現(xiàn)代寬帶通信技術(shù)的研究和應(yīng)用

引言

寬帶通信網(wǎng)是智能化的通信網(wǎng)絡(luò)，包括寬帶、全數(shù)字化、具有綜合業(yè)務(wù)能力于一體的智能通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在信息數(shù)據(jù)的傳輸上突破了傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量、時(shí)間和速率上的限制。現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)能夠蓬勃發(fā)展在于它的便捷靈活等應(yīng)用特點(diǎn)，第三代及增強(qiáng)型第三代移動(dòng)通信技術(shù)概念普及范圍越來(lái)越廣，短距離寬帶無(wú)線接入技術(shù)更是日益突出。

1.超寬帶通信技術(shù)的研究

超寬帶通信技術(shù)是一種為使信號(hào)具有GHz量級(jí)而對(duì)具極陡上升和下降時(shí)間沖激脈沖進(jìn)行直接調(diào)制的寬帶。超寬帶通信技術(shù)因?yàn)榫哂邢到y(tǒng)復(fù)雜度低、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、能夠提供厘米級(jí)定位精度、被截獲能力低和對(duì)信道衰落不敏感等特點(diǎn)。

1.1 超寬帶通信技術(shù)的概述

超寬帶通信技術(shù)是現(xiàn)代被廣泛且深入研究的一種新型無(wú)線通信技術(shù)，不僅僅是因?yàn)樗c其余的通信系統(tǒng)同時(shí)享有頻段，且占有極寬帶寬，同時(shí)還給研究兼容、干擾的等領(lǐng)域引起挑戰(zhàn)，更是因?yàn)樗鼡碛械凸?、低消費(fèi)、高數(shù)據(jù)率等特點(diǎn)?，F(xiàn)在超寬帶通信技術(shù)包括DS-CDMA方案、MB-OFDM方案（多頻帶OFDM）、脈沖超寬帶方案三種。超寬帶通信技術(shù)脈沖長(zhǎng)度比包括以3G為代表的寬帶cdma技術(shù)在內(nèi)的現(xiàn)有無(wú)線通信技術(shù)的帶寬都大，一般都在亞納秒量級(jí)。現(xiàn)在超寬帶基于專利和現(xiàn)實(shí)技術(shù)復(fù)雜等關(guān)系，其主要方案是DSCDMA和MB-OFDM。

1.2 超寬帶通信系統(tǒng)的關(guān)鍵系統(tǒng)

發(fā)射信號(hào)時(shí)是通過(guò)延時(shí)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精確的延時(shí)，用輸出的觸發(fā)信號(hào)去觸發(fā)脈沖源，觸發(fā)后的脈沖源將產(chǎn)生具有一定脈寬和功率的極窄脈沖信號(hào)，在產(chǎn)生的脈沖功率滿足限定值時(shí)，將直接觸發(fā)超寬帶天線將信號(hào)發(fā)射出去。接受信號(hào)時(shí)，信號(hào)隨著天線輸入到相關(guān)器的輸入端，相關(guān)器會(huì)把接受到的信號(hào)和來(lái)自被觸發(fā)產(chǎn)生的脈沖模塊進(jìn)行模擬相關(guān)處理，輸出后的直流電壓信號(hào)通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換之后傳送到數(shù)字基帶進(jìn)行判決和數(shù)字的相關(guān)處理。超寬帶通信傳輸信息是通過(guò)發(fā)射和接受擁有皮秒量級(jí)的脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以每秒鐘幾十兆的速度發(fā)射和接受脈寬小于1NS的窄脈沖信號(hào)。信息調(diào)制到精確定時(shí)的脈沖串是通過(guò)脈沖鍵控調(diào)制（OOK）或者脈沖位置調(diào)制（PPM）方式。超寬帶通信系統(tǒng)包括控件、延時(shí)器、相關(guān)器、脈沖源、超寬帶天線等附件。

2.寬帶中ADSL接入網(wǎng)方式

目前，ADSL技術(shù)還只是將信息比特流從銅雙絞線的一端傳送到另一端，而要使計(jì)算機(jī)與Internet相連，不需要ADSL接入網(wǎng),沒有接入網(wǎng)的支持就不能發(fā)揮ADSL的真正作用。根據(jù)ADSL接入網(wǎng)協(xié)議是ATM還是IP，也就出現(xiàn)了兩種方式。ATM異步轉(zhuǎn)移模式，ADSL不對(duì)稱數(shù)字用戶線，ATM方式接入網(wǎng)。

2.1 基于路由器的ADSL

接入網(wǎng)，ADSLModem位于銅，雙絞線的兩端,一端連接中心局內(nèi)的以太交換網(wǎng),另一端連接用戶計(jì)算機(jī)。以太交換網(wǎng)再通過(guò)路由器接入網(wǎng)絡(luò)。這種配置可節(jié)省路由器的端口,布線也得到簡(jiǎn)化。這種接入網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是充分利用現(xiàn)有設(shè)備，初期投資少，而且無(wú)需協(xié)議的轉(zhuǎn)換；與LAN、Internet協(xié)議兼容；特別適用于Internet及LAN的高速接入，缺點(diǎn)是不能處理非IP業(yè)務(wù)和無(wú)升級(jí)協(xié)議支持的視頻業(yè)務(wù)。

2.2 基于ATM方式的ADSL接入網(wǎng)

ADSL接入網(wǎng)方案是假定所有的業(yè)務(wù)均通過(guò)ATM交換網(wǎng)，這就為各種業(yè)務(wù)帶來(lái)了巨大的靈活性，為傳輸分組和語(yǔ)音，視頻業(yè)務(wù)提供了最好的折衷方案。每個(gè)端局安裝有接入集中器和ADSLModem；用戶室內(nèi)相應(yīng)地在銅雙絞線上接入ADSLModem并連接到PC,這樣網(wǎng)絡(luò)就可將ATM信元一直送到用戶。當(dāng)然，在現(xiàn)階段由于ATM核心網(wǎng)還未建立起來(lái)，這種基于ATM的ADSL接入網(wǎng)還只是一種設(shè)想。

3.超寬帶通信技術(shù)的應(yīng)用

通過(guò)極窄的脈沖方法來(lái)進(jìn)行無(wú)線信號(hào)發(fā)射和接受的特別技術(shù)就是廣義上的超寬帶技術(shù)。它具有抗干擾力強(qiáng)、低能耗低成本高速率且系統(tǒng)保密性高等優(yōu)勢(shì)，解決了傳統(tǒng)無(wú)線通信技術(shù)上的不足。超寬帶通信技術(shù)在軍事活動(dòng)、雷達(dá)測(cè)試、通信領(lǐng)域等方面得到廣泛使用。

3.1 超寬帶技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用

在我國(guó)，早在“十五”863計(jì)劃中，就把超寬帶無(wú)線通信兼容性技術(shù)和其核心技術(shù)共存作為無(wú)線通信創(chuàng)新技術(shù)和共性技術(shù)的研究?jī)?nèi)容，以此來(lái)加強(qiáng)國(guó)內(nèi)對(duì)這方面的深入研究，眼前國(guó)內(nèi)僅在雷達(dá)系統(tǒng)方面對(duì)超寬帶系統(tǒng)有比較深入的研究，但還沒形成規(guī)模性的研究。

3.2 超寬帶技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用

國(guó)外對(duì)此研究相對(duì)比較熱門，主要因?yàn)樗膬?yōu)點(diǎn)在無(wú)線電通信方面有著很大的發(fā)揮潛力，超寬帶系統(tǒng)在國(guó)外主要應(yīng)用于雷達(dá)、個(gè)人家庭等通信網(wǎng)絡(luò)和精準(zhǔn)定位系統(tǒng)。國(guó)際對(duì)超寬帶無(wú)線通信的研發(fā)隨著科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展需求越來(lái)越深入。美國(guó)早在2002年初，就正式通過(guò)了超寬帶技術(shù)應(yīng)用于民間的方案，確定了包括車載雷達(dá)、成像和測(cè)量與通信等系統(tǒng)，并給出相應(yīng)的規(guī)定。

3.3 超寬帶技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

超寬帶技術(shù)功率頻譜密度低、信號(hào)頻譜極寬，對(duì)方不知道精確的信號(hào)參數(shù)是很難恢復(fù)，具有很強(qiáng)的保密性，加之其抗干擾能力強(qiáng)，能在噪聲中順利傳輸，在超復(fù)雜的環(huán)境中也能正常傳送，減少對(duì)方的偵查機(jī)率。所以，超寬帶無(wú)線通信組網(wǎng)是根據(jù)超寬帶技術(shù)的特點(diǎn)建立的管理系統(tǒng)，由若干裝甲車的超短波和超寬帶電臺(tái)組成的。為能更方便的適應(yīng)現(xiàn)存的復(fù)雜電磁環(huán)境，同時(shí)更好的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信組網(wǎng)的可靠性，專家們把超寬帶系統(tǒng)和裝甲車機(jī)械化部隊(duì)裝備的VHF/UHF頻段有效結(jié)合起來(lái)進(jìn)行使用，加上其成本低功、率消耗低使得部隊(duì)可以長(zhǎng)久作戰(zhàn)?；诔瑢拵Ъ夹g(shù)的穿透能力，不僅可以研發(fā)穿地雷達(dá)，發(fā)現(xiàn)埋藏的地雷，保護(hù)地面的安全，并找出敵人地下工作室給予毀滅打擊，同時(shí)也可以制成成像雷達(dá)，運(yùn)用在裝甲機(jī)械化得部隊(duì)中，幫助炮擊手射擊隱藏?cái)橙?。隨電磁環(huán)境的復(fù)雜化和信息量的劇增，抗干擾問(wèn)題和部隊(duì)信息安全問(wèn)題日益突出，超寬帶技術(shù)的使用就解決了這一問(wèn)題。

4.總結(jié)

隨社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步，電子設(shè)備也越來(lái)越趨向智能化，不僅是無(wú)限移動(dòng)蜂窩網(wǎng)與局域網(wǎng)建立的有效結(jié)合，加上對(duì)短距離高速數(shù)據(jù)傳輸要求的提高，以及兼容性的發(fā)展苗頭日益加快，使得超寬帶技術(shù)在未來(lái)發(fā)展與應(yīng)用有著更為廣闊的天地。ADSL提供了高速的WWW多媒體服務(wù)，包括視頻和聲音信息，Internet代理訪問(wèn)服務(wù)，F(xiàn)TP服務(wù)，遠(yuǎn)程教育，遠(yuǎn)程醫(yī)療還有各種商務(wù)交易服務(wù)等，可在一定范圍內(nèi)緩解用戶對(duì)寬帶通信的要求。ADSL又作為從窄帶過(guò)渡到寬帶的有效手段，有著旺盛的生命和美好的應(yīng)用前景。它的出現(xiàn)會(huì)加快寬帶信息服務(wù)的普及，進(jìn)一步推動(dòng)信息高速公路的發(fā)展。

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