高新技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘 要】近年來(lái)，隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展、信息的不斷革新，人們的生活方式和工作方式都發(fā)生了翻天覆地的變化。正因?yàn)槿澜鐚?duì)信息的需求量越來(lái)越大，所以只有通過(guò)不斷改進(jìn)、創(chuàng)新通信系統(tǒng)，才能使其更好的適應(yīng)當(dāng)代潮流，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在本文中，作者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)通信領(lǐng)域的了解，介紹了高新技術(shù)在通信系統(tǒng)方面發(fā)揮的作用。

【關(guān)鍵詞】高新技術(shù)；通信系統(tǒng)

在現(xiàn)如今社會(huì)，隨著經(jīng)濟(jì)、知識(shí)、科技的不斷更新、人類(lèi)生活的信息化、數(shù)字化，通信系統(tǒng)的作用越來(lái)越重要，必須要不斷發(fā)展才能更好的支撐起社會(huì)生活，滿足經(jīng)濟(jì)生活的實(shí)際需求。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，我們必須保證將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到通信系統(tǒng)，創(chuàng)造出更廣闊的發(fā)展前景和空間。近幾年來(lái)發(fā)展迅速的高新技術(shù)具有很大優(yōu)勢(shì)，對(duì)通信行業(yè)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1.有線通信系統(tǒng)中Fourier分?jǐn)?shù)階變換技術(shù)的應(yīng)用

有線通信在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中起著重要作用，也是我們最常見(jiàn)的形式，利用電線或者電纜傳輸信號(hào)。人們通過(guò)改造現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有線通信和和新建網(wǎng)絡(luò)的完美融合。但是有線通信有個(gè)很大的缺點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重噪聲，如果不對(duì)這些噪聲進(jìn)行處理，會(huì)造成信號(hào)的失真，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。

Fourier分?jǐn)?shù)階變換（Fractional Fourier Transform ，F(xiàn)RFT）技術(shù)做為高新技術(shù)的一種，是一個(gè)新型線性時(shí)頻工具。該變換通過(guò)提高系統(tǒng)的抗噪聲干擾，從而提高有線通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量。技術(shù)中的調(diào)制信號(hào)是線性調(diào)頻信號(hào)，利用調(diào)頻信號(hào)聚焦能量特性，在分?jǐn)?shù)階里變換域中通過(guò)接收機(jī)路徑分集接受對(duì)有線通信信道所產(chǎn)生的碼間干擾。其主要步驟包括以下幾步：

1.1信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)

FRFT是指把信號(hào)在時(shí)間軸上選擇任意角度到U域，U域是分?jǐn)?shù)階Fourier域。根據(jù)分?jǐn)?shù)階Fourier變換的chirp基分解特性，旋轉(zhuǎn)之后該核是U域上一組正交的chirp基。由于沖擊信號(hào)具有良好的能量聚焦性，所以可以選擇適當(dāng)?shù)姆謹(jǐn)?shù)階Fourier域，使chirp信號(hào)的表現(xiàn)形式是一個(gè)沖擊函數(shù)，從而更好的監(jiān)測(cè)和估計(jì)chirp信號(hào)。

首先以旋轉(zhuǎn)角口為變量，掃描觀測(cè)信號(hào)在所有階次的分?jǐn)?shù)階Fourier變換，形成以分?jǐn)?shù)階次P和分?jǐn)?shù)階域U為變量的二維參數(shù)平面，該平面可以表示出信號(hào)能量的分布。再在該二維平面找到最大峰值，檢測(cè)最大峰值坐標(biāo)出的chirp信號(hào)，估計(jì)其對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)階域坐標(biāo)和階次P，完成信號(hào)的參數(shù)估計(jì)。

1.2分集接收和峰值輸出

對(duì)信號(hào)、信道的性質(zhì)充分利用，先把多徑信號(hào)處理成無(wú)關(guān)的多路信號(hào)，再接收在多徑衰落信道中分散的能量，能夠減小衰落。為了強(qiáng)化多徑分集，可以采用分集合技術(shù)。首先取出多噪聲大路徑的分量，其次計(jì)算提取出的分量之和，再合并多路分量。

輸入信號(hào)和時(shí)頻面的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、頻率、振蕩幅度有關(guān)，而通信信噪比系數(shù)能夠形成典型的振蕩特性，因此Fourier分?jǐn)?shù)階變換技術(shù)存在一定的誤差。在實(shí)際應(yīng)用中，評(píng)估由近似處理產(chǎn)生的系列誤差操作是必不可少的一項(xiàng)工作。

2.通信系統(tǒng)中D2D技術(shù)的應(yīng)用

在蜂窩通信中，BS起著中轉(zhuǎn)作用。其無(wú)線電波傳輸路徑包括兩條：從發(fā)射機(jī)到BS和從BS到接收機(jī)。而高新技術(shù)D2D技術(shù)則是一條從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的直接鏈路，具有一系列優(yōu)點(diǎn)：①由于能夠不經(jīng)過(guò)BS中繼而直接交換數(shù)據(jù)，從而在極大程度上減輕了BS端的負(fù)載；②提高了整個(gè)使用D2D網(wǎng)絡(luò)地區(qū)的通信速率和通信質(zhì)量；③延長(zhǎng)終端電池的使用壽命，減低電池功耗，提高移動(dòng)終端發(fā)射功率；④由于工作在受許可頻段，能夠提供可控并且可靠的本地服務(wù)；⑤對(duì)于在LTE-A框架下所提出的網(wǎng)絡(luò)扁平化有一定的推進(jìn)作用；⑥利用BS能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)干擾的控制。

D2D通信技術(shù)是在基站BS的控制鏈路控制下，它們的通信資源由BS分配，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息不由BS轉(zhuǎn)發(fā)，準(zhǔn)許兩個(gè)通信終端進(jìn)行直接通信的技術(shù)。D2D通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)本地通信，準(zhǔn)許通信終端和通信終端之間通過(guò)復(fù)用小區(qū)資源直接進(jìn)行通信，雖然也要經(jīng)過(guò)BS的控制，卻大大提高了通信效率。即使在室內(nèi)環(huán)境中沒(méi)有固定網(wǎng)絡(luò)把核心網(wǎng)接入，沒(méi)有充分覆蓋蜂窩系統(tǒng)，應(yīng)用D2D通信也可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸。另外，只要用戶有D2D請(qǐng)求，只需要提交給BS，BS就能根據(jù)用戶的情況把通信方式切換成D2D連接模式，更加合理化。

但是D2D通信技術(shù)也有需要完善的地方。在信號(hào)的實(shí)際傳播過(guò)程中，經(jīng)過(guò)介質(zhì)時(shí)需要考慮穿透損耗等影響因素的存在，宏蜂窩通信和D2D通信技術(shù)之間存在相對(duì)較小的相互干擾，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的有效協(xié)調(diào)是該技術(shù)中需要考慮的內(nèi)容。另外，D2D技術(shù)還存在其他一些需要解決的問(wèn)題：在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中如何有效的建立端對(duì)端通信的構(gòu)建機(jī)制和對(duì)于蜂窩網(wǎng)絡(luò)與D2D兩個(gè)技術(shù)之間的有效網(wǎng)絡(luò)切換。這些問(wèn)題都有待解決。

3.光通信系統(tǒng)中ATP系統(tǒng)的應(yīng)用

不同于依靠電纜、光纖進(jìn)行傳導(dǎo)信號(hào)的有線通信系統(tǒng)，依靠自由激光在空間實(shí)現(xiàn)光通信的無(wú)線通信系統(tǒng)也是現(xiàn)在通信技術(shù)的重要手段。ATP（Acquisition Pointing Tracking）系統(tǒng)是復(fù)合跟蹤系統(tǒng)，它由實(shí)現(xiàn)初始捕獲和跟蹤的粗跟蹤、實(shí)現(xiàn)更高帶寬跟瞄并將信標(biāo)光穩(wěn)定在可通信的視場(chǎng)之內(nèi)的精跟蹤和對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后輸入計(jì)算機(jī)的控制單元三部分組成。

3.1粗跟蹤單元

粗跟蹤單元一般由在精密光機(jī)組建上所安裝的收發(fā)天線、萬(wàn)向支架驅(qū)動(dòng)電機(jī)、粗跟蹤探測(cè)器組成，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的初步跟蹤和捕獲。首先，上位機(jī)根據(jù)星歷表給出的命令信號(hào)或者已知的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌跡將信號(hào)發(fā)送到粗瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，粗瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)把望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行定位，定位到對(duì)方通信移動(dòng)終端的方向上。其次，控制萬(wàn)向支架上的望遠(yuǎn)鏡，根據(jù)粗跟蹤探測(cè)器給出的目標(biāo)脫靶量確定跟蹤精度，必須保證系統(tǒng)光軸處于精跟蹤探測(cè)器的探測(cè)范圍之內(nèi)。

3.2精跟蹤單元

精跟蹤單元在ATP系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要，它的跟蹤精度幾乎決定了ATP系統(tǒng)的跟蹤精度。因此正確的選擇高精度跟蹤環(huán)的材料是整個(gè)ATP系統(tǒng)的關(guān)鍵。面陣電荷耦合器件（CCD）傳感器敏感度高，幀頻高，具有跳躍式讀出模式，利用深埋溝道移位寄存器技術(shù)能夠獲得高讀出速率、高動(dòng)態(tài)范圍和低噪聲，是設(shè)計(jì)高精度精跟蹤環(huán)的理想材料。精跟蹤系統(tǒng)要求高帶寬，這樣能夠加快系統(tǒng)反應(yīng)速度，增強(qiáng)精跟蹤單元的抗干擾能力，對(duì)提高整個(gè)ATP系統(tǒng)的抗干擾能力有很大幫助。

3.3控制單元

控制單元的目的是通過(guò)調(diào)整天線的位置，自動(dòng)捕獲、跟蹤并瞄準(zhǔn)目標(biāo)。它是通過(guò)計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的：首先，信號(hào)被捕捉后，控制單元按照一定的要求對(duì)其進(jìn)行放大、整形、A/D變換等處理，按照一定的數(shù)據(jù)分配流程把處理后的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)；其次，根據(jù)計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果控制信號(hào)的速度、加速度；然后，經(jīng)數(shù)據(jù)分配接口送入D/A轉(zhuǎn)換和處理網(wǎng)絡(luò)，保證分別在俯仰方向和水平方向上，伺服電機(jī)帶動(dòng)天線機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。最后能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)天線位置的調(diào)整，達(dá)到其最終目標(biāo)。

ATP系統(tǒng)也存在一些待解決的問(wèn)題。由于激光通信發(fā)射角小、信號(hào)的光束較窄，當(dāng)ATP系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)捕獲目標(biāo)是和整個(gè)系統(tǒng)相距較遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)體中狹窄的信號(hào)光束時(shí)，具有相當(dāng)大的難度。

4.總結(jié)

隨著科技的發(fā)展，通信技術(shù)對(duì)人類(lèi)的作用越來(lái)越大，和我們的生活聯(lián)系愈加密切。時(shí)代的進(jìn)步迫切要求著科技的創(chuàng)新，我們?cè)趯?duì)現(xiàn)有通信技術(shù)進(jìn)行不斷改進(jìn)的同時(shí)，也要對(duì)高新技術(shù)予以高度重視，開(kāi)拓創(chuàng)新，才會(huì)有更大的進(jìn)步。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫潔.通信系統(tǒng)中高新技術(shù)的應(yīng)用探討[J].赤子，2013，（6）：66-68.

[2]毛金麗.淺談高新技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2014，（5）：101-102.

[3]杜瑩.高新技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].硅谷，2013，（18）：134-135.

[4]覃文龍.論高新技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2013，（7）：89-91.