部队光纤通信毕业论文

光通信是利用光波和某种设备在相隔一定距离的情况下进行的信息（语音、视频和数据）交换。 光波的频率比目前电通信使用的频率高得多， 因而其通信容量很大。通信系统的通信容量与系统的带宽成正比。 为了比较方便， 通常系统的带宽用载频的百分比， 即带宽利用系数来表示优点:(1) 通信容量大。 由于光纤的可用带宽较大， 一般在10 GHz以上， 使光纤通信系统具有较大的通信容量。而金属电缆存在的分布电容和分布电感实际起到了低通滤波器的作用， 使传输频率、 带宽以及信息承载能力受到限制。 现代光纤通信系统能够将速率为几十 Gb/s以上的信息传输上百英里， 允许大约数百万条话音和数据信道同时在一根光缆中传输。 实验室里， 传输速率达Tb/s级的系统现已研制成功。光纤通信巨大的信息传输能力， 使其成为了信息传输的主体。(2) 传输距离长。光缆的传输损耗比电缆低， 因而可传输更长的距离。 光纤系统仅需要少量的中继器， 而光缆与金属电缆的造价基本相同， 少量的中继器使光纤通信系统的总成本比相应的金属电缆通信系统的要低。(3) 抗电磁干扰。 光纤通信系统避免了电缆间由于相互靠近而引起的电磁干扰。 金属电缆发生干扰的主要原因就是金属导体向外泄漏电磁波。由于光纤的材料是玻璃或塑料， 都不导电， 因而不会产生电磁波的泄漏， 也就不存在相互之间的电磁干扰。(4) 抗噪声干扰。 光纤不导电的特性还避免了光缆受到闪电、 电机、 荧光灯及其他电器源的电磁干扰（EMI），外部的电噪声也不会影响光波的传输能力。 此外， 光缆不辐射射频（RF）能量的特性也使它不会干扰其他通信系统， 这在军事上的运用是非常理想的，而其他种类的通信系统在核武器的影响下（电磁脉冲干扰）会遭到毁灭性的破坏。(5) 适应环境。 光纤对恶劣环境有较强的抵抗能力。 它比金属电缆更能适应温度的变化， 而且腐蚀性的液体或气体对其影响较小。(6) 重量轻， 安全， 易敷设。 光缆的安装和维护比较安全、 简单， 这是因为： 首先，玻璃或塑料都不导电，没有电流通过或电压的干扰； 其次， 它可以在易挥发的液体和气体周围使用而不必担心会引起爆炸或起火； 第三， 它比相应的金属电缆体积小, 重量轻, 更便于机载工作， 而且它占用的存储空间小， 运输也方便。(7) 保密。 由于光纤不向外辐射能量， 很难用金属感应器对光缆进行窃听， 因此， 它比常用的铜缆保密性强。 这也是光纤通信系统对军事应用具有吸引力的又一个方面。(8) 寿命长。 尽管还没有得到证实， 但可以断言， 光纤通信系统远比金属设施的使用寿命长， 因为光缆具有更强的适应环境变化和抗腐蚀的能力参考资料：军用微电子技术微电子技术作为当今世界新技术革命的基石，给各行各业带来了革命性变化。微电子技术在军事装备中的应用，实现了军用电子装备的小型化、轻型化、轻量化、高可靠。现代军事技术的迅猛发展，武器装备的巨大变革，在一定意义上就是微电子技术发展和广泛应用的结果。“微电子技术对当今防务的重要性，无异于第二次世界大战的原子弹。”军用光电子技术激光测距、光电火控、光电制导、光电监视、预警、侦察、观瞄、光纤通信等一系列军用光电子技术应运而生并被广泛应用，成为高技术武器装备中必不可少的组成部分。目前，光电子技术领域主要涉及光电子元器件及材料和光电子应用技术两个方面。军用计算机技术军用计算机及其技术的发展和应用，不仅成为现代军事科技、各种军事系统和武器系统研制开发的重要物质基础和技术支柱，而且是现代战争作战指挥、通信联络、后勤保障等诸多决定战争胜负关键因素的依靠和保证，并业已或正在对传统的军事理论和军事观念产生着巨大而深远的影响。当今，计算机技术的发展呀�胍运跣』�⒖�畔低惩�缂扑愫投嗝教寮扑慵际跷� 饕�卣鞯恼感率贝���啪扌突�⑽⑿突�⑼�缁�椭悄芑�姆较蚍⒄埂M�缂扑恪⒐饧扑恪⒘孔蛹扑恪⒎肿蛹扑慵吧�锛扑愕纫簿�谘芯恐�小?/p>军用通信网络技术第二次世界大战后，军事通信技术有了重大发展，相继出现了散射通信、微波接力通信、卫星通信和光纤通信。60年代后，数据网和计算机网被用于军事通信，提高了通信保障的自动化水平与快速反应能力。80年代开始研究综合业务数字网。在通信联络组织上，注重通信联络的整体保障，形成多手段、多方向的迂回通信。军用新材料技术军用新材料技术是新一代武器装备的物质基础，也是当今世界军事领域的关键技术。金属结构材料、陶瓷结构材料、高分子结构材料和复合材料等结构材料成为制约武器装备发展的瓶颈；隐身材料、防护材料、致密能源材料以及信息智能材料等功能材料成为热门的研究课题。近年来，还出现了结构材料功能化和功能材料结构化的趋势，并形成兼有多种功能的多功能材料。军用制造技术数控机床的大量使用，计算机等新技术的应用，使现代制造技术不断向高新技术方向发展。柔性制造技术的出现更为现代化武器装备的研制和更新换代提供了全新的具有高度灵活性和极强适应能力的方法。目前正开展设计制造一体化技术、并行工程、工业工程、柔性制造单元、分布式数控、柔性制造系统、柔性生产线、精良生产和敏捷制造系统等方面的研究。军用动力技术主要是军用飞机发动机、综合式坦克装甲车辆推进系统、水面舰艇及潜艇(核潜艇)的动力技术。军事航天技术军事航天技术的发展，已使战场从陆地、海上和空中延伸到太空。太空已成为军事争夺最激烈的场所，军事航天系统在局部战争中得到了逐步应用，并显示了极大的潜力。被称为第一次“空间战争”的海湾战争，以美国为首的多国部队广泛运用了现已装备的各种军事航天系统，在侦察监视、通信指挥、导航定位等诸方面发挥了决定性作用。到目前为止，各种军事活动对空间系统的依赖性越来越大，外层空间即将成为继陆地、海洋和空中之后的第四战场。军事海洋技术现代科学技术的迅速发展，为军事海洋技术的研究开拓了新的途径。海洋卫星、遥测、遥感、激光、光纤、水下电视、旁侧声纳、深潜器、饱和潜水等新技术在海洋开发中的应用，对海洋现象的认识将不断深化。军事海洋技术的研究将逐步趋于远洋、深海，并重点加强水声技术和海底军事利用的研究。当前和今后一段时间，军事海洋技术的主要研究方向有：海洋环境效应、自主式水下无人智能巡航器技术、海洋信息观测、传输、接收和处理技术、海洋水声技术和海洋遥感遥测技术等。侦察监视技术目前，侦察监视技术的应用范围主要包括预警与监视、战场情报侦察等技术。它所采用的侦察设备器材或系统，主要有雷达、电子探测器、红外探测器、激光探测器、可见光探测器、水声探测器等。伪装与隐身技术伪装的技术措施主要包括：天然伪装、迷彩伪装、植物伪装、人工遮障伪装、烟幕伪装、假目标伪装、灯火与音响伪装等。这些伪装技术措施，含有越来越多的高技术成分，而且能够起到重要作用。自80年代以来，隐身技术逐渐成熟并达到了实用化水平，并且其发展势头相当迅猛，如美国的隐身战斗机技术。精确制导技术目前，精确制导技术主要包括遥控制导(红外、毫米波、激光、可见光成像等)、寻的制导、惯性制导、(地形或景象)匹配制导、卫星制导、(多模)复合制导等技术，已研制出导弹、制导炸弹、制导炮弹、制导地雷和末敏弹药等精确制导武器。包括战略战术弹道导弹、巡航导弹等在内的各种精确制导武器的研制成功并用于作战，已对现代战争产生了重大影响。电子战、信息战技术电子战的主要技术领域有雷达对抗、通信对抗、光电对抗以及水声对抗。信息战是在信息领域进行的作战或采取的对抗行动。信息战技术及作战方式正在研究和发展之中，主要包括指挥与控制战、情报战、电子战、心理战、“黑客”战、经济信息战及电脑战或网络空间战。一是利用计算机病毒和“黑客”等对计算机网络的攻击技术和相应的防御技术；二是以改进或发展了的电子战技术为基础而形成的技术，如新型反辐射武器和电磁微波武器等。一体化C4ISR系统技术自20世纪60至70年代起，为使指挥控制实时高效，世界主要国家军队纷纷着手开发C3I系列，即Command(指挥)、 Control(控制)、Communication(通信)和Intelligence(情报)系统，把情报系统获得的信息通过通信这条生命线用于指挥部队和控制武器装备。80年代后，随着计算机技术的广泛使用，C3I加上了Computer(计算机)，变成了C4I。90年代后进一步发展为C4ISR 系统，增加了Surveillance监视和Reconnaissance(侦察)。一体化C4ISR系统是一个集战场感知、信息融合、智能识别、信息处理、武器控制等核心技术为一体、旨在实现军事指挥自动化的综合电子信息系统，它几乎涵盖了战场上所有的军事电子技术功能和装备，受到了世界各军事大国的高度重视。目前这一系统又发展为C4KISR，增加了“Kill”(杀伤)。指挥控制自动化之所以能发展到今天这样一个水平，要得益于DataLink(数据链)的发展。它是整个指挥自动化的“神经中枢”。核、生、化武器技术现在和未来将发生的任何形式的高技术战争都可能是核威慑下的战争。目前，世界上有许多国家掌握了化学武器的研制和生产技术，未来战争还难以排除化学武器的威胁。目前，国外正在研制生物化学战剂和遗传工程武器——基因武器。据称，只需要20克热毒素基因武器，就可以使全球58亿人死于一旦

相关范文： 匿名通信技术在电子商务中的应用 [摘 要] 随着Internet的迅猛发展和广泛应用，网上的匿名和隐私等安全问题也逐步成为全球共同关注的焦点，尤其在电子商务领域。文章从匿名通信技术的概述入手，简要论述了洋葱路由Tor匿名通信技术及其在电子商务中的应用。 [关键词] 网络安全 电子商务 匿名通信 洋葱路由 随着Internet技术的飞速发展，基于网络技术的电子商务应运而生并迅速发展。电子商务作为一种新兴的现代商务方式，正在逐步替代传统的商业模式。然而，网络交易安全也逐步成为电子商务发展的核心和关键问题。特别是随着网民的不断增多，信息网络中的隐私和保护已经成为广大网民最为关注的问题之一。据统计，有58%的电子商务消费者担心个人隐私得不到有效保障而放弃了网上购物等业务。因此，网络中的隐私权保护问题将成为困扰电子商务发展的重要保障。文章主要针对电子商务活动中存在的隐私权保护问题，简要论述了电子商务交易中的匿名通信及相关技术。 一、匿名通信系统技术 作为网络安全来说，它的技术总是针对防御某些网络攻击而提出来的，匿名通信技术也不例外。匿名通信技术是指通过一定的方法将数据流中的通信关系加以隐藏，使窃听者无从直接获知或推知双方的通信关系和通信的一方。匿名通信的一个重要目的就是隐藏通信双方的身份信息或通信关系，从而实现对网络用户的个人通信隐私以及对涉密通信更好的保护。在电子商务不断发展的今天，匿名通信技术作为有效保护电子商务活动中的电子交易起着相当重要的作用。 通常，按照所要隐藏信息的不同，可以将匿名分为三种形式:发起者匿名(Sender anonymity)即保护通信发起者的身份信息，接收者匿名(Recipient anonymity)即保护通信中接收者的身份信息，发起者或接收者的不可连接性(Unlinkability of Sender and Recipient)即通过某种技术使通信中的信息间接地到达对方，使发送者与接收者无法被关联起来。 二、Tor匿名通信系统 匿名通信系统概念 所谓Tor（The Second Onion Router），即第二代洋葱路由系统，它由一组洋葱路由器组成(也称之为Tor节点)。这些洋葱路由器用来转发起始端到目的端的通信流，每个洋葱路由器都试图保证在外部观测者看来输入与输出数据之间的无关联性，即由输出的数据包不能判断出其对应输入的数据包，使攻击者不能通过跟踪信道中的数据流而实现通信流分析。Tor是一个由虚拟通道组成的网络，团体和个人用它来保护自己在互联网上的隐私和安全。 与传统的匿名通信系统不同，Tor并不对来自不同用户的数据进行任何精确的混合，即不采用批量处理技术，这样可保证所有连接的数据被公平地转发。当一个连接的流缓存为空时，它将跳过这一连接而转发下一个非空连接缓存中的数据。因为Tor的目标之一是低延迟，所以它并不对数据包进行精确的延迟、重新排序、批量处理和填充信息丢弃等传统操作。 匿名通信技术分析 洋葱路由技术的提出主要目的是在公网上实现隐藏网络结构和通信双方地址等关键信息，同时可以有效地防止攻击者在网上进行流量分析和窃听。洋葱路由技术结合Mix技术和Agent代理机制，不用对Internet的应用层进行任何修改，通过洋葱代理路由器，采用面向连接的传输技术，用源路由技术的思想对洋葱包所经过的路由节点进行层层加密封装，中间的洋葱路由器对所收到的洋葱包进行解密运算，得出下一跳的路由器地址，剥去洋葱包的最外层，在包尾填充任意字符，使得包的大小不变，并把新的洋葱包根据所指示的地址传递给下一个洋葱路由器。 洋葱路由方案采用了实时双向隐藏路径的实现方法，它是在请求站点W上的代理服务器与目标主机之间进行匿名连接，其数据流经过若干中间洋葱路由器后抵达目的站点而形成一条隐藏路径。为了在请求和响应站点之间建立一条会话路径，请求站点的代理确定一连串的安全路由器以形成通过公网的路径，并利用各洋葱路由器的公钥构造一个封装的路由信息包，通过该路由信息包把双向会话加密密钥和加密函数分配给各洋葱路由器。若分配成功则在请求和响应站点之间建立了一条洋葱隐藏路径。建立这样的隐藏路径采用松散源路由方式，为增强抵抗路径分析能力，洋葱包采用填充技术，在每个洋葱路由器站点之间传送的信息包大小是相同的。 3.国内外研究现状 Tor是第二代洋葱路由的一种实现,网络用户通过Tor可以在因特网上进行匿名通信与交流。最初该项目由美国海军研究实验室(US Naval Research Laboratory）赞助。2004年,Tor成为电子前哨基金会（Electronic Frontier Foundation，EFF)的一个项目。2005年后期，EFF不再赞助Tor项目，但开发人员继续维持Tor的官方网站。我们可以在网站上很容易下载到Tor程序，并且通过Tor可以进行匿名通信。而且,Tor主要是针对现阶段大量存在的流量过滤、嗅探分析等工具，在JAP之类软件基础上改进的，支持Socks5，并且支持动态代理链,因此难于追踪,可以有效地保证网络的安全性。此外，Tor已经实现了匿名原理的分析与设计,但是并没有一个规范的协议标准，因为它是不断发展变化的，Tor是一个工具集,最新的版本(稳定版 ;测试版)修正了一些严重的安全漏洞。 三、结束语 总之，网络隐私权的保护是一项庞大的工程。在基于匿名通信技术的电子商务环境下，采取何种匿名通信技术要依实际情况而定,还要综合运用其他网络安全技术措施，例如防火墙技术、病毒防护技术、认证技术、加密技术等。只有这样，才能确保电子商务活动的双方进行安全电子交易，从而进一步促进我国电子商务蓬勃发展。 参考文献: [1]张国银:电子商务网络安全措施的探讨与分析[J].电脑知识与技术.2007,(22) [2]吴艳辉 王伟平:基于重路由的匿名通信系统研究[J].计算机工程与应用，2006,(17) 仅供参考，请自借鉴 希望对您有帮助补充：这是最新的资料。如需其他欢迎您留言、咨询。

光纤通信在配电网自动化上的应用 论文 1前言随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。配网馈线自动化是配网系统提高供电可靠性最直接有效的技术手段之一。在近几年国家加大了对城网和农网的改造，国内各大供电局对配电网自动化的投入也在加大。在配网自动化实现的过程中，我们发现通信问题是一个难点问题。在此，仅就光纤通信在配网自动化方面的应用谈一点认识和体会。 2配电网自动化对通信的要求 同调度SCADA系统一样，配电自动化系统也需要一个有效的通信网，同时他有自己的特点：终端数量极多。配网系统拥有众多的开闭所、配电变压器、柱上断路器，要对这些设备进行监控就需要许多FTU和TTU，同时这些FTU随配电设备安装，地域分布广，通讯节点分散。 配网自动化系统的规模、复杂程度和自动化程度决定了通信系统应满足下述要求： (1)可靠性： 配网系统的通信设备有很多暴露在室外，环境恶劣，因此必须能够抵御高温、低温、日晒、雨淋、风雪、冰雹和雷电等自然环境的侵袭。同时，尽量避免各种电磁干扰，保证长期稳定可靠地工作，并要求在线路停电时，通信系统仍能正常工作。 (2)经济性： 考虑到配电网系统的总体经济效益，通信系统的投资不应过大，力争充分利用现有的主网通信资源，进行主、配网整体规划，避免重复投资。 (3)寻址量大： 通信系统不仅要考虑目前及未来的数据传输的需要，还要考虑系统升级的要求。 (4)双向通信： 配网自动化要实现遥测、遥信、遥控功能，就必须要求具有双向通信能力。 (5)容易操作和免维护。 根据以上的要求，伴随着光纤价格的下降，目前，光纤通信正广泛地应用于电力系统。 3光纤通信 自激光器和低损耗光纤问世以来，光纤通信系统以其技术、经济上无可比拟的优越性而迅速崛起，并风靡全球。该系统是以光纤为传输介质，以光为载波信号传递信息的通信系统，应用的光波波长为～1.μm靘，整个系统由电端机、光端机、光缆和中继器构成。光纤可分为单模光纤(SMF)、多模光纤(MMF)、长波长低射散光纤(LMF)、保偏光纤(PMF)及塑料光纤(POF)等很多种；常用的为单模和多模光纤，多模光纤就是传输多个光波模式，而单模光纤只传输一个光波模式。单模光纤比多模光纤传输距离长，目前一般地，光信号在多模光纤内可传6km左右，在单模光纤内可传30km。因此，单模光设备的价格要高于多模光设备。实用的光纤通常都是由多根光纤、加强芯、保护材料、固定材料等组合成光缆构成的传输线。 光纤MODEM可完成光信号与数字信号之间的相互转换。光纤MODEM一般有一个以上的数据口用以传递同步或异步信号。通信速率可达到2Mbps或更高，配网常用的通信速率一般为同步N×64K或异步19200bps以下。故足以满足配网通信的需要，光纤MODEM的连接示意图如下：另外，还有一种光纤MODEM具有双环自愈功能。这一功能使通信的可靠性大大增强。其功能示意图如图2所示：图2(I)中，A，B，C三点是通过自愈光MODEM实现的双环网，若在D点发生故障，则如图2(II)所示，光路在A站和C站愈合(环回)，使通信不受影响，同时向主站发出相应的告警及定位信号，使维修人员及时修复故障段光缆。4光纤通信的特点 光纤通信具有通信容量大，衰减小，不怕雷击，抗电磁干扰、抗腐蚀、保密性好、可靠性高、敷设方便等优点，不过投资费用相对较高，尤其对于城区内直埋式电缆线路的光纤敷设，施工费用将更大。 5光纤通信在配电网上的实现方案 光纤通信的组网方式非常灵活，可以构架成星型、链型、树状、网状、单纤网、双纤网、环上多分支、多环相交、多环相切等各种拓扑结构的网络。 根据配电自动化系统的特点，光纤网通常需组成环型网，并与计算机局域网连接，实现数据共享。常用的组网方式如图3所示。图3中：“S”表示网络服务器，“W1、W2、Wn”表示工作站，“b”表示变电所，“k”表示开闭所，“T”表示配电变压器。 实际工程设计中，充分考虑到电力通信专网拓扑结构的复杂性，SDH传输系统可以采用多达126个E1(2M口)全交叉连接和双主光环+多光分支的设计思想。基本构架为1～3个SDH／STM-1双纤自愈环相交或相切，而且在需要时，可通过更换光卡的方式在线升级为SDH／STM-4。如果局调度中心局域网位于网络地理中心，建议设计为相切环，以调度中心为切点，如图4所示；如果局调度中心局域网偏离网络地理中心，建议设计为相交环，由于调度中心不在交点，为了环间可靠转接，各环相交至少两点，互为保护路由，如图5所示。6结束语 在实际的配网自动化的通信系统，必须构建一个成本低、收效高的双向通信系统，用可以接受的费用在可靠性和信息流量方面提供非常高的性能。同时，由于配电网自动化系统所要完成的功能太多而系统复杂，采用单一的通信系统来满足所有的功能需要是不现实的，也是不经济的。因此，在配电网自动化系统中，要应用多种通信方式，按综合的经济技术指标而选取其中最优的组合。在电力系统中较常用的通信方式还有一点多址数字微波、数传电台、无线扩频、专线电缆、邮电本地网、载波、扩频载波等，可供组网时选择。

从视觉传达设计的发展进程来看，在很大程度上，它是兴起于19世纪中叶欧美的印刷美术设计的扩展与延伸。视觉传达设计是通过视觉媒介表现并传达给观众的设计，体现着设计的时代特征和丰富的内涵，其领域随着科技的进步、新能源的出现和新产品新材料的开发应用而不断扩大，并与其他领域相互交叉，逐渐形成一个与其他视觉媒介关联并相互协作的设计新领域。当前科学技术的日新月异，使以电影、电视和网络为媒体的各种技术飞速发展，这给人们带来了革命性的视觉体验。并且在当今瞬息万变的信息社会中，影视媒体的影响越来越重要。传统平面设计表现的内容已无法涵盖一些新的信息传达媒体，因此，视觉传达设计应该向着这些方向去努力拓展。这其中影视作品正在以一个不可忽视的重要力量日新月异的发展着，而影视片头又是影视作品的给观众的第一印象。任何一个风格独特、富于个性化的影视片头都是画面视觉艺术巧妙结合的典范，它包含着多方面、多视角的综合知识，可能是历史方面的，或者是时尚方面的。新技术的不断出现，强烈的开拓着视觉传达的延伸之一影视片头的创作，为其提供了更强大的物质基础和广阔的创作可能。同时也对影视片头的创作提出了更新更高的要求：一方面，技术的发展为创作者提供了更多的可能性，也迫使设计者不断的挑战影视片头的表现极限，另一方面，也促成了观众审美需求的提高，反过来促进创作上的进步。影视片头的视觉艺术是具有电影特性的美术设计。是一种具有思维空间形态的艺术造型。一个好的电影，电视剧，其片头片尾是非常讲究的，研究影视片头片尾视觉效果的意义在于：1、片头是观众对一部影片的第一印象，片头和片尾相当于一本书的封面和封底。片头的好坏，直接影响到观众对整个影片的观赏效果。 2、任何一种艺术，其魅力都在于内容与表现形式的完美与统一。电影片头，给设计提供了广影片片头艺术的创作，同样存在 内容与形式的完美统一的创作历程。根据影片不同主题，设计不同的方案，不同的表现形式。体裁不同，内容不同阔的天地。3、电影片头字幕的设计，是整个电影艺术的组成部分，而片头片尾的视觉设计又与影片自身有很大的不同，不可忽视，必须从视觉上加以美观。对经典的影视片头从视觉传达角度来归纳总结。4、现阶段影视制作飞速发展，各种富有视觉冲击力的效果层出不穷，我国在影视片头片尾创意方面与国外差距比较大。通过比较以促进国内影视片头制作的发展。希望此课题的研究能对影视工作者起到一个很好的借鉴作用。

码分多址蜂窝移动通信系统CDMA技术的优点及问题及越区切换由于CDMA技术本身所固有的许多特点,使它非常适合于数字蜂窝移动通信系统。它的优点主要表现在如下10个方面。1.语音激活技术 统计结果表明,人们在通话过程中,只有35%的时间在讲话,另外65%的时间处于听对方讲话、话句间停顿或其他等待状态。在CDMA数字蜂窝移动通信系统中,所有用户共享同一个无线频道,当某一用户没有讲话时,该用户的发射机不发射或少发射功率,其他用户所受到的干扰都相应地减少。为此,在CDMA系统中,采用相应的编码技术,使用户的发射机所发射的功率随着用户语音编码的需求来作调整。当用户讲话时语音编码器输出速率高,发射机所发射的平均功率大;当用户不讲话时语音编码器输出速率很低,发射机所发射的平均功率很小,这就是语音激活技术。在蜂窝移动通信系统中,采用语音激活技术可以使各用户之间的干扰平均减少65%。也就是当系统容量较大时,采用语音激活技术可以使系统容量增加约3倍,但当系统容量较小时,系统容量的增加值要降低。在频分多址、时分多址和码分多址三种制式中,唯有码分多址可以方便而充分地利用语音激活技术。如果在频分多址和时分多址制式中采用语音激活技术,其系统容量将有不同程度的提高,但二者都必须增加比较复杂的功率控制系统,而且还要实现信道的动态分配,其结果必然带来时间延迟和系统复杂性的增加,而在CDMA系统中实现这种功能就相对简单得多。 2.扇区划分技术 扇区划分技术是位于蜂窝小区中心的基站利用天线的定向特性把蜂窝小区分成不同的扇面,如下图所示。常用的方式有利用120°圆形覆盖的定向天线组成的三叶草形无线区(图(a));利用60°扇形覆盖的定向天线组成的三角形无线蜂窝区(图(b));利用120°扇形覆盖的定向天线组成的120°扇形无线蜂窝区(图(c))。 在频分多址和时分多址制式中,在每个蜂窝小区中采用分扇区天线通常只能起到减少干扰的作用,不能增加系统容量。而在码分多址制式蜂窝移动通信系统中,利用120°扇形覆盖的定向天线把一个蜂窝小区划分成三个扇区(如图(c)所示)时,平均处于每个扇区中的移动用户是该蜂窝的三分之一,相应的各用户之间的多址干扰分量也减少为原来的三分之一左右,从而系统的容量将增加约3倍(实际上,由于相邻扇区之间有重叠,一般只能提高到倍)。3.高系统容量 由于码分数字蜂窝移动通信系统可以通过采用上述两种方法以及其他技术直接地或间接地提高系统容量,使码分系统的容量比模拟FDMA系统及数字GSM系统都要高出若干倍。理论分析表明,在相同的频率带宽下,对于宽带码分系统,每个蜂窝小区所能提供的信道数是模拟FDMA系统的20倍左右,是数字GSM系统的10倍左右;对于窄带码分系统来说,其系统容量的优势有所降低,但也是模拟FDMA系统的10倍以上,是数字GSM系统的3倍以上。由此可以看出,在移动通信事业迅猛发展的今天,移动用户量日益猛增,而频率资源日趋紧张,采用码分数字蜂窝移动通信系统是势在必行。4.软容量 在模拟频分系统和数字时分系统中,通信信道是以频带或时隙的不同来划分的,每个蜂窝小区提供的信道数一旦固定,很难改变。当没有空闲信道时,系统会出现忙音,移动用户不可能再呼叫其他用户或接收其他 用户的呼叫。当移动用户在越区切换时,也很容易出现通话中断现象。在码分系统中,信道划分是靠不同的码型来划分的,其标准的信道数是以一定的输入、输出信噪比为条件的,当系统中增加一个通话用户时,所有用户输入、输出信噪比都有所下降,但不会出现因没有信道而不能通话的现象。例如对一个标准信道数为40的扇区来说,当第41个用户呼叫时,对所有移动用户的影响是接收机的输入信噪比下降10lg(41/40)=,即使再增加两个用户通信,比标准多三个,其影响是所有接收机的输入信噪比下降10lg[(40+3)/40]=,这使该扇区内的移动用户信息数据的误码率有所升高,通话质量有所下降,但增加的三个用户都不会发生因无信道而出现忙音的现象。这对于解决通信高峰期时的通信阻塞问题和提高用户越区切换的成功率无疑是非常有益的。5.软切换 当移动用户从一个小区(或扇区)移动到另一个小区(或扇区)时,移动用户从一个基站的管辖范围移动到另一个基站的管辖范围,通信网的控制系统为了不中断用户的通信就要做一系列的调整,包括通信链路的转换,位置更新等,这个过程就叫越区切换。越区切换实现了小区(或扇区)间的信道转换,是保证一个正在处理或进行中的呼叫的不中断运行。 在模拟FDMA系统和数字TDMA系统中,移动用户在越区切换时,需要在另一个小区(或扇区)寻找空闲信道,当该区有空闲信道时才能切换。这时移动台的收、发频率等都要作相应的调整,称之为硬切换。这种切换过程是首先切断原通话通路,然后与新的基站接通新的通话链路。这种先断后通的切换方式势必引起通信的短暂间断。另外由于通信环境的影响,在两小区的交叠区域内,移动台接收到的两个基站发来的信号的强度有时会出现大小交替变化,从而导致越区切换的“乒乓”效应,用户会听到“咔嗒”声,对通信产生不利的影响。此外切换时间也较长。 在CDMA系统中,由于所有的小区(或扇区)都可以使用相同的频率,小区(或扇区)之间是以码型的不同来区分的。当移动用户从一个小区(或扇区)移动到另一个小区(或扇区)时,不需要移动台的收、发频率切换,只需在码序列上作相应地调整,称之为软切换。软切换的优点在于首先与新的基站接通新的通话,然后切断原通话链路。这种先通后断的切换方式不会出现“乒乓”效应,并且切换时间也很短。另外由于CDMA系统有“软容量”的优点,越区切换的成功率要远大于模拟FDMA系统和数字TDMA系统,尤其是在通信的高峰期。6.特有的分集形式 在CDMA系统中,由于采用了宽带传输,使它具有了特有的频率分集特性,即当信道具有选频特性时,对CDMA系统中信息传输影响较小。 CDMA系统有分离多径信号的能力,可以实现路径分集。由于移动通信环境的复杂和移动台的不断运动,接收到的信号往往是多个反射波的叠加,形成多径衰落。在模拟FDMA系统和数字TDMA系统中,为了解决多径衰落对通信带来的不利影响,采取了包括增加发射功率等一系列措施。在CDMA系统中,可以采用它特有的技术(如瑞克(RAKE)接收技术),将多径信号分离出来, 分别接收,这样不但克服了多径衰落对通信带来的不利影响,还等效增加了接收有用信号的功率(或者说等效增加了发射信号的功率)。由于这种特有的分集形式以及其他措施,使CDMA系统的发射功率相对很低。 除了这种特有的分集形式外,CDMA系统还采用其他分集技术,如空间分集、时间分集等,使CDMA系统的性能更加提高。7.与窄带系统(模拟系统)共存 当码分系统与窄带系统(例如模拟FDMA系统)工作于同一频段时,由于在CDMA系统中采用了宽带传输方式,并且发射功率较低,平均落到每个窄带系统中的带宽内的干扰信号功率很小。尤其是宽带CDMA系统,其对窄带系统的影响可以忽略不计,窄带系统对CDMA系统的影响可以等效为“人为干扰”,由于CDMA系统特有的抗干扰能力,把这个干扰降低到了最低限度。 这个干扰的存在只使得CDMA系统的容量降低,但不妨碍CDMA系统的正常工作。CDMA系统的带宽越宽,两个系统共存时相互间的影响越小,反之则越大。这给CDMA系统与模拟窄带系统双模式共存以及由模拟移动通信系统向数字移动通信系统平滑过渡提供了可能性。8.良好的保密能力 码分数字移动通信系统的体制本身就决定了它具有良好的保密能力。首先在CDMA数字移动通信系统中必须采用扩频技术,使它所发射的信号频谱被扩展的很宽,从而使发射的信号完全隐蔽在噪声、干扰之中,不易被发现和接收,因此也就实现了保密通信。其次在通信过程中,各移动用户所使用的地址码各不相同,在接收端只有完全相同(包括码型和相位)的用户才能接收到相应的发送数据,对非相关的用户来说是一种背景噪声,所以CDMA系统可以防止有意或无意的窃取,具有很好的保密性能。9.发射功率低、移动台的电池使用寿命长 由于在码分数字移动通信系统中,可以采用许多特有的技术来提高系统的性能,所要求的发射功率大大降低,从而对电池的体积减小和使用寿命增长都是非常有益的,对移动台整机的体积减小和成本的降低也是有利的。10.频率分配和管理简单 在模拟频分多址和数字时分多址移动通信制式中,频率分配和管理是一项比较复杂的技术,而动态频率分配就更加复杂。在码分数字移动通信体制中,所有移动用户可以只用一个频率,不需要动态分配,其频率分配和管理都很简单。 以上是码分数字移动通信系统的主要优点,但同时它也存在需要人们攻克的难点。在CDMA数字移动通信系统中,突出的问题是远近效应。所谓远近效应是指距接收机近的用户对距离远的用户的干扰。 在CDMA数字移动通信系统中,由于在同一蜂窝的各用户使用的是同一频率,共享一个无线频道。由于路途衰耗的原因,距基站近的移动台所发射信号有可能完全淹没距离远(例如处于蜂窝区边缘)移动台所发送来的信号,如果不采取有力的措施,这将使基站无法正常接收远距离移动台所发送来的信号。而在模拟频分多址和数字时分多址移动通信系统中,由于各信道使用不同频率或时隙,且各信道之间有相应的保护带宽或保护时间,故远近效应问题不太突出。 当前,在CDMA系统中为解决这个问题所采取的措施主要有两种:第一种是信号处理方法,在接收端用信号处理的方法,依次逐个抵消掉较强信号,直到能解调出所需信号为止,但由于这种方法运算量很大及当前器件的运算速度等问题,还不能实际使用;当移动台距基站近时,其发射功率减小,当距离远时,发射功率增大,从而保证在基站所收到的每个移动台的信号功率相等,消除远近效应的影响,使系统处于最佳运行状态。功率控制技术已在实际当中采用,它是CDMA数字移动通信系统中的最关键技术之一。功率控制技术很复杂,其所控制的范围和精度直接影响到整个系统的性能,如偏差过大,不仅系统容量迅速下降,而且通信质量也将急剧下降。码分数字蜂窝移动通信网的网路结构如下图所示。 它是一个抽象的平面图,其实现将随着功能实体在各个物理单元中的分布情况不同而有所改变。各部分的作用和功能如下:1.移动台(MS) 其包括手机和车台等,是用户端终接无线信道的设备;通过空中无线接口Um,给用户提供接入网路业务的能力。2.基站(BS) 其设于某一地点,是服务于一个或几个蜂窝小区的全部无线设备的总称。它是在一定无线覆盖区域内,由移动交换中心(MSC)控制,与移动台通信的设备。3.移动交换中心(MSC) 是完成对位于它所服务的区域中的移动台进行控制、交换的功能实体,也是与其他MSC或其他公用交换网之间的用户业务的自动接续设备。4.归属位置寄存器(HLR) 是为了记录的目的而指定用户身份给它的一种位置登记器。登记的内容是用户的信息(例如ESN、DN、IMSI(MSI)、服务项目信息、当前位置、批准有效的时间段等)。5.拜访位置寄存器(VLR) 是MSC检索信息用的位置寄存器。例如处理发至或来自一个拜访用户的呼叫信息——用户号码、向用户提供本地用户的服务等参数。6.设备识别寄存器(EIR) 是为了记录的目的而分配用户设备身份给它的寄存器;用于对移动设备的识别、监视、闭锁等。7.鉴权中心(AC) 是一个管理与移动台相关的鉴权信息的功能实体。8.消息中心(MC) 是一个存储和转送短消息的实体。9.短消息实体(SME) 是合成和分解短消息的实体。有时HLR、VLR、EIR及AC位于MSC之中,SMC位于MSC、HLR或MC之中。 码分数字蜂窝移动通信网不是公共交换电话网(PSTN)的简单延伸,它是与PSTN、PSPDN、ISDN等并行的业务网。由于移动用户大范围的移动,该网在管理上应相对的独立。 通信系统的通信容量可以用不同的表征方法进行度量。对于点对点的通信系统而言,系统的通信容量可以用信道效率来度量,即用在给定的频率带宽中所能提供的最大信道数目进行衡量。一般地说,在给定的频率带宽中所能提供的信道数目越大,系统的通信容量也越大。在蜂窝移动通信系统中,系统的容量有多种衡量方法,如用每小区可用信道数(ch/cell)、每小区每兆赫兹可用 信道数(ch/cell/MHz)、每小区爱尔兰数(Erl/cell)、每平方公里用户数(用户数/km)以及每平方公里每小时通话次数(通话次数h/km)等进行度量。这些表征方法从不同的角度对系统的容量进行衡量,它们之间是有联系的,在一定的条件下可以互相转换。考虑到信道的分配涉及到频率复用和由此而产生的同频干扰问题,一般认为用每小区可用信道数(ch/cell)或每小区每兆赫兹限制CDMA数字蜂窝移动通信系统容量的原因是由于系统中存在多址干扰,即同时通信的移动用户之间的相互干扰。在某个蜂窝小区内,如果有N个用户同时通信,系统必须能提供N个或N个以上的(逻辑)信道。同时通信的用户数N越大,多址干扰越强。N的最大值就是系统容量,即在保证接收所需信号功率与干扰功率的比值大于或等于某一门限值的条件下,该小区同时通信的最大用户数。 首先考虑一般码分通信系统(即暂不考虑蜂窝移动通信系统的特点)的容量。若N个用户同时通信,每个用户的信号都受到其他N-1个用户信号的干扰。假定系统的功率控制是理想的,即到达接收机的所有N个信号强度都一样,则理论分析表明,此时系统容量为式中W是CDMA系统所占的有效频谱宽度;Rb是信息数据的速率;Eb是信息数据的一比特能量;N0是干扰(噪声)的功率谱密度(单位赫兹的干扰功率);W/Rb是CDMA系统的扩频增益。当CDMA系统所占的频谱宽度W一定时,它随着信息速率Rb的降低而增大。Eb/N0是比特能量与噪声密度比,其比值取决于系统对误码率或话音质量的要求,并与系统的调制方式和编码方案有关。 例如:N-CDMA系统所占的有效频谱宽度W=,话音编码速率Rb=,若比特能量与噪声密度比Eb/N0=7dB,则N=;若Eb/N0=6dB,则N=37。 结果说明:在满足一定通信要求的前提下,比特能量与噪声密度比Eb/N0越小,系统的容量越大。但在上面的结果中,没有考虑CDMA蜂窝系统的特点,还应该根据其特点对系统容量公式进行修正。1.采用语音激活技术提高系统容量 统计结果表明,对话的激活期(占空比)d=。也就是,人们在通话过程中平均只有35%的时间在讲话, 另外65%的时间处于听对方讲话、话句间停顿或其他等待状态。在CDMA数字蜂窝移动通信系统中,所有用户共享同一个无线频道,如果采用语音激活技术,使通信中的用户有语音时才发射信号,没有讲话时,该用户的发射机就停止发射功率,那么任一用户话音发生停顿时,其他用户所受到的干扰都会相应地平均减少65%,从而系统容量可以提高到1/d=倍。为此,CDMA数字蜂窝移动通信系统的计算公式变成式中d是语音占空比(d=)。2.利用扇区划分提高系统容量 在码分多址制式蜂窝移动通信系统中,利用120°扇形覆盖的定向天线把一个蜂窝小区划分成3个扇区时,处于每个扇区中的移动用户是该蜂窝的三分之一,相应的各用户之间的多址 干扰分量也减少为原来的约三分之一,从而系统的容量将增加约3倍(实际上,由于相邻天线覆盖区之间有重叠,一般能提高到G=倍左右)。为此,CDMA数字蜂窝移动通信系统的计算公式变为式中G是扇形分区系数(G=)。3.邻近蜂窝小区的干扰对系统容量的影响 根据码分多址蜂窝移动通信系统的特点,在CDMA蜂窝移动通信系统中,所有用户共享同一个无线频道,即若干个小区内的基站和移动台都工作在相同的频率上。因此,任一小区的移动台都会受到相邻小区基站的干扰,任一小区的基站也都会受到相邻小区移动台的干扰。这些干扰的存在必然会影响系统的容量。其中任一小区的移动台对 相邻小区基站(反向信道)的总干扰量和任一小区的基站对相邻小区移动台(正向信道)的总干扰量是不同的,对系统容量的影响也有所差别,下面分别加以简要说明。(1)正向信道(由基站到移动台) 在一个蜂窝小区内,基站不断地向所有通信中的移动台发送信号,移动台在接收它自己所需的信号同时,也接收到基站发给所有其他移动台的信号,而这些信号对它所需的信号将形成干扰。当系统采用正向功率 控制技术时,由于路径传播损耗的原因,位于靠近基站的移动台,受到本小区基站所发射的信号干扰比距离远的移动台要大,但受到相邻小区基站的干扰较小;位于小区边缘的移动台,受到本小区基站所发射的信号干扰比距离近的移动台要小,但受到相邻小区基站的干扰较大。移动台最不利的位置是处于3个小区交界的地方,如下图中的X点。 假设各小区中同时通信的用户数都是N,即各小区的基站同时向N个用户发送信号, 当移动用户从一个小区(或扇区)移动到另一个小区(或扇区)时,移动用户从一个基站的管辖范围移动到另一个基站的管辖范围,通信网的控制系统为了不中断通信就要做一系列的调整,包括位置更新、转换通信链路等,这个过程就叫越区切换。 越区切换实现了小区(或扇区)间和频道间的信道转换,保证了一个正在处理或进行中的呼叫的不中断运行。切换是由于无线转播、业务分配、操作和维护激活、设备故障等原因而产生的。例如:(1)移动台移动至小区的边界,信号强度低到一定程度;(2)移动台在小区中进入信号强度缝隙中(阴影区),信号恶化到一定程度;(3)移动交换中心发现一些小区太拥挤,而另一些小区很闲时,可命令拥挤的小区的一些移动台提前切换,以调整各小区的负荷量等等。对越区切换的基本要求是:(1)高的切换成功率;(2)减少系统中不必要的切换;(3)使用优化的越区切换算法来控制各小区的业务量;(4)切换速度快,切换经历的时间短;(5)对话音质量的影响小等。 在CDMA系统中的越区切换有两类,即硬切换(Hard Handoff)和软切换(Soft Handoff)。 硬切换是指移动台在不同频道之间的切换, 这些切换需要移动台变更收发频率,即先切断原来的收发频率,再搜索、使用新的频道。 硬切换会造成通话暂短中断,切换时间较长时(大于200ms),将影响用户通话。 软切换是指移动台在相同的CDMA频道中的切换。软切换不需要移动台变更收发频率,只需要在伪随机码的相位上作一调整。CDMA系统的移动台中有多个RAKE (瑞克)接收机,可以同时接收几个基站发来的信号。当需要切换时,移动台除了与原服 务基站保持通话链路外,还与新的基站建立了通话链路。直到移动台接收到的原基站发来的信号低于一门限时才切断与原基站的通话链路。这种先通后断的软切换保证了通话不会中断。通常所说的软切换中还包含一种更软切换(Softer Handoff)。更软切换是指同一蜂窝小区内不同扇区之间的切换。在两扇区边界,基站和移动台通过分集技术可以同时在两个扇区传输信号。 在软切换过程中,由于移动台中有多个RAKE接收机,移动台开始与目标基站建立通信时,不中断与原服务基站的通信,此时移动台同时与两个基站建立了通话链路。当原服务基站的信号强度低到一门限值时,再切断与原服务基站的通信联系。由于移动台在软切换中不变更收发频率,所以软切换只能在具有相同CDMA频道的小区(或扇区)之间进行切换。 软切换是CDMA系统中特有的一个重要概念。在CDMA蜂窝移动通信系统中,具有相同CDMA频道的各小区使用同一频率,移动台在小区之间移动时不需要像频分或时分系统那样重新分配频率或时隙,这使得软切换成为可能。 在CDMA系统中,一般情况下每个移动台拥有三个以上RAKE接收机,即每个移动台中有多个解调器,这允许移动台同时与两个或多个小区保持通信。 移动台在与基站A通信时,连续监视相邻小区的导频信号强度,任何一个导频信号(如基站B)的强度超过一预定的门限时,立即报告系统。系统则命令基站B建立与移动台的通信,开始软切换。此时移动台同时接收到来自两个基站的通信信号,两路信号密切结合,彼此加强。在反向链路上,移动交换中心根据基站接收的信号强度确定哪个基站的接收信号更强,从而选择它。参考文献[1] 樊昌信，等.通信原理.北京：国防工业出版社[2] 郭梯云,邬国扬,李建东. 移动通信. 西安:西安电子科技大学出版社 [3] 啜钢 等.移动原理通信与系统[M].北京邮电大学出版社 [4] 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