異步通信范文

導語：如何才能寫好一篇異步通信，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1相關理論與技術

通過采用AJAX及SIP通訊協議，設計一個WebService并以Web為接口的端對端異步通信實例，闡釋WebService雙向通訊的建構方式，同時對AJAX技術、SIP通訊協議的原理與應用作簡要介紹。

1.1WebService雙向通信機制

如圖1所示[1]，建立Client/Server雙向通信的松散連接及緊密連接架構，WebService雙向通信包含了一個Client的主動請求和一個Server端的前項式Push或事件通知。這是從服務互動的觀點來設計的，最少會包含這3種型態，而每一個端點都像這樣具備Client與Server的功能設計。

（1）TYPEI是一個常見的單向WebService交互式樣板；Rc：表示Client端初始化一個請求，這個請求可以接收響應或是不需要響應。

（2）TYPEII是一個ServertoClient的異步Reply與EventNotification的交互式樣板，實際上異步Reply常被塑造成EventNotification的模式，有ACK就響應，否則就是Notification；Es：表示Server的事件通知，可以要求具有ACK的響應，也可以是一個事件通知。

（3）TYPEIII與TYPEI相反；Rs：表示Server端初始化一個請求，這個請求可以接收響應或是不需要響應。

圖1中實心的箭頭是初始化請求，虛線則是選擇性的信息響應，TYPEIServer必須提供適當的WSDL，通過SOAP傳遞給Client來使用，TYPEII和TYPEIII在Client必須提供適當的WSDL，通過SOAP傳遞給Server來使用，而WebService人需同時具備TYPEI～TYPEIII的行為能力，在一個WebService的端點中同時存在Client/Server的角色時就會出現狀態協調性的問題，如果協調性出現問題就會出現錯誤，傳統WSDL是One-way方式，要實現WebService雙向通信就要做動態的設計。

1.2AJAX技術

AJAX的全名為AsynchronousJavaScriptandXML，是JavaScript及XML等技術的結合體，另外AJAX也包含瀏覽器端如何呼叫服務器端WebService的HTTPRequest技術[3]。從AJAX全名的字義中可以了解，AJAX就是異步的JavaScript與XML，它突破了傳統網頁開發技術的限制，使得網頁更具互動性。

1.3SIP通訊協議的原理與應用

SIP是一個應用層的控制通訊協議，可以建立、修改或結束多媒體聯機[4]。以OSI定義的網絡七層來分類，SIP應該屬于會話層，但是也有人將其歸類在廣義的應用層。

SIP目前共定義九大邏輯組件[5]，因該文僅使用到ProxyServer這個組件，利用該組件的原理，將該組件的部分功能設計成WebService。ProxyServer是一個中介組件，同時具有Server與Client的雙重角色，相當于H.323中的Gatekeeper，通常SIPUserAgent發出請求時并不知道對方的地址，需要ProxyServer從中協助，當ProxyServer無法取得SIPUserAgent所要求的聯機對象的地址時，ProxyServer會通過預設的路由選擇方式轉送給其他ProxyServer代為解析，此時轉送請求的ProxyServer便會成為Client端。如圖2所示，以INVITE為例，假設Smith要用SIPPhone與John通話，首先Smith與John的SIPPhone要先分別向各自的SIPProxy注冊，接著Smtih的SIPPhone發出INVITERequest，其中INVITERequest中會有幾個標頭字段：Via、To、From、Call-ID、CSeq、Contact、Max-Forward、Content-Type、Content-Length。因為Smith的SIPPhone并不知道John的地址或是John所注冊的SIPProxy地址，Smith會將INVITERequest送到自己所注冊的SIPProxy（Smith’sProxy），Smith’sProxy會回傳100（Trying）給Smith的SIPPhone，100（Trying）表示Proxy已經收到并處理INVITERequest，而Smith’sProxy會根據IP或是域名找到John的SIPPhone所注冊的Proxy，在把INVITERequest傳送出去之前，Smith’sProxy會先將自己的地址填在Via字段，加到INVITERequest的標頭，然后送到John的SIPPhone所注冊的Proxy（John’sProxy），而John’sProxy則會在收到INVITE訊息后回傳100（Trying）給Smith’sProxy，表示已經收到并處理INVITERequest，此時John’sProxy會查詢數據庫，找到John目前所在的IP地址，之后John’sProxy會將自己的地址填在Via字段，加到INVITERequest的標頭并將INVITERequest傳送給John的SIPphone。在收到INVITE信息后，John的SIPPhone會進入Ringing的狀態，并依照先前所紀錄的Via字段，依照路徑回傳180（Ringing）訊息給Smith的SIPPhone并告知John有來電。當Smith的SIPPhone收到180（Ringing）信息后，可以顯示某些信息并等待John接起電話，若John接起電話，表示John允許建立聯機，John的SIPPhone響應200（OK）信息給Smith的SIPPhone，而200（OK）的訊息中，可以攜帶John希望建立RTP封包聯機的相關信息和參數（IP地址與Port）的SDP給Smith，其中SDP是附加在SIPMessage后面。此時Smith的SIPPhone因應200（OK）的信息響應ACK給John的SIPPhone，兩端SIP聯機就算是建立完成，此時便可以利用之前Message所攜帶的SDP里的相關參數，開始傳輸RTP封包。若John拒絕受話，則John的SIPPhone就會傳送一個CANCEL訊息給Smith的SIPPhone。

2結語

過去在瀏覽器上運行需要單向、雙向，全雙工、半雙工的服務（如聊天室、語音通話、視訊等）都存在一些問題，網頁聊天室采用共通的Session或全局變量來達成信號溝通的目的，而瀏覽器也會定時PostBack，造成Client端瀏覽器換頁的動作產生，也會存在一些Session中斷或是無法清除的問題，對于實時的訊號交換是一個瓶頸，許多運行順暢的語音或視訊軟件，都是以ActiveX或是Applet的組件嵌入方式安裝在Client端瀏覽器中，運用了AJAX的方式呼叫CallBack機制后，尋找可用的WebService，結合SIP通信協議，讓信息或軟件可以快速地組合出新的服務，也可以達到信號實時交換的需求，另外提供了一種快速開發以瀏覽器為用戶端軟件系統的新方式，而Client瀏覽器不再需要一直進行更新網頁的動作，也不需要嵌入任何組件，這對目前很多使用者因嵌入不明組件造成中毒或是黑客入侵，有實質上的幫助，提高信息安全的防護。

參考文獻

[1] ZhenshengWu.AWayofUsingWebServicebyAJAX[C]//Proceedingsof2008InternationalSymposiumonDistributedComputingandApplicationsforBusinessEngineeringandScience.2005.

[2] WuChou，FengLiu.WebServiceforTele-Communication[C]//ProceedingsoftheAdvancedInternationalConferenceonTelecommunicationsandInternationalConferenceonInternetandWebApplicationsandServices.2006.

[3] 謝延紅，錢愛增.利用Ajax技術開發無刷新聊天室系統[J].長春師范學院學報，2007，26（6）：86-89.

[4] 施昌偉.基于SIP協議的即時通訊系統的研究與實現[D].南京郵電大學，2012.

[5] 張晨光.基于H.323協議的IP呼叫中心坐席終端設計與實現[D].北京郵電大學，2008.

篇2

【關鍵詞】UART FPGA VHDL VC

【中圖分類號】TN02【文獻標識碼】A【文章編號】1006－9682（2009）01－0023－03

【Abstract】This paper described the hardware functions by VHDL and designed the UART modules in modularization method by using FPGA COMS chip of Altera company, which was designed, compiled, simulated and downloaded in QuartusII and ModelSim. However, upper machine used VC6.0 to realize the communication between PC and UART. The final simulation results show the system data is completed correct.

【Key words】UART FPGA VHDL VC

一、引 言

UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）通用異步收發器、是一種應用非常廣泛的短距離串行傳輸接口，主要應用于短距離、低速低成本的微機與下位機的實時通訊中，串行外設接口芯片的型號有很多，如16550等，然而這類芯片本身已經相當復雜，有的甚至含有許多輔助的功能模塊（如FIFO），但是實際應用中常常不需要使用如此完整的UART的功能以及這些輔助功能。本文以VHDL語言進行基于FPGA的硬件邏輯設計，利用IC領域最通用的仿真工具ModelSim進行模塊級的仿真，用QuartusII軟件進行頂層和RTL級的仿真和觀察；用VC軟件實現能夠實時保存數據到上位機的串口通信軟件；最后FPGA和上位機通過串口相連進行大批量數據傳輸試驗，功能一切正常，整個UART綜合后消耗了190多個LE，一般的FPGA都可以輕松實現。與目前流行的l6C550串行數據通信的UART相比，雖然速度還達不到，但是對于一般低速數據傳輸還是很有應用價值的，而且性能穩定，并能在此設計基礎上更容易擴展為URAT IP CORE，利于ASIC設計的重復利用。

二、系統設計與硬件實現

本設計的基本框圖如圖2.1所示。系統采用在FPGA內部實現UART邏輯功能［1］，UART通過外部接的一個MCU對其進行總線控制，UART的串行接收和串行發送端口則通過一個電平轉換芯片直接和PC機的串口相連接。

本設計的MCU采用通用MC5-51系列芯片。設計的UART模塊接口中有8位的數據發送總線，8位的數據接收總線，以及出錯提信號，數據發送信號，發送完成反饋信號，數據接收到信號，總共有20根數據線，另外包括MCU的一些人機接口信號，因此需要的信號線較多，所以選用包含有32個可編程I/O的AT89S52芯片。

本設計中采用了EP1C3T144這款FPGA來實現UART功能。Cyclone系列FPGA是從根本上針對低成本進行設計，它是成本敏感大批量應用的最佳方案。Cyclone系列FPGA的價格和功能滿足了市場，通過產品迅速面市來確定領先優勢。消費、通信、計算機外設、工業和汽車等低成本大批量應用市場都可選用Cyclone FPGA。

三、UART實現

1．UART的幀格式

在異步傳送中串行發送一個數據字節的位定時關系。發送一個完整的字節信息，首先是一個作為起始位的邏輯“0”位，接著是8個數據位，然后是1個、1.5個或2個停止位（邏輯“1”位），數據線空閑時呈現“1”狀態。在發送字符的8位數據部分中，先發送數據的最低位，最后發送最高位。每個位持續的時間是固定的，由發送器本地時鐘控制，每秒發送的數據位個數，就是“波特率”。起始位和停止位起著很重要的作用。顯然，他們標志每個字符的開始和結束，但更重要的是他們使接收器能把他的局部時鐘與每個新開始接收的字符進行再同步。異步通信沒有可參考的時鐘信號，發送器隨時都可能發送數據，而任何時刻串行數據到來時，接收器必須準確地發現起始位下降沿的出現時間，從而正確地采樣緊接著的有效數據位（包括停止位、開始位和奇偶校驗位等）。

2．UART的工作流程

UART的工作流程主要分為接收過程和發送過程。由于這個過程是根據不同的狀態來執行的，所以很適合用狀態機來實現這個過程。

發送過程的任務就是把并行總線上的數據發送到串行總線上，具體的實現過程可以用4個狀態來實現，即空閑（IDLE）、加載（LOAD）、發送（SEND）和發送完成（END_SEND），其中的空閑狀態就是UART內核復位后的空閑狀態。數據加載和發送過程的狀態轉換圖，如圖3.1所示。

數據加載過程在數據發送過程之前進行。UART內核復位后進入空閑狀態，當探測到發送控制信號有效時，便會進入加載狀態開始數據加載。在進入加載狀態的同時。UART內核會將移位寄存器、計數器復位，并且通過選擇信號使得移位寄存器的輸入為UART內核產生的串行數據序列，使得移位寄存器和計數器的工作時鐘為系統時鐘。進入加載狀態后，UART內核會將完整的待發送序列加載到移位寄存器的數據輸入端，發送的序列是和系統時鐘同步的，移位寄存器則在系統時鐘的驅動下不斷讀取輸入端數據并且保存在內部寄存器內。在移位寄存器加載數據的同時，計數器也達到了計數的上限，它會產生一個指示信號通知UART內核進入發送狀態。

UART內核狀態機進入發送狀態的同時要改變相應信號，比如將移位寄存器時鐘設置為波特率時鐘，最重要的是將輸出信號送到RS-232的發送端口TxD上。這樣就可以把數據從串行端口上發送出去了。

數據的接收過程要比數據的發送過程復雜。根據UART協議的規定，接收的第一個低電平的位就標志著一個新數據幀的開始，但是一個數據幀中也很有可能包括一個低電平的位，這樣就會產生一個“假起始位”的情況。所以，在數據接收的過程當中還要包括實現起始數據位的判斷的模塊。

數據接收過程的狀態變換圖如圖3.2所示，可以定義3個狀態：空閑（IDLE）、接收（RECV）和接收完成（END_RECV）。

UART內核模塊在復位后進入空閑狀態（IDLE），如果信號監測器監測到數據傳輸，會給UART內核發送一個指示信號，UART內核檢測到此信號就會進入接收狀態。在UART內核有空閑狀態轉為接收狀態過程中，需要進行一系列的接收預備操作，包括將子模塊復位、選擇移位寄存器串行輸入數據、選擇移位寄存器時鐘等。進入接收狀態后，波特率發生器開始工作其輸出波特率時鐘驅動移位寄存器同步地存儲RS-232接收端口上的數據，并且其提示信號驅動計數器進行計數。當所有數據接收完成，計數器也到達計數的上限，它會給UART內核發送一個信號，使得UART內核進入接收完成的狀態。UART內核進入接收完成狀態的同時，會檢查奇偶校驗的結果，同時使得子模塊使能信號無效以停止各個子模塊。UART內核的接收完成狀態會保持一個時鐘周期，然后準備接收下一次的數據傳輸，同時進入空閑狀態（IDLE）。

但是在UART核的內部接收狀態和發送狀態的過程不是獨立的，所以狀態機的轉移過程是相互交錯的，經QuartusII綜合后得到的總狀態轉移圖如圖3.3所示。

根據以上對數據發送過程和數據接收過程的分析可以知道，本UART設計的其它輔助模塊還有：信號檢測模塊，以為寄存器模塊，波特率發生器模塊，奇偶校驗模塊，選擇器模塊和計數器模塊。

（1）信號檢測器模塊的功能是監測RS-232輸入端的信號，并且判斷信號是否為“偽起始信號”；

（2）移位寄存器模塊是本設計中的重要模塊，它在時鐘信號的作用下把并行的數據轉換成串行的數據，同時也可能把串行的數據轉換成并行的數據；

（3）波特率發生器模塊的功能是產生和RS-232通信所采用的波特率同步的時鐘，這樣才能方便地按照RS-232串行通信的時序要求進行數據接收和發送。實現波特率時鐘的基本思路就是設計一個計數器，該計數器工作在速度很高的系統時鐘下，計數滿時輸出一個溢出信號作為指示；

（4）奇偶校驗器模塊的作用是根據奇偶校驗的設置和輸入數據實時計算出奇偶校驗位，并且送到內核模塊中進行相應處理；

（5）總線選擇模塊的作用是選擇校驗的數據的在發送總線上還是在接收總線上；

（6）計數器模塊的功能是可控地在輸入時鐘的驅動下進行計數，計數器的計數個數是并行發送一個數據所需要的位數。

四、控制和測試部分的設計與實現

為了對UART的功能和各項參數進行測試和驗證，還需要實現UART控制部分的內容。控制部分的內容主要包括：①MCU總線控制程序的設計和實現；②UART模塊測試平臺的測試代碼的編寫；③上位機測試軟件的設計和實現。

為了驗證UART以及各個模塊功能的正確性，首先需要進對UART進行功能的仿真，由于一個通用性的UART有很多的測試種類和情況，用波形圖的方式進行仿真顯然不合適，因此，在本設計意用ModelSim軟件建立UART 的測試平臺，并且編寫相應的TestBench代碼。最后測試得到的發送和接收數據時序仿真波形如圖4.1所示。

從圖4.1可以看出當send信號有效后，在txd端口上就串行發送出總線上的數據；當串行接收信號由高電平變為低電平的時候啟動信號的接收，最后在recv信號上輸出一個低電平的脈沖，指示接收總線上的數據是有效的。從以上的仿真波形可以看出，本設計的UART模塊在功能上是完全正確的。

MCU的P0口和P2口連接UART的發送數據總線和接收數據總線，P1口連接UART的控制信號，MCU的人機接口通過P3口和剩余的P1口信號線進行連接。得到相應的程序流程圖如所示。

從圖4.2可以看出MCU控制部分的程序主要是一個不斷判斷P1狀態的循環過程。程序根據對P1狀態的譯碼從而執行各種處理過程。程序的處理過程是有優先級的，UART出錯的優先級最高，其次是接收數據，接下來是發送數據的過程。

編寫上位機測試軟件的主要目的是對UART進行大批量數據傳輸測試驗證。網上有很多串口通信測試軟件［2］，但是大部分都沒有文件保存功能，因為要用到大批量數據傳輸測試必須把接收到的數據保存到文件中，所以本設計為此編寫而來一個適合本設計的串口數據傳輸軟件。完成后的軟件界面如圖4.3所示。

本程序運行后自動在后臺建立一個文件，實時保存接收到的數據，防止在大批量數據接收時串口來不及響應的問題。當復選框選中后，也可以臨時觀察接收到的數據。

五、結 論

用FPGA實現UART功能，以減小系統的面積，降低系統的功耗，提高設計的穩定性，可以充分利用FPGA的剩余資源，這種硬件軟件化的方法已成為當今電子設計領域中的主導趨勢。在很多串行數據通信方面，該UART可以完全代替專用的UART芯片。本設計中的UART程序全部用VHDL語言完成［3］，并且已經下載到本設計中設計和實現的硬件系統中測試完成。

經過QuartusII軟件綜合表明（部分模塊單獨綜合結果如表所示），本UART消耗的邏輯單元只有196個，相對一般的FPGA資源這是不多的。并且在批量數據傳輸中經過長時間的測試，得到的大量數據中未發現有任何錯誤（波特率為9600bps）。

參考文獻

1 任曉東. CPLD/FPGA高級應用開發指南［M］.北京：電子工業出版社，2003：55

篇3

鏡頭轉向夜晚，公車上。

我喜歡戴著耳機坐在角落里聽音樂，看著倒退的這個城市，思念轉到一個小時之前。

“我叫王琪，高中畢業。三年工作經歷，對工作積極負責?！蔽覍γ媲暗拿嬖嚬僬f。面試官微笑著看著我，點點頭：“你的簡歷我們看過了，很好。你的能力很強，到我們這里得重新開始。下個星期來上班吧，”他說著和我握手告別，我也站起身，和他握手告別。

他看上去很年輕，三十出頭的樣子。穿著一身灰色西裝，戴著一副比我帥一倍的眼鏡，看上去簡單而又文雅。臉上掛著微笑，看上去很容易接近人，覺得親切。

這是一場面試。之前他們給我打電話讓我去他們那里面試一下。我過去了，是市中心很繁華的地帶，河川大廈二十一層。這是個文化傳播公司，里面很忙碌，進進出出的都是些大學畢業的白領。

那是我第一次進入高高的寫字樓，和白領一起乘坐著電梯。看著他們相互的交談和手指不停的在ipd上不停的滑動，我很羨慕。來這個城市三年，我一直屬于這個城市的外人，一直感覺不到自己屬于這個城市，今天和白領們一比較，我才知道什么是真正的城市人。一股壓力涌現心頭，揮之不去！都市的繁華，是競爭的縮影。

我走出大廈，天已經黑了。冬天的夜色，總是來的那么的早。走在街頭，路上的行人漸少，心情頓時大好。我喜歡冬天的夜色，更喜歡冬天下雪的夜色，它顯得那么的浪漫，寒風吹著小雪花，在夜幕下徘徊著，落幕大地，消失在這個大自然。夜色帶來了大自然的美，美得瀟灑，美得徹底。不覺得讓人心中悲涼。

公車上，我聽著歌，想起來了那一幕幕。我不知道自己一直苦苦等待著什么？失去的，永遠都失去了，還在懷念什么呢？彼此心中的愛，在風雪夜，埋沒了！我沒有死心，苦苦等待！小芳，一個傷了我心的女孩子，半年前，離我而去了！！

她們說不值得，我不知道值不值，只是感覺著！感情這個東西，我一直相信感覺的，感覺來了，感情也不遠了。對感情，我總是很悲觀，一直在為感情墮落著，傷了心，我不想再去面對什么！

那條路，我們每天上下班都要經過的，再走過會不會有一點點有她在身邊的心動？曾在一起許過得愿望，會不會記得？如今都沒有實現過。那些歌，我們曾坐在一起聽過，如今再聽依然覺得它好聽，是不是我還在想她？只是我一個人聽歌總會覺得失落，想她到淚流，知道自己是自作自受。我也知道，她沒有感動過。

一個人生活，在這個已不再有她的城市中，我學著淡忘著。沒有感情的日子，我學到了更多。

失去的永遠的失去了，珍惜擁有的，是她教會我的。

車停站了，我走出來。踏著地上一層白雪，吱吱的響，讓人心疼。愛還在這個城市，讓我怎么走脫？？

篇4

2、愚公移山：比喻堅持不懈地改造自然和堅定不移地進行斗爭。

3、精衛填海：比喻意志堅決，不畏艱難。

4、鐵杵成針：比喻只要有毅力，肯下苦功，事情就能成功。

5、臥薪嘗膽：形容人刻苦自勵，立志雪恥圖強，最后果真可以苦盡甘來。

6、持之以恒：長久堅持下去。

7、懸梁刺骨：比喻廢寢忘食地刻苦學習。

8、破釜沉舟：比喻不留退路，非打勝仗不可，下決心不顧一切地干到底。

篇5

你說忙，是啊，你是忙，可以諒解，可以體會，只是你忙得已經忘記還有一個傻瓜總是在癡心守候，總是在默默等待。有多久你沒有和我說話了，你知道么？哪怕是你幾句留言，哪怕只有幾條信息，你都會溫暖著我的一顆憔悴的心。

我是個有點多愁善感的人，也是一個敏感的人。是你把我帶到了天堂，讓我領悟到愛的真諦，享受了愛的甜蜜。也是你，把我從天堂推到了地獄！讓一顆愛你的心傷害得支離破碎！

我想你的時候你總是沒有在意，我觸摸不到你溫暖的氣息，迷惘中找不到愛你的方向。兩顆心的距離感覺很近，其實遙不可及！

總是在默默地等你，等你，不知道你會不會來，不知道你什么時候在。不喜歡在你忙碌的時候給你打電話，那樣你會忽略我的感受，你會不在意我思念的心。

等你，等你，想你，想你，你是我最最深愛的人，你卻總是傷透我的心。你的一言一行，你的每一個電話，每一條短信，都會影響著我的情緒。

篇6

關鍵詞:相空間;混沌同步;LimpelZiv算法;Logistic迭代;遮掩信號

中圖分類號: TP393.08

文獻標志碼:A

Encryption approach to chaotic synchronization communication by TDERCS discrete system

PAN Bo, LI Qian, FENG Jinfu, XU Jianjun, LI Bin, TAO Qian

Engineering College, Air Force Engineering University, Xian Shaanxi 710038, China

)

Abstract: The complexity of chaotic pseudorandom sequences generated by the new TDERCS discrete chaotic system was analyzed in detail, and the simulation results show that TDERCS is a discrete chaotic system with the great steady complexity. On the basis of this, the authors presented a doublechannel encryption approach to generate chaotic pseudorandom sequences based on TDERCS discrete chaotic system. In this approach, the chaotic oscillator at the transmitter was used to generate digital key and masking signal, and chaotic sequence generated by the driver system was turned into encryption keys in CPRNG. The information signals were first encrypted by the key and then masked by the masking signal. The masked signals were transmitted through one channel, the other channel was used to transmit the single variable which was coupled to the receiver to drive two chaotic oscillators to synchronize. The simulation results show that the theoretical analysis is in accordance with the experimental result. The cryptosystem is of higher level of security, synchronization and algorithm complexity, and it can be easily implemented by software.

Key words: phase space; chaotic synchronization; LimpelZiv algorithm; Logistic iteration; masking signal

0 引言

混沌同步應用于保密通信是近些年來引起非線性動力學和信息科學界廣泛關注的一個研究領域[1]。國內學者相繼提出了多種混沌保密通信方案[2-4]。常采用低維混沌系統(也是自然系統)如Logistic、tent、Chebyshev等設計流密碼、分組密碼和Hash函數,但就混沌系統自身來說,仍存在某些安全缺陷[5-7]。

混沌系統是構造混沌加密算法的“核”,若“核”不安全,很難想像由它構成的加密算法是安全的。

文獻[8-9]中基于混沌安全性條件構造了一類新的混沌系統:基于切延遲的橢圓反射腔映射系統(TangentDelay Ellipse Reflecting Cavity map System, TDERCS)。本文試圖應用這一新的混沌系統構造基于混沌的偽隨機序列發生器(Chaosbased PseudoRandom Number Generator,CPRNG),設計出一種新的應用于無線電通信的數據加密通信方案。該方案保留了CPRNG系統理論上的安全性,且不需要驅動信號在信道中傳輸,從而避免了攻擊者利用截獲的驅動信號重構發送端動力學系統之后檢測出被隱藏在其中的消息的可能性,同時提高了傳輸效率。另外,本方案易于用軟件實現,且由于使用了CPRNG系統,使通信的安全性獲得了一定改善。

1 TDERCS離散混沌系統

1.1 TDERCS離散混沌系統模型

文獻[8]給出了TDERCS離散混沌系統的定義,其映射表達為:

xn=-2kn-1yn-1+xn-1(μ2-k2n-1)μ2+k2n-1

kn=2k′n-kn-1+kn-1k′2n1+2kn-1k′n-k′2n; n=1,2,3,… (1)

k′n-m=-xn-myn-mμ2; m≤n

yn=kn-1(xn-xn-1)+yn-1

其中:系統參數μ∈(0,1];|xn|≤1,|yn|≤1;m為整數,代表切線延遲;k′n-m為延遲m后橢圓切線的斜率;k0可由入射角a確定。顯然,給定系統參數值μ、m,初值x0和a,就可以求出y0,k0,k′0。m

1.2 TDERCS系統的動力學特性仿真

近年來,隨著混沌偽隨機序列構造的確定性和非線性等動力學特性逐漸被人們所認識,相繼出現了一些基于相空間重構方法對通信實施預測干擾的研究報道[5-6]。因此,初始おぬ跫的敏感性只是混沌系統用于信息加密的必要條件而不是充分條件,本文著重考察TDERCS的迭代點分布和相空間分布情況。

設定初值x0=0.562B4,a=0.654B5,系統參數│=0.645B2,m=2,迭代1B000次,TDERCS系統處于混沌狀態,繪制出TDERCS迭代軌跡如圖1(d)所示,圖1(a)、(b)、(c)分別為蟲口映射、Henon映射和文獻[12]中的組合映射;繪制出TDERCS相空間分布如圖2所示,圖2中的(a)~(d)分別對應于圖1的相空間分布。

┑1期

潘勃等:一種新的離散混沌同步保密通信方案

┆撲慊應用 ┑30卷

圖片

圖1 4種映射的迭代軌跡

圖片

圖2 4種映射的相空間分布

比較圖1、2可以看出,TDERCS的混沌吸引子較蟲口映射、Henon映射及組合映射射原形具有復雜的迭代軌跡,而且不存在任何幾何形狀簡單明晰的吸引子,點分布幾乎充滿了整個值域范圍,表明用其進行信息加密將具有良好的安全性,難以用重構預測方法破譯。

2 基于TDERCS混沌映射加密方案

2.1 混沌偽隨機序列發生器

傳統的混沌偽隨機序列發生器通常以系統初值作為密鑰,通過數值計算在有限精度下實現混沌映射的迭代。由于混沌映射定義在實數域內,有限精度的數值計算必然引入舍入誤差,相關研究表明[3,10],這種基于有限精度數值計算的CPRNG在密碼學意義上是不安全的。

本文在研究文獻[3,4,10]的基礎上,提出了一種新型的隨機序列發生器系統,該系統對原始密鑰進行復合處理,得到粗?；敵?

Yn(k)=C(xn(k))

(2)

其中C(•)可以是復合運算或者非線性調制運算,本文分別由下面兩式變換成均勻分布的偽隨機序列:

θi=arccos(xi)π

βi=0.5+arccos(ki)π

θi∈[0,1], βi∈[0,1); i=0,1,2,…

(3)

Yn=C(xn)=0,xn < 0.51,xn≥0.5

(4)

{θi}和{βi}具有穩定的均勻分布,且與初始條件和系統系數無關,按式(4)輸出二進制偽隨機序列{Xn}。Э梢災っ魘(3)、(4)滿足混沌構造隨機數發生器的充分條件和附加條件[10]。

2.2 加密方案

本文提出的利用混沌的偽隨機序列發生器系統構成一個如圖3所示的混沌通信加密/解密方案。密鑰信道傳輸混沌同步驅動信號,發送端和接收端混沌系統之間的同步采用單變量單向耦合同步法[1,4]。該方法只用一個混沌變量驅動,通信信道中只傳送用于同步的混沌信號,它不攜帶任何與傳送數據有關的信息;通信信道傳送加密信號。信息的加密與解密過程如下:

在發送端,利用離散TDERCS混沌系統產生出多組混沌序列,這些混沌序列經過本方案設計的CPRNG系統的處理后對應產生多組偽隨機序列作為密鑰序列,用這些密鑰序列對明文數據按字節加密,然后對已加密信號使用TDERCS混沌系統的一個或多個狀態信號進行一次或多次的信號遮掩,遮掩后的信號使用一個信道傳輸。密文數據通過調制后傳輸到接收端。

在接收端,利用對應的同步混沌系統和對應的CPRNG系統準確地重構密鑰,對密文數據解密,從而無失真地還原明文數據。

分區

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圖3基于TDERCS系統的保密通信方案

發送端的具體加密過程可描述為:選擇混沌系統的一個狀態變量生成密鑰;把密鑰與信息信號(數字信號)相異或,對信號加密;然后把加密后的信號與另一個混沌信號相加,實現對已加密信號的遮掩,這是對信息信號的二次加密,把遮掩后的加密信號送入信道傳送。由式(2)設Y={y1,y2,…,yn}為復合處理后的密鑰序列,所需傳輸明文為M={m1,m2,…,mn},系統方程為:

cn=(yn+mn) mod 2(5)

dn=xn+hcn

(6)

xn是混沌系統的狀態變量;cn是一次加密序列;h為小常數;dn為通信信道中傳送的信號。

解密過程可簡單地描述為:首先在接收端恢復出與發送端的同步變量,用來解遮掩接收到的信號。同時,在接收端,用和發送端同樣的非線性函數生成接收端的密鑰。由式(8)可解調出信息信號。根據單向耦合的同步機理,解密過程是加密過程的逆運算,接收端系統方程為:

crn=(dn-zk)/h

(7)

srn=(crn-xrn) mod 2

(8)

其中:Z={z1,z2,…,zn}是接收端混沌系統的狀態;xrn是接收端密鑰;crn是接收端的解遮掩信號;srn是解密后信號,即接收端解調出的信息信號。

在以往掩蔽法混沌同步通信方案中,驅動信號攜帶著該動力學系統的信息,用非線性預測、參數估計等技術[5-7],可以檢測出隱藏在驅動信號中的消息。相比之下,本方案具有以下兩個優點:1)本方案中驅動系統和CPRNG系統只有間接的映射關系,攻擊者只能從驅動信號獲取驅動系統的動力學性質,估計驅動系統參數,無法估計CPRNG系統的參數;2)由于同步信號中不包含信息信號,同步驅動信號不會產生像混沌遮掩方法那樣受到信息信號干擾的情況,可以保證快速準確地恢復同步信號。

3 密鑰安全性和算法復雜性分析

混沌系統是混沌數字加密算法的“核”,研究混沌數字加密算法的安全性,首先必須研究混沌系統的安全性,只有確認混沌系統是安全的,才能保證構造的加密算法是安全的。文獻[10]中指出安全的密碼系統必須滿足以下要求:1)由密鑰序列組生成的密鑰集應該足夠大,且密鑰應該近似等概率地隨機產生;2)算法復雜度必須足夠大。

3.1 密鑰的安全性

文獻[11]中通過控制Logistic迭代的參數和初值就能夠從理論上得出無限多的偽隨機序列。本文提出的驅動系統可控參數和遮掩密鑰(密鑰)x0、a、m、μЦ骱4個密鑰,共8個密鑰參數,理論上是文獻[11]的4倍。所以可以通過控制不同參數的變化,可以是單一參數變化,也可以是幾個參數組合的變化,擴大了生成二值序列的密鑰空間,能夠在理論上得到更多的偽隨機序列碼,進而增加了破譯和預測的難度。

如果算法密鑰空間為所有系統參數(主密鑰)的乘積,ИM=(x0amμ)k,不妨設使用雙精度為k=32,則該系統的參數空間為232×8=2256,相當于有近256位的密鑰空間,就目前的計算條件來看,本系統可以有效地對抗窮舉攻擊。

3.2 基于LimpelZiv算法的復雜性分析

系統的行為復雜性是指系統產生的偽隨機序列與隨機序列的相似程度。為了分析TDERCS系統混沌序列的復雜性,采用LimpelZiv算法對TDERCS混沌偽隨機序列的復雜性進行分析和討論。

文獻[9-10,12]中的研究表明,幾乎所有算法的復雜性都趨于一個常數,用歸一化的C(n)Ю床舛任彼婊序列的復雜性變換,完全隨機的序列值都趨向于1,而周期性序列趨向于0,其余情況介于兩者之間。歸一化C(n)Х從沉宋彼婊序列與隨機序列等接近程度,其序列趨向于1,則表明該序列越趨近于隨機序列,序列越復雜。

應用LimpelZiv算法對TDERCS系統產生的偽隨機序列的復雜性進行計算,取系統參數Е=0.645B2,Ы峁如表1。

表格(有表名)

表1 偽隨機序列復雜性分析

mN

1B0002B0003B0004B000

m=00.073B20.064B10.049B50.023B1

m=10.571B20.561B60.541B90.533B8

m=20.922B30.914B50.911B20.907B6

m=30.922B50.911B80.911B10.903B6

m=40.922B50.909B40.908B70.901B3

由表1可見,當m=0時,TDERCS系統的復雜性接近于0;當m=1時,TDERCS系統的復雜性接近于0.45;當m=2時,TDERCS系統的復雜性接近于0.55;Уm≥3時,ИTDERCS系統復雜性達到了0.9以上,系統復雜性大。而且,隨著序列長度NУ腦齔,復雜性的計算結果有減小的趨勢,隨著序列的不斷增長,復雜性的計算結果逐漸趨于一個穩定值。在序列長度從3B000增大到4B000的過程中,復雜性變化不大。故當取N=4B000時,LimpelZiv算法計算結果趨于┪榷ā

4 圖像保密通信仿真

假設信道為理想條件下,接收端接收到信號的同時,同步混沌發生器生成解密同步狀態信號。用xn,kn生成密鑰,并用zn對dn實行解遮掩。最后在接收端把解遮掩信號crn與密鑰xrn相異或解調出信息信號。

4.1 密鑰敏感性

方案的整個程序在Windows XP操作平臺下完成,軟件使用VC++ 6.0,具體參數如下:明文圖像選取Cameraman.tif,灰度值為256,大小256×256,TDERCS系統初始條件初值Иx0=0.562B4,a=0.654B5,系統參數μ=0.645B2,m=2,算法初始條件為迭代次數為1B000次,混沌偽隨機序列發生器按式(3)的非線性調制運算變換成均勻分布的偽隨機序列,原圖像和加密圖像測試結果分別如圖4(a)、(b)所示。

上述方案對遮掩參數和密鑰參數是非常敏感的,參數略有差異,密文不能被成功遮掩和解密,只有參數完全一致時,才能準確解密。這進一步驗證了本方案具有良好的雙重抗破譯性,該特性將有助于抵抗唯明文攻擊。為了測試對密鑰的敏感性,本文按以下步驟進行實驗:

1)Cameraman原始圖像如圖5(a),接收端解遮掩參數時,x0取0.562B5,其他密鑰參數不變,得到的解密圖像見圖5(b);

2)對接收端的參數x0、a、m、μв敕⑺投思用芴跫取值相同,得到的解密圖像見圖5(c);

3)在接收端對密文解遮掩,但對Е探行微小擾動,u取值為0.654B500B01,而其他迭代值不變,最終得到的解密圖像見圖5(d)。

從以上密鑰敏感性分析結果看,當初始值誤差為10-8時,便產生不同的偽隨機序列,也就是只要加密密鑰和解密密鑰有10-8的誤差時,就無法正確解密。同時每組密鑰有五個值,它們在實數域中的取值不受任何限制,同時允許多次加密。

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圖4 加密前后的圖像仿真結果

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圖5 密鑰敏感性分析

4.2 灰度直方圖比較

選用圖4的明文圖像(a)和密文圖像(b)分析灰度值分布,相應的仿真結果如圖6所示。

可以直觀地看出,兩幅圖像的灰度統計值有著明顯的差異,密文圖像的灰度值分布趨于平均,這說明算法的灰度擴散是有效的。由此可見,加密后的圖像統計分布完全被破壞,具有很好的抵御統計分析能力。

4.3 相鄰兩個像素相關性分析

通過比較明文圖像與密文圖像的相鄰像素的相關性,可以考察算法對圖像置亂的程度。分別對圖5(a)、(b)的相鄰像素的相關性進行測試,隨機選取1B000對水平豎直對角方向相鄰像素,利用以下公式進行計算。

E(x)=1N∑Ni=1xi

D(x)=1N∑Ni=1[xi-E(x)]2

cov(x,y)=1N∑Ni=1[xi-E(xi)][yi-E(yi)]

rxy=cov(x,y)D(x)D(y)

其中,x,y代表隨機選取的這1B000對相鄰像素的灰度值。測試的結果如表2所示,可看出加密后的圖像與明文圖像相比,其相鄰像素的相關性大大降低了。

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圖6 灰度直方圖比較

表格(有表名)

表2 明文、密文的像素相關性對比

方向明文圖像密文圖像

水平方向 0.952B3 0.056B3

豎直方向 0.914B5 0.017B5

對角方向 0.937B8 0.025B2

5 結語

本文提出了一種利用切延遲的橢圓反射腔映射混沌系統和雙信道保密通信方法實現數據加解/密混沌保密通信方案。該方案采用切延遲的橢圓反射腔映射系統產生CPRNG系統的驅動序列,然后用按字節加密處理的方法對明文進行加密,在實現過程中又用到遮掩技術,相當于對信息信號進行了雙重加密,提高了保密通信系統的保密性;采用兩信道傳輸方案,不僅提高了系統的抗擾性能,且進一步增加了密鑰的復雜性;同步信號獲取采用單變量單向耦合方法,工程上容易實現。因此,本文給出的方案是一種可靠且實用的混沌保密通信方法。

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近年來，通信技術發展迅速，手機作為一種通訊工具逐漸成為人們生活的必需品，近年來用量的快速增長給通信服務商提出了更新更高的要求，單靠室外：道路，車站，機場，碼頭購物場所等環境通信服務已經儼然不能滿足社會的需求，必須切實加強辦公及居住場所通信無線信號的覆蓋研究。同時，使用室內分布系統還可以分擔室外宏站話務，擴大網絡容量，整體提高網絡服務能力。

一、移動通信室內分布系統簡介

1、室內分布系統的作用

由于現代建筑大多以鋼筋混凝土結構，再加上各種封閉式的裝修導致信號屏蔽衰減特別嚴重，導致室內手機用戶不能穩定的進行通信，所以需要引入室內分布系統.另外在商場、寫字樓等用戶較多的公共場所會出現無線信道擁堵現象，這也要通過室內分布系統分流室內話務量；還有高層建筑內常有多種信號交越干擾現象，導致手機信號不穩定，影響正常使用，這點也可以通過室內分布系統進行有效解決?；谟脩魧νㄐ刨|量的需求，運營商采取在室內利用天線分布系統在各個角落布滿移動基站的信號，以此確保室內移動信號的全面覆蓋.

2、室內分布系統的建設方式

室內分布系統的建設即室內基站信號的覆蓋方式主要分為三種：微蜂窩有線接人方式、宏蜂窩無線接人方式和直放站引入信號方式[1]。微蜂窩有線接人方式是以有線將信號源引入室內微蜂窩覆蓋所有角落，此方法適用于話務量大，人群密度高的地方，如市中心的商場或是較高的寫字樓，但成本較高工作量較大宏蜂窩無線接人方式是以室外的宏蜂窩作為信號源，與微蜂窩有線接人方式相比較，通信質量和容量較低，但成本低引人方式簡單.直放站是指用此設備將室外信號引進室內，加強室內角落的信號覆蓋采用直放站引人信號與前兩種方法比較操作更加簡單方便，不需要基站設備也不需要傳輸設備。

二、移動通行室分布系統設計

室內分布系統設計整體上分為設計準備階段和設計階段兩部分，設計準備階段主要用來完成現場數據資料的收集，室內覆蓋分析，通過對室內覆蓋能力、容量需求的分析，為后面的設計階段的工作提供數據。設計階段主要圍繞信源選取、天線布局、饋線布放等環節展開。

1.設計準備階段

（1）現場資料收集，目的是通過對網絡覆蓋區域的基本信息、市場需求、業務分布等進行細致了解后，獲取數據化的資料，作為后期網絡規劃的輸入。

（2）室內覆蓋分析

與室外宏基站的規劃設計類似，室內分布系統也是通過合理的功率分配和天線布放來實現良好的覆蓋。鏈路預算是功率分配的基礎，最終目標是計算覆蓋半徑，即評估從信號源發射的無線信號經過分布系統的各個射頻器件以及空中接口的無線傳播之后是否能夠滿足系統覆蓋邊緣的功率要求。

（3）室內容量分析

進行容量估算時，需要充分考慮到室內分布各區域的容量需求，對信源目標覆蓋區域進行話務量預算。室內容量估算首先需考慮用戶的業務類型，依據業務量模型來計算等效話務量，并依據相關業務質量要求來估算網絡的配置容量。

2、設計階段

（1）信源的選取信源即室內分布系統中無線信號的來源，常用的信源有：宏蜂窩、微蜂窩、分布式基站、直放站。進行室內分布系統的設計時，應根據覆蓋、容量等各方面的情況，并充分考慮投入成本，從而確定室內分布系統的信號源。選取信源時應主要注意以下幾條原則：①應根據室分系統中天線口輸出功率的要求，來確定信源的輸出功率；②應根據室分系統的預測容量來確定信源的配置和種類；③選取信源時還應考慮將室分系統的電磁輻射水平控制在標準范圍內，以達到環境保護的要求。

（2）饋線系統設計對于新建室分系統，原則上電纜主干大于等于30m的使用7/8”饋線，平層電纜大于等于50m的使用7/8”饋線，平層電纜小于50m的宜使用1/2”饋線，若天線口功率不滿足要求，則使用7/8”饋線[2]。饋線布放應該走線牢固、美觀、不可有交叉、扭曲、裂損的情況，需要彎曲時，角度應平滑，彎曲半徑不能超過規定值。

（3）天線選取及設置設計時應根據建筑物結構情況采用不同的天線，主要應該遵循以下原則：①一般情況下可以采用室內全向吸頂天線；②如果建筑物中有中空的天井結構或者大型會議室、餐廳等空曠結構，可采用定向天線大面積覆蓋；③對于TD-LTE的MIMO雙路系統，若采用單極化天線，建議雙天線盡量采用10λ以上間距，為1-1.5m，如實際安裝空間受限雙天線間距不應低于4λ（0.5m）。

（4）分區與分簇多制式系統室內覆蓋的分區分簇的原則包括：①區簇劃分主要依據建筑物的結構特性、面積、容量需求及業務密度分布等因素進行設計，如覆蓋面積大于50000平米的獨立樓宇、高于20層的寫字樓等場景需要分區；②分區后的分布系統應保證各個分區的覆蓋區域清晰明確；③多制式分布系統設計，應以鏈路最差，覆蓋最受限的制式的技術條件來確定天線的覆蓋半徑，并構建分布系統的基本單位“分簇”，簇內的天線數量盡量均衡，天線位置相對集中。

（5）切換區設置

室分系統小區切換區域的規劃應遵循以下原則：①切換區域應綜合考慮切換時間要求及小區間干擾水平等因素設定；②室分系統小區和室外宏站的切換區域應規劃在建筑物的入口處；③電梯的小區劃分：盡量將電梯與底層劃分為同一小區，電梯廳盡量使用與電梯同小區信號覆蓋，確保電梯與平層之間的切換在電梯廳內發生；④對于地下停車場進出口的切換區域應盡量長，拐彎處可增加天線覆蓋；⑤平層分區不能設置在人流量大的區域，避免頻繁切換；切換帶也不能設置過大，避免用戶出現乒乓切換的情況。

（6） 泄漏控制

在實際操作設計中，應兼顧邊緣場強的計算，保證不會產生明顯的信號泄漏。①較小功率與多條天線相結合的方法來解決屋外信號對屋內的干擾以及來盡量減少屋內信號的泄露問題。②屋外網絡信號最優化處理

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【關鍵詞】移動通信；室內分布；信源規劃設計；天饋系統設計；深度覆蓋模型設計

前言

目前室內覆蓋是解決用戶感受，吸收話務量的主要手段。據統計90%的移動數據業務發生在室內，相比于移動語音業務（70%），移動數據業務用戶行為更多的發生在室內。而室內分布系統是移動通信室內覆蓋中重要的手段。室內分布系統建設模式靈活多變，覆蓋能力各有所長，天饋多且復雜，而且大都隱藏安裝于天花或者墻體內，一旦施工完成后，后期要進行維護整改相當困難；因此，在室內分布系統的規劃設計階段有必要在信源規劃設計、天饋系統設計、深度覆蓋模型設計等方面進行分析研究，從源頭上減少后期的維護需求，降低運營成本，提高網絡質量。

1信源規劃設計

在室分系統設計中，首先要選擇好信源。由于在很長一段時間內GSM用戶會長期存在，而3G網絡正在退網中，因此在室內分布建設時，一般采取2G+4G合路建設的方式。

1.1信源規劃原則

信源規劃原則基于三個要件：覆蓋目標、容量規劃、建設條件。覆蓋目標：規劃前要確定好覆蓋目標的區間有多大，有效面積有多少，才能合理選擇覆蓋模型和信源設備。比如覆蓋一個營業廳可以選擇一個pRRU，可是覆蓋一棟樓就要一臺普通RRU了。容量規劃：隨著用戶的發展和各種數據業務的成熟和廣泛應用，容量規劃（尤其是4G）成為室分系統規劃設計首先需要考慮的因素。根據場景的功能估算出其用戶密度和總量，設計出滿足當前和后續一定階段的業務發展的室內分布系統。建設條件：室分系統的規劃設計，還受到現場建設條件的限制，這些條件包括安裝位置、安裝方式、傳輸取電條件、業主是否允許等等。因此即使規劃的再好也需要現場建設條件的允許。

1.2信源建設方式

2G信源建設方式主要包括獨立信源、光纖直放站、無線直放站、宏站耦合。4G信源建設方式主要包括普通的BBU+RRU、皮基站、飛基站，光纖分布系統等，這些覆蓋方式的適用場景和特點將在后面描述。

2室內分布系統天饋設計

室內分布系統中最重要的部分就是天饋系統，其負責將射頻信號輸送到遠方，然后通過天線將射頻信號轉換成電磁波發射出去，這其中實際上包含天饋+天線兩部分。天饋系統最重要的問題就是功率的損耗和分配問題。因此如何利用天饋系統將射頻能量合理地分配到各個末端并按需求發射出去是一個設計者必須具備的基本技能，同時也是一個室分設計是否優秀的評估標準。

2.1天饋系統部分（不含天線）的設計

天饋系統設計為了盡量降低損耗，非特殊情況盡量不使用衰減器，另外也應該盡量避免使用拉超長饋線的方式進行覆蓋設計。天饋系統選擇時往往會要斟酌單、雙路的建設方式。雙路網絡質量會更高但是造價昂貴，一般建議對具有演示需求和極高業務價值需求的室內覆蓋可建設雙路室分系統，其他場景采用單路由建設。對于已建設室內分布系統的樓宇盡量不進行雙路由改造，數據業務需求極大的重要樓宇可新建支持雙路室內分布系統。例如重要交通樞紐、大型商業中心、體育會展中心、地鐵、一些特殊的需要展示LTE業務的場所等則可以考慮新建雙路由系統。

2.2室分天線部分的設計

在室分系統中用到最多的就是室分天線，這其中包括全向吸頂天線，定向吸頂天線，定向壁掛天線，射燈美化天線，對數周期天線，其他類型的美化天線（美化樹、煙囪、路燈桿、蘑菇頭、開關美化天線等）。以上這些天線在使用時要特別注意場景，表1是各種天線對應特點和大致使用場景說明。

3常用的LTE室內深度覆蓋模型設計

在進行室內LTE深度覆蓋設計時，主要根據覆蓋場景的業務量分布情況，施工條件來選用覆蓋模型，表2是幾種常用接下來對上述幾種覆蓋模型做詳細的探討。

3.1普通BBU+RRU+天饋拉遠方式覆蓋模型

技術特點：本技術主要是實現基帶射頻的分離，從而實現射頻單元（RRU）的分布式安裝，再根據現場需要將拉遠的RRU進行小區自由合并，實現多RRU共小區的技術。RRU分布式安裝靈活，且合并小區只需在后臺操作。其次由于BBU和RRU之間走的是光纖，在室內施工方面更加簡單靈活，成本更低，且比饋線更容易為業主所接受。因為以上特點，所以該設計模型可以應用于目前的絕大部分的室內場景，是目前應用最多的室內覆蓋模式。適用場景：大型商場、寫字樓，辦公樓，醫院，學校宿舍，教學樓，酒店賓館KTV等場合均適用。

3.2光纖分布系統覆蓋模型

技術特點：本技術主要是實現將不適宜遠距離傳輸的射頻信號轉換成光信號后進行拉遠，在末端再將光信號轉換成射頻信號輸出（如圖1所示）。主接入單元MAU完成對多系統射頻信號的處理并進行電光轉換；擴展單元EU對接收到的光信號進行分路轉發；遠端射頻單元RU負責將接收到的光信號進行光電轉換和放大，并通過天線轉換成電磁波發射出去。根據實際需要RU可以集成天線一體化，也可以引出天饋線進行室內天線部署。本技術的特點主要是實現對源基站的射頻信號的“拓展”，類似于直放站，所以其業務容量取決于源站，其本身并不增加容量。該技術特點首先可以減少或者不用部署大量天饋，減少饋線損耗同時降低業主對室內施工的抵觸和反感。其次RU部署靈活，室內室外部署均可，可以不接室外天線也可以再接天線。該系統也能實現多系統的合路后輸出。該技術可能會存在上行疊加干擾，因此對RU本身的技術指標要求較高，如噪聲系數，低噪放水平。適用場景：該模型適合于補盲。城中村場景，居民住宅區，酒店、單位辦公樓等。

3.3皮基站和一體化皮基站覆蓋模型

（1）分布式pRRU：技術特點：不同系統的信號（可以是光信號也可以是射頻信號）輸出到DCU，DCU對2/3G的射頻信號進行電光轉換后和LTE光信號合路傳輸到rHUB，rHUB對光信號進行處理后再通過五類線將基帶信號分發傳送到pRRU。若只有單一的LTE系統，則可以不使用DCU，直接將BBU出來的基帶信號通過光纖傳送給rHUB再進行光電轉換分發。該系統模型的最大優點是沒有天饋系統和無源器件，全程都是光纖和網線，容易施工，特別容易為業主所接受。適用場景：對施工要求比較嚴格，走饋線困難的場景。比如室內隔斷比較少的高檔寫字樓，大型酒樓，機場，電影院等人流較大，業務比較大的公共區域。（2）一體化皮基站：技術特點：一體化皮基站和分布式皮基站的區別就是基帶和射頻集成在一起，其他無區別。由于其基帶和射頻集成在一起，發射功率小，因此其覆蓋區域會比較小，僅僅只是一個射頻的覆蓋范圍。在施工方面來講非常方便，只要光纖到位，一臺AP大小的設備掛墻安裝即可。適用場景：移動營業廳，800m2以下的空曠客廳、房間、會議室、餐廳等等。受限場景：不適合覆蓋面積較大的區域。

4結束語

室內分布規劃設計中，覆蓋場景分類繁多，建設條件復雜，新技術也日新月異，如何規劃信源，選擇合適的室內覆蓋方式，正確的布局天饋系統，做到從源頭上優化網絡質量，控制建設成本和兼顧后期維護的便利性，是各運營商十分關心的問題，也是值得設計人員仔細研究分析的部分。

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【關鍵詞】分布覆蓋；設計

1.時代廣場建設分布覆蓋系統的必要性

1.1時代廣場的簡介和信號覆蓋現狀

時代廣場是新近建成的一座集餐飲、娛樂、商場、寫字樓于一體的高級綜合性辦公樓，建筑面積160000平方米。位于黃金地段。它的西面為藝術中心；南面和五星酒店、博士專家樓、高檔市區隔街相對；東面是長途客運中心；北面是高檔寫字樓等多座高層建筑；東北方向不到1000米就是火車站；時代廣場門前是市區東西方向上的三大主要交通干道之一。

根據在時代廣場的實地調查和用戶投訴的情況可以發現，時代廣場室外，信號強、覆蓋良好，隨時可以進行通話，沒有掉話現象，話音質量良好；但在時代廣場室內的大部分樓層沒有手機信號或者信號微弱，不能進行正常通話，特別是地下建筑和電梯內，全部是盲區；但是時代廣場樓層較高的部分手機表現為信號很好、電話振鈴，但無法接通，所以時代廣場的室內移動通信能力表現為除了個別地方可以通話外，基本不能正常通話。

1.2目前時代廣場信號覆蓋中存在的問題

時代廣場的框架式建筑結構和鋼筋水泥的建筑材料決定了它對周圍基站信號有較大的屏蔽，室內以輕鋼龍骨為主的隔斷墻也對電波有較大的衰耗，它們都影響到建筑物內部的絕大部分區域移動通信的效果。業主和入住商戶的投訴嚴重，要求快速解決問題。經過現場測試，發現時代廣場的地下室和電梯內由于鋼筋水泥的封閉環境，屬于完全盲區，建筑底層區域信號較弱，電話接打困難，高層部分則可以接收到相對較好的基站信號，但由于沒有主導小區，接受到的幾組電平值相差很小，重選切換頻繁，通話過程中質量較差，經常發生掉話，通過測試數據可以發現時代廣場的室內移動通信困難主要表現為：

（1）建筑中出現信號覆蓋的盲區，主要是建筑內部的電梯轎箱、地下停車場、設備樓層和1、2層部分區域。造成盲區的原因主要是由于建筑結構為鋼筋水泥澆注而成，穿透損耗極大，或者是由于周圍其他高大建筑物對本建筑造成的陰影效應，使得這部分地方根本沒有信號覆蓋，基站信號到達地下時的電平值小于手機接收的靈敏度，屬于信號盲區，所以無法接入網絡。

（2）建筑中出現“乒乓效應”區域。它的高層部分基本都能接收到基站信號，不僅數量多，電平值高而且大小十分接近，造成手機在這些地方，沒有主導小區，在能夠選擇的小區間頻繁地重選、切換，無法進行正常的發起、維持呼叫。這主要是因為隨著建筑物樓層高度的升高，周圍有遮擋的建筑物也在逐漸減少，當到達一定的樓層高度后，周圍對其有屏蔽作用的建筑物基本不存在了，到達建筑高層的信號主要為周圍相鄰的基站的直射信號。由于相鄰基站站距比較接近，到達時代廣場高層的信號在自由空間傳播時的損耗基本相同，造成其高層部分信號數量多、場強值大，沒有主導小區、手機頻繁重選切換的現象。

（3）時代廣場外墻體為鋼筋水泥澆注而成，室外基站信號在進入室內時，穿透損耗很大，因而建筑的低層部分信號覆蓋很弱，而且不均勻，覆蓋這些區域的信號主要是周圍基站的繞射和反射信號，這些信號經過長距離空中傳播后有很大的損耗，到達這些區域時的電平已經十分微弱，基本接近或者超出手機的靈敏度極限，因而發起呼叫十分困難。

2.具體的設計方案和步驟

2.1基站設備的選型

室內分布覆蓋系統最為重要是信號源的選取，信號源的性能決定了整個分布覆蓋系統的性能，是整個系統的根本。本方案設計中使用宏蜂窩作為信號源，既可以保證有持續穩定的信號輸出，又可以在話務量增長的同時，成倍的增加系統容量，是覆蓋時代廣場室內比較理想的方案。

由于覆蓋面積比較大，單純使用宏蜂窩配合無源系統不可能完全覆蓋建筑內的每個地方，因而在關鍵的部分干線上需要使用放大器。放大器產生的噪聲對基站的影響，在系統允許的范圍內，不影響系統的正常運行。

2.2基站容量配置分析

時代廣場是一座高級綜合性寫字辦公樓，大廈內日常辦公約5000多人，每日流動人員數量約為1000人，現以已經開通的同地區同類型的其他高層建筑的室內用戶和話務統計平均數對照計算，時代廣場的覆蓋范圍內有70%的手機擁有率，忙時40%的手機撥打率，得知忙時時代廣場內移動用戶手機共計為（5000+1000）×70%×40%=1680部。按照通常情況：

每移動用戶的忙時話務量為0.02Erl；話音信道（TCH）呼損為2%；則大廈內忙時的總話務量為1680×0.02Erl=33.6Erl。由于分布覆蓋系統采取分層結構，為使系統資源充分利用，可使兩個天線子系統話務量負荷基本相同，那么每個子系統話務量為：33.6/2=16.8 Erl按2%的擁塞率，根據愛爾蘭B表計算得話音信道數量為25個；SDCCH信道話務量為：16.8 Erl*28%=4.704 Erl；控制信道（SDCCH）呼損為0.1%。

根據愛爾蘭B表計算得SDCCH信道數量為2個（由于下層小區與相鄰基站的切換和重選次數較上層小區相對較多，所以在開通時根據實際的話務情況可以適當增加1個SDCCH信道）；每個小區BCCH信道1個。

由以上可以得到覆蓋系統中的每個部分需要的信道數量為：25+2+1=28個。

每載頻8信道，可得分層小區的每部分需要載頻28/8=3.5，約為4載頻；整個分布覆蓋系統的宏蜂窩配置為上層小區CELL-A為4個載頻、下層小區CELL-B為4載頻，共計8個載頻；使用機柜一個。

2.3基站傳輸系統的設計

室內分布覆蓋系統所需要的傳輸電路一般可以由以下兩種方式實現：

（1）HDSL市話專線是目前實現傳輸非常經濟的方式，以前使用情況比較普遍。它的路由是從BSC端口開始經配線架跳接到光端機，經過光纜到達光纜中心，由光纜中心的HDSL專用設備轉換后，通過專用電纜到達測量室，再由市話電纜到達目標建筑物，由于市話電纜幾乎遍布城市的每個角落，所以HDSL專線電路可以幾乎到達城市的任何一個建筑物。

（2）微波（或者紅外線）可以實現光纜不能到達的特殊區域的傳輸電路，用戶可以自行設計路由，而且實現起來方便快捷，能在目標建筑物和相鄰基站之間迅速建立傳輸通道，解決光纜傳輸的“最后一公里問題”，是目前廣泛使用在建筑物間的傳輸電路的方式之一，性能比較穩定，調整余量也比較多。

篇10

2012年，樊響和兩位合伙人著手布藝工作室，2013年東三街織耕堂工作室成立，三個人分別負責設計、生產、市場，一開始出于情懷和對布藝的熱愛，曾前往日本、臺灣考察當地的布藝工藝以及布藝手作。

但由于設計的產品偏小眾和私人化，所以在市場推廣和生產銷售過程中遭遇瓶頸，后來三人調研河南市場，通過多方了解，在綜合考慮下將布藝產品的生產范圍圈定在茶葉、文玩行業相關，在此基礎上，開展定制業務。

設計師出身的樊響，根據客戶的需求與產品定位，將自己打造的布藝產品與之相結合，推陳出新，與藥品、食品、地產、農產品等多種行業交叉合作，打造了一批又一批特色布藝產品。

企業定制轉向零售設計

“河南的市場需要進一步拓寬，我們現在除了做企業定制以外開始轉向零售設計產品，在這個過程中我們也不斷地改變，因為我們做的產品市場容量較小，我們三個也經常探討，現在我們織耕堂的定位是‘織耕堂布藝伴手禮’，‘小小心意、不成敬意’這句廣告詞也明確了我們所做的產品類型。”樊響在采訪中告訴記者，織耕堂的成立使他的心愿達成，在做市場保證平穩發展的同時，他更傾向于展現自己身為設計師的手段：將自己所喜愛的設計元素、自己的靈感與想法，充分呈現在每一塊布上。

樊響說，在這個過程中，他找到了滿足、看到了進步。

目前織耕堂的產品包含茶道布藝、佛釋布藝、文玩布藝，以及經典繪畫《維摩眼教圖》《聽琴圖》的布藝復制產品，直到現在，仍然保留這些產品作為企業的文化，并占據了一定的市場地位。

設計中帶著冷靜與簡練

在采訪參觀中，我們感受到了樊響作為一位設計師的情懷。作為一位手藝人，他用10年的時間從書籍設計轉向布藝設計。無論設計的產品形態是何種，他都將自己的理念貫穿其中，由于深受日本“和敬清寂”的文化影響，樊響的設計中，帶著些許的冷靜與簡練，他笑稱自己是一個“在紙和布之間游走的人”。

在商人刻意追求即時利益時，就容易忽略產品的品質。對于企業來說，擁有匠人精神，才能在長期的競爭中獲得成功。堅持“匠人精神”，依靠信念、信仰，通過高標準要求歷練之后，才會成為客戶的選擇。對于匠人來說，匠心，始終貫穿于作品的脈絡中，這樣的作品，才能經受得起時間的打磨。

Q&A

Q：從書籍設計師轉向布藝設計師，與紙張、布打交道，都是比較寂寞的，這樣的工作性質你是怎么堅持下來的？

A：應該說是這兩個職業教化了我，無論設計書還是布，首先都要對其抱有極大的熱忱，否則很難堅持。另外，不同材質會帶給人不同的感受，設計書要求有很強的邏輯性、系統性和統籌能力，設計布則要盡可能與真實生活結合，與人們的內心結合，所以，我也要求自己必須靜下心來去琢磨和體會。

Q：您所認同的新生活織耕方式是怎么樣的？

A：簡約、素樸、可重復使用。

Q：可否介紹下手工織布與機器織布的區別?

A：首先不能用是不是手工來判斷好壞，各有優劣，手工織布越來越少，有種天然的拙樸氣質，最主要有人的參與在里面，更容易讓人感動，不同地區各有特色，機織布品種不計其數，品質也高低不一，很難說誰好誰壞。

Q：織耕堂所生產的產品選擇的布有哪些種類？

A：都有，不同材質有不同的感受。

Q：在處理布藝產品的時候，要注意哪些細節？

A：產品類型繁多，也會有不同程度的要求，比如茶盞包的花頭要求飽滿、對稱，茶具袋的繩子要求正面看不到縫線，就需要半個小時的縫制。

Q：定制產品的設計是以客戶的要求為主的嗎？

A：是的，在尊重客戶的要求前提下，我們會給出一些好的建議，但最終還是由客戶來決定。

Q：可否大概講一下定制產品的制作流程？

A：畫版、切布、印刷、縫紉、熨燙、修剪，這些都是最基本的流程，比較繁瑣。

Q：在設計布藝圖案的時候，都借鑒哪些元素？

A：還是說幾位喜歡的設計大師吧，杉浦康平、龜倉雄策、田中一光、服部一成、原研哉等，太多了。無論是哪個國家的文化元素，我們都會在借鑒的基礎上進行再設計，使之能更好地融合于現代生活。中國古代書畫、日本圖案、歐洲版畫、波普等都是我們可以借鑒和學習的，或者說，設計的參考來自于生活中的所有，無論古今中外。

Q：日本的包布（風呂敷）是一種可以取代塑料袋的環保包裝材料，這種日式包布目前主要應用在哪些包裝物品上？選取哪種布進行制作？

A：不同包裝材質一定是并存的，使用的范疇不同而已，包布在日本是一種日常物品，很多禮物包裝都會用到，可以自己包出很多花樣，材質要綿軟一些。

Q：織耕堂的市場推廣方式是什么？

A：線上線下并存。

Q：織耕堂下一步的計劃是什么？

A：沒有規劃，最多想到后天干什么，認真做好每個產品，其他的順其自然吧！

Q：您如何看待日本的匠人精神？

A：一生只做一件事，祖輩只做一件事。