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二、認知無線電與寬帶無線通信系統的融合
認知無線電的關鍵技術有:頻譜監測技術,自適應頻譜資源分配技術、自適應調制解調技術等。寬帶無線技術主要有正交頻分復用技術(OFDM)、多輸入多輸出技術(MIMO)、HARQ技術和AMC技術等。認知無線電與寬帶無線通信系統的融合最主要的就是自適應頻譜資源分配技術和正交頻分復用技術結合、并輔以其它相關技術。OFDM系統是目前公認的比較容易實現頻譜資源控制的傳輸方式。該調制方式可以通過頻率的組合或裁剪實現頻譜資源的充分利用,其與自適應技術相結合,除了在傳統的時間域上自適應外,還更容易利用多載波的頻率域,可以靈活控制和分配頻譜、時間、功率等資源,在結合MIMO系統的空間資源,根據用戶在不同的位置的不同傳輸條件,感知環境并且適應環境,并不斷地跟蹤環境的變化,以合理利用資源、提高系統容量。自適應頻譜資源分配的關鍵技術主要有:載波分配技術、子載波功率控制技術、多天線層資源分配算法和復合自適應傳輸技術。
(1)載波分配技術。CR具有感知無線環境的能力。子載波分配就是根據用戶的業務和服務質量要求,分配一定數量的頻率資源。檢測到的寬帶資源是不確定的,隨時間、空間、移動速度等變化。OFDM系統具有裁剪功能,通過子載波的分配,即在頻段內對于用戶來說,信干噪比(SINR)較高的不規律和不連續子載波的頻譜資源進行整合,按照一定的公平原則將頻譜資源分配給不同的用戶,確定每個子載波傳輸的比特數量,選取相應的調制方式,實現資源的合理分配和利用。
(2)子載波功率控制技術。由于分配給用戶的功率和子載波數一般是成比例的,功率控制算法在經典的“注水”算法的基礎上,有一系列的派生算法。這些算法追求的是功率控制的完備性和收斂性,既要不造成干擾又要使認知無線電有較好的通過率,且達到實時性的要求。事實上功率控制算法和子載波分配算法是密不可分的。這是因為在判斷某子載波是否可以使用時,就要對現狀(空間距離、衰落)做出判斷,同時還需要計算出可分配的功率大小,對于一個用戶如果速率一定,如子載波數目增加所需的功率就會下降。
一、感知無線電的概念
感知無線電技術用以實現動態頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜,通過探知無線環境中空閑頻譜資源,選擇可被自己利用頻率進行通信。租借系統通過采用感知無線電技術,實時跟蹤授權系統占用頻率狀況,隨時使用、釋放頻段,在保障授權系統通信前提下,與授權系統動態共享頻譜。論文百事通采用頻譜檢測方式獲取頻譜信息可使感知無線電技術能適應無線環境頻譜使用狀況短期變化,高效利用頻譜,并且感知無線電技術不要求改造現有系統,對無線信道環境和用戶需求都將具有較好適應性。
感知無線電技術動態頻譜共享是自適應傳輸技術思想在頻譜分配領域的運用。自適應傳輸使無線通信系統數據傳輸適應信道傳輸能力的變化,通過提高數據傳輸速率來改善頻譜利用率。而感知無線電使無線通信系統占用的頻譜適應無線環境頻譜使用狀況的變化,通過增加共享同一頻段的系統數、用戶數來提高頻譜利用率。不管是自適應傳輸技術還是感知無線電技術,其思想的核心都是無線通信系統能自動地適應外界環境和自身需求的變化。
感知無線電思想可以推廣到移動通信其它層面。從低層到高層,要求未來移動通信系統能檢測系統各層參數與狀態,如鏈路質量、網絡拓撲、業務負載、甚至用戶需求,并能適應這些變化。從通信端到端,在存在重疊覆蓋多種無線電通信環境下,要求移動設備能夠在異構網絡間切換,實現包括終端、網絡和業務在內的端到端重配置。這也就是所謂的認知網絡(CognitiveNetwork)。
二、感知無線電關鍵技術分析
作為一種新的智能無線通信技術,感知無線電可以感知到周圍的環境特征,采用構建方法進行學習,通過相關描述語言與通信網絡智能交流,實時調整傳輸參數,使系統的無線規則與輸入的無線電激勵的變化相適應,以達到隨時隨地通信系統的高可靠性和頻譜利用的高效性。無線規則指一系列適合無線頻譜合理使用的射頻帶寬、空中接口、相關協議和空間時間模式的設置。感知無線電系統的重構能力很重要,該功能就是以軟件無線電作為平臺來實現的。重構功能是由軟件無線電實現,而感知無線電的其他任務是通過信號處理和機器學習的過程實現,其感知過程開始于無線電激勵的被動感應,以做出反應行為而終止,一個基本的感知周期要大致分為3個基本過程,分別是無線傳輸場景分析、信道狀態估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理,它們的順序執行使感知無線電系統的感知功能得以實現。
2.1感知無線電技術與動態頻譜分配
未來移動通信系統滿足用戶需求的關鍵點是提高頻譜利用率。移動通信的發展使帶來了越來越嚴重的頻率短缺問題。解決頻率短缺大致有兩類方法,一是擴大可利用的頻率范圍,二是提高頻譜利用率。為增加可用頻率,移動通信系統的頻率已擴展至300GHZ。無線信道的路徑損耗是隨頻率升高而迅速增加的,所以頻率過高并不利于移動通信。因而,更加有效的方法是提高頻譜利用率。
提高頻譜利用率有三類途徑,改進通信設備的傳輸技術,優化網絡、提高組網能力。目前廣泛采用這兩種途徑,但是這兩種方法能夠獲得的頻潛利用率增益將越來越少。第三種提高頻譜利用率的途徑是改進頻譜分配方式。
目前國際上主要采用固定頻譜分配方式,一個頻段只分配給一個無線接入系統,不管分配的頻段是否被頻率牌照的所有者實際使用,其它無線接入系統不能占用該頻段。為提高頻譜利用率,可以將一些頻段分配給了多個系統,允許它們同時占有同一個頻段,甚至一些頻段可以開放為不需牌照的頻段,允許任意系統占用。盡管固定頻譜分配方式能夠改善系統干擾問題,但由于頻譜的授權系統并不是在任何地區的任何時刻都使用頻率,其頻譜利用率很低。而簡單地允許多個系統共享一個頻段,雖然優于獨占性的固定頻譜分配方式,但由于它對頻譜共享沒有加以必要的控制,一個系統占用頻率前并不知道該頻率是否正在被其它系統使用,從而導致了兩方面的問題。可見,如果僅僅是簡單地允許多個系統共享頻譜,而不避免系統間干擾,會制約頻譜利用率的提高,并且不能保證通信質量。
為解決頻譜短缺與頻譜利用率低下的矛盾,可以考慮采用動態頻譜分配方式。允許多個系統共享同一頻段,各系統只在需要通信時才能占有頻段,通信結束就釋放頻段,而且必須控制系統間干擾,后接入的系統不能影響其它已有系統的通信。為與現有通信系統兼容,分配頻段上授權系統有使用頻譜的最高優先級,只要不影響授權系統通信,租借系統與授權系統動態共享頻譜。這種動態的頻譜共享包含時間與空間兩方面。在時間上,當授權系統不使用所分配的頻率時,租借系統可以占用頻率,但當授權系統重新占用頻率時,租借系統必須及時地歸還頻率。
2.2信道狀態估計及其容量預測
信道估計的結果可用來計算信道容量,用于控制發送端的信號能量,可使用香農法則計算信道容量C,但在感知無線電系統中并不直接在發送端傳輸C的信息,而是量化C,一定的量化率用于反饋發送端,量化比率是預先確定的,所以接收機接收的信息量要小于信道容量C。一般來說,無線系統的傳輸率是波動的,當其超出一定界限時,就會引起系統的不正常工作,這個界限決定了最大的傳輸比特率。
2.3功率控制和頻譜管理
2.3.1功率控制
在感知無線電通信系統中功率控制的實現以分布方式進行,以擴大系統工作范圍,提高接收機性能。控制發送端功率是感知無線電系統的關鍵技術之一。在多址接入的感知無線電信道環境中,主要采用協作機制方法,包括規則及協議和協作的Adhoc網絡兩方面內容。多用戶的感知無線電系統彼此協作工作,基于先進的頻譜管理功能,可以提高系統工作性能,支持更多用戶接入。
2.3.2動態頻譜管理
動態頻譜管理也稱為動態頻譜分配,具有實現系統頻譜高效利用的功能。在感知無線電系統中,頻譜管理的算法可這樣描述:基于頻譜空穴和功率控制器的輸出,選擇一種調制方式以適應時變的無線傳輸環境,使系統工作在可靠傳輸的狀態下。系統工作的可靠性可由信噪比差額(SNRgap)的大小確定。
2.4無線電知識描述語言
傳統的軟件無線電不能與網絡進行智能交流,因為沒有基于模式推理計劃能力和沒有相關描述語言。在以軟件無線電為發展平臺的感知無線電研究中,研究表示無線系統知識、計劃和所需語言是關鍵技術,無線電知識描述語言(RKRL)應運而生,它表示了無線規則、系統配置、軟件模塊、網絡傳送、用戶需求、應用環境等知識。
參考文獻:
[1]何麗華,謝顯中,董雪濤,周通.感知無線電中的頻譜檢測技術[J].通信技術,2007,(05)
[2]王軍,李少謙.認知無線電:原理、技術與發展趨勢[J].中興通訊技術,2007,(03)
[3]譚學治,姜靖,孫洪劍.認知無線電的頻譜感知技術研究[J].信息安全與通信保密,2007,(03).
1無線電通信技術的發展歷程
1895年5月7日俄國物理學家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關系”的論文向全世界宣布無線電通信技術的誕生,并當眾展示了他發明的無線電接收機,那天俄國當局定為“無線電發明日”。
1896年3月24日,波波夫將無線電通信的通信距離延長到250米,做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術拉開新的序幕。
1898年,年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信,第一次實際性地使用無線電通信技術。
1901年,他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信,從此人類進入無線電波進行遠距離通信的新時代。
隨后,無線電通信技術如雨后春筍其涌現出來。直到1946年,美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題,從此超短波轉播站一些國家相繼建立了,無線電通信技術迅速普及開來[2]。
隨著電子技術的高速發展,信息超遠控制技術為滿足遙控、遙測和遙感技術的需要,于人們生產與生活中被廣泛使用;后來微電子技術也推動了電子計算機的更新換代,使電子計算機信息處理功能大大增加,日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術是以微電子和光電技術為基礎,以計算機和通信技術為支撐,以信息處理技術為主題的技術系統的總稱,是一門綜合性的技術。今天的信息化時代,就是電子計算機和通信技術緊密結合的標志。
無線電通信技術發展到今日,擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產等各個領域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術優點雖然卓越,但其缺點至今給技術的發展帶來很大的障礙,都是我們亟須解決的難題。
2無線電通信技術的特點
近些年無線電通信技術領域引入無線接入技術,是迅速發展起來的新技術領域,不需要傳輸媒質,部分接入網甚至入網的全部皆可直接采用無線傳播手段代替,無論是概念上還是技術含量上都產生了一個重大的飛躍,實現了降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半,優點主要體現在傳輸線路線、通信方式等方面,我們可以總結如下:
不受時空限制。大多數情況下,人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預知,而無線電通信不受時空限制的優點能夠采取靈活多樣的手段和方法,確保通信聯絡綜合高效,語音、數據、圖像的綜合傳輸暢通無阻,隨著近年來國內各個經濟領域和國際經濟的來往,無線電通信技術不受時空限制方法為其打開方便之門,尤其通信與網絡的連接,通信技術踏上新的臺階。
具備高度的機動性及可用性。無線電通信技術傳輸數字化、功能多樣化、設備小型化、智能化及系統大容量化決定了其具備高度的機動性和可用性,尤其在軍事構建地域通信網方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優點在抵抗水淹、臺風、地震等方面有較大的可靠性,一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通,這也是無線架輸的最大特點。
無線電通信技術雖然解決了架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等的難題,但其信號容易受到干擾、影響,還有容易被截獲造成了該項技術的保密性極差。無線電通信技術的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題,目前全球化經濟愈演愈熱,其信號的穩定性與安全性上升為經濟領域里關注的焦點,因此,無線電通信技術的通信方法拓新成為其發展的新話題。
3無線電通信技術之通信方法的拓新
21世紀無線電通信技術正處在關鍵的轉折時期,尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發展和IP技術的興起,欲求無線電通信技術適應未來社會生產和生活的需求。務必在通信方法上進行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術的缺陷,筆者認為,我們可以從通信技術、信息技術、網絡技術、藍牙技術、軟件技術等方面進行嘗試,主要可總結一下八點:
3.1采用了數字通信技術
提高系統頻譜資源的利用率,維持信號上的穩定,避免通信信號收到干擾,增大了系統通信容量,提供話音、圖像和數據等多種通信服務,確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術寬帶化的發展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術和高通透量網絡的發展起到關鍵的推進作用[3],尤其近年來世界范圍內全面展開,無線通信技術正朝著無線接入寬帶化的方向演進,這個方向對無線電通信信號源穩定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術
個人信息化在全球個人通信已經有著不爭的發展趨勢。個人信息話,能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞,大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網絡的樣式
技術上融合實現固定和其他通信等不同業務,在無線應用協議(WAP)的出現以后,無線數據業務的開展得到大幅度的推動,促進了信息網絡傳送多種業務信息的發展。隨著市場競爭的需要,傳統的電信網絡與新興的計算機網絡融合,尤其具備開發潛力接入網部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環路入等不同的接入設備,滿足了生活與生產地各種通信需求。3.5過渡電路交換網絡
關于過渡電路交換網絡,IP網絡無疑是核心關鍵技術,是最合適的選擇對象,處理數據的能力電路交換網絡大大提升,這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術作為信號傳感器
Bluetooth技術具有更高的安全性和適用性,利用藍牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向,一旦連接到Internet上的話,即可以實現更具備高度的機動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目,但它僅限于軍事通信領域,如果能夠推廣到市場,對于無線電通信技術的通信內容保密性來說將是一大跨步的改革創新。
3.8提高無線通信網絡可持續性
無線電通信技術的網絡設備如果沒有良好的配置和網絡部署,一旦受到安全威脅,其后果不堪設想。因此,無線電通信技術通信方法的拓新我們與必要提高網絡設備性能、優化設備配置、冗余備份等等手段來保證網絡的可靠性[4]。
結束語
回顧無線通信的發展歷程,無線電通信技術的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發展前景。鑒于市場對經濟的推進作用,盡管我國的無線電通信技術發展速度飛快,但面對我國12億人口的通信需求,無線電通信技術普及率低的問題,面對我國12億人口,網絡規模和容量方面就變得蒼白無力了。同時,無線電通信技術愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業積極拓新新的技術涵蓋面,提升自身的營業水平,為市場提供豐更加富的選擇,滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此,在無線電通信技術通信方法應用開發的發展潛力無窮,這要求我們積極加快無線領域的科技進步,為無線電通信技術創新出謀劃策,為全球信息化及經濟全球化的通信事業貢獻力量。
參考文獻
[1]《信號與系統(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學出版社2000年.
當今,全球無線通信產業的兩個突出特點體現在:一是公眾移動通信保持增長態勢,一些國家和地區增勢強勁,但存在發展不均衡的現象;二是寬帶無線通信技術熱點不斷,研究和應用十分活躍。
資料顯示,在全球電信市場普遍低調的背景下,移動通信依然保持了較好的增長態勢。統計顯示,2003年全球移動用戶數增長率在17%以上,總計達到13.54億戶。在市場值方面,全球移動業務市場在2003年已達到4680億歐元,比上年增長了11.3%以上。
盡管全球移動市場在增長,但這種增長也呈現出很大的不均衡性。從用戶數來看,在北美、歐洲等發達國家和地區,由于移動用戶普及率已經很高,因此新增用戶數日益減少;而在亞洲、非洲等地區,特別是像中國這樣的發展中國家,移動用戶數增長迅猛。從用戶創造的價值來看,歐美發達國家的ARPU值遠遠超過了新興的發展中國家。從數據新業務市場的增長來看,韓國、日本呈現爆發態勢,已成為全球移動通信發展的新熱點。
目前,我國的移動通信市場呈現持續快速增長的局面,截至4月底,移動用戶總數達到2.96億,用戶普及率達到20.9%。考慮閑置的充值卡和一人雙機的情況,我國移動通信由于用戶普及率相對還比較低,仍有相當巨大和持久的增長空間。但我國的移動通信領域已進入了全面競爭的時代,GSM、CDMA乃至小靈通等網絡激烈爭奪用戶,這已導致了資費下降,用戶ARPU值下降的情況。目前我國的GPRS、CDMA1X等2.5G數據業務發展態勢不錯,并已逐步培育了用戶群。而3G還處在技術試驗階段,政府依然保持謹慎態度。
除傳統的公眾移動通信外,全球的寬帶無線接入領域近期研究和應用十分活躍,熱點不斷出現,給無線通信業界帶來了清新的空氣。這包括寬帶固定無線接入技術、WLAN技術、WiMAX技術、UWB技術等等,呈現百花齊放的局面。這些技術的出現和發展,給整個無線通信產業注入了勃勃生機。
二、熱點解析:五大技術引領應用模式各展所長
前文對全球無線通信領域的發展情況作了概要性介紹,以下將重點就當前無線通信領域的焦點問題和熱點技術展開較深入的介紹和分析。主要包括3G、3.5GHzMMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大熱點。
1.舉世矚目的3G
今天,第三代移動通信3G格外引人矚目,成為無線通信產業的最大熱點。
首先,從技術角度來看,3G主流技術已經基本成熟。cdma2000由于技術本身的平滑演進特性,進入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響,阻礙了商用進程,但目前主體標準已經定型,具備了規模商用的基礎。TD-SCDMA技術要相對滯后一些。
總的說來,當前的3G技術已經能夠支持規模化的商用網絡部署。
其次,目前歐美等運營商已經進入了3G網絡部署階段。3G網絡的商用部署正在全球一步步地鋪展開來。截至2004年3月底,就WCDMA而言,全球已經發放了120份牌照,簽署了91份商業部署合同,目前已有二十多家網絡投入商用,預計到2004年年底總數將超過40家。目前兩家韓國運營商STK和KTF在使用cdma20001xEV-DO,日本KDDI也開始了EV-DO網絡的商用,而Verizon也即將參與該制式下3G網絡的部署。
應該說,2004年已經進入了全球3G的商用部署年。
第三,部分運營商的3G用戶數量開始呈現快速增長的局面。最早推出3G商用業務的NTTDoCoMo近期宣布,在距離突破200萬用戶僅僅兩個月的時間內,他們的3G用戶總數就增長至300萬大關。5月中下旬,和記黃埔表示,在過去兩個月中,3G用戶數出現了快速增加,目前在全球范圍內已經達到了173萬。截至2004年1月1日,全球使用cdma2000(包括CDMA1X)系列和WCDMA標準制式的3G用戶數已經達到了7300萬。
從全球來看,3G商用在部分地區已取得了初步成功。
第四,我國3G處在黎明的前夕。我國對3G一直采取積極穩健的態度,目前,我國正在進行第二階段的網絡技術試驗,或稱外場測試。自今年3月起,開始啟動WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA的測試工作,由6大運營商分別在北京、上海、廣州三地進行。測試的重點包括:3G網絡覆蓋、容量等性能試驗;不同3G技術之間、3G和2G技術之間的干擾、共存;各種3G業務及業務兼容性試驗;3G終端和系統之間互操作試驗;3G和2G之間的互操作試驗。
預計此階段試驗將在今年10月份完成,試驗將對我國對3G的決策工作起到重要的參考作用。由于此次試驗由運營商參與,且屬于網絡試驗。因此,預計若此次試驗結果令人滿意的話,我國的3G牌照發放工作有可能順勢展開。
趨勢分析3G一波三折,曾經有一段時間,人們對3G的前途失去了信心,并在今天留下了心理陰影。對3G問題,我國應如何把握呢?筆者認為,目前,3G已處在商用的爆發階段,由于3G技術和產品的成熟,3G的商用已不容置疑地擺在了我們面前。歐美等國運營商加緊部署3G網絡以及日韓等國3G用戶的快速增長,表明3G已經成為全球移動通信領域新的成長點,我國需要當機立斷,盡快開展3G牌照的發放工作和商用部署工作。這樣才不至于坐失機遇,在本來領先的移動網絡建設中落后。同時,3G也為國內的電信制造商提供了絕佳的機遇,這也是我國移動通信產業的一次發展良機。
應該說,目前3G還存在一些問題,主要表現在市場還處在啟蒙階段,殺手級的業務還沒有呈現,終端還不夠多。在我國,政府將考慮對市場競爭度的把握,涉及3G網絡發放幾張牌照的問題,同時,還將考慮設備國產化問題。這些問題已經屬于次要矛盾,目前最重要的是要選擇恰當時機盡快推動3G網絡平臺的建設,這才是解決以上矛盾的關鍵環節和引導環節。
這主要是因為我國3G網絡建設不同于西方發達國家,我國移動話音用戶市場還有很大的成長空間,這就能夠避免出現因為發展初期新應用新業務不足無法支撐網絡生存的狀況。同時,我國有迫切需要進入移動市場的“新”運營商,中國電信和中國網通如果被允許經營移動通信業務,其網絡建設必然會選擇3G,這從中遠期的網絡成本上要遠遠低于2G技術。此外,盡快發放3G牌照,對解決現有的小靈通(PHS)的矛盾,也有重要的戰略意義。目前,日本都已經棄PHS而轉攻3G,其目的十分明顯,即要糾正自己早期大上帶有強烈本土化特征的PHS導致失去移動領域國際領先地位的失誤,重新用全球性的先進技術武裝自己的移動通信產業,實現在該領域的戰略性崛起。如果我國反其道而行之,將是不明智的,這關鍵還是政府的決策引導問題,而不能抱怨運營商。總之,3G不是一蹴而就的,如果遲遲不進行網絡的建設,其他的矛盾將繼續積聚,難以得到根本性的解決。
2.3.5GHz寬帶固定無線接入的推廣應用
3.5GHz寬帶固定無線接入技術MMDS,是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術。今年4月份,第三批3.5GHz寬帶固定無線接入頻率評選(招標)工作在我國進行,使MMDS技術在我國的應用進一步擴大,這也使3.5GHz固定無線接入技術成為今年業界的熱點之一。
在此次評選(招標)工作中,中國電信、中國網通、中國移動、中國聯通、中國鐵通五大運營商分別獲得河北、山西、內蒙古等27個省(區)的3.5GHz頻段2×30MHz頻率使用權,并將獲準經營相應電信業務。加上此前的兩次3.5GHz頻率使用權分配,我國3.5GHz頻段已在絕大部分地區分配完畢。這表明,我國的3.5GHz寬帶固定無線接入進入了規模商用。
前一段時間,無線電管理局副局長劉巖率領由無線電管理局、電信管理局、電信研究院共同組成的調研組,對第二批3.5GHz中標企業的工作情況進行了調研。通過調研發現,在第二批中標的9家企業中有7家建設開通了網絡,這7家企業在一半以上的中標城市建設了自己的網絡。目前運營商傾向于提供的業務包括:語音接入業務(本地和IP電話),數據專線業務,Internet接入業務等。調研中還發現,如果將3.5GHz網絡作為單一網絡來經營,盈利困難比較大,特別是對于大型企業。調研中,運營企業對進一步獲得3.5GHz頻率資源表現出了很大熱情。
趨勢分析寬帶固定無線接入技術因為其高帶寬、建設速度快、接入方式靈活等特點,受到了業界的關注。但這項技術也有其局限性,比如高頻段26GHz的LMDS技術受天氣影響較大,而3.5GHzMMDS技術在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。因此,對于寬帶固定無線接入技術,我們應該回歸理性的認識。它具有自身的優勢,但也有其固有的缺陷,因此在應用中要實事求是。
就目前重點推廣的3.5GHz技術來看,運營商的經營經驗表明,若單獨把MMDS技術作為一個獨立網絡來運作,由于其技術、用戶規模和頻率帶寬的限制,較難實現盈利。因此,我們應該進一步放寬眼光,把它推廣至更大的應用領域。比如可以考慮像現在某些運營商所采用的,將之作為移動基站的回路。
對于3.5GHzMMDS技術,我們一方面要積極推動其綜合業務的應用,比如數據增值業務的開發和經營。同時也要從全局的角度考慮,使之成為移動通信網絡的有效補充手段。這樣才能充分發揮3.5GHz頻段的效率。未來,隨著3G技術的商用,3.5GHz將有望成為移動網絡重要的接入補充手段,并對3G網絡的搭建起到支撐作用。
3.沸沸揚揚的WLAN標準之爭
無線局域網技術WLAN(Wi-Fi),其技術標準為802.11,可實現十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發展的主要是802.11b標準的WLAN網絡,支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項新技術,WLAN在歐美等國快速發展,在我國近兩年也得到了幾大運營商的追捧。而自去年開始的WAPI標準之爭,吸引了全球的關注目光。
2003年5月12日,由中國寬帶無線IP標準工作組負責起草的無線局域網兩項國家標準(即WAPI標準),由國家信息產業部報送國家標準化管理委員會正式頒布。2003年12月1日,國家認證認可監督管理委員會2003年第113號公告,宣布對無線局域網產品實施強制性產品認證,要求所有產品都要加載我國擁有自主知識產權的安全保密協議WAPI,從2004年6月1日起,不符合WAPI標準的無線局域網產品不得出廠、進口、銷售或者在其他經營活動中使用。但2004年4月22日,國務院副總理吳儀表示中國已經同意美方提出的要求,不在2004年6月1日最后期限到來之時強制實施WAPI標準。2004年4月29日,國家質檢總局、認監委、國標委聯合了2004年第44號公告。公告強調:WAPI標準實施時間只是推遲,并沒有取消,也沒有取消標準的強制性屬性。
筆者認為,之所以出現WAPI標準之爭,除了國家出于自身信息安全的考慮外,我國無線通信設備廠商希望成長壯大,占領新興技術市場的渴望也是重要因素。但該標準的無限期推遲,也暴露出一些問題。那就是,我國的無線技術的核心能力,與國際水平相比還有一定差距,還難以撼動國際主流的技術集團。同時,我國通信技術標準的制訂策略,還存在封閉性的問題,這也是其受到國際社會普遍攻擊的重要原因。當然,WAPI標準的推遲執行,也是出于更大的國家利益的考慮。
趨勢分析WAPI標準之爭,表明WLAN技術在全球的重要戰略地位。其戰略意義不只在于網絡的部署、用戶的發展、業務的經營范疇,更在于其對IT通信產品領域的巨大拉動力量,特別是對計算機芯片的突出貢獻。因此,我國應該積極推進WLAN核心技術的研究工作,這不僅涉及通信產業,而且涉及IT領域的巨大利益。
拋開WAPI標準之爭,我們如何把握WLAN技術的發展趨勢呢?應該說,WLAN在我國目前的工作,陷入了低潮階段。這主要是受制于WLAN技術自身的限制,比如其漫游性、安全性、如何計費等等,還沒有得到妥善的解決。另外,高端商業用戶的不足,使網絡建設的投資收益比較低,因此也影響了運營商的積極性。未來,隨著技術的進一步成熟,WLAN技術將在特定的區域和范圍,特別是熱點區域和高速信息接入領域,發揮對移動通信網絡的重要補充作用。3G網絡商用后,WLAN將成為彌補3G固定區域高速覆蓋的不足。總體來看,WLAN具有很強的生命力,但其在運營領域的發展速度估計會低于過去的預期。
4.寬帶無線技術新寵WiMAX
有資料顯示,“WiMAX”已經成為近期互聯網上搜索量最大的通信關鍵詞,該項技術以其遠覆蓋和高帶寬特性,成為無線業界的新寵。
WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess,即全球微波接入互操作系統,其技術標準為IEEE802.16。WiMAX也組織了自己的聯盟。目前這個聯盟已經發展了數十家會員,該聯盟由Intel牽頭,我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標是促進IEEE802.16的應用。
WiMAX相對于Wi-Fi的優勢主要體現在Wi-Fi解決的是無線局域網的接入問題,而WiMAX解決的是無線城域網的問題。Wi-Fi只能把互聯網的連接信號傳送到300英尺遠的地方,WiMAX則能把信號傳送31英里之遠。Wi-Fi網絡連接速度為每秒54兆,而WiMAX為每秒70兆。有專家認為,WiMAX的覆蓋范圍和傳輸速度將對3G構成威脅。在成本等各個方面的優勢使得業內人士將WiMAX技術看作是一項打破產業格局的技術。
近期,英國電信(BT)、法國電信、Qwest通信公司、Reliance電信和XO通信加入了WiMAX論壇,目前WiMAX論壇已經擁有98個成員,運營商占25%。今年初,Intel也宣布,下半年開始將會在其生產的芯片中部分采用WiMAX標準。
趨勢分析對于今天異常火熱的WiMAX技術,我們該如何看待?它會成為3G技術的終結者嗎?筆者認為,這種觀點不盡正確。首先,從技術自身角度來看,WiMAX還不具備公眾移動通信網絡的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動特性。其次,WiMAX標準還不成熟,因此預計商用還需要至少兩年以上的時間,規模普及還要五年左右的時間。其三,WiMAX的特點是高速的數據傳輸能力,但其還沒有對實時話音業務的高效支持能力,這將限制其作為公眾移動通信的應用。其四,WiMAX的產業規模以及技術和設備成熟性還遠遠難以和3G相抗衡,其推廣期也將滯后于已經開始啟動的3G技術。其五,WiMAX技術有可能受到傳統移動通信運營商或制造商的抵制,從而限制其發展。
對于WiMAX技術,筆者認為它具有巨大的潛力,但尚處在襁褓階段,目前還難以對當前的全球無線通信格局產生重大的影響。由于3G的實施,WiMAX將可能成為未來3G網絡的補充手段,在高速信息接入領域發揮其特性。但受其自身移動性和話音支持能力的限制,WiMAX不大可能殺死3G。
5.超寬帶無線接入技術UWB
無線技術領域的活躍除表現在新技術不斷涌現外,還表現在其傳輸能力的不斷拓展。近兩年,一項超高速的無線接入技術受到了大家的關注,那就是UWB。
UWB是一種時域通信技術,它采用超短周期脈沖進行調制,把信號直接按照0或1發送出去,而不使用載波,這與此前的無線通信截然不同。脈沖調制產生的信號為超寬帶信號,譜密度極低,信號的中心頻率在650MHz~5GHz之間,平均功率為亞毫瓦量級,抗干擾和多徑的能力強,具有多個可利用信道。與CDMA系統相比,時域通信系統結構簡單,成本相對較低。UWB技術具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。
UWB最引人注目的特點是具有很高的數據傳輸速率。XtremeSpectrum公司預測,他們即將開發出的產品具有在10米內傳輸約100Mbps的能力,Intel則把目標定在了500Mbps。
趨勢分析對于UWB技術,我們應該這樣看待,它以其獨特的速率鋒芒以及特殊的應用范圍,也將在無線通信領域占據一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點,它很適合組建家庭的高速信息網絡。它對藍牙技術具有一定的沖擊,但對當前的移動技術、WLAN等技術的威脅不大,甚至可以成為其良好的能力補充。
三、走勢把握:接入多元網絡一體綜合布局代表方向
以上,就當前無線通信領域的熱點和焦點問題進行了敘述和討論。那么,我們該如何把握中期未來無線領域的發展趨勢呢?
首先,無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍,不同的適用區域,不同的技術特點,不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等,都可實現互補效應。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求,WLAN可解決中距離的較高速數據接入,而UWB可實現近距離的超高速無線接入。因此,在政策上我們應該綜合推進各種無線接入的發展,推進組網的一體化進程,通過建網的接入手段多元化,實現對不同用戶群體的需求覆蓋,達到市場細分和業務的多元化,解決移動通信發展不均衡的狀況。
其次,我國政府應該給企業配置更多的無線頻率資源,推進不同技術相關頻譜的規劃和應用工作。這樣才有利于不同的企業根據不同的發展策略和市場需求,綜合地規劃自己的無線通信網絡,實現資源的有效配置和利用。當然,政府也需要加強對有限頻率資源的管理,對于企業閑置不用的頻率占用,考慮適當的手段予以收回。
其三,從公眾移動通信網絡發展來看,3G已經成為全球包括中國移動網絡演進的主要進程。從歐美發達國家的經驗來看,由于其移動話音用戶的普及率高,通過發展用戶實現增長的模式已成為歷史。因此,他們期望通過3G搭建更大的業務平臺,從而實現利潤的新來源。由于3G技術的成熟,目前3G商用網絡部署已經在全球范圍內啟動。就我國而言,也要借鑒歐美的經驗,在用戶數量增長放緩之前,就應提前培育新興移動市場。目前,政府應該開始積極考慮3G牌照發放和商用問題,把握住這個移動業界的巨大歷史機遇。
其四,從寬帶無線接入技術來看,全球該領域發展十分火熱。該領域的發展呈現出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。未來,該領域還可能出現更強大的新技術,從另一個角度對整個無線通信產業起到推進作用。但從近期來看,我們對寬帶無線接入技術發展應該有一個理性的態度和科學的把握。目前的寬帶無線接入技術主要集中在固定環境下的高速接入,其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網絡抗衡。在發展中,我們應該從全局的觀點來把握,使之成為與移動網絡互補的重要技術手段,這樣既可以充分發揮其技術個性,又防止出現不必要的資源競爭和浪費。
其五,未來的無線通信網絡應該是怎樣的呢?專家認為,未來的無線通信網絡將是一個綜合的一體化的解決方案。各種無線技術都將在這個一體化的網絡中發揮自己的作用,找到自己的天地。從大范圍公眾移動通信來看,3G或超3G技術將是主導,從而形成對全球的廣泛無縫覆蓋;而WLAN、WiMAX、UWB等寬帶接入技術,將因其自己不同的技術特點,在不同覆蓋范圍或應用區域內,與公眾移動通信網絡形成有效互補。
其六,更遠的未來,按當前專家們的預想,通信信息網絡將向下一代網絡NGN融合。在未來NGN概念中,固定網絡將形成一個高帶寬、IP化、具有強QoS保證的信息通信網絡平臺。在這一平臺上,各種接入手段將成為網絡的觸手,向各個應用領域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網或城域網方案,都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體,各種接入方式綜合發揮效用,各種業務形成全網絡配置的一體化綜合網絡。當然,這一進程將是漫長的,也必將遇到很多挫折。
引言
英特網(Internet)和移動通信技術的出現,改變了人們傳統的生活、工作模式,打破了時間、地域的限制。移動電子商務(M-commerce)是通過移動通信技術與英特網有機結合所進行的電子商務活動。移動電子商務作為一種新型的電子商務方式,充分利用了移動無線網絡的優點,是對傳統電子商務的有益的補充,具有非常廣闊的發展前景。近十年來,推動移動電子商務發展的技術不斷涌現,這些技術主要包括:無線應用協議(WAP)、移動IP(MobileIP)、藍牙技術(Bluetooth)、無線局域網(WLAN)、通用分組無線業務(GPRS)和第三代移動通信系統(3G)等。
一、移動電子商務
1.移動電子商務的定義及特點
目前,業界還沒有對移動電子商務的定義形成權威的、一致的認識,人們從不同的角度提出了不同的見解,這些見解各有不同出發點和含義。從技術的角度看,移動電子商務可看做電子商務的一個新的發展分支;但從應用的角度來看,移動電子商務是對有線電子商務的整合與發展,是電子商務發展的新形態。一般而言,移動電子商務的定義應包含“商務活動”、“英特網”和“無線網絡技術”三部分。文獻[1]將移動電子商務定義為:“消費者在支持英特網的無線通信網絡平臺上,借助移動的智能終端設備,完成商品或服務的購買或消費行為的社會經濟活動。”可見,移動電子商務可以定義為:通過移動的智能終端設備、無線網絡和英特網結合所進行的電子商務活動。
通過移動電子商務,消費者可真正突破“時空限制”,隨時隨地獲取所需的服務、應用、信息和娛樂。和傳統基于英特網的電子商務相比,移動電子商務具有以下幾個顯著的特點:(1)交易不受時間和地點的限制;(2)移動終端擁有者的身份相對固定,可方便的向消費者提供個性化移動交易服務;(3)通過移動定位技術,可以提供與位置相關的交易服務。
2.推動移動電子商務發展的技術因素
移動電子商務同傳統電子商務的主要區別就是無線網絡的應用,而正是無線數據通信技術的快速發展,推動了移動電子商務的迅猛發展。從技術的角度看,推動移動電子商務發展的因素主要有以下三個。
(1)無線應用協議的推出。如何將英特網的豐富信息及先進的業務引入到移動電話等無線終端設備當中,是實現移動電子商務需要解決的第一個問題。無線應用協議(WAP)的出現,很好地解決了這個問題。無線應用協議(WAP)的出現使移動英特網有了一個通行的標準,使移動電話等無線終端設備接入英特網成為了可能。
(2)無線接入技術的快速發展。早期無線接入技術如GSM、TDMA和CDMA數據傳輸速率很低,不適于英特網接入。而近年來得到廣泛使用的通用分組無線服務(GPRS)等接入技術,大大提高了無線數據傳輸速率。目前,世界各國大力推廣的第三代移動通信技術(3G),不僅可以克服傳統無線接入方式傳輸速率方面的缺陷,而且還可以支持寬帶多媒體數據傳輸,這將縮小有線和無線接入的差距,必將進一步推動移動電子商務的發展。
(3)移動終端技術的日趨成熟。移動終端技術本質上是一種結合手持硬件、無線寬帶網絡與移動應用軟件的總稱。目前市面上各種個人數碼助理(PDA)、智能手機(SmartPhone)已經隨處可見,各種移動智能終端設備不斷推陳出新,移動終端用戶也不斷攀升。這不僅給消費者使用移動終端進行電子商務提供可能,而且在數量上大大超過互聯網用戶的移動終端用戶更是為移動電子商務提供了巨大的市場。
3.移動電子商務系統組成
移動電子商務系統主要由移動商務應用、移動終端設備、移動中間件和移動網絡設施組成。(1)移動商務應用主要是指移動電子商務為用戶提供的各種商品和服務活動;(2)移動終端設備就是指各種通過無線網絡接入英特網的終端設備,包括手機、個人數碼助理和筆記本等;(3)移動中間件是指連接電子商務與異構網絡和操作系統的軟件實現層,如ExpressQ和WAP等,它們屏蔽了分布環境中異構的操作系統和網絡協議;(4)移動網絡設施是指支持移動電子商務的無線網絡和設備,包括GSM、GPRS、CDMA和3G等。中國-二、移動電子商務的主要實現技術
1.無線應用協議(WAP)
無線應用協議WAP是WirelessApplicationProtocol的縮寫,它是由Motorola、Nokia、Ericsson和Phone.corn公司最早倡導和開發的,它的提出和發展是基于在移動中接入英特網的需要。WAP是開展移動電子商務的核心技術之一,它提供了一套開放、統一的技術平臺,使用戶可以通過移動設備很容易的訪問和獲取以統一的內容格式表示的英特網或企業內部網信息和各種服務。通過WAP,手機可以隨時隨地、方便快捷地接入互聯網,真正實現不受時間和地域約束的移動電子商務。中國
2.移動IP(MobileIP)
移動IP(MobileIP)是由互聯網工程任務小組(IETF)在1996年制定的一項開放標準。它的設計目標是能夠使移動用戶在移動自己位置的同時無須中斷正在進行的英特網通信。移動IP現在有兩個版本,分別為MobileIPv4(RFC3344)和MobileIPv6(RFC3775)。目前廣泛使用的仍然是MobileIPv4。目前移動IP主要使用三種隧道技術,即IP的IP封裝、IP的最小封裝和通用路由封裝來解決移動節點的移動性問題。
3.藍牙(BlueTooth)
藍牙(BlueTooth)是由Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba等公司于1998年5月聯合推出的一項短程無線聯接標準。該標準旨在取代有線連接,實現數字設備間的無線互聯,以便確保大多數常見的計算機和通信設備之間可方便地進行通信。“藍牙”作為一種低成本、低功率、小范圍的無線通信技術,可以使移動電話、個人電腦、個人數字助理、便攜式電腦、打印機及其他計算機設備在短距離內無須線纜即可進行通信。“藍牙”支持64kb/s實時話音傳輸和數據傳輸,傳輸距離為10m~100m,其組網原則采用主從網絡。
4.無線局域網(WLAN)
無線局域網絡WLAN是WirelessLocalAreaNetworks的縮寫,它是一種借助無線技術取代以往有線布線方式構成局域網的新手段,可提供傳統有線局域網的所有功能,它支持較高的傳輸速率。它通常利用射頻無線電或紅外線,借助直接序列擴頻(DSSS)或跳頻擴頻(FHSS)、GMSK、OFDM和UWBT等技術實現固定、半移動及移動的網絡終端對英特網網絡進行較遠距離的高速連接訪問。1997年6月,IEEE推出了802.11標準,開創了WLAN先河;目前,WLAN主要有IEEE802.11x與HiperLAN/x兩種系列標準。
4.通用分組無線業務(GPRS)
GPRS的英文全稱為GeneralPacketRadioService,中文含義為通用分組無線服務,是歐洲電信標準化組織(ETSI)在GSM系統的基礎上制定的一套移動數據通信技術標準。它利用“包交換”(Packet-Switched)的概念所發展出的一套無線傳輸方式。GPRS是2.5代移動通信系統。GPRS具有“數據傳輸率高”、“永遠在線”和“僅按數據流量計費”的特點,目前得到較廣泛的使用。
5.第三代移動通信技術(3G)
3G英文全稱為3rdGeneration,中文含義為第三代數字通信。它是由衛星移動通信網和地面移動通信網所組成,支持高速移動環境,提供語音、數據和多媒體等多種業務的先進移動通信網。國際電聯(ITU)原本是要把世界上的所有無線移動通信標準在公元2000年左右統一為全球統一的技術格式。但是由于各種經濟和政治的原因,最終形成了三個技術標準即歐洲的WCDMA,美國的CDMA2000和中國的TD-SCDMA。TD-SCDMA是由中國大唐移動通信第一次提出并在無線傳輸技術(RTT)的基礎上與國際合作完成的。中文含義為“時分同步碼分多址接入”。相對于其他兩個標準TD-SCDMA具有頻譜利用率高、系統容量大、建網成本低和高效支持數據業務等優勢。
總結
移動通信和英特網的完美結合造就了移動電子商務。在技術更新與社會需求的交替推動下,移動電子商務已經產生了一個不可阻擋的發展趨勢,它必將對全球經濟和技術進步產生更加深遠的影響。
參考文獻:
2無線通信干擾的種類
2.1鄰帶干擾
鄰帶干擾是干擾信號的鄰帶能量與所要接收的正常信號的鄰帶能量同處一個頻帶上,導致接收機接收的鄰帶信號中夾雜有無用信號,造成了接收信號的不精確和噪聲比的下降,鄰帶干擾產生的原因是民航飛機設備本身的質量問題,設備與國家規定的標準有偏頗使得信號接收出現問題。例如,如果通信系統如果需要在多頻道進行信號的接收,1頻道被用戶1民航甚高頻無線電通信干擾的探討文/常琪在現在的民航飛行環境中存在著諸多的電磁干擾,本文中筆者對民航所受的各種干擾信號從原理方面進行了詳細的介紹,甚高頻無線電通信是民航飛機與塔臺進行聯絡的重要媒介,涉及民航的安全保障問題。摘要占用,2頻道被用戶2占用,兩個頻道之間的頻率差為20KHz,那么從理論上來講,1、2兩個用戶是互相不干擾的,但假如其中一臺儀器出現了故障,尤其是設備質量導致的故障,就會導致機器的發射頻率的穩定性降低,發射的信號的頻帶會加寬,只是1、2兩個頻帶產生交集。
2.2頻帶外干擾
頻帶外干擾是指信號接收機接收到了正常頻帶和鄰帶以外的信號,指示信號的接受力降低,主要是發射機的雜輻射和接收機的雜輻射響應兩種干擾。發射機的雜輻射產生原理是:在甚高頻的低頻區域,一般都是通過晶體振蕩器發出基本頻率,然后再經過多次的頻率放大,得到發射波最后經由無線通信設備的信號發射機發射出去,但是在信號放大過程中,放大器的非線性特征使得信號中產生了大量的諧波的分量,在頻率放大后如果得不到充分地濾波就會使產生的諧波與信號一起被放大然后發送出去,使接受對應頻率的接收機對信號的判斷出錯,這種由接收機輻射產生的干擾信號只能從發射收機一段進行解決,因此國家對各種信號發射機做了非常明確的規定,以將其在輻射值控制在合理的范圍之內進而減少發射波的雜輻射,但往往會因為廠家的利欲熏心而是無線通信環境受到污染;收機的雜輻射響應一般是指,接收機不光會接收到有用信號還會接收到頻率之外的信號,這種能力被稱為雜輻射響應,當接收機所收到的信號剛好是本接收機中頻信號,而且發射機對放大的雜輻射信號過濾不徹底,接收機就會對此信號發生響應,于是使得有用信號的受到了干擾。
2.3互調干擾
互調干擾是民航甚高頻干擾信號中最為嚴重的一類信號,一般分為外部信號引起的互調干擾、接收機引起的互調干擾和發射機引起的互調干擾三種。互調的產生需要一定的條件,即干擾信號需要一定的幅度,干擾頻率與擾的接收機的特定接收頻率之間存在一定的間隔關系,特別的,對于接收機互調干擾而言,接收機和干擾信號需要同時處在工作狀態。發射機互調干擾是指多部發射機的信號同時施加到一臺發射機,由于功率放大器的非線性特征使得各路信號互調,將產生的無用信號也發射出去影響接收機的正常信號接收的信號干擾。接收機互調干擾是指多個干擾信號同時被一臺接收機接收,在混頻時產生了可以被接收機接受的信號,這種信號干擾能力大小主要取決于干擾信號的大小。外部引起的互調干擾是由發射機的濾波器或者外部饋線電路的穩定性降低導致的,在強射頻場中發生互調而形成的干擾信號,所以這種信號干擾最容易避免。機場甚高頻的頻率一般在130MHz左右,商業廣播在88-108MHz左右,可見兩段信號的頻率譜比較接近,如果兩系統的距離太小形成交叉區域就會造成信號的互調,而且商業信號本身的功率就比較大,經過多個非線性的放大器放大后落在民航信號頻率段內就會對民航信號產生干擾,可以通過物理間隔降低發射機的耦合、在發射極的信號發射端安裝單向器或者以上兩種方法相結合的辦法預防民航甚高頻的無線通信干擾。
2.4同頻率干擾
同頻率干擾是指干擾信號和有用信號具有相同的頻率,但不是接收機需要的信號。在信號的接受過程中,有用信號和無用信號都會被處理,由于信號的載波不同會導致信號失真,這種信號干擾主要是由同頻波的接收機的距離太小導致的,是干擾信號中相對較容易找到干擾源的一種信號干擾。
現代寬帶無線電接收機越來越強調硬件平臺的數字化和可編程性,在向軟件無線電邁進的過程中,這一點顯得尤為突出。可編程數字無線電PDR(programmabledigitalradio)的概念即是在這一背景下提出的,是指以帶通采樣、多速率信號處理及數字下變頻技術等為理論基礎,利用可編程器件CPLD、FPGA及DSP靈活的可重構性及強大的數字處理能力構建的數字化、可編程的無線電硬件平臺。PDR結構的硬件平臺通常具有富裕的帶寬和良好的實時性。在WCDMA、WLAN等寬帶系統的接收機中,這種結構被廣泛采納。
數字下變頻技術是PDR中一項核心技術。其作用在于對A/D之后的數字信號進行頻譜搬移,并與頻譜翻轉、抽取、濾波等信號處理相結合,達到下變頻及分離頻譜成分的目的。數字下變頻之后的信號通常為降速率的基帶信號。
圖1
數字下變頻器由數字混頻器、數字控制振蕩器、低通濾波器三部分組成。從工作原理上講,數字下變頻與模擬下變頻相同,即輸入一個信號與一個本地振蕩信號作乘法運算。但是由于數字下變頻器使用數字本振,其變頻精度和分辨率可以很高,如GCl012B的頻率分辨率為0.1Hz。DDC的頻率步進、頻率間隔等具有理想的性能,另外,其控制和修改較容易,這些都是模擬下變頻器難以比擬的。
本文使用數字下變頻器GCl012B構建了一個PDR結構的OFDM傳輸系統接收機。
1系統設計
在待設計的接收機中,接收信號為70MHz中頻、10MHz帶寬的OFDM信號。不同于傳統接收機結構對70MHz中頻信號模擬下變頻然后進行采樣的做法,在PDR結構的接收機中,直接在中頻上進行采樣,采樣頻率為80MHz,然后對采樣后的信號進行數字下變頻和4倍的抽取濾波,得到速率為20MBaud的基帶信號,送至DSP、FPGA部分解調。降速率的目的在于減輕DSP及FPGA的運算負荷。電路結構如圖1所示。
2GCl012B及其配置
自Graychip公司(現已被TI收購)推出了世界上第一款數字下變頻ASIC以來,目前許多公司都開發了數字下變頻芯片,比較著名的還有Harris(1999年已更名為Intersil)、ADI和StanfordTelecom等。
電路中使用的數字下變頻器是Graychip公司的GCl012B。GCl012B為3.3V電源供電CMOS器件,輸入信號最高采樣率100MHz,帶寬50MHz。GCl012B不兼容5V電平,不可將5V電乎的信號直接接到其任何管腳上,否則將損壞器件。內部模塊包括數控振蕩器、數字混頻器、可變速率抽取低通濾波器、可調增益放大器、數據格式選擇模塊等。通過微處理器接口對內部寄存器進行配置可以改變芯片的工作狀態。其結構如圖2所示。
圖2
該芯片為120管腳QFP封裝,在3.3V電源供電、70MHz信號輸入的情況下功耗約為900mW。其動態范圍達75dB以上,頻率分辨率0.1Hz,增益調節步進為0.03dB。芯片的輸出模式有實數、復數兩種選擇。設置為實數模式時,僅在I端口輸出數據;設置為復數模式時,輸出I、Q兩路正交數據。輸人數據寬度為12位,輸出數據寬度為16位。
GCl012B的工作狀態由內部寄存器中的控制字確定。系統上電時,可以使用單片機通過與GCl012B的微處理器接口配置。調諧頻率/由28bit的FREQ按(1)式確定,其中fs為輸入信號的采樣頻率。
在本系統中,采樣頻率為80MHz,調諧頻率值為10MHz,所以FREQ:(2000000)HEX。GCl012B按照SS#信號同步數據與狀態字,變頻至基帶,進行4倍抽取并翻轉頻譜,以復數形式輸出I、Q兩路數據。
頻譜變換過程如圖3所示,其中F表示模擬頻率,即信號的實際頻率,f表示數字頻率,即經采樣頻率歸一化的頻率。對中心頻率為70MHz、帶寬為10MHz的模擬信號(如圖3(a)所示)以80MHz頻率采樣,得到幅頻特性如圖3(b)所示的信號,該信號由采樣前信號以80MHz為周期延拓得到,圖中只畫出了信號頻譜的主周期。圖3(c)繪出了數字下變頻后的信號,信號頻譜左移10MHz。經低通濾波后只保留零頻附近的信號,如圖3(d)所示。為保證信號經4倍抽取后頻譜無混疊,必須設置低通濾波的數字帶寬為1/16。4倍抽取后的信號如圖3(e)所示,可以看到信號的數字頻譜展寬了4倍。注意到在對信號采樣時信號的正頻域頻譜發生反轉,因此將抽取后的頻譜再反轉一次,恢復出OFDM基帶頻譜,如圖3(f)所示。
1無線電通信技術的發展歷程
1895年5月7日俄國物理學家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關系”的論文向全世界宣布無線電通信技術的誕生,并當眾展示了他發明的無線電接收機,那天俄國當局定為“無線電發明日”。
1896年3月24日,波波夫將無線電通信的通信距離延長到250米,做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術拉開新的序幕。
1898年,年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信,第一次實際性地使用無線電通信技術。
1901年,他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信,從此人類進入無線電波進行遠距離通信的新時代。
隨后,無線電通信技術如雨后春筍其涌現出來。直到1946年,美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題,從此超短波轉播站一些國家相繼建立了,無線電通信技術迅速普及開來[2]。
隨著電子技術的高速發展,信息超遠控制技術為滿足遙控、遙測和遙感技術的需要,于人們生產與生活中被廣泛使用;后來微電子技術也推動了電子計算機的更新換代,使電子計算機信息處理功能大大增加,日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術是以微電子和光電技術為基礎,以計算機和通信技術為支撐,以信息處理技術為主題的技術系統的總稱,是一門綜合性的技術。今天的信息化時代,就是電子計算機和通信技術緊密結合的標志。
無線電通信技術發展到今日,擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產等各個領域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術優點雖然卓越,但其缺點至今給技術的發展帶來很大的障礙,都是我們亟須解決的難題。
2無線電通信技術的特點
近些年無線電通信技術領域引入無線接入技術,是迅速發展起來的新技術領域,不需要傳輸媒質,部分接入網甚至入網的全部皆可直接采用無線傳播手段代替,無論是概念上還是技術含量上都產生了一個重大的飛躍,實現了降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半,優點主要體現在傳輸線路線、通信方式等方面,我們可以總結如下:
不受時空限制。大多數情況下,人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預知,而無線電通信不受時空限制的優點能夠采取靈活多樣的手段和方法,確保通信聯絡綜合高效,語音、數據、圖像的綜合傳輸暢通無阻,隨著近年來國內各個經濟領域和國際經濟的來往,無線電通信技術不受時空限制方法為其打開方便之門,尤其通信與網絡的連接,通信技術踏上新的臺階。
具備高度的機動性及可用性。無線電通信技術傳輸數字化、功能多樣化、設備小型化、智能化及系統大容量化決定了其具備高度的機動性和可用性,尤其在軍事構建地域通信網方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優點在抵抗水淹、臺風、地震等方面有較大的可靠性,一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通,這也是無線架輸的最大特點。
無線電通信技術雖然解決了架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等的難題,但其信號容易受到干擾、影響,還有容易被截獲造成了該項技術的保密性極差。無線電通信技術的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題,目前全球化經濟愈演愈熱,其信號的穩定性與安全性上升為經濟領域里關注的焦點,因此,無線電通信技術的通信方法拓新成為其發展的新話題。
3無線電通信技術之通信方法的拓新
21世紀無線電通信技術正處在關鍵的轉折時期,尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發展和IP技術的興起,欲求無線電通信技術適應未來社會生產和生活的需求。務必在通信方法上進行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術的缺陷,筆者認為,我們可以從通信技術、信息技術、網絡技術、藍牙技術、軟件技術等方面進行嘗試,主要可總結一下八點:
3.1采用了數字通信技術
提高系統頻譜資源的利用率,維持信號上的穩定,避免通信信號收到干擾,增大了系統通信容量,提供話音、圖像和數據等多種通信服務,確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術寬帶化的發展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術和高通透量網絡的發展起到關鍵的推進作用[3],尤其近年來世界范圍內全面展開,無線通信技術正朝著無線接入寬帶化的方向演進,這個方向對無線電通信信號源穩定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術
個人信息化在全球個人通信已經有著不爭的發展趨勢。個人信息話,能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞,大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網絡的樣式
技術上融合實現固定和其他通信等不同業務,在無線應用協議(WAP)的出現以后,無線數據業務的開展得到大幅度的推動,促進了信息網絡傳送多種業務信息的發展。隨著市場競爭的需要,傳統的電信網絡與新興的計算機網絡融合,尤其具備開發潛力接入網部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環路入等不同的接入設備,滿足了生活與生產地各種通信需求。
.5過渡電路交換網絡
關于過渡電路交換網絡,IP網絡無疑是核心關鍵技術,是最合適的選擇對象,處理數據的能力電路交換網絡大大提升,這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術作為信號傳感器
Bluetooth技術具有更高的安全性和適用性,利用藍牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向,一旦連接到Internet上的話,即可以實現更具備高度的機動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目,但它僅限于軍事通信領域,如果能夠推廣到市場,對于無線電通信技術的通信內容保密性來說將是一大跨步的改革創新。
3.8提高無線通信網絡可持續性
無線電通信技術的網絡設備如果沒有良好的配置和網絡部署,一旦受到安全威脅,其后果不堪設想。因此,無線電通信技術通信方法的拓新我們與必要提高網絡設備性能、優化設備配置、冗余備份等等手段來保證網絡的可靠性[4]。
結束語
回顧無線通信的發展歷程,無線電通信技術的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發展前景。鑒于市場對經濟的推進作用,盡管我國的無線電通信技術發展速度飛快,但面對我國12億人口的通信需求,無線電通信技術普及率低的問題,面對我國12億人口,網絡規模和容量方面就變得蒼白無力了。同時,無線電通信技術愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業積極拓新新的技術涵蓋面,提升自身的營業水平,為市場提供豐更加富的選擇,滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此,在無線電通信技術通信方法應用開發的發展潛力無窮,這要求我們積極加快無線領域的科技進步,為無線電通信技術創新出謀劃策,為全球信息化及經濟全球化的通信事業貢獻力量。
參考文獻
[1]《信號與系統(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學出版社2000年.
2無線通信技術在電力系統監控中的具體應用
在電力系統中設置監控系統,利用監控系統進行數據的收集處理,實現對遠程設備的操作,能大大提高電力系統的工作效率,滿足人們的生活需要。因此,在電力系統監控中應用無線通線技術已成為社會發展的需要。
2.1在電力用戶和線路設備等方面的應用
利用無線通信技術可以把電力用戶、設備、線路等監控系統聯結起來,建立一定范圍的局域網,通過遠程集抄終端,定時抄傳電力用戶的電表信息并進行存儲,避免了因系統異常導致的數據缺失;無線集抄終端還可以智能判斷電路設備是否出現故障,并把發現的問題傳送到服務器,及時發出警告。通過無線通信技術可以實現遠程操作,如抄表、查詢、統計、瀏覽、分析、打印等,避免了人為因素導致的數據不準確等弊端,提高了電力系統的工作效率和電力系統的自動化水平。
2.2在電力服務方面的應用
通過無線通信技術實現對電力系統的監控,把用電系統和移動終端實現網絡連接,既滿足了電力部門向電力用戶及時發放用電信息的需要,也滿足了電力用戶根據個人需要自行定制信息查詢的需要。利用無線通信技術,通過移動終端,采用SMS、WAP、PUSH等形式,實現辦公自動化和監控職能,電力部門可以根據通知的重要程度采用自動語音通知的形式,并通過設定系統得到回復結果。同時,通過對電力系統的網絡監控實現電力部門和電力用戶的信息溝通,及時解決出現的問題,提高電力部門的服務效率,滿足電力用戶的需要。電力用戶可以通過無線網絡利用EMAIL、SMS、WAP_PUSH等形式,讓手機等終端進行信息查詢和信息定制,提高了電力用戶的滿意度,完善了電力部門的服務職能。
2.3在電力系統內部的應用
隨著電子技術的發展,使無線通信技術在電力系統監控中的應用得到了進一步的發展,通過無線通信技術的定位功能可以對電力系統工作人員的工作情況進行監控。隨著智能機的出現,利用手機終端還可以實現信息共享,提高工作效率。如,工作人員在野外工作時,可以通過手機終端進行信息查閱,及時處理和解決遇到的新問題,提高其工作效率。
電力信息采集業務是對用戶的用電信息進行采集、監測和處理,實現用戶用電信息計量異常監測以及用戶用電信息采集、分析和管理,同時也讓電能質量被實時監控等,在用戶服務、市場管理、電費實時結算等多方面提供實時、可靠的數據。電力用電信息采集系統分主站層、通信信道層和采集設備層三層。[1]主站與其他應用系統和公網信道是由防火墻分離開來,單獨組網。在主站層里有前置采集平臺、營銷采集業務應用以及數據庫管理三部分組織。前置采集平臺管理和調查各種與終端的遠程通信;營銷采集業務應用讓系統的各部分應用功能得到充分得到充分發揮;數據庫管理實現用電終端的用電信息有效管理,并擔負起協議解析職責。實現這三種功能,需要由前置采集服務器、營銷系統服務器以及相關的網絡設備組成主站網絡的物理結構。采集設備層的主要任務是收集和提供整個系統的原始用電信息,是整個系統的底層,又分為計量設備層、終端子層兩個子層,分別負責實現電能計量和數據輸出和收集用戶計量設備的信息、處理和凍結相關數據,并實現與上層主站的交互等。而主站層和采集設備層之間的最重要使是通信信道,為主站和終端信息交互提供平臺。目前有230MHz電力無線專網、GPRS/CDMA無線公網以及光纖專網等通信信道,而無線技術的應用更能滿足系統需要,其可靠性和穩定性成了當前的研究重點。用電信息釆集系統主要有五大功能,分別是系統數據采集、系統接口、運行維護管理、數據管理及控制和綜合應用。數據采集主要是根據業務要求編制自動采集任務,例如任務類型和名稱、采集周期和群組、正常補采次數以及執行優先級等信息,對任務執行情況進行管理;系統接口主要是與其他應用系統進行連接;運行維護管理功能是對密碼、權限、檔案、通信與路由、終端、運行狀況、故障記錄、報表等方面的內容進行有效管理;數據管理及控制功能包括對數據的計算、檢查、分析、存儲等內容進行管理以及對電量、功率、費率、電纜催收等內容進行控制;綜合應用功能主要是提供異常用電分析、有序用電管理、自動抄表管理、用電分析、電能質量數據統計等服務。用電信息采集首先由主站對集體終端進行對時,統一時間后終端進行采集工作狀態,按設定的時間間隔進行定時抄表、存儲并通過無線信道傳數據到后臺,如無線信道不穩定時,后臺會自動再次生成相應的補救命令追補數據,最后后臺對數據進行處理。整個采集過程,業務通信具有整點時刻定時抄表,重傳補數的特點,保證在業務通信失敗的情況下還可以再次重新傳采集數據,實現信息采集可靠性。
二、無線通信信道技術特點與數據丟失規律分析
1.無線通信信道技術的特點利用信道的統計特征進行分析是無線通信信道技術的重要特征之一。無線通信信道分為小尺度衰落和大尺度衰落兩種衰落大體。小尺度傳播是指信號在短時間內瞬間產生的變化,而大尺度傳播指的是在相關長的一段時間內信號平均功率的變化。信道的相位、振幅會受到多徑傳播和多普勒頻移兩者的影響,產生信號頻散和時間選擇性衰落。衰落也根據大小將小尺度衰落分為選擇性頻率衰落和平坦衰落。在電力系統無線通信應用中通常有如高斯噪聲、白噪聲、窄帶高斯噪聲等多種噪聲陪隨著信號的傳輸,短時衰減是他們其中最大的特點,最大可以達到60~70dB。無線通信信道技術噪聲有突發性的脈沖噪聲、自然噪聲、同步周期性脈沖的噪聲、異步周期性脈沖的噪聲。突發性的脈沖噪聲顧名思義是指網絡上開關的操作或者發生閃電時產生一系列脈沖噪聲影響到非常寬的頻帶,以致脈沖噪聲密度比背景噪聲的功率譜密度高出50dB;自然噪聲即是指如閃電、雷擊、電焊等自然界各種各校的電磁波造成的自然噪聲;同步周期性脈沖的噪聲是電力設備按照50Hz或者100Hz來工作的頻率產生的脈沖,功率隨頻率增加而減少;異步周期性脈沖的噪聲是由于大功率電器的開關發生周期星的開閉動作導致噪聲產生,重復率主要集中50~200范圍之內。2.電力無線通信數據丟失規律不同地區電力負荷的特性不同,影響電力負荷的因素也不完全相同。[2]電力用電信息采集業務的主要任務是對居民用電信息進行采集與監控,無線通信往往會受到電磁干擾的影響。對用電信息采集無線通信網絡進行數據分析,指在根據電磁干擾造成數據丟失規律,結合信息采集業務的應用環境特點,調整選用合適的控制策略,以保證用信息采集業務的可靠性。分析數據丟失規律,首先要統計出24小時內居民用電負荷與時間的關系特性,并結合用電負荷量得出階梯獎業務量模型,再根據模式作出規律性變化分析。在統計電力用戶用電負荷狀況時,節選廣州某居民區生活和工作用電負荷24小時規律變化為例,通過采樣、統計、整理得出一天內的用電負荷曲線,如圖1所示:其中,負荷比值=瞬時負荷量/24小時平均負荷量。由圖1可以看出,01:00~05:00時間段為居民的休息時間,全天進行用電量低谷;05:00~08:00時間段,居民起床、做飯、上班等,用電量略有所回升;08:00~12:00時間段為居民上班時間,使用各種電器設備,用電量明顯上升,而12:00~13:00為午餐午休時間,用電量隨著部分活動的停止而呈小幅下降;13:00~18:00又進入工作期間,用電量也相應上升;18:00~20:00時間段是居民回家做飯時間,用電量逐漸增加;20:00~23:00時間是大多數人在家休息,如電視、空調等大功率電器大幅啟動,多數娛樂場所也進行一天的高峰,此時處于用電高峰期,在21:00附近進入一天用電最高峰,隨后便有所下降,至24時多數居民已休息,用電量又逐漸步入一天的低谷。電力無線通信數據丟失率與電磁干擾因素呈正相關關系,一般而已,電磁干擾因素越大,電力無線通信信道數據據丟失率就越大。結合居民用電負荷曲線,將一天分成五個時間段,依次為K23:00-6:00;K6:00-12:00;K12:00-18:00;K18:00-20:00;K20:00-23:00。五個時間段的居民用電量呈遞增趨勢,設20:00的用電負荷比值為K20:00,那么K20:00-23:00段的平均負荷比值為:K20:00-23:00=(K20:00+K21:00+K22:00)/3同理可求得其他四個時間段的平均負荷比值,可以得到五個級別的通信數據丟失率階梯模型,可以總結電力無線通信數據丟失規律是隨著用電量的變化而變化。在接入過程中應當充分根據此規律的特點而設計不同的控制方式,從而最大限制提高無線資源的利用率。
三、無線通信技術在系統中的應用
用電信息采集系統通信分為有線通信和無線通信。無線通信又分為無線專網和無線公網。一般而言,變電站采集終端采用有線的光纖通信方式,保證采集實時性強;高壓客戶采用230MHz專網或無線公網方式;而低壓客戶幾乎都是采用無線公網通信方式。由于居民用電信息采集中,一個公用配變電下有大量的電力用戶,而且具有用電容量小、計量點分散等特點,本地信道方式將大量的電力用戶信息集中再往系統主站傳輸是一個低成本的無線通信技術應用方式。因此,用電信息采集系統無線技術的應用主要介紹微功率無線通信、低壓窄帶電力線載波、低壓寬帶電力線載波三種本地信道通信方式的應用。[3]微功率無線通信是指采用WSN(WirelessSensorNetworks)技術的無線通信方式。WSN是一系列微功率通信的總稱,綜合了嵌入式系統技術、傳感器技術、網絡無線通信技術、分布式信息處理技術等,通信微型傳感器節點對用戶進行實時的感知和監控,利用每個傳感器具有無線通信功能組建成一個無線網絡,將數據傳輸到監控中心,非常適用于低成本、測量點多、范圍分散的低壓場合。應用WSN技術克服了傳統數據對點無線傳輸模式的局限性,自組織性、拓撲結構動態性、網絡分布式特性等較為明顯,而且通信能力、抗干擾能力都比較強,無需要安裝,功耗低,具有很強的成本優勢。無線數據支持雙向傳輸,既可以上傳電能表的數據,又可以接收集中器下發的命令,還可以中繼來自其他節點數據。通信流程如圖2所示:電能表通過無線采集節點傳輸到中繼節點,并由集中器進行處理。集中器下發命令數據,目標無線采集節點就會通過多個中繼節點收到命令,甚至可以直接收到,然后轉發給電能表。還也可以利用無線網絡實時性強的優點,將突發事件通過無線節點主動上傳到后臺,有效地實現故障報警、實時監控、防竊電。對于測量點相對分散、集中裝表、用戶負載變化大、載波不穩定等場合非常適用。低壓窄帶電力線載波通信指的是載波信息范圍限制在500kHz以內的低壓電力線載波通信。配電線主要用于傳輸50Hz大功率電力,配電線連接各種設備將會影響到傳輸的通信信號,特別是近年來變頻家用電器大量使用,對信道的穩定性造成巨大的干擾,主要表現為阻抗不穩定、噪聲顯著、信號衰減嚴重,并且這兩個因素隨著時間和頻率變化而變化。窄帶載波通信技術可以雙向傳輸,不再需要另外通信線路,具有較強的適應性,而且具有容易安裝的特點,對于低壓用戶數據采集是個很好的應用。但其數據傳輸速率較低,容易受到噪聲大、信號衰減的影響,在通信可靠性方面還存在著一定的技術障礙。因此,在應用時應當利用軟硬件技術結合,完成組網優化窄帶載波通信,對于一些用電負載特性變化較小、電能表分散布置困難的區域具有一定的應用價值。寬帶電力線載波系統工作在1~40MHz頻率范圍,成功避開了kHz頻段帶來的干擾,并通過擴頻調制或者正交方式來獲得兆級以上的傳輸速率。這種電力線寬帶通信調制技術把信道帶寬分成N個正交的子信道,每個子信道呈現相對性和平坦特性,將這些子信道看成理想信息。由于低壓臺區電力線上的高頻傳輸信號往往會衰減得比較快,需要通過時分中繼、自動中繼、頻分中繼和智能路由計算等多項技術手段實現整個低壓電力通信網絡重構并通信。這種通信技術具有較高的抗干擾能力,適應性強,可以同時承載多個業務并對各個任務進行并發處理。同時有單跳通信距離受限、信號衰減大等局限性。在應用時還需要采用路由、中繼等行之有效的優化措施。根據寬帶載波的短距離和少分支特性,應當重點應用于城鄉公變區供電區域、電表集中安裝居民區等,電能表數據采集效果和經濟性均優于其他的抄表方式。