通信论文范例

1红外通讯技术在数据传输中的优势

现今的数据通讯方式非常多样，但应用领域最广的还是红外通讯技术，红外通讯技术之所以能够得到如此广泛的应用，主要是因为它主要下列几点显著优势：首先，红外通讯技术便于进行数据的收发，它的所有数据都只是将电脉冲和红光脉冲进行各种转化；其次，红外通讯技术摒弃了传统的线缆连接方式而使用先进的无线电连接，方便进行小型设备的数据传送工作；再次，红外通讯技术虽然进行了大量的创新但仍符合旧有的数据传输的有关规定；最后，红外通讯设备进行的是两个设备间的直线数据传输，它的锥角度数不超过30度，所以保密性能更强。此外，红外通讯技术的最显著优势是传输速度快，这是传统的传输方式所不可比拟的，现今常用的传输速度是4M，不过，最先进的VFIR技术早已达到16M。

2可以运用红外技术的设备

红外数据通讯在数据传送方面取得的工作成效十分显著，所以在多种小型设备中都有应用，本文只列举了一些和我们的生活工作密切相关的使用了红外通讯设备的技术，例如：①生活中使用的各种电脑；②打印机等各种电脑附属设备等；③各种通讯联系工具；④单反相机、家用笔记本、电视机顶盒和手表等；⑤各种工业用或医用设施；⑥网络的接入设施。

3红外技术的缺陷

进行红外数据传输时必须直线工作，这就需要彻底排除其间的障碍物，这样才能高效的完成数据传输工作。分析当前的红外数据传输系统可以发现，其通讯速率是有待提高的，否则将无法提高数据传输的效率。红外通讯技术的突破点在于引进了先进的无线传输方式，这也使得其使用功能比较简单，想要扩展其功能是具有非常大的难度的。

4红外技术为计算机技术带来的进步

一、量子通信技术的发展现状

量子力学诞生于1926年，是人类对微观世界加以认识的理论基础之一。量子力学和相对论之间的不相容性在1935年被爱因斯坦、波多尔基斯和罗森论证后，约翰•贝尔于1964年提出贝尔理论，，阿斯派克等人于1982年证明了超光速响应的存在。1989年第一次演示成功量子密钥传输，1997年量子态隐形传输的原理性实验验证由奥地利蔡林格小组在室内首次完成，2004年，该小组又将量子态隐形传输距离成功提高到600米。2007年开始我国架设了长达16公里的自由空间量子信道，于2009年成功实现世界上量子隐形传态的最远距离。

二、量子通信技术的发展趋势

量子通信技术的研究方向除了包括量子隐形传态还包括量子安全直接通信等，突破了现有信息技术，引起了学术界和社会的高度重视。与传统通信技术相比，量子通信除具有超强抗干扰能力外且不需对传统信道进行借助；与此同时量子通信的密码被破译的可能性几乎没有，具有较强的保密性；另外，量子通信几乎不存在线路时延，传输速度很快。量子通信发展仅仅经历了20年左右，但其发展却十分迅猛，目前已经被很多国家和军方给予高度关注。

量子通信在国防和军事上具有广阔的应用前景，作为量子技术的最大特征，量子技术的安全性是传统加密通信所无可企及的。量子通信技术的超强保密性，能够有效保证己方军事密件和军事行动不被敌方破译及侦析，在国防和军事领域显示出无与伦比的魅力。另一方面，在破解复杂的加密算法上，也许现有计算机可能需要好几万年的时间，在现实中是完全无法接受且几乎没有实用价值的。但量子计算机却能在几分钟内将加密算法破解，如果未来这种技术被投入实用，传统的数学密码体制将处于危险之中，而量子通信技术则能能够抵御这种破解和威胁。

在民间通信领域量子通信技术的应用前景也同样广阔。中国科技大学在2009年对界上首个5节点的全通型量子通信网络进行组建后，使得实时语音量子保密通信被首次实现，城市范围的安全量子通信网络在这种“城域量子通信网络”基础上成为了现实。

三、总结

1直接内存通信技术DMC

1.1DMC技术思想

现有的网卡通信是把网卡作为计算机的一个外围设备来进行操作的，用户先要把数据从内存送到网卡设备里，网卡才能把数据发送出去，接收数据时则需要把数据先接收到网卡设备的存储空间中，然后再把数据拷贝至内存中。这种实现方式避免不了网卡设备和内存之间的数据拷贝，并且网卡作为一种外围设备通信活动也受到相应总线接口如PCI总线接口的限制。DMC技术是把网卡作为一块特殊的内存，插在物理地址最高内存区的内存插槽中，使得网卡和主机之间的数据交换如同主机访问内存一样，主机的网络通信活动与读写内存一样，这就避免了原有的通信过程中网卡设备和内存之间的数据传输，因此把这种通信机制称为直接内存通信（DirectMemoryConnection，DMC），并且把基于DMC技术实现的网络适配器称为DMC网卡。DMC通信机制可以应用于多种网络环境中，下面以高速光纤通道交换网作为应用环境，对DMC通信机制技术细节进行介绍。DMC技术的详细过程描述如下：首先，把网卡作为一块特殊的内存插入最高内存区的内存插槽中，修改操作系统对内存的最高物理地址区部分空间，即DMC网卡上的部分存储空间进行注册预留，将其作为CPU和网卡共享的通信专用区，只允许与网络通信活动相关的用户读写，其他系统进程无权访问。我们把通信专用区按照以下4种用途进行分配：接收缓冲区、发送缓冲区、网卡命令区以及网卡状态区。然后，根据相应的通信协议如FC协议进行网络通信活动，通过访问通信专用区，控制具有通信控制逻辑、并串转换／串并转换器和光收发器等部件的DMC网卡，进行计算机之间的点对点直接内存通信。

1.2DMC通信活动描述

DMC通信机制中主要通信活动描述如下：（1）发送数据：通信源节点发送数据时，只需用户使用写普通内存的方法将数据写入通信专用区的发送缓冲区中，同时把发送命令写入通信专用区的网卡命令区。DMC网卡上的通信控制逻辑根据网卡命令区的命令解析结果，从通信专用区的发送缓冲区中取出数据发送至网络；（2）接收数据：在DMC通信机制的应用环境下，通信目的节点配置有相同的DMC网卡，网络上的数据经网卡的通信逻辑接收后放入通信专用区的接收缓冲区，同时网卡控制逻辑修改通信专用区中的网卡状态信息。当用户需要获得网络数据时，只需使用访问普通内存的方法读通信专用区的接收缓冲区数据即可。因此，DMC通信机制实现了两台计算机内存之间的直接通信。用户感觉不到DMC网卡的存在，使用访问普通内存的方法就可以实现计算机间的点对点直接通信。

1.3DMC通信机制的体系结构

在直接内存通信体系结构中，DMC网卡和内存处于对等的位置，对CPU是透明的，CPU使用操作普通内存的方法操作DMC网卡的通信专用区，用户通过对DMC网卡的通信专用区进行读写来完成网络通信活动。因此，DMC通信机制避免了数据在网卡设备和内存之间的拷贝，并且通信速率也不再受传统I／O总线的限制。

1扩频通信技术的理论依据和实现方式

一般扩频通信系统的工作原理如图1所示。与普通数字通信系统相比，扩频通信系统主要是增加了扩频调制和解扩部分。在发送端，首先对输入的信息进行信息调制，形成数字信号，随后由扩频码发生器产生的扩频码序列对数字信号进行调制，使信号的频谱展宽。展宽以后的信号再对载频进行调制，通过射频功率放大后送至天线发射。在接收端，从接收天线上收到的宽带射频信号，经过输入电路、高频放大器后被送入变频器，而后由本地产生的与发射端完全相同的扩频码序列解扩，最后经信息解调，恢复成原始信息输出。根据扩展频谱的方式不同，目前常用的扩频通信实现方式主要包括直接序列扩频（DS）、跳频扩频（FH）、跳时扩频（TH）、线性调频（Chirp）等。另外，在实际应用中，可以根据具体的通信要求，对这4种扩频方式进行组合，组成各种混合式扩频系统，常用的有TH/DS、FH/DS、FH/TH、DS/FH/TH等。

2扩频通信系统的特点

扩频通信系统的特点主要包括以下几个方面：

（1）抗干扰性能好。

对于干扰信号来说，由于与扩频信号不相关，所以被扩展到一个很宽的频带上，使之进入信号通频带内的干扰功率大大降低，相应地增加了相关器输出端的信号/干扰比，因此扩频通信系统具有很好的抗干扰性能，非常适于移动通信。

（2）可进行多址通信。

1移动中继的应用场景

类似于固定中继系统，移动中继系统由基站、移动中继和用户终端组成。其中，基站和移动中继之间的链路为回程链路(BackhaulLink)，移动中继和用户终端之间的链路为接入链路(AccessLink)。若基站和用户设备之间的信道状况良好，还可以考虑直连链路(DirectLink)。移动中继可以选择放大转发和解码转发等模式。由于移动中继具有运动性和随机性，而这种特点与性能密切相关，如何建立合理的移动中继运动模型是移动中继系统研究领域的首要问题。当前研究中有的采用较简单的随机游动模型，或采用二维泊松过程来表示用户终端的放置位置，使用M/M/∞排队模型来表示用户终端的移动性。在实际部署移动中继系统时，需要考虑不同的应用场景。在3GPPR11版本中，高铁是主要应用。在文献［8］中，主要考虑以下两种典型场景:场景1移动中继服务静止用户场景说明。在该场景下，中继被安装在交通工具的顶部，中继天线被分别放置在车辆的内外，分别用于和基站与用户终端通信。若不使用中继辅助传输，该场景下的通信将会面临许多问题，如严重的车体损耗，多普勒频移，小区切换带来的大量开销等。反之，则可以将较差的信道分为两段传输条件较好的链路，从而很好地解决了该场景下的通信问题。与直接传输相比，中继辅助传输的掉话率明显降低，为车内用户提供较高的吞吐量和较低的小区切换失败率，从而提高了通信质量，改善了用户体验。场景2移动中继服务非静止用户场景说明如图2所示。在该场景下，中继也被部署在车辆顶部，不过其目的不是为了为车内乘客提供服务，而是为街道和公园提供覆盖。闹市区的街道和公园，是行人比较集中的地方，通信业务量大，属于“热点”地区。在经过这些地方的公交车上部署中继，则可以增强覆盖，提高吞吐量，具有实际意义。

2移动中继系统中的关键技术

2.1信道建模与估计

对于移动中继来说，由于其移动的特点，而且可能是高速移动，因此研究的首要问题是移动中继的信道建模问题，主要包括回程链路和接入链路的建模。不同链路的信道模型与各网络节点采用的天线数目、中继的转发模式和中继的运动模型密切相关，信道建模的准确度会极大地影响系统性能。如文献［9］分析了不准确的路径损耗模型对移动中继系统性能的影响。此外，基站到移动中继的信道会随着车辆的运动而急剧变化，同时车辆的运动会引起多普勒频移问题，因此在实际的移动中继系统中采用合适的信道预测和估计方法也是非常必要的。如文献［10～11］提出了一种采用在车辆顶部使用预测性天线的信道预测和估计方法，从而较好地解决了移动中继的信道估计问题。

2.2中继选择

在实际的移动中继系统中，可能会存在多个移动中继。现有研究表明，根据信道状态信息选择一个最好的中继进行协作，可以较低的复杂度获得满分集增益。因此，机会中继选择技术是移动中继系统中的关键技术。信令开销是中继选择算法的首要考虑因素。对于快速移动的用户，基于信噪比的方案会产生大量的信令开销，而基于位置或距离的选择方案在高速场景下开销较小，因而适用性更强。上述方案都是基于单个参数的选择，实际信噪比和时延等参数会同时影响中继选择，为此，文献［13］提出了一种具有服务质量(QoS)保证的多参数联合中继选择算法。由于信令开销和系统复杂度与每个目标用户的候选中继的数量成正比，文献［14］考虑了如何减少候选中继的数量而不影响使用中继带来的系统性能增益。文中所提算法限制了每个目标用户的数量从而减少了反馈开销。文献［15］提出了一种三步选择算法。该算法在保持中继增益的同时可以使中继信令开销维持在较低水平。虽然中继选择可以提高系统性能，但是不适宜的选择会引起频繁的中继切换，从而影响系统的整体性能。文献［16］从这个角度出发，提出了使中继活动时间最长和中继切换率最小的两种中继选择算法。研究结果表明，与现有方案相比，所提方案在不降低系统吞吐量的情况下可以获得较低的中继切换率和较长的中继活动时间。

一、方案选择

机车在运行过程中产生的记录数据必须全部下载下来并转存到地面运行数据库中，在这一过程中运行数据一般采用大容量数据存储设备或者其他数据传输方式来传输，这种数据传输方式不仅需要借助大容量的数据存储设备，同时也必须经历数据传输的人工送存阶段，不仅增加了数据信息的传输复杂性，而且让数据的传输存储活动面临着一定的操作风险，不利于数据信息的规范化管理，在数据信息传输的这种形势下，采用无线通信技术能够实现机车与地面信息管理中心之间的无线通信，可以简化数据管理的工作过程，并提高数据通信的稳定性和可靠性。

二、硬件配置

1、数转电台。

RF-418数转电台是无线通信领域的一种新型产品，其在提高了自身通信技术水平和通信质量的前提下，实现了与单片机之间的无线通信，在运行中可以提供RF测试、双向通信测试、一般数据传送、自动调频数据传送等四种工作模式。这四种模式之间的切换简单方便，在保证其自身高可操作性的同时也提供了多样化的数据传输形式，最大限度的满足了机车和地面数据中心之间的通信需求。

2、数转电台与车载微机的接口。

无线通信技术在单片机通信系统中的应用，存在的最大问题就是数转电台与车载微机的对接问题，在单片机通信系统运行过程中，要保证数转电台与车载微机之间对接的准确性和数据传输的稳定性。车载微机系统采用的处理器是DALLAS公司研发的DS80C320处理器，其在运行中能够提供两个全双工串行口，两个数据指针、13个中断源。通过处理器自身强大的数据处理能力，可以结合数转电台和车载微机所处的不同的实际运行状况，对其对接的方式进行选择，保证数转电台车载微机系统在对接活动中最大限度的接口连接安全和数据传输安全，减轻了单片机控制接口的负担，同时提高了单片机通信系统运行的可靠性。

一、电信光纤通信技术优势特点

1.1光纤接入网技术

光纤接入网技术利用传输网络实现用户接入光纤，共同实现光纤接入网下信息传输效果的持续提升，实现了传统信息传输的技术性突破，满足人们对信息传输速度的需求。光纤用户接入技术发展起着关键作用。FTTH是光纤接入网发展的一种最终形式，光纤接入网以光网络单位（0NU）的位置所在，分为FTTH、光纤到大楼（FTTB）、光纤到驻地（FTTP）、光纤到路边(FTTC)等几种情况。目前，以”千兆到小区、百兆到大楼、十兆到用户”为基础的光纤+五类缆接入方式（FTTx+LAN）非常适合我国国情。它适用于用户相对集中的小区、大专院校、企事业单位及人口密集的乡镇。这种光纤接入方式的上传和下传带宽，能够实现高速上网或企业局域网间的高速互联，满足不同客户群体对不同速率的需求。

1.2光纤波分复用技术

光纤波分复用技术是现代信息技术发展的重要组成部分，充分表现了现代光纤通信技术发展的主要特点。在ITU-T标准中，通过引入控制层面，使网络具有自动连接建立和修改功能，以及提高连接恢复能力。光纤网络控制层面本身能够支撑不同的技术，不同的业务需求及不同的功能组合。光纤波分复用技术主要是应用波分复用器对广信信息传输出现的损耗进行控制，保证宽带资源的有效获取。同时在光波频率根据波长的不同情况对光纤损耗情况进行独立性信息发送，充分发挥波分复用器的效果将信息数据进行整合。波分复用器能够将不同信号波长进行传输，承载电信光纤通信技术优势。

1.3光联网的实现

目前，在扩充骨干网、迅速普及应用DWDM系统的驱动下，我国光网络市场已出现巨大变化，光传送网的角色由原来大容量带宽传送转变为提供端到端的服务连接。电信运营商在电路交换转变为分组交换过程中，在光层网络同时实现了传输功能和交换功能，而全光网络以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，成为下一代高速（超高速）宽带网络的首选。光纤接入网技术和光纤波分复用技术的创新推广应用中，光分插复用器（OADM）和光交叉连接设备（OXC）的成功研制，使得二者能够在基础通信设备基础上实现光路交叉，为光联网起步奠定坚实基础，能够进一步扩充网络系统，提升网络系统的透明性，使全光联网成为可能，掀起了SDH电联网之后又一次新的光通信发展高潮，建设一个最大透明、高度灵活的和超大容量的国家骨干网络不仅可以为未来的国家信息基础设施（NII）奠定一个坚实的物理基础，而且对应我国信息产业和国民经济腾飞及国家安全有极其重要的战略意义。

1WHBC的理论与模型

依据耦合方式的不同WHBC可分为：①电流耦合，发射端输入人体的信号为电流信号，接收器、发射器的两个电极均需与人体直接接触；②电容耦合，发射端输入人体的信号为电压信号，接收、发射端的两个电极可不与人体直接接触。当前大部分的研究都集中于后者，因此本论文主要介绍电容耦合WHBC系统。当前被认可的基于电容耦合的人体通信机制主要有两种：静电耦合机制和把人体作为波导的电磁波传播机制，大多数WHBC模型基于这两种传输机制建立。另外还有一些WHBC模型是基于实验数据得到的，下面我们简单介绍一下当今主要的WHBC理论和模型。

1．1静电耦合机制及其物理模型

首先我们来介绍WHBC的静电耦合传输机制。发射接收信号的电路、放在人体上或者人体附近的电极、导电的人体（相当于一个电阻）、电极和大地之间的耦合电容可构成一个闭合回路。整个闭合回路可被看作为一个二端口网络，发射端的信号电极和地电极是其信号输入端，接收端的信号电极和地电极是其信号输出端，已知电路中的各电阻及电容的值，就可根据电路知识求出信号的路径损失。由于静电耦合作用（即二端口网络电路中的耦合电容）是该传输原理中的关键所在，因此称该原理为静电耦合原理。其中发送端和接收端信号电极可以直接贴在人体皮肤上或者靠近人体皮肤的邻近区域（例如紧贴衣服上），发送端和接收端的地电极悬空或者贴在皮肤上。但Luˇcev等证明信号电极直接与皮肤接触、地电极悬空的电极结构可以得到最小的路径损失。Xu等根据静电耦合机制设计了一个WHBC通信系统，其系统模型使用了有限元件建模方案。该系统模型包含了大气、人体、发射端电路和接收端电路。其中大气分为三个区：近域区、过渡区和远域区；人体模型则由手臂、胸部、腹部和脚组成，而各器官分别由对应的皮肤、脂肪、肌肉层组成。模型的仿真结果在低频和实际测得的数据相差不大，但在高频段差别就有些大，还需要仔细研究。

1．2人体作为波导的传播原理及其物理模型

有些研究人员把人体看作波导，从电磁波传播的相关原理方面建立人体信道的计算模型。发射机的信号电极与其地电极是电磁波的发射源，人体表面是人体与空气之间的边界面，信号的传输过程可看作一种特殊情况的表面波传输。已知人体表面的电介参数，根据麦克斯韦方程和人体空气边界条件可求出在人体表面各点的电场强度、磁场强度以及路径损失。Fujii等用有限差分时域方法（finitediffer－encetimedomain，FDTD）建立WHBC模型。在FDTD计算方法中，使用了日本成年男性和女性的高精度身体模型。实验中用生物组织固体人体等效模型验证文中提到的理论模型，结果虽还不错，但模型跟真实的人体毕竟不一样，该方法的有效性还需通过真实的人体加以验证。

1．3其它的WHBC传输原理和模型