时间：2022-09-13 22:28:27
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇天线技术论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
广播电视天线是无线电和电磁波之间进行转换的一个转换器，影响发射天线性能的主要参数有其极化方式、输入阻抗、增益和方向图等。如果天线的各项参数设置不合理，在信号传输过程中图像就有可能出现线性和非线性失真两种情况，声音也会夹杂各种噪声，下面我们就对上述几个参数进行简单介绍。
（1）极化方式。按照天线辐射电磁波的方式不同可以将其分成线极化、椭圆极化和圆极化三种。极化是指天线发射信号过程中其电场矢量端点随着时间变化其运动轨迹的形状、取向和旋转方向。在进行信号发射过程中，天线采用的计划方式不同，其接收的信号功率损失也不同。
（2）输入阻抗。输入阻抗是指天线在信号接收过程中其馈电端输入电压和电流的比值。当天线的输入阻抗等于馈线的特性阻抗时，信号在馈线终端不会产生功率反射现象，天线上的输入阻抗受输入信号频率变化的影响较小。为了提高天线接收到信号的质量，我们要尽可能地采用各种方法消除天线中电抗分量的大小，使其尽可能地接近馈线的特性阻抗。一般情况下，我们选择发射天线的输入阻抗为50Ω。
（3）增益和方向图。增益是指天线对一个特定方向上信号的接收能力，是广播电视中天线选择中的重要参数。相同条件下，天线的增益越高，信号能够传播的距离也就越远。方向图则是描述信号在不同空间方位下变化的图形，一般用场强和功率两种方式进行表达。通常情况下，广播电视天线以E面和H面描述其天线的方向性，其中E面指的是和天线极化方向和传播方向平行的平面，H面则是指和E面垂直的平面。
二、广播电视发射天线技术的特点
广播电视信号可以按照其发射功率的大小分成中波、短波和超短波三种。如果信号传播过程中采用中波频段，那么电磁波在发射过程中具有较强的稳定性，能够保证信号发射功率的平稳性。另外信号在传播过程中，如果能够以沿着地面的形式进行传播，信号在传播过程中具有较强的抗干扰性，用户能够获得比较高的信号质量。目前我国广播电视信号的传播普遍采用短波频段，能够支持120个不同频率的波段，信号在传播过程中会受到大气中电离层的发射，增大广播电视信号传播的距离。另外，我国广播电视信号在传输过程中采用直线形式，沿着地面进行传播，信号在传播过程中受到其他信号的干扰性较小。为了提高接收广播电视信号的质量，大部分天线都被安放在较高的地方，如屋顶或者塔尖，提高了信号接收质量。同时还要加强天线防风雨和避雷的特性，因为广播电视信号采用无线传播方式，信号受天气的影响较大，严重的甚至会失去信号的接收功能。这就要求在进行天线设计过程中，充分考虑信号接收的各个因素和方面。
三、广播电视发射天线的应用
随着科技的不断发展和人们生活水平的不断提高，人们对精神文化的需求越来越高，广播电视在人们生活中的地位也越来越重要。人们每天通过广播和电视了解各种信息，及时收听和收看国内外新闻事件，提高对当今社会的认识，与社会保持密切联系。进入21世纪后，随着网络技术的不断发展，广播电视发射天线技术也面临着巨大的挑战和机遇，通过不断的技术改进，现阶段广播电视发射天线也获得了较大的发展，实现了跟卫星信号的连接。为用户提供了更高质量的信号，收到了清楚和清晰的收听和收看效果，彻底解决了以前广播电视发射天线技术中常见的图像不清和声音嘈杂的问题。但是由于电磁波信号会对人们的身体健康产生一定程度的危害，所以在使用过程中必须给予足够的重视。目前我国已经建立了相关的法律条例，实现了对广播电视发射天线场区的保护。
四、结论
关键词：信号 空间特征 多发多收
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0147-01
多天线技术在概念上是用多根发送天线或接收天线的技术，包括Single Input Multiple Out（单发多收）、Multiple Input Single Out（多发单收）和Multiple Input Multiple Out（多发多收）三种形式，它们在铁道铁路信号处理中得到了广泛应用。作为多天线系统支撑技术的空时码，适用于天线间距偏远和相关性偏小的情形，是目前的研究热点，包括基于空间分集和基于空分复用两种空时码。空时码技术在铁路空间信号处理和铁路时间信号处理基于其空间域和时间域联合处理接收信号的特征优势能够抵抗符号间的干扰、减少多地址干扰、增加分集增益和提高天线阵增益。
1 多发多收技术（MIMO）的原理
多发多收传输方案是基于铁路特征空间信号的，要求发送端的信道信息是确定的。多发多收技术的基本原理图如图1-1所示。铁路特征信号在发送端和接收端处理之后，即在这两端之间存在部分独立并行子信道，而这些信道需要通过特征值分解或者奇异值分解处理二产生，因此叫做基于特征空间的多发多收技术。一个加权网络在发送端把来自每个子信道的发送信号映射到多个发送天线，而另一个加权网络在接收端在把多个接收天线上的接收信号映射为传输信号。鉴于独立并行的特征子信道，多个信号在特征子信道上传输时能够实现互不干扰的并行传输。于是多发多收信道能够分解为n个特征子信道时，系统的信道容量也相应地为单天线系统信道容量的n倍。因此，基于特征空间的多发多收算法可以依据发送端加权网络和接收端加权网络的计算方式不同而存在多个算法。
2 算法分析及推导
对进行SVD分解为，，分别是左右酉矩阵，即，，是维对角阵，其主对角线的元素非负，并按排列，其中，且。有效的特征子信道满足。左酉矩阵分块为，右酉矩阵分块为，则有。
由此可将发送加权网络设置为；接收加权网络设置为。，分别为酉矩阵，的前列所构成的矩阵，满足列正交，即，，因此，经过接收网络加权后检测输出信号为。其中。发送信号总功率为，即，表示求积，因此，第个特征子信道上接收信号的为，其中为信道互相关矩阵。
3 仿真实验
仿真中假设发送天线数和接收天线数均为4，且分别呈均匀直线排列，设发送相邻天线和接收相邻天线之间的相关数相同，即。当空间相关性较强时，只存在较少的可利用的特征子信道，进而影响信道的频谱效率，先到容量随着空间相关性的增强而降低。
4 结语
铁道信号中基于空间特征的MIMO技术不需要居于发射分集，对接收天线和信道环境均不作要求，只在发送端需要信道信息，译码复杂度适中。随着阵列矩阵处理、矩阵运算等信号处理技术的成熟和DSP芯片处理能力的提高，MIMO技术必将在未来的铁道移动通信系统中的到广泛的应用。
参考文献
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【关键词】无线传输；传输距离；ZigBee；理论计算
1.引言
无线通信是近些年发展最快，应用最广的通信技术，无线网络技术包括蓝牙、超宽带、ZigBee和Wi-Fi等。ZigBee是一种新兴的无线网络技术，它是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，其特点是距离较远、低复杂度、自组织、低功耗、低速率、低成本。因此比较适合研究无线通信距离短的问题，可以更好地分析影响传输距离的因素，所以本文就以ZigBee技术为例，根据一些理论公式进行计算分析影响无线传输距离的因素，希望为以后无线模块的选用提供参考。
2.ZigBee应用电路设计
为了测试ZigBee在应用中的传输距离，设计了基于ZigBee的无线传输模块装置，用于测试ZigBee实际的传输距离。如图1所示，左边为无线终端模块整个电路组成框图，用于接收从中心模块发送过来的数据，右边为中心模块，与ZigBee基板相连，通过上位机给终端模块发送数据。ZigBee模块具有自动组网的功能，当中心节点工作之后，它会自动寻找终端节点进行组网。如果终端节点能够接收到组网信号，则终端节点的ZigBee模块就会产生组网端口上的压降，这个压降信号就传递到触发器，触发器打开模拟开关，这样指示灯的压降产生，指示灯开始工作，这就表明ZigBee模块组网成功，既可以开始通信。
3.因素分析
3.1 实际传输距离估算方法
IEEE组织根据802.15.4a信道的特点，在实际环境中进行了实际测量，构建了基于802.15.4a心道、适于UWB（2～10GHz），100～1000MHz的信道传输损耗模型，其基本模型信道损耗计算公式为
其中Pt为发射机发射功率，发射机和接收机的距离为d，接收机的功率为Pr，收发天线的增益为Gr，Gr，Aant为天线衰减因子，S为损耗计算的标准方差，n为距离损耗为考虑频率影响修正系数，d0为参数距离等于1m，fc为参考中心频率等于5G修正系数，kHz（UWB2～10GHz频段），PL0为参考距离下的损耗大小。与自由空间传输方程相比考虑天线收发耦合损耗、反射折射引起的传输损耗与距离频率的变化系数。
对式（1）进行推导得出最大距离方程为：
由上述公式我们可以得知，影响因素包括为天线衰减因子，损耗计算的标准方差，距离损耗为考虑频率影响修正系数，参考距离下的损耗大小等，下面就通过实际测试具体分析各个因素对无线传输的影响。
3.2 具体因素分析
下面通过实际测试得到实验数据对ZigBee传输距离进行比对分析，用上述介绍的实验装置测试ZigBee实际的传输距离。表2中列出了实验中模块的收发功率，收发天线架设高度，天线衰减因子，收发天线增益，参考距离下的损耗大小，损耗计算的标准方差，行为距离损耗修正系数，频率影响修正系数，天线的馈线长度，天线的架设高度等各种影响因素。
表2中第一组和第二组数据对比，收发天线的架设高度对无线传输的距离有着重要影响，天线架设高度不同，损耗计算的标准方差和距离损耗修正系数不同，收发天线的架设高度增加了两米，则传输距离提高了122米，增幅为88.4%。
第二组和第三组数据对比中可以看出，天线的架设高度相同，无线的工作环境的不同，传输距离也不尽相同，工作环境的不同，损耗计算的标准方差、距离损耗修正系数不同和频率影响修正系数都不相同，这导致在复杂环境中，无线传输的距离大大缩短，仅为户外广阔环境中的53.1%。
第二组和第四组数据得出，天线的增益是影响传输距离的最重要因素，发送天线增益增加八倍之后，传输距离提高了4倍，同时也说明天线增益和传输距离之间不是简单的线性关系。
第一组和第五组数据显示，在天线的外配馈线增加时，传输距离也会相应缩短，在天线增益、工作环境和天线架设高度都相同的情况下，发送天线加长6米馈线，天线衰减因子变大，导致传输距离缩短了48.6%。
第四组和第六组数据显示，其他影响因素相同的条件下，馈线延长6米，传输距离缩短了22.7%。同时和第一组、第五祖对比得出，馈线在影响传输距离中远没有天线增益对传输距离的影响大。
在实际测试中所得到的数据，都经过了实际传输距离估算方法的计算，表2中给出了理论计算和实测值之间的误差，误差都在5%以内，说明测试得出的数据真实可靠。
4.结束语
本文通过自行设计的ZigBee装置实际测试了此装置的传输距离，并根据估算公式对其影响因素作了具体分析，最后分析我们可以得知，收发天线的增益是影响无线传输距离最重要的因素，其次为天线的架设高度，然后为工作环境，最后是天线的馈线长度。因此为了提高通信距离：第一，最好使用增益大的天线；第二，尽可能的提高天线的有效架设高度；第三，远离干扰较大的工作环境；第四，尽量缩短发射端的馈线长度等这些措施。这样可以提高无线通信的稳定性和可靠性。
参考文献
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“无线通信都是以电磁波作为载体的，那么天线的主要功能就是发射和接收电磁波信号。所以.无线通信与天线是‘难舍难分’的关系。”上海交通大学电子信息与电气工程学院的副教授梁仙灵说。与天线结缘近15年，他在这条路上也愈发得心应手起来。情系天线
“山不在高，有仙则灵。”
对梁仙灵来说，以勤奋和坚守为“灵”，一路至今，他所攀登过的“山路”上，也留下扎实的足印：从“线天线”到“微带、缝隙、介质等天线”，从“无源天线”到“有源天线”，从“天线理论”到“天线应用”。随着研究的逐渐深入，他与天线之间的“感情”也越来越浓厚。当然，梁仙灵也经历过最初的茫然懵懂。“高考填报志愿时，对电磁场与微波技术这个专业，我其实一无所知，只是在舅舅（西安电子科技大学周良明教授）的指导和建议下选择了西电这个专业。”梁仙灵谈道。
2003年，梁仙灵作为研究生参与了中国电子科技集团公司第三十八研究所的综合孔径雷达X波段微带相控阵列天线的合作项目。“尽管初涉课题，一切都是未知数.但我对微带阵列天线浓厚的兴趣使我信心满满。刚开始我就从导师钟顺时所著的《微带天线理论与应用》和大量国外有关的综合孔径雷达天线资料入手，每天除了睡觉和吃饭，其它时间基本上都在三十八所天馈部里看资料。大概一个月后，就开始综合孔径雷达天线的具体设计，然后就是大量的仿真、分析、总结、实验及验证等。”梁仙灵谈道。功夫不负有心人.在不到一年的时间里，他针对双极化单元的高隔离和低交叉极化，提出了多种创新性单元结构和馈电形式；又针对阵列的高隔离和低交叉极化，提出了多种形式的网络布局和各种抑制技术，最终顺利完成了双极化微带阵列天线的研制，样机测试性能全部满足指标要求，部分性能甚至超出原定指标。研制的阵列天线成功应用于某机载综合孔径雷达系统，在汶川、玉树地震灾害灾情信息获取，以及国家西部测图工程等测绘任务中发挥了重要作用。此外，这些技术成果也是梁仙灵荣获全国优秀博士论文提名奖的一个主要成果部分。
挑战工业天线设计
“天线研究是一门更偏向于工程应用的专业。因此，对天线学者来讲，天线研究的一个重要价值是解决其在工程应用领域所面临的实际问题，实现其满足系统的要求。从工程应用方面考虑，天线尺寸越小越好，这样可以小型化；带宽越宽越好，最好用一个天线把所有工作频段都覆盖；同时还要确保效率，保证通信性能。但天线的尺寸、带宽和效率之间存在矛盾，使三者往往难以同时兼得，这是天线学术界和工业界的一个难题。”梁仙灵说道。
2007年，梁仙灵博士毕业后曾在一家外资企业从事无线终端手机天线和无线网卡天线的产品开发工作。不服输、不怕挑战的性格使他在外企短短6个月内就与多家公司共同竞争6款手机/网卡天线产品，并且在6款天线产品性能PK中全部胜出。其中他最引以为豪的是开发的USB无线网卡天线。“跟常规手机天线相比，USB尺寸仅有它的十分之一。当usB无线网卡连接不同尺寸的笔记本，甚至同一个笔记本不同接口位置时，USB无线网卡天线的性能变化都非常大。”梁仙灵说道。经过多个方案的尝试和大量实验数据分析，梁仙灵提出将多层带线耦合技术和宽带匹配技术相结合，实现了其工作频段在GSM850/900/DCS1800/PCS1900/WCDMA上的全覆盖，解决了不同型号笔记本以及不同接口的USB无线网卡天线性能的稳定性问题。到后来，该天线在华为Vodafone移动无线网卡上大展拳脚，成为国内第一款USB移动无线网卡产品。
2008年底，梁仙`加入上海交通大学电子信息与电气工程学院电子工程系。“车载数字电视天线项目”是他加入后参与的第一项课题。“许多轿车顶部都有一个像鱼鳍状的突起，其一功能就是用于数字电视通信，而要求天线小、效率高且带宽满足系统需求正是该项目的难度所在。”梁仙灵说道。基于USB无限网卡天线的开发经验，他提出融合带线耦合技术、加载技术和LC电路匹配技术等，实现了数字电视天线的超宽带、小尺寸和高效率性能的最大化。他开发的车载数字电视天线尺寸仅为0.06λI×0.06λI，在阻抗带宽（511～930 MHz）内，天线效率达到20%。该研究成果在2010年葡萄牙里斯本举办的国际电小天线（IEEE iWAT）会议上获得了最佳论文奖，也是中国大陆学者首次荣获此会议的最佳论文奖。
从汶川地震中获得启发
众所周知，卫星地面站通信系统可通过向卫星发射信号，同时接收由其它地面站经卫星转发来的信号.具有通信范围大、不受气候以及地域环境的影响等多种优势。“2008年汶川地震时，整个地震灾区的基站通信系统全部受损，直接导致灾区通讯中断，与外界彻底失去联系，为救灾增加了难以想象的难度。而当时唯一能够作为通讯装备的，就是地面移动卫星通信系统。”梁仙灵举例道。
“*22星地面移动通信系统研究”是梁仙灵加入上海交大后参与的第二项课题。“强悍”的卫星通信系统，深深吸引了梁仙灵。作为项目技术负责人，梁仙灵在2009年总参预研的项目申请和答辩中拿到了第一名的好成绩（9家企业单位参与竞争），尤其是他提出的采用低剖面收发双平板阵列方案后来被各家单位广泛采用。项目后期他更是带领四位研究生熬了无数个通宵，在9个月内先后完成了3套原型天线样机的研制。2010年，他再次作为项目的天线技术负责人，带领研究生完成“便携式的地面卫星通信系统终端”项目的开发。“其实这个系统非常轻便，和我们平时用的笔记本大小差不多。它可以实现与卫星数据、图像的传输，性能也很好，完全可以与海事卫星移动系统媲美，甚至部分性能还优于它，而且采用的是国产化技术，拥有完全自主的知识产权。”梁仙灵说道。
高铁上的移动通信
“中国高铁技术发展得如此之快令世人为之惊叹，但我们也要敢于面对自己的不足。就目前来说，高铁上的通信中断问题还未得到很好的解决。2012年我有幸参与了一项国家重大专项――“新一代宽带无线移动通信网络”，当时我们提出通过列车车载天线来克服高速对通信造成的问题，这是一个全新的思路。”梁仙灵说。
“当然，高速铁路的信道环境较为特殊，多数城际列车行驶距离较长，通过的地形较为多变复杂。由于多径传播而造成信号衰落的不稳定性以及车载天线的全向工作模式.导致相邻基站的快速切换存在乒乓效应和前向干扰，同时列车高速运动（比如380公里/小时及以上）时，列车与基站之间的多普勒效应就非常明显。这些因素影响了车载无线通信系统的稳定性、实时性和所提供数据业务服务的能力。”梁仙灵继续谈道。
面对这些问题，梁仙灵带领研究生在近两年里开发了一套高速列车车载天线系统样机。在“基于TD-LTE的高速铁路关键技术研究”的科技报告中，他对车载天线系统的设想、架构、理论与技术，以及实验测试都进行了详细说明。“比如：车载天线采用时间调制阵列形式实现了车载天线的定向可扫描波束，既提高了车载天线的增益，又避免硬切换带来的通信信号大起伏和前向干扰；同时利用时间调制阵列方式实现天线对接收/发射载波频率的调制和对基站信号的测向功能，可用于降低多普勒影响。此外，车载天线系统中还配备了GPS和惯性导航测速模块，可应对各种环境下的速度测试。由于高速列车外形是经过大量气动实验验证的，不允许有任何的改变。目前这套样机系统由于尺寸问题还无法直接安装到列车上，所以还需要进一步开展小型化研究，以及在高速动态下的实验可靠性验证。”梁仙灵补充。
新型天线探索之路
“当前无线通信业务应用需求呈现爆炸式增长，下一代网络将会面对1000倍的数据容量增长和100倍的用户速率需求。如何在拥挤的频谱资源中寻求技术突破和实现网络性能的大幅度提升，是第五代移动通信系统面临的难题。认知无线电、大规模MIMO等新概念的提出虽然在理论上验证了未来网络发展的潜力，但其应用实施面临着众多技术挑战，尤其是来自无线终端。因此，终端天线的研究与设计也需要创新，以符合未来应用的发展需求，尤其在新概念、新理论、新设计理念等层面上的探索需要格外注意。”梁仙灵谈道。
现有阵列天线均基于一种固定射频网络，功能单一。如果射频网络能够实现可重构，将有助于阵列天线功能和性能的提升。2015年，梁仙灵就此申请到国家自然科学基金面上项目的支持，启动“多路可重构射频网络的关键技术及其在天线中新应用研究”。为此，他带领研究生在射频开关的匹配和阻抗的可重构匹配上下了大功夫，提出了“匹配式射频开关”和“匹配式可重构阻抗”的设计，提高了射频开关和可重构匹配网络的效率、功率容量和切换速度，使之适合更高频段的应用。“将其应用到一些经典射频网络中，如Wilkinson/Luzzato/Gysel等功分网络，Butler矩阵、Rotman透镜等移相网络。实现这些经典射频网络性能的提升和功能的可重构，是我们的目标。”对科研，梁仙灵一直都充满希冀。“与此同时，我们正在将可重构射频网络应用到我们所研究的时间维调制阵列天线中，这将有效克服传统固定射频网络由于通道的周期性调制带来的效率损失。”梁仙灵补充道。
梁仙灵正在探索的另一个新天线研究方向是涡旋电磁波天线，这是他负责的一项国家“863”计划课题。“长期以来，无线领域的信息传输载体主要采用平面电磁波，涡旋电磁波作为一种新的信息传输载体，凭借其涡旋状的相位波前传播的特征，有望在短距离通信、雷达等领域实现应用。从涡旋电磁波源的分析到具体天线设计，我们已完成了一系列的初步研究，包括涡旋电磁波模态理论分析，双模/多模/混合模等涡旋电磁波天线的设计与实验等，其部分成果已发表在Nature子刊和IEEE等国际刊物上。”梁仙灵谈道。
科研为本，教学为基
科研的道路上有无数鲜花掌声，也有荆棘坎坷，梁仙灵有收获亦有感恩。自从毕业到工作以来，他相继跟随多位国内外著名天线专家学习各种天线技术，至今还坚守在在微波领域从事天线等相关研究，同多位国内外专家学者也保持着密切合作。“合作是科研路上必不可少的一步。”梁仙灵说道。
而如今，拥有上海交通大学电子信息与电气工程学院副教授、加拿大国家科学研究院博士后研究员、上海交通大学电子科学与技术学科秘书、SMC-晨星学者等多重身份的梁仙灵，回首过往，还是充满无限感慨。
每一段经历都是一笔财富，作为一名教师，梁仙灵也希望把科研途中的所感所知传递给学生们。在他眼中，科研固然重要，但教学也是他身为高校师者的本分。怎么带好学生？面对这样的问题，他做的更多的是尊重。
关键词：天线对准 微波通信 Bootloader 嵌入式系统
中图分类号：TM929.5 文献标识码：B 文章编号：1007-9416（2013）06-0150-02
微波通信作为重要的现代化通信方式，因其传输速率高、信息容量大、保密性好和抗干扰性强的特点，被广泛的应用于通信领域。目前。国际上的微波通信装备为了提高通信距离和传输保密性能。常设计出较窄波束的天线，这些天线具有较强的方向性，只有在波束以一定的精度相互对准时，双方才能实现通信链路的闭合。因此，通信双方往往需要经过较长时间的搜索调整才能将两天线对准，实现正常通讯。显然，单凭操作人员的感官手动操作会使得天线指向调整时间长。难以实现精确对准。为了保证通信链路建立的快速性与可靠性，研究自动化程度高、对准速度快、精度高的微波天线自动对准系统具有非常重要的意义。
1 系统设计
微波天线自动对准系统包括低频设备、高频设备、定向天线、全向天线和全方位直流变速云台等。其中全向天线、云台用于辅助自动天线对准，定向天线在天线对准完成后系统正常工作时使用。
天线对准软件分为低频控制软件和高频控制软件两个部分，分别工作在低频设备硬件平台和高频设备硬件平台上。低频控制软件主要完成对信道及系统内设备的工作参数和工作状态进行设置和监控，以及天线自动对准过程控制。高频控制软件主要完成对高频设备工作状态的采集和设置、天线控制、云台控制和对准信号采样。
通过低频设备发出指令控制其它设备及接收其它设备数据，协同完成天线对准功能。
1.1 处理器选择
低频设备内部控制单元选用的是ATMEL公司的一款基于ARM7TDMI内核的ARM微控制器，具有高性能32位RISC架构与高密度的16位指令集和优良的性能功耗比，是实时控制应用的理想选择处理能力强，满足系统需求。
ARM微控制器提供2个串口，一个用于低频设备和高频设备间的信息交互，另一个用于与对端通信设备传递对控信息。
高频设备内部控制单元采用WINBOND公司的单片机W77E058为核心，W77E058内置8位中央处理器单元、256字节内部数据存储器、32K片内程序存储器、1KRAM、2个全双工串行通信口。其中串口0采用直接方式与室内监控相连，串口1使用Maxim 公司生产的MAX3082完成电平转换与云台相连。
1.2 天线的设计
在微波点对点通信中通常使用的都是高增益的定向天线，这种天线发出的微波信号波束窄，副瓣低，必须在两束波的主瓣基本重合时才能稳定通信。微波天线对准非常困难。若发射端采用固定安装的全向天线，则可先调节接收端的定向通信天线找到发射端的大概位置。这种设计可以使对准难度大大降低。微波天线自动对准系统配置了全向天线和定向天线，通过云台一起转动。全向天线只能用于发射，不能用于接收，定向天线可同时发射与接收。
1.3 对准信号的设计
粗对准时采用全向天线发射，定向天线接收。因为定向天线的增益高，而全向天线的天线增益低，为了满足接收端的接收门限，如果保持系统的发射功率不变，就必须采用降低传输速率，以弥补天线增益的不足，即使用专用的对准信号。对准信号不同于正常的通信信号，它的主要作用是导引对站天线和进行简单通信。由于相同的发射功率下传输速率越低，信号传输损耗越小，传输距离越长，显然采用满足对准所需的最低传输速率最好。
精对准时改用定向天线发射，定向天线接收。传输速率改为正常工作速率。
2 Bootloader设计
启动程序（BootLoader）就是在操作系统内核运行之前运行的一段程序，相当于PC机的BIOS。对于PC机，其开机后的初始化处理器配置、硬件初始化等操作是由BIOS完成的，但对于嵌入式系统来说，出于经济性、价格方面的考虑一般不配置BIOS，因此我们必须自行编写完成这些工作的程序，这就是所需要的开机程序。启动时用于完成初始化操作的这段代码被称为BootLoader 程序，简单地说，通过这段程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境设定在一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。
这里设计的BootLoader初始化程序，它主要完成以下的一些功能：
（1）设置入口指针：启动程序首先必须定义入口指针，而且整个应用程序只有一个入口指针。
（2）设置中断和异常向量：ARM7要求中断向量表必须设置在从0 地址开始，连续8×4字节的空间，分别是复位、未定义指令、软件中断、预取指令错误、数据存取错误、IRQ、FIQ和一个保留的中断向量。
（4）初始化堆栈和寄存器：堆栈设置在AT91R40807的片内RAM中，可以提高运行速度。系统堆栈初始化取决于用户使用了哪些中断，以及系统需要处理哪些错误类型。一般来说管理者堆栈必须设置，如果使用了IRQ中断，则IRQ堆栈也必须设置。进入相应的处理器模式，直接设置堆栈指针即可。
（5）改变处理器模式、状态：对于不带操作系统的用户程序，系统可以处在USER模式下；对于带操作系统的用户程序，系统应当工作在SVC模式下，否则无法完成任务的切换。
3 天线自动对准过程设计
3.1 粗对准过程
粗对准阶段采用全向天线发射信号定向天线接收信号的方式，采用这种方式对准双方可以同时进行对准。因为采用全向天线发射信号需要降低传输速率，获得低门限以弥补全向天线增益的降低。定向天线在水平和垂直方向进行全范围的扫描，寻找接收电平超过门限值的峰值点，将找到的峰值点的位置和接收电平值记录下来。分析记录下来的峰值点的信号强度，并将峰值点的位置按信号强度的大小进行排序。排序完成后，按照顺序先将天线转动到获得峰值点的位置，通过对控信道进行对准双方的握手，握手成功则开始进行精对准，如果粗对准不成功则返回等待开始自动对准界面。
3.2 精对准过程
关闭全向天线转为定向天线收发，传输速率改为为正常通信速率，此时因双方均采用定向天线收发，如果两端天线同时转动进行搜索，必然会导致双方接收信号电平的杂乱无章而无法进行分析找到正确方位，所以采用通信双方交替进行搜索的控制算法，接收信号电平和误码率都满足后，天线对准完成。
4 结语
提出了一种适用于机动微波通信的、完全摆脱其他通信辅助设备的全自动天线对准方案，通过试验验证了该方案的有效性和可行性。此设计方法操作简单、性能稳定、工作可靠，对其它类似的天线对准设计有一定的参考作用。
参考文献
[1]谭颖琦.微波天线对准平台控制系统设计与实现.国防科学技术大学硕士士论文，2006.
[2]李海涛，李燕，张建忠.微波定向天线对准实现方法.电磁场与微波，2011，第3期，44-46.
[3]顾瑞龙，沈民意.微波技术与天线.国防工业出版社，1984.
论文关键词：RFID，医药品，物流，信息系统
引言
近些年来，频频出现的医药品安全事故使公众对医药品生产工艺和用药安全产生了不同程度的质疑。部分事故就是由于现在医药品物流系统的不完善所导致的。为此，商务部将出台《医药物流企业分级评估指标》、《医药物流服务规范》、《药品零售企业经营服务规范》和《药品现代物流企业标准》等针对医药物流企业的一系列行业标准。可见，改善医药品物流信息系统，提高其服务水平，增强医药品监管、维护正常的药品市场秩序，成为当务之急。
1 RFID的基本概念
Radio Frequency Identification（RFID）即无线射频识别，是利用电磁感应、无线电波或者是微波等信号通过空间耦合进行非接触式的双向通信信息系统，通过这种形式的数据交换从而达到识别目标的一种技术，俗称电子标签。[1]
由于具有可非接触式数据交换、有效读写距离远、读写速度快、可识别高速运动的物品、数据记忆容量大、安全保密性高、读写穿透力强、可重复使用、耐恶劣环境能力强等一系列优点，因此RFID主要用于军事、航空、交通、物流、制造、汽车、零售、医疗、动物、食品、票证、服装、图书、煤矿、防伪等广泛领域中的自动识别和数据采集。
RFID的初次使用可追溯到上世纪六十年代电子商品防盗系统（Electronic Article Surveillance，EAS）中的比特电子标签。从七十年代开始，RFID技术及产品进入到快速发展的时期，如RFID技术逐渐融入到动物追踪识别系统以及电子车牌系统。RFID技术及产品进入到商业应用阶段是从八十年代开始，此后各种规模的RFID系统开始出现，RFID技术及产品逐渐成为人们生活的一部分，RFID技术标准化问题也日趋得到重视论文服务。自本世纪初开始，RFID技术开始向物流与供应链领域渗透。[8]
一个完整的RFID系统应当由RFID数据采集器、中间件或接口、应用系统软件以及信息管理平台构成；其中数据采集器内包含标签、芯片、阅读器以及天线，这其中的芯片主要用于数据交换时的储存。正是由于芯片的这一独特之处，使得RFID与传统的条形码技术有所区别。[9]
整个RFID系统的工作原理如图1所示：RFID系统工作时必须有个前提，就是要处于一定的有效磁场区域内。带有信息的电子标签进入到有效磁场区域内，当阅读器通过天线发送出一定频率的射频查询信号，这时电子标签凭借感应电流获得的能量而被激活，将存储在芯片的信息经自身解码后通过内置天线发送出去。阅读器的接收天线接收到信号后，传送给到阅读器。接下来信息系统，阅读器对接收到的信号进行解调解码，解码后的信息通过应用系统软件最终输送到信息管理平台进行相应处理和控制。[2]
图1 RFID系统工作原理图
2 医药品物流系统分析
医药品物流是在依托一定的物流设备、技术和物流管理信息系统的基础上，有效整合营销渠道上下游资源，优化医药品供、销、配、运等环节中的验收、存储、分拣、配送等作业过程，通过自动化、信息化和效益化等技术的应用，从而提高订单处理能力，减少货物分拣差错，降低库存及缩短配送时间，进一步降低
物流成本，提高物流服务水平和资金使用效益。典型的医药品物流过程如图2所示：[3]
图2 医药品物流过程
2009年，国务院出台了《物流业调整和振兴规划》，医药品物流的发展是其中的主要任务之一。由于医药品自身的一些特性，医药品物流系统相比较于其他物流系统而言，对于逆向物流的管理更为重要。
2.1医药品物流复杂性高
医药品行业是一个集高投入、高技术、高风险与高回报等特点于一身的行业。医药品物流最大的特点就是分类复杂、品种繁多。医药品行业分类如表1所示：
表1 医药品行业分类
序号
标志值
类型
1.
按照自身性质分
化学原料药、化学药品、医疗器械、化学试剂以及保健品等
2
按照来源和性状
中药材、中药饮片、中成药，化学原料药及其制剂、抗生素类、生化药品、血清疫苗、血液制品，放射性药品等
3
按照温度分
常温品种、低温品种、冷冻品种等
4
按中国药品管理制度分
处方药和非处方药
5
3G对室内分布系统的要求
3G网络的主要业务量来自于室内。根据香港SUNDAY对业务数据的采集结果可知，3G业务的室内话务量占总话务量的一半以上。而NTTDoCoMo的最新统计数据显示，大约70%的业务量来自于室内。综合考虑建筑物结构、电磁波传播环境和容量需求方面的因素，将室内分布场景细分为以下几类，见图1。
和2G网络相比，3G网络在深层次覆盖时存在诸多不足。此外，由于3G系统自干扰的特性，会引起“呼吸效应”现象和“远近效应”现象。因此，网络规划时需要考虑减少网络的满载率，同时也要考虑切换区域大小的设置问题。
由于室外站进行室内覆盖对信号的控制和深度覆盖不能做到最优，严重影响用户的满意度。韩国最大的移动通信商SKT的数据显示，大部分服务质量差的位置都在室内，且往往是由于宏蜂窝基站覆盖不到位造成的。
相比之下，室内分布系统不仅可以在话务密集地区进行有效的话务吸收，解决室内“无死角”覆盖，而且减轻了室外站小区“呼吸效应”，降低了室外系统的负荷，从而能够提高整个网络的质量和容量。
3G室内分布系统
传统的室内覆盖系统将不同系统割裂开来，采取单独建设、单独维护的策略。但由于我国目前网络存在多种系统，且频段跨度较大，所以室内分布系统应该采用多系统的宽频室内覆盖方案，即一套天馈系统来实现多系统信号的同时覆盖。
其中，信号源主要包括室内宏蜂窝基站、室内微蜂窝基站和直放站等。从系统容量和功率需求的角度，根据不同话务需求和覆盖场景选择不同的信号源。比如，对于大话务量地区，宜采用宏蜂窝基站作室内分布系统的信号源，能够插入多块基带处理板，满足话务密集地区的需求；对于写字楼等室内用户集中、话务量较高区域，可以考虑建设微蜂窝室内分布系统；对于隧道、地铁车站、地下商场、地下酒吧等强调覆盖而非容量的场所，可以考虑用室内直放站引入基站信号。
信号分布系统可以分为无源分布系统，有源分布系统和混合分布系统三种形式。无源分布系统是通过无源器件进行分路，经由馈线将无线信号尽可能平均地分配到覆盖单元上，从而实现室内信号的均匀分布；有源分布系统中加入了功率放大器这一类有源设备。信号经过各级衰耗后，到达末端时，可以利用放大器放大以达到理想的强度，保证覆盖效果。也可以混合采用无源系统和有源系统的部分器件，建立一套混合的信号分布系统。
覆盖方式主要有三种，即分布式天线系统(DAS)、泄漏电缆系统和混合方案。
分布式天线系统能够支持从400MHz到2.5GHz很宽的频率范围；对于建筑物内部结构狭长的特别区域，例如公路隧道、铁路隧道、矿井等，可选用泄漏电缆分布系统，泄漏电缆不需要室内天线，通过电缆上泄漏信号进行覆盖；多系统的宽频室内覆盖方案共用天馈线系统，具有相当灵活的可扩展性。但是在多网合一的室内分布系统的设计中，对系统间干扰的分析和抑制至关重要。
3G室内分布系统的设计
在室内分布系统方案设计中，需要考虑三方面的因素：降低室外信号对室内的影响；减少室内信号外泄；室内环境的特殊性所带来的传输与空间衰耗。
首先，由于室外基站会对室内系统造成影响，所以必须对来自室外基站的信号进行测量，以了解室外宏站对室内系统的影响。
其次，室内分布系统的信号泄漏容易造成对室外信号的干扰，容易导致室外用户选用室内信号，使软切换增多，从而影响室外的掉话率。在3G工程设计阶段就需要控制过多的软切换区，减少室内天线的输出电平，控制信号泄漏电平。在靠近窗户、门口等边缘区域，应采用方向性较好的定向天线，以减少信号的泄漏从而优化切换关系。
最后，由于频率上的差异，多系统共用室内分布系统不可避免地带来了不同系统间在室内分布系统上功率损耗不一致的情况。比如，在2GHz下信号的馈线损耗，空间损耗和隔墙损耗都有增加。所以，应根据实际情况采用“多天线低功率”方式进行覆盖，合理布防天线。
链路预算
1.容量预分析
A地的人流量是2000人/小时，设手机人均使用率为25%，A地移动电话用户数为2000*25%=500/小时。用户均匀分布，平均每用户忙时话务量为0.02Erl，则A地总的话务量为10Erl，按照20%的余量，最大吸收话务量为12Erl。系统信号源为微蜂窝基站，根据Erlang-B公式表，当呼损率为2%时，两个载频容量为8.20Erl。因此采用4个载频容量足够提供系统使用。
2.覆盖场强预分析
吸顶全向天线的输出口功率为7dBm，增益为3dBi。距天线的最远覆盖距离约为10m。自由空间传播损耗是58dB，贯穿损耗和多径衰落分别是15dB和10dB。则边缘场强=7+3-58-15-10=-74dBm。
覆盖电梯的定向板状天线的输出口功率为11dBm，增益为8.5dBi。距天线的最远覆盖距离约为20m，20m自由空间传播损耗是64dB，贯穿损耗和多径衰落分别是20dB和15dB。则边缘场强=11+8.5-64-20-15=-79.5dBm。
一般以移动终端的发射功率来确定漏泄射频同轴电缆的最大覆盖长度。移动终端的最大输出功率为2W，系统要求的最低场强为-105dBm。频率为2GHz，95%耦合损耗为86dB，耦合损耗的波动余量为5dB。漏泄同轴电缆的衰减常数为44dB/km，跳线及接头损耗为2dB，地铁系统车体的屏蔽作用和吸收损耗为10dB。则最大覆盖距离=(33-(-105)-86-5-2-10)/44=795m
在新的通信系统中，覆盖、容量和质量不再独立，需要综合考虑；多业务的同时存在也需要均衡考虑；重要的是，需要兼顾多网同时进行通信的状况；干扰也将成为未来移动通信的最大攻克难点。而这些对馈线、漏缆、器件及附件和天线的性能都提出了很高的要求。
链接作者简介
袁卫文：现为中天日立射频电缆有限公司(ZTT)技术部研发工程师。1990年毕业于中国人民国防科工委指挥技术学院。曾在西安卫星测控中心(XSCC)任雷达工程师。多次获国防科工委及XSCC的科技进步奖项。
关键词 B3G/ 4G,MIMO ,智能天线,多通道,校准
1 引 言
在B3G/ 4G系统中,为了达到超高传输速率和高的频谱利用率,MIMO(多输入多输出) [1 ] 、智能天线[2 ] [13 ] [14 ] 等被认为是核心关键技术。MIMO 通过采用空时(或空时频) 编码,提高系统的性能。为了保证系统性能的实现,工程上要求MIMO 系统天线阵列及射频通道之间的幅度和相位与理论设计相比,具有较小的误差;而作为核心技术的智能天线对天线阵列和通道也有同样甚至更高的要求。但是,由于加工、器件老化、温度变化等原因,天线、馈线和由模拟器件组成的射频通道(统称为通道) 往往需要校正才能满足要求。因此,已经对多通道的天线阵列的校准技术展开了广泛的研究,并取得了丰硕成果[3 ]~[11 ] 。文献[ 12 ]提出了一种利用训练序列进行信道估计的快速算法,在此基础上,结合工程问题,将该快速算法首次用于无线通信系统天线阵列校准,并通过大量的计算机穷举,找到一组合适的特定训练序列。通过仿真,证明该算法在通道校准应用中具有较好的性能。
通道校准方法可分为两大类,离线校准和在线校准。离线校准是指在系统调试和上电初始化阶段所采取的通道校准措施,主要针对非时变误差。这时由于不考虑对通信的影响,可根据实际需要选择校准算法、参考信号的功率和形式。
在线校准,也称为实时校准,是指系统正常工作阶段所采取的通道校准措施,硕士论文 主要针对时变误差。这时所选择的校准算法、参考信号的功率和形式、以及参考信号的获得方式等,都应该是在不影响正常通信的前提下进行。在线校准是实际通信系统中必须采用的通道校准措施。在此重点研究在线校准方法。
结合实际系统结构,在线校准方法可分为基于校准网络的方法和无校准网络的方法,其中基于校准网络的方法又可进一步分为基于校准通道和基于耦合网络两种方法。无校准网络的方法是采用工作通道轮换发射信号、其它通道接收的方式,从而得到通道之间的补偿系数,该方法由于操作时间较长,而且对通道阵列形式要求较高,因此目前在实际系统中主要采用基于校准网络的方法。
在基于校准网络的方法中,基于校准天线的方法主要应用于均匀圆阵或圆弧阵中,即工作天线均匀分布在圆周上,而校准天线位于圆心。该方法可以对收发通道的所有部分(天线、馈线、射频前端、线性功放和收发信机等) 进行校准,有利于工程实现;基于耦合网络的方法,可以没有校准天线,而是通过耦合器将信号注入,因此无法校准工作天线的幅相误差,但是该方法适用范围更广。
2 通道阵列校准算法
2. 1 基本原理
通道阵列校准(CC) 的功能在于补偿各通道发射( TX) 或接收(RX) 信号之间幅度和相位不一致性,职称论文同时检测某些物理故障。
通道校准算法的基本原理可以等同于信道估计的处理过程。通过估计各个通道的冲激相应,得到相互之间的幅度差异和相位差异,其中,所选择的基本训练序列应该自相关性较强,互相关性较弱。
K 个工作天线通道冲激响应组合成一个矢量,h = [ ( h(1) ) T , ( h(2) ) T , ?, ( h( K) ) T ] T 总长度KW , W为窗长。K 个工作通道对应的训练序列为m( k) =( m( k)1 , m( k)2 , ?, m( k)P + W - 1 ) T , k = 1 , ?K, 其中P 是基本训练序列的长度,接收端利用训练序列估计K 个工作通道的冲激响应,可表示为
em = ( m1 ,m2 , ?,mP) T = Gh + n (1)其中n = ( n1 , n2 , ?, nP) T 是长度为P 的加性高斯白噪声序列, h 为通道冲击响应矢量, G = [ ( G(1) ) T ,( G(2) ) T , ?, ( G( K) ) T ]T , G( k) 为P ×W 阶矩阵, 表示为
G( k) = [ Gkij ](2)
Gkij = m( k)
W + i - j , k = 1 , ?, K, i = 1 , ?, P , j = 1 , ?,W
根据矩阵G的表达式,得到h 的最大似然估计^h 为
^h = [ GH G] - 1 GH em (3)
窗长W =[ P/K]。
如果各工作通道对应的训练序列具有循环特性,则估计通道冲激响应可借用信道估计中FF T 的方法[12 ] ,即
h′= IFFT[FF T(m) ( R) )/FF T( m) ](4)
式中m 表示基本训练序列,m( R) 取决于接收的训练序列。可以证明,在没有噪声的情况下,该估计是无偏的。h′是长度为KW 的通道冲击响应估计矢量。
无论是基于校准通道的方法,还是基于耦合网络的方法,采用的通道校准算法原理相同,研究结论均适用于上述两种校准方法。因此,下面以基于校准通道的方法为例,对通道校准算法进行研究。为分析方便,不失一般性,对8 个通道的系统进行分析。设天线阵列为8 天线单元的均匀圆阵,校准天线位于圆心。在B3G/ 4G系统中,TDD 为一种很有前途的工作方式,此时可选用非盲算法。在FDD 系统,由于上下行频段不同,需要作一定的补偿。训练序列长度P 取32 。
2. 2 发射( TX) 通道校准算法
TX 校准的功能是补偿各工作TX 通道的不一致性。工作天线同时发射各自对应的训练序列,校准天线接收到训练序列后,就可计算各工作天线TX 通道之间的幅度差异和相位差异。TX 校准的训练序列长度为M chip s ,其中基本训练序列为N chip s ,所有工作天线对应的训练序列由N chip s 基本序列循环移位而得到。作为有价值的实例,又不失一般性,取M = 36 , N = 32 。
设实基本训练序列m = ( m1 ,m2 , ?,m32 ) ,对应的复基本训练序列m = (m1 ,m2 , ?,m32 ) ,即
mi = ( j) i- 1 ·mi (5)
根据循环特性,工作天线1~8 发射的训练序列依次为
m( T ,1) = ( m29 , m30 , m31 , m32 , m1 , m2 , ?, m32 )
m( T ,2) = ( m25 , m26 , ?, m32 , m1 , m2 , ?, m28 )
m( T ,3) = ( m21 , m22 , ?, m32 , m1 , m2 , ?, m24 )
m( T ,4) = ( m17 , m18 , ?, m32 , m1 , m2 , ?, m20 )
m( T ,5) = ( m13 , m14 , ?, m32 , m1 , m2 , ?, m16 )
m( T ,6) = ( m9 , m10 , ?, m32 , m1 , m2 , ?, m12 )
m( T ,7) = ( m5 , m6 , ?, m32 , m1 , m2 , ?, m8 )
m( T ,8) = ( m1 , m2 , ?, m32 , m1 , m2 , ?, m4 )
设校准天线接收的训练序列为
m( CA) = ( m( CA)1 , m( CA)2 , ?, m( CA)36 )(6)
由此构造序列
m( R) = ( m( R)1 , m( R)2 , ?, m( R)32 ) (7)
其中m( R)i = m( CA)i+3 , i = 1 ,2 , ?,32
估计天线通道冲激响应可采用式(4) 的方法,则天线通道k 的冲激响应估计为
^h( k) = max[ h′( i) ] , i = ( k - 1) W + 1 , ?, kW , k= 1 , ?, K 此处式中max[ ·]表示从每个用户的冲激响应中取最大值,这是因为,在校准环境下,每个通道总是存在一条最强的直达路径。
2. 3 接收( RX) 通道校准算法
RX 校准的功能是补偿各工作天线RX 通道的不一致性。校准天线发射训练序列,工作天线同时接收到训练序列后,就可计算各工作天线RX 通道之间的幅度差异和相位差异。RX 校准的训练序列长度为36chip s ,其中基本训练序列为32chip s。
设实训练序列为m = ( m1 ,m2 , ?,m32 ) ,对应的复训练序列为m = (m1 ,m2 , ?,m32 ) ,即
mi = ( j) i- 1 ·mi(8)
校准天线发射的训练序列为
m( CA) = (m29 , m30 , m31 , m32 , m1 , m2 , ?, m32 )
工作天线k 接收的训练序列表示为
m(WA , k) = (m(WAk)1 , m(WA , k)2 , ?, m(WAk)36 ) , k = 1 , ?, K
m( R , k) = ( m( R , k)1 , m( R , k)2 , ?, m( R, k)32 ) , 其中m( R , k)i= m(WA k)
i + 3 , i = 1 , 2 , ?, 32 , k = 1 , ?, K 同样,估计接收通道冲激响应可采用FF T 的方法,即
h′( k) = IFF T[FF T(m( R , k) )/FFT( m)], k = 1 , ?, K(9)
类似地,接收通道k 的冲激响应估计为
^h = max[ h′( k) ] , k = 1 , ?, K (10)
3 仿真研究
选择基本训练序列,要求自相关性较强,互相关性较弱。
假设环境为高斯白噪声的通道校准算法的性能仿真:设通道幅度不一致(设方差为0. 1) 时校准算法的统计性能分析。仿真参数: P = 32 , K = 8 。
K 个TX 和RX 通道冲激响应随机生成,幅度服从均值为1 、方差为0. 1 的正态分布,相位服从[0 ,2π]的均匀分布,相位的单位为0 。TX 和RX 通道校准幅度估计均方根误差随信噪比的变化情况以及相位估计均方根误差随信噪比的变化情况分别如图1 到图4 所示, Monte2Carlo仿真结果如下:
由图1~图4 可见,随着信噪比的增大,通道校准算法的幅度和相位估计性能均明显提高。工作总结 RX 通道校准算法的估计精度明显优于TX 通道校准算法。这与TX/ RX 通道校准的实现方法有着密切关系。通道幅度方差为0. 1 、信噪比约为10dB 时,在TX 通道校准中,相位估计均方根误差约为±5°;而RX 通道校准中,相位估计均方根误差约为±4. 5°。
4 结论
通过对上述仿真结果进行分析,可以得到如下结论:在无噪声环境中,通道校准算法能够准确地估计出各通道的冲激响应;在高斯白噪声环境中,信噪比越大,通道校准算法的性能越高。本文提出的算法,对传统的智能天线和下一代宽带无线通信系统的MIMO 天线阵列的实现都具有重要的指导意义。
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关键词：雷达，数据采集，训练模拟器
1 引言
近年来我军装备某型雷达几十余部，由于其技术含量高，价格昂贵，尚未配备院校教学，学员无法进行装备教学训练，而部队操作人员利用实际装备进行操作训练，又会缩短装备有效工作时间，甚至造成装备损坏，为保证部队操作人员及院校学员对该装备的操作、排故训练，需要研制能提高训练效率和训练质量的训练模拟设备。随着计算机技术和数字技术的不断发展，为研制用于维护和操作训练的模拟器提供了极大的方便。雷达训练模拟器是模拟仿真技术与雷达技术相结合的产物，它通过模拟的方法产生雷达操作面板和显示器动态画面，以便在实际雷达系统前端不具备的条件下能够真实地描述雷达的工作状态和过程。该模拟器解决了新装备训练所面临的难题，满足了部队科技练兵的需要，具有重要的军事意义。
2 模拟器的功用
模拟器由模拟雷达、教员工作台及学员工作台组成，主要用于操作人员对某型雷达操作的模拟训练、典型故障分析及排故训练，其完成的主要功能：①模拟雷达的开机、关机、通电操作；模拟空中背景及目标图像信息，模拟显示扫描线、量程刻线、字符、交联设备信息等；②模拟雷达脉冲调制信号、俯仰/横滚信号、脉冲重复频率及脉冲宽度信号、400Hz基准信号、各种增益控制信号等多项指标的循环检测；③模拟雷达天线扇扫、圆周扫描及俯仰运动；④模拟雷达的故障分析及训练考核。
3 模拟器硬件设计
3.1 系统组成
雷达综合训练模拟器硬件主要由模拟雷达、10/100M自适应集线器（HUB）、教员工作台及学
员工作台组成。其中模拟雷达包括模拟控制面板、适配器、数据采集卡、仿真机、雷达信号产生器、天线驱动电路、模拟天线及电源系统等。雷达综合训练模拟器整个系统构成一个局域网，该网络为星状拓扑结构连接的高速以太网，所有的网络设备都分别连接到集线器上，各计算机之间的通信都通过集线器，这样不会因网络上某一个接头、接点短路、断路而造成整个网络无法运行。系统框图如图1所示。
Wireless Communication Systems
From RF Subsystems to 4G
Enabling Technologies
2010，1024pp
Hardback
ISBN9780521114035
杜克林等著
无线通信系统(Wireless Communication System)也称为无线电通信系统，是由发送设备、接收设备、无线信道三大部分组成的，利用无线电磁波，以实现信息和数据传输的系统。4G移动通信系统即下一代移动通讯，是移动通信系统演进过程中的一个阶段和目标，它不仅采用新的无线传输技术提高通信系统的性能，而且与现有的各种有线与无线网络相融合；它不仅包含现有的移动蜂窝网络结构，而且在某些环境下也可以采用Ad hoc方式进行组网，或者采用两种结构的组合形式，形成蜂窝网络下的两跳或多跳网络结构方式。
本书涵盖了目前以及下一代移动通讯与无线网络系统的所有关键技术，涉及CDMA技术、OFDM技术、超宽带、turbo和LDPC编码、智能天线、无线Ad Hoc和传感器网络、MIMO和认知无线电，为读者提供了掌握无线系统设计所需要的一切知识。本书共22章，1.无线网络发展史、无线系统各部分基础知识，以及本书结构等内容；2.各种无线通讯发展概况；3.无线通讯系统中影响频道和传播的各种因素；4.蜂窝和多用户系统的概念与相关技术；5.无线通讯系统分集技术；6.信道估计、信道均衡、脉冲整形等内容；7.各种调制与解调技术；8.扩频通讯原理及具体应用；9.正交频分复用的相关知识，以及正交频分复用的具体应用；10.天线设计原理及基础；11.射频与微波子系统的各部分原理分析与电路等内容；12.A/D和D/A转换相关知识；13.信号处理的相关技术；14.无线通讯系统信息理论相关基础；15.信道编码的基本技术；16－17.信源编码中的语音和音频编码、图像和视频编码；18－19.两种多天线系统：智能天线系统和MIMO系统；20.超宽带通信的相关知识；21.认知无线电相关知识；22.无线自组织传感器网络相关知识。
本书详细介绍了射频子系统及天线的性能、设计和选择方法，使读者对于无线系统有一个清晰概览，也是第一次完整的介绍无线系统中语音编码器和视频编码器的教科书。本书有400副插图，侧重于实际和艺术的系统设计技术，而不是系统设计的数学基础，适合于无线通信领域的研究生和研究人员，以及无线和电信工程师。
杜克林，IEEE高级会员，1998年在华中科技大学获得博士学位，1998－1999年在中国华为公司从事软件开发；1999－2000年在中国电信技术研究院TDD研发部移动通讯中心从事射频系统设计。2000到2001年在香港中文大学微波与通讯实验室从事项目管理；2001年加盟加拿大Concordia大学信号处理与通讯中心，并于2008访问了香港科技大学。他的主要研究领域包括信号处理、无线通信、射频系统、神经网络。
M. N. S. Swamy是IEEE会员、英国工程技术学会和加拿大工程信息中心会员，并获得许多IEEECAS奖励，包括在1986年GuilleminCauer奖、2000年教育奖和50年金质奖章。是加拿大Concordia大学电气与计算机工程学院信号处理与通讯中心主任；他还是Concordia大学1977到1993年期间工程与计算机科学学院院长。他发表了大量关于电路、系统和信号处理的论文，合作四本书。
杜利东，助理研究员
（中国科学院电子学研究所）
英文名称：Journal of Microwaves
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国电子学会
出版周期：双月刊
出版地址：江苏省南京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1005-6122
国内刊号：32-1493/TN
邮发代号：
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1980
期刊收录：
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉：
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期刊简介
【论文关键词】无线通信系统；MIMO；信号检测；球形译码
0 引言
MIMO技术对于传统的单天线系统来说，能够大大提高频谱利用率，使得系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。目前，各国已开始或者计划进行新一代移动通信技术（4G或者5G）的研究，争取在未来移动通信领域内占有一席之地。随着技术的发展，未来移动通信宽带和无线接入融合系统成为当前热门的研究课题，而MIMO系统是人们研究较多的方向之一，而且随着MIMO系统均衡技术的出现使得这一领域出现了极大的突破。
尽管如此，在MIMO系统中，对于接收信号的处理仍然存在很大的问题。主要表现为：信号检测算法难度大、参数繁杂。同时由于码间干扰和多径衰落的影响，使得均衡器在功能与性能上的要求提高了一个台阶。因此，随着均衡技术的不断进步，对于高复杂度信号检测也成了必需攻克的问题。因此，本文的主要研究内容便是如何在MIMO系统中进行信号检测，从而实现均衡技术。
1 MIMO 系统研究现状
1.1 MIMO系统概述
自20世纪70年代以来，在一代代科学家们的不懈努力下，奠定了MIMO无线通信系统的理论基础和可行性。从20世纪的90年代后页起，在Foschini、Rayleigh等人的研究基础上，世界上许许多多的科研机构与高等院校都开始投入巨大的人力物力对MIMO系统进行了深入研究。毕业论文
在MIMO技术日益成熟与先进的今天，MIMO技术的研究领域[1]主要涵盖了下列几点：MIMO信道容量和建模的分析；MIMO系统的空时编码和空时解码；MIMO系统收发数据方案设计；MIMO系统在网络方面的研究与探究。这四个方面的研究内容虽然各有侧重，但都面对着一个相同的核心问题，即针对各种复杂的无线衰落信道环境，如何更有效地利用 MIMO系统的通信结构抑制多径衰落、增加数据速率和提高系统容量。
1.2 MIMO系统检测算法研究现状
