时间：2022-03-30 13:11:58
摘 要：无线电能传输技术是一种利用电磁效应或者能量转化作用而实现的新型输电方式，并且有着安全可靠等诸多特点。但是我国的无线电能传输技术起步时间较晚，还没能够很好的进行普及，目前也只是英语与一些比较特殊的场合。本文就无线电能传输技术的研究现状以及应用进行了分析研究。
关键词：无线电能传输；研究现状；应用
随着电能传输技术的不断发展与进步，使得无线电能传输这门技术受到的关注程度也变得越来越高，并在某些场合中表现除了传统电能运输模式所无法比拟的独特优势，并大大的提升了整个电能传输郭恒中的安全性、可靠性与便捷性。但现阶段的无线电传输技术中扔存在着一些缺陷，这就要求相关的研究人员能够不断的进行深入的研究。
一、无线电能传输技术的发展现状
在进行电能传输的过程中，一般都是将电缆线作为整个传输的媒介。而在这一过程中经常会出现传输耗损、线路老化等诸多因素，并且对整个设备供电的安全性以及可靠性都有着很大的影响，并严重的缩短了设备的使用寿命。而且子啊矿底与海底等特殊的场合，这种传统电缆供电的方式所产生的缺点往往会带来非常严重的后果，甚至会造成爆炸与火灾等，从而带来了巨大的安全隐患以及经济损失。而在人们的日常生活中，大量的电源线存在也会给人们的生活带来巨大的不便。
而在19世纪中后期。著名的电气工程师尼古拉、特斯拉就提出了无线电能传输技术这一概念，并且还进行了相关的实验研究，但因为当时的电能传输技术以及财力等因素的限制，使得该技术仅仅存在于一个构想的阶段。而随着电磁波理论的进一步发展，古博等人在理论上进行了自由空间中波束导波传输能力的研究，并通过大量实验研究证实了其可行性。带了20世纪初期，日本工程师发明了一种可以进行无线电能传输的定向天线，并能够借助微波的形式进行能量的传送。而雷声公司的布朗等人则在此基础上又进行了大量的研究工作，并且设计出来了有着高效率与简单架构的半导体二极管天线，这也使得无线电能传输方式利用微波进行这一方式得到了广泛的研究。直到现阶段为止，已经可以利用微波进行电能的有效传输，并能够充分的实现大功率、远距离的无线电能输送。
而直到现阶段为止，无线电能传输技术主要有着下图所示的输送方式：
而我国在无线电能传输技术领域的研究起步相对比较晚，而从本世纪初国内才开始初步的进行相关的研究，但研究的方向也是集中在感应式的非接触无线电能传输技术以及磁耦谐振式的无线电能传输技术上面。其研究工作最开始是由中国科学院电工研究所进行研究的，到了2002年，重庆大学也开始进行无线电能传输理论的系列研究，而东南大学则在2006年提出了电厂耦合的光电机技术。而2011年10月在天津召开的国内首次“无线电能传输技术”的专题讨论会上面，相关专家们进行了其研究进展与存在问题的讨论与研究，并且达成了“天津共识”而这次会议对于无线电能传输技术在我国的应用与推广研究都有着非常重要的意义。
二.无线电能传输技术的应用领域以及发展趋势
（一）动汽车领域
将无线电能的传输技术运用到电动汽车上面，能够有效的解决各类充电桩的建设问题，还能够在一定程度上缓解因为电动汽车规模变大而造成的国家电网的冲击。而现阶段电动汽车的无线供电技术在国内外的各个科学机构中有着积极的研究，并且取得了显著的成果。而电动汽车的无线充电技术也已经成为了当今世界进行研究的重点问题。而利用无线电能的传输技术在电动汽车声的应用，还可以使得规模化后的电动契合能够作为整个电网环节中的储能设备，并能够对职能电网给予更加积极的推进作用。
（二）智能家居领域
近年来智能家居这一观念开始被人们所关注，而在智能家居中其无线供电模式能够很好的摆脱传统充电线缆的限制，并能够为人们带来更加快捷与人性化的生活体验。并在整个电能的传输技术中彰显出了自身特有的优势。目前无线鼠标以及笔记本无线充电终端的出现，也都是无线电能传输技术在日常生活中的具体体现。
（三）医疗设备领域
在医疗的设备之中进行无线电能传输技术的运用，主要是集中在了植入式的医疗设备的无线供电过程之中，比如说心脏起搏器以及全人工心脏的电能供应。一般来讲，植入式的医疗设备其所需要的供电功率都比较小，这就可以采用经过表皮的直接供电以及植入式电池无线供电的方式来为这些医疗设备的正常运行提供足够的电能。而运用无线电能传输技术进行植入医疗设备的供能，能够有效的避免皮肤与导线的直接接触，从而减少了感染的可能性，而没有直接的电气连接还能够有效的提升整个设备对于人体的安全等级。
结束语：
无线电能的输送并非是一个新的概念，但是相关新的技术与新型材料的出现，也使得其逐渐演变成了一门新的学科。而无线电能输送技术其特有的优势，也能够很好的应用在汽车、家居以及医疗等多个领域上面，并能够很好的促进这些领域的进一步发展。本文就无线电能传输技术的发展现状以及具体应用进行了详细的分析，希望能为我国该项技术的进一步发展提供一些理论上的帮助。
参考文献
摘要：
认为毫米波大规模多输入多输出（MIMO）无线传输能够拓展利用新频谱资源，深度挖掘空间维度无线资源，大幅提升无线传输速率，是未来无线通信系统最具潜力的研究方向之一。基于毫米波大规模MIMO无线传输基本架构，论述了信道建模、信道信息获取、多用户无线传输及联合资源调配等毫米波大规模MIMO无线传输关键技术。
关键词：大规模MIMO；毫米波通信；信道信息；波束赋形
Abstract：Millimeter wave massive multiple-input multiple-output （MIMO） wireless transmission is a promising technology for future wireless communications as it can expand the use of new spectrum resources， efficiently exploit the space domain wireless resources， and significantly improve the wireless data transmission rate. Based on the millimeter wave massive MIMO architecture， this paper presents a brief overview of the key techniques in millimeter wave massive MIMO wireless communications， including channel modeling， channel information acquisition， multiuser transmissions， and joint resource allocation.
Key words： massive MIMO； millimeter wave communications； channel information； beamforming
随着现代信息社会的高速发展，各种移动新业务需求持续增长，无线传输速率需求将继续呈现指数增长趋势。预计于2020年商用的第5代移动通信系统（5G）的传输速率需求将是目前在营的第4代移动通信系统（4G）的1 000倍[1]。在当前无线频谱资源日趋紧张的情形下，如何进一步满足5G无线通信持续增长的速率需求，成为未来移动通信技术面临的关键问题。
当前，世界各国正广泛开展对5G关键技术的研究。5G新技术将可能涉及物理层传输技术及载波频段等多个层面[1]。在物理层传输层面，基于大规模多输入多输出（MIMO）的无线传输技术能够深度利用空间维度的无线资源，进而显著提升系统频V效率和功率效率，已经成为当前学术界和工业界的研究热点之一[2]。而另一方面，在载波频段的层面，由于当前6 GHz以下蜂窝频段频谱资源的短缺，利用毫米波频段实施无线通信也吸引了广泛的研究兴趣[3-5]。
由于毫米波频段上相对较高的电波传播损耗，毫米波无线传输技术的研究早年大多侧重于短距离通信场景[5]，相关的技术无法直接应用于大范围覆盖的移动通信场景。考虑到毫米波频段上波长相对较短，大规模天线阵列能够被同时装配到基站与用户侧。进而，通过大规模天线阵列所提供的较高波束赋形增益能够补偿毫米波频段上相对较高的传播损耗。因此，探索毫米波大规模MIMO无线传输技术在大覆盖移动通信场景中的应用，正在成为研究者们关注的重要研究方向[3-6]。
针对毫米波大规模MIMO无线传输，文献中出现了一些初步的研究工作报道，这些工作涉及信道建模、信道信息获取及系统性能分析等多个方面[7-19]。从已见报道的工作可见：
（1）毫米波频段上宽带大规模MIMO信道的理论和实际建模的工作相对较少，还没有出现受到广泛认可的毫米波大规模MIMO信道模型。
（2）移动场景下毫米波信道存在严重的多普勒效应，瞬时信道信息获取存在瓶颈问题；文献中所报道的传输方法大多基于准确获取瞬时信道信息的理想假设，存在实现复杂度较高等问题。
（3）统计信道信息相对于瞬时信道信息变化较为缓慢，利用统计信道信息可以辅助毫米波大规模MIMO无线传输设计，提升系统传输性能。
（4）毫米波大规模MIMO无线信道在波束域呈现能量集中等特性，在波束域实施毫米波大规模MIMO无线传输能够缓解毫米波信道的高路径损耗，同时深度利用空间无线资源，实现多用户共享空间无线资源。
由此可知，毫米波大规模MIMO无线传输技术研究尚处在起步阶段，存在着具有挑战性的基础理论和关键技术问题。为充分发掘其潜在的技术优势，需要探明典型移动场景下的毫米波大规模MIMO信道模型，并在实际信道模型、适度导频开销以及实现复杂度等约束条件下，分析其系统性能，进而探索最优传输技术，解决毫米波大规模MIMO无线传输所涉及的信道信息获取瓶颈问题、系统实现复杂度问题以及典型移动场景下的适用性问题等。
毫米波大规模MIMO无线传输能够拓展利用新频谱资源，并能深度挖掘空间维度无线资源，大幅提升无线传输速率，是支撑未来宽带移动通信最具潜力的研究方向之一。
1 信道建模
信道建模是通信系统设计的基础。在毫米波宽带大规模MIMO无线通信环境下，基站侧与用户侧均配置大规模天线阵列，信道的空间分辨率得到显著提升。此外，考虑毫米波在大气中的传播特性，毫米波信道在大尺度路径损耗、空间稀疏性、多径特性以及多普勒特性等方面与传统微波信道有着显著不同。研究和利用毫米波宽带大规模MIMO信道特性，具有重要的理论和实用价值。当前，尽管毫米波大规模MIMO无线传输已引起学术界和工业界的广泛关注，但相关的理论和实际建模的研究工作较少[7-8]，尚未有广泛认可的信道模型出现，这在一定程度上制约着毫米波宽带大规模MIMO无线传输技术研究工作的开展，相关的理论研究大多建立于准确已知瞬时信道信息的理想假设。为了突破这一局限，需要开展典型移动场景下毫米波宽带大规模MIMO信道的统计特性分析与建模。
值得指出的是：目前已有文献报道了一些初步的信道建模理论和实测结果，展示出在大规模MIMO系统中，随着天线数目的增加，不同用户的基站侧信道统计特征模式矩阵趋于一致，仅取决于基站侧天线阵列配置[9-11]。利用这一特性，可以着重开展统计特征模式域（物理实现上可解释为波束域）信道特性的研究。一些近期的研究结果表明：毫米波大规模MIMO波束域信道元素在多径扩展以及多普勒扩展等方面呈现出新的特征[12]，进一步深入开展各种典型场景，特别是大覆盖移动场景中毫米波大规模MIMO波束域信道特性分析和建模研究具有重要的理论意义和实用价值。
2 信道信息获取技术
信道信息对于毫米波大规模MIMO无线传输性能起着重要影响作用。在毫米波大规模MIMO无线通信系统中，随着收发两侧天线数目和带宽的增加，信道参数数目显著增加。同时，毫米波频段信道的多普勒效应与传统频段信道相比更为明显。因此，信道信息获取在毫米波大规模MIMO无线通信系统中成为瓶颈问题。目前已有一些文献报道了毫米波大规模MIMO信道信息获取的研究工作[13，14]。值得注意的是：利用毫米波频段波束域信道的近似稀疏以及多普勒扩展特性，可以有效降低信道信息获取所需的开销[10]。进一步发展完善各种典型场景下波束域信道信息获取技术具有必要性。
统计信道信息可以用于优化导频设计，提升瞬时信道信息估计性能及系统传输性能。当前，尽管利用统计信道信息辅助毫米波大规模MIMO无线传输设计已经得到了一些研究者的关注，但是统计信道信息获取的相关研究工作较少。目前已有一些文献报道了大规模MIMO统计信道信息获取的初步研究结果[15-16]，然而这些方法大多并未针对毫米波大规模MIMO无线传输场景。利用毫米波宽带大规模MIMO波束域信道新特性，进一步开展相应的统计信道信息获取方法研究具有重要性。
3 多用户无线传输技术
如何优化设计多用户空分多址无线传输系统，涉及发送端和接收端所能获取的信道信息。在毫米波大规模MIMO无线传输系统中，随着收发两侧天线数目和带宽的增加，信道信息的获取成为瓶颈问题。与此同时，传统传输方案中通常采用的正则化迫零等方法涉及到复杂的大维矩阵求逆运算，实现复杂度较高[17]，这意味着毫米波大规模MIMO无线传输理论方法将不同于现有的MIMO传输理论方法。与瞬时信道信息相比，统计信道信息变化较为缓慢，获取开销较小。能否突破传统传输方案中信道信息获取的瓶颈问题，在发送端仅知统计信道信息的情形下，实现多用户共享空间无线资源和高性能低复杂度的毫米波大规模MIMO无线传输，是有待解决的重要问题。
目前已有一些文献报道了初步的研究工作，结果表明：在发送端仅知统计信道信息的情形下，通过适当的资源调配，在波束域施毫米波大规模MIMO无线传输可以以较低的实现复杂度获取相对较高的性能[16]，[18]。进一步发展发展完善毫米波大规模MIMO波束域多用户无线传输技术具有重要的实用价值。
此外，在完整的无线通信系统中，基站不仅要实现与各个用户之间的高速数据通信，还需要向小区中的所有用户发送控制信息，此时基站发送信号要具有全向特性，如何将具有全向特性的分集传输和空时编码传输理论方法拓展到毫米波大规模MIMO无线传输场景，实现高效的控制信息传输，值得深入研究[19]。
4 多用户联合资源调配技术
为实现多用户空分多址传输，需要高效的多用户资源调配理论方法，确定可以在同一时频资源上进行空分多址传输的空分用户组和与每个用户通信的空间资源。在毫米波大规模MIMO无线传输系统中，基站与各个用户进行通信的空间资源通常是基站侧统计特征模式所确定的波束资源，开展利用统计信道信息的资源调配理论方法研究具有理论意义和实用价值。目前文献中已有一些关于资源调配的研究工作报道，然而这些工作大多基于准确已知瞬时信道信息的理想假设，具有一定的局限性。发送端仅知统计信道信息的多用户联合资源调配技术的研究值得进一步深入开展。此外，多小区协作能够降低传输中断概率，进而解决毫米波信道所面临的传播遮挡等问题，开展多小区协作情形下的毫米波大规模MIMO分布式低协作开销联合资源调配技术研究具有实用性。值得注意的是：在毫米波大规模MIMO无线传输系统中，联合资源调配所涉及的问题规模通常较大，结合大数据机器学习等理论[20-21]探索相应的低复杂度快速资源调配算法具有重要的实用价值。
5 结束语
毫米波大规模MIMO无线传输能够拓展利用新频谱资源和深度挖掘空间维度无线资源，大幅提升无线传输速率，是未来无线通信系统最具潜力的研究方向之一。相关理论方法尚处于起步阶段，存在着信道信息获取“瓶颈”和系统实现复杂性等问题。基于毫米波大规模MIMO无线传输基本架构，文中我们讨论了信道建模、信道信息获取、多用户无线传输及联合资源调配等毫米波大规模MIMO传输关键技术的研究进展。
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关键词：复杂系统；自组织；协同分集；协同编码
中图分类号：TN911.3 文献标识码：A
文章编号：1004373X(2008)0503703
Technology Route and Research Present State of MIMO Wireless Transmission Diverisity
and Coding Technology Based on Complex System Self-organizing
XIAO Hailin NIE Zaiping2
(1.College of Information and Communication,Guilin University of Electronic Science and Technology,Guilin,541004,China;
2.College of Electronic Engineering,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu,610054,China)
Abstract：Space-time coding technolgy is proposed by combing space diversity and coding modulation technology to obtain diversity and coding gain,and excellently resist fading performance.Traditional space-tiem coding and Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) technique exploit space diverisity through multple transmit receive antennas.However,due to the size of a mobile and carrier frequency consrraints,achieving space diverisity though multiple antennas may not be possible.Cooperative deversity has recently emerged as an alternative way to achieve diversity and coding gain,which has not feedback of Channel State Information(CSI),dynamic resource allocation is proposed,and also improve end-to-end communication quality of service and channel capacity.
Keywords：complex system;self-organnization;cooperative diversity;cooperative coding
1 引 言
随着移动通信业务规模和种类的迅速发展，如何有效地利用相对贫乏的频谱资源提供更高质量、更高速率的通信服务是亟待解决的难题。最近Foschini等学者从理论和实验上验证了移动通信两端应用多天线收发(即MIMO技术)，可充分利用信号的空间特性，明显改善通信质量和频谱利用率，在学术界和工业界引起了高度的重视。
MIMO技术虽然被认为是解决现有无线通信瓶颈，提高通信容量和通信质量的关键技术，但由于MIMO信号的传输机制复杂度，严重限制其工程可实现性。另外，复杂的无线通信环境也加大了MIMO技术的工程实现难度。
基于复杂系统自组织MIMO无线传输分集和编码技术，能对抗复杂多变的无线通信环境，继而显著改善系统性能，能从物理的角度解释信号复杂传输机制，获得分集增益，无需通过信道反馈信息，动态分配资源,提高了端到端的通信服务质量(QoS)和信道容量。
2 基于复杂系统自组织MIMO无线传输分集和编码技术研究现状
近年来，基于多发多收天线技术[1，2]的MIMO矢量传输方法提供了从根本上提高无线通信系统信道容量和频谱利用率的新途径。然而，与常规单天线收发通信系统相比，MIMO通信系统中多天线的应用面临大量亟待研究的问题。
2.1 多天线分集系统理论研究
天线分集是一种对付移动通信衰落的有效技术，其基本原理在于经历不同衰落的多径信号仅仅是部分相关的，他们同时处于深衰落的概率很低，适当合并他们则可能提高链路的可靠性，从而提升传输的数据速率或降低系统的发射功率。决定分集性能的重要因素是分集支路之间的相关性，为获得良好的分集性能[3，4]，要求该相关性系数低于0.7。天线分集主要包括空间分集、极化分集和角度分集，他们分属于天线分集中的空间、极化与角度维，实际中难以独立应用各维，而是多维联合应用。如何协调分集技术，降低信号空域相关性，提高信息的传输速率是信息论方法研究还未解决的难题。
2.2 空时编、解码与处理
空时编、解码与处理是实现MIMO的关键技术[5-8]，传输信息首先经空时编码形成多个数据子流，由多天线发射阵的各天线并行发射出去，经无线多径信道传输后，多天线多通道接收机将多路接收信号空时处理算法分离数据流并解码，以实现近于最佳的处理。典型代表为空时格形码和空时分组码。空时网格码要求矢量Viterbi算法译码，设备相当复杂。空时分组码提供的分集增益和空时网格码一样,都与发射天线数相等，不足之处是提供的编码增益最小，甚至为0。除这两种编码外，还有几种先进的空时编码，如线性扩展码、正交空时分组编码(OSTBC)、线性扩展空时码以及Turbo编码等。然而，至今还不清楚究竟哪种编码最好、采用哪种编码技术对接收数据解调和译码效果最佳。
2.3 复杂性科学
随着现代科学技术的飞速发展，我国的船舶行业也得到相应的支持，船舶的制造、管理手段有了明显进步，相对于船舶的建造、质量、管理等方面也都提出更高的标准要求。现代船舶的管理理论是将无线传输技术融入到船舶远程管理中，形成一项专业技术理论的管理方法。本文中对无线传输技术下船舶远程管理进行研究。
【关键词】无线传输技术 船舶 远程管理
船舶的建造通常投资大、造价高、建造环境差、施工地点多变，为了提高船舶的有效运行和可靠性，船舶的管理方法需要得到创新。随着自动化技术和无线传输技术的发展，基于无限传输技术在船舶的远程管理中得到了大量应用。
1 无线传输平台在船舶远程管理中的应用
无线传输平台包括了船台端、服务端和客户端三个层面。运行的原理是：船台端的数据通过无线网络接入到Internet，由Internet接入到服务端，再将数据存储于数据库中。用户可以在客户端通过访问服务器对船舶进行实时监控。无线传输系统可以支持多个客户端的运行。
无线传输的内容包括船舶定位系统数据（DPM）、系统监控数据（SCADA）和系统报警数据（AMS）。
DPM能够显示出船舶的运行现状；SCADA能够采集到监控数据和控制系统，显示出全船的机械控制和状态；AMS能够显示出船舶设备运行的状态并能够激活报警系统。
2 无线传输技术在船舶远程管理中的应用
无线传输技术分为5种技术：VPN技术、CDMA1X技术、低宽带的通讯技术、实时传输技术和历史数据传输技术。
VPN技术是Virtual Private Network的缩写，中文翻译为虚拟专用网。此技术是利用公共网络接入到IP网络中，通过数据传输将用户的数据通过IP网络传送给目的网络的一种网络服务。
VDMA1X技术的特点是传输速度快，能够达到100Kb/s；网络容量大、接通率高；网络覆盖面广，安全稳定，不掉线。
低宽带的通讯技术为船舶提供了方便，船舶的运行中信号强度较弱，路由器在运行中经常断线，低宽带的应用采用点到点传输，传输率为2Kb/s，并且是相对传输。
实时传输技术是将船台端、客户端的信息数据通过网络连接，远程向各个船舶船台端发送数据，此种传输技术拥有自动检测功能，当传输过程中，在一定的时间内，对方没有接受数据，实时数据将终止传输。
历史数据传输是当系统中生成一种新的数据时，便将之前数据存入到时间队列中，保存成一定时间内的文件。由于历史数据的容量非常大，远程船舶的数据受到宽带传输的限制，如果长时间内未完成传输，数据造成积压，这种情况下，未上传的数据将存入未传数据列表中，等宽带空闲时，用户手动上传。
3 无线传输技术的组成
3.1 硬件组成
硬件组成主要由路由器、服务器和工作站组成。
船舶的自身已经安装了DPM、SCADA、AMS系统，在使用无线传输技术时需要做好网络安全保护，因此，需要选用带有防火墙功能的路由器，这类路由器应该选用ETPro系列的无限VPN路由器，可以具有拨号功能，并配有1-2个SIM卡槽，可以使用无线上网功能的SIM卡；服务器可以选用惠普公司的企业服务器；工作站可以选用惠普公司的商用计算机。
3.2 软件组成
软件是由船台端、服务端和客户端组成。
3.2.1 船台端的上传程序功能体现在
与服务中心建立通讯连接，需要用户验证；能够接收服务器的指令；具有主动上传实时数据功能；具有主动上传历史数据功能。
3.2.2 服务端中心程序的主要界面和功能体现在
能够与船舶平台、客户端之间建立通讯连接；接受船舶之间的上传数据；向船舶平台发送指令；向客户端发送数据；向客户端提供历史数据下载；分析船舶之间的历史数据。
3.2.3 客户终端程序的功能展示在
能够与服务中心建立通讯连接，并需要对用户进行验证；能够接受服务中心的数据；下载历史数据；选择下载船舶的实时数据。
4 实际应用效果
无线传输技术运用在船舶远程管理中，在网络信号覆盖区域中，全船的三大系统中的全部数据均可以在5秒内上传完成。并通过数据分析处理程序将船舶的耗油量、日产量、月产量等进行分析，并且在网络不通畅的情况下，可以断点传输，保证了数据的完整性。
在船舶施工过程中，可以通过无线传输技术对船舶进行远程指导、管理，提高船舶制造效率。例如，一搜挖泥船月平均产量在30万方左右，若使用远程传输系统进行作业指导，则月产量可提升约3万立方米，这直接提高了船舶的经济效益。另外，船舶的工作环境差、机械磨损大，利用远程无限传输系统对船舶进行整体监控，使船舶管理人员对船舶的工作情况十分清楚，能够及时发现设备故障，并及时准备备件，能够有效提高船舶的工作效率和运行时间。
5 无线传输技术在船舶远程管理中的意义
使用无线传输技术，能够对船舶的运行对工作进行实时监控。如果船舶的工作地点较为陌生，可以通过无线传输技术对陌生水域进行分析，及时提供专家的专业指导意见，能够提高实际经济效益，并且可以减轻人力投入，管理人员只需在监控室内进行传播监控，就可以将多艘船舶进行施工作业指导，极大的减轻了人力资源，并提高了生产效率。
6 结论
无线传输技术是一种新型的船舶管理系统，应用初期便得到行业的认可。随着系统应用范围的扩大及完善，建立起具有管理控制的远程传输平台，对与船舶制造与管理方面十分有利，船舶工艺水平也明显提高，增加了企业的市场竞争力。
参考文献
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【关键词】无线供电；耦合谐振；中继谐振线圈；传输距离；传输效率
0 引言
无线供电系统作为一种新型供电系统，在安全快捷性能上与传统的有线输电系统比较具有显著优势，而在无线供电方式中由于耦合谐振供电技术能够实现中等传输距离以及高效率传输，因此在安全性和可靠性等方面比其他传输方式更有优势。研究表明发射线圈和接收线圈直径的增大，可以有效提高传输距离，但大尺寸线圈又容易受到环境的限制；虽然减少发射端和接收端的负载能够提高传输距离，但增加线圈电流强度的同时使得电感线圈的功率增大，使得传输效率变低。而使用高无载Q值的线圈谐振器虽然能够降低线圈损耗来弥补自身效率较低的情况，但是相应的成本又较高。本文通过分析来验证添加设计的无源中继谐振线圈可以有效降低负载以及线圈的能量消耗。使得各模块在系统运行过程中消耗少量的系统能量，实现提高无线供电系统传输距离和效率的目的。
1 无线供电系统的原理及特点
1.1 无线供电基本原理
无线供电系统从基础原理来说，其源自于1889年由物理学家尼古拉.特斯拉提出的无线电力传输技术。目前发展的无线供电技术从技术层面上分析一般有两种拓扑结构，其一是利用2个线圈进行无线电能传输，称为两线圈结构；另一种为了满足电源的匹配以及实现相应系统的负载匹配，在原有的2个谐振线圈基础上添加2个感应线圈，使电源和发射线圈以及负载与接收线圈有效隔离，我们称这种结构为四线圈结构。
1.2 无线供电系统特点
耦合谐振供电系统其技术可追溯到美国麻省理工大学（MIT）的科学家在2007年首次提出的磁耦合谐振技术，其基本原理是利用两个具有相同本征频率的谐振线圈，在一定的距离条件下，通过在本征频率处耦合谐振，达到电能传递的目的。近年来无线供电技术被广泛利用，但目前来看，无线供电技术尚未成熟还处于初级阶段，很多问题有待解决，而目前开发出来的无线供电系统的传输距离和功率都较低，如何提高无线供电系统的传输距离和功率成为现在无线电能传输技术的一个瓶颈。
2 整体设计方案
本文研究的无线供电系统使用的中继线圈是在传统两线圈式无线供电系统上，在发射和接收线圈中间加入一个尺寸、参数与发射和接收线圈完全一样的中继线圈，其位置位于发射线圈和接收线圈中间，同时三线圈的高度满足同轴平行。加入的中继线圈上需要接有谐振电容，以便保证中继线圈谐振频率与发射和接收线圈保持一致，满足发射-中继-接收三个线圈处在相同的状态实现谐振耦合。中继线圈上的寄生电阻在系统运行过程中损耗少量能量，可以忽略不计。中继线圈的作用是将发射线圈发出的变化的磁场耦合到中继线圈上，然后中继线圈与接收线圈之间再次耦合，将电能传递到接收线圈，实现电能从发射端到接收端的传输。最后由接收端的整流与调整模块接收并且提供给负载使用。
由耦合谐振供电系统原理可知设计要求发射线圈，中继线圈以及接收线圈必须本征频率相同才能达到最大传输效率。同时要使得电磁能量高效率的传输到接收线圈，合理的设计各无线供电模块以及优化各项数据也可使得系统传输距离和效率有效稳定提高，其原理与作用也可以由前文提到的两种拓扑结构得到。
3 无线供电系统结构分析
在基础的无线供电系统中分析线圈的拓扑结构，从增加线圈的角度出发，通过增加一个线圈的方法，来研究和设计其传输和效率问题。从量子力学的电磁理论上分析出磁场能量传输按照曲线路径传输，而不是跟没有中继谐振线圈的无线供电系统那样直线传输，其曲线传输有利于接收线圈接收磁场能，因此可以得到增加一个线圈可以有效的提高传输距离和效率。当接收线圈存在偏移现象时，我们可以通过调整中继线圈的方向或者改变它的参数等来使得传输效率增加。传统的两线圈式无线供电系统在电能的传输距离和效率上都相对不高，而增加一个中继谐振线圈在保持电能传输的同时还可相对的提高传输距离和传输效率。其等效电路模型如图1所示：
如图所示图中L1，L2，L3分别是发射线圈，中继谐振线圈以及接收线圈的电感量，C1，C2，C3为发射线圈，中继线圈以及接收线圈的谐振电容。那么其谐振时电感电容应该满足公式W=1=1=1，其中？棕0为原来的系统谐振频率，k1为发射和中继线圈的耦合系数，k2为接收和中继线圈的耦合系数，当使用一个中继谐振线圈时，其在效率峰值处的频率为根据公式原理可以在系统原有线圈发生偏移时对其中继线圈的数据进行研究和设定，得到中继线圈的最优线圈距离和偏转角度，使得系统重新实现高效率的电能传输。
4 系统软件设计
通过matlab仿真可以得到距离，频率，以及效率等各数据之间的关系，通过图像比对进行比较加入中继谐振线圈和没加入中继谐振线圈的无线供电系统其传输效率和传输距离之间的差别，得到加入中继谐振线圈的无线供电系统比没加入中继线圈的系统在传输距离和效率上有@著提高。
5 结语
本文从耦合谐振无线供电系统的定义以及结构出发，通过对加入中继谐振线圈的无线供电系统基本结构和工作原理的阐释，得到加入中继谐振线圈可以有效率提高传输距离和效率。
【参考文献】
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1.1ATM网络传输技术
ATM是一种基于信元的交换和复用技术,即一种转换模式,在这一模式中信息被组织成信元。它采用固定长度的信元传输声音、数据和视频信号。每个信元有53个字节,开头的五个字节为信头,用以传输信元的地址和其他一些控制信息,后面的48个字节用以传输信息。利用标准长度的这种数据包,通过硬件实现数据转换,这比软件更快速、经济、便宜。同时,ATM工作速度有很大的伸缩性,在光缆上可以超过2.5Gbps。
在网络传输中,为了使多个用户共享高速线路,通常采用时分复用方式。时分复用方式又可分为同步传输模式和异步传输模式。在数字通信中通常采用同步传输模式,这种传输模式把时间划分为一个个相等的片段,成为时隙,一定量的时隙组成一个帧,一个信道在一个帧里占用一个时隙,一个用户占用一个或多个信道。而在异步传输模式中,各终端之间不存在共同的时间参考,各个时隙没有固定的占用者。在ATM中时隙有固定的长度而且比较短,一个时隙传输一个信元,每一个信元相当一个分组。各信道根据业务量的大小和排列规则来占用时隙,信息量大的信道占用的时隙多。
1.2SDH传输技术
SDH是取代PDH的新数字传输网体制,主要针对光纤传输,是在SONET的标准基础上形成的。它把信号固定在帧结构中,复用后以一定的速率在光纤上传送。SDH是在电路层上对信号进行复用和上下。当带着信号的光纤通ODF(光纤分配架)进入ADM时,信号必须通过O/E转换和设备上的支路卡才能下成2Mb/s的基本电信号,并经过通信电缆和DDF(数字配线架)接到用户接口或基站BTS(基站收发信机)。
1.3MSTP传输技术
MSTP依托于SDH平台,可基于SDH多种线路速率实现,包括l55Mb/s、622Mb/S、2.5Gb/s和10Gb/s等。一方面,MSTP保留了SDH固有的交叉能力和传统的PDH业务接口与低速SDH业务接口,继续满足TDM业务的需求;另一方面,MSTP提供ATM处理、以太网透传、以太网二层交换、RPR处理、MPLS处理等功能来满足对数据业务的汇聚、梳理和整合的需求。
1.4RTKGPS网络传输技术
随着GPS无验潮测深技术应用的不断深入,传统电台数据链的传输模式已不能满足长距离RTK作业的需要。而网络RTK技术则是利用网络来取代UHF电台进行数据传输,它传输距离远,信号稳定,抗干扰性强,已成为数据链传输的新宠。
通用分组无线业务GPRS,是在GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务,GSM是一种使用拨号方式连接的电路交换数据传送方式。GPRS利用现有通信网的设备,通过在GSM网络上增加一些硬件和软件升级,形成一个新的网络逻辑实体。
1.5WDM传输技术
WDM(或DWDM)是在光纤上同时传输不同波长信号的技术。其主要过程是将各种波长的信号用光发射机发送后,复用在一根光纤上,在节点处再对耦合的信号进行解复用。WDM(或DWDM)系统在信号的上下上既可以使用ADM、DXC,也可以使用全光的OADM和0XC,WDM(或DWDM)是基于光层上的复用,它和SDH在电层上的复用有着很大的区别。同时,通过OADM进行光信号的直接上下,无需经过O/E转换,而拥有EDFA的WDM(或DWDM)可以进行较长距离的光传输而不需要光中继。
2接入网技术
随着通信技术的快速发展,人们对铁路通信技术提出了更高的要求,铁路部门必须采用先进的、现代化的有线和无线通信的传输和接入方式,实现铁路通信网的升级,发挥铁路通信网在国民经济中的社会效益和经济效益。
接入网技术是铁路通信中一项关键技术,由于原有用户铜缆接入的普遍性和现在光纤技术的发展,接入网建设就必须考虑通信网络的现状与发展,这就决定了接入网技术的多样化。接入网从接入方式上可分为有线接入和无线接入。
2.1有线接入技术
(1)高速率数字用户环路技术。
通过2-3对双绞线双向对称传送基群数字速率信号,传送距离为3km-5km,上行速率与下行速率相等。通过回波抵消技术实现在一对双绞线上全双工传输,通过特定的编码和调制方式提高传输质量,用多线对并行传输,以降低每对双绞线上的传输速率,增加无中继传输距离。
(2)非对称数字用户环路技术。
它的上行速率和下行速率不相等,下行速率可高达(9-10)Mbit/s,上行速率只有数十或数百kbit/s,此技术适用于视频点播VOD系统;其高速下行信道可向家庭用户提供多路的数字图像信号及低速语音信号,而上行信道用于传送用户控制信号。ADSL的优势在于它几乎不需要对现有的对1双绞线作任何改动就可获得高传输速率。
(3)混合光纤同轴电缆接入技术。
它是基于有线电视系统CATV发展起来的。在有线电视中心与地区中心、地区中心与光节点之间采用光纤连接,光节点与用户设备之间采用同轴电缆连接。其主要是使用副载波调制,将CATV原有的单向传输系统改造成双向传输系统。HFC可以充分利用现有的CATV网络,进行少量投资,就可形成一个支持多种业务的宽带综合业务网。
(4)光纤用户环路技术。
以光纤为主要传输媒介,根据光纤向用户延伸的距离,可以分为FTTC(光纤到路边),FTTB(光纤到大楼),FTTH(光纤到家)等。FTTB是用户接入信息高速公路的最终理想目标,但根据现有通信发展的实际,FTTC、FTTB与铜缆相结合的用户接入,虽然是有过渡性质的折衷方案,但价格相对经济,并且在时机成熟时易扩展到FTTH,所以是现实并且可行的。
2.2无线接入技术
无线接入网是在接入网中部分或全部引人无线传输媒介,为用户提供固定终端业务和移动终端业务。无线接入可分为固定接入和移动接入两大类。其基本结构由控制器、基站和用户终端设备构成。应用技术主要包括微波1点多址技术、蜂窝技术和微蜂窝技术等。无线接人由于其灵活方便易于建设,目前已得到极大的重视。
集群通信系统是一种功能强大的专用移动通信系统,是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术紧密结合的产物。它集交换、控制、通信于一体,通过无线拨号的方式把一组信道自动最优地动态分配给系统内部用户,最大限度地利用系统资源和频率资源,降低系统内呼损,提高服务质量。由于它具有群呼、组呼、强插、强拆等功能,特别适合于调度指挥以及应急、抢险等场合,并较好地解决了通信频率合理分配的问题,因而倍受专业运营管理部门的青睐,被确定为现行铁路移动通信方式的首选类型。
3结语
铁路通信网是保证行车安全、提高运输效率的有力工具,我国铁路引入现代通信技术还不久,对铁路通信工程建设还需要一段时间对其了解、分析和试验,对其中所要注意的问题,特别是技术问题要认真对待,只有这样才能为铁路通信现代化作出贡献。
参考文献
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【关键词】 WIFI技术 无线传输 研究
WIFI技术是指基于IEEE802.11协议的无线局域网接入技术，可以提供热点覆盖、高速率数据传输、无线接入等服务，可以很好地满足人们对WLAN服务的需求，在一定程度上作为4G业务的补充。目前WIFI技术已经更有了比较广泛的应用，在大型商场、咖啡店、候车厅等地方都有WIFI覆盖，但这种无线传输方法的安全问题一直令人担忧。
一、WIFI技术
1.1 WIFI技术简介
WIFI技术是一种短距离无线技术，主要应用于局域网中，但近年来也有大范围WIFI覆盖的无线传输方法在研究与应用中。WIFI技术主要使用2.4 GHz附近频段，基于IEEE 802.11协议的设备作为信号发射设备，通过自动调整带宽来保证信号传输的可靠性和稳定性具，有组网简单，可扩展性好等特点。与同属无线传播技术的蓝牙传输技术相比，WIFI技术的覆盖范围更广，传输速度更快，适合高速数据传输[1]。WIFI技术最主要的优势是无需布线，适合移动办公的需要，用户主需要将支持无线的设备拿到WIFI覆盖区域即可高速连接因特网，并且与有线以太网的整合十分方便，组网需要投入的成本较低，具有较高的可靠性，目前很多公共场所都有WIFI覆盖。IEEE 802.11协议规定的信号发射功率不超过100 毫瓦，实际发射功率多为60-70毫瓦，对人体无较大伤害，与手机的发射功率（200毫瓦 - 1瓦）相比，辐射更小。
1.2 WIFI技术国内外研究进展
国外WIFI技术发展比较早且发展迅速，并且已经有了WIFI定位服务等个性化服务来满足当地人们的生活需求。自2004年7月美国费城首次提出建设基于WIFI 802.11b标准的无线Mesh网络后，很多城市已经完成了WIFI覆盖计划，满足日新月异的信息时代的无线上网和传输需求，成为了“无线城市”。国内对WIFI技术的应用尚处于起步阶段，开始运营于2000年，但经过十几年的发展，随着无线设备的普及，人们对无线传输的要求逐渐增多，WIFI技术的发展比较迅速，国内电信、移动、联通三大运营商先后推广了WLAN服务，也为“无线城市”的概念铺垫了基础。目前我国已有北京、上海、杭州等十几个城市开始实施了“无线城市”计划，成为国内信息化发展的标杆。
1.3 WIFI技术应用情况
目前WIFI技术主要作为3G/4G技术的一种补充而存在，在我国的WIFI技术除了基本的上网功能之外并未出现具有独占性、必要性的应用服务，但是对着带有WIFI模块的重点设备不断涌现，各种家用电器产品如电视机、投影仪、数字音响等设备都可以通过WIFI技术与后台服务器建立连接，形成数字化家庭。在汽车工业，德国大众和AutonetMobile公司近期合作推出了一款内置WIFI的车型，使人们无论到哪里都可以随时上网[2]。国内的互联网公司奇虎360推出了一款随身WIFI设备，通过随身WIFI可以使任何一款连着因特网的电脑变身为WIFI信号发射源，节约了用户的上网流量，降低了无线设备的使用成本，具有一定的经济效益。这些由WIFI技术带来的发展和进步都使人们的生活向着数字化和无线化的方向发展，极大地方便了百姓的生活[3]。对WIFI技术的应用研究还有其他一些WIFI新的进展，如利用WIFI技术对矿井下的工作人员进行跟踪定位，并进行考勤，对矿井下的施工和日常生产进行科学管理、合理调度，提高了信息与管理的相互反馈，保证了井下施工人员的安全。
二、无线传输方法分析
2.1 无线传输方法的优势
WIFI技术可以说的近年来发展最为迅速的无线传输方法，随着无线技术的日益发展，无线传输技术在各行业被越来越多地接受，这种信息传输方式也被很多人看好。其他无线传输方法还包括红外、蓝牙、nRF、WLAN、zigbee、CDMA、GSM、TD-SCDMA、SDH扩频微波、MMDS、SmartAir技术等等。这些无线传输方式，利用电磁波来发射和接受高频信号，达到信息传递的目的。相比于传统的信息传输技术，无线传输方法具有多种优势，综合成本低、性能更加稳定，可以摆脱线缆的束缚，安装周期短，维护方便，扩容能力强，适用于室外距离较远的、施工条件比较艰苦的场合使用。无线传输方法组网灵活，维护费用低，即插即用，不需要为了新建传输铺设网络、增加设备，在很多行业可利用这种特性作为监控系统的无线传输方式，建立被监控点与监控中心的链接，实现远程监控。
2.2 无线传输方法的缺陷及不足
尽管无线传输方法有很多使用上的优势，但是由于其发展时间过短，在技术和应用方面还存在很多的缺陷和不足，需要相关技术人员引起足够的重视。无线的传输速率目前还是有限，并且系统消耗会导致应用层传输速率减少50%左右，当设备处于长时间疲劳的工作状态时，会出现传输速率下降的现象[3]。另外，当无线传输网络受到外界频率电波的干扰时，也会使无线传输的速率下降。无线电波在空间传输时会相互影响，若遇到障碍物阻碍，会发生发射、折射、信号无法穿透等现象，遇到相同频段的电波也会收到干扰，导致无线信号的质量不稳定。另外，虽然无线传播技术会采用加密体系来保障用户的安全性能，但是这种认证体系仍存在一定的漏洞，密码容易被破解，安全性能不如网线连接。
2.3 无线传输技术未来发展方向
随着无线传输技术的发展纯熟，其未来的发展还有更加广阔的空间。在监控领域的发展会是首先发展的方向，如取款机、超市、工厂等领域的安全监控，电力、电信、钻井设备的监控，智能化大厦、智能小区及家庭监控，桥梁、隧道、路口、港口、码头等地的无线监控等。随着安全性能的提高，在军事、航天领域也会得到更多的应用。在漫游行以及计费方式方面，无线传输技术还有待发展，在应力模式方面用户不足以及投资收益率较低也会限制电信运营商的发展无线技术的积极性。几百年的通信历史的发展可以证明，没有一种通信手段是适用于所有场合的，各种接入手段的混合使用才能带来经济、可靠的使用效果。相信随着无线传输技术的发展，在百姓的生活及军事、工业等各个领域都会有更加广泛的应用，对人们的生活也会产生重大而又深远的影响。
【关键词】无线通信 气象数据
气象数据的获得非常重要，因为气象与人们的生活密切相关，同时也直接影响着铁路、航空、农业、工业、等各个行业的发展。如今，在国内主要根据人工观察收集气象资料不能满足无缝预报服务的要求由于观察衰老缓慢，密度小。在这种人的生存是一个主要的问题的条件下是不现实的建立载人气象站，这些区域是戈壁、沙漠、天山、沼泽和其他偏远地区。自动气象站是根据需要直接或通过制定站观测数据转换成代码的一种形式通过仪器自动观测和发送或记录观测数据，在当前无线电通信技术迅猛发展的形势下，有线传输因其发展时间长，技术相对成熟而成为相对更为广泛的铺设方式。当然，无线传输凭借着其独特的优势，在通信传输领域也迅速的形成了自己的一席之地。有线电视传输网络有以下缺点，布线成本高，施工困难和不利的维护和机会是有限，特别是在偏远地区人烟稀少的缺陷是更重要的。
1 国内外研究现状及发展趋势
当前，国内主要的气象站组成方式大多相同，由传感设备、变换装置、电源组成，结合数据处理功能，资料发送单元等，共同构成一个有机的整体，进行无人化信息接收和整合。通过电子设备或计算机控制，自动进行气象观测和资料收集传输的气象站。利用计算机装置或电子装备对其自动进行气象资料收集整理和气象观测。如今国内外有很多制造商自动站、它们传输通过计算机，并且使用卫星通讯有线或无线传输方式在传输的过程中它们使用计算机，卫星通讯或是一些无线传输方式。有些地区通过无线传输方式来研究工业控制计算，目的是：解决自动站数据的不便直接到工业控制计算机，运用有线或无线方式引入到远程计算机。来解决数据在传输过程中的不方便直接运用到工业控制计算机，通过无线或是有线方式引入到远程计算机。在10年期间，自动气象站不断壮大，并应用在很多方面，它取决于许多因素，其中技术因素，它发挥着显赫的的作用，包括微型计算机、通信、传感器等技术的发展和应用，在各行各业都可以看到自动气象站的身影，其中它的技术因素发挥着重要的作用，该其包括传感装置，通讯工具，微型计算机等发展和应用。提供了良好的技术基础在改善性能的自动气象站技术的方面，特别是微处理器和通信技术，简化了数据传输的日益成熟并且降低了成本，提高了效率和准确的数据准确，高效的传输同时，实现自动气象站的功能。
2 GPRS的数据传输的特点及基本构架
2.1 GPRS的数据传输特点
GPRS是欧洲通信标准协会定义的一种能够在GSM网络上提供真正的无线分组服务的方法，是第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信（3G）的过渡技术。
GPRS网络解决了GSM网络低汇率、电路故障和穷人的资源利用率，充分利用现有的GSM网络资源，来提高传输速率。GSM网络数据传输速率低于9.6KBI/S，最大的GPRS网络理论可以提供171.2Kb的传输速度。GPRS网络访问时间是短暂的同时，能提供及时快速的连接，可以提高工作的效率。GPRS网络与四个不同的Qos的不同的服务有不同的优先级和可靠性标准和数据速率，延迟，可以选择根据实际灵活的服务质量参数为用户提供服务，所以最好能支持频繁爆发，少量的数据服务。用户可以随机和移动你的网络点，实现无处不在的通信。
GPRS采用分组交换技术，高效传渝高速或低速数据和信令，优化了对网络资源和无线资源的利用。定义新的GPRS无线信道，并且分配方式十分灵活。
2.2 系统的构成与结构设计
气象自动站采用的网络结构是星型结构，每个站点的资料直接传输到中心站服务器，服务器既接公网，又接气象局内部网络。每个补丁通过无线网络连接到数据中心服务器或车站计算机，站通过气象局计算机内部网络连接到数据中心服务器。自动气象站网络设备结构图，每个环节通过数据连接或通过气象局计算机内部连接数据如图1数据中心服务器（省级）。
（1）小站数据直接通过网络数据传输到数据中心服务器小站数据可以由网络数据直接到数据中心服务器进行处理，其次还可以通过网络到当地的信息管理再通过有线或是无线传输到数据的中心服务器。
（2）GPRS气象数据传输流程。这个系统的设计气象数据采集、气象仪器测量的气象数据，该系统设计的目的是：气象数据的收集和整理以及通过气象仪器来收集气象数据收集器和气象传感器传递信号，电源提供的太阳能收集器，因此解决远程供电问题，无人区域。具体情况如图2所示。
气象数据的系统是第一个收集的气象传感器脉冲或电压和电流信号。定量收集器在模拟数据采样和转换成数字或字符信号。停止接收系统将字符和数字，生成文档，软件显示气象信息的查询。气象信息采集完成气象传感器、数据传输过程图如图3所示。
3 结束语
伴随着极速发展的无线通信技术，它运用在生活各个方面。根据使用无线通信技术的新颖优点和自动气象站的发展，提出没有义务自动气象站的偏远地区。这个想法可以应用于很多行业。论文的基本目的是建立自动气象站系统。主题通过分析在结构设计、硬件设计、通信协议的软件设计方面的研究，产品研究，收集一些重要的信息，来实现无人区域的气象的收集和传输，来提供准确的天气信息。解决在无人看守气象收集数据传输中遇到的各种棘手的问题，来提供一个较好的解决方案，对准确预测，报告天气提供一些有用的帮助。该论文从初步研究主题到整体设计，每个函数的具体实现和调试经历了艰苦努力，希望对气象信息的收集，整理，预测提供有意义的建议。
参考文献
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作者简介
贾世军（1976-），男，河南省临颍县人。大学本科学历。现供职于武汉贝斯特通信集团股份有限公司。研究方向为计算机科学。
关键词：5G无线通信大规模MIMO 技术全双工技术超密集异构网络
引言：
经过了几十年的发展，移动通信使得人们生活和工作得到了翻天覆地的变化。当今已进入了信息化发展的新时代，由于移动终端越来越普及，使得多媒体数据业务的需求量极具增长。可以预测到，移动通信网络将在2020年增长1000倍的容量和100倍的连接数，众多的用户接入以及很低的营运成本的需求也会随之出现。因此，对5G无线网络技术的研究就显得格外重要。鉴于此，笔者希望本文的论述能够对5G无线通信网络技术的研究起到抛砖引玉的作用。
一、5G无线通信系统概述
5G无线通信和4G相比具有更高的传输速率，其覆盖性能、传输时延以及用户体验方面比4G更加良好，5G通信和4G通信之间有效的结合将贵构成一个全新的无线移动通信网络促进其进一步扩展。当前国内外对5G无线通信技术的研究已经进入到了深入时期，如2013年欧盟建立的5G研研发项目METIS（mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society）项目，中国和韩国共同建立的5G技术论坛以及我国的813计划研发工程的启动。
由此可以看出5G无线通信是移动互联网在外来发展的最为重要的驱动力，将对移动互联网作为未来新兴业务的基础平台起到了重要的推动作用。而当前在互联网进行的各种业务大多都是通过无线传播的方式进行，而5G技术对这种传输的效率和传输质量提出了更高的要求。而将5G通信系统和其它通信系统进行有效的结合以及无缝的对接是5G无线通信技术研究的主要方向和目标。因此，在5G无线蓬勃发展的今天，其技术的发展主要呈现出以下特点：
首先，5G通信技术系统更加注重用户体验，而良好的用户体验主要是以传输时延、3D交互游戏为主要支撑来实现。
其次，5G无线通信系统以多点和多用户协作的网络组织是其与与其它通信系统相比最为明显的特点和优势，这种网络组织系统使得系统整体的性能得到了极大的提升。
再次，5G无线通信系统和其它通信系统相比应用到了较多的高端频谱，但是高端频谱无线电波穿透能力有限，因此，有线和无线相结合是系统采取的最为普遍的组成形式。
二、5G无线通信通信系统的关键技术
（一）大规模MIMO 技术
1技术分析
在多种无线通信系统中已经普遍采用了多天线技术，这种技术能够有效的提升通信系统的频谱效率，例如，3G系统、LTE、LTE-A、WLAN 等.频谱效率是随着天线数量的增多而效率随之提高。MIMO信道容量的增加和收发天线的数量呈现出近似线性的关系，因此在5G无线系统内采取较多数量的天线是为了有效的提高系统容量。但是当前系统收发终端配备的收发天线数量不多，这是由于天线数量的增多使得系统的空间容量会被压缩，并且多数量天线技术复杂所造成的。
但是，大规模MIMO 技术的优势还是非常明显的，主要体现在以下几个方面：首先，大规模MIMO分辨率更强，能够更加深入挖掘到空间维度资源，从而使得多个用户能够在大规模MIMO的基站平台上实现同一频率资源的同时通信，因此，使得能够实现小规模数量基站的前提下高频谱的信息传输。其次，大规模 MIMO抗干扰性能强，这是由于其能够将波束进行集中。再次，能够极大程度的降低发射功率，提高发射效率。
2我国的研究和应用现状
我国对大规模MIMO 技术的研究主要是集中在信道模、信道容量以及传输技术等方面，在理论模型和实测模型方面的研究比较少，公认的信道模型当前还没有建立起来，而且传输方案都是采用TTD系统，用户数量少于基站数量使得导频数和用户数呈现出线性增长的关系。除此之外采用矩阵运算等非常复杂的运算技术来进行信号检测和信息编码。因此，我国要充分挖掘MIMO 技术的内在优势，结合实际来对通信信道模型进行深入的研究，并且在频谱效率、无线传输方法、合资源调配方法等方面应当进行更多的有效分析和研究。
（二）全双工技术
所谓全双工技术就是指信息的同时传输和同频率传输的一种通信技术。由于无线网络通信系统在信息传输过程中传输终端和接受终端存在一种固有的信号自干扰。全双工计划苏能够充分的提高频率利用率，以实现多频率的信息的信息传输，从而改变了一般通信系统不能够实现同频率和双向传输的技术现状，因此这种技术已经成为无线通信技术当前研究的一个重要的关键点。这种技术应用在5G无线通信系统中能够实现无线频谱资源得到充分的挖掘和利用。当前5G无线通信系统由于接受信号的终端和发射信号的终端频率之间存在着较大的差异，使得其产生自干扰的现象比较突出，是5G无线通信技术发展的一个主要瓶颈，因此，全双工技术在5G无线通信系统内有效的应用使得信号自干扰的问题能够通过相互抵消的方式得到有效的解决。通过模拟端干扰抵消、对已知的干扰信号的数字端干扰抵消等各种新的干扰技术的发展以及这些技术的有效结合使得极大多数信号之间的自干扰现象都基本上得到了有效的抵消。
（三）超密集异构网络技术
5G无线通信通信系统不仅包括无线传输技术，而且也包括后续演化的无线接入技术，因此，5G网络系统就是各种无线接入技术，例如，5G，4G，LTE， UMTS （universal mobile telecommunications system）以及wireless fidelity等技术共同组成的通信系统，在系统内部，宏站和小站共同存在，例如，Micro，Pico，Relay以及Femot等多层覆盖的异构网络。在异构网络内部，运营商和用户共同部署基站，而用户部署的主要是一些功率较低的小站，并且节点的类型也比较多使得网络拓扑变得相当复杂。并且由于异构网络网络基站的密集程度较高，因此其网络节点和用户终端之间的距离就更为接近，使得功率的效率和频谱的效率以及网络系统容量等方面比一般通信网络系统更为优良。
虽然这种技术应用于5G无线网络通信系统中有着非常良好的发展前景，但是也存在着一些缺陷，这种缺陷主要表现在以下几个方面：首先，由于节点之间比较密集使得节点之间的距离相应就比较短，这样就会造成系统内会存在同种无线接入技术之间的同频干扰的现象以及不同无线接入技术在共享频谱之间分层干扰的现象，这种问题的解决有赖于对5G无线通信网络系统进一步的深入研究。其次，由于系统内存在着大量的用户部署的节点，使得拓扑以及干扰图样呈现出范围较大的动态变化。因此，要加强应对这种动态变化的相关技术的研究。
结束语
5G无线网络系统的建立是建立在现有无线网络技术的进步以及新的无线接入技术的研发的基础之上，通过5G无线网络技术的进一步发展，将会在未来极大的拓展移动通信业务的应用领域和应用范围。
参考文献
[1]石炯.5G移动通信及其关键技术发展研究[J].石家庄学院学报，2015（06）
［论文摘要］随着现代科学技术的飞速发展，构建完善坚强可靠的电力通信网，显得越来越重要。文章结合电力通信的特点和需求及无线新技术的特性，分析无线通信技术在电网通信中的应用前景。
一、概述
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展，无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架，且抗自然灾害能力较强，同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点，非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点，并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
（一）无线通信技术的概念
目前，无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
（二）无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术，即基于IEEE802.15的无线个域网（WPAN）、基于IEEE802.11的无线局域网（WLAN）、基于IEEE802.16的无线城域网（WMAN）及基于IEEE802.20的无线广域网（WWAN）。
总的来说，长距离无线接入技术的代表为：GSM、GPRS、3G；短距离无线接入技术的代表则包括：WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有：3.5GHz无线接入（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、802.16d；移动无线接入技术主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出，以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外，目前已存在的无线通信技术还包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是点对点的数据传输协议，通信距离一般在0～1m之间，传输速率最快可达16Mbps，通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
（4）UWB：UltraWideband，即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信，几乎是全数字通信系统，所需要的射频和微波器件很少，因此可以减小系统的复杂性，降低成本。
三、无线技术优劣分析
（一）WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟，而且大批量生产。该技术适用于无线局域网，作为有线网络的延伸，对于特殊地点宽带应用，尽管Wi-Fi技术应用非常广泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患，Wi-Fi采用的是射频（RF）技术，通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号，所以非常容易受到来自外界的攻击，黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
（二）WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术，推出相对较晚，存在频率复用性小、利用率低的问题，但由于最近才完成标准化，该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看，该技术可以在较大范围内满足上网要求，覆盖可以包括室外和室内，可以进行大面积的信号覆盖，甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离，一直被业界看好，是未来移动技术的发展方向，并提供优良的最后一公里网络接入服务。
（三）WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术，在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合，而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看，WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间，在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集，并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善，WMN更好地与之相融合、互补，从而能够扬长避短，发挥出各自的优势。
（四）3G技术分析
3G于1996年提出标准，2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验，有一成套建网的理论，包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看，目前，3G在部分地区已得到大规模的商业应用，比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段，还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
（五）LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术，其工作频率在20GHZ以上，利用毫米波传输，可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务，是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下，距离可达8公里；但是由于受降雨的原因，距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去，在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号，在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下，实现数据双向对称高带宽无线传输。
（六）MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响，可用频带亦不够宽，最多不超过200MHz。其次，MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度调制QAM调制技术，无法做到非视距传输，在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外，MMDS没有统一的国际标准，各厂家的设备存在兼容性问题。
（七）集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点，它的频谱利用率有很大提高，可进一步提高集群系统的用户容量；它提高了信号抗信道衰落的能力，使无线传输质量变好；由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术，所以对数字系统来说，保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务，也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号，因此极大地提高了集群网的服务功能。
（八）点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面：第一，可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比，微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二，微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比，其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三，目前的微波产品对未来的发展是有保障的，对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来，微波传输系统将升级到全IP的平台之上，可以全面支持运营商未来的发展。
（九）卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户，可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下，利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案，经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台，其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金，而且通信资源为卫星通信公司所有，受其带宽的限制，使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此，作为日常生产、生活使用是极为不经济的；而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先，从标准化程度上看，本报告所涉及的技术中，仅仅WMN技术没有成熟的标准体系，LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准，只是没有统一的国际标准，其余的技术均已经完成标准化工作，并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看，Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段，WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看，Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术，仅覆盖35m～100m；WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术，覆盖范围在1km～54km不等，而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术，通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看，点对点微波和卫星通信属于干线传输技术，不同的情况速率变化较大，而其余的技术均为接入技术，仅仅是3G技术接入速率最小，仅为384k，而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看，其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM，其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看，仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术，而其他技术均未采用MIMO技术；从传输环境上看，仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输，其余技术均要求视距传输环境；从网络安全和QoS机制上看，WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善，其余的均存在较大的问题。
1.基本理论和技术研究
率及效率的模型研究：目前对无线电能传输方式的研究模型主要有耦合模分析法[1，2]电磁场分析方法、[3，4]等效电路法[5]等。耦合模方法可见文献[1]所采用的基本方程表达式：其中：为代表谐振体中的能量；为激励角频率；为自损耗系数；为谐振体m和n之间的耦合系数；为代表外加驱动的驱动项。其基本思想是，给出系统的源、损耗及特征量，通过求解器损耗与特征量的关系，即求得系统效率及传输功率的解。电磁场方法根据电磁场理论求解电磁场方程，以此求得传输效率等结果。而等效电路方法主要针对磁耦合的特点，利用电路理论求解电路方程，以此获得系统的结果。几种建模方法各有优劣：耦合模方法可以从能量角度进行分析，但是不够直观；电磁场分析方法理论上可以计算非常详尽的电磁场分布[3]，理论上可以计算出耦合磁场能量传输细节。但过于复杂性，不便于系统设计和参数优化。通常借助电磁场仿真软件以求得分部场的直观数值解。等效电路法应用直观，是目前采用较多的方法，但是由于对电磁场进行了低频简化，对高频条件下电磁特性描述较粗略，不利于有关电磁场方面的研究。理论未来的研究方向将建立更加准确和合理的分析模型，甚至提出更加新颖的传输模式，从理论高度提高系统的指标，并以此指导设计和制造无线电能传输装置。第二，线圈结构及设计。根据电路互感模型的一般结构，如图2所示。线圈2在线圈1中产生的反映阻抗为，可见反映阻抗中负载侧电阻值位于分母中，对于源侧的影响变为负向变化。即负载侧电阻值越高，传输效率越小。实际电路中，通常源内阻和负载线圈侧的电阻RB2往往较大。因此，双线圈结构传输效率往往较低。但根据上述分析，通过改变系统线圈结构和数量，可以改变不同线圈中的反映阻抗，进而改变耦合系统的效率、传输功率和传输效率。因此出现了三线圈[5]、四线圈[1]和多线圈[6]等情况。第三，参数匹配方法及参数设计。在确定整体结构形式的基础上，还需要计算和均衡线圈的各项参数。线圈按照谐振的形式主要有自谐振线圈和电容-线圈谐振线圈。按照线圈的缠绕方式可分为密绕线圈、平面线圈、螺旋线圈等。电路参数主要有电感值、电容值和电阻值等。对于高频线圈还存在着寄生电容等高频参数。在分析和设计中，对上述参数进行优化，通过增加耦合程度、减少内阻和提高品质因数以提高系统性能。目前的研究主要集中在线圈结构和参数设计等方面，[7]针对线圈的新构形和新材料的研究也是一个重要的研究方向。
2.无线电能传输的激励源
激励源是无线电能传输的核心元件。相对于普通的高频信号源和开关电源，激励源不但工作在高频条件下，而且还要承担功率变换的功能。作为能量传输路径中第一个环节，对无线电能传输系统的总体指标的影响非常显著。而且由于电路中谐振作用，功率元件往往要承受谐振电压或者谐振电流的冲击，其数值会远超过系统输入电压或者输入电流。因此，无线电能传输的激励源设计更加困难。目前多采用的是D类开关型和E类振型放大电路。按照功率元件的数量和结构，有单管、非对称半桥、全桥等。该方向的发展方向是实现高频大功率条件下的高效率、低损耗和微型化，设计出更加适合无线电能传输的专用高频激励源。
3.电路结构研究
由于无线电能传输技术的应用范围愈加广阔，需要适应和满足更加苛刻和多样化的工作条件与限制。例如为了实现电动汽车在电网运行中能量缓冲的作用，无线充电装置不仅需要单向充电，而且还需要将能量从电动汽车反向传输给电网。医用领域中对系统的体积和可靠性指标的要求非常苛刻，因此无线电能传输装置既要尽量压缩体积、提高可靠性，而且还要实现能量和信号的同时传输。越来越多新的应用呼唤更加多功能和更强适应性的无线电能传输装置。因此需要提出更多新型的多功能电路结构，以增强电路的紧凑性、可靠性、通信能力、[8]能量控制水平等。[9]
4.标准、规章及医学影响
目前，已经出现了三个主要的无线电能传输标准（联盟），其中Qi联盟成立于2008年12月，目前已推出针对便携电子产品的低于5W以下设备的标准，未来还将会提出更大功率的标准进而形成体系。[10]对人体影响的疑虑贯穿于整个无线电能技术的发展，这方面的研究始终是重点之一，包括医学相关性、辐射限制和磁场控制等多个方面。目前多采用计算机仿真和人体模拟的方式研究对人体的影响。未来将会进一步深入研究无线电能传输装置的生物性影响；同时，通过技术手段减少磁场泄露和影响，以满足相关的限制性标准。
5.医学应用研究
由于无线电能传输避免了导线的束缚，人体内部植入设备的应用将会变得非常便利，因此无线电能传输在医学方面的应用始终受到最大的关注。[11]但人体内植入设备中，体积要求十分苛刻而且传输路径需要经过人体组织。因此提高微小尺寸线圈的品质因数，提高传输效率[12]和研究高频电磁场对人体组织的影响是目前的主要研究方向。现在，无线电能传输技术在经皮植入装置、心脏起搏器、消化道机器人等方面已经取得了长足的进步。通过无线电能传输技术的应用，未来人体植入医疗设备将会有较大的发展，会大大改变人类的诊断和治疗方式。
6.电动汽车充电装置
由于具有无接触、无连接和无漏电的特性，无线电能充电装置在电动汽车充电领域具有较大的应用前景，已经成为无线电能传输的一个热门研究方向，而且正在逐步实用化。主要分为固定式和移动式两大方向。固定式在充电过程中车体保持不动，其传输距离和传输功率已经能够满足电动汽车底盘高度、电动汽车充电功率的要求。移动式电动汽车无线充电方式可以随时向行进中的电动汽车补充能量，因此可以减少相同运行里程条件下电动汽车所需的电池容量。目前，电动汽车充电技术的主要研究方向是进一步提高传输效率、距离和功率，并且针对偏移情况、双向传输、控制方式等问题展开研究。电动汽车的无线充电技术将会推动电动汽车的实用进程，无线充电技术的需求也将越来越大，市场前景更加广阔。
二、结论
关键词：ROF；光标记交换技术；OCSS
中图分类号：F26 文献标识码：A
1 光载射频（ROF）通信技术
1.1 光载射频简介
融合光纤通信和移动通信技术优点的光载射频（ROF）通信技术是实现宽带无线信号传输的有效手段，该技术利用光纤的几乎无限的带宽资源和低损耗优势，使多路宽带无线信号的传输距离达数十公里，并可以将原来放置在基站的高频设备转移到中心站实现资源共享，进而可对数量庞大的基站的结构和功能（光电、电光转换和天线收发是必备功能）进行简化，降低系统成本。同时在ROF系统中采用光学方法产生毫米波信号，可以简化基站和中心站的结构。因此，基于ROF技术的无线通信系统能够使宽带无线接入的实现更加容易。
1.2 ROF技术的无线通信系统技术优势
基于ROF技术的无线通信系统具有明显优势，它不仅可用于宽带无线接入，而且在车载移动通信、热点地区和室内覆盖、雷达信号传输等方面有广阔的应用前景。构建城域宽带网、建设覆盖城乡的信息服务体系已列为北京市信息化发展规划以满足未来对宽带接入需求，以ROF技术为基础的无线宽带接入能够提供更大的接入带宽和灵活性，可以为北京市城域宽带网的无线接入部分提供技术支撑。
1.3 光标记交换介绍
另外，在光标记交换领域，利用高频的无线信号调制光波实现的副载波（SCM）光标记和光载波抑制（OCSS）光标记现已有一些研究，这两种标记实现方案有很好的应用前景，但还有一些问题需要深入研究，本论文对SCM光标记信号的传输距离受限问题和OCSS光标记分组的全光波长变换问题进行了深入研究，并得到了一些有价值的结论。
2 射频调制的光标记交换技术
直接调制技术产生的光载毫米波信号的基本原理及其性能。基于M-Z结构的铌酸锂外调制器的光外调制技术产生的三种频谱结构（DSB、SSB和OCS）的光载毫米波信号的机理和所需要的偏置电压、射频信号的幅度和相位等参数，并对所产生的光载毫米波信号的光谱结构和光电流等进行了详尽的理论和实验研究。DSB光载毫米波信号的频谱效率只有SSB和OCS光载毫米波信号的频谱效率的一半；产生相同频率的光载毫米波信号，OCS调制方案所需要的射频信号频率只有DSB和SSB调制方案的一半；在光纤传输之前，这三种光载毫米波各光波成分的初始相位虽然不同，但由光电探测器解调得到的毫米波信号性能并无明显差别。在分析铌酸锂调制器的调制特性的基础上，得到了光载毫米波载波各光频成分的初始相位与调制深度之间的关系，为后面推导DSB光载毫米波幅度衰落的节点和腹点位置奠定了基础。
3 光载毫米波在光纤中传输时受的影响
DSB光载毫米波载波沿光纤传输时光电流的射频成分的幅度衰落，射频幅度衰落节点和腹点位置与三个光频成分的初始相位之间的关系，并推导了衰落周期公式。通过光纤色散对OCS光载毫米波信号在光纤传输中性能影响的理论分析和实验研究，发现当OCS光载毫米波被数据信号调制时，信号光电流的射频成分没有幅度衰落和由光纤色散引起的射频信号脉冲变窄，而光电流中的基带信号的脉冲宽度逐渐变宽。对这一现象原因进行理论分析后，得到了脉冲变窄与信号传输距离、光纤色散和光载毫米波信号频率之间的关系，并给出了OCS光载毫米波信号最大传输距离公式。
通过光纤色散对OCS光载毫米波信号在光纤传输中性能影响的理论分析和实验研究，得到了毫米波信号的光电流射频成分幅度衰落与光载毫米波频谱结构之间的关系，从理论上得到了脉冲变窄与信号传输距离之间光纤色散和光载毫米波信号频率之间的关系，并推导了SSB光载毫米波信号最大传输距离公式。在此基础上提出了克服脉冲变窄的方案（即将信号脉冲调制在单个载波上，而另一个光载波没有信号），仿真结果表明该方案能够大大延长SSB光载毫米信号的传输距离。
4 ROF双工链路和网络结构。
ROF系统中全双工链路的实现方案：从ROF系统的要求出发分析了基站的简化思路，研究了将射频信号源转移到中心站、利用双工的光/电和电/光转换器等方法简化基站功能及结构的实现方案；根据光载射频信号的光谱特点， WDM在ROF系统中的应用，利用波长间插方法实现多路光载射频信号的波分复用，能够进一步提高光纤带宽的利用率；接着从理论上分析了WDM-ROF系统存在的三种信道间窜扰；最后分析了ROF系统中的星型、环型和总线型三种基本的网路结构及其特点。
在讨论光标记交换技术原理的基础上，分析了基于射频调制的副载波复用（SCM）光标记实现方案，深入研究了光纤色散对SCM光标记信号传输性能的影响以及载荷与标记信号之间的窜扰问题。理论分析和仿真结果表明：由光纤色散引起的SCM光标记信号脉冲展宽对信号传输距离、眼图张开度等链路性能有明显影响，造成标记信号的传输距离受限。在此基础上提出了利用改进的射频调制方式增加SCM光标记信号的传输距离、减小窜扰的措施；分析表明通过提高中间节点光栅的载波抑制比可以减小来自载荷的窜扰。
对基于HNL-DSF的FWM效应的单泵浦和双泵浦全光波长变换的频谱结构、偏振敏感性等特性进行了理论和实验研究，发现在单泵浦情况下光标记分组的频谱发生翻转，且对偏振很敏感；而在共极双泵浦情况下波长变换所产生的新OCSS光标记分组的频谱发生平移且偏振不敏感；通过对双泵浦情况下两个泵浦光的偏振方向对波长变换的偏振敏感性和转换效率影响较大，发现在正交双泵浦情况下，波长变换的转换效率很低，且对信号光偏振很敏感。
参考文献
