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
第四代移动通信技术中采用了智能天线技术，智能天线一般是指安装在基站的天线，主要是通过能够编程的电子相位关系来确定方向性。智能天线技术采用的是SDMA，而SDMA是卫星通信方式的一种，主要是利用天线的方向性来确定范围，也就是频域，从而减少了成本，增加了收益。SDMA是利用空间分割来划分信道，采用智能天线技术可以改善信号质量，4G移动通信技术广泛采用这一能够降低建设成本的技术。另外，为了提高移动通信系统的性能，4G移动移动技术还采用了无线链路增强技术，像分集技术和多输入多输出（MIMO）技术，为数据的高速传输提供了技术支持。
2、4G移动通信技术的安全缺陷继解决措施
病毒，一般来说，是有些计算机操作人员恶意制造的一些计算机操作指令，载入在一些人们常用的软件和网页当中传播，破坏计算机的信息安全。病毒对网络通信的破坏是猝不及防的，而且其传播速度很快，在很短的时间内能让成千上万的文件或者程序受到攻击。而且病毒自身繁殖性也很强，一旦遭到病毒侵害的程序就会自身复制，能够像生物病毒一样繁殖下去，对通信安全将造成巨大的危害。黑客，一般都拥有大量的计算机相关的技能，能够轻易侵入别人的电脑或者拿别人的电脑当跳板再入侵其他的电脑来窃取用户信息，或者破坏通信信息安全。黑客非法地对国家政府、军事情报机关的网络、军事指挥系统、公司企业的计算机系统进行窃听、篡改，以达到危害国家安全，破坏社会稳定，致使企业造成损失，这将对用户的通信安全产生巨大的威胁。网络服务器或者浏览器本身存在的安全缺陷，极易被一些恶意软件携带的病毒攻击，而这些病毒经常不容易被发现，最终对通信和信息交换造成破坏。科技不断地发展，我们有信心解决以上提出的安全问题，为了有效地解决，我们在4G移动通信技术研究和开发的过程中一定要严密把控各方面的环节，确保第四代移动通信技术对于用户数据的信息安全。采取增加网络防火墙，使用更加复杂的秘钥等措施，提高系统的抗攻击能力，在不影响数据安全和完整性的前提下，同时提高系统的恢复能力。同时，各国政府也要成立专门的机构，出台相关的法律法规，增加对网络安全管理人员的培养，普及安全知识，同时加大对安全保护措施的投资力度，对危害通信安全和网络安全的不法分子严惩不贷。
3、结语
关键词：微波技术；多媒体技术；电磁仿真；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0084-02
一、引言
当今社会，无线通信技术已经遍及生产生活的各个领域，而实现无线通信的最重要载体就是电磁波[1]。其中“微波技术与天线”是这些学科专业中的一门关键课程。该课程理论性较强，且概念抽象，不易理解和学习[2，3]，对如何讲授这门课程的老师及如何学好这门课程的学生都是一个不小的挑战。同时，该课程的工程实践性强，学生不仅要学好理论知识，还要掌握常用微波元件和天线的设计方法，以及相关仪器的使用。由于微波测量仪器的价格昂贵，学校采购数量有限，很难满足每一位同学的实验操作需求[4]。因此，本文探讨了如何在传统教学中，将现代多媒体技术与EDA电磁仿真软件相结合，合理融入到教学过程中。通过多媒体技术，使抽象的概念更加形象和直观，便于学生理解。
二、理论教学改革
1.合理安排教学内容。“微波技术与天线”既是一门理论课程，也是一门工程实践性较强的课程，其主要内容包括微波技术与天线两大部分。其中微波技术又包含传输线理论、波导及网络分析，以及常用微波器件设计等内容；天线技术主要包括天线的基本概念，常见天线基本原理，课程结构如图1所示。其中，红色方框部分应作为课堂讲解的重点内容；虚线框中内容具有较强的工程实践性，授课教师应对相关内容做一些详细介绍，同时对学习兴趣浓厚的学生做一些研究方向的指引。另外，红色方框部分的学习过程涉及大量的数学知识，包括高等数学、复变函数和矩阵理论等知识，还涉及电路、电磁场和电磁波等基础理论，学习比较枯燥且容易忘记。教师讲授时需要多花一些课时，并且强调学习这部分的重要性。在课后需要给学生安排一定的课后作业或临时测验，起到巩固知识、加深理解的作用。
2.合理使用多媒体技术。“微波技术与天线”课程中的很多概念抽象复杂，仅仅使用简单的文字描述或静态图片展示很难理解。通过使用现代多媒体技术可将抽象的概念形象化，利用彩色图片及动画等技术手段将抽象难懂的知识生动直观地展示给学生。例如“场”这一概念，很多学生反映难以理解。多媒体这一教学手段可以很生动、形象地去表达“场”这一看不见摸不着的物质，帮助学生去建立或者重构“场”在他们大脑中的印象，避免教师在“场”教学中的枯燥乏味，从而达到良好的教学效果[5]。
另外，在讲授无耗传输线工作状态、规则金属波导中的场时，也可采用多媒体教学。如对矩形波导中TE10模的电场、磁场以及三维场分布，可以采用多媒体动画的形式来呈现，这样就会使学生更加直观、深入地认识矩形波导中的场分布，加深理解，提高教学效果。对于各种不同的天线结构，可借助幻灯片，收集一些相关的图片展示给学生，加深学生对相关知识的认识与理解。
三、电磁仿真软件
“微波技术与天线”是一门实践性强的课程，由于该课程的实验仪器都非常昂贵，且学生人数较多，实验过程中的仪器管理与维护等需要耗费大量时间，并且在有限的时间内难以让每位同学亲手操作一遍，因此可以使用现有的EDA电磁仿真软件来解决上述问题。目前，常用的微波仿真软件有CST、Ansys HFSS、ADS与Ansys Designer等，并且都提供了相应的学生免费版，免费版完全可以满足课程教学的需求。利用这些软件可以让学生对“微波技术与天线”课程中的常用微波器件及天线进行仿真设计。在仿真实验中，可以加深学生对相关物理概念的理解，以及对理论知识的掌握，同时增强学生们的学习兴趣。图2所示为利用三维电磁仿真软件设计和模拟微波器件的图形界面。
四、课程网站建设
近年来，网络教学作为一种新型、高效的教学方式，很好地弥补了传统教育的不足，也推动了高等院校的教育改革[6]。通过精品课程网站，学生可以跳出传统教学在时间、空间上的制约，通过网站复习课堂上的知识，利用网站上的资源进行更深层次的学习，还可以与老师留言交流。精品课程网站逐渐成为了运用互联网技术改善教学质量、增进师生间交流的一种有效方式。
微波技术是研究微波信号产生、放大、传输、发射、接收、变换及测量等技术的学科，在卫星通信、移动通信、雷达、微波遥感等领域得到了广泛的应用。“微波技术”作为一门重要的专业基础课，是后续“移动通信”、“微波通信”等课程的重要基础。“微波技术”课程涉及到电磁场理论和微波网络系统以及天线技术，内容广泛，理论性强，信息量大，所用到的高等数学、物理学、电磁场与电磁波等知识较多，是电子与通信相关专业比较难学的一门专业基础课。
目前，传统的微波技术教学存在一些问题。首先，教学方法比较单一，大多数时候还是采用课堂上ppt讲解和板书的授课方式，这有助于进行严谨的理论推导，但讲课效率却无法充分提高；其次，在有限的课堂教学中仅能将基本的概念、原理、方法教给学生，而对微波技术的发展前沿，更深层次的知识点，发散性、探索性的问题涉及较少。建设《微波技术》精品课程网站是配合教学现状，进行网络教学改革的实践。将网络教学与课堂教学有机结合起来，是对以现代信息技术为基础的新型教学方法和教学模式的探索。能够充分发挥学生学习的积极性和自主能动性，从而提高教学质量。
本教研组运用新型的Web前后端技术，采用B/S（浏览器/服务器）架构，使用近年来新兴的Node.Js搭建后端服务器[7]，使用Nosql数据库MongoDB做为数据库，使用jquery、Bootstrap等前端类库和技术搭建一个性能、体验良好的《微波技术》课程网站[8]，并采用响应式设计进行多终端适配，使网站适应PC、手机等不同尺寸的设备。该网站不但丰富了该课程的教学手段，而且改善了教学质量，增进了同学与老师之间的沟通与交流。
五、结论
本文分析了“微波技术与天线”课程的内容特点及教学难点，并对传统教学方法提出了一些改进措施。通过合理安排教学内容及运用多媒体技术来提高教学质量。同时，开发和建立了相应的课程网站，该网站为学生提供观看视频课程、资料下载、查看老师文章、向老师留言提问等功能，为老师建立一个后台管理系统，提供文章的和管理、视频资源上传、回复学生留言等功能，有效提高了该课程的教学质量。
参考文献：
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[3]蒋铁珍，廖同庆.《微波技术与天线》教学：与工程应用相结合[J].教育与教学研究，2014，28（06）：78-80.
[4]李新营，曹雪.《微波技术与天线》教学的研究与探讨[J].物理通报，2014，（12）：25-27.
[5]李素萍，吴伟.《微波技术与天线》课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2011，（08）：108-109.
[6]高思礼.教育部启动精品课程建设工作[J].中国大学教学，2003.
【关键词】CDMA系统;多用户检测;圆阵天线
1.引言
码分多址（code division multiple acce-ss，CDMA）系统作为一个自干扰系统，它存在的多址干扰（Multiple Access Inter-ference，MAI）是限制CDMA系统容量和性能的主要因素。在抗MAI方面，近年的研究主要提出了多用户检测、扩频码设计和智能天线技术[1]。其中多用户检测和智能天线技术在对抗MAI方面效果较突出[2]。然而现有的多用户检测只在消除小区内干扰方面取得了较好的效果，而小区间的干扰问题没有解决，智能天线技术很好的解决了这一问题。因此，本文主要探讨基于智能天线与多用户检测技术的联合抗干扰技术。
2.联合抗干扰模型
智能天线分为圆阵和线阵两大类。圆阵与线阵相比，能提供俯仰角的估计，不仅能在水平面内全向扫描，也能产生最大值指向阵面法线方向的单波束方向图进行全向波束赋形，直接对准用户的接收端，还能通过自动调整各个阵元的加权因子，来控制其方向图。故论文以圆阵天线作为接收端的接收天线，以消除小区间干扰。
圆阵天线的阵因子为：
（1）
其中，An为激励电流的幅值，在此为一定值，所以讨论阵因子时它不作考虑。
是第n个单元的角位置，an为激励电流的相位，为了方便下面的讨论，这里我们假设an=0。
则由式（1）得：
（2）
（3）
式中：
，
天线的阵因子为：，，wi为各天线单元加权值。
阵列天线实质上是一个空域滤波器，但对小区内存在的干扰并无明显改善。因此，论文同时引入能有效消除小区内干扰的多用户检测技术。
为了与圆阵天线合理匹配，减小系统复杂度并减小背景噪声，我们选择了多用户检测中的线性变换方式的最小均方误差检测（MMSE）。
其基本思想是使第k个用户发送的信号与估计值的均误方差值最小。为了使接收端信号的判决比特与发送端传输比特bk之间的均方误差最小，现定义第k个用户的线性变换函数wk，满足：
（4）
令，K*K阶的矩阵表示K个用户之间的线性变换矩阵，则MMSE准则下的线性检测问题转换为：
（5）
要求矩阵W以满足上式，则令：
可以解得最小均误方差准则下的线性变换矩阵：
（6）
因此，MMSE线性检测器后的判决输出为：
（7）
3.仿真
利用Matlab进行仿真。联合抗干扰模型分为圆环阵列天线与MMSE检测两个部分。首先，在不考虑系统中所有用户的地理位置分布情况下，选择采用圆阵天线作为接收天线和不采用两种设置，设载波波长为，阵元间距d为载波波长的二分之一，即。圆环阵列天线的阵元数设为8，方位角为（-90o，90o），仰角为（0o，90o）。两种设置在天线接收信号后都采用MMSE最小均方误差法对输出信号进行判决。结果如图1所示。
由图1可知，只有MMSE检测的CDMA系统，信噪比从0dB达到8dB的这一过程中，误码率性能有所改善，但不明显。而引合抗干扰的CDMA系统，误码率性能已经大大下降，达到一个数量级以上。
图1 联合抗干扰引入前后CDMA系统误码率
和信噪比关系图
4.结论
论文论述了基于圆阵天线与MMSE检测的联合抗干扰技术。提出了使用八阵元圆环阵列天线作为接收天线，以MMSE检测作为检测算法的联合抗干扰模型。实验结果表明，引合抗干扰后，系统的误码率性能明显改善，系统容量从而得到了提升。
参考文献
[1]Guerci J.R.，Driscoll T.，Hannigan R.，etc..Next Generation Affordable Smart Antennas[J].Microwave Journal，2014，57（1）：24-40.
[2]Botsinis Panagiotis，Ng Soon Xin，Hanzo Lajos.Fixed-Complexity Quantum-Assisted Multi-User Detection for CDMA and SDMA[J].Communications，IEEE Transactions on，2014，62（3）：990-1000.
关键词：蝶形，微带天线，阵列
引言
微带天线作为一种新型的天线，与普通天线相比，具有不可替代的优势。它具有体积小、重量轻、平面结构等特点，可以很容易地与导弹和卫星等结合。此外，微带天线也有结构紧凑，性能稳定等特性，易于使用的印刷电路技术和大批量制造技术。因此，微带天线以其独特的优势得到在无线通信系统更广泛的应用。近年来，许多研究人员通过努力研究了多种天线技术来克服或减少微带天线一些不足之处[1~3]。然而，以上这些天线定向性不能满足无线通信的要求。因此，有必要研究低成本、高增益的WiMAX阵列天线。
本文提出了一种用于WiMAX的新型微带阵列天线。天线采用独特的布局，包括两层辐射带，该天线提供了一个由5.3至5.9GHz的带宽，能很好应用于WiMAX通信系统中。
一.天线结构
蝶形微带阵列天线结构如图1所示，天线的辐射单元包括两个对称的印刷带。天线的上层辐射带包括八个辐射单元，辐射单元的长度为a=10mm，宽为b=8mm，底部辐射带结构与顶层相反。微带天线的尺寸354mm×50mm。两层辐射层均印制在teflon基体上，其介电常数为2.65，厚度为1mm。上下两层对称的辐射单元与相邻的馈线网络单元连接，结构形状如同蝶形。科技论文，微带天线。科技论文，微带天线。
图1 蝶形微带阵列天线结构
二. 仿真与实测结果分析
制作的微带阵列天线如图2所示，天线的测量结果由R3765CH网络分析仪给出。科技论文，微带天线。图3~5为微带天线仿真与实测辐射模式。科技论文，微带天线。仿真结果（虚线）与实测结果（实线）相对应。从图3~5中可以看出，仿真与实测结果一致。阵列天线在5.3GHz时，E面的最大增益达到22.14dBi。良好的定向性能。所测天线在5.9GHz时H面半波束宽度达到最大，为105.44°，增益为6.53dBi。以上辐射模式结果表明在整个频段内天线具有较好的辐射效率，同时天线具有重量轻，低剖面，易于平面电路集成等特点。
图2 阵列天线的照片
图3远场辐射模式，f=5.3GHz
图4 远场辐射模式，f=5.5GHz
图5 远场辐射模式，f=5.9GHz
三. 总结
本文提出了一种16单元的蝶形振子阵列天线，所测天线在驻波比小于1.45时带宽为5.3~5.9GHz。科技论文，微带天线。天线在5.3GHz时E面的最大增益为22.14dBi，H面在5.9GHz时最大波束宽度为105.44°。科技论文，微带天线。测量结果表明该天线能够满足WiMAX频段通信要求。
参考文献
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关键词：复杂系统；自组织；协同分集；协同编码
中图分类号：TN911.3 文献标识码：A
文章编号：1004373X(2008)0503703
Technology Route and Research Present State of MIMO Wireless Transmission Diverisity
and Coding Technology Based on Complex System Self-organizing
XIAO Hailin NIE Zaiping2
(1.College of Information and Communication,Guilin University of Electronic Science and Technology,Guilin,541004,China;
2.College of Electronic Engineering,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu,610054,China)
Abstract：Space-time coding technolgy is proposed by combing space diversity and coding modulation technology to obtain diversity and coding gain,and excellently resist fading performance.Traditional space-tiem coding and Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) technique exploit space diverisity through multple transmit receive antennas.However,due to the size of a mobile and carrier frequency consrraints,achieving space diverisity though multiple antennas may not be possible.Cooperative deversity has recently emerged as an alternative way to achieve diversity and coding gain,which has not feedback of Channel State Information(CSI),dynamic resource allocation is proposed,and also improve end-to-end communication quality of service and channel capacity.
Keywords：complex system;self-organnization;cooperative diversity;cooperative coding
1 引 言
随着移动通信业务规模和种类的迅速发展，如何有效地利用相对贫乏的频谱资源提供更高质量、更高速率的通信服务是亟待解决的难题。最近Foschini等学者从理论和实验上验证了移动通信两端应用多天线收发(即MIMO技术)，可充分利用信号的空间特性，明显改善通信质量和频谱利用率，在学术界和工业界引起了高度的重视。
MIMO技术虽然被认为是解决现有无线通信瓶颈，提高通信容量和通信质量的关键技术，但由于MIMO信号的传输机制复杂度，严重限制其工程可实现性。另外，复杂的无线通信环境也加大了MIMO技术的工程实现难度。
基于复杂系统自组织MIMO无线传输分集和编码技术，能对抗复杂多变的无线通信环境，继而显著改善系统性能，能从物理的角度解释信号复杂传输机制，获得分集增益，无需通过信道反馈信息，动态分配资源,提高了端到端的通信服务质量(QoS)和信道容量。
2 基于复杂系统自组织MIMO无线传输分集和编码技术研究现状
近年来，基于多发多收天线技术[1，2]的MIMO矢量传输方法提供了从根本上提高无线通信系统信道容量和频谱利用率的新途径。然而，与常规单天线收发通信系统相比，MIMO通信系统中多天线的应用面临大量亟待研究的问题。
2.1 多天线分集系统理论研究
天线分集是一种对付移动通信衰落的有效技术，其基本原理在于经历不同衰落的多径信号仅仅是部分相关的，他们同时处于深衰落的概率很低，适当合并他们则可能提高链路的可靠性，从而提升传输的数据速率或降低系统的发射功率。决定分集性能的重要因素是分集支路之间的相关性，为获得良好的分集性能[3，4]，要求该相关性系数低于0.7。天线分集主要包括空间分集、极化分集和角度分集，他们分属于天线分集中的空间、极化与角度维，实际中难以独立应用各维，而是多维联合应用。如何协调分集技术，降低信号空域相关性，提高信息的传输速率是信息论方法研究还未解决的难题。
2.2 空时编、解码与处理
空时编、解码与处理是实现MIMO的关键技术[5-8]，传输信息首先经空时编码形成多个数据子流，由多天线发射阵的各天线并行发射出去，经无线多径信道传输后，多天线多通道接收机将多路接收信号空时处理算法分离数据流并解码，以实现近于最佳的处理。典型代表为空时格形码和空时分组码。空时网格码要求矢量Viterbi算法译码，设备相当复杂。空时分组码提供的分集增益和空时网格码一样,都与发射天线数相等，不足之处是提供的编码增益最小，甚至为0。除这两种编码外，还有几种先进的空时编码，如线性扩展码、正交空时分组编码(OSTBC)、线性扩展空时码以及Turbo编码等。然而，至今还不清楚究竟哪种编码最好、采用哪种编码技术对接收数据解调和译码效果最佳。
2.3 复杂性科学
关键词：4G通信；关键技术；智能天线；特点
1 4G通信的简述
1.1 4G通信的定义
4G是第四代通讯技术的简称，G是generation（一代）的简称。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。
1.2 4G通信的特点
（1）传输速率更快。4G系统的目标速率对于大范围高速移动用户（250km/11）数据速率为2Mbi“s，对于中速移动用户（60 knl，}1）数据速率为20Mbi魄，对于低速移动用户（室内或步行者）数据速率为100Mbi洮；
（2）信道带宽更宽。研究未来4G信道的带宽将达到100MHz或更高，而3G网络的带宽在5～20MHz之间；
（3）系统容量更大。将采用新的网络技术（如空分多址技术等）来极大地提高系统的容量，以满足未来大信息量的需求；
（4）智能性更高。4G系统的智能性更高，它将能自适应地进行资源分配，处理变化的业务流和适应不同的信道环境，使得系统兼容性更高，4G网络中的智能处理器将能够处理节点故障或基站超载，4G通信终端设备的设计和操作也将智能化；
（5）实现更高质量的多媒体通信。4G系统能提供包括语音、数据、影像等无线多媒体通信服务，大量信息透过宽频信道传输，让用户可以在任何时间、任何地点接入到系统中；
（6）业务的多样性。在未来的全球通信中，人们所需的是多媒体通信，因此个人通信、信息系统、广播和娱乐等各行业将会结合成一个整体，提供给用户更广泛的服务与应用。
2 4G移动通信技术的关键技术
2.1 OFDM
OFDM即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Mullti-CarrierModulation，多载波调制的一种，OFDM技术有很多优点：可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率；适合高速数据传输；抗衰落能力强；抗码间干扰（ISl）能力强。
2.2 智能天线（SA）与多人多出天线（MIMO）技术
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术，智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量，其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的接收和发射，同时通过基带数字信号处理器，对各个天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形，目前智能天线的工作方式主要有两种：全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。
2.3 编码调制技术
LTE上行调制方式主要采用位移BPSK（π/2-shift BPSK），QPSK和16QAM，下行主要采用QPSK，16QAM和64QAM，上行采用位移BPSK技术可以进一步降低DFT-S-OFDM的峰均比，此外，可以通过频域滤波、选择性映射（SLM）、部分传输序列（PTS）等技术进一步降低系统峰均比，在信道编码方面，LTE采用Turbo码，Turbo码采用了一种并行级联的结构，将卷积码和随机交织器巧妙地结合在一起，实现了随机编码的思想，译码采用软输入软输出（SISO）迭带译码算法，每个分量译码器都有三种不同类型的软输人：信息比特、校验信息、先验信息，各分量译码器之间插入交织器，构成迭代译码结构，使得译码器的输出比特逼近最大似然。
2.4 软件无线电技术
软件无线电就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等，即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成，软件无线电的核心技术是用宽频带的无线接收机来代替原来的窄带接收机，将宽带模数变换器（A，D）及数模变换器（D，A）尽可能地靠近射频天线，建立一个具有“A/D―DSP_D，A”模型的开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，从而使无线电的各种功能模块尽可能多的采用可编程软件来实现，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。总之，软件无线电是一种以现代通信理论为基础、以数字信号处理为核心、以微电子技术为支持的基于数字信号处理（DSP）芯片，以软件为核心的崭新的无线通信体系结构，在4G众多关键技术中，软件无线电技术是通向未来4G的桥梁，它不仅能降低开发风险，还更易于开发系列型产品，此外，它还减少了硅芯片的使用量，从而降低了运算器件的价格，其开放的结构也会允许多方运营的介入。
3 结论
随着科学技术的不断发展，现代通信时代已经步入4G时代，而且我国也已经颁发了4G牌照，因此，必须重视4G通信的中的关键技术，使其能够更好地为人民服务。
[参考文献]
关键词：RFID；标签天线；远程宠物管理系统
中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01
一、RFID标签天线
RFID是无线射频识别技术，也叫做电子标签。RFID标签天线是一种通信的感应天线，能够利用射频识别技术自动识别特定的对象[1]。电子标签目前已经被广泛应用在现代人们生活的方方面面。本论文通过对远程宠物管理系统这一项目的介绍，来简要分析对适用于多种环境的RFID标签天线的研究。
二、环境对RFID标签天线的影响
在应用的过程中，都要将RFID标签放到需要识别的物体上。在设计和使用的过程中，一定要考虑实际情况，因为读写器与标签之间还可能隔着包装等。
同时我们还应该意识到，天线的性能也会受到环境等因素的影响。天线周围有水和金属时，这种影响会十分明显。本论文设计的RFID标签天线是一个远程宠物管理系统，经实际验证，这个RFID标签天线能够适用于多种环境。
三、远程宠物管理系统总体描述
（一）主要组成部分
本论文所设计的远程宠物管理系统，采用了最新的双频识别技术，实现了对宠物的远程管理，系统主要由远程宠物电子身份证、远程宠物电子身份识别器、手持PDA读写器和中心服务器四个部分组成。四个部分的具体介绍如下：（1）远程宠物电子身份证：采用2.4～2.5GHz与13.56MHz波段，可存储大量信息，低功耗、低辐射，对宠物健康无负面影响。（2）远程宠物电子身份识别器：识别距离可在50米范围内调节，可穿透障碍物识别宠物电子身份证；（3）手持PDA读写器：基于PDA直接对宠物电子身份证进行识别，手持PDA读写器与PDA之间可通过蓝牙、串口、CF口相连；（4）中心服务器：手持PDA读写器与中心服务器通过蓝牙、无线局域网或GPRS相连。
远程宠物管理系统的产品式样主要分为两种：手持PDA识别器和远程电子身份证。
（二）主要功能
本论文的远程宠物管理系统的主要功能有：（1）宠物电子身份证的远距离识别和读写；（2）宠物定位和搜索；（3）信息公告和；（4）丢失宠物查找。
（三）主要性能指标
（1）宠物识别距离不低于50米；（2）宠物移动速度不大于80公里/小时时，对宠物识别没有影响；（3）同时识别的最大宠物数量，不小于300只；（4）电子身份证发射功率小于-3db；（5）识别器的识别速度，不低于300个/秒；（6）宠物电子身份证的功耗小于0.3mW，普通纽扣电池的使用寿命大于2年。
四、远程宠物管理系统技术原理
宠物电子身份证使用了128个频道、2.4G到2.5GHzISM的微波段，频道带宽13.56MHz以及8MHz的双频识别技术，每张宠物电子身份证的ID号全球唯一，并可存储主人、地址、电话、出生日期、防疫信息、图片等大量信息。同时宠物电子身份证可远程加密读写。
远程宠物身份识别器可远距离穿透障碍物搜寻、定位宠物，当宠物防疫过期或为失踪宠物，远程身份识别器可发出报警音和振动提醒，并锁定宠物。
手持PDA读写器可和PDA通过蓝牙、串口、CF口相联，实时读取宠物信息，并发送到PDA上显示，手持PDA读写器可通过蓝牙、无线局域网、GPRS和中心数据库联接，获取最新的宠物信息。中心服务器为数据库服务系统，可以对宠物的相应信息进行查询。
五、项目创新内容
（一）应用创新
目前，对宠物的身份识别主要通过传统犬牌、二维条码、植入式芯片这三种方式。
传统犬牌容易伪造，通过人眼近距离识别，已基本上被淘汰；二维条码较难伪造，但识别距离只有几个厘米，识别时必须抓住宠物，识别效率低；植入式芯片是目前最新出现的宠物识别技术，植入式芯片无法伪造，识别距离可达到几十厘米。但植入式芯片也存在以下两个缺陷：（1）识别距离短，无法在户外识别屋内的宠物；（2）植入方式对宠物存在一定健康影响，许多宠物主人无法接受。
采用双频识别技术的远程宠物管理系统，有很多优势：（1）无法伪造；（2）可远距离穿透障碍物识别，识别距离可在50米范围内调节，可户外对屋内宠物进行身份识别；（3）可授权读写，可根据宠物的状况对识别体进行读写，存储最新的宠物信息；（4）对宠物健康无负面影响；（5）识别速度快，每秒可识别300只宠物，无需抓住、靠近宠物；（6）产品已通过浙江省计量科学研究院检测，相关技术指标满足全部要求。
（二）结构创新
电子犬牌结构小，可悬挂于宠物上，质量轻，对宠物无负面影响，具有卡通、精灵、宠物等多种造型。
六、项目技术开发可行性
（一）项目技术发展现状
本项目涉及的核心技术包括：2.4G～2.5GHz射频识别技术，13.56MHz射频识别技术。下面对目前这些相关技术的研究、开况做如下的简要介绍。（1）2.4G～2.5GHz射频识别技术。2.4G～2.5GHzISM频段是使用最多的短距离无线通信频段，基于该频段的短距离无线通信技术已经比较成熟[2]，具有公认的标准和产品，如ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、无线USB、无线局域网等。（2）13.56MHz射频识别技术。基于13.56MHz射频识别技术的无线标准有NFC，ISO15693等。主要产品有Philips公司的RC500芯片，Melexis公司的MLX12115等。
七、结束语
本论文简要介绍了远程宠物管理系统，从中我们可以看出RFID标签天线能够适用于多种环境。RFID标签天线技术有着非常广阔的发展前景。
参考文献：
【关键词】天线测量 远场距离 基站天线
1 引言
天线专业有史以来，出现过的方向图远场测量最小距离准则有三个，分别是：R≥2D2/λ、R≥2（D+d）2/λ、R≥2（D2+d2）/λ。其中，R是收发天线之间的最小距离准则要求，λ是工作波长，D是被测天线的最大口径尺寸，d是源天线的最大口径尺寸。在不同的文献中，上述公式的字母和符号选择可以不同，且根据天线互易定理，所分析的被测天线对象可能处于接收状态，也可能处于发射状态，源天线也是如此。凡此种种，并不影响分析和推导，故下文概不作分辨。
天线的远场测量技术起源于上个世纪初，已逾百年。在二战之后，远场测量的技术原理已臻完善，至今并无创新。早在1947年，贝尔实验室的天线专家们了天线测量文献，以π/8的口径平方率相差为条件，导出了2D2/λ为远场测量的最小距离准则[1]。三十余年后，天线泰斗Hansen在1984年的文献[2]中对远场测量最小距离准则作了相关结论：“2D2/λ远场距离准则的应用由来已久，它在被测天线口径上产生π/8的平方率相差，对-25dB副瓣量级的方向图测量误差是忽略不计的，对方向性系数（增益）的测量误差在0.1dB量级……。”如今，移动通信基站天线的方向图第一副瓣仅在-20～-13dB量级范围，远远没有越过Hansen的-25dB副瓣量级。因此可以预计，采用2D2/λ作为移动通信基站天线远场测量最小距离准则的条件应该是充分的。
与此同时，半个多世纪以来，英文版的天线教科书也是以2D2/λ作为方向图远场测量最小距离准则，最具代表性的如Kraus[3]、Balanis[4]、Stutzman和Thiele[5]等多位天线泰斗所著的三套天线教科书。
另外，权威专业组织国际“IEEE天线术语定义标准”[6-10]，从1969年到2004年，历经数次修订，始终选择2D2/λ作为最小距离准则；同时，相应的“IEEE天线测量方法标准”也是一直采用该准则，详见2008年修订版[11]。
然而，在1947年的文献[1]之后，Rhodes[12]撰文在1954年指出，实际的源天线口径d并非无穷小的点源，由此远场测量最小距离准则应该修改为2（D+d）2/λ。尽管这一准则后来并未获得普遍采用，但业界的确同时存在这两种声音。直到1989年，Uno和Adachi发表了长篇文献[13]，结合理论分析、数值仿真以及大量的天线测量比对，证明了：哪怕是口径d的尺寸增大到与D一样，远场距离准则依然是2D2/λ，而且采用2（D+d）2/λ作为准则反而是不恰当的。更为惊奇的结论是，Uno和Adachi还证明，当d越大但同时只要d不超过D时，在2D2/λ的同样测量距离上得到的方向图副瓣的误差较d=0时的情况反而会更小。至于Rhodes[12]的文献，观察后很容易发现2（D+d）2/λ准则的推导其实是足够充分的条件但并不必要。此后至今，西方世界的2D2/λ准则始终是唯一的声音，没有改变。
在中国，天线测量研究的起源时间介于Rhodes的1954年与Uno & Adachi的1989年之间，标志性的著作是毛乃宏教授1987年出版的《天线测量手册》[14]，其中公式（1.18）引用了Rhodes 1954年的2（D+d）2/λ作为准则。此后相当长的时期，中国相关的天线教科书和相关的天线标准制订，主要引用2（D+d）2/λ公式作为最小距离准则。例如，1988年的国家标准《GB 9410-1988移动通信天线通用技术规范》[15]特别注明：当d>0时，需要采用2（D+d）2/λ；1996年的国家军用标准《SJ 20583-96宽带天线通用规范》[16]和2000年的通信行业标准《YD/T 1059-2000移动通信系统基站天线技术条件》[17]也都是采用2（D+d）2/λ作为准则；2000年的教科书《天线技术》[18]也是如此选择距离准则。
2（D+d）2/λ准则的废除来自通信行业标准《YD/T 1059-2000移动通信系统基站天线技术条件》[17]在2004年的修订版[19]。由于在长期的测量应用中发现，采用2（D+d）2/λ测量GSM 960MHz频点的基站天线时，较大口径的被测天线尺寸达到D=2.6m，源天线尺寸达到d=0.86m，于是采用2（D+d）2/λ可计算出R=77m；即使典型的被测天线口径尺寸为2.0m时，测量距离也达到R=53m。相比之下，采用2D2/λ距离准则的结果分别是R=44m和26m。照此推算，收发距离R=53～77m的远场测量暗室的土建长度尺寸需为70～90m，建筑净空跨度和高度需为35～45m，满足这样条件的远场测量暗室的造价将是一个天文数字，目前在全球移动通信领域尚未见到。而R=26～44m的远场测量暗室经过努力是可以实现的。2004年，标准YD/T 1059在第二次修订[19]时，包含天线测量专业著名学者在内的修订版专家组成员一致同意，将最小距离准则修订为2（D2+d2）/λ。此后，其他相关天线标准在修订和制订时，例如参考文献[20]、[21]所指的标准，一律仿效2（D2+d2）/λ作为新的远场最小距离准则。显然，该准则的推出，其条件的严酷程度介于前两个准则之间，缓和了两方面的矛盾，但缺乏合适的理论依据支撑。
近年来，国内天线专业很关注这一问题。在王小谟、张光义两位院士主编的16册《雷达技术丛书》中，其2005年出版的第3分册《雷达天线技术》[22]指出：准则R≥2D2/λ是正确的，准则R≥2（D+d）2/λ是不合适的，相当于将1989年Uno和Adachi的IEEE文献的结论再次作了强调。至于近年来在国内出现并应用的准则2（D2+d2）/λ，只是短暂平衡各方矛盾的一时之选。
近30年来，中国的移动通信应用高速发展，推动了基站天线的发展，相应的天线远场测量也焕发了新的生命。在基站天线测量中，源天线尺寸d几乎具有与被测天线尺寸D相比拟的量级，在笔者所查阅到的参考文献中，尚未见到对于d对距离准则影响的严格分析，这一问题讨论的学术意义和工程应用意义十分重大，下文将予以深入的分析研究。
2 源天线尺寸d对远场测量最小距离的
影响
先从第一种简单的情况开始，如图1所示：
图1 理想的单点源作为发射天线
假设O点的源天线尺寸是d=0的理想点源，被测天线AB的口径尺寸是D，源天线至被测天线口径中央C点的测量距离OC等于R，至边缘A点的距离OA等于（R+ΔR）。根据勾股定理，有
（1）
等式两边开方，可精确求解ΔR：
（2）
另外，等式（1）左边可展开为3项，实际应用中R>>D，导致ΔR相比D和R来说是小量，其中的（ΔR）2项属高阶小量，可以忽略不计，由此得到ΔR的近似数学解：
（3）
进一步从公式（3）可得到被测天线口径上照射的最大相位差为
（4）
当ΔR取λ/16长度的时候，相应的波程相位差是22.5?（即π/8弧度）。此时，可以非常简单地选取符合实际的D和R分别代入式（2）与（3），进而会得到两种相应的Δφmax，令两种结果选择性地靠近临界的22.5?，此时二者的相对差别将小于千分之一，也即绝对差别会小于0.02?，达到了精密的矢量网络分析仪测试相位所能分辨的最小极限。因此，下文一概以式（3）、（4）作为简化的解析解结果，在工程上不会影响公式的精度。
按照行业公认Δφ取π/8弧度的要求代入式（4），得到的R即为远场最小距离准则
Rmin=2D2/λ （5）
现在考虑第二种稍微复杂的情况，如图2所示：
图2 间隔为d的双点源作为发射天线
二者的差别在于：单点源天线O改为双点源天线P和Q，彼此相距为d，P和Q呈对称设置，与被测天线的最近距离都为R。下面推导P和Q双点源同时作用于A点合成后的平方率相差。首先，直接借用公式（3）的推导，得到：
（6）
（7）
（8）
（9）
需要注意的是，上述公式借用了式（3）的近似解析解，隐含着R>>（D+d）且（D+d）>>ΔR和（D-d）>>ΔR条件的成立，符合应用中的实际情况，否则不在本文的讨论范围之内。另外，上述公式中的ΔR是PA或者QA相对于R距离的波程差值，并不是相对于P点或Q点到达C点的距离的差值。
公式（6）—（9）代表了来自P和Q两个矢量场的相位部分，两个矢量场可记为EP和EQ，需要叠加。为了直观、清晰和简便，此处采用图解法进行场的叠加，如图3所示：
图3 2个矢量叠加的作图法求解
以下继续推导，设矢量EP和EQ分别为：
（10）
（11）
得到叠加后的合成场
（12）
其中，合成场的幅度为|EA|=2cos{[（Δφ）Q-
（Δφ）P]/2}，在（Δφ）Q和（Δφ）P差别很小时，|EA|近似为2（有待归一化）；否则，|EA|小于2，并将引起一定的幅度锥削，这是远场测量的特征，不影响本文的分析和推导，此处不予探讨，详情可参见《天线测量手册》[14]。
合成场的相位差为（Δφ）A=[（Δφ）Q+（Δφ）P]/2，即
（13）
参照上述方法，令D=0代入式（13），可得到P和Q双点源到达中央C点的合成场的相位差
（14）
重复上述过程，设X使得0
（15）
可见，式（15）与式（4）完全相同，也即P、Q双点源对应的最小距离准则与单点源O的结果一致，即为本文的公式准则R≥2D2/λ。
以此类推，将P、Q双点源的间隔改为Y=[（i-0.5）/N）]*d，令i=1，2，…，N，可得到N组双点源Pi和Qi，重复式（6）—（15）的推导N次，每一次的结果将保持与式（15）的一致。于是，应用叠加原理，将所有的N组双点源场进行合成，可以理论模拟出口径为d的连续源天线发射，最终在被测天线口径D上得到的最大相差依然是式（15）的结果，也即最终导出的远场距离准则依然是2D2/λ，与源天线的尺寸d无关。
3 结论
远场最小距离准则仍然遵循R≥2D2/λ，源天线的尺寸d不需要考虑，对于移动通信基站天线来说，该条件必要且充分，完全适用。
在一些特殊的天线测量领域，如第一副瓣低于-40dB量级的超低副瓣预警雷达天线，式子右边的系数2需要修正为6，即准则改为R≥6D2/λ，但仍然与源天线的尺寸d无关，可参考文献[2]。
参考文献：
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