多天線超寬帶無線電通信的研究

王宇庭

渤海大學

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多天線超寬帶無線電通信的研究

王宇庭

渤海大學

伴隨著無線超寬帶的通信技術的發展，超寬帶相關的技術指標得到了合理的應用，貸款、功耗、技術定位等方面是具有無線通信優勢的技術前景。通過對無線傳感器的合理網絡功耗認識，加深低成本控制，提高結構的簡易程度，保證較高的精準定位過程，加深超寬技術的發展，完善無線傳感器網絡物理結構同喜的協議拓展，從而有效的認識無線網絡傳感器可以為無線超寬帶帶來的相關技術發展的機遇。

無線 超寬帶 通信

1　引言

無線超寬帶網絡技術由無線傳感器網絡技術逐步發展，形成無線超寬帶的無線網絡通信技術，是按照一定的規定完成相關參數設置的，合理的完成定位設計、3MAC層設計，從而加深數據采集、數據發送、數據轉移等數據傳送的功能，完成大量數據的快速有效化傳遞過程，保證了系統數據的完整性、準確性、合理性，實現了多天線超寬帶無線電通信數據轉發的有效性，保證了數據網絡體系的合理結構。

2　無線網絡傳感器

以低能耗、低功率和低成本的物理層面進行指標控制。在協議數據連接中進行MAC傳感器網絡硬件結構控制。物理層面包括編碼周期的調制，通信速率的控制，通信功耗以及通信頻段的控制，MAC層面的主要節點有通信沖突的信道資源分配問題，采用多種技術通信可以完成有效的選擇和分配。網絡傳感器節點自身的特點是在實際應用中進行單元時間與能量的距離限制，拓展網絡覆蓋區域范圍，合理的傳遞網絡信號中多頻率調動的傳輸機制控制，有遠距離的延伸完成高能耗的增加控制，從而有效的滿足多天線超寬帶無線電通信中可能產生的通信距離問題。傳感器硬件結構如圖1-1所示。

圖1-1　傳感器硬件結構

3　超寬帶無線通信技術

超寬帶無線通信技術是一種具有較短距離的1GHz以上的帶寬，信號的功率頻譜密度低的先進的通信技術。通過國際規范設定UWB的初步規范意見，在短距離限定范圍內完善通信中的相關應用，保證合理的應用通信范疇。超寬帶定義的范圍是使用的任何一個超寬頻譜系統，任何系統只要滿足無線電通信系統的相關條件，具有較高的傳輸速率和較高的定位精度，就可以完成超寬帶無線通信的信息共享，保證頻譜范圍的有效控制，實現共享頻譜的目的。

高傳輸距離是系統的頻帶寬度較寬，利用香濃信道公式，在較低的信噪比范圍內，對系統進行短距離的，每秒百兆到1G的傳輸速率傳輸，提高在繼續時間的較短脈沖下時間、空間的分辨能力效果，提高UWB信號的多系統分辨率。超寬帶無線通信是將無線通信與實時定位相互結合起來，與GPS系統提供的地理地址方式不同，基帶脈沖信號是具有相對位置的，其精度較GPS高，可以定位到厘米級別范圍內。信號具有較廣的頻譜寬度，通過系統反射的功率頻譜密度較低。穿透能力強，因為基帶脈沖中含有較多的低頻分量離子，可以順利的穿透土地、板材、混凝土，甚至流動的水體介質，這樣就可以保證有效的信號探測范圍，完成超寬帶無線通信過程。

4　超寬帶的無線網絡技術標準

在無線通信網絡的物理層次中，國際上主要以IEEE802.15.3標準為超寬帶的標準組織，從而擬定高速率通信標準和低速率通信標準。IEEE802.15.3a采用UWB與Wi-Media二者的兩大正營的標準，使用擴頻技術，是用3.1～4.9GHz的地波段和6.2～9.7GHz的高波段，其中地波段的通信速率最高為1G，高波段的通訊速率為2G，采用UWB頻譜的14波段，對每個528帶寬的波段進行480M的通信速率控制，逐步推廣標準化速率的控制市場，經過市場的驗證，是UWB的IEEE標準得到了合理的控制，有效的將兩種標準可以合理的速率水平控制，實現基于擴頻通信的低速率UWB方案的審核，加深UWB低速率相關任務的精準度，保證30m的通信范圍和1M的傳輸速率控制，實現IEEE802.15.4a的低速率標準聯盟控制過程，完善多天線超寬帶無線電通信的整體標準傳送發展過程。

5　基于超寬帶的通信網絡傳感器

目前的超寬帶通訊技術中，無線傳感器的研究主要集中在物理層的接口設計上，通過網絡的節點定位設計，合理的完善信道資源的有效化分配過程，實現MAC層數據算法的有效化設計過程。

5.1物理層面的設計過程

物理層面的設計主要是應用與各種可靠的通信中，以合理的實效方法減輕移動通信中的多種干擾問題，提供較為合理的系統實效應用，完成高速率的視屏點對點的通信過程，從而完成數字音頻信號的有效化傳輸過程，從而解決傳輸感應器中多跳網絡之間的頻率降低的問題。采用合理的100m距離作用，1GHz的通信帶寬，6GHz的載波頻率，采用10Mbit/s、40Mbit/ s兩種碼速完成UWB的多路徑干擾控制。即數據采用分組進行，通過映射的方式對符號信息進行擴展，實現時間的正交換序列。碼間串擾可以通過正交性序列消除掉。為了合理的消除節點本身發送來的干擾，接觸節點信號的干擾問題，采用MAC層的政教特性碼分復用方式，通過信道的檢驗過程時間自適應的數據信號調制。采用PPM解調的方式對WSN接收器進行方案設計，提高通信能量的頻率，從而實現跨層次傳感器網絡結構設計。

5.2信號的定位設計過程

在目標信號的搜索、跟蹤和檢測過程中，通過對數據的合理路由控制，在無線傳感器中合理的加深傳感器的物理位置定位過程，提高定位的準確度。通過GPS系統或人工定位系統完善系統網絡中的相關節點定位。從而精確的保證定位的距離和角度的準確性，實現較高的數據信息定位，提高精準度，降低硬件的需求技術。目前我國的大多數定位技術都采用網絡系統定位技術。這種方法具有較好的抗干擾的能力，可以對虛假信號以及被測試的節點的真實性進行合理的判斷。通過對整體通信信號區域的控制，提高移動傳輸器節點的網絡化傳輸安全級別，從而加深UWB傳感器網絡技術中測量距離的合理方差范圍，將距離測量、定位設計結合起來。采用UWB傳感器網絡技術完成多角度、多無線接收器的精準定位，對不同的鏈接過程進行信號系統的調制，實現靜態傳感器的精準定位網絡拓撲結果，從而認識能量消耗與路由之間的選擇關系。

5.3MAC層面的設計過程

通過將UWB應用與傳感器網絡中，合理的認識網絡傳輸可能帶給系統的效益。在設計方案中，對傳感器的節點進行移動和固定兩種方法的控制，移動節點通過利用UWM的高精度定位系統向固定節點發射坐標信息，而固定節點則采用信息化的收集過程，通河后期的服務質量控制系統完成UWB的定位。UWB的定能耗可以有效的節約移動節點的能源限制，從而有效的延長UWB系統工作的使用壽命。為了解決多節點同時訪問統一節點造成信道堵塞的問題，在MAC系統中采用分時調用的方式完成MAC系統問題的原因控制，介紹Aloha和CSMA兩種MAC協議，認識多跳傳輸中應用應當具有的協議，逐步的修正協議過程內容，核算網絡信息的覆蓋面積和總的網絡信息收集能力的比例關系。在網絡系統中合理的完成網絡信息吞吐量的控制，對單個的傳輸損害采用發生概率的方式進行有效的衡量，分析增加網絡節點的通信跳數，認識小覆蓋網絡中，可以降低多路訪問問題的干擾程度。協議棧結構如圖1-2所示。

圖1-2　協議棧的結構

6　結語

綜上所述，多天線超寬帶的無線通信系統可以憑借功率消耗程度、定位精準程度以及帶寬對無線通信領域中的技術指標進行技術控制，認識超寬帶的無線網絡技術標準，認識MAC層面的設計過程，加深物理層面以及動態信號層面的多天線超寬帶無線電通信系統的學習和研究，從而實現無線傳輸網絡的低成本、低功耗、高定位、高精準的整體要求，降低多天線超寬帶的無線通信系統的設計結構，實現超寬帶技術的通信協議控制，保證無線傳輸器的網絡中的物理層面的有效化管理過程，從而提高無線傳感器的網絡應用過程。

［1］ 王明陽著.超寬帶沖激無線電信號檢測技術.國防工業出版社；2013，0201：5-107

［2］ 王金龍著.無線超寬帶（UWB）通信原理與應用——21世紀信息與通信技術教程.人民郵電出版社； 2005，1101：9-98

［3］ 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局中國國家標準化管理委員會著.無線高速率超寬帶媒體訪問控制和物理層接口規范.中國標準出版社； 2011，0601：18-116