光無線通信結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)探索

（遼河石油勘探局通信公司，遼寧 盤錦 124010）

光無線通信結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)探索

劉雪蓮

（遼河石油勘探局通信公司，遼寧 盤錦 124010）

通信技術(shù)一直是向著擴(kuò)大通信距離、增大通信容量和提高傳輸能力的方向發(fā)展的。光無線通信在我國的發(fā)展前景非常好，在許多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。

光無線通信；結(jié)構(gòu)；關(guān)鍵技術(shù)

1 光無線通信技術(shù)的發(fā)展

移動(dòng)通信的特征在于“移動(dòng)的系統(tǒng)”，而目標(biāo)是移動(dòng)過程中不間斷的“通信連接”。所以研究移動(dòng)通信的荃本目標(biāo)就是通過各種技術(shù)手段的發(fā)明和應(yīng)用，在通信〔通話）期間，保持兩個(gè)或多個(gè)川戶之間不間斷的聯(lián)系或者連接∶而在停止通信（通詢期間.應(yīng)能保持系統(tǒng)與用戶之間的不間斷的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)控制信息的傳遞，為在任何時(shí)問和信號(hào)覆蓋空問可能發(fā)生的通信要求，建立最新的用戶信息。民用無線通信，由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信到多點(diǎn)通信，移動(dòng)通信，進(jìn)一步發(fā)展成移動(dòng)通信網(wǎng)，由地面通信，海洋通信，空中通信，進(jìn)一步發(fā)展成空間的綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通信網(wǎng).因此，要求無線通信由單信道向多信道大容量方向發(fā)展。于是出現(xiàn)了無線通信網(wǎng)的多信道共用的問題。在信道的控制和管理上，由固定的手控方式發(fā)展到自動(dòng)的順序接入方式和隨機(jī)選址方式。與之相適應(yīng)，在信令方面，由簡(jiǎn)單地選擇呼叫發(fā)展到傳遞復(fù)雜的指令和數(shù)據(jù)。尤其在移動(dòng)通信中，要完成傳遞大量的信令信息，象位置登記、跨區(qū)切換，以及對(duì)移動(dòng)用戶的呼叫等等。

另一方面，隨著無線通信的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，移動(dòng)通信所占用的頻段，已發(fā)展到甚高頻和超高頻段，還有向更高頻帶發(fā)展的趨勢(shì)。為了充分利用現(xiàn)有頻率資源，也要求采用共用信道的方法以利提高信道利用率。新技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)無線通信使用要求的增加，要求傳遞更加復(fù)雜的信息，即除了話音外，還要求傳送數(shù)字信息、各種圖象信息以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息等等。這同時(shí)也要求控制和信令系統(tǒng)更加完善。在光頻段進(jìn)行通信有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）信息容量大，傳輸速率高

激光的波長(zhǎng)極短，通常使用的激光器的波長(zhǎng)為在 0.63μm（He-Ne 激光器）至10.6μm（CO2 激光器）的范圍，比較典型的有 0.85μm，1.3μm，或 1.55μm等，其頻率可高達(dá)1014Hz 以上。對(duì)于任何通信系統(tǒng)，傳輸?shù)男畔⒘看笮≈苯雍洼d波的調(diào)制帶寬有關(guān)。通常，調(diào)制帶寬只是載波頻率的一個(gè)固定百分比，增加載波頻率理論上可以增大可利用的傳輸帶寬，也就增加了整個(gè)系統(tǒng)的信息容量。特別是在大容量信息傳輸時(shí)，光波通信相對(duì)具有巨大的優(yōu)勢(shì)。

（2）信道隱蔽性好，保密、抗干擾能力強(qiáng)，電子對(duì)抗能力強(qiáng)

移動(dòng)通信網(wǎng)包括接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩部分，而系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)又包括了電路域和分組域，不同的部分面臨的威脅也不同。

接入剛面臨的威脅主要來自空個(gè)接口。由于其信息通過天線信道傳輸，很容易被截獲，如果被解調(diào)和解密，將產(chǎn)生多種問題：傳令信息被獲取和修改，特使用戶和網(wǎng)絡(luò)之間無法建立正常的連接；話音信息泄漏；用戶號(hào)碼被盜用或用戶數(shù)據(jù)信息被截取的技術(shù)和原理，使用簡(jiǎn)單的無線收發(fā)設(shè)備就uJ以實(shí)現(xiàn)以卜入侵。此外，如果入侵者有足夠的投入，甚至建立偽基站，騙取特定用戶和它進(jìn)行連接，從而取得用戶的秘密信息。

（3）系統(tǒng)功耗小、體積小、重量輕、相對(duì)性價(jià)比高

OFDM技術(shù)是一種特殊的多載波傳送方式，其主要思想是在頻域內(nèi)將指配的信道分成若干正交子信道，在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬。高速串行的用戶數(shù)據(jù)信號(hào)被轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，每個(gè)子數(shù)據(jù)流子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行窄帶調(diào)制，對(duì)各個(gè)子載波可以采用不同的調(diào)制方式，各個(gè)子載波相互正交，并行傳輸。

OFDM技術(shù)變高速串行數(shù)據(jù)為低速并行數(shù)據(jù)，因此其符號(hào)周期顯著增長(zhǎng)，增強(qiáng)了OFDM符號(hào)抗多徑時(shí)延的能力。更進(jìn)一步地，通過在OFDM符號(hào)的前端加大于最大多徑時(shí)延的保護(hù)間隔（GI），則可以完全消除由多徑時(shí)延引起的符號(hào)間干擾0SI），因此大大簡(jiǎn)化了接收端的均衡。

OFDM技術(shù)允許各載波間部分頻譜互相混疊，采用基于載波頻率正交的FFT調(diào)制，由于各個(gè)載波的中心頻點(diǎn)處沒有其他載波的頻譜分量，所以能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)載波的正交。解決了傳統(tǒng)的并行FDMA系統(tǒng)以犧牲頻譜利用率來換取避免不同信道互相干擾的問題。

2 信道空間特性的刻畫和建模

在無線移動(dòng)通值系統(tǒng)中，多徑衰落現(xiàn)象廣泛存在。由于不同傳播路徑之間存在相互干擾.頻譜資源有限，而用戶又越來越多，如何提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信容全始終是移動(dòng)通信發(fā)展中的焦點(diǎn)問題。為了解決這一問題，一方面要開辟和啟用新的頻段，另一方面要研究各種新技術(shù)和新措施，以壓縮信號(hào)所占用的頻帶寬度，提高頻譜的利用率。而這些措施都是與傳輸信道環(huán)境有密切聯(lián)系的，所以，在研究OFDM無線移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之前，首先要討論無線移動(dòng)通信信道傳拍模塑。

3 無線通信展望

隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)信息傳輸速率的要求日益提高，特別是多媒體技術(shù)和移動(dòng)通信發(fā)展，現(xiàn)今對(duì)1路信息的傳輸速率要求已達(dá)若干Mbit/s，并且傳輸信道可能是在大城市中的多徑衰落嚴(yán)重的無線信道。為了解決這個(gè)問題，并行調(diào)制的體制再次受到重視。正交頻分復(fù)用就是在這種形勢(shì)下得到發(fā)展的。OFDM也是一類多載波并行調(diào)制的體制。OFDM的缺點(diǎn)∶對(duì)信道產(chǎn)生的頻率偏移和相位噪聲很敏感。信號(hào)峰值功率和平均功率的比值較大，這將會(huì)降低射頻功率放大器的效率。目前，已經(jīng)較廣泛地應(yīng)用于非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）高清晰度電視（HDTV）信號(hào)傳輸、數(shù)字視頻廣播（DVB）、無線局域網(wǎng)（WLAN）等領(lǐng)域，并且開始應(yīng)用于無線廣域網(wǎng)（WWAN）和正在研究將其應(yīng)用在下一代蜂窩網(wǎng)中.IEEE的5 GE∶的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802. 11. a和2-11 GH∶的標(biāo)準(zhǔn)802. 16. a均采用OFDM作為物理層標(biāo)準(zhǔn)。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化組織（ETSI）的寬帶射頻接人網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也把OFDM定為它的調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

[1] 張艷萍.水聲通信信道盲均衡理論與算法[M]氣象出版社，2009.06第1版

[2] 李麗君.光纖通信[M].北京∶北京大學(xué)出版社，2010.09第1版

[3] 徐明遠(yuǎn).MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用[M]西安∶西安電子科技大學(xué)出版社，2010，05.

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