益，尤其是在遭遇戰(zhàn)爭、災難等緊急情況時更是動員國民最直接、最可靠的政府喉舌。要保證“永不消逝的電波”和民族產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，就必須研制出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴省?/p>

1999年7月，清華大學與凌訊科技公司聯(lián)合，組建了數(shù)字電視傳輸技術(shù)研發(fā)中心。在學?！?85工程”計劃重點項目支持下，在一批前瞻性研究成果的基礎(chǔ)上，借鑒現(xiàn)有國際標準，經(jīng)過七年艱苦探索和創(chuàng)新研究，原創(chuàng)性地提出了時域同步的正交頻分復用數(shù)字傳輸技術(shù)(TDS-OFDM)。這一技術(shù)的關(guān)鍵意義在于，它突破了國際上的C-OFDM技術(shù)壁壘，并在性能上更優(yōu)越。國家知識產(chǎn)權(quán)局確認了該技術(shù)三項專利――用時一頻域綜合處理方式解決了同步和數(shù)據(jù)相互獨立的問題；用PN序列填充技術(shù)取代循環(huán)前綴；用獨特的循環(huán)PN序列設(shè)置取代了高功率同步導頻。2005年，TDS-OFDM技術(shù)獲得中國專利金獎，其相關(guān)研究成果陸續(xù)在無線傳輸領(lǐng)域最具影響力的IEEE Trans，Broadcasting和IEEE Trans Wireless Communications等期刊上發(fā)表。

以TDS-OFDM技術(shù)為基礎(chǔ)，課題組成功研發(fā)了具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的地面數(shù)字多媒體／電視廣播傳輸系統(tǒng)(DMB-T)。信息產(chǎn)業(yè)部和廣電總局聯(lián)合推薦該方案，并通報到國際電聯(lián)，引起了熱烈反響。這是我國首次在國際上宣示我國數(shù)字電視水平和參與國際競爭的信心。該技術(shù)主要性能指標優(yōu)于國內(nèi)外同類技術(shù)水平，獲得2004年北京市科技進步一等獎、2005年國家技術(shù)發(fā)明二等獎。截止到2000年底，國內(nèi)已有19個省市的31個城市采用DMB-T播出數(shù)字電視節(jié)目，取得了顯著經(jīng)濟效益和重大社會效益。

在DMB-T基礎(chǔ)上，進一步融合國內(nèi)多家方案的優(yōu)點，2006年8月形成了中國強制性地面數(shù)字電視傳輸標準。國標DTMB相關(guān)技術(shù)非獨家授權(quán)國內(nèi)外11家企業(yè)生產(chǎn)，有力推動了地面數(shù)字電視標準的產(chǎn)業(yè)化進程，取得了重大經(jīng)濟效益和社會效益。在南美國家數(shù)字電視標準遴選的國際競爭的現(xiàn)場測試中，均以顯著優(yōu)勢取勝歐、目標準。

高效多碼率LDPC編譯碼器正交頻分復用數(shù)字傳輸技術(shù)地面數(shù)字多媒體／電視廣播傳輸系統(tǒng)數(shù)字電視專用芯片“中視一號”地面數(shù)字電視傳輸國家標準率領(lǐng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟推進國標“走出國門”，清華大學寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團隊成功地從實驗室的理論設(shè)想進入了數(shù)字電視芯片大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，并最終推動數(shù)字電視行業(yè)進入國際市場，經(jīng)濟效益自不待言，更重要的是，它向世界展示了

中國科技人的自信與優(yōu)秀，既是我國專利戰(zhàn)略、標準戰(zhàn)略的成功典型，也是標志著我國電視設(shè)備從“中國制造”邁向“中國創(chuàng)造”的一個里程碑。

數(shù)字電視芯片是團隊在通信SOC領(lǐng)域取得的一項標志性成果。此外，基于片上系統(tǒng)設(shè)計完成的多業(yè)務傳送SOC專用系列芯片，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎，應用于電信、網(wǎng)通、電力、公安，軍隊等領(lǐng)域，并銷往俄羅斯、南非、印度等21國。十年磨一劍，清華大學寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團隊在實踐中形成的獨具特色的學術(shù)研究鏈，正彰顯了清華大學從國家民族根本利益出發(fā)、服務國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場的優(yōu)良傳統(tǒng)。

人才集成：1+1＞2

國家實驗室是我國科技界的全新事物，不僅要滿足國家需求做出重大科技創(chuàng)新，還要探索一系列全新機制。原清華大學副校長、清華信息國家實驗室主任，現(xiàn)天津大學校長龔克說“國家實驗室是根據(jù)新世紀科技發(fā)展特點和科技創(chuàng)新需求做出的科技體制創(chuàng)新探索。清華信息國家實驗室更加突出‘集成性’――學科集成，重大項目和科學問題集成，隊伍、項目和平臺的集成。”

寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團隊特別注重人才集成，其成員都是相關(guān)研究方向優(yōu)秀的專家：

陸建華教授是國家杰出青年科學基金獲得者，“973”項目首席科學家：

吳佑壽教授是中國工程院院士，我國數(shù)字通信開拓者之一，何梁何利獎獲得者；

楊知行教授是數(shù)字電視專家，兩項國家技術(shù)發(fā)明二等獎獲得者，榮獲“當明家”稱號；

王京教授是清華信息國家實驗室副主任，重大專項專家，國家科技進步二等獎獲得者；

楊華中教授是國家杰出青年科學基金獲得者，集成電路專家；

宋健教授是數(shù)字電視傳輸技術(shù)專家；

周世東教授是國家“863”-FUTURE計劃核心成員，教育部新世紀人才……

清華信息國家實驗室的籌建，將這些優(yōu)秀的專家集合在共同的目標下。根據(jù)“國家重大需求”、“科技發(fā)展前沿”和“清華優(yōu)勢特點”三結(jié)合的原則，團隊成員結(jié)合自身特長和研究特點，經(jīng)過合理配置，逐步形成了一個交叉融合、優(yōu)勢互補，共同創(chuàng)新的協(xié)作團體，在面向國家需求和國際前沿的平臺上，取得了喜人的成績――

近五年來，團隊成員交叉合作承擔“973”項目1項，“973”課題3項，自然科學基金重點／重大項目5項，“863”重點項目8項，教育部重大科研項目、發(fā)改委產(chǎn)業(yè)化專項，預研及企業(yè)合作項目近20項。

在國內(nèi)外期刊和國際學術(shù)會議上280余篇，其中SCI論文80余篇，在IEEE Trans，CSVT、IEEE Trans Communications、IEEE Trans Wirelass Communications、IEEE Trans，Broadcasting等本學科最具影響力的期刊上發(fā)表；申請發(fā)明專利120余項，已獲授權(quán)32項；出版專著6部；獲國家獎勵4項、部委獎勵5項，等等。

還在探索中的人才集成模式，初步顯示出巨大的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力，這也是清華大學寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團隊一個立足過去、開創(chuàng)未來的里程碑。

無線世界：無限世界

寬帶無線傳輸技術(shù)將作為信息技術(shù)發(fā)展的重要前沿領(lǐng)域，對重大產(chǎn)業(yè)的升級換代(如數(shù)字電視)和形成新的產(chǎn)業(yè)生長點(如移動互聯(lián)網(wǎng))具有重要意義。事實上，小到尋常百姓家的手機、電視，網(wǎng)絡，大到新一代信息網(wǎng)絡、國家安全、航空航天，都離不開寬帶無線通信技術(shù)的發(fā)展與保障。

在我國探月一期工程的相關(guān)技術(shù)研究中，清華大學寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團隊成功設(shè)計了短碼長，低譯碼門限的LDPC編譯碼器。經(jīng)專家測試，該編譯碼器在同等條件下比傳統(tǒng)的Viterbi譯碼器有2.5dB的增益，是探月一期工程的創(chuàng)新之一。

專為我國地面數(shù)字電視標準設(shè)計的高效多碼率LDPC編譯碼器，也成功應用于無線圖像助警應急系統(tǒng)，建立了北京、青島等地的“公安無線視頻傳輸網(wǎng)”。該技術(shù)實現(xiàn)了標準清晰度圖像的無線雙向傳輸，在雅典奧運火炬接力北京段監(jiān)控、全國兩會安全監(jiān)控、長城3號反恐演習等國家重大項目中，得到了專家一致好評。

寬帶無線通信技術(shù)研究成果的產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)越來越多地應用到社會生活的各個領(lǐng)域，也顯示出更加廣闊的應用前景。

在我國“信息化帶動工業(yè)化”的發(fā)展道路上，展現(xiàn)在清華大學寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團隊成員面前的，是一步步將夢想變成現(xiàn)實的美景。雖然邁出每一步都要付出難以想象的艱辛，但執(zhí)著的追求換來了夢想實現(xiàn)的快樂。

過往的成績只是提供了繼續(xù)創(chuàng)新的平臺，團隊成員早已勾勒出下一步努力的方向和目標――針對新一代寬帶無線多媒體接入，高清數(shù)字電視廣播、高速鐵路信息化及空天地一體化網(wǎng)絡等重大產(chǎn)業(yè)應用，發(fā)展高速大容量無線網(wǎng)絡技術(shù)及系統(tǒng)集成，進一步突出發(fā)明創(chuàng)新，技術(shù)標準和芯片集成的研究特色，形成系列核心芯片與演示試驗系統(tǒng)，完善“理論研究技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)應用”的學術(shù)研究鏈，滿足未來高速大容量高質(zhì)量信息服務對寬帶無線通信的需求。

……

心有多大，世界就有多大。

篇9

什么是可見光通信技術(shù)

可見光通信技術(shù)是一種先進的無線通信技術(shù)。它利用LED發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息，具有傳輸數(shù)據(jù)率高、保密性強、無電磁干擾、無需頻譜認證等優(yōu)點，是理想的室內(nèi)高速無線網(wǎng)絡接入方案之一。LED發(fā)出的光是一閃一閃的，因為閃動頻率極高，達到每秒數(shù)百萬次，我們的肉眼分辨不出來，光敏接收器卻能探測到。這種閃動其實就是一種“開”“關(guān)”過程，開就代表“1”，關(guān)就代表“0”，開開關(guān)關(guān)， 0與1的各種組合就可以通過燈光來傳遞了，這就是可見光通信技術(shù)的基本原理。白熾燈因為在亮滅的變化過程中非常容易被損壞，且亮滅變化動作太慢，因而不具備這種通信功能。

可見光通信技術(shù)的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡相比，可見光通信技術(shù)擁有很多優(yōu)勢。

首先，可見光通信技術(shù)傳輸速率更快。與使用無線電波進行通信的Wi-Fi、藍牙等傳統(tǒng)無線技術(shù)相比，被昵稱為“LiFi”的可見光通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，可達每秒數(shù)十MB至數(shù)百MB，未來傳輸速率還可能超過光纖通信。當前在實驗室里，可見光通信技術(shù)實時傳輸速率已在米級距離上達到了每秒500MB，離線傳輸速率已達到每秒幾GB。也就是說用可見光通信技術(shù)下載一部1GB的電影，只需不到1秒的時間。

其次，該技術(shù)還具有安全性高的特點。可見光只能沿直線傳播，因此只有處在光線傳播直線上的人才有可能截獲信息。用窗簾遮住光線，信息就不會外泄至室外。

另外，可見光通信技術(shù)主要是利用無處不在的電燈資源。人們只需在LED燈泡中加入一個芯片，便可使其具有“無線路由器”“通信基站”“Wi-Fi接入點”，甚至“GPS衛(wèi)星”的功能，從而無需再建任何新的基礎(chǔ)設(shè)施。大規(guī)模實施可見光通信技術(shù)系統(tǒng)可以降低總體安裝成本，同時可以幫助人們進一步降低電費、維護費用等操作成本。

最后，可見光通信技術(shù)輻射小，綠色環(huán)保，對人體無害，而且在對電磁信號敏感的環(huán)境中也能自由使用，比如飛機艙內(nèi)和手術(shù)室內(nèi)。

目前手機和無線終端發(fā)出的射頻信號會對飛機的導航和通訊系統(tǒng)造成干擾，容易影響飛行安全，所以飛機上乘客的通信愿望是被限制的，但是有了可見光通信技術(shù)，乘客就可以輕松接入網(wǎng)絡。

再比如在醫(yī)院，高頻電磁波類型的無線通信干擾可能會對某些儀器造成損害，特別是在手術(shù)中，那么這個時候可以用可見光通信技術(shù)安全、高效地控制某些設(shè)備或傳輸X光圖像等。

可見光通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀

基于這些優(yōu)勢，可見光通信技術(shù)在未來通信領(lǐng)域中將占有重要的地位和價值，因此很多研究機構(gòu)和電信運營公司加入到可見光通信技術(shù)的研究領(lǐng)域中來。

日本中川研究室自2000年開始對基于白光的可見光通信技術(shù)進行研究，至今已在可見光通信技術(shù)研究領(lǐng)域取得了很大的成就，還開發(fā)了面向商業(yè)化的基于可見光通信技術(shù)的超市定位及導航系統(tǒng)。

歐洲的20多家大學科研單位和企業(yè)也提出了OMEGA計劃，對可見光通信技術(shù)展開了深入的研究。OMEGA計劃的目標是發(fā)展出一種全新的能夠提供寬帶和高速服務的室內(nèi)接入網(wǎng)路。OMEGA計劃把可見光通信技術(shù)列為重要的高速網(wǎng)絡接入技術(shù)之一，并且已經(jīng)取得了豐碩的研究成果。

除了日本和歐洲的科研單位，美國的UC-Light也是進行可見光通信技術(shù)研究的重要機構(gòu)。UC-Light依托于加州大學的4所分校和1個美國國家實驗室，其研究人員的研究背景涉及建筑學、無線通信、網(wǎng)絡、照明、光學、器件等領(lǐng)域。UC-Light成立的目的是開發(fā)一種基于LED照明的高速通信和定位系統(tǒng)。

中國的可見光通信技術(shù)研究起步相對較晚，與國際相比仍然落后很多，尚沒有比較成熟的商用化的可見光通信技術(shù)系統(tǒng)。近年來，在國家大力支持的背景下，中國的可見光通信技術(shù)研究取得了一定的進步，在可見光通信技術(shù)理論、系統(tǒng)設(shè)計和計算機仿真、實驗演示系統(tǒng)設(shè)計制作等方面都取得了一定的成果。2013年10月15日，復旦大學信息科學與工程學院傳出好消息。研究人員將網(wǎng)絡信號接入一盞1瓦的LED燈，燈光下的4臺電腦即可上網(wǎng)，離線最高傳輸速率可達每秒3.25GB，實時平均上網(wǎng)速率達到每秒150MB。

篇10

一、無線通信工程課程系列現(xiàn)狀分析

就目前而言，國內(nèi)許多高校開設(shè)的無線通信系列課程存在的主要問題集中在以下幾個方面：

1.基礎(chǔ)環(huán)節(jié)薄弱，缺乏必要的授課基礎(chǔ)

由于上個世紀90年代對無線通信系列課程的忽視，很多學校取消了微波技術(shù)基礎(chǔ)等課程，師資也隨著出現(xiàn)斷層，以致造成國家在無線技術(shù)關(guān)鍵領(lǐng)域與美國相差很多年。隨著無線通信業(yè)的發(fā)展和國家對無線通信人才的迫切需求，特別為解決物聯(lián)網(wǎng)，電子標簽技術(shù)（RFID），以及軍事中的遙感遙測，國家北斗導航系統(tǒng)，國家探月工程等實際工程問題，對具有無線通信人才的需求越來越迫切，同時對專業(yè)技能的要求也越來越高。隨著社會的發(fā)展，本世紀初很多學校又恢復了無線通信系列的專業(yè)基礎(chǔ)課程和實驗課程，但是師資力量已經(jīng)嚴重不足，實驗設(shè)備也嚴重老化，無論是理論課程還是實驗課程，都面臨著前所未有的困難，授課基礎(chǔ)薄弱。

2.技術(shù)更新過快，授課內(nèi)容難以緊跟學科發(fā)展

無線通信專業(yè)是一門實用性較強的應用型課程。一方面需要授課教師緊跟學科技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合實際情況，因材施教，不能因循守舊，另一方面又需要授課教師注重與基礎(chǔ)課程的銜接，在提高基礎(chǔ)和專業(yè)知識的同時，滿足社會需求對專業(yè)技能的要求。教師需要通過相關(guān)的實驗課程、實踐課程和課程設(shè)計等教學方式提高學生的能力，這些要求無疑提高了對教師本身素質(zhì)的要求。隨著無線通信技術(shù)越來越向高精尖方向發(fā)展，需要授課的內(nèi)容同樣具有較高的廣度和深度，這一定程度上增加了授課難度。但是現(xiàn)在國內(nèi)這類應用型課程缺乏教學實驗平臺，授課效果也很成問題。

3.實驗教學環(huán)節(jié)缺乏創(chuàng)新性理念和工程思想的灌輸。

無線通信系列課程的實驗問題是困擾各高校的一個難點問題，無論是基礎(chǔ)實驗還是專業(yè)型實驗的開設(shè)，都涉及到頻譜和射頻相關(guān)的設(shè)備，而這些設(shè)備的科技技術(shù)含量都非常高，而且?guī)缀醣粐鈮艛?；而國?nèi)不但生產(chǎn)的廠家少，而且同樣價格昂貴，因此，即使是購買基本的實驗器材，都需要投入大量的資金，這對于很多高校來說都是難以承受的；另一方面，傳統(tǒng)的實驗思路也對課程的開設(shè)帶來了問題，在過去，無線通信系列課程實驗不是驗證性實驗，就是演示型實驗，缺乏向上拓展空間；但是，就業(yè)市場需要學生具有創(chuàng)新性理念和有較強的動手能力一定的工程素養(yǎng)，能夠熟練地使用各種測試儀器，這與傳統(tǒng)的演示實驗思路格格不入。所以迫切需要進行新的實驗教學的研究和探索，尋求解決的方法。

就目前的就業(yè)市場而言，對通信工程專業(yè)人才的需求十分可觀，與移動通信、網(wǎng)絡通信相關(guān)的各公司企業(yè)，特別是對無線通信方面的學生尤其青睞。因此國內(nèi)各大高校都十分重視無線通信方向發(fā)展，無線通信不僅僅是高校研究者的重點關(guān)注對象，也成為教學過程中的重點發(fā)展對象，各高校都投入大量人力、物力，對無線通信的教學體系展開研究，以期迎合就業(yè)市場的需求。

二、構(gòu)建新的無線通信系列實驗課程體系

根據(jù)無線通信系列課程體系，研究實驗內(nèi)容，以及系列課程實驗的銜接問題，開發(fā)相關(guān)的專業(yè)實驗平臺，從廣度和深度兩個方面對現(xiàn)有的實驗內(nèi)容進行擴充。首先開發(fā)與寬帶無線接入技術(shù)、下一代無線物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)等國家發(fā)展規(guī)劃相關(guān)的實驗課程體系。其次結(jié)合社會的實際要求，開發(fā)RFID設(shè)計和無線智能遙控鄰域等具有一定應用前景的實用型實驗課程，構(gòu)建完整的無線通信實驗基礎(chǔ)教學和應用教學體系。最后需要根據(jù)學科發(fā)展的要求，并結(jié)合其他學科的發(fā)展，融合不同學科的知識，構(gòu)建交叉性的大型實驗，并設(shè)立為期兩周以上的課程設(shè)計教學體系，培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)和熟練操作技能的專業(yè)人才。

在構(gòu)建上述三大類實驗內(nèi)容體系的過程中，要建立相應的實驗課程的實施方式，也就是實驗課程的具體的實現(xiàn)方法體系。整個實驗體系將以現(xiàn)有的基礎(chǔ)性、綜合性和設(shè)計性實驗為基礎(chǔ)，在應用型課程中推出創(chuàng)新性實驗環(huán)節(jié)，通過引導教學法，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，同時增加實驗學時的比例，實現(xiàn)理論與實踐的充分結(jié)合，并通過創(chuàng)新性平臺，培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)。

根據(jù)上述的實驗內(nèi)容體系和具體實施方法體系，需要進行具體的實驗教學體系規(guī)劃。國內(nèi)各高校根據(jù)實際情況也有不同的具有實現(xiàn)方式。根據(jù)自身狀況，各高校形成了各自的實驗課程體系，并針對具體的課程教學和具體的實驗教學內(nèi)容進行了大量的研究，并根據(jù)實際教學基礎(chǔ)和人才培養(yǎng)的目標分別實施了具體的實驗教學內(nèi)容和方式。譬如清華大學、北京大學、北京郵電大學、上海交通大學、成都電子科技大學、東南大學、浙江大學、復旦大學等多所名牌大學都擁有陣容非常強大無線通信系列課程教學群，開設(shè)了電磁波、微波技術(shù)、射頻技術(shù)、遙感技術(shù)、無線微控制技術(shù)、醫(yī)療電磁技術(shù)、能源電磁轉(zhuǎn)化技術(shù)等具體的實驗課程體系，并且還在不斷擴充中，為了能適應社會對專業(yè)人才的技能要求，對無線通信系列的實驗課程改革和研究正在成為教學改革關(guān)注的熱點。

從純粹的知識基礎(chǔ)角度分析，無線通信系列課程必須包括電磁場與電磁波、微波技術(shù)基礎(chǔ)、寬帶無線接入、鎖相技術(shù)、天線與電波、射頻電路設(shè)計、移動通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等課程。該課程體系包括三個層次，第一個層次為理論基礎(chǔ)課，課程包括電磁場與電磁波、微波技術(shù)基礎(chǔ)和射頻電路設(shè)計與應用，第二個層次為實驗教學課程，課程包括為微波技術(shù)基礎(chǔ)實驗、射頻電路設(shè)計實驗、數(shù)字通信實驗和移動通信實驗，第三個層次為無線通信的應用環(huán)節(jié)。以微波技術(shù)基礎(chǔ)實驗和射頻電路設(shè)計實驗為基礎(chǔ)，學習相關(guān)的硬件和軟件后，進行較為綜合的課程設(shè)計，設(shè)計時間連續(xù)兩周。設(shè)計的內(nèi)容涵蓋射頻電路知識，射頻電路的仿真、寬帶無線接入、移動通信和衛(wèi)星通信課程等相關(guān)的實驗課程。

三、適時引入實驗課程的創(chuàng)新機制

在構(gòu)建實驗課程體系時還需要引入創(chuàng)新機制。利用已有的實驗教學平臺，綜合分析實驗課程的內(nèi)容和形式，進行合理的調(diào)整，建立實驗課程的創(chuàng)新機制。

一方面通過各種獎勵措施和鼓勵措施提高教師開設(shè)新的實驗教學課程，提供必要的實驗教學經(jīng)費和設(shè)備，激發(fā)教師的創(chuàng)新能力。

另一方面在學生中征集有意向的志愿者參與平臺開發(fā)，針對不同層次的學生，構(gòu)建實驗體系，并確定基礎(chǔ)性，綜合性和設(shè)計性實驗為基礎(chǔ)，三個層次的實驗在整個體系中的分布情況和切入深度，構(gòu)造立體交叉性實驗平臺，并檢驗實驗平臺的設(shè)計思想的可實現(xiàn)性，積累經(jīng)驗，完成創(chuàng)新平臺建設(shè)。構(gòu)架基礎(chǔ)性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗的五個層次的實驗教學體系。以基礎(chǔ)性實驗為基礎(chǔ)和驗證性實驗為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學生設(shè)計能力和創(chuàng)新能力為最終目標，建立實驗課程發(fā)展體系。緊跟前沿無線通信技術(shù)，建立最新實驗內(nèi)容。實驗中引入最新實驗內(nèi)容和實驗儀器，緊跟技術(shù)發(fā)展的趨勢，培養(yǎng)出能為企業(yè)帶來技術(shù)革新和提高效率的人才，同時將實驗內(nèi)容和企業(yè)提供的項目結(jié)合起來，鍛煉學生的實際動手能力。

針對理論教學的課程改革，對實驗教學進行同步改革，我們引入更多的設(shè)計性環(huán)節(jié)，并加入先進技術(shù)發(fā)展趨勢講座。通過趨勢分析，引導學生的思維方式轉(zhuǎn)變，使之能逐漸完成從被動接受到主動思考的轉(zhuǎn)變，這是引導學生形成創(chuàng)新性意識基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)理論和實驗教學改革相結(jié)合的方式，避免實驗教學與理論教學的脫節(jié)。以培養(yǎng)學生“厚基礎(chǔ)、寬口徑、動手能力強、有創(chuàng)新意識”為目標，堅持以理論與實際、基礎(chǔ)與先進、經(jīng)典與現(xiàn)代技術(shù)統(tǒng)一，面向不同專業(yè)要求，優(yōu)化教學內(nèi)容，建成具有鮮明的時代特征的合理的實驗教學課程體系。

四、加強科研和實習的教學實踐活動

實驗體系涉及到大量的工程設(shè)計問題，而這些問題有些不能在實驗室中完全解決，需要依靠校外實習基地，進一步提高學生對學習這些課程知識的認識。為此，我們每年專門組織學生參觀“中國移動公司科技生活館”、“中國聯(lián)通公司科技中心”“重慶大學電信機房”、“重慶有線電視中心”、“重慶鐵通公司發(fā)射中心”和“重慶廣播電視中心”等基地。但是在很長一段時間里，校外基地并未真正發(fā)揮其優(yōu)勢，學生在校外基地的活動也僅僅是走馬觀花似的參觀，難以真正涉及工程問題的解決，也達不到培養(yǎng)學生工程素養(yǎng)的目的。

隨著越來越多的企業(yè)與高校進行合作，設(shè)立研究中心和交流基地。教師在理論教學的同時要求進行相關(guān)的科研工作，這兩方面都促進了教師對本學科領(lǐng)域的發(fā)展狀態(tài)，也為理論知識聯(lián)系實際提供了一個良好的平臺。因此，研究實驗教學和科研工作的具體問題，抓住學校本身的有利條件，進一步提高實驗教學的質(zhì)量，是一個非常值得探討的問題。

另外也不能以創(chuàng)新實踐為名，盲目將本科生引入科研活動，必須進行細致周密的安排。一般情況下，低年級本科生主要進行基礎(chǔ)性的實驗，結(jié)合理論知識的學習，加深對知識的理解和運用；而高年級學生需要結(jié)合教師實際項目或者學生感興趣的問題，進行相關(guān)的研究?？傮w上本科階段的學生還是缺乏實際科研能力，還需要誘導，因此安排學生參與哪類科學研究，參與到什么程度，都是需要研究的。