发布时间:2023-10-11 17:28:02
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇数字通信技术,期待它们能激发您的灵感。
关键词:数字通信;技术原理;应用
通信产业是国民经济结构的重要组成部分,渗透在各行各业中,没有通信技术的服务,各行业的正常运行和发展都会受到严重制约,可以说,不管是人们的日常生活还是工作生产都已经离不开通信技术,一旦出现特殊的社会环境,迫使人们不得不减少外出而需要在室内完成工作或者学习,这时候就需要强大的通信网络来支撑,所以通信技术的发展显得至关重要,随着社会的进步,对通信技术也不断提出更高的要求,只有满足这些需求,通信产业才能更好的生存和发展。当前,我们早已迈进了数字通信时代,所以对数字通信技术进行分析,展望其未来的发展具有重要的现实意义。
1数字通信技术的原理
数字通信系统模型如图1,数字通信就是利用数字信号进行信息的传递,所谓数字信号,在电子电路中是采用二值逻辑中的1和0来进行信息的表示,用多位二值数码的组合表示不同的信息。而在现实中,大多数信息都是模拟信号的形式,可以通过模数转换将其转换为数字信号,然后就可以在数字信道中进行信息的传递。为了保证信息传输的可靠性和保密性,以及为了提高信道的利用率,在传输之前通过对数字信号采用不同的编码方式,能够大大提高抗干扰能力,降低外界或者系统自身噪声的干扰。再利用调制器对信号进行调制,调制之后的信号频谱得到扩展,更适合在信道中传输,充分利用信道,提高传输性能。同时,在数字信号系统中,同步也是非常重要的环节,如果时钟同步或者帧同步不准确,也会直接导致信息出错。信号通过有线或者无线信道传输到接收端后,再经过解调、译码后可恢复信息。在数字通信系统中极其重要的技术还包括程控交换,在最初的电话交换机的基础上逐步发展为数字程控交换机,利用存储着交换控制程序的计算机来控制信息的接驳,信息的类型从最初单一的语音发展为多种形式的数据信息,程控交换机的使用使得通信系统的维护管理更加便捷可靠,增强了灵活性,功能更全面,在一定程度上,通过对软件的控制来增强硬件的功能扩展,从而更好的提供通信服务。
2数字通信技术的优点和缺点
2.1数字通信技术的优点
(1)数字通信技术具有很好的抗干扰性能。信息在通过信道传输的过程中,不可避免的会受到来自外界或者自身的噪声干扰,但是数字信号不同于模拟信号,数字信号本身是离散的信号,通常采用二值逻辑来表示,实际应用中可以用脉冲的两种不同状态代表1和0,只要能控制噪声信号不严重破坏脉冲的两种状态,就可以在接收端被识别,在这一点上,模拟信号是不能够相比的,噪声对模拟信号的影响是很明显的,很容易使信号失真,所以相对来说数字通信技术的抗干扰能力强于模拟通信技术。(2)数字通信技术有较好的保密性能。用数字信号进行信息的表示、存储和传输,更便于对信息加密,可以将数字信息进行各种运算处理,对其进行伪装,常用的方法就是采用密钥技术,一般密钥很难被外界破解,从而保证了通信信息的保密性。(3)数字通信技术能实现远距离的高质量信号传输。信号在传输过程中,距离越长,损耗越大,那么就必须对信号进行放大,但是同时也会放大噪声,甚至噪声可能会覆盖有用信号。在采用数字通信后,由于数字信号的波形在失真后可以通过整形电路恢复原有的信息,利用再生中继器可以大大增加传输距离,同时又保证了信号的不失真性。(4)数字通信技术支持多种形式信息传输。随着计算机、多媒体技术的发展,人们对信息的需求呈现多样性,但是不论何种形式的信息,都可以转换成数字信号,所以数字通信技术的普及也促进了综合业务数字网的形成。(5)数字通信系统普遍采用大规模集成电路,具有体积小、重量轻、耗电低、后期维护方便等等优势。另外随着光纤技术的发展,现代通信大量使用光纤作为传输媒介,大大节省了成本,提高了传输速度,加强了信息的保密性。
2.2数字通信技术的缺点
(1)数字通信技术对频带的利用率较低。相对于模拟通信,同样的电话业务,数字通信占用的带宽远高于模拟通信,当传输带宽有限的时候,就会影响频带利用率。(2)数字通信系统的设备更加复杂、繁琐。为了实现通信质量的提高,就要增加信号处理的复杂程度,相应的,通信设备的功能更多也就更加复杂。虽然数字通信技术存在一些缺点,但是随着宽带信道的采用、窄带调制技术和微电子技术的发展,这些缺点已经被弱化,数字通信必然会取代模拟通信,成为占主导地位的通信技术。
关键词:电子式互感器;数字同步;数字通信技术
1 电子式互感器
1.1 基本概念
在设计电子式互感器的结构时,对于高精度采集模拟电信号的任务,需要利用采集器来实现,使电信号得到传递。在电子式互感器当中,外部接口数字化、传感原理新型化等是其中的重要内容。在光学无源电子式互感器当中,传输和采集信号的传输介质使光学器件,其信号传变性能十分优良。此外,还有一种非光学有源电子式互感器,在此类电子式互感器当中,高精度信号是由高压侧电子回路进行采集,通过对罗氏线圈等传感器、数据采集电路等进行应用,向低压地电位传输采集的信号。
1.2 主要特点
在电力系统当中,随着数字化、智能化程度的不断提高,电子式互感器能够很好地满足实际应用需求,具有很高的测量精度,而且在不同的荷载状态下,也不会影响其测量精度。同时,电子式互感器的绝缘性良好,具有较高的安全性。[1]电压互感器短路或电流互感器开路的风险不存在,同时具有较大的电子式互感器动态范围。在电子式互感器中,没有铁芯存在,因而不会发生铁磁谐振,具有良好的暂态特性、易携带性、轻便性等特点。
1.3 输出信号
在电子式互感器当中,主要包括模拟信号、数字信号等输出信号的类型。测量的数字信号输出电流为2D41H的测量值,电压保持为2D41H、电流保护数值保持在01CFH,在模拟信号输出的电流互感器当中,数值为4伏、225毫伏、150毫伏。
1.4 配置原则
在110千伏及以上的电压环境中,综合考虑成本和技术方面的问题,可采用常规互感器、电子式互感器,如果对于66千伏以下的电压来说,用户外敞开配电装置保护测控集中布置的基础上,也可采用常规传感器、电子式传感器。[2]如果保护测控下放布置,则不应采用常规传感器。
2 数字同步技术的应用
在传统电磁式互感器当中,是连续输出模拟量,同时模拟量同步状况较为良好,而不同传感器的传变角差是其主要区别。而在实际应用中,传变角差数值都会很小,因此基本可以忽略。而在电子式传感器当中,除了模拟化传感头之外,还包括数字处理、模拟信号到数字信号的转换,所以在应用电子式传感器的过程中,必须对数据同步的问题加以解决。而在电子式互感器的同步方面,涉及了很多相关的内容。[3]在相同间隔当中,数据计算对于母线电压、线路电压、功率因数、电流、电压、无功功率、有功功率等同步都发挥着重要的作用。根据相关技术规范标准来开,在一个间隔当中,同一单元最多能够对12个测量量进行处理和输出,因此,应当保持这些测量量之间的良好同步。在变电站当中,一些设备需要对多个不同间隔的电流、电压数据进行应用,例如平行双线横联差动保护装置、集中式母线保护设备、集中式小电流接地选线设备等,在相关间隔中,应当确保同步的合并单元输出数据。对于输电线路,如果差动保护方式为数字式纵联电流,在线路各侧,也应保持同步的数据,也涉及了很多相关的变电站。在电网检测系统当中,需要对全系统同步相角测量进行提供,在全系统当中,也可能实现同步的数据采集。
3 数字通信技术的应用
在高压传感器当中,通常会输出较小的数值模拟量,在传输过程中,为了对损耗进行降低,在传输当中通常利用离散数字信号。而在光纤通信当中,还应当利用光信号对电子信号输入进行转变,在光纤当中进行传输,进而完成通信的过程。相比于模拟通信,数字通信具有更高的质量,在通信系统当中,其应用也更为广泛。数字通信中对电路信号进行调制的主要方式就是数据编码,对数字信号进行调制,使之形成光信号实现光纤传输,利用光电转换器在接收端对光信号进行接收,重新转化为数字信号,完成传输信号的任务。光源是数字光纤通信中的主要信号,因此,选择传输码,对于数字通信来说非常重要。很多码型都可以应用在光纤通信当中,例如伪双极性码、插入比特码、mBnB码等。在实际选择中,应当注重选择具有一定独立性的比特序列,可以检测的接收误码、误码的扩展性很小,为了提取信息方便,不能有长串的1或0出现,同时还应控制较少的码速率提升较低的码光功率代价。电子式互感器由于具有较短的传输距离,并且在能量供应中可能存在一定的问题,因此,难以有效地通过以上的编码方式加以实现。因此,利用数字传输的方式,采用数据编码、V/F-F/V、异步串行传输等方法,能够更好地确保测量精度。在光纤数字通信当中,应当先编码数字信号,然后通过光纤进行传输,在电子互感器当中,也可应用这种方法。根据电子式互感器的特点来看,在传输信号的过程中,可以采用双稳触发器、门电路触发器等。在开始每个数据的时候,对输出状态利用双稳触发器进行翻转,在中间时段的数据当中,如果数据为0,则保持不变的双稳触发器状态,如果数据为1,则其输出状态由双稳触发器再次进行翻转。在这种编码方式的实现当中,为了更好地发挥作用,应当确保初始状态为0的编码电路,并根据系统时钟频率的二分之一设定数据时钟频率。在低压侧当中,为了对原始数据进行更为准确的翻译,应当在低压侧恢复和处理相应的时钟和数据。在数字通信技术的应用当中,时钟信号的恢复发挥着至关重要的作用,对于电子互感器整个系统的传输质量、传输距离等,都会产生极大的影响和作用。在恢复时钟信号的步骤中,其目的是为了更好地判断接收到的数据信号,对稳定的数据信号进行恢复,从而将抖动和噪声除去,为后续的处理和传输提供便利,在这样的情况下,能够提供相应的特别信号,为系统的良好运行提供支持。
4 结语
在当前的社会当中,电力能源是一种非常重要的能源,因此电力系统的良好运行状态有着重要的意义。在电力系统运行状态的控制与检测当中,电子式互感器是一种十分常用的设备,对于电力系统网络的良好运行发挥着极大的作用。随着科技的发展,在电子式互感器当中,数字技术得到了更为良好的应用,而其中的数字同步技术、数字通信技术等,在实际应用当中也发挥出了更为良好的作用和效果。
参考文献:
[1] 杨新华,殷玉洋,韩永军.电子式互感器数字接口的研究与设计[J].工业仪表与自动化装置,2012(02):40-
43+47.
[2] 罗彦,段雄英,邹积岩,王宁,郑占锋.电子式互感器中数字同步和数字通信技术[J].电力系统自动化,2012
(09):77-81+91.
[3] 张明珠,李开成,李振兴,易杨.基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计[J].电力系统保护与控制,
2010(15):114-118.
作者简介:于庆(1994―),男,吉林洮南人,沈阳理工大学学生。
1.2通信原理
微波信号在空间传输与光波特性比较类以,以直线方式向前运行,如果碰到阻挡物就会发生发射或阻断,所以,该种通信方式为视距通信,视距通信受到地面因素影响比较大,电波在自由空间传输的损耗计算公式为,式中d是信号源至宿间距离,单位为m,f是电波发射频率,单位为Hz,C为光速,LS是空间损耗,单位为dB,如果距离单位为km,运行频率单位为GHz,可以将公式简化为LS=92.4+20logd+20logf,所以,传输损耗是由宿间距离与发射频率来决定。自由空间下的接收电平计算公式为Pro=Pt+(Gt+Gr)-(Lt+Lr)-LS,Pt是发信机输出机功率,Gt、Gr、Lt、Lr是分收发馈线损耗,LS为自由空间损耗。微波在空间传播还会受到地球曲面及空间传输产生衰减,如果想要达到远距离通信的要求,需要通过中继方式来实现,也就是使信号频率进行调整和放大,避免传输到对象的信号变弱而无法识别,这就是地面数字微波进行中续传输模式。微波信号的终端站点为通信线路两个端部,中继站为数字微波传输线路设置最多的站点,需要每间隔50公里左右就设置一个中继站点,为完成有效的信号传输,站点数量需要多大数十个。中继站点可以获取数字信号,通过滤波和放大再发送给后面的中继站,可以更好地保证数字信号的传输质量,该种微波传输方式也可以被称作接力传输模式。为实现长距离数字微波广播电视信号传输,可以通过多达数十次的中继,这样就可以将信号传送到几千公里,还可以实现较高质量的传输。广播电视信号数字微波多采用8GHz来实现信号传输,通过微波中继来保证信号传输,可以避免受到自然灾害影响,是地面有线广播电视信号传输的更有效保障手段。
1.3数字微波通信技术在广播电视信号传输中的运用
数字微波通信技术为地面条件下,进行广播电视信号传输应用最为广泛的技术手段,是通过微波信道来完成数字信号的传输,这就要求基带信号采用数字信号,建立起完善的数字微波通信系统。在进行微波数字信号传输过程中,有用数字技术对信号进行处理,可以保证很高的传输制裁量,还可以抵抗外界信号干扰,达到较长的信号传输距离。广播电视台大多采用多路数字传输终端,该终端设备有发送和接收端接口,可以为微波机与光端机进行很好的技术对接,发送端可以把传输来的模拟信号通过模数转换转变为数字信号,也可以把数字节目源样点信号等转变了串行通信的数字序列,通过对信号进行纠错编码,将各自的信号输送给微波调制机等进行信号传送,再经过微波调制机进行功率放大,然后利用天线将信号发送出去。接收端将获取到的码流完成信道解码,解析出来的信号再进行交织、纠错来形成样点信号、独立数据信号,再经过每路接口电路恢复成模拟信号或数字信号。广播电视信号,通过播控系统主控机房对数字信号进行矩阵切换,再将不同的电台节目信号发送到微波信号输入端,再采用数字微波终端对信号进行传送。信号传输线路两端都有用数字微波传输处理设备,一端安装于广播电视台,另一端安装到信号接收方。例如,四川宜宾数字微波通信系统设计,采用二级微波干线,信号传输速率为34Mb/s,为一用一备的传输线路,为解决基带信号超长距离传输问题,对备用微波通信线路进行了模拟,测试传输特性和误码性能,根据测试结果对选择通信路径,确定频率配置和极化,并对通信性能进行评估,再对微波干扰源进行分析,制定对抗干扰办法,最后对通信设备进行调试,达到理想的通信效果。
二、卫星数字通信技术
2.1功能与特征
卫星数字通信技术是由航天技术不断发展而来的,是将电子技术与航天技术进行结合的产物,具有空间通信诸多特点,不会受到地面条件的影响。将地球卫星作为是数字通信的中继站点,地面站点作为信号接受终端,地面站点可以通过地球通信卫星实现长距离、大容量的通信,通信卫星位于距离地球赤道3.6万里上空,运行速度与地球自转速度保持同步,为静止通信卫星,地面站点与卫星通讯就变得更为容易。随着数字通信技术的不断发展,卫星数字传输技术优势变得更为明显,可以实现在更为广泛的覆盖面,投资建设成本更低,可以达到更高的传输质量,比模拟信号卫星更节省频率资源,运行成本与维护费用更低,数字信号更容易处理,可以与计算机技术进行结合,便于地面站点的后续接收与调制。
2.2通信原理
卫星广播电视传输系统为地面卫星接收站、上行信号发射站、测控站点和星载转发器构成,广播电视通信卫星上安装C波段、Ku波段信号转发系统,通过上行站点将广播电视台传输过来的数字信号、模拟信号等进行处理、调制,调整上行信号频率,通过大功率放大利用定向天线对通信卫生发射C波段、Ku波段信号,也可以获取到通信卫星下行微波信号,可以对通信卫星转播节目质量星检验。星载转发器可以获取到地面站点发送的上行微波信号,再对信号进行放大、改变运行频率、再放大,再将信号发送到地面信号通信服务区域,所以,星载转发器也就是在地球空间中作为中继站,更好地降低附加噪声及失真,更好地保证广播电视传播质量。广播电视台节目信号利用通信卫星将其传送到世界各地,上行站点系统是保证传输质量的关键部分,对信号上行站点有着更高的安全要求,需要每台设备都具有较高的稳定性、可靠性。当上行站点设备存在运行故障,则会引起广播电视信号中断传送,容易引起不良的社会影响。地面上行站点频率采用S、C、Ku和Ka波段,通信卫星下行频率比上行增加L波段,上行发射站点可以对通信卫生发送一路或多路信号,转发器设置有C、Ku波段信号发转系统,可以获取到地面上行发射站点节目信号,对通信卫星地面接收站点发送下行信号。上行站点通信设备中有调制解调器、高功率放大器、监控系统、天线分系统、上下行变频器等构成。天线分系统为地面上行站点重要通信设备,会地上行信号质量造成很大的影响,天线可以把上行站点发送功率转变为电磁波,并对通信卫星定点发射信号,把地球空间通信卫生发射出的微弱信号进行转换处理,再将同频信号发送给接收机。高功率放大装置可以把地面上行站点发射信号进行最后放大,低噪接收设备对上行站信号进行首级放大,上下变频器可以将信号在射频和中频相互间实现频谱搬移,调制解调器可把广播电视台机房信号进行调制处理,并向地球空间传输微波信号,可以进一步提升微号信号传输信噪比和抗电磁干扰能力。地面上行站点还需要配置监控设备,可以对站点内的通信设备进行监控,可以实时了解通信设备运行状态。星载转发器为通信卫星关键构成部分,可以使通信卫星发挥出到信号中继作用,转发性能会对卫星通信质量产生很大的影响。需要转发器具备很小的附加噪声和失真,这样才能更好地对接收到的地面上行站点信号行放大和转发。转发器运行噪声为热噪声、非线性噪声,热噪声为转发器内部运行噪声、信号天线外部噪声,非性能噪声为电路或电子元件非线性特点引起的。处理转发器获取到地面站点的信号,再进行前置放大、变频,对中频数字信号进行解调处理、纠错编码处理。再通过信号发射单元进行数字调制、变频和放大,再将其发回到地面站点,应用处理转发器可以去除掉噪声积累,在保证信号通信质量的前提下,降低转发器发射功率。上、下行通信线路还可以选择不同的信号调制模式,可以达到理想的传输效果,并对基带信号信号进行多种处理,可以在通信卫星上完成数字交换,卫生通信原理框见图1所示。2.3卫星数字通信在广播传输中的运用广播电视通信卫星必须要与地球赤道保持相对静止,具有精准位置和姿态,这样就不再别外设置跟踪卫生及具有定功能的接收天线。广播卫星还应该具有足够大的辐射功率,这样就可以使地面微波信号接收设备得到简化,还要求卫星有着较长的使用寿命,较高的稳定性、可靠性,这样可以有效降低节目信号停播率,也可以防止更换通信卫星所带来的资金浪费。一颗广播电视通信卫星信号可以将地面30%覆盖,如果地球赤道空间间隔120°放置三颗通信卫星,就可以将广播电视信号传送给全世界绝大部分区域,建立起全球性的广播电视通讯网。将广播电视节目通过数字矩阵切换送送到卫星地面站,备路信号被输送给微波端机,通过微波通信技术传送给赤道上的卫星。卫星转播车、现场直播车可以将实时发生新闻事件进行直播,通过高质量的无线数字传输来解决应急制作和节目传播的需要,该技术节目采集、制作、传输集于一体,可以作为独立的体系来实现节目直播、传送,是一种功能强大的移动微波通信技术。
随着我国网络通信技术和数字信息技术的不断发展,电子互感器在数字化变电站中的应用也日益广泛。不仅具有良好的绝缘性,而且便于携带,有着非常显著的优势。本文首先对电子式互感器进行了介绍,然后对数字通信技术和数字同步技术在电子式互感器中的应用进行了分析和探讨。
关键词:
电子式互感器;数字同步;数字通信
在数字化变电站运行过程中,电子式互感器在电力测量和电力保护方面发挥着非常重要的作用。在实际应用过程中,数字同步技术和数字通信技术是非常重要的部分,直接影响着电子式互感器的性能。通过应用数字同步技术和数字通信技术,可以将已有的信息成果转化成准确性、可靠性更高的生产力投入电力系统中,可以显著降低电力系统运营成本,促进电力行业的持续化发展。
1电子式互感器介绍
1.1电子互感器的基本概念
在进行电子式互感器结构设计时,需要借助采集器来完成高精度采集模拟电信号的工作,这样才能确保电信号进行正常的传递,完成工作。在电子式互感器中,最为重要的内容是外部接口数字化和传感原理新型化。在光源无源电子传感器中,使用光学器件来进行信号的传输和采集,这样才能提高信号的传递功能。除此之外,还存在一种非光学有源电子式互感器,借助高压测电子回路来对高精度的电子信号进行采集,使用罗氏线圈等方式来对数据进行应用,并且传输信号给低压电位[1]。
1.2电子互感器的主要特点
随着社会的不断发展,科学技术也在快速的发展过程中。在电力系统中,数字化和智能化也在快速的普及,电子式互感器能够充分的满足实际的需求,并且其具备较高的精确度,设备在不同的运行状态下都可以进行很好的测量。与此同时,电子式互感器具有良好的绝缘性,操作起来也十分安全,并不会存在短路或者开路的现象。在电子式互感器中,不存在铁芯,所以不会出现铁磁谐振的现象,并且便于携带、轻便。
1.3电子互感器的配置原则
处于110千伏以上的电压环境中,需要对资金的投入量和技术问题进行全面的考虑,可以使用常规互感器和电子式互感器来进行配置;处于66千伏以下的电压环境中,以配置敞开配电装置为基础,再使用常规传感器和电子式传感器。
2电子式互感器的整体框架
如下图1所示为电子式互感器的整体框架图。其中,高压测信号采集器的功能是对电信号进行模拟,并且在高精准度下对信号进行采集和上传[2]。因此,将电子式互感器的采用机制下移至MU,省去了信号采集器向脉冲传递的操作,大大简化的信号传递系统。多个路线在信号采集结束之后,在MU处进行汇合打包,使用通信协议栈向以太网来进行采样测量值数据包的发送,这一操作过程也直接决定了MU的特点即功能:多任务性和时效性。但是,从另一方面进行分析,由于IEC61850标准的具备更强的灵活性和互操作性等特点,使得MU的时效性大大减弱,并且使得通信协议栈更加的复杂化。为了有效的解决上述问题,降低任务实现的难度,制定出最新的标准即,IEC61850-9-2LE。制定的该项新标准在数据采用控制方面进行了调整,选择特地通信服务反映到以太网的链路层,仅仅对协议集的测量值发送服务进行保留,从而大大降低了互操作性,对电子式互感器进行了简化。由于需要对采用测量值进行保护,则在PHY将原有的保护通道扩展为8个,采用点对点的方式来对其进行保护。
3数字同步技术的应用
对于电力系统来讲,由于不同设备在运作过程中产生的电压信号和电流信号不同,并且需要借助公共时钟脉冲处理之后才能进行同步。现有的技术下,使用最为广泛的公共时钟脉冲为:PPS码和B码。这两种类型的公共时钟脉冲主要运用在电压和电流信号的处理过程中[3]。其主要的优势是能够以秒为单位进行同步,确保电压和电流的频率按照每秒一次的状态进行工作。以此基础所形成的以太网PTP时间计算方式能够有效的从传递时间在时钟节点运行过程中所形成的PPT报文的计算方式来进行偏差数值的获取,这样才能够有效的对数值进行调整实现同步。在数据值输送过程中,MU在对所采集到的信息进行数字化处理的过程汇总,能够有效的借助信号干预能力来对信号进行延迟处理,从而有效的解决信号在A/D转换过程中出现的延迟现象。信号在延迟过程中,借助FIR滤波器群来对延迟之后的信号进行处理,并且与MU数字化处理之后的信号进行同步延迟,借助以太网控制器来对所转换的数据信息进行发送。从这一角度进行分析,在电力系统中各种类型的设备在电压和电流信号的产生、传送、处理过程中,最为关键的部分是高阶FIR滤波器装置。假设所有数据信息采集的周期为50us,一般性64阶结构FIR滤波器装置能够起到的延时时间为1.5ms。从这个方面来进行分析,只借助传统意义上的插值运算方法是无法对设备的电流、电压信号在信号采集、传送、处理过程中所产生的延迟问题技能型补偿。因此,需要采取有针对性的方式来对其进行处理,但是,需要注意以下几方面的问题:首先,借助数字移相器来对延时的信号进行处理并且在获得相位均衡的过程中,需要借助阻容网络和运算放大器来组成的结构对移相电路进行表示,电路示意图如下图1所示。由图1可以看出,模拟移相器连续传递的数值与电路示意图1中所显示的电阻值、电容值有着直接的关系。因此,在信号传递、采集和处理过程中引入拉普拉斯变换复变量参数,能够有效的对系统的连续信号进行获取,并且有效的模拟角频率和拉普拉斯变换复变量参数将其引入到移相器中从而进行函数传递。通过对相拼特性进行分析之后发现,图1所示的整个模拟移相器在进行数据处理过程中所显示的移相数值在0-180°范围内进行变化。对模拟移相器进行校正和调节之后,能够有效的获取出方差函数最小点的参数,最终能过获得数字同步处理所需要的数值。其次,使用插值重采样操作方式能够有效的实现电子互感器中数据信息的同步传递,这也是现阶段中使用最为普遍的一种方式。MU能够有效的兼容并且借助两种不同类型的格式码。此外,在FPGA支持下的数据同步处理模块中,能够有效的将时间间隔控制在1S内,并且对同步脉冲头进行均匀的处理,从而形成多个均匀的时间切片,每一个时间切片位置都有一个独立的采样脉冲信号与其相对应。因此来讲,以数据采集和传送过程中所获得的采用脉冲信号为基础,来对数据信息进行插值处理,能够有效的实现数据信息的同步。
4数字通信技术的应用
当传感器处于高压环境中时,一般会出现一些数值较小的模拟量。在数据信号进行传递的过程中,为了有效的降低对能源的损耗,一般采用离散数据信号来进行传递。但是,在光纤通信过程中,可以将光信号转变为电信号,降低了能耗的损耗,并且完成了信号传递工作。与模拟通信进行比较,数字通信具有较高的传递质量,这也是为什么在通信系统中使用广泛的重要原因之一。在数字通信中,采用数据编码的方式来对电路中的电信号进行调制,使其转变为光信号在光纤中进行传递。借助光电转化器来对光信号进行接收,然后再将光信号转换为数字信号,从而完成信号传输的工作。数字广信通信中最为主要的信号是光源。因此来讲,选择传输码就显得极其的重要。大多数码型都可以使用在光纤通信中。但是,在实际的选择过程中,需要重点选择一些具有独立性的比特序列,这样可以大大减少获取或者接收失误码的现象。为了更好的对信号进行信息的提取,不能出现长串的1或者0,并且还需要对码速率进行有效的控制,降低码光功率的消耗。由于电子式传感器存在一定的传输距离,有可能无法及时的供应能量,因此,无法使用上述的编码方式来实现数据信号的传递。因此,借助数字传输的方式,使用数据编码、异步串行传输的方式来进行数据信号的传递,能够有效的保证数据的真实性和精确度。在光纤数字通信过程中,需要采用编码工具来对数字信号进行编码,然后再将数字信号转变为光信号在光线中进行传输。在电子式互感器中,也可以使用数字编码、信号转变的方式来进行信号的传递。通过对电子式黄安琪的特点进行分析,在数据信号传递的过程中,可以使用门电路触发器和双温触发器等。在数据开始进行编码之前,需要借助双温触发器来对数据的输出状态进行翻转,如果数据显示为0,则双温触发器的状态保持不变;如果数据显示为1,则需要再次对双温触发器进行翻转。采用这种编码方式进行数据信号处理时,为了更好的发挥其功效,需要对状态为0的编码电路进行确定,并且根据系统时钟频率的二分之一来进行数据时钟频率的确定。在低电压测,为了更好的对原始的数据信号进行解码,需要在低电压测对数据和时钟进行恢复,这样才能更好的解码数据信号。在数据通信技术的使用过程中,时钟信号的重要性不容忽视,直接对影响到电子互感器系统中信号的传递质量等。在进行时钟信号恢复过程中,主要是为了获取更加真实有效的数据信号,因此,需要将信号中存在的抖动和噪音去除,以便于更好的进行后续的工作。在这种情况下,系统才能提供更加真实有效的信号,对稳定的数据信号进行恢复,为系统的正常运行提供强有力的支持。
5结论
综上所述,电力式互感器作为电力系统运行状态控制和检测时常用的一种设备,对电力系统网络运行的稳定性优比较大的影响。随着科学技术的不断发展,数字技术在电子互感器中得到了广泛的应用,提高了电子式互感器的质量。
参考文献:
[1]杨新华,殷玉洋,韩永军.电子式互感器数字接口的研究与设计[J].工业仪表与自动化装置,2012,02:40-43+47.
[2]罗彦,段雄英,邹积岩,王宁,郑占锋.电子式互感器中数字同步和数字通信技术[J].电力系统自动化,2012,09:77-81+91.
【关键词】通信技术;数字;有线电视;网络;应用
电视作为家庭必备的电器,在家电中可谓是人们心目中长期以来的宠儿,尤其是在有线电视诞生以来,更是受到了全国人民的喜爱与追捧。哪怕是网络时达的今天,电视在人们心目中的地位仍是无法撼动的。而数字通信技术的运用在促进我国电视行业展的同时,也促进了我国媒体行业的发展。
一、数字电视的概念分析
数字通信技术就是数字电视技术,其是指用电子技术将声音和画面结合起来。数字电视技术在使用的过程中会将编码进行压缩数字化处理,并将其用数字的方式存储起来,以便能够实时播放。相对于以往的电视而言,数字电视的发展优点主要体现于:1、因其数字设备传播路线,所以增强了其信号的稳定性,避免了因信号不好而引起电视显示屏出现“雪花”。另外,数字电视技术增强了代入感和真实感,其声音和画面会给人一种身临其境的感觉;2、数字电视技术比传统的电视技术对信息的存储时间更加长,也打破了受信号的局限。电视数字技术的推广还解决了画面易出现失真的问题,简便了操作流程。因此,数字电视技术的运用推动了我国传媒行业的发展,并也间接推动了我国文化行业的发展。
二、数字电视技术发展的趋势与有线电视网络的概述
对于数字电视技术发展的趋势,我们可以从三个方面入手。第一,数字电视使用的是IP网,采用IP网可以使其更加的灵活,还能提高其交互特性。交互特性打破了节目播放的方式单一的局面,使节目播放方式变得日趋丰富起来,比如广播、单播等。此外数字电视技术还丰富了电视功能,如电子菜单、节目预约等。第二,数字电子技术传输是通过宽带网络进行传输,因此相对于以往的电子技术,其在一定程度上促进了电视节目的多样化。第三,突破了局限性,就算是在手机上,也能让我们可以随时观看数字电视。随着信息技术的发展,为有线电视网络的发展提供了保障,且有线电视网络也为数字电视技术的发展提供了新平台。有线电视能够支持大量的信息来往,为人们生活提供了更多的选择。同时在使用有线电视网络的过程中,还可以减少成本的投入,从而保障企业利益。并且投资成本小的时候,有线电视网络技术还能够保障信息质量,实现不同业务之间的共存。最后,随着我国电视有线网络不断的发展,其业务增长较快,因此国家还会收取一些业务费作为发展有线电视网络的经济来源。
三、数字通信技术在有线电视网络中的运用
1、机顶盒的运用。机顶盒的广泛使用,象征着数字通信技术在有线电视网络中的运用,适应了我国电视行业发展的需求。在有线电视中使用机顶盒,能够更快的将信息集中起来,将信息、数字电视现实化、具体化。同时机顶盒在使用的过程中,可以对模拟信号进行处理,提高信号稳定性,实现多媒体的交互性。而且机顶盒操作简单,菜单功能强大,还能优化数字电视效率。2、对电视网络的建设。为了适应电视网络建设的发展,因此有线电视网络以及数字通信技术就要不断的提高技术要求。电视网络建设离不开数字通信技术的支持,数字通信技术可以保障电视网络系统的稳定性以及先进性。为节目编制和开播提供信息和材料,并为电视网络建设带去新的发展机遇。同时,网络建设在数字通信技术支持下,实现了节目多样化,进一步满足了人们的对电视的需要,以及推动了我国有线电视行业发展。3、电视传输技术。首先,我国对于数字电视技术的发展主要采用的是SDL技术,SDL技术兼容性较高,因此常被用于解决数据传输中所遇见较为困难的问题,而且还能很好的克服数据在传输过程中所具有的不稳定性。特别是对于互联网数据包交换协议(IPX)以及异步传输模式(ATM)中,可以提高信号效果。同时,SDL技术灵活性比较高,因此有利于数字电视技术的转化以及信号安全度。其次电视传输技术主要以数字点数为主,而数字点数是以混合光纤同轴电缆网(HFC)和AM作为技术支持,进而将不同的信息频率在程序力区别开来,而数字电视技术还能将电视信号与互联网数据包交换协议相结合起来,重新对信号进行编码排列,从而提高信号稳定性。数字电视技术编码工程工作众多,这些都影响着信号传输的质量以及稳定性。面对相关问题,电视台相关工作人员可以更换线路或者是将信号差的线路进行分支,以确保信号质量以及稳定性。
结束语:
随着国民对有线电视要求不断增加,因此我国就要不断的利用数字通信技术,推动我国有线电视行业的发展。且加大推广力度,争取将数字通信技术普及到全国各地。同时数字通信技术满足了人们对电视发展的需要,提高了电视画面清晰度,推动了我国电视行业不断的完善和发展。
参考文献
[1]李淼.数字通信技术在有线电视网络中的应用[J].中国有线电视,2016,(04):515-516.
关键词:数字电视技术;有线电视网络;传输;网络电视
引言
有线电视自出现以来就受到了人们的喜爱和追捧,即使是在网络盛行的今天,有线电视还是绝大部分家庭不可缺少的一部分。数字电视技术指的是,电视节目在录制、制作、播出和传输的过程中运用的都是数字化技术,让画面更清晰、信号更加稳定。现在全国已经普及数字有线电视的发展,成为了现代有线电视的主流。
1数字电视技术的涵义
数字电视技术是将数字化电视与网络化相结合产生的一种新技术。数字电视技术指的是,把录制的声音和图像通过电子设备将这些数字信号进行压缩和后期处理转码,再经过存储和传输让用户接收,最后可以播放的电视技术,全部采用的都是数字流的信号。现在数字电视技术已经逐渐取代了传统模拟信号的传输技术,数字通信技术成为了有线电视的主流技术。数字电视技术发展有以下几个方面的优势,首先就是信号稳定并且可靠;数字电视技术的关键点就是信源解码技术突破了传统信号的速度,已达到900Mbit/s,还能够借助一些视频解码的软件帮助图像和视频进行压缩处理,这样减少传输中画面失真的状况;设备智能化可以独立完成简单的故障调整;数字技术可以完美接受多种类型的信号;数字电视技术让用户播放更加符合个人要求;拥有更好的用户体验,可以和网络连接互通使用;能在有线电视的基础上实现分级和扩张等功能。数字电视有很多优势并且解决了很多过去看电视存在的问题,不仅让画质得到保证,还能使操作变得更加简单和快捷,只需要用户安装一个机顶盒就可以收看电视了,很容易被推广[1]。
2有线电视网络概述
有线电视网络是为人们提供快捷讯息的综合性的平台,有线电视网络技术是依靠着信息化技术的发展,支持大量信息互通往来,还能给人们提供多项服务。在使用有线电视网络的过程中可以投入很小的成本,就能保证接收到的信息质量很高,并且还能同时实现多种业务并存。随着信息技术的发展,我国的数字电视发展快速的同时,伴随着很多增值业务。数字电视具有点播功能,数字电视画面又非常清晰,承载的数据量大且稳定。有线电视网还有一些收费的增值业务,但这些也是国家发展有线电视网络的主要经济来源。
3数字通信技术在有线电视产业中的应用
前端系统、网络系统和用户终端3部分构成了现在的有线电视系统。这3部分都有各自的编码和信道,当数据在传输的过程中,可以减少传输的差错和漏洞,并且还能对简单的错误进行检查和纠正。数字电视机顶盒作为有线电视网络台和用户之间的传输媒介和信号接收点,不仅能接受节目信号、广播等信息,还能将一些付费节目和点播功能有机地结合在一起,机顶盒在数字电视技术中是一个重要的存在。数字电视技术主要采用的是SDL技术[2],SDL技术可以应对数据传输中的一些复杂问题,并且拥有非常好的兼容性,尤其是面对IPX、ATM信号会有很明显的提升效果。SDL技术具有很强的灵活性,对于提高数字电视技术的转化和电视信号的安全有很高的保护性,并且也能降低别的干扰器对SDL的破坏。未来网络电视将是数字电视的核心,让数字电视技术更加多元化是未来的发展目标,让用户可以在有线电视上看到更加多元化的节目,增强有线电视的互动性,提升节目的灵活性。具有让节目随时进行回放、录播等功能,并且播放的时间更加灵活。同时让计算机的无线数字化技术应用到数字通信技术中,可以让信号传输更加稳定和高速,以此满足广大用户对于高清节目的要求[3]。
4结束语
综上所述,我国的有线电视在数字通信技术的推动发展下,普及数字电视技术已经成功的在全国范围内进行了,满足了我国用户日益增长的需求,比如追求高质量的画面、效率快的技术服务等。数字电视不仅为用户带来高清的电视画面,还能给人们带来更多的增值服务,相信未来数字电视技术能够将数据传输做得更好,不断推动我国有线电视事业的发展和进步。
参考文献:
[1]唐东辉.数字电视技术在有线电视网络中的应用[J].中国高新技术企业,2015,(34):37-38.
[2]阮超豪,贾振雷,潘劲勇.关于数字电视技术在有线电视网络中的应用与发展探析[J].中国传媒科技,2013,(02):160-161.
关键词:计算机网络;数字数据;通信技术
中图分类号:TD39 文献标识码:A
1 数字数据通信技术的概述
1.1 数字数据通信技术的优势。数字数据通信技术与传统的模拟数据通信技术相比有以下六大优势:(1)数字数据通信传输数据时是以数据帧为单位的,通过检错编码以及重新发送数据帧就能够及时的发现通信过程中的措施,通信的可靠性得到了提升;(2)包括视频和声音在内的各类数据类型都是可以被转换成数字信号的,从而在数字通信系统中进行传输;(3)数字数据通信技术有效的应用了加密技术,通信的安全性得到了充分保证;(4)在长距离的数字通信中,为保证数字信号不累积噪音以及其完整性,可以对继电器进行适当的整形和放大;(5)数字技术的发展速度更快,在有效的利用了集成电路后,很容易就会实现数字设备,而在超大规模集成电路技术快速发展的背景下,数字设备的成本和体积也都得到了明显降低;(6)随着多路光纤技术的普遍应用,数字通信的效率也得到了大大的提升。
1.2 数据通信中的三大指标。(1)数据和速率。其就是指每秒能传送的代码位数,其计算公式为S=1/Tlog2n,在这一公式中,T就是指脉冲的重复周期或是脉冲的宽度,n就是指调制的点平数,可见,脉冲的重复中期或是脉冲的宽度的倒数就是每一秒的单位脉冲数,公式中如果n=1/T,那么单位脉冲的重复频率实际上就是每一秒的位数。因此,信号经过调制后的传输速率也是一个重要的参数,B=1/T,其与T也是呈现出倒数的关系的,在相应的调制器中,每一个调制转换时间都有一个对应的代码,那么调制速率与传输的速率就是相同的,而如果是调相的四相信号,那么每一个调制转换时间所对应的代码位就是两位的,那么传输速率就是调制速率的二倍。(2)误码率。作为衡量数据通信系统在下沉上传输可靠性的主要指标,误码率就是指在数据传输的过程中,二进制码元出错的概率,其计算公式为Pe=Ne/N,其中,Ne代表传输错误的码元数,而N则代表传输过程中二进制码元的总数,举例来说,如果收到的是1000个码元,而只有一个码元出错了,那么误码率就是万分之一。(3)信道容量。信道容量的最重要指标就是数据的速率,其能够体现出信道传输数字信号的实际能力,在计算机系统中,比特是十分常用的一个二进制单位,而信道容量就是以每一秒能够传送的比特作为单位的。
2 数字数据通信技术的数字信号编码
2.1 基带传输。基带传输作为一种最简单的传输方式,其就是指在线路中直接传输数字信号的电脉冲,通常情况下,如果局域网是采用短距离的通信方式时,那么就建议采用基带传输。而如果传输的是数字信号,那么为了更好的表达出二进制数字,建议选择不同电压和电平的表示方法。
2.2 编码方案。基本的数字信号脉冲编码方案分为很多种,如单极性归零码、单极性不归零码、双极性归零码以及双极性不归零码等,其中,归零码与不归零码的本质区别就是码元和脉冲时间的全部时间的关系,如果发出的电流是小于一个码元的全部时间的,那么就是归零码,而不归零码就是指在一个码元的全部时间内,发出或是不发出的电流;对于单极性码和双极性码来说,两者的本质区别就是单极性码会累积直流分量,而双极性码的直流分量是不断减少的。
2.3 同步过程。在计算机网络和通信过程中,通常会采用位同步法和群同步法这两种方法:(1)位同步法。其就是指对于传送过程中的每一位数据,接收端与发送端都是保持同步的,实现位同步的方法又分为两种,即自同步法和外同步法,前者就是一种能从数据信号的波形中提取同步信号的方法;而如果是外同步法,是先有发送端发出同步信号,之后接收端才会接收信号;(2)群同步法。在这一系统中,群就是指一个字符序列,而传输的信息会被分成若干个群,序列中有起始位和终止位,并且在序列中用固定的事中频率来传输每一个比特。
3 数字通信、多路复合用和同步异步传输
3.1 数字通信方式。通常情况下,通信主要有并行方式和串行方式两种基本的方式,前者一般情况下都是用于近距离通信的,而后者则是用于远距离通信的。如果采用的是串行方式,那么在其传输数据的过程中,数据在通信线上传输,并且都是一位一位的,其主要具有三种方向性结构,分别为单工结构、半双工结构以及全双工结构。如果是单工结构,那么其只支持在一个方向上传输的数据,而如果是半双工的结构,其就是支持数据在两个方向上传输,在特殊的时刻才会支持数据在一个方向上传输,如果全双工数据,那么其就只允许数据在两个方向上传输。如果采用的是并行的通信方式,其就可以在两个设备之间传输多个数据位。
3.2 多路复用技术。(1)频分多路复用。这一技术就是指将物理信道的总带宽分割成若干个子信道,并且每一个子信道的带宽与传输单个信号的带宽都是相同的,每一个子带宽负责传输一路的信号;(2)时分多路复用。这一技术就是按照时间的顺序,将一条物理信道分为多个时间片轮,多个信号便可使用这些时间片轮,每一个复用的信号就会占用一个时间片,那么在一条物理信道上就实现了多个数字信号的传输。
3.3 同步传输和异步传输。在传输信息的过程中,接收端和发送端应在时间上保持同步,码元之间必须保持同步,同时数据块和字符在起始时间和终止时间上也要保持同步,通常情况下,我们可以采用同步传输和异步传输来实现数据块和字符在时间上的同步。同步传输就是指在传输一组字符的过程中,会加入一个或两个同步字符,这样接收端就能准确的判断数据块的开始和结束了,在字符信息块高速传输时常采用同步传输的方法;而异步传输则指一次用一位起始位开始和一位终止为结束的字符,这种方法的传输效率较低,但是结构十分简单,因此,在低速的终端设备中建议采用异步传输的方法。
结语
在计算机技术已经得到广泛应用的背景下,数字数据通信技术也必将应用的更加广泛,为了进一步的推进我国的现代化建设工作,我们也应大力的推广和发展这项技术。
参考文献
【关键词】短波通信 主要技术
短波通信技术机动性好、通信距离远、生存能力强、经济有效,虽然目前卫星通信以及其他的通信技术发展的十分迅速,但是短波通信由于其优良的特性没有被时代淘汰掉。短波通信技术和计算机技术相结合,能够使短波通信在实施信道估算、自适应天线阵列等技术得到了很大的进步。短波通信的目标小,在战争爆发时,短波通信基站不易被摧毁,而卫星通信所使用的卫星极易被摧毁,所以在战争中短波通信的可靠性较高。与其他的技术相比,短波通信的成本低、体积小、便于移动,在军事上使用的范围更广。短波通信能够实现全球通信,在低纬度地区时可用的频段较宽,可用频率较高,受到其他因素影响较大。在电离层中,短波通信有着独特的优势,但是由于电离层受到季节、太阳活动影响较大,这样会对短波通信的质量造成一定的影响,比如多径传输会产生符号间干扰导致接收信号失真。面对这种情况,研究人员探索出很多提升短波通信性能的技术,本文主要介绍自适应均衡技术和信道编码技术,它们即可以单独使用,也可以结合使用。
1 自适应均衡技术
在段波数字通信中,在短波信道的相关带宽信号的调制带宽的情况下,会产生码间干扰,调制信号也会随之展宽。使用均衡技术可以有效消除码间干扰,同时消除其对信道畸变进行补偿,能够在接收端正确地重建发送信号,是一种滤波技术。短波通信信道具有未知性和时变性的特征,所以在设计时,滤波器应该能够对短波信道的改变进行适应和调整,能够自动调节,所以这种技术叫做自适应均衡技术。
自适应均衡技术有两类,第一种是传统的自适应均衡,另一种是盲均衡。其中盲均衡可以用于无法发送训练序列的情况中,也可以应用于实时性要求不高的情况,但是短波数字通信系统对实时性要求较高,所以传统的自适应均衡技术仍然是短波通信的主要技术,其具有高性能的发送训练序列,能够满足短波通信的要求。
传统的自适应均衡需要发送一个训练序列,能够调整自适应均衡器的系数,使其能够在大范围内迅速收敛,也能够保证在均衡过程中用来进行跟踪,能够更加逼近真实的信道。这种方法会降低传输速率,但是这种自适应算法会加快收敛速率,能够达到较好的性能,而且算法易于实现。
在短波数字通信中信道均衡是一个十分重要的问题,数据在传输中会有码间干扰的存在,使接收端的信号产生畸变,一些简单的解调处理不能够很好地恢复发送的数据,有可能会出现错误。为了克服信号失真和码间干扰,信道均衡是最有效的方法,利用信号的先验信息,采用相应的算法估计信道特性,来补偿信号失真,能够使数据在接收端得到正确的重现。由于短波信道的特性,均衡器必须要能够跟踪信道的时变特征,应该使用自适应均衡器。
自适应均衡器有两种工作模式,一种是训练模式,另一种是跟踪模式。发射机首先发射一个定长序列,序列已知,这能够使均衡器在接收机中可以适当地调整设置。典型的训练序列是一个二进制的伪随机信号,训练序列之后是要传输的数据。自适应均衡器通过一定的算法来评估信道特性,并且对信道作出补偿。设计训练序列要求做到在最差的情况下也能够获得恰当的滤波系数,在训练序列执行完后所获得的滤波系数接近最佳值。接受用户数据时自适应算法能够适应不断变化的信道,不断改变滤波特性。
2 信道编码技术
短波信道是一种衰落信道,短波信道中突发错误是不可忽略的,多径信道的干涉相消会出现大衰落,错误的概率会非常大,纠正这些错误可以使用纠正突发错误的码来实现。
2.1 交织
无线信道的变化相对于符号持续时间来说是缓慢的。典型的移动台在衰落深陷区会持续几十毫秒。一般的码不能纠正大量错误,在使用交织后,每个符号会有独立的衰落,即使有些符号较差,也能够恢复出信息,如果没有交织,有效性会下降很多。交织在与编码结合时能够减少平均误比特率,对于没有编码的系统,交织器仍然能够起到分散突发错误的作用,但是并不能减少平均误比特率。交织会增加传输等待时间,在最大等待时间小于衰落深陷持续时间的情况下,交织器的有效性会大大降低。交织器有两种,一种是分组交织,另一种是卷及交织。前一种与分组编码一起使用,后一种与卷积编码结合使用。
2.2 分组码
最简单的线性分组码是汉明码。分组码将数据源分组,在分组内计算出一个更长的码字并且进行传输,冗余度越高码率越低,纠正错误的概率越强。分组码的理论和实际已经很成熟,已经得到了广泛的使用,但是还存在缺陷,比如分组码是面向数据块的编码方式,要等到整个码字全部接收完毕后才能进行译码,数据块较长时会有较大的系统时延,分组码对于帧同步的要求非常高,也会造成一定的增益损失,所以在低信噪比情况下分组码的纠错能力很弱。
2.3 卷积码
卷积码由连续输入的信息序列得到连续输出的编码序列,利用了各码组的相关性,在编码器的复杂程度相同时,卷积码获得的增益更大,也能够容易的实现最佳译码。卷积码被广泛的使用在数字通信系统中,发展前景很好,也已经成为了国际卫星通信的标准码。
2.4 级联码
是一种利用短码构造长码的技术,在通信系统和数据存储系统中得到了广泛的应用,能够减小译码的复杂度,获得较高的可靠性。
2.5 Turbo码
也成为并行级联卷积码,将卷积码和随机交织器相结合,实现了随机编码。Turbo码能够接近香农极限的译码性能,抗衰落干扰能力强。
3 总结
自适应均衡技术和信道编码技术能够有效地提高短波数字通信系统的可靠性和有效性,论文首先讨论自适应均衡技术,然后分析了信道编码技术,讨论了这两项技术的特点和具体技术。但是这些技术或多或少还是存在一些问题,所以还需要技术人员的共同努力,改善系统性能,提高系统有效性。
参考文献
[1]蓝富钟.自适应均衡技术在通信中的作用探讨[J].科学与财富,2014,(6):278-278.
[2]范伟,朱家成,胡飞等.短波自适应通信的信道仿真算法研究[J].通信技术,2013,(2):19-21.
[3]郑学梅.无线通信的两种自适应均衡算法仿真分析[J].河南科技,2014,(18):14-15.
【关键词】ISP技术 数字通信系统 同步电路
同步电路是数字通信系统中的重要部分,其运行状态将会直接影响到系统的实际工作效率和性能发挥。通过同步电路,能够确保分路的准确无误。而在传统的数字通信系统中,同步电路的设计通常都是采用传统标准逻辑器件的方法设计的,因此往往存在着可靠性低、功耗大、逻辑规模小等问题。而通过对ISP技术的应用,能够从顶到底进行系统设计,更好的满足用户的实际需求,从而完成验证、描述、集成、仿真等工作,得到符合用户需求的器件。在实际设计中,可以在ISP芯片上集成相应的程序,从而提升了数字通信系统的效率和性能。
1 同步电路的工作原理
通过位同步信号和数字基带信号,能够得到帧同步信号。在这一过程中,主要包括同步保护器、巴克码识别器、分频器等部分。其中,巴克码识别器中包含了相加判决器、移位寄存器等部分,分频器则包含了一个二十四计数器,其它的部分则发挥了同步保护的作用。如果没有输入基带信号,或是基带信号不符合识别器的输出要求,识别器的输出即为0。或门、与门和识别器相互连接,后方保护期对分频器的输出信号进行处理,从而将状态触发器置为0。这样,输出端口的与门将会被关闭,同步电路中没有信号输出。再通过高电平将判决门置为7,并将或门关闭,将连接识别器的与门打开,此时的同步电路则处于捕捉状态下。如果识别器将两个GAL信号相隔二十四TS进行输出,此时的GAL信号不但会将分频器置为0,并且进行脉冲输出,后方保护也会进行脉冲信号的输出,从而将状态触发器置为1。这样,输出端口的与门将会打开,输出帧的同步信号为FS-OUT。在这种状态下,判决门将会置为6,此时同步器会进入维持状态。在这种状态下,判决门具有较低的限比,因此会降低识别器漏识别的几率,同时会提升其假识别的几率。不过,由于假识别的信号不和分频器输出信号同步,因此,连接识别器的与门不会对假识别信号进行输出。这样,假识别信号就不会对分频器的工作状态造成影响。而此时所输出的同步信号,能够确保为正确的信号。对于同步器状态的判断,可以通过判决门的限TH来实现。如果其处于低电平,则说明其处于维持状态。而如果其处于高电平,则说明其处于捕捉状态。
识别器即使处于维持状态下,也可能会发生漏识别的现象。不过,此时只有比较小的几率可能会发生漏识别的情况,而连续出现几帧的漏识别情况更是微乎其微。因此,如果识别器不会连续发生三次或以上的漏识别情况,前方保护就不会进行脉冲信号的输出,系统就能够保持在维持状态。只有当识别器连续出现了三次或以上的漏识别情况时,前方保护才会进行脉冲信号的输出,改变维持状态看,使其变为捕捉状态,可对帧同步码进行重新捕捉。
2 基于ISP技术的同步电路设计
2.1 识别器
识别器主要是对数字基带信号进行检测,判断是否有七位巴克码存在其中。如果监测结果在判决门限以内,就需要输出识别信号。如果识别器判决门限为7,则只有当七位巴克码完全正确,才会输出识别信号。而如果识别器判决门限为6,则在七位巴克码当中,允许出现一位错误。
2.2 分频器
分频器会对位同步信号进行分频处理,从而得到相应的帧同步信号。对位同步信号进行二十四分频,具有相同与帧同步信号的周期。不过,不一定具有符合要求的相位。如果识别器将一个GAL信号输出,在同步保护器的保护下,会将分频器置为0,这样,分频器就会进行脉冲输出。
2.3 状态触发器
如果状态触发器处于1的状态,同步电路则处于维持状态。此时连接输出端口的与门会打开,并且会输出信号,识别器判决门限为6。如果状态触发器处于0的状态,同步电路则处于捕捉状态,此时连接输出端口的与门会关闭,并且没有信号输出,识别器判决门限为7。
2.4 前方保护电路
前方保护电路的主要作用,是当同步电路处于维持状态的时候,在识别器连续三次或以上出现了漏识别情况的时候,前方保护电路就会将状态触发器置为0。同步电路此时改变维持状态,进入捕捉状态,识别器判决门限会提高。
2.5 后方保护电路
后方保护电路主要是对识别信号GAL进行延时一帧的处理,然后再相与GAL信号。在这种情况下,只有对两组同相位并且同步正确的连续信号完成捕捉,状态触发器才会置为1,同时同步电路更改捕捉状态,进入维持状态,并且识别器判决门限会降低。当同步电路处于维持状态的时候,后方电路也会正常的运行,但是并不会对整个同步电路的状态产生任何影响。
3 结论
同步电路是数字通信系统当中的一个重要的部分,在同步电路的良好运行之下,数字通信系统才能够发挥出良好的状态与性能。因此在数字通信系统当中,同步电路具有十分重要的意义和作用。在实际应用中,为了提高同步电路的设计效果和性能,可基于ISP技术进行数字信息系统同步电路的设计。结合同步电路的工作和运行原理,对各个应用模块进行设计,从而确保同步电路能够发挥出良好的作用,确保数字通信系统的正常运行。
参考文献
[1]张霄,于忠臣.电力线载波通信系统中信号同步技术研究和数字电路设计[J].科技信息,2013,03:390+396.
[2]尚海,周渊平,莫武中.一种新型的位同步电路的设计与硬件实现[J].通信技术,2010,04:40-42.
[3]张仁民,钱莹晶,黄国庆.一种数字通信可靠性性能分析仪[J].仪表技术与传感器,2013,10:22-24.
作者简介
过梦旦(1977-),女, 江苏省无锡市人。硕士研究生学历。现为苏州工业园区职业技术学院讲师。研究方向为电子与通信。
关键词:电子通信;通信技术;创新
一、电子通信技术创新的重要性
当前,世界各国间的竞争主要在于科技综合力的竞争,科技在很大程度上推动人们的生产与生活。现阶段我国电子通信技术得到了极为快速的发展,并成为信息产业的一项重要内容。实现电子通信技术创新是满足消费者需要与提升现代通信服务水平的重要技术支撑,其在很大程度上影响着社会的生产以及人们的生活。对于国家而言,电子通信技术是综合国力的重要组成部分,其发展水平在一定程度上象征着国家的科技发展水平,对国家军队建设有着极为积极的现实意义;对于企业而言,电子通信技术的应用能够大大降低其生产运营成本,并促进企业的发展。不仅如此还有利于企业实施把握国际的相关信息,进而能够及时应对市场的变化,并采取有效的应对策略,让企业发展更为稳健;对于资源利用而言,电子通信技术的应用能够大幅减少资源损耗,提升企业生产效率;对于人们生活而言,电子通信技术的应用能够实现远程沟通与交流,为生活带来了极大的便利。不仅如此,对于新闻事业以及社会教育而言,电子通信技术也发挥了极为积极的作用。是进行电子通信技术的创新也必将会让国际间的信息交流更为便捷,为实现各国之间的信息共享与各主体的发展提供了有利条件。
二、电子通信技术创新策略
1.加强创新核心技术和基础技术
推动企业发展的一个有效方法就是创新企业产业核心技术与基础技术。只有注重创新产业核心技术与基础技术,方可以有利于企业竞争力的提升,并在激烈的市场竞争中稳保核心优势。具体可从如下几方面着手进行:第一,加大核心与基础技术研究与开发的资金投入大力引进与培养创新型人才,将工作重心放在开发、研究以及突破关键技术上,从而为企业更好的创新提供有力支持。第二,应当要创新电子通信设备的组建。第三,应当要创新电子通信的软件系统。如此一来方能够切实提升企业核心竞争力,有利于企业更好更快的发展。例如,研究与使用面向异构/融合分组业务的动态控制技术、对等网络体系结构(具有异构网络融合特征的新型结构)以及新一代异构网络融合协同管理技术等,只有不断创新技术与研发新技术才能够让电子通信行业更为健康的发展。
2.切实推进电子通信产品的业务创新
电子通信技术创新的一个有效措施就是有效推广电子通信产品,而创新电子通信技术则能够给推广电子通信产品创造了更多机会,而推广电子通信产品业务则能够给创新电子通信产品技术提供了良好的平台以及物质支持,所以说二者相辅相成。所以,不断推广电子通信产品,不但能够促进电子通信技术创新,推动电子通信技术的发展,并且还能够有助于电子通信产品产业链的拓宽,实现电子通信开发商与业务商的经济利益最大化。
3.加强对电子通信技术知识产权的保护
电子通信技术在通信市场中并非是一个独立的个体,其不仅具有兼容性,而且还有合作性,想要促进电子通信技术的健康发展,则应当要正确认识自我的发展,避免在对电子通信技术进行应用过程中产生独断专行,应当要将电子通信技术的创新作为强制的发展计划。在创新电子通信技术过程中,一项重要的方法就是保护产权,并将电子通信技术的空间和应用方法进行拓宽,以形成产业化技术。加强对电子通信技术知识产权的保护,可以给电子通信技术创新提供良好的环境,促进相关研究人员研究电子通信技术创新的积极性,能够有利于促进电子通信技术的创新,不但可以将电子通信技术运用于更多领域,并且还可以确保在应用电子通信技术过程中可以获得更好的进步和提升。
4.重视培养电子通信技术专业人才
要想实现电子通信技术的创新,专业人才是关键。当前,我国电子通信领域中,相对专业技术知识人才仍是较为匮乏。也正是因为相关专业人才的缺乏,所以在一定程度上制约了电子通信技术创新的进程。所以企业应当要对电子通信技术专业人才的培养予以充分重视,积极引进专业人才,并对该类人才开展深入的培训工作,加强企业专业人才储备。除此之外,还应当提升专业人才在企业中的待遇与地位,确保其具有良好的学习与科研环境,提升其创新的积极性,以保证企业的核心竞争力,进一步提高我国电子通信产业的技术水平。
5.注重产业内部的沟通和合作
加强电子通信产业内部的沟通和合作,促进各方构建起良好的合作关系能够有效促进电子通信技术的创新发展。加强内部各单位在计算方面的组合,不但可以大幅减小开发成本,而且还可以实现大家的优势互补,可以对技术上的问题进行沟通探讨,从而能够在很大程度上提高该领域的技术水准,并为电子通信技术的创新提供了可能。
三、结语
总而言之,电子通信技术的创新对该领域在国际市场上的占有率以及我国相关产业结构的调整有着极为重要的影响,如若不加强电子通信技术的创新,则必然会导致我国电子通信技术在国际竞争中失去优势。所以,应当要对电子通信技术创新予以充分重视,通过加强创新核心技术和基础技术、切实推进电子通信产品的业务创新、加强对电子通信技术知识产权的保护、重视培养电子通信技术专业人才、注重产业内部的沟通和合作来更好的推动电子通信产业更好更快的发展。
作者:李京宙 单位:太原理工大学
参考文献:
关键词:通信系统 语音 加密
中图分类号:TN919 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)07-0000-00
1数字通信系统加密技术的意义
随着科学技术的不断发展,尤其是数字处理技术的日趋完善使之在信息加密中的运用更加重要与更具体系化,不同安全级别的加密技术在应对不同不需求的领域中扮演着重要角色。对于社会大众而言,加密更偏向于保护个人的隐私;对于国家领域内的运用而言,则更侧重于保护国家的机密,不论是对于哪个层面而言均是利国利民之举。例如,通过简单的错位加密即可起到保护的作用,如对于“Hello, I am here”时,按着加密替换规则:新字母在字母表中的位置=(旧字母在字母表中的位置+5)除以26的余数。例如字母H,在它母表中的位置是8那么用位置13(8+5除以26的余数)上的字母“M”代替,依此类推,信息“Hello, I am here ”就被加密成“Mjqqt,N frmjwj”,在系统接收到信息之后即可根据既定的规则对信息进行相应的替换,进而获取到正确的信息内容。然而,在这种模式下,通讯的价值也就仅限于双方,对于其他人则无价值。而随着科技的日益发展,对于信息加密的技术手段越来越高,加密的安全性以及解密的难度同样较高。同时,通讯加密已经不仅仅用于部队、政府、公安等国家层面的领域之内,正逐步向社会生活领域内发展,对于保障人们日常生活发挥出重要的作用。
2数字通信系统加密技术的发展趋势
2.1集群通信系统语音加密技术
集群通信系统通常需要负责传送的庞大的通讯信息,对于信息的安全极为重要而保密传送则是关键所在,该系统是通过空中接口以及端到端的加密方式以对重要的通讯信息达到加密的目的。空中接口在网络环境同样被运用但却是通过明文传送的,安全性较低,而采用端到端的方式,信息在传送的过程中都处于加密状态,直到被接收端接受之后方才被解密,进而实现了信息传送的整个过程中被加密的目的。
2.2语音加密
随着通信技术由模拟向数字的发展,随着语音压缩,语音编码技术的发展,语音加密技术也由传统的模拟方式发展成为现在的数字方式,包括以下三类方式:
(1)分组密码体制由于在信息的加密过程中会发生误码扩散以及存在时延的现象,致使其在信息的传送中收到限制,仅用于传送质量度高的信息。
(2)公开密钥密码体制的优势在于计算量较为庞大,但却也是其弊端之一。应受限于当前的科技水平,在通讯领域及时通讯的要求下,该体制并不能发挥出多大的功效,在通讯信息加密过程中利用率较低。
(3)序列密码体制由于其对信号加密的低时延、无误码扩散等特点,被广泛应用于数字通信保密系统。现已公布的序列密码生成算法有很多种,其中IDEA加密算法是被推荐使用的。
基于以上分析,采用语音信号进行加密大都是采用序列密码体制,而与之关系最为密切的就是加密运算器以及密码同步部分。
2.3加密运算器和密码序列产生单元
加密运算器一般采用异或运算器件,将信源编码送来的二进制数字序列与密码序列产生单元送来的密码序列进行异或运算,再根据密码同步方案的要求,在密文序列前(或定时)插入密码同步信号,再传送到信道传输设备。包括以下方面:
(1)密码流发生器KSG:集群通信系统的密码流发生器KSG就是一个密码序列 产生单元,实现加密要用到在KSG中运行的某一种加密算法,产生密码序列,KSG包括两个输入值也即初始值与加密密钥。密码序列也即由KSG输出的密码流比特序列,能够及时对各类信息数据进行控制以及加密处理,以保障信息的安全,其加密算法目前主要为国际标准的IDEA。
(2)码同步:密码同步包括以下几个板块:密码同步控制单位、密码同步信号插入、密码同步检测与提取电路。
1)密码同步控制单元:密码同步控制单元主要用于形成新的同步信号,包括两个方面:其一,产生的心的同步信号要通过本端的密码序列进行再加工也即更新其状态;其二,通过同步信号插入电路传送到接收端,进而在解码序列的作用下形成单元的初态,进而达到了加密与解密之间的密码同步,使之更具安全性。
2)密码同步信号插入电路和密码同步信号检测与提取电路:密码同步信号插入电路是依据密码同步控制单元送来的同步启动信号将密码同步信号插人到密文信息流的相应位置,比如,插入密文信息流的前面或信息帧的某些字节,插入的方式主要有普通插入与帧挪用。前者指的是将同步帧直接插入到密文信息帧中,使用该方法会导致比特传输率下降;后者指的是通过使用同步帧以代替在恢复语音信号过程中那些不具备重要性的信息帧,但需要注意的是会降低该语音的质量。密码同步信号检测的作用在于即时对接收到的数字信息流进行检测,以确定是否存在同步信号,如果有则通过提取电路的功能将之从获取到的信息流中进行提取并将其中密钥传送到解码序列中亦产生新的单元,进而更新其现有的状态。
3结语
集群通信系统能够针对不同用户的需求设置相应的安全级别,尤其对于军事领域、政府部门、公安系统等通讯安全要求级别极高,还需要在未来的时间内不断加以研究,以确保上述部门通讯内容的绝对安全。此外,由于国外该技术的语音加密的算法保密性较好,我们知晓的并不多也即其是否完善性也就暂未可知,因此我国在使用国外该项技术时,应当尽量避免用于重要部门与领域,同时进一步强化对集群通信系统加密技术的研究以构建我国完善的通讯系统加密技术。
参考文献
[1]张明路.信息加密技术研究[J].现代商贸工业,2013年第05期.
[2]陈卿.浅析信息加密技术[J].硅谷,2011年第07期.
随着多业务传输平台技术(mstp)逐步成熟并在城域网中得到推广,我国的“三网合一”通信网络的建设已提上日程。目前数字通信网络技术可概括为两类:移动通信技术和永久链路通信网络技术。在光纤端口不能与终端设备实现连接的前提下,通信电缆将承担着支持上述通信技术的综合业务。采用屏蔽技术的数字通信电缆凭借对电磁场的优化,可以支持0—65ghz频段的通信,使通信电缆在“光进铜退”的时代背景下依然应用于大容量、高频率、高速率的下一代通信网络。
一、屏蔽技术及应用原理
屏蔽可有效地抵制以场的形式造成的干扰。屏蔽的原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用,而这些作用是与屏蔽结构表面上和屏蔽体内感生的电荷、电流和极化现象密切相关。
按屏蔽的作用原理,电缆屏蔽可分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽等三种形式。静电屏蔽的作用是使电场终止于屏蔽的金属表面,并将电荷送人大地;静磁屏蔽的作用是使磁场限于屏蔽体内;电磁屏蔽的作用原理是电磁波在屏蔽体表面上的反射现象,以及屏蔽金属厚度内高频能量的衰减。
二、各种屏蔽结构的优缺点
(1) 单层铜丝编织。采用这种结构的电缆柔软性好,但抗干扰能力较差,生产效率低,用铜量高,导致成本也高。
(2) 铝塑复合薄膜和单层铜丝编织。其优点是电缆抗干扰能力强,柔软性好;但缺点是编织速度慢、生产效率低用铜量高,成本高,而且电缆单位长度的重量重,不利于安装施工。
(3) 一层铝塑复合薄膜和一根排流铜导线。其优点是电缆轻,柔软,安装方便。但屏蔽性能还不太理想,尤其随着时间推移或其他原因,由于排流导线与铝层接触电阻变化或铝塑复合薄膜定型不理想,往往会引起屏蔽效能的下降。故长期本文由收集整理使用可靠性差。
(4) 单层铝塑复合薄膜和稀疏编织铜编织层。相对于上述第2种结构(编织密度高编织层)而言,其优点是生产率可成倍提高,生产成本可大幅度下降,生产过程易控制,具有较好的屏蔽效能(相对于第1、第3种结构)。
三、分析影响屏蔽电缆的选择和应用的各种因素
(一)频率范围
频率范围是设计电缆屏蔽时首先考虑的参数。频率范围关系到电缆及其连接器采用高频屏蔽还是低频屏蔽。在音频系统中,在50~60hz频段需要对用电设备屏蔽。对于射频或静电放电,则在几十兆甚至更高的频率范围内都要求设计良好的屏蔽系统。
(二)电路阻抗
低阻抗工作电路意味着存在大电流,而大电流本身会产生较强的磁场(电感较高);高阻抗工作电路意味着存在小电流,小电流本身会产生较强的电场(电容较高)。电路阻抗是选用屏蔽材料的另一个主要因素。
(三)电缆长度
电缆工作时最高传输频率的波长称为电缆传输波长。若在最高频率阶段,电缆的长度少于传输波长的二十分之一时采用低频屏蔽,但是若电缆长度大十传输波长的二十分之一,就需要采用高频屏蔽。可见,电缆在什么样的环境中以及如何接地都要受到电缆长度的影响。
四、数字通信电缆屏蔽技术的应用
(一)网状编织屏蔽
网状编织屏蔽在保持良好的柔韧性和抗挠寿命的同时,提供了超群的结构整体性。这种屏蔽对于降低低频电磁干扰是理想的选择。比起箔层屏蔽来说,网状编织屏蔽降低了环路阻抗。网状编织屏蔽在音频以及低频范围(0.03~10mhz)非常有效。通常,网状编织屏蔽覆盖越密,屏蔽效果就越好。
(二)组合屏蔽
组合屏蔽就是指采用多种屏蔽材料和屏蔽工艺的多层屏蔽。它们能够在整个频段实现最完善的屏蔽效果。箔层/网状编织屏蔽结合了箔层屏蔽磁场全覆盖与网状屏蔽整体性好、阻抗低等优点。组合屏蔽还有各种材料的箔层/网状/箔层、网状/网状或网状/螺旋等结构。
(三)接地保护
线路接地防护的目的是将过电压、电流的能量旁路入地,达到保护设备的效果。因此防护成功与否,还要看泻流是否有效,而泻流的成败,除了对防护器件的要求外,还要看接地系统的能力,所以接地也是电磁防护的重要内容。
为了提供能够长期保持低阻抗对地排流,地下部分接地体的设置应当考虑以下因素:土壤条件、接地体与土壤的接触面、接地信号的特性、接地体的长期效果。对于地上部分,应当考虑所设计的接地系统是固定的、连续的;所设计的载流量,应当满足所可能遭受的任何电流量;所设计的阻抗数值,应将地面上的建筑物或设备的电位,限定在规定的范围内。
(四)低频磁场
高导磁材料具有低磁阻,对磁通起着分路的作用,使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。当干扰电磁波的频率较低时,可采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体外部,防止扩散到屏蔽内的空间。数据电缆屏蔽主要针对外来电磁干扰。当频率低于10 mhz时,几乎任何屏蔽编织网都能发挥很好的屏蔽作用。当频率高于10mhz时,就要选用转移阻抗低的屏蔽,且屏蔽覆盖要在95%以上,以减少电磁泄漏。
【关键词】量子;通信;技术;发展
对量子信息进行研究是将量子力学作为研究基础,根据量子并行、纠缠以及不可克隆特性,探索量子编码、计算、传输的可能性,以新途径、思路、概念打破原有的芯片极限。从本质来说:量子信息是在量子物理观念上引发的效应。它的优势完全来源于量子并行,量子纠缠中的相干叠加为量子通讯提供了依据,量子密码更多的取决于波包塌缩。理论上,量子通信能够实现通信过程,最初是通过光纤实现的,由于光纤会受到自身与地理条件限制,不能实现远距离通信,所以不利于全球化。到1993年,隐形传输方式被提出,通过创建脱离实物的量子通信,用量子态进行信息传输,这就是原则上不能破译的技术。但是,我们应该看到,受环境噪声影响,量子纠缠会随着传输距离的拉长效果变差。
一、量子通信技术
(一)量子通信定义
到目前为止,量子通信依然没有准确的定义。从物力角度来看,它可以被理解为物力权限下,通过量子效应进行性能较高的通信;从信息学来看,量子通信是在量子力学原理以及量子隐形传输中的特有属性,或者利用量子测量完成信息传输的过程。
从量子基本理论来看,量子态是质子、中子、原子等粒子的具体状态,可以代表粒子旋转、能量、磁场和物理特性,它包含量子测不准原理和量子纠缠,同时也是现代物理学的重点。量子纠缠是来源一致的一对微观粒子在量子力学中的纠缠关系,同时这也是通过量子进行密码传递的基础。Heisenberg测不准原理作为力学基本原理,是同一时刻用相同精度对量子动量以及位置的测量,但是只能精确测定其中的一样结果。
(二)量子通信原理
量子通信素来具有速度快、容量大、保密性好等特征,它的过程就是量子力学原理的展现。从最典型的通信系统来说具体包含:量子态、量子测量容器与通道,拥有量子效应的有:原子、电子、光子等,它们都可以作为量子通信的信号。在这过程中,由于光信号拥有一定的传输性,所以常说的量子通信都是量子光通信。分发单光子作为实施量子通信空间的依据,利用空间技术能够实现空间量子的全球化通信,并且克服空间链路造成的距离局限。
利用纠缠量子中的隐形量子传输技术作为未来量子通信的核心,它的工作原理是:利用量子力学,由两个光子构成纠缠光子,不管它们在宇宙中距离多远,都不能分割状态。如果只是单独测量一个光子情况,可能会得到完全随机的测量结果;如果利用海森堡的测不准原理进行测量,只要测量一个光子状态,纵使它已经发生变化,另一个光子也会出现类似的变化,也就是塌缩。根据这一研究成果,Alice利用随机比特,随机转换已有的量子传输状态,在多次传输中,接受者利用量子信道接收;在对每个光子进行测量时,同时也随机改变了自己的基,一旦两人的基一样,一对互补随机数也就产生。如果此时窃听者窃听,就会破坏纠缠光子对,Alice与Bob也就发觉,所以运用这种方式进行通信是安全的。
(三)量子密码技术
从Heisenberg测不准原理我们可以知道,窃听不可能得到有效信息,与此同时,窃听量子信号也将会留下痕迹,让通信方察觉。密码技术通过这一原理判别是否存在有人窃取密码信息,保障密码安全。而密钥分配的基本原理则来源于偏振,在任意时刻,光子的偏振方向都拥有一定的随机性,所以需要在纠缠光子间分设偏振片。如果光子偏振片与偏振方向夹角较小时,通过滤光器偏振的几率很大,反之偏小。尤其是夹角为90度时,概率为0;夹角为45度时,概率是0.5,夹角是0度时,概率就是1;然后利用公开渠道告诉对方旋转方式,将检测到的光子标记为1,没有检测到的填写0,而双方都能记录的二进制数列就是密码。对于半路监听的情况,在设置偏振片的同时,偏振方向的改变,这样就会让接受者与发送者数列出现差距。
(四)量子通信的安全性
从典型的数字通信来说:对信息逐比特,并且完全加密保护,这才是实质上的安全通信。但是它不能完全保障信息安全,在长度有限的密文理论中,经不住穷举法影响。同时,伪随机码的周期性,在重复使用密钥时,理论上能够被解码,只是周期越长,解码破译难度就会越大。如果将长度有限的随机码视为密钥,长期使用虽然也会具有周期特征,但是不能确保安全性。
从传统的通信保密系统来看,使用的是线路加密与终端加密整合的方式对其保护。电话保密网,是在话音终端上利用信息通信进行加密保护,而工作密钥则是伪随机码。
二、量子通信应用与发展
和传统通信相比,量子通信具有很多优势,它具有良好的抗干扰能力,并且不需要传统信道,量子密码安全性很高,一般不能被破译,线路时延接近0,所以具有很快的传输速度。目前,量子通信已经引起很多军方和国家政府的关注。因为它能建立起无法破译的系统,所以一直是日本、欧盟、美国科研机构发展与研究的内容。
在城域通信分发与生成系统中,通过互联量子路由器,不仅能为任意量子密码机构成量子密码,还能为成对通信保密机利用,它既能用于逐比特加密,也能非实时应用。在严格的专网安全通信中,通过以量子分发系统和密钥为支撑,在城域范畴,任何两个用户都能实现逐比特密钥量子加密通信,最后形成安全性有保障的通信系统。在广域高的通信网络中,受传输信道中的长度限制,它不可能直接创建出广域的通信网络。如果分段利用量子密钥进行实时加密,就能形成安全级别较高的广域通信。它的缺点是,不能全程端与端的加密,加密节点信息需要落地,所以存在安全隐患。目前,随着空间光信道量子通信的成熟,在天基平台建立好后,就能实施范围覆盖,从而拓展量子信道传输。在这过程中,一旦量子中继与存储取得突破,就能进一步拉长量子信道的输送距离,并且运用到更宽的领域。例如:在潜安全系统中,深海潜艇与岸基指挥一直是公认的世界难题,只有运用甚长波进行系统通信,才能实现几百米水下通信,如果只是使用传统的加密方式,很难保障安全性,而利用量子隐形和存储将成为开辟潜通的新途径。
三、结束语
量子技术的应用与发展,作为现代科学与物理学的进步标志之一,它对人类发展以及科学建设都具有重要作用。因此,在实际工作中,必须充分利用通信技术,整合国内外发展经验,从各方面推进量子通信技术发展。
参考文献
[1]徐启建,金鑫,徐晓帆等.量子通信技术发展现状及应用前景分析[J].中国电子科学研究院学报,2009,4(5):491-497.
1提高射频频谱效率
数字化无线通信技术可以提高射频频谱效率,通过指定的射频频谱实现扩展的语音、数据和控制功能。例如,TDMA调制设备可灵活地使用一个信道提供多个语音会话、全双工会话、单独的语音和数据传输、控制和管理等功能,而且这一切都可根据需要灵活切换。TDMA6.25kHz等效系统可在一个许可的12.5kHz信道中实现2个虚拟信道,使支持性基础架构的使用效率提高了1倍,一个天线点即可传输2个呼叫。
2改善基本性能
数字化无线通信改善了基本性能,包括音质、私密性、电池寿命和其他功能。
1.覆盖范围广,语音通信清晰。虽然数字对讲机也像模拟对讲机一样受射频物理学影响,但仍可将数字内容完好地发送到目的地。虽然信号强度呈指数式衰退(同模拟对讲机一样),但数字纠错技术可在更大区域内还原语音质量,几乎不存在失真现象。
2.抗静电和噪音。数字接收机拒绝接收它们认为是错误的信号,虽然会产生短暂的中断或机械类噪音,但绝不会出现模拟系统那样的长时间静电噪音。只要接收机可理解数字语音信号,就能对其进行编码,然后清晰地还原语音。部分数字系统的发射机采用背景噪音抑制技术,使背景人群或交通噪音不会被发射出去。
3.在不失真的前提下实现私密性。数字系统可提供出色的语音质量和通话私密性,无需额外的硬件或改变接收端的传输质量。模拟系统通常在呼叫开始时发送用于接收机解密语音的信息,如果有人后来加入通话就无法接收解密信息,也就无法理解通话内容。而数字系统将解密信息每秒重复若干次,这样后来加入通话的人也能接收私密通话。数字系统允许将不同用户编入不同的私密工作组,每组使用不同的加密密钥,因此一个工作组不受另一工作组的操作干扰。
4.延长电池寿命。由于TDMA数字系统把耗电的发射分成独立的2个时隙,与相同功率的模拟系统相比,每次发射只用一半的电池电量,因此数字对讲机的电池运行时间比模拟对讲机通常延长40%。
5.灵活性。除语音外,数字对讲机还可提供双时隙TDMA系统的第2个时隙,可用于第2个呼叫、调度数据、增强的呼叫控制、强占式紧急呼叫、反向信道信令等其他功能。经过配置后,数字系统可灵活地满足移动企业的特定需要,提高现场响应速度和工作效率。
3实现快速、集成的数据访问
1.提高操作控制能力、容量和效率。数字化无线通信实现了快速、集成的数据访问,允许员工现场访问操作信息。由于需要安装、培训和支持的系统只有一套,因此即时访问语音和数据变得简单、经济。命令和控制应用程序的集成,使调度、安全、任务安排和其他职能部门的响应速度更加迅速。
2.发挥对讲机语音和数据功能的威力。有一点需要明确,对讲机系统的数据服务无法使用户登录网络,发送视频图像,或实现办公桌面同步化,它不支持这类带宽应用型功能。但是,对一些旨在提高效率的应用,比如短消息、位置服务、简单的数据库查询、条形码读取以及填表等,数字对讲机是一项非常适用的技术。当它部署到经许可的专用通信系统时,没有月度费用,也不依赖公共运营商,而且可以控制员工访问应用程序。
3.增加了应用程序,简化了集成流程。与模拟对讲机系统获取数据相比,数字对讲机支持业界标准协议,如IP寻址和IP数据包服务。数字对讲机无需外置调制解调器,便可通过USB或以太网等标准网络接口直接连接计算机设备,简化了与其他应用程序的集成过程,降低了集成成本,同时大大增加了组织可以部署的潜在应用程序的数量。
4.按需灵活分配语音和数据信道。有了数字语音/数据系统后,就不需再为语音和数据通信分配专用的系统和信道。相反,员工只需一套系统就能灵活地满足现场的不同需要。一套携带方便、操作简单的设备,可有助提高工作效率,并获得所需的无线信息。基于IP网络的MOTOTRBO数字对讲通信系统,利用时分多址(TDMA)数字技术来改善传统模拟对讲系统的基本功能和系统性能,频道数量与频谱效率提高了一倍,并且通过IP网络轻松扩展到不同区域,能够突破盲区和穿过被屏蔽的区域,真正完成通信的最后一英里。