時間：2023-03-22 17:32:36
導(dǎo)語：在無線電技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：電磁兼容；寬帶無限；移動通信
中圖分類號：TN914文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-5312（2011）11-0262-01
作為近年來信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的無線通信包括移動通信技術(shù)，徹底改變了人信的生活方式和工作方式。無論是工作還是生活，各種無線通信設(shè)備已經(jīng)是人們不可缺少的需要。
移動通信技術(shù)，必須解決一些關(guān)鍵的電磁兼容問題，使得技術(shù)的發(fā)展建立在一個合理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上，既兼顧到各種無線電技術(shù)不同種類之間的電磁兼容性問題，也兼顧到今天和將來技術(shù)持續(xù)性發(fā)展的電磁兼容性問題。研究工作必然包括系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間的電磁兼容兩個方面：作為一個系統(tǒng)，特別具有高頻器件和電路的無線電系統(tǒng)，其內(nèi)部的電磁兼容問題非常復(fù)雜。對于高速 信息傳輸系統(tǒng)統(tǒng)尤其要給予重視，這將是下個世紀(jì)電磁兼容問題的一個重要研究領(lǐng)域。另外，一些關(guān)鍵的、來自于系統(tǒng)之間的電磁兼容性問題也必須引起重視。
一、寬帶無線通信系統(tǒng)與窄帶無線系統(tǒng)之間的電磁兼容問題
目前,正在使用的900兆赫頻段（AMPS、TACS、ETACS、GSM900、CDMA800）6和1800兆赫頻段（DCS1800、CDMA）之間是一種倍頻或者準(zhǔn)倍頻關(guān)系，他們之間的低次諧波之間會出現(xiàn)近似相等的情況，互影響嚴(yán)重，需要嚴(yán)格和認(rèn)真的考慮。目前，大力開發(fā)的第三代寬CDMA系統(tǒng)的工作在2400兆赫頻段，其與900和1800兆赫頻段系統(tǒng)的兼容能力將是這項新技術(shù)在未來幾年取得成功的一個關(guān)鍵因素。
二、移動通信系統(tǒng)、無線接入系統(tǒng)、無繩和尋呼系統(tǒng)之間的電磁兼容問題
移動通信系統(tǒng)工程與尋呼系統(tǒng)、包括高速Flex系統(tǒng)的電磁兼容問題可能成為一個關(guān)鍵的問題。這些尋呼系統(tǒng)發(fā)射功率大，基站多，影響面大，另外許多用戶同時使用移動電話BP機(jī)，以節(jié)約使用費。這些因素會對移動通信系統(tǒng)/城市無線本地接人系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。
三、地面無線電系統(tǒng)、同溫層系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)之間的電磁兼容性問題
當(dāng)“依”系統(tǒng)、“Teldesic”等復(fù)雜和中低軌道系統(tǒng)建成的時候，這些系統(tǒng)由于直接與地面終端通信，到達(dá)地面的功率遠(yuǎn)高于目前的同步軌道系統(tǒng)，因而與地面無線電通信系統(tǒng)之間的兼容問題將是全球通信網(wǎng)、特別是移動通信網(wǎng)成敗的關(guān)鍵。目前，正在研究和實施的同溫層移動通信系統(tǒng)，由于其定位高度更低，其與衛(wèi)星和地面系統(tǒng)之間的電磁兼容問題應(yīng)格外受到關(guān)切。
四、寬帶、超高速移動能信息其他系統(tǒng)之間的電磁兼容性問題
在將來，高速寬帶移動通信事業(yè)交進(jìn)發(fā)展的主要方向，它是全球個人多媒體移動通信業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。相應(yīng)，寬帶電磁兼容性的研究是非常重要的工作。這一方面是為了提高寬帶移動業(yè)務(wù)的可靠性；另一方面是為了降低寬帶業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部、移動網(wǎng)內(nèi)部、移動網(wǎng)之間、移動網(wǎng)和非移動網(wǎng)之間、移動通信和非通信業(yè)務(wù)設(shè)備之間的干擾，提高兼容工作的能務(wù)和信息的保密性。
五、無線電系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的電磁兼容性
其他的系統(tǒng)很多，包括家用電器、軍事通信、醫(yī)院設(shè)備、廣播等，雖然已經(jīng)制定一些相關(guān)的法律，比如禁止在醫(yī)院、機(jī)場、飛機(jī)上、軍事重地等使用移動電話，但干擾的問題從來就沒有停止過。令我們記憶猶新的廣州白云機(jī)場飛機(jī)停飛事件，就是尋呼系統(tǒng)造成的。
總括起來，由于無線電通信系統(tǒng)的發(fā)展，我們面對下個的電磁兼容問題包括。
（1）系統(tǒng)內(nèi)部和外部、系統(tǒng)之間的工作頻譜設(shè)計、寄生信號和非線形發(fā)射及感應(yīng)結(jié)構(gòu)的研究。
（2）各種無線業(yè)務(wù)包括新業(yè)務(wù)的電磁兼容概念、定義和標(biāo)準(zhǔn)的研究。
（3）面向?qū)ο?，尤其是寬頻帶系統(tǒng)電磁兼容模型，分析方法和實驗方案的研究。
（4）滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的寬帶移動通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的概念、定義和方案的研究與提出。
開展這些工作的目的，旨在提高新移動通信業(yè)務(wù)的可靠性和廣泛的可應(yīng)用性，制定無線電業(yè)務(wù)的電磁兼容定義、概念和標(biāo)準(zhǔn)，提高無線電通信業(yè)務(wù)對于信息社會信息傳輸和信息保障的能力，實現(xiàn)良性的無線電通信系統(tǒng)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：無線發(fā)射FSK射頻發(fā)射器nRF902
1概述
nRF902是一個單片發(fā)射器芯片，工作頻率范圍為862～870MHz的ISM頻帶。該發(fā)射器由完全集成的頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成。由于nRF902使用了晶體振蕩器和穩(wěn)定的頻率合成器，因此，頻率漂移很低，完全比得上基于SAW諧振器的解決方案。nRF902的輸出功率和頻偏可通過外接電阻進(jìn)行編程。電源電壓范圍為2.4～3.6V，輸出功率為10dBm，電流消耗僅9mA。待機(jī)模式時的電源電流僅為10nA。采用FSK調(diào)制時的數(shù)據(jù)速率為50kbits/s。因此，該芯片適合于報警器、自動讀表、家庭自動化、遙控、無線數(shù)字通訊應(yīng)用。
2引腳功能和結(jié)構(gòu)原理
nRF902采用SIOC-8封裝，各引腳功能如表1所列。
表1nRF902的引腳功能
引腳端符號功能
1XTAL晶振連接端/PWR-UP控制
2REXT功率調(diào)節(jié)/時鐘模式/ASK調(diào)制器字輸入
3XO8基準(zhǔn)時鐘輸出（時鐘頻率1/8）
4VDD電源電壓（+3V）
5DIN數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入
6ANT2天線端
7ANT1天線端
8VSS接地端（0V）
圖1所示是nRF902的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出：該芯片內(nèi)含頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等電路。
通過nRF902的天線輸出端可將平衡的射頻信號輸出到天線，該引腳同時必須通過直流通道連接到電源VDD，電源VDD可通過射頻扼流圈或者環(huán)路天線的中心接入。ANT1/ANT2輸出端之間的負(fù)載阻抗為200～700Ω。如果需要10dBm的輸出功率，則應(yīng)使用400Ω的負(fù)載阻抗。
調(diào)制可以通過牽引晶振的電容來完成。要達(dá)到規(guī)定的頻偏，晶振的特性應(yīng)滿足：并聯(lián)諧振頻率fp應(yīng)等于發(fā)射中心頻率除以64，并聯(lián)等效電容Co應(yīng)小于7pF，晶振等效串聯(lián)電阻ESR應(yīng)小于60Ω，全部負(fù)載電容，包括印制板電容CL均應(yīng)小于10pF。由于頻率調(diào)制是通過牽引晶振的負(fù)載（內(nèi)部的變?nèi)荻O管）完成的，而外接電阻R4將改變變?nèi)荻O管的電壓，因此，改變R4的值可以改變頻偏。
將偏置電阻R2從REXT端連接到電源端VDD對可輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。nRF902的工作模式可通過表2所列方法進(jìn)行設(shè)置。
表2nPF902的工作模式設(shè)置
引腳
工作模式XTALREXTXO8DIN
低功耗模式（睡眠模式）GND---
時鐘模式VDDGNDVDD-
ASK模式VDDASK數(shù)據(jù)VDD或者GNDVDD
FSK模式VDDVDDVDD或者GNDFSK數(shù)據(jù)
在FSK模式時，調(diào)制數(shù)據(jù)將從DIN端輸入，這是nRF902的標(biāo)準(zhǔn)工作模式。
ASK調(diào)制可通過控制REXT端來實現(xiàn)。當(dāng)R2連接到VDD時，芯片發(fā)射載波。當(dāng)R2連接到地時，芯片內(nèi)部的功率放大器關(guān)斷。這兩個狀態(tài)可用ASK系統(tǒng)中的邏輯“1”和邏輯“0”來表示。在ASK模式，DIN端必須連接到VDD。
時鐘模式可應(yīng)用于外接微控制器的情況，nRF902可以給微控制器提供時鐘。它可在XO8端輸出基準(zhǔn)時鐘，XO8端輸出的時鐘信號頻率是晶振頻率的1/8。如晶振頻率為13.567MHz，則XO8輸出的時鐘信號頻率為1.695MHz。
在低功耗模式（睡眠模式），芯片的電流消耗僅10nA。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)射時，芯片可工作在低功耗模式以延長電池的使用時間。電路從低功耗模式轉(zhuǎn)換到發(fā)射模式需要5ms的時間，從時鐘模式轉(zhuǎn)換到發(fā)射模式需要50μs的時間。
圖2nRF902的應(yīng)用電路
摘要:早在七十年代，人們開始研究無線電通信技術(shù)。無線電通信技術(shù)有線電通信相比，具有不用架設(shè)傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠(yuǎn)、通信靈活等優(yōu)點，備受市場的青睞。無線電通信技術(shù)為人們的生產(chǎn)和生活帶來的影響無疑是巨大的，但它亦有不容忽視的缺點，譬如聲音、文字、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等傳輸?shù)馁|(zhì)量不甚穩(wěn)定，由此造成的聲音失真、文字模糊、數(shù)據(jù)滯后、圖像和視頻失真都亟須改進(jìn)之處，還有信號容易受到干擾、容易被人截獲造成通信內(nèi)容保密性差，尤其在軍事和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，再一次說明無線電通信技術(shù)通信方法的拓新勢在必行。本文就無線電的優(yōu)缺點進(jìn)行分析，探討其通信技術(shù)所需拓新之處，并提出建議。
一、無線電通信技術(shù)的發(fā)展歷程
1895年5月7日俄國物理學(xué)家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關(guān)系”的論文向全世界宣布無線電通信技術(shù)的誕生，并當(dāng)眾展示了他發(fā)明的無線電接收機(jī)，那天俄國當(dāng)局定為“無線電發(fā)明日”。
1896年3月24日，波波夫?qū)o線電通信的通信距離延長到250米，做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術(shù)拉開新的序幕。
1898年，年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信，第一次實際性地使用無線電通信技術(shù)。
1901年，他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進(jìn)行了跨越大西洋的遠(yuǎn)距離無線電通信，從此人類進(jìn)入無線電波進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的新時代。
隨后，無線電通信技術(shù)如雨后春筍其涌現(xiàn)出來。直到1946年，美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機(jī)接收天線問題，從此超短波轉(zhuǎn)播站一些國家相繼建立了，無線電通信技術(shù)迅速普及開來。
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，信息超遠(yuǎn)控制技術(shù)為滿足遙控、遙測和遙感技術(shù)的需要，于人們生產(chǎn)與生活中被廣泛使用；后來微電子技術(shù)也推動了電子計算機(jī)的更新?lián)Q代，使電子計算機(jī)信息處理功能大大增加，日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術(shù)是以微電子和光電技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機(jī)和通信技術(shù)為支撐，以信息處理技術(shù)為主題的技術(shù)系統(tǒng)的總稱，是一門綜合性的技術(shù)。今天的信息化時代，就是電子計算機(jī)和通信技術(shù)緊密結(jié)合的標(biāo)志。
無線電通信技術(shù)發(fā)展到今日，擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產(chǎn)等各個領(lǐng)域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術(shù)優(yōu)點雖然卓越，但其缺點至今給技術(shù)的發(fā)展帶來很大的障礙，都是我們亟須解決的難題。
二、無線電通信技術(shù)的特點
近些年無線電通信技術(shù)領(lǐng)域引入無線接入技術(shù)，是迅速發(fā)展起來的新技術(shù)領(lǐng)域，不需要傳輸媒質(zhì)，部分接入網(wǎng)甚至入網(wǎng)的全部皆可直接采用無線傳播手段代替，無論是概念上還是技術(shù)含量上都產(chǎn)生了一個重大的飛躍，實現(xiàn)了降低成本、提高靈活性和擴(kuò)展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半，優(yōu)點主要體現(xiàn)在傳輸線路線、通信方式等方面，我們可以總結(jié)如下：
不受時空限制。大多數(shù)情況下，人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預(yù)知，而無線電通信不受時空限制的優(yōu)點能夠采取靈活多樣的手段和方法，確保通信聯(lián)絡(luò)綜合高效，語音、數(shù)據(jù)、圖像的綜合傳輸暢通無阻，隨著近年來國內(nèi)各個經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和國際經(jīng)濟(jì)的來往，無線電通信技術(shù)不受時空限制方法為其打開方便之門，尤其通信與網(wǎng)絡(luò)的連接，通信技術(shù)踏上新的臺階。
具備高度的機(jī)動性及可用性。無線電通信技術(shù)傳輸數(shù)字化、功能多樣化、設(shè)備小型化、智能化及系統(tǒng)大容量化決定了其具備高度的機(jī)動性和可用性，尤其在軍事構(gòu)建地域通信網(wǎng)方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優(yōu)點在抵抗水淹、臺風(fēng)、地震等方面有較大的可靠性，一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通，這也是無線架輸?shù)淖畲筇攸c。
無線電通信技術(shù)雖然解決了架設(shè)傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠(yuǎn)、通信靈活等的難題，但其信號容易受到干擾、影響，還有容易被截獲造成了該項技術(shù)的保密性極差。無線電通信技術(shù)的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題，目前全球化經(jīng)濟(jì)愈演愈熱，其信號的穩(wěn)定性與安全性上升為經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域里關(guān)注的焦點，因此，無線電通信技術(shù)的通信方法拓新成為其發(fā)展的新話題。
三、無線電通信技術(shù)之通信方法的拓新
21世紀(jì)無線電通信技術(shù)正處在關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折時期，尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發(fā)展和IP技術(shù)的興起，欲求無線電通信技術(shù)適應(yīng)未來社會生產(chǎn)和生活的需求。務(wù)必在通信方法上進(jìn)行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術(shù)的缺陷，筆者認(rèn)為，我們可以從通信技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、軟件技術(shù)等方面進(jìn)行嘗試，主要可總結(jié)一下八點：
3.1采用了數(shù)字通信技術(shù)
提高系統(tǒng)頻譜資源的利用率，維持信號上的穩(wěn)定，避免通信信號收到干擾，增大了系統(tǒng)通信容量，提供話音、圖像和數(shù)據(jù)等多種通信服務(wù)，確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術(shù)寬帶化的發(fā)展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術(shù)和高通透量網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到關(guān)鍵的推進(jìn)作用，尤其近年來世界范圍內(nèi)全面展開，無線通信技術(shù)正朝著無線接入寬帶化的方向演進(jìn)，這個方向?qū)o線電通信信號源穩(wěn)定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術(shù)
個人信息化在全球個人通信已經(jīng)有著不爭的發(fā)展趨勢。個人信息話，能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞，大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網(wǎng)絡(luò)的樣式
技術(shù)上融合實現(xiàn)固定和其他通信等不同業(yè)務(wù)，在無線應(yīng)用協(xié)議（WAP）的出現(xiàn)以后，無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展得到大幅度的推動，促進(jìn)了信息網(wǎng)絡(luò)傳送多種業(yè)務(wù)信息的發(fā)展。隨著市場競爭的需要，傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)與新興的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)融合，尤其具備開發(fā)潛力接入網(wǎng)部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環(huán)路入等不同的接入設(shè)備，滿足了生活與生產(chǎn)地各種通信需求。
3.5過渡電路交換網(wǎng)絡(luò)
關(guān)于過渡電路交換網(wǎng)絡(luò)，IP網(wǎng)絡(luò)無疑是核心關(guān)鍵技術(shù)，是最合適的選擇對象，處理數(shù)據(jù)的能力電路交換網(wǎng)絡(luò)大大提升，這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術(shù)作為信號傳感器
Bluetooth技術(shù)具有更高的安全性和適用性，利用藍(lán)牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向，一旦連接到Internet上的話，即可以實現(xiàn)更具備高度的機(jī)動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目，但它僅限于軍事通信領(lǐng)域,如果能夠推廣到市場，對于無線電通信技術(shù)的通信內(nèi)容保密性來說將是一大跨步的改革創(chuàng)新。
3.8提高無線通信網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)性
無線電通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如果沒有良好的配置和網(wǎng)絡(luò)部署，一旦受到安全威脅，其后果不堪設(shè)想。因此，無線電通信技術(shù)通信方法的拓新我們與必要提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能、優(yōu)化設(shè)備配置、冗余備份等等手段來保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
四、結(jié)束語
回顧無線通信的發(fā)展歷程，無線電通信技術(shù)的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩(wěn)定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術(shù)的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發(fā)展前景。鑒于市場對經(jīng)濟(jì)的推進(jìn)作用，盡管我國的無線電通信技術(shù)發(fā)展速度飛快，但面對我國12億人口的通信需求，無線電通信技術(shù)普及率低的問題，面對我國12億人口，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量方面就變得蒼白無力了。同時，無線電通信技術(shù)愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業(yè)積極拓新新的技術(shù)涵蓋面，提升自身的營業(yè)水平，為市場提供豐更加富的選擇，滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此，在無線電通信技術(shù)通信方法應(yīng)用開發(fā)的發(fā)展?jié)摿o窮，這要求我們積極加快無線領(lǐng)域的科技進(jìn)步，為無線電通信技術(shù)創(chuàng)新出謀劃策，為全球信息化及經(jīng)濟(jì)全球化的通信事業(yè)貢獻(xiàn)力量。
參考文獻(xiàn)
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[2]《數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)》LeonW.Couch,II電子工業(yè)出版社.
關(guān)鍵詞：認(rèn)知無線電;網(wǎng)絡(luò)安全
中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）36-0053-02
認(rèn)知無線電技術(shù)可以在不影響授權(quán)用戶的前提下允許其他用戶動態(tài)接入空閑頻譜，這為解決無線頻譜資源短缺問題提供了一種可行的解決方案。認(rèn)知無線電技術(shù)的概念一經(jīng)提出便受到了人們的廣泛關(guān)注，相關(guān)研究取得了飛速進(jìn)展。但認(rèn)知無線電技術(shù)由于引入了頻譜感知、智能學(xué)習(xí)、動態(tài)頻譜分配等新技術(shù)，從而帶來了諸如模擬授權(quán)用戶攻擊、自私行為攻擊、虛假反饋攻擊等各種全新的安全問題。而認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的安全問題將影響到認(rèn)知無線電技術(shù)的最終商用化。因此，對認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)安全性方面的探索與實踐研究有著十分重要的意義。
1 認(rèn)知無線電技術(shù)簡介
認(rèn)知無線電（Cognitive Radio，CR）的概念最早由Joseph Mitolo博士提出，他指出認(rèn)知無線電是一種通過感知自身周圍環(huán)境，進(jìn)而通過與周圍環(huán)境交互來改變發(fā)射機(jī)參數(shù)的智能無線通信系統(tǒng)，其具備環(huán)境感知能力、學(xué)習(xí)能力、決策和自適應(yīng)能力、相互協(xié)作的能力。
認(rèn)知無線電確立了三個基本任務(wù)：
①頻譜感知：認(rèn)知用戶的接收端感知周圍的無線頻譜環(huán)境，測量并估計環(huán)境中的干擾溫度，篩選可用的頻譜。
②信道估計：根據(jù)環(huán)境中的干擾溫度信息，實時計算出各個子信道的信道容量。
③動態(tài)頻譜資源管理：認(rèn)知用戶的發(fā)射端根據(jù)已知的空閑頻譜和信道容量信息，動態(tài)調(diào)整其發(fā)射頻率和功率，從而確保信息的可靠傳輸。
認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)通過允許非授權(quán)用戶自適應(yīng)的感知授權(quán)頻譜，并機(jī)會式地使用空閑頻譜，使得非授權(quán)用戶可以在未取得授權(quán)的情況下接入傳輸條件更好、帶寬更寬的頻段，從而可以極大的改善頻譜利用率。認(rèn)知無線電技術(shù)的提出和發(fā)展為解決當(dāng)前頻譜資源緊張的問題提供了一種可靠的解決方案。
2 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)安全面臨的主要威脅
隨著各類無線設(shè)備的出現(xiàn)，頻譜資源日益緊張，在無線通信中 “認(rèn)知”概念的引入，可以有效解決該問題，但也帶來了一系列新的無線網(wǎng)絡(luò)安全隱患，是認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)商用的一個難題。認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的安全性研究尚處于初始階段，隨著頻譜感知、智能學(xué)習(xí)、動態(tài)頻譜分配等一系列新技術(shù)的引入，其除了需要面對傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)安全威脅，還面臨著諸如模擬授權(quán)用戶攻擊、自私行為攻擊、虛假反饋攻擊等各種全新的安全問題。
目前，認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)安全防御機(jī)制研究主要集中在提高某種具體技術(shù)的安全性，尚未形成較為成熟的認(rèn)知無線電安全體系。但也已有研究和相關(guān)文獻(xiàn)[1]涉及了該方面，為認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)安全性研究提供了一定的借鑒。
2.1 物理層攻擊行為
認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)在物理層引入了全新的頻譜感知和頻譜切換技術(shù)，認(rèn)知用戶可以通過頻譜感知和切換技術(shù)檢測和篩選可用的空閑頻譜加以利用。因此，除了面臨傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)物理層安全威脅外，認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)物理層中還因相關(guān)新技術(shù)的應(yīng)用而面臨一系列新的安全威脅。
其中最受關(guān)注的是：
①模擬授權(quán)用戶攻擊[2]（Primary User Emulation Attack，PUEA）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的惡意節(jié)點檢測到一個可用空閑頻段時，其通過發(fā)送與授權(quán)用戶信號特征相似的傳輸信號，從而達(dá)到獨占此空閑頻段的目的。
②干擾授權(quán)用戶攻擊[3]（Primary Receiver Jamming Attack）在認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中存在惡意節(jié)點參與到網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作數(shù)據(jù)傳送過程中，造成對授權(quán)用戶接收機(jī)進(jìn)行連續(xù)干擾。
2.2 鏈路層攻擊行為
認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的鏈路層負(fù)責(zé)將檢測到的空閑頻譜分配給需要的認(rèn)知無線電用戶，其需要在確保在一定公平性的基礎(chǔ)上盡可能提高頻譜的利用率。因此認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)鏈路層面臨的主要安全威脅是如何確保信道分配的公平性。
目前普遍存在的三種攻擊行為是：
①自私（惡意）行為攻擊[4]（Selfish Behavior Attack）自私節(jié)點以損害網(wǎng)絡(luò)整體性能為代價，通過修改頻譜分配的效用函數(shù)來提高自身性能，但同時也會造成其他認(rèn)知用戶可用頻譜資源減少。
②飽和控制信道攻擊[5]（Control Channel Saturation Attacks）：惡意節(jié)點通過持續(xù)不斷發(fā)送偽造的控制信息，從而達(dá)到公共控制信道數(shù)據(jù)飽和、網(wǎng)絡(luò)整體性能下降的目的。
③虛假反饋攻擊（False Feedback Attack）：認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的惡意節(jié)點向其他認(rèn)知用戶反饋虛假的頻譜感知和分配信息，從而達(dá)到影響頻譜感知準(zhǔn)確性和頻譜分配公平性的目的。
2.3 網(wǎng)絡(luò)層攻擊行為
在認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)層面臨的主要安全威脅為對路由信息的篡改和破壞，如拜占庭黑洞攻擊（Black Hole Attack）、急速泛洪攻擊（Flood Rushing Attack）、蟲洞攻擊（Wormhole Attack）等。此外，隨著認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中頻譜感知技術(shù)的引入，致使環(huán)境中的每個接收機(jī)都存在多個可用信道，在數(shù)據(jù)傳輸過程中為確保一跳鏈路的雙方使用相同的信道，各個節(jié)點在進(jìn)行路由選擇的同時還需要對信道進(jìn)行選擇。認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的惡意用戶可以通過發(fā)送虛假的路由和信道信息，從而誤導(dǎo)用戶選擇錯誤的路由和信道，達(dá)到信道間干擾嚴(yán)重，網(wǎng)絡(luò)整體性能下降的目的?！?.4 高層攻擊行為
認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的高層攻擊行為包括對傳輸層的攻擊和對應(yīng)用層的攻擊。認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的高層結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)類似，相關(guān)研究主要集中在空中接口部分。其面臨的主要安全威脅有會話劫持攻擊（Session Hijacking Attack）、拒絕服務(wù)攻擊（Denial of Service，DoS）、惡意代碼攻擊（Malicious Code Attack）等。
3 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)安全性分析
針對認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)物理層所面臨的主要安全威脅：模擬授權(quán)用戶攻擊，2006年R.Chen、J.M.Park提出了模擬授權(quán)用戶攻擊的問題，其具體表現(xiàn)形式為：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的惡意節(jié)點檢測到一個可用空閑頻段時，其通過發(fā)送與授權(quán)用戶信號特征相似的傳輸信號，從而達(dá)到獨占此空閑頻段的目的。
通過相關(guān)研究證實傳統(tǒng)的頻譜檢測方法很難有效解決該威脅，因此R.Chen、J.M.Park提出了一種基于位置確認(rèn)的頻譜檢測方法來解決此種威脅，該方法包括兩種位置確認(rèn)方的驗證算法：距離比驗證和距離差異驗證。實驗表明上述兩種算法均可以檢測到網(wǎng)絡(luò)中是否存在惡意攻擊者，但還需提高其檢測的準(zhǔn)確性;解決該類威脅的另一種可能的方法是在授權(quán)用戶信號中加入用于計算哈希值的原始數(shù)據(jù)，認(rèn)知用戶對接收到的原始數(shù)據(jù)做哈希值計算，通過比對計算結(jié)果同預(yù)先保留的參數(shù)值來確定其是否為惡意節(jié)點。
針對認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)物理層所面臨的安全威脅，最根本的解決方案還在于改善頻譜感知技術(shù)來實現(xiàn)頻譜利用的安全性。為確保認(rèn)知用戶獲取環(huán)境中頻譜使用情況的準(zhǔn)確性，可以建立實時無線電環(huán)境數(shù)據(jù)庫，通過將感知信息與數(shù)據(jù)庫比對，可以有效減少類似模擬授權(quán)用戶攻擊和虛假反饋攻擊對認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)造成的安全威脅。
認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)鏈路層所面臨的主要安全問題是如何確保信道分配的公平性。目前，對認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)鏈路層安全構(gòu)成最大威脅的是自私行為攻擊。因此，可以在認(rèn)知無線電信道感知和分配中引入信譽(yù)機(jī)制，其設(shè)計可以借鑒Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中引入的信任/信譽(yù)模型，首先需要收集各節(jié)點的行為信息，綜合該節(jié)點之前參與頻譜感知和分配過程中信譽(yù)度的歷史記錄，從而進(jìn)行相關(guān)信譽(yù)度的計算，然后數(shù)據(jù)融合中心利用信譽(yù)度來對所有節(jié)點的匯報結(jié)果進(jìn)行可信度區(qū)分，最后通過激勵或懲罰機(jī)制來使各節(jié)點間加強(qiáng)協(xié)作，減少自私行為，讓信譽(yù)度高的認(rèn)知用戶在頻譜分配過程中發(fā)揮更大的作用，從而提高頻譜感知和分配的公平性。
在認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，公共控制信道的安全性至關(guān)重要，它能實現(xiàn)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點交換本地信道信息。對于公共控制信道的攻擊會造成網(wǎng)絡(luò)通信效率急劇降低甚至癱瘓，因此必須確保公共控制信道及信道中信息的安全性。
解決公共控制信道面臨的安全性問題可從以下三方面考慮：
①可以通過在各節(jié)點間建立可靠的頻道列表來確保信道的安全;
②通過引入加密認(rèn)證體系使在認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（接受、發(fā)射端）實現(xiàn)雙向認(rèn)證來確保信道的安全。
③可以借鑒Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點分簇機(jī)制[6]，相關(guān)節(jié)點用戶自行組成一個本地協(xié)調(diào)組。
每組用戶形成一個具有相同公共控制信道的多跳網(wǎng)絡(luò)，通過這種方法可以防止由于控制信道擁塞造成的中斷，有效改善飽和控制信道攻擊。
4 結(jié) 語
認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的安全問題將影響到認(rèn)知無線電技術(shù)的最終商用，而針對這方面的研究也會越來越深入，我們可以充分借鑒其它無線網(wǎng)絡(luò)安全性技術(shù)，針對認(rèn)知無線電本身特點，最終完善其相關(guān)安全技術(shù)。
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論文摘要：21世紀(jì)移動通信技術(shù)和市場飛速發(fā)展，在新技術(shù)和市場需求的共同作用下，未來移動通信技術(shù)將呈現(xiàn)以下幾大趨勢：網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、分組化，移動互聯(lián)網(wǎng)逐步形成；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)字化、寬帶化；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備智能化、小型化；應(yīng)用于更高的頻段，有效利用頻率；移動網(wǎng)絡(luò)的綜合化、全球化、個人化；各種網(wǎng)絡(luò)的融合；高速率、高質(zhì)量、低費用。這正是第四代（4G）移動通信技術(shù)發(fā)展的方向和目標(biāo)。
一、引言
移動通信是指移動用戶之間，或移動用戶與固定用戶之間的通信。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體、集
成電路和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，移動通信得到了迅速的發(fā)展。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和對性能要求的提高，促使移動通信在技術(shù)上和理論上向更高水平發(fā)展。20世紀(jì)80年代以來，移動通信已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)中不可缺少并發(fā)展最快的通信方式之一。
回顧移動通信的發(fā)展歷程，移動通信的發(fā)展大致經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段：第一代移動通信技術(shù)主要指蜂窩式模擬移動通信，技術(shù)特征是蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)克服了大區(qū)制容量低、活動范圍受限的問題。第二代移動通信是蜂窩數(shù)字移動通信，使蜂窩系統(tǒng)具有數(shù)字傳輸所能提供的綜合業(yè)務(wù)等種種優(yōu)點。第三代移動通信的主要特征是除了能提供第二代移動通信系統(tǒng)所擁有的各種優(yōu)點，克服了其缺點外，還能夠提供寬帶多媒體業(yè)務(wù)，能提供高質(zhì)量的視頻寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，并能實現(xiàn)全球漫游?，F(xiàn)在用的大多是第二代技術(shù)，第三代技術(shù)還不太成功，但已有了第四代技術(shù)的設(shè)想。第四代移動通信系統(tǒng)（4G）標(biāo)準(zhǔn)比第三代具有更多的功能。
二、4G移動通信簡介
第四代移動通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對稱的超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網(wǎng)、移動寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)。第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)比第三代標(biāo)準(zhǔn)擁有更多的功能。第四代移動通信可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無線服務(wù)，可以在任何地方用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)（包括衛(wèi)星通信和平流層通信），能夠提供定位定時、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。此外，第四代移動通信系統(tǒng)是集成多功能的寬帶移動通信系統(tǒng)，是寬帶接入IP系統(tǒng)。目前正在開發(fā)和研制中的4G通信將具有以下特征：
（一）通信速度更快
由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。專家預(yù)估，第四代移動通信系統(tǒng)的速度可達(dá)到10-20Mbit/s，最高可以達(dá)到100Mbit/s。
（二）網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬
要想使4G通信達(dá)到100Mbit/s的傳輸速度，通信運營商必須在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行大幅度的改造，以便使4G網(wǎng)絡(luò)在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬高出許多。據(jù)研究，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。
（三）多種業(yè)務(wù)的完整融合
個人通信、信息系統(tǒng)、廣播、娛樂等業(yè)務(wù)無縫連接為一個整體，滿足用戶的各種需求。4G應(yīng)能集成不同模式的無線通信——從無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、蜂窩信號、廣播電視到衛(wèi)星通信，移動用戶可以自由地從一個標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個標(biāo)準(zhǔn)。各種業(yè)務(wù)應(yīng)用、各種系統(tǒng)平臺間的互聯(lián)更便捷、安全，面向不同用戶要求，更富有個性化。而且4G手機(jī)從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端。
（四）智能性能更高
第四代移動通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)在4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計和操作具有智能化，更重要的是4G手機(jī)可以實現(xiàn)許多難以想象的功能。例如，4G手機(jī)將能根據(jù)環(huán)境、時間以及其他因素來適時提醒手機(jī)的主人。
（五）兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接受，還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，4G通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備全球漫游、接口開放、能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化以及能從2G、3G平穩(wěn)過渡等特點。
（六）實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信
4G通信提供的無線多媒體通信服務(wù)將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等，大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此4G也稱為“多媒體移動通信”。
（七）通信費用更加便宜
由于4G通信不僅解決了與3G的兼容性問題，讓更多的現(xiàn)有通信用戶能輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端通信技術(shù)，因此，相對其他技術(shù)來說，4G通信部署起來就容易、迅速得多。同時在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，通信運營商們將考慮直接在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運營成本。
三、4G移動通信的接入系統(tǒng)
4G移動通信接入系統(tǒng)的顯著特點是，智能化多模式終端（multi-modeterminal）基于公共平臺，通過各種接技術(shù)，在各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（平臺）之間實現(xiàn)無縫連接和協(xié)作。在4G移動通信中，各種專門的接入系統(tǒng)都基于一個公共平臺，相互協(xié)作，以最優(yōu)化的方式工作，來滿足不同用戶的通信需求。當(dāng)多模式終端接入系統(tǒng)時，網(wǎng)絡(luò)會自適應(yīng)分配頻帶、給出最優(yōu)化路由，以達(dá)到最佳通信效果。目前，4G移動通信的主要接入技術(shù)有：無線蜂窩移動通信系統(tǒng)（例如2G、3G）；無繩系統(tǒng)（如DECT）；短距離連接系統(tǒng)（如藍(lán)牙）；WLAN系統(tǒng)；固定無線接入系統(tǒng)；衛(wèi)星系統(tǒng)；平流層通信（STS）；廣播電視接入系統(tǒng)（如DAB、DVB-T、CATV）。隨著技術(shù)發(fā)展和市場需求變化，新的接入技術(shù)將不斷出現(xiàn)。
不同類型的接入技術(shù)針對不同業(yè)務(wù)而設(shè)計，因此，我們根據(jù)接入技術(shù)的適用領(lǐng)域、移動小區(qū)半徑和工作環(huán)境，對接入技術(shù)進(jìn)行分層。
分配層：主要由平流層通信、衛(wèi)星通信和廣播電視通信組成，服務(wù)范圍覆蓋面積大。
蜂窩層：主要由2G、3G通信系統(tǒng)組成，服務(wù)范圍覆蓋面積較大。
熱點小區(qū)層：主要由WLAN網(wǎng)絡(luò)組成，服務(wù)范圍集中在校園、社區(qū)、會議中心等，移動通信能力很有限。
個人網(wǎng)絡(luò)層：主要應(yīng)用于家庭、辦公室等場所，服務(wù)范圍覆蓋面積很小。移動通信能力有限，但可通過網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)連接其他網(wǎng)絡(luò)層。
固定網(wǎng)絡(luò)層：主要指雙絞線、同軸電纜、光纖組成的固定通信系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)在整個移動網(wǎng)絡(luò)中處于十分重要的位置。未來的接入系統(tǒng)將主要在以下三個方面進(jìn)行技術(shù)革新和突破：為最大限度開發(fā)利用有限的頻率資源，在接入系統(tǒng)的物理層，優(yōu)化調(diào)制、信道編碼和信號傳輸技術(shù)，提高信號處理算法、信號檢測和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并在頻譜共享和新型天線方面做進(jìn)一步研究。為提高網(wǎng)絡(luò)性能，在接入系統(tǒng)的高層協(xié)議方面，研究網(wǎng)絡(luò)自我優(yōu)化和自動重構(gòu)技術(shù)，動態(tài)頻譜分配和資源分配技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理和不同接入系統(tǒng)間協(xié)作。提高和擴(kuò)展IP技術(shù)在移動網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用；加強(qiáng)軟件無線電技術(shù)；優(yōu)化無線電傳輸技術(shù)，如支持實時和非實時業(yè)務(wù)、無縫連接和網(wǎng)絡(luò)安全。
四、4G移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)
（一）定位技術(shù)
定位是指移動終端位置的測量方法和計算方法。它主要分為基于移動終端定位、基于移動網(wǎng)絡(luò)定位或者混合定位三種方式。在4G移動通信系統(tǒng)中，移動終端可能在不同系統(tǒng)（平臺）間進(jìn)行移動通信。因此，對移動終端的定位和跟蹤，是實現(xiàn)移動終端在不同系統(tǒng)（平臺）間無縫連接和系統(tǒng)中高速率和高質(zhì)量的移動通信的前提和保障。（二）切換技術(shù)
切換技術(shù)適用于移動終端在不同移動小區(qū)之間、不同頻率之間通信或者信號降低信道選擇等情況。切換技術(shù)是未來移動終端在眾多通信系統(tǒng)、移動小區(qū)之間建立可靠移動通信的基礎(chǔ)和重要技術(shù)。它主要有軟切換和硬切換。在4G通信系統(tǒng)中，切換技術(shù)的適用范圍更為廣泛，并朝著軟切換和硬切換相結(jié)合的方向發(fā)展。
（三）軟件無線電技術(shù)
在4G移動通信系統(tǒng)中，軟件將會變得非常繁雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技術(shù)，將其作為從第二代移動通信通向第三代和第四代移動通信的橋梁。軟件無線電技術(shù)能夠?qū)⒛M信號的數(shù)字化過程盡可能地接近天線，即將A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近RF前端，利用DSP進(jìn)行信道分離、調(diào)制解調(diào)和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺，在平臺上運行各種軟件系統(tǒng)，以實現(xiàn)多通路、多層次和多模式的無線通信。因此，應(yīng)用軟件無線電技術(shù)，一個移動終端，就可以實現(xiàn)在不同系統(tǒng)和平臺之間，暢通無阻的使用。目前比較成熟的軟件無線電技術(shù)有參數(shù)控制軟件無線電系統(tǒng)。
（四）智能天線技術(shù)
智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，能滿足數(shù)據(jù)中心、移動IP網(wǎng)絡(luò)的性能要求。智能天線成形波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號，這種技術(shù)既能改善信號質(zhì)量又能增加傳輸容量。
（五）交互干擾抑制和多用戶識別
待開發(fā)的交互干擾抑制和多用戶識別技術(shù)應(yīng)成為4G的組成部分，它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動電話系統(tǒng)，消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾，確保接收機(jī)的高質(zhì)量接收信號。這種組合將滿足更大用戶容量的需求，還能增加覆蓋范圍。交互干擾抑制和多用戶識別兩種技術(shù)的組合將大大減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署，確保業(yè)務(wù)質(zhì)量的改善。
（六）新的調(diào)制和信號傳輸技術(shù)
在高頻段進(jìn)行高速移動通信，將面臨嚴(yán)重的選頻衰落（frequency-selectivefading）。為提高信號性能，研究和發(fā)展智能調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，來有效抑制這種衰落。例如正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）、自適應(yīng)均衡器等。另一方面，采用TPC、Rake擴(kuò)頻接收、跳頻、FEC（如AQR和Turbo編碼）等技術(shù)，來獲取更好的信號能量噪聲比。
五、OFDM技術(shù)在4G中的應(yīng)用
若以技術(shù)層面來看，第三代移動通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，第四代移動通信系統(tǒng)技術(shù)則以正交頻分復(fù)用（OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer，OFDM）最受矚目，特別是有不少專家學(xué)者針對OFDM技術(shù)在移動通信技術(shù)上的應(yīng)用，提出相關(guān)的理論基礎(chǔ)。例如無線區(qū)域環(huán)路（WLL）、數(shù)字音訊廣播（DAB）等，都將在未來采用OFDM技術(shù)，而第四代移動通信系統(tǒng)則計劃以O(shè)FDM為核心技術(shù)，提供增值服務(wù)。
在時代交替之際，舊有系統(tǒng)之整合與升級是產(chǎn)業(yè)關(guān)心的話題，目前大家談的是GSM如何升級到第三代移動通信系統(tǒng)；而未來則是CDMA如何與OFDM技術(shù)相結(jié)合?？梢灶A(yù)計，CDMA絕對不會在第四代移動通信系統(tǒng)中消失，而是成為其應(yīng)用技術(shù)的一部份，或許未來也會有新的整合技術(shù)如OFDM/CDMA產(chǎn)生，前文所提到的數(shù)字音訊廣播，其實它真正運用的技術(shù)是OFDM/FDMA的整合技術(shù)，同樣是利用兩種技術(shù)的結(jié)合。因此未來以O(shè)FDM為核心技術(shù)的第四代移動通信系統(tǒng)，也將會結(jié)合兩項技術(shù)的優(yōu)點，一部份將是以CDMA的延伸技術(shù)。超級秘書網(wǎng)
六、結(jié)束語
對于現(xiàn)在的人來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認(rèn)為第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是人類有史以來最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)?？偟膩碚f，要順利、全面地實施4G通信，還將可能遇到一些困難。
首先，人們對未來的4G通信的需求是它的通信傳輸速度將會得到極大提升，從理論上說最高可達(dá)到100Mbit/s，但手機(jī)的速度將受到通信系統(tǒng)容量的限制。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)將很難達(dá)到其理論速度。
其次，4G的發(fā)展還將面臨極大的市場壓力。有專家預(yù)測，在10年以后，2G的多媒體服務(wù)將進(jìn)入第三個發(fā)展階段，此時覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上的人口使用3G，到那時，整個行業(yè)正在消化吸收第三代技術(shù)，對于4G技術(shù)的接受還需要一個逐步過渡的過程。
因此，在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，通信運營商們將考慮直接在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，采用逐步引入的方法，使移動通信從3G逐步向4G過渡。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】無線電通信技術(shù) 信噪比估計 自適應(yīng)控制
在眾多的信息技術(shù)中，無線電通信技術(shù)是最受歡迎的一種通信技術(shù)，人們在開始研究無線通信技術(shù)，投入了大量的時間和精力，從而取得了顯著的成績。無線電通信和有線電通信技術(shù)相比，無線電傳輸過程不需要傳輸設(shè)備，也不會受到地理位置的限制，傳輸十分靈活，也很大程度的降低了成本，無線電通信技術(shù)倍受當(dāng)前市場的青睞。
1 無線電通信技術(shù)的發(fā)展過程
俄國物理學(xué)家波波夫在1885年論述了發(fā)明無線電接收機(jī)的過程，這篇無線電通信技術(shù)的論文也就成武無線電技術(shù)研究的重要發(fā)展歷史，同時為了表示對他的紀(jì)念，也就將5月7日作為無線電發(fā)明日期。波波夫的不斷研究延長了無線通信的距離，也就將無線電通信引入到了新的發(fā)展階段。后來意大利發(fā)明家馬可尼在1898年在海上進(jìn)行通信實驗，對于這次的實驗也就標(biāo)志無線電通信的真正實現(xiàn)，在馬可尼的實驗中有進(jìn)一步將無線電信號延長，在1901年對相聚3000多公里的兩個國家之間成功進(jìn)行了無線通信，馬可尼實驗的成功也就標(biāo)志著人類正式進(jìn)入無線電遠(yuǎn)距離的通信時代，之后不斷出現(xiàn)了各種各樣的無線通信的產(chǎn)生。
科學(xué)家八本、威瑪、羅斯等在1946年用電視機(jī)進(jìn)行天線信號的接收，他們實驗的成功也就標(biāo)志著無線電技術(shù)的真正的普及，在當(dāng)今的信息社會中，我們對無線電通信技術(shù)的質(zhì)量的要求也就越來越高，對通信技術(shù)也就有了更多的期待。同時信息社會也就要設(shè)置更好的管理措施，運用計算機(jī)和通信技術(shù)開發(fā)各種通信應(yīng)用軟件，更好的為人民提供通信服務(wù)。雖然無線電通信技術(shù)優(yōu)點雖然卓越，但其缺點至今給技術(shù)的發(fā)展帶來很大的障礙，都是我們亟須解決的難題。
2 無線電通信技術(shù)的特點
2.1 不受時空限制
無線電通信技術(shù)不受時空限制，能夠采用靈活多樣的手段和方法，確保通信聯(lián)絡(luò)綜合的高校利用，對信息的傳輸暢通無阻，隨著近年來國內(nèi)各種經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和國際經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展，無線點通信技術(shù)為信息傳輸打開了方便之門，尤其通信與網(wǎng)絡(luò)的鏈接，讓通信技術(shù)踏上新的臺階。
2.2 具備高度的機(jī)動性及可用性
無線電通信技術(shù)對數(shù)字傳輸、功能多樣化、設(shè)備小型化和智能化的優(yōu)勢下，具備了高度機(jī)動性和可用性，尤其在軍事結(jié)構(gòu)地域通信網(wǎng)絡(luò)方面起到了很大的作用。無線電通信作為信息化服務(wù)的重要標(biāo)志，無線電通信技術(shù)在發(fā)展過程中具有巨大的潛力，不僅在人民生活中扮演著重要角色，在軍事中同樣起到重要的作用。軍事、氣象、生活、生產(chǎn)等各個領(lǐng)域都對其都有空前的需求。
2.3 可靠性高
無線電通信比有線通信可以很好的控制地質(zhì)災(zāi)害，具有很高的可靠性，在一般情況下除非受到信號的干擾，平時都能保證通信，這也就是無線電通信的最大優(yōu)點。無線電通信技術(shù)雖然有很多的優(yōu)點，但是在受到干擾影響，很容易被截獲保密性極差，這也就是無線電的缺點，這也是人們最為頭痛的問題，因此對無線電通信技術(shù)的通信方法拓新成為其發(fā)展的新話題。
3 無線電通信的信噪比估計和自適應(yīng)控制技術(shù)
3.1 信噪比估計技術(shù)
對于現(xiàn)在無線電通信技術(shù)正處于關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折時期，信息技術(shù)的飛速發(fā)展，也就要求無線點通信技術(shù)適應(yīng)未來社會生產(chǎn)和生活的需要，也就要在通信方面不斷的進(jìn)行拓新。無線電通信信號的信噪比估計一直是衛(wèi)星通信領(lǐng)域一個重要的研究課題，在衛(wèi)星通信中信噪比是衡量信道質(zhì)量的最主要指標(biāo)也是實現(xiàn)功率控制、調(diào)制方式識別、迭代譯碼等應(yīng)用的前提條件。利用無線信道通信，在其過程中主要就是多途徑的傳播，而噪聲是始終存在的一種危害，為了更好的提高數(shù)據(jù)傳輸速率和效率，我們必須對信道的特征參數(shù)具有一定的預(yù)知能力，信噪比是信道參數(shù)的一個重要的方面，信噪比估計技術(shù)也就成為信道估計的重要內(nèi)容之一，同時也是移動通信研究的對象。在通信系統(tǒng)的實際使用中，信噪比的估計作為表征信道特征的參數(shù)，對信道切換和自適應(yīng)通信速率調(diào)節(jié)功能都起到了重要作用。
3.2 無線通信自適應(yīng)控制技術(shù)
隨著近年來國內(nèi)各個經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和國際經(jīng)濟(jì)的來往，無線電通信技術(shù)不受時空限制方法為其打開方便之門，尤其通信與網(wǎng)絡(luò)的連接，通信技術(shù)踏上新的臺階，同時具備高度的機(jī)動性及可用性，無線電通信技術(shù)傳輸數(shù)字化、功能多樣化、設(shè)備小型化、智能化及系統(tǒng)大容量化決定了其具備高度的機(jī)動性和可用性。自適應(yīng)控制的基本的思想就是將參數(shù)估計方法與某種控制系統(tǒng)設(shè)計方法結(jié)合起來，產(chǎn)生具有自校正能力的控制律，其控制的對象是不確定性的系統(tǒng)。在面對客觀上的各種不確定性，自適應(yīng)控制系統(tǒng)在其運行過程中，通過不斷的測量系統(tǒng)的輸入狀態(tài)，不斷的掌握對象從中獲取相應(yīng)的信息，再根據(jù)獲取的信息設(shè)計方法，做出控制決策去更新控制器的結(jié)構(gòu)，使控制效果達(dá)到最優(yōu)或近似最優(yōu)。一個理想的自適應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)具有：適應(yīng)環(huán)境變化和系統(tǒng)要求的能力；學(xué)習(xí)能力；在變化的環(huán)境中能逐漸形成所需的控制策略和控制參數(shù)序列，在內(nèi)部參數(shù)失效時，又恢復(fù)的能力，良好的魯棒性。
3.3 無線電通信技術(shù)發(fā)展方向
提高系統(tǒng)資源的利用率維持信號的穩(wěn)定，避免通信信號受到干擾，增大系統(tǒng)的容量，同時要確保用戶信息安全和保密，無線電通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如果沒有良好的配置和網(wǎng)絡(luò)部署，一旦受到安全威脅，其后果不堪設(shè)想。因此，無線電通信技術(shù)通信方法的拓新我們與必要提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能、優(yōu)化設(shè)備配置、冗余備份等等手段來保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。無線通信的展望無線通信具有跨越時空進(jìn)行信息溝通的靈活性，以及全球無縫隙覆蓋的特性，成為當(dāng)今世界最具吸引力的通信方式。無線通信特別是移動通信市場進(jìn)入規(guī)?；蟀l(fā)展階段，無線通信業(yè)務(wù)和技術(shù)呈現(xiàn)出從傳統(tǒng)的話音領(lǐng)域向數(shù)據(jù)領(lǐng)域和寬帶多媒體領(lǐng)域轉(zhuǎn)變的態(tài)勢，市場空前繁榮。
4 結(jié)束語
對于無線電通信技術(shù)在通信方法開發(fā)應(yīng)用上具有很大潛力，這也就是我們研究和開發(fā)過程中對無線電通信進(jìn)行前面的了解，為無線電通信技術(shù)創(chuàng)造新的發(fā)展方向，為全球信息化的通信事業(yè)做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
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>> 中國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、問題及對策分析 家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及應(yīng)用研究 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 當(dāng)前我國太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢分析 浦江太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題識別與對策研究 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)研究評述 太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 太陽能光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀與前景 對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)獨立儲能單元的設(shè)計研究 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制問題研究 基于DSP的太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 太陽能光伏發(fā)電量預(yù)報方法的研究與發(fā)展 山東太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策建議 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中的相關(guān)問題芻議 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中的相關(guān)問題探討 淺析我國太陽能光伏發(fā)電的法律問題 太陽能光伏發(fā)電存在的問題及促進(jìn)措施 探討太陽能光伏發(fā)電在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用問題 新新產(chǎn)業(yè)太陽能光伏組件封裝設(shè)備制造現(xiàn)狀研究x 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：.
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關(guān)鍵詞：旋翼式無人機(jī)；定位懸停；討論
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.250
1 緒論
無人機(jī)即所謂的無人駕駛飛機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle，UAV），是指不需要飛行員在機(jī)上駕駛，而是利用無線電遙控設(shè)備以及自備的程序控制裝置實行對飛行器的控制。無人機(jī)在接收到地面?zhèn)鬟_(dá)的遙控信息后，可以完成一些自主控制功能。位于控制站的人員可以通過各種設(shè)備，通過無人機(jī)實現(xiàn)遠(yuǎn)程巡視，監(jiān)控，定位，打擊等操作。如今，隨著無人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，其實現(xiàn)了成本低，體積小，重量輕與飛行靈活等特點，越來越多的政府和機(jī)構(gòu)開始關(guān)注起它來。
在本文中所討論的無人機(jī)的定位懸停動作，是以多旋翼式無人機(jī)為平臺的。
定位懸停是指將無人機(jī)固定在預(yù)先設(shè)定的高度位置和水平位置上。這是無人機(jī)實現(xiàn)應(yīng)用所需的一個基本的飛行姿態(tài)。
以最近亞馬遜公司推出的無人機(jī)配送貨物服務(wù)為例，亞馬遜公司所提交的方案細(xì)節(jié)中表示：
（1）無人機(jī)會直接把貨物送到客戶個人所在地，并在下單時啟用定位系統(tǒng)；
（2）無人機(jī)需要特定感應(yīng)器來確定路線以及準(zhǔn)確著陸，比如相機(jī)和紅外感應(yīng)裝置。
在亞馬遜公司所構(gòu)想的無人機(jī)配送貨物方案中，有兩個關(guān)鍵詞，一是定位系統(tǒng)，二是精準(zhǔn)著陸，而在無人機(jī)定位懸停動作的研究中，定位系統(tǒng)是研究的出發(fā)點，精準(zhǔn)著陸是研究可以收獲的成果?？梢姡瑤缀踉谒袩o人機(jī)應(yīng)用中，對精確的定位懸停姿態(tài)控制的研究都是一項十分重要的課題。
2 無人機(jī)的幾種高精度定位方案
現(xiàn)如今，無人機(jī)定位懸停的精度并不高，大疆公司的最新型無人機(jī)Phantom 3可實現(xiàn)誤差在垂直10厘米，水平1米精度范圍內(nèi)的自動懸停，當(dāng)需要更高精度時，便需要在“專家模式”下手動來進(jìn)行微調(diào)。
無人機(jī)實現(xiàn)自動懸停實質(zhì)上便是將其固定在預(yù)先設(shè)定好的高度位置與水平位置上，這也就是說，要實現(xiàn)懸停這一動作，事先讀取自身的位置，即產(chǎn)生一組三維坐標(biāo)這一步顯得至關(guān)重要。比較準(zhǔn)確地確定無人機(jī)的位置信息是無人機(jī)完成定位懸停這一動作的前提與基礎(chǔ)。
2.1 以GPS模塊為主的定位
2.1.1 無人機(jī)GPS定位工作原理
GPS在綜合至少4顆衛(wèi)星的位置信息后，可實現(xiàn)無人機(jī)的空間定位。利用以GPS為中心，輔助以各種傳感器的定位方法是如今無人機(jī)所采用的主流定位方案。無人機(jī)在懸停之前首先需要明確自身的高度信息和水平信息，而在以GPS模塊為主的定位方式中，GPS模塊主要負(fù)責(zé)提供無人機(jī)的水平位置坐標(biāo)，而其高度位置坐標(biāo)一般來講是通過氣壓計，利用不同高度上大氣壓力的變化來計算提供。同樣，GPS模塊也可以提供高度信息，但是在主流無人機(jī)上很少使用，因為低成本的GPS數(shù)據(jù)的刷新率不高，無人機(jī)在高速運動時，會導(dǎo)致GPS讀取的數(shù)據(jù)滯后，引起高度跌落。
2.1.2 差分GPS（DGPS）的應(yīng)用
為了應(yīng)對GPS系統(tǒng)中選擇可用性技術(shù)（Selective availability，SA）造成的誤差，無人機(jī)所搭載的GPS通常利用差分GPS技術(shù)來提高定位精度。GPS的差分技術(shù)有兩種，分別是坐標(biāo)差分技術(shù)與偽距差分技術(shù)。無人機(jī)所搭載的GPS常采用的技術(shù)是偽距差分技術(shù)。該技術(shù)是通過計算已知點偽距與真實距離之間差值以修正誤差。所以機(jī)載GPS常需要兩個接收器同時接收同一衛(wèi)星組發(fā)出的信號。這種方案的定位精度較高，但對地面設(shè)施有一定要求，不利于快速部署。
2.2 運用視覺系統(tǒng)的定位
目前出現(xiàn)了較新的定位技術(shù)采用了視覺定位系統(tǒng)，如深圳大疆公司最新型號的無人機(jī)Phantom 3便采用了這種方式。
2.2.1 視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
所謂的視覺系統(tǒng)定位是指為搭載了攝像頭的無人機(jī)提出的一個基于影像的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)有兩種實現(xiàn)方式，一是僅靠機(jī)載攝像機(jī)拍攝提供的圖像數(shù)據(jù)來分析，控制無人機(jī)；二是結(jié)合運用慣性測量部件和視覺里程計，這種結(jié)合工作的視覺系統(tǒng)可以有效地減少系統(tǒng)的工作量，而且可以為無人機(jī)提供更精確的定位。如圖1是結(jié)合各種傳感器的視覺定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
視覺控制在機(jī)器人技術(shù)的研究里是一個很活躍的領(lǐng)域。而在無人機(jī)的研究中，視覺里程計被用作幫助實現(xiàn)飛行器的自主控制。常利用搭載的三維影像幫助提高無人機(jī)的穩(wěn)定性，并指示無人機(jī)與所處環(huán)境中有關(guān)物體之間的相對位置關(guān)系，達(dá)到定位的目的。
2.2.2 視覺系統(tǒng)的定位原理
機(jī)載攝像機(jī)的持續(xù)拍攝，為導(dǎo)航系統(tǒng)提供連續(xù)的圖像幀。在圖像特征匹配的計算程序中，特征追蹤器從連續(xù)的兩個圖像幀中獲取自然地標(biāo)信息，并在一對自然特征中測出位移。通過周期性地記錄新特征點，并比較重復(fù)的特征點，便可以測算出各圖像捕捉序列之間用作3D幾何投影的單應(yīng)性矩陣，從而可以實現(xiàn)對無人機(jī)的定位。
2.3 無線電加激光定點的高精度定位方案
本文作者構(gòu)想了一種用于定點位的高精度懸停方案。預(yù)想結(jié)合無線電技術(shù)與激光傳感器，實現(xiàn)無人機(jī)的高精度定位懸停。
2.3.1 無線電定位
無線電定位是在已知導(dǎo)航臺的精確位置下，通過接收器對導(dǎo)航臺所發(fā)出的無線電信號進(jìn)行接收，計算信號發(fā)出到接收之間間隔的時間，以處理得到導(dǎo)航臺至目標(biāo)物之間的相對距離來達(dá)成位置的確定。除了延遲時間外接收器還會處理所接收到無線電信號的一系列電參量，比如頻率，相位或振幅，根據(jù)電波傳播的特性，轉(zhuǎn)換得到實現(xiàn)導(dǎo)航所需要的數(shù)據(jù)。
但僅通過一個導(dǎo)航臺是不能確定目標(biāo)物體的位置的，通常會運用“幾何原理”來實現(xiàn)對一點的位置確定。所謂的“幾何原理”是指，當(dāng)接收器只接收一個導(dǎo)航臺所發(fā)出的無線電參量時，僅僅可以確定目標(biāo)點相對于導(dǎo)航臺的軌跡線，當(dāng)用兩個及以上的信號量時，便可以利用幾何線相交來完成定位的工作。當(dāng)有兩個導(dǎo)航參量時，可以實現(xiàn)平面上的定位；當(dāng)有三個及以上的導(dǎo)航參量時，可以實現(xiàn)空間上的定位。
2.3.2 激光傳感器
所謂的激光傳感器是指利用激光來實現(xiàn)測距的傳感器。由于激光具有高單色性，高方向性與抗干擾性等優(yōu)點，對于精確測量技術(shù)來說是很關(guān)鍵的一部分。激光傳感器的工作原理其實與無線電雷達(dá)是相似的。在發(fā)射器將激光對目標(biāo)物發(fā)射出去后，計算激光往返的時間，利用光在空氣中的傳播速度便可以得到與目標(biāo)物之間的距離，便可以實現(xiàn)精確測高的目的。
一個激光傳感器常由三部分組成，一是激光器；二是激光檢測器；三是測量電路。激光器可以分為固體激光器，氣體激光器，液體激光器和半導(dǎo)體激光器四種類型。其中半導(dǎo)體激光器是一種比較新型的種類，較成熟的是砷化鎵激光器。該種類的激光器體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，比較適合在無人機(jī)上配備。
2.3.3 定位實現(xiàn)方案
無人機(jī)搭載有無線電模塊，半導(dǎo)體式激光器。
A.陸基無線電引導(dǎo)粗定位。無線電模塊負(fù)責(zé)提供一個第一階段的定位懸?？刂菩畔?。利用無線電范圍傳播的特點，可以在一個范圍內(nèi)對無人機(jī)進(jìn)行初步的引導(dǎo)定位工作。根據(jù)“幾何原理”，預(yù)定地點位置布置三個導(dǎo)航臺，無人機(jī)上接收器在接收三個信號量后實現(xiàn)其空間上的定位。利用空間散布面積較大的無線電信號，可讓無人機(jī)實現(xiàn)快速的定位信號截獲而進(jìn)入定位程序。因為無線電波長較大且易受干擾，并不適用于超高精確定位的目的，這時便需要激光傳感器進(jìn)行第二階段的精確調(diào)整。
B.激光引導(dǎo)高精度定位。由于激光直線傳播的特點，為了簡化設(shè)備，可以預(yù)先安置于所需要進(jìn)行懸停的水平點位處，進(jìn)行垂直高度的測距?？紤]到無人機(jī)底部并非整塊平面，存在高度差，這種情況下，如果僅采用單一的信號量提供高度信息，此高度信息必然會有偏差，并不能保證無人機(jī)中心位置的高度與之相符。而且在單一的信息量下，僅可以提供高度信息，無法二次限制無人機(jī)的水平位置。
考慮到該方面的不足，為了在無線電的基礎(chǔ)上盡可能提高水平方向的精度，安排無人機(jī)上與地面兩個激光傳感器同時進(jìn)行測距。地面激光器四周需平坦，而無人機(jī)底置的激光器四周也需要小塊平面以提供測量精度。兩臺激光器將測量到的高度信號以無線電的形式發(fā)送到終端電腦，控制無人機(jī)進(jìn)行姿態(tài)的微調(diào)，直到兩信號量達(dá)到一致且符合預(yù)定值后，停止調(diào)整，保持無人機(jī)懸停的飛行狀態(tài)。
安排兩臺激光器進(jìn)行信號量對比的目的主要有兩個：
（1）為了確保測量高度與無人機(jī)中心點位距離地面的高度量一致。由于所測高度量有地面距無人機(jī)底部高度與無人機(jī)中心點高度兩方面，此種情況下即使由于粗定位的偏差，使地面激光器是通過與無人機(jī)底部非中心點處構(gòu)成的預(yù)定高度值，這樣機(jī)載激光器數(shù)值必然與預(yù)定值有偏差，不會結(jié)束定位過程，直至無人機(jī)中心點位距地面高度與預(yù)定值一致。
（2）為了提高二次定位精度，在高度基礎(chǔ)上，進(jìn)行水平修正。無人機(jī)底部設(shè)計是中心點處相對四周凸起，表面平滑，且凸起處嵌入機(jī)載激光器。這樣當(dāng)兩高度量一致時，地面激光器采集的高度信息必然為地面相對于無人機(jī)底部凸起平面的距離。當(dāng)?shù)孛婕す馄魉鶞y高度并非距無人機(jī)底部凸起平面距離時，必然會有兩個高度量的不一致，也就是說，雙激光器測距的設(shè)計，間接限制了無人機(jī)的水平位置。
當(dāng)兩信號量完全一致后，此刻無人機(jī)處于精確點位，完成懸停動作。如圖2是該方式實現(xiàn)的示意圖。
2.3.4 利用摩爾斯碼對陸基臺站的識別
考慮到在同一地區(qū)放置多個該種精確定位設(shè)備，無人機(jī)在返航階段可能無法確定某一專屬的定位設(shè)備。為解決該問題，可以嘗試在裝置粗定位階段所用的無線電信號中加入摩爾斯碼，每一架無人機(jī)設(shè)定識別相應(yīng)裝置的摩爾斯碼，這樣可以進(jìn)一步提高多陸基臺站情況下多無人機(jī)在返航階段的自動化程度，從而實現(xiàn)在較小區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行高密度的多無人機(jī)起降控制。
2.3.5 激光充電技術(shù)
激光充電是美國的洛克希德?馬丁公司與美國激光動力公司合作，測試成功的一種新型的充電方式。該技術(shù)初始研究階段的目的便是希望實現(xiàn)無人機(jī)永久地滯留在空中。洛克希德?馬丁公司與激光動力公司對一架美國特種部隊使用的小型無人機(jī)Stalker進(jìn)行改造，配備了激光充電系統(tǒng)，最后測試發(fā)現(xiàn)，該無人機(jī)的續(xù)航能力提高了2400%。
利用激光充電技術(shù)，在本方案中可以在無人機(jī)利用激光傳感器進(jìn)行第二階段的高精度定位時發(fā)揮作用，在定位的同時為無人進(jìn)進(jìn)行電量的補(bǔ)充，從而提高無人機(jī)的續(xù)航能力。
3 不同方案的比較與分析
3.1 各定位方案的應(yīng)用性能比較
從可適用的廣泛性來講，GPS定位>視覺系統(tǒng)定位>無線電引導(dǎo)，輔助激光定位。由于GPS信號的全球性，并且只需要接收四顆衛(wèi)星信號便可以完成一個精度不錯的定位，非常的方便。而視覺系統(tǒng)定位受光亮與地形特征的限制，就廣泛性來講，不如GPS定位。最后的無線電引導(dǎo)，輔助激光系統(tǒng)定位，相比于前兩種來講，廣泛性最低，因為該方案僅僅適用于某一些特殊的工作任務(wù)中。
從各方案應(yīng)對周圍變化環(huán)境的靈活性來講，視覺系統(tǒng)定位>GPS定位>無線電引導(dǎo)，輔助激光定位。視覺系統(tǒng)定位可以從采集的圖像信息中讀取出無人機(jī)相對于四周物體的方位，就對四周環(huán)境的反應(yīng)靈活性來講，是最高的。GPS定位僅對線路有一個認(rèn)識，對四周環(huán)境無法感知，靈活性不高。無線電引導(dǎo)，輔助激光定位的靈活性最低，因為該方案局限于某一預(yù)定方位實行定位，并不可做出其它反應(yīng)。
從戰(zhàn)時可靠性來講，無線電引導(dǎo)，輔助激光定位>視覺系統(tǒng)定位>GPS定位?？紤]到戰(zhàn)場環(huán)境的復(fù)雜性，多變性，無線電引導(dǎo)，輔助激光定位方案的可靠性最高，因為該方案是兩種定位階段的結(jié)合，穩(wěn)定，可靠。視覺系統(tǒng)定位由于對環(huán)境的特征度有要求，考慮到戰(zhàn)場炮火引發(fā)的煙霧環(huán)境可能會對其辨識度造成干擾，可靠性次之。GPS定位的可靠性最低，因為戰(zhàn)時情況下，GPS衛(wèi)星很可能被關(guān)閉，使得該方案失效。
3.2 各定位方案的應(yīng)用場合
3.2.1 GPS定位
GPS信號的接收易受建筑物，樹木的阻隔而擾，并且由于多路徑效應(yīng)，接收機(jī)會接收到經(jīng)過建筑物或者水面等一系列反射面反射后的干擾信號，使得信號的路徑變長了，偽距產(chǎn)生系統(tǒng)偏差，最后導(dǎo)致定位不準(zhǔn)。由此可以分析出，當(dāng)無人機(jī)的工作環(huán)境處于空曠無遮擋地帶，并且四周水域不算多時，比如在廣場，田地，沙漠等地區(qū)，GPS定位可以達(dá)到比較好的效果。
GPS定位的定位懸停方式適用于一些對懸停精度要求不是太高的工作任務(wù)，比如對電網(wǎng)情況巡視，監(jiān)控等一些在相對空曠地區(qū)進(jìn)行的任務(wù)。
3.2.2 視覺系統(tǒng)定位
由于視覺系統(tǒng)擺脫了需要接收GPS信號的束縛，可以在沒有GPS信號的情況下通過與慣性傳感器等部件的配合，保持無人機(jī)的穩(wěn)定，所以使用該方案的無人機(jī)可以運用在一些環(huán)境特征明顯的地區(qū)，如附近有河流，房屋等一些工作環(huán)境中。
最近提出的無人機(jī)送貨物方式，顧客一般居住在小區(qū)之中，而小區(qū)之中房屋林立，對GPS信號的接收有影響，這種情況下，便比較適合運用視覺系統(tǒng)幫助定位。并且需要無人機(jī)在封閉空間內(nèi)完成懸停監(jiān)控的任務(wù)，也比較適合通過利用視覺系統(tǒng)來實現(xiàn)。
3.2.3 無線電引導(dǎo)，激光精確定位
根據(jù)該方案高精度，但工作位置固定的特點，比較適合用作無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)前或者執(zhí)行完任務(wù)后的方位待命工作。
比如說現(xiàn)在嘗試的利用無人機(jī)完成農(nóng)藥噴灑任務(wù)的設(shè)想，實際應(yīng)用時，考慮到效率問題，一片田會用到多架無人機(jī)同時工作，那么在工作完成后，無人機(jī)的回收工作便出現(xiàn)在了面前。如果進(jìn)行人為的一架架進(jìn)行手動遙控回收便會大大增加工作的繁瑣度。此時在固定點位布置激光傳感器，采用無線電引導(dǎo)，激光定點的方案使無人機(jī)定位懸停達(dá)到回收的目的，便可以大大的提高任務(wù)的自動化程度，提高工作效率。并且由于該構(gòu)想方案定位精確的特點，可以避免無人機(jī)在回收過程中在空中發(fā)生碰撞的事故風(fēng)險。
甚至在作戰(zhàn)時期，對數(shù)架出外執(zhí)行任務(wù)的無人機(jī)進(jìn)行回收工作時，同樣可利用無線電引導(dǎo)，激光定點的方案提高戰(zhàn)時效率與作戰(zhàn)秩序，并且結(jié)合在懸停狀態(tài)下的激光充電能力，可以增加無人機(jī)的續(xù)航能力。如表1是對各定位方式的總結(jié)。
4 總結(jié)與展望
本文所歸納的三種定位方案，各有特征點，可以滿足不同工作環(huán)境的需求。未來繼續(xù)對無人機(jī)定位方面工作的研究，可以從如下的幾個方面進(jìn)行。
（1）所運用的視覺系統(tǒng)，運用攝像機(jī)采集圖像信息，而攝像機(jī)有限的測量范圍，當(dāng)無人機(jī)飛行超過一定高度時，便不能測算高度信息，要進(jìn)一步研究視覺系統(tǒng)的工作高度，探究與氣壓傳感器測高的結(jié)合方法。
（2）提高控制算法下，無人機(jī)的響應(yīng)速度，以進(jìn)一步增加無人機(jī)響應(yīng)的及時性。
對本文作者所構(gòu)想的一種運用無線電加激光定點的高精度懸停定位方案，在今后的工作中，可以從以下的幾個方面展開，對該方案進(jìn)一步補(bǔ)充和完善。
（1）為解決同一地點多無人機(jī)懸停時，對地面裝置的識別問題，未來的工作中可以嘗試在粗定位階段的無線電信號中，加入摩爾斯碼，實現(xiàn)無人機(jī)與相應(yīng)的地面裝置的匹配。
（2）當(dāng)今無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)中，能耗是必須考慮的問題之一。為提高無人機(jī)的續(xù)航問題，在本方案第二階段激光引導(dǎo)高精度定位中，可以考慮加入激光充電功能，使得無人機(jī)即使在懸停時，也可以得到能耗補(bǔ)充，短時間得以重新投入新工作中。
（3）本文構(gòu)想方案如今最大的不足是需要提前安置地面設(shè)備，這樣設(shè)備安置問題會造成對工作地點的限制。為解決該不足，在未來的研究工作中，可以從兩方面考慮，一是考慮與其他定位方案的結(jié)合作業(yè)，比如GPS+本方案，視覺系統(tǒng)+本方案等等，二是考慮工作環(huán)境，將本方案拆分作業(yè)，如單無線電方式或者單激光方式。在一些空間廣闊，且對無人機(jī)懸停精度并不是很高的工作中，可以單純使用無線電方案，而在深井等一些狹小區(qū)域的無人機(jī)懸停，則可以省略無線電粗定位階段，單純使用激光方案。
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關(guān)鍵詞：第四代移動通信關(guān)鍵技術(shù)
0 引言
第三代移動通信（3G）在20 世紀(jì)80 年代末提出時倍受關(guān)注，近年來卻遭遇降溫。究其原因，單從技術(shù)角度考慮，3G系統(tǒng)就有很多需要改進(jìn)的地方，如采用電路交換，而不是純IP方式；所能提供的最高速率只有384kbit/s(標(biāo)稱最高速率為2Mbit/s)不能滿足用戶對移動通信系統(tǒng)的速率要求；不能充分滿足移動流媒體通信(視頻)的完全需求；沒有達(dá)成全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等。
正是由于3G的諸多不足，使得在3G還沒有大規(guī)模投入商用、距離完全實用化還有一段時間的情況下，國內(nèi)外移動通信領(lǐng)域的專家就已經(jīng)在進(jìn)行第四代移動通信系統(tǒng)（4G）的研究和開發(fā)工作。
1 什么是第四代移動通信技術(shù)
嚴(yán)格說來，現(xiàn)在還不能對第四代移動通信作出確切地定義，但可以肯定，4G通信將是一個比3G通信更完美的無線世界，它可以創(chuàng)造出許多難以想象的應(yīng)用。
關(guān)于4G的一般描述為：“第四代移動通信的概念可稱為廣帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對稱的和超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)（基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng)）。此外，第四代移動通信系統(tǒng)將是由多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，也是寬帶接入IP系統(tǒng)”。
實際上，世界各國在對4G的設(shè)想上存在著巨大的差異。
歐洲國家一般認(rèn)為4G是一種可以有效使用頻譜的數(shù)據(jù)通信技術(shù)，并且以IPv6為基礎(chǔ)!網(wǎng)絡(luò)上的所有單位都有自己的IP地址。通過在移動通信網(wǎng)絡(luò)中引入IPv6 就可以把現(xiàn)有的各種不同的網(wǎng)絡(luò)融合在一起，如4G網(wǎng)絡(luò)將會融合衛(wèi)星和平流層通信系統(tǒng)、數(shù)字廣播電視系統(tǒng)、各種蜂窩和準(zhǔn)蜂窩系統(tǒng)#無線本地環(huán)路和無線局域網(wǎng)，并且可以和2G、3G兼容。
與歐洲關(guān)于4G的觀點正相反。日本熱衷于建立一個單一的4G全球標(biāo)準(zhǔn)。
美國則希望把WLAN 技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，從而演進(jìn)為4G的基礎(chǔ)。
2 第四代移動通信的目標(biāo)要求和特點
2.1目前業(yè)界人士對第四代移動通信已達(dá)成的共識
a)與已有的數(shù)字移動通信系統(tǒng)相比，4G系統(tǒng)應(yīng)具有更高的數(shù)據(jù)速率和傳輸質(zhì)量。更好的業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）更高的頻譜利用率，更高的安全性\智能性和靈活性;
b) 可以容納更多的用戶，應(yīng)能支持包括非對稱性業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種業(yè)務(wù);
c) 4G系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢，將在不同的固定和無線平臺以及跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)運行中提供無線服務(wù);
d) 能實現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個移動網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)間的無縫漫游，包括網(wǎng)絡(luò)無縫\終端無縫和內(nèi)容無縫;
e) 將是多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，不僅聯(lián)系人與人，更將聯(lián)系人與機(jī)器、環(huán)境，人們將能夠隨時隨地的接入需要的多媒體信息，并可遠(yuǎn)端控制其他設(shè)備。
2.2第四代移動通信系統(tǒng)的一些具體特點
2.2.1傳輸速率更快
4G系統(tǒng)的目標(biāo)速率為：
a)對于大范圍高速移動用戶（250km/h）數(shù)據(jù)速率為2Mbit/s；
b) 對于中速移動用戶（60km/h）數(shù)據(jù)速率為20Mbit/s；
c) 對于低速移動用戶（室內(nèi)或步行者），數(shù)據(jù)速率為100Mbit/s。
2.2.2帶寬更寬
據(jù)研究，每個4G信道將占有100MHz或更多帶寬，而3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬則在5～20MHz之間。
2.2.3容量更大
將采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如空分多址技術(shù)等）來極大地提高系統(tǒng)的容量，以滿足未來大信息量的需求。
2.2.4智能性更高
4G系統(tǒng)的智能性更高"它將能自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配，處理變化的業(yè)務(wù)流和適應(yīng)不同的信道環(huán)境。
4G網(wǎng)絡(luò)中的智能處理器將能夠處理節(jié)點故障或基站超載，4G通信終端設(shè)備的設(shè)計和操作也將智能化。
2.2.5實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信
4G通信能提供的無線多媒體通信服務(wù)將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等，大量信息透過寬頻信道傳送出去，讓用戶可以在任何時間、任何地點接入到系統(tǒng)中，因此4G也是一種實時的&寬帶的以及無縫覆蓋的多媒體移動通信。
2.2.6兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接收，還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度看，4G通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備真正意義上的全球漫游（包括與3G、WLAN和固定網(wǎng)絡(luò)之間無縫隙漫游）接口開放、能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化以及能從2G平穩(wěn)過渡等特點。
2.2.7業(yè)務(wù)的多樣性
在未來的全球通信中，人們所需的是多媒體通信，因此個人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等各行業(yè)將會結(jié)合成一個整體，提供給用戶比以往更廣泛的服務(wù)與應(yīng)用。系統(tǒng)的使用也會更加安全、方便，更加照顧用戶的個性。
2.2.8靈活性較強(qiáng)
4G系統(tǒng)將能夠自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配，調(diào)整系統(tǒng)根據(jù)通信過程中變化的業(yè)務(wù)流大小進(jìn)行相應(yīng)處理。對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境都能進(jìn)行信號的正常發(fā)送與接收，具有很強(qiáng)的智能性、適應(yīng)性和靈活性。
用戶將使用各式各樣的移動設(shè)備接入到4G系統(tǒng)中來。設(shè)備與人之間的交流不再是簡單的聽、說、看，還可以通過其他途徑與用戶進(jìn)行交流。4G移動設(shè)備的功能已不能簡單地劃歸到“電話機(jī)”的范疇，而且從外觀和式樣上也將會有更驚人的突破，也許眼鏡、手表、旅游鞋等都有可能成為4G終端。
2.2.9用戶共存性
4G中的移動通信技術(shù)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況和變化的信道條件進(jìn)行自適應(yīng)處理，使低速與高速用戶以及各種各樣的用戶設(shè)備能夠并存與互通，從而滿足系統(tǒng)多類型用戶的需求。
2.2.10通信費用更加便宜
4G通信能解決與3G的兼容性問題，讓更多的現(xiàn)有通信用戶輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端通信技術(shù)，相對其他技術(shù)來說，4G通信部署起來就容易、迅速得多。
2.2.11靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)將是一個完全自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，它可以自動管理、動態(tài)改變自己的結(jié)構(gòu)以滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。4G系統(tǒng)具有不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可能存在與1G、2G、3G完全不同的、沒有基站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括Ad hoc網(wǎng)＿自組織網(wǎng)絡(luò)。
2.2.12將能實現(xiàn)不同QoS的業(yè)務(wù)
4G系統(tǒng)通過動態(tài)帶寬分配和調(diào)節(jié)發(fā)射功率來提供不同級別的QoS
34G系統(tǒng)中可能的關(guān)鍵技術(shù)
近年來人們對實現(xiàn)B3G/4G的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，并取得了初步的成果。歸納起來可分為以下一些方面。
3.1未來移動通信系統(tǒng)需要研究的課題
a)與系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)：IP 語音技術(shù)，軟件無線電技術(shù)，廣帶無線收發(fā)信機(jī)，移動服務(wù)的系統(tǒng)平臺，高可靠性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，全I(xiàn)P 無線，安全性、加密、計費、身份認(rèn)證及移動電子商務(wù)Ad hoc 網(wǎng)技術(shù)。
b) 與應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)：下一代編碼/壓縮技術(shù)，動態(tài)可變碼率編碼技術(shù)，移動技術(shù)，人＿機(jī)接口（包括“智能”移動終端），流數(shù)據(jù)通信技術(shù)，內(nèi)容描述語言，應(yīng)用發(fā)展環(huán)境技術(shù)。
c) 先進(jìn)的無線接入技術(shù)：動態(tài)QoS控制，差錯控制及超高速小區(qū)搜索，多播技術(shù)，IP 移動性控制，無縫IP 包傳輸，鏈路自適應(yīng)，光纖無線電。
d) 頻率的有效利用：微波頻帶的開拓，頻帶的共用與頻率的共享，自適應(yīng)動態(tài)信道分配，抗干擾與抗衰落技術(shù)，高密度三維蜂窩結(jié)構(gòu)，自適應(yīng)陣列無線及多輸入多輸出（MIMO）天線系統(tǒng)，自適應(yīng)高效多電平調(diào)制，正交頻率復(fù)用（OFDM）技術(shù)。
e) 先進(jìn)的移動終端：新的功率管理技術(shù)，可包裝終端技術(shù)，高功能顯示器件技術(shù)，語聲識別技術(shù)，下一代半導(dǎo)體器件技術(shù)，靈敏度的增強(qiáng)，移動終端的系統(tǒng)平臺，移動終端安全性增強(qiáng)技術(shù)。
3.2 4G系統(tǒng)中可能用到的一些關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1無線接入方式與多址方案
a) 在FDMA、TDMA、CDMA和OFDM 等多址方式中，OFDM 是4G系統(tǒng)最為合適的多址方案，從目前的研究進(jìn)展來看，OFDM 也是將來4G系統(tǒng)最有可能采用的多址方式。
OFDM 是無線環(huán)境下的一種特殊的多載波傳送方案。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，即具有頻率選擇性，而OFDM 技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸，這樣，盡管總的信道是非平坦的，但每個子信道是相對平坦的，并且在每個子信道上進(jìn)行窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。另外，OFDM 棄用了傳統(tǒng)的使用帶通濾波器來分隔子載波頻譜的方式，改用跳頻方式來選用那些即便頻譜混疊也能夠保持正交的波形，而且OFDM 系統(tǒng)的各個載波可以根據(jù)頻譜利用率和誤碼率的最佳平衡原則來為子載波選擇不同的調(diào)制方式，如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM 等。
OFDM 的主要優(yōu)點是對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，能對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾，能夠克服高速率數(shù)據(jù)傳輸時符號間干擾增大的問題；各個子信道的載波相互正交，在減小子載波間的相互干擾的同時又提高了頻譜利用率；硬件實施簡單等。
OFDM 的主要缺點是功率效率不高，對載頻的偏置較敏感。OFDM 系統(tǒng)對載頻的偏置比較敏感的主要原因是在頻率選擇性深衰落情況下，OFDM 系統(tǒng)在相應(yīng)子載波上的數(shù)據(jù)可能被破壞。為此，眾多學(xué)者把OFDM 與直接序列擴(kuò)頻相結(jié)合，使得信號可以在多個載波上擴(kuò)展，這樣一來就能有效地利用未被破壞的子載波上的信息恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)，實現(xiàn)頻率的分集。
OFDM技術(shù)的主要技術(shù)難點是系統(tǒng)中的頻率和時間同步、基于導(dǎo)頻符號輔助的信道估計、峰平比問題、多普勒頻偏引起的互載頻干擾（ICI）降低系統(tǒng)性能的問題以及基于OFDM 、多載波技術(shù)的新一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的多址方案的研究。
b)日本NTTDoCoMo提出的4G移動系統(tǒng)方案的無線接入方式為VSF（variable speding factor）-OFCDM(orthogonal frequency and code pision mul-tiplexing)。VSF-OFCDM在采用多載波的同時，進(jìn)行與CDMA 相同的擴(kuò)散處理來增大容量。
其最大特點在于，可以根據(jù)具體的通信服務(wù)來改變時間方向與頻率方向上的擴(kuò)散率，從而在類似熱點的孤立區(qū)域，通過降低擴(kuò)散率來優(yōu)先增大傳輸速率；而在用戶眾多的環(huán)境下，提高擴(kuò)散率，增加系統(tǒng)容量。這種接入方式可以提高頻譜利用率，并且不受多徑干擾的影響，可通過改變擴(kuò)頻因子，應(yīng)用于高密度業(yè)務(wù)區(qū)和一般業(yè)務(wù)區(qū)。
轉(zhuǎn)貼于 3.2.2調(diào)制與編碼
a) 多載波調(diào)制（MCM）技術(shù)的基本原理是將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分解成若干個子數(shù)據(jù)流，每個子數(shù)據(jù)流具有低得多的數(shù)據(jù)傳輸比特速率，用這些數(shù)據(jù)流去并行調(diào)制若干個載波，然后合成輸出。其主要優(yōu)點是可以有效抑制在單載波系統(tǒng)接收機(jī)中由于線形均衡所引起的噪聲及干擾的提高，較長的信元周期對噪聲和快衰落有更大的抵抗性。
時間彌散是無線信道傳輸速率受限的一個主要原因，而在多載波調(diào)制的子信道中，數(shù)據(jù)傳輸速率相對較低，碼元周期長，只要時延擴(kuò)展與碼元周期之比小于一定的值就不會產(chǎn)生碼間干擾，即MCM 對新到的時延彌散不敏感，具有抗時延彌散的特性。
MCM通?？梢酝ㄟ^多載波碼分多址（MC-CD-MA）、正交頻分復(fù)用時分多址（OFDM-TDMA）和多音實現(xiàn)幾種技術(shù)途徑來實現(xiàn)。
b) 自適應(yīng)調(diào)制與編碼（AMC）是目前研究的又一熱點技術(shù)。AMC 的原理是根據(jù)信道條件（基于從接收機(jī)反饋信息來估計）瞬時的變化改變調(diào)制與編碼格式，對每個用戶的鏈路參數(shù)優(yōu)化$以達(dá)到最大化系統(tǒng)容量。
具有AMC的系統(tǒng)，接收機(jī)將收集一系列信道的統(tǒng)計數(shù)值，提供給發(fā)射機(jī)和接收機(jī)去優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)（如調(diào)制及編碼、信號帶寬、信號功率、訓(xùn)練周期、信道估值濾波器、以及自動增益控制等），允許按照信道條件分配給不同的用戶不同的數(shù)據(jù)率。對于靠近小區(qū)基站的用戶分配給較高碼率的較高階的調(diào)制（如64QAM，R=3/4Turbo），對于靠近小區(qū)邊界的，則分配給具有較低碼率的較低階調(diào)制(如QP-SK，R=1/2Turbo碼)。AMC擴(kuò)展了系統(tǒng)自適應(yīng)良好信道條件的能力。
預(yù)計4G系統(tǒng)將會采用多載波調(diào)制技術(shù)#
3.2.3無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)
能夠提高容量和覆蓋的無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)有分集技術(shù)，如通過空間分集、時間分集（信道編碼）、頻率分集和極化分集等方法可獲得最好的分集性能；多天線技術(shù)，如采用2 或4天線可實現(xiàn)發(fā)射分集，或者采用MIMO 技術(shù)可實現(xiàn)發(fā)射和接收分集。
對4G廣帶無線移動通信高性能的要求，促使其在基站及用戶終端采用多天線系統(tǒng)。
廣帶信道是一個典型的非視線信道，并包含不匹配性，如時間選擇性及頻率選擇性衰落。傳統(tǒng)無線通信理論一直將多徑傳播視為造成無線信號衰落的干擾之一，而采用多天線則產(chǎn)生了多個空間信道，所有的信道不會同時產(chǎn)生衰落，因此MIMO天線系統(tǒng)恰恰利用了傳播環(huán)境的多徑特性，極大地提高了前向和反向鏈路的容量，并增加通信范圍與可靠性。
3.2.4高效的頻譜使用方案
頻譜資源是一種有限的資源，在4G系統(tǒng)中，一方面要采用有效的措施提高頻譜利用率，另一方面要開發(fā)新的頻譜資源。因此，研究高頻段寬帶信號傳輸特性就變得非常重要。
3.2.5基于IP 的核心網(wǎng)
綜觀當(dāng)前的發(fā)展趨勢，IP 被認(rèn)為是下一代移動通信最適合的網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)。統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)絡(luò)獨立于具體的接入方案，使不同的無線和有線接入技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)與融合，無線接入點可以是蜂窩系統(tǒng)的基站、無線局域網(wǎng)（WLAN）或者是Ad hoc自組織網(wǎng)等。對于公用電話網(wǎng)、2G以及未實現(xiàn)全I(xiàn)P 的3G網(wǎng)絡(luò)等則通過特定的網(wǎng)關(guān)連接。
目前移動OK 急待解決的問題有三角路由問題&漫游和切換問題&安全問題等#
3.2.6軟件無線電（SDR）技術(shù)
在4G系統(tǒng)中，由于移動用戶在不同的系統(tǒng)間漫游，系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)內(nèi)部需要無縫切換，而且隨著4G系統(tǒng)的發(fā)展，會不斷出現(xiàn)新的業(yè)務(wù)和新的需求，這些都需要對終端和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進(jìn)行重新配置。
軟件無線電在4G中的可能應(yīng)用為：
a)采用軟件無線電實現(xiàn)的基站可同時為多個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；
b) 當(dāng)終端移動時可重新配置。如當(dāng)移動終端移動到一個采用不同標(biāo)準(zhǔn)的移動通信系統(tǒng)中時，終端可按照該系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)重新自動配置該終端，從而使該終端獲得服務(wù)。
采用軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)的移動終端或基站將采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由天線模塊、LNA 模塊、ADC/DAC功率放大器模塊、DSP 模塊和多媒體模塊等組成。軟件無線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號處理硬件（DSPH）、現(xiàn)場可編程器件（FPGA）、數(shù)字信號處理（DSP）等。
3.2.7高性能的接收機(jī)
按照Shannon定理，對于3G系統(tǒng)如果信道帶寬為5MHz，數(shù)據(jù)速率為2Mbit/s，則所需的SNR為1.2dB；而對于4G系統(tǒng)，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mbit/s的數(shù)據(jù)，則所需要的SNR為12dB。
可見由于4G系統(tǒng)的速率很高，因此對接收機(jī)的性能要求也要高很多。
3.2.8智能天線技術(shù)
智能天線原名自適應(yīng)天線陣列，它具有抑制干擾、自動跟蹤信號以及采用空時處理算法形成數(shù)字波束等智能功能，可以跟蹤強(qiáng)信號，減少或抵消干擾信號，實現(xiàn)空間分集，提高信噪比，提升系統(tǒng)通信質(zhì)量，緩解無線通信日益發(fā)展與頻譜資源不足的矛盾，降低系統(tǒng)整體造價。
目前，智能天線被認(rèn)為是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，其工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式兩種。
全自適應(yīng)智能天線雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu)，但相對而言各種算法均存在所需數(shù)據(jù)量、計算量大，信道模型簡單，收斂速度較慢，在某些情況下甚至可能出現(xiàn)錯誤收斂等缺點；實際信道條件下當(dāng)干擾較多、多徑嚴(yán)重，特別是信道快速時變時，很難對某一用戶進(jìn)行實時跟蹤。而對于預(yù)多波束的切換波束工作方式，全空域（各種可能的入射角）被一些預(yù)先計算好的波束分割覆蓋，各組權(quán)值對應(yīng)的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊#接收時的主要任務(wù)是挑選一個#也有可能是幾個’但需合并后再輸出(作為工作模式。與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實現(xiàn)，實際上可將其看作是介于扇形天線與全自適應(yīng)天線間的一種技術(shù)，也是未來智能天線技術(shù)發(fā)展的方向。
3.2.9多用戶檢測技術(shù)
多用戶檢測器可以提高系統(tǒng)的容量，因此將是
4G系統(tǒng)必然采用的技術(shù).
隨著多用戶檢測器研究的不斷深入，各種高性能但算法又不特別復(fù)雜的多用戶檢測器算法不斷被提出來，因此在實際系統(tǒng)中采用多用戶檢測技術(shù)將是切實可行的。
3.2.10系統(tǒng)資源管理
在第四代移動通信系統(tǒng)中，移動商務(wù)和對QoS有較高要求的各類業(yè)務(wù)將持續(xù)增長。網(wǎng)絡(luò)將處理前所未有的多媒體業(yè)務(wù)量、多運營商配置、無需授權(quán)頻段和Ad hoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?各類結(jié)構(gòu)的存在也使得具有不同QoS方案的不同域之間具有移動性和互相作用，從而顯著增加了系統(tǒng)的全局復(fù)雜度.
這需要一個具有豐富連接性和智能的QoS 無線分組網(wǎng)絡(luò)的支撐#系統(tǒng)的\先進(jìn)的無線資源管理策略也成為必需。該策略的關(guān)鍵單元包括協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)連接處理的業(yè)務(wù)管理部分，維護(hù)所有網(wǎng)絡(luò)實體已分配的和可用的資源許可控制管理部分，以及按照QoS需求和業(yè)務(wù)條件在共享同一資源的業(yè)務(wù)之間分配可用資源的資源管理部分。
采用一些能夠使網(wǎng)絡(luò)有效滿足不同業(yè)務(wù)請求的政策或機(jī)制#包括接入控制、資源調(diào)度、緩沖區(qū)管理和流量控制等。系統(tǒng)檢測可用的資源以及信號的質(zhì)量，然后根據(jù)不同用戶、不同業(yè)務(wù)質(zhì)量要求動態(tài)地分配頻率資源和信號發(fā)射功率，從而大大提高系統(tǒng)的性能。
3.2.11 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
未來移動通信網(wǎng)絡(luò)除了以低成本達(dá)到高數(shù)據(jù)速率外，還要求在無專用通信基礎(chǔ)設(shè)施下，網(wǎng)絡(luò)具有適應(yīng)和生存能力。
Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)或稱為分組無線網(wǎng)絡(luò)作為非集中控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因靈活性將在未來網(wǎng)絡(luò)中扮演重要角色。用戶和路由器能在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)移動的Ad ho網(wǎng)絡(luò)正成為主要研究領(lǐng)域，它準(zhǔn)許袖珍終端擴(kuò)展接入和改進(jìn)應(yīng)急通信質(zhì)量。
現(xiàn)今蜂窩通信系統(tǒng)依靠集中控制和管理，而下一代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向固定與移動網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，無隙縫和全方位通信Ad hoc 模式。
Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)沒有事先確定的基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)鏈路的時間特性，給分組無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和實施帶來一些基本的挑戰(zhàn)，它們是：
a) 必須優(yōu)化設(shè)計安全和路由功能，保證分布式結(jié)構(gòu)有效運行；
b) 在網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時，降低路由表更新頻數(shù)和開銷來保證鏈路連接；
c) 在多跳網(wǎng)絡(luò)中，改進(jìn)路由協(xié)議設(shè)計來減少鏈路容量和等待時間的波動；
d) 全面權(quán)衡網(wǎng)絡(luò)連接（覆蓋）、時延、容量和功率預(yù)算等指標(biāo)；
e) 以優(yōu)化功率管理和MAC設(shè)計來減少先進(jìn)技術(shù)的負(fù)面效應(yīng)。
3.2.12網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
OSI 網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計已經(jīng)為通信系統(tǒng)服務(wù)多年，隨著無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)功能發(fā)生變化，對網(wǎng)絡(luò)特性的要求也發(fā)生了變化，如時延、吞吐量、支持各種QoS多媒體業(yè)務(wù)動態(tài)流量\差錯率、頻譜帶寬、節(jié)點連續(xù)不斷進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?，這些都對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)。
4 結(jié)束語
以上對4G的目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了一些探討，具體的實現(xiàn)還會面臨著許多問題。但是4G的曙光已經(jīng)出現(xiàn)，可以預(yù)見，隨著技術(shù)的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，下一代的移動通信世界必將會更加燦爛輝煌。 參考文獻(xiàn)
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