試論高新技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
試論高新技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要：通信技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)著社會生活的進(jìn)步。本文主要探討了高新技術(shù)在有線通信系統(tǒng)和光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：高新技術(shù) 通信系統(tǒng) 系統(tǒng)應(yīng)用
從20世紀(jì)90年代初以來，全球向信息密集的工作方式和生活方式的轉(zhuǎn)變，推動了通信技術(shù)的發(fā)展。然而，在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)技術(shù)知識爆炸的時代，隨著行業(yè)及社會對信息需求的不斷增長和應(yīng)用的不斷深化，只有實現(xiàn)通信系統(tǒng)在技術(shù)科技方面不斷更新，加快通信系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化、體系化與融合化方向的演進(jìn)，才能突顯通信系統(tǒng)在社會生活領(lǐng)域支撐引領(lǐng)的作用和地位，創(chuàng)造更好的發(fā)展空間。本文筆者結(jié)合工作實踐，主要探討了現(xiàn)代高新技術(shù)在有線通信系統(tǒng)和光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。
1、分?jǐn)?shù)階Fourier變換技術(shù)在有線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
有線通信是利用電線或者光纜作為通訊傳導(dǎo)的通信形式，它通過對現(xiàn)有各類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技術(shù)改造，與下一代新建網(wǎng)絡(luò)互通和融合，成為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的重要支柱。然而，在有線通信信道中存在各種噪聲，如果不對其進(jìn)行處理則會使誤碼率增加。因此，要消除不理想信道和噪聲對信號的影響，必須應(yīng)用新技術(shù)。分?jǐn)?shù)階Fourier變換(FRFT)的通信技術(shù)原理是以線性調(diào)頻信號(chirp)作為調(diào)制信號，利用線性調(diào)頻信號在分?jǐn)?shù)階里變換域的能量聚焦特性，通過接收機(jī)進(jìn)行路徑分集接收抑制有線通信信道多途效應(yīng)所產(chǎn)生的碼間干擾，從而提高系統(tǒng)的抗噪聲干擾和頻率選擇性衰減的能力。具體應(yīng)用程序如下：
1.1信號檢測與參數(shù)估計
分?jǐn)?shù)階Fourier變換作為一種新型的線性時頻工具，其實質(zhì)是信號在時間軸上逆時針旋轉(zhuǎn)任意角度到U軸上的表示(U軸被稱為分?jǐn)?shù)階Fourier(FRF)域)，而該核是U域上的一組正交的chirp基，這就是分?jǐn)?shù)階Fourier變換的chirp基分解特性。所以，在適當(dāng)?shù)姆謹(jǐn)?shù)階Fourier域中，一個chirp信號將表現(xiàn)一個沖擊函數(shù)，即分?jǐn)?shù)階Fourier變換過程中，某個分?jǐn)?shù)階Fourier域?qū)?yīng)的chirp信號具有很好的能量聚焦性，而這種能量聚焦性對chirp信號的監(jiān)測和估計具有很好的作用。因此，在信號檢測與參數(shù)估計中，我們的基本思路是以旋轉(zhuǎn)角口為變量進(jìn)行掃描，求出觀測信號所有階次的分?jǐn)?shù)階Fourier變換，于是形成信號能量在由分?jǐn)?shù)階域U和分?jǐn)?shù)階次P組成的二維參數(shù)平面上的分布。然后，我們按域值在在此平面上進(jìn)行二維搜索，找出最大峰值位置。并根據(jù)最大峰值坐標(biāo)可以檢測出chirp信號，并估計出峰值所對應(yīng)的分?jǐn)?shù)階次P和分?jǐn)?shù)階域坐標(biāo)，估計出信號的參數(shù)。
1.2分集接收
分集接收是利用信號和信道的性質(zhì)，將接收到的多徑信號分離成互不相關(guān)的多路信號，然后將多徑衰落信道分散的能量更有效的接收起來，處理之后進(jìn)行判決，從而達(dá)到抗衰落的目的。本文采用分集合并技術(shù)，即取出那些幅度明顯大于噪聲背景的多徑分量，對它們進(jìn)行延時相加，使之在某一時刻對齊并按一定的準(zhǔn)則合并，提高多徑分集的效果。在通信系統(tǒng)中，RAKE接收機(jī)由N個并行相關(guān)器和個合并器組成，每個相關(guān)器與發(fā)射信號的一個多徑分量匹配。在N個相關(guān)器前增加時移單元，就可在時間上將所有分量對齊，從而采用相同的本地參考信號。然后，相關(guān)器組的輸出送給合并器，將合并器輸出的判決變量送到檢測器進(jìn)行判決。最后，根據(jù)接收機(jī)使用的不同合并方法，在選擇性合并方式下，在多支路接收信號中，選取信噪比最高的的支路信號作為輸出信號。
1.3峰值輸出
信噪比系數(shù)呈現(xiàn)出一個典型的振蕩特性，且振蕩頻率與振蕩幅度與時頻面的旋轉(zhuǎn)角度和輸入信號相關(guān)。因此在采用分?jǐn)?shù)階Fourier變換技術(shù)的實際使用中，在進(jìn)行近似計算處理時需要特別注意，必須對近似處理帶來的誤差進(jìn)行評估。
2、ATP系統(tǒng)在光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
隨著科技發(fā)展的日新月異，自由激光空間光通信已經(jīng)成為現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的新熱點。但從技術(shù)實現(xiàn)方面來講，由于激光通信具有信號光束窄、發(fā)散角小這樣的特點，從而導(dǎo)致APT(Acquisition Pointing Tracking)捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)相距較遠(yuǎn)的運動體上的較窄信號光束相當(dāng)困難。ATP系統(tǒng)是由粗跟蹤和精跟蹤單元構(gòu)成的復(fù)合跟蹤系統(tǒng)，其主要功能是在粗跟蹤單元實現(xiàn)初始的捕獲和跟蹤，并將信標(biāo)光引入精跟蹤的視場范圍內(nèi)，然后精跟蹤單元實現(xiàn)更高帶寬的跟瞄，再將信標(biāo)光穩(wěn)定在可通信的視場之內(nèi)，為最終空間站光通信系統(tǒng)工程實現(xiàn)奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.1粗跟蹤單元
粗瞄準(zhǔn)單元由一個安裝在精密光機(jī)組件上的收發(fā)天線，萬向支架驅(qū)動電機(jī)以及粗跟蹤探測器(CCD)組成，主要作用是捕獲目標(biāo)和完成對目標(biāo)的粗跟蹤。在捕獲階段，粗瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)接收由上位機(jī)根據(jù)已知的衛(wèi)星運動軌跡或星歷表給出的命令信號，將望遠(yuǎn)鏡定位到對方通信終端的方向上。為確保入射的信標(biāo)光在精跟瞄控制系統(tǒng)的動態(tài)范圍內(nèi)，必須根據(jù)粗跟蹤探測器給出的目標(biāo)脫靶量來控制萬向支架上的望遠(yuǎn)鏡，使它的跟蹤精度必須保證系統(tǒng)的光軸處于精跟蹤探測器視場內(nèi)，從而把信標(biāo)光引入精跟蹤探測器的視場內(nèi)。
2.2精跟蹤單元
精跟蹤單元的跟蹤精度將決定整個系統(tǒng)的跟蹤精度，它要求帶寬非常高，帶寬越高，對干擾的抑制能力就越強，從而可加快系統(tǒng)的反應(yīng)速度，加強跟蹤精度。因此，設(shè)計一個高帶寬高精度的精跟蹤環(huán)是整個ATP系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。在這一單元我們可采用高幀頻、高靈敏度、具有跳躍式讀出模式的面陣電荷耦合器件(CCD)傳感器。它基于深埋溝道移位寄存器技術(shù)，可以獲得非常高的讀出速率、非常低的噪聲和非常高的動態(tài)范圍。通過由捕獲探測器(CCD)和定位探測器(OPI N)組成探測接收單元轉(zhuǎn)換，CCD完成捕獲與粗跟蹤，并將接收光引導(dǎo)至OPI N上，在OPI N中進(jìn)行誤差信號的檢測，從而提高信標(biāo)光捕捉精度。
2.3控制單元
將捕捉的信號經(jīng)放大、整形和A/D變換處理后，在計算機(jī)中按一定的數(shù)據(jù)分配流程將信號輸入。然后通過計算機(jī)給出的速度控制信號和加速度控制信號，又經(jīng)數(shù)據(jù)分配接口送入D/A轉(zhuǎn)換與處理網(wǎng)絡(luò)，使伺服電機(jī)按要求轉(zhuǎn)動并帶動天線轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)分別在水平和俯仰兩個方位轉(zhuǎn)動，以調(diào)整天線的位置，達(dá)到自動捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)的目的。
3、結(jié)語
通信技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了社會生活的進(jìn)步，在未來通信技術(shù)的研究上，應(yīng)不斷探索、創(chuàng)新，追求高新技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。
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