論高新技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　從20世紀(jì)90年代初以來(lái)，全球向信息密集的工作方式和生活方式的轉(zhuǎn)變，推動(dòng)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(shí)爆炸的時(shí)代，隨著行業(yè)及社會(huì)對(duì)信息需求的不斷增長(zhǎng)和應(yīng)用的不斷深化，只有實(shí)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(huì)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(shí)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(guò)對(duì)現(xiàn)有各類(lèi)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(duì)其進(jìn)行處理則會(huì)使誤碼率增加。因此，要消除不理想信道和噪聲對(duì)信號(hào)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(hào)(chirp)作為調(diào)制信號(hào)，利用線性調(diào)頻信號(hào)在分?jǐn)?shù)階里變換域的能量聚焦特性，通過(guò)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(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)

　　分?jǐn)?shù)階Fourier變換作為一種新型的線性時(shí)頻工具，其實(shí)質(zhì)是信號(hào)在時(shí)間軸上逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)任意角度到U軸上的表示(U軸被稱(chēng)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(gè)chirp信號(hào)將表現(xiàn)一個(gè)沖擊函數(shù)，即分?jǐn)?shù)階Fourier變換過(guò)程中，某個(gè)分?jǐn)?shù)階Fourier域?qū)?yīng)的chirp信號(hào)具有很好的能量聚焦性，而這種能量聚焦性對(duì)chirp信號(hào)的監(jiān)測(cè)和估計(jì)具有很好的作用。因此，在信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)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(cè)信號(hào)所有階次的分?jǐn)?shù)階Fourier變換，于是形成信號(hào)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(cè)出chirp信號(hào)，并估計(jì)出峰值所對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)階次P和分?jǐn)?shù)階域坐標(biāo)，估計(jì)出信號(hào)的參數(shù)。

　　1.2分集接收

　　分集接收是利用信號(hào)和信道的性質(zhì)，將接收到的多徑信號(hào)分離成互不相關(guān)的多路信號(hào)，然后將多徑衰落信道分散的能量更有效的接收起來(lái)，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(duì)它們進(jìn)行延時(shí)相加，使之在某一時(shí)刻對(duì)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(gè)并行相關(guān)器和個(gè)合并器組成，每個(gè)相關(guān)器與發(fā)射信號(hào)的一個(gè)多徑分量匹配。在N個(gè)相關(guān)器前增加時(shí)移單元，就可在時(shí)間上將所有分量對(duì)齊，從而采用相同的本地參考信號(hào)。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(cè)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(hào)中，選取信噪比最高的的支路信號(hào)作為輸出信號(hào)。

　　1.3峰值輸出

　　信噪比系數(shù)呈現(xiàn)出一個(gè)典型的振蕩特性，且振蕩頻率與振蕩幅度與時(shí)頻面的旋轉(zhuǎn)角度和輸入信號(hào)相關(guān)。因此在采用分?jǐn)?shù)階Fourier變換技術(shù)的實(shí)際使用中，在進(jìn)行近似計(jì)算處理時(shí)需要特別注意，必須對(duì)近似處理帶來(lái)的誤差進(jìn)行評(píng)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(diǎn)。但從技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面來(lái)講，由于激光通信具有信號(hào)光束窄、發(fā)散角小這樣的特點(diǎn)，從而導(dǎo)致APT(Acquisition Pointing Tracking)捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)相距較遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)體上的較窄信號(hào)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(shí)現(xiàn)初始的捕獲和跟蹤，并將信標(biāo)光引入精跟蹤的視場(chǎng)范圍內(nèi)，然后精跟蹤單元實(shí)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(chǎng)之內(nèi)，為最終空間站光通信系統(tǒng)工程實(shí)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(gè)安裝在精密光機(jī)組件上的收發(fā)天線，萬(wàn)向支架驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及粗跟蹤探測(cè)器(CCD)組成，主要作用是捕獲目標(biāo)和完成對(duì)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(yùn)動(dòng)軌跡或星歷表給出的命令信號(hào)，將望遠(yuǎn)鏡定位到對(duì)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(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，必須根據(jù)粗跟蹤探測(cè)器給出的目標(biāo)脫靶量來(lái)控制萬(wàn)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(cè)器視場(chǎng)內(nèi)，從而把信標(biāo)光引入精跟蹤探測(cè)器的視場(chǎng)內(nèi)。

　　2.2精跟蹤單元

　　精跟蹤單元的跟蹤精度將決定整個(gè)系統(tǒng)的跟蹤精度，它要求帶寬非常高，帶寬越高，對(duì)干擾的抑制能力就越強(qiáng)，從而可加快系統(tǒng)的反應(yīng)速度，加強(qiáng)跟蹤精度。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)高帶寬高精度的精跟蹤環(huán)是整個(gè)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(dòng)態(tài)范圍。通過(guò)由捕獲探測(cè)器(CCD)和定位探測(cè)器(OPI N)組成探測(cè)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(hào)的檢測(cè)，從而提高信標(biāo)光捕捉精度。

　　2.3控制單元

　　將捕捉的信號(hào)經(jīng)放大、整形和A/D變換處理后，在計(jì)算機(jī)中按一定的數(shù)據(jù)分配流程將信號(hào)輸入。然后通過(guò)計(jì)算機(jī)給出的速度控制信號(hào)和加速度控制信號(hào)，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(dòng)并帶動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別在水平和俯仰兩個(gè)方位轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)整天線的位置，達(dá)到自動(dòng)捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)的目的。

　　3、結(jié)語(yǔ)

　　通信技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了社會(huì)生活的進(jìn)步，在未來(lái)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。