即时通信技术原理范文

1.量子通信的基本原理及发展

量子是对原子、电子、光子等物质基本单元的统称。量子通信（QuantumTeleportation）是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方式，是量子论和信息论相结合的新研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。

1.1量子通信的起源

量子通信起源于19世纪20年代的“量子纠缠”。在量子力学中，有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系，不管它们被分开多远，只要一个粒子发生变化，就能立即影响到另外一个粒子，即两个处于纠缠态的粒子无论相距多远，都能“感知”和影响对方的状态，类似于人类的“心灵感应”。值得一提的是，尽管爱因斯坦最早注意到微观世界中这一现象的存在，却不愿意接受它，并把它斥之为“幽灵般的超距作用（spookyactionatadistance）”，认为在量子力学的诠释背后一定有着更根本的规律，它们才能正确、全面地解释量子现象。

1.2量子通信的雏形

量子通信的概念是美国科学家贝内特（C.H.Bennett）于1993年提出，即是由量子态携带信息的通信方式，利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信的概念提出后，有6位来自不同国家的科学家基于量子纠缠理论，提出了利用卫星网络、光纤网络等传统信道与量子纠缠技术相结合的方法，实现量子隐形传送的方案，即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处，这就是量子通信最初的基本方案。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。

1.3量子通信的现状

目前对量子通信的理论方案和实验研究，主要集中于利用光纤信道和点对点的陆地无线光信道。在标准光纤信道中，2007年6月，一个由奥地利、英国、德国研究人员组成的小组，在量子通信研究中创造了通信距离144公里的纪录。在点对点通信上，2008年，在《新物理学》（NewJournalofPhysics）杂志上，一支意大利和奥地利科学家小组宣布，他们首次识别出从地球上空1500公里处的人造卫星上反弹回地球的单批光子，实现了太空绝密传输量子信息的重大突破。在多点通信上，2009年9月，中国科学技术大学潘建伟教授领衔的科研团队，建成了3节点链状16公里的自由空间量子信道，并在此基础上建成了世界上首个全通型量子通信网络，首次实现了实时语音量子保密通信，在23km的自由空间信道中，实现了基于单光子的量子密钥分配；在600m的自由空间中实现了基于纠缠光子对的量子密钥分配实验。如果按照这种速度发展下去，量子通信预计在2022年之前就可以进入实用。

2.量子通信的主要特点

量子通信与成熟的传统通信技术相比，具有以下主要特点：一是保密性强。量子密码通信其实不在于密码通信本身，量子密码技术不是用于传输密文，而是用于建立传输密码本。根据海森伯不确定性原理和量子不可克隆的特点，信息的量子比特或量子位一经检测，就会产生不可还原的改变，用量子位传递加密信息，若在到达预定接收者途中被窃取，预定接收者肯定能够发现。再加上量子通信采用的是“一次一密”的加密方式，且绝对不会重复使用，确保了通信的保密安全。

二是隐蔽性高。量子通信利用单量子纠缠现象，使光子、电子甚至是原子之间能相互影响（制约），从而传递信息。当其中的一个量子发送信息时，它本身并不移动，也不用借助其他媒介，另一个相关量子自然会接收到这个信息，空间距离和中间介质将不再成为通信的障碍。由于量子通信过程不存在任何电磁辐射，无论现有的无线电探测系统性能如何先进，对量子通信这种完全无“电磁”的通信目标，也是无能为力的。

三是应用性广。由于量子通信过程与传播媒质无关，传递的过程不会被任何障碍阻隔，甚至量子隐形传态过程中可穿越大气层，所以说量子通信的应用非常广泛，它既可以在太空中进行通信，又可以在海底等恶劣条件下通信，还可以在光纤等介质中进行信息“传递”。应用到卫星通信、深海通信、太空通信和光纤通信等领域的前景广阔。

四是时效性高。由于量子通信时延为零，可以实现超光速通信，将极大地提高通信速度；量子通信具有空间远距离、大容量、易组网等特点，可以用来构筑高速、大容量的通信网络，用于高清晰度图像、大容量、超高速数据的传输，便于建立量子因特网。

3.量子通信的应用前景

3.1建立全新卫星通信网

由于单光子在现在的硅光纤和陆上自由空间中的传输距离受到了限制，使量子通信的距离目前只有百余公里，无法实现全球范围意义上的量子通信。现在已经得到广泛应用的卫星通信和空间技术，给全球范围的量子通信提供了一种新的解决方案。即可以通过量子存储技术与量子纠缠交换和纯化技术的结合，做成量子中继器，突破光纤和陆上自由空间链路通信距离短的限制，延伸量子通信距离，实现真正意义上的全球量子通信。

3.2构建超光速信息网络

随着量子通信技术的研究突破和日趋成熟，可以利用量子隐形传态以及超大信道容量、超高通信速率和信息高效率等特点，建立有特殊需求的超光速量子通信网络。利用量子通信网络可实现大容量、高速率信息传输处理及按需共享，满足信息综合分析及辅助决策的需求。

3.3用于深海通信

目前岸基与深海之间的通信是采用长波通信方式，不仅系统庞大、设备造价高、抗毁性差，而且仅能实现海水下百米左右的通信。量子通信不同于传统的“波”通信，在同等条件下，量子通信获得可靠通信所需的信噪比，要比其他现有通信手段低30～40dB，加之量子通信的光量子隐形传态与传播媒质无关，这为深海通信开辟了一条崭新的途径。

3.4用于隐蔽保密通信网

通信隐身的关键之一是要降低电磁辐射，而目前的无线电通信都要依靠电磁波传输信号，特别是远程无线电通信需要辐射很强的电磁波，即使是激光通信，也要辐射很强的光波，而量子通信既无电磁波辐射，也无强光波辐射，且采用“一次一密”的加密方式，密码具有“不可破特性”和“窃听可知性”，从而确保了信息传输的安全，提高了信息保护和信息对抗能力。

即时通信技术原理范文篇2

计算机通信技术经过长时间的发展，在各个方面都有着很大的应用，并且发挥着巨大作用，为人们生活提高了较大便利。

（1）在信息处理和管理系统中的应用

随着计算机技术的普及，人们在办公时越来越依靠计算机来完成相应的工作，而信息处理和管理系统都可以很好地运用计算机通信技术。计算机通信技术应用到信息处理后，大大提高了人们信息交流的速度，同时还减轻了大量的人力物力。另外一方面，一些企业可以运用计算机通信技术来联系新客户、处理内部管理业务等，同时还开发了VPN技术，来办理企业的异地业务，从而打破了时间和空间的限制，为企业赢得了巨大利润。

（2）在多媒体领域中的应用

计算机通信技术运用在多媒体领域体现了很多方面。首先在传统的电视、计算机方面，计算机通信技术推动了网络电视、手机网络的发展，很多电视厂家都在运用计算机通信技术来加强自己产品的革新；其次在多媒体信息的采集、处理和传输方面，大量的计算机通信技术也运用到其中，比如远程教育、视频通话等功能开始陆续出现，不仅可以满足人们的办公教学需求，还极大地丰富了人们的娱乐需求。远程教育是其中比较有代表性的，也是发展比较成熟的一种，打破了以往时间和空间的限制，学生可以在家中就可以完成相应的文化教育，这样既节省了大量的人力物力，就可以提高学生学习的效率。随着远程教育的不断开展，这种形式的教学模式也成为我国职业教育非常重要的一种模式。

（3）在即时通信中的应用

即时通信技术是目前最为常见的一种通信方式，比如手机下载的QQ、微信、微博、饿了吧等APP软件就是其中非常有代表性的一种，而计算机通信技术就是它们得以利用的主要工具，主要原理在于手机终端通过服务器和其他手机终端进行信息交换，从而实现网络通信的目的。这种即时通信的大量普及对方便人们的日常生活有着非常大的作用，比如人们利用QQ、微信等聊天工具可以实现远端即时对话，打破了时间和空间的限制；人们利用淘宝、京东商城可以足不出户就可以购买自己喜欢的商品；人们利用饿了吧、美团网就可以在家中等待自己团购的快餐等。所以我们的日常生活正在慢慢被计算机通信技术而改变，从衣食住行的每一个角落都有计算机通信的介入，这样大大方便了我们的生活起居，节省了人力物力，这就是计算机通信技术的魅力。

（4）在远程控制中的应用

远程控制是计算机通信技术进一步发展的方向，也是进一步方便人们日常生活的主要趋势。比如目前苹果公司的产品就是利用计算机通信技术来实现远程控制，人们可以直接利用手机就可以对家中的设备进行指令，从而更加方便人们的生活。计算机通信技术在远程控制中应用的原理在于：家庭终端设备和电话、计算机等工具相连，从而通过后者来操纵前者的运转，达到指挥的目的。

二、总结

即时通信技术原理范文

[关键词]FMT-TDMA卫星；通信体制；技术

中图分类号：TN927.2文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）45-0155-01

1FMT-TDMA卫星通信体制的研究现状

当前，卫星的通信系统有多种多址方式，主要可以分为TDMA、FDMA、SDMA和CDMA等。现如今，卫星通信技术得到了迅猛的发展和不断的改进，也有一些通信体制综合了不同的多址方式，将多种方式的优势发挥到最大化，而MF-TDMA就是其中颇具代表性的一种。FMT指滤波多音调制，FMT技术同MF-TDMA体制的结合产生了一种优势明显的新卫星通信体制，即FMT-TDMA卫星通信体制。

2FMT-TDMA卫星通信体制的调制与解调技术论述

2.1FMT模型及其实现技术

FMT即滤波多音调制技术，属于以均匀滤波器组为基础的多载波技术。均匀的滤波器组能够将信道进行严格的区分，相邻的信道之间具有一定的间隔，且每两个信道的频谱都不尽相同。而所谓均匀滤波器组，及具有相同频率间隔的一组低通滤波器，且这些低通滤波器均对频带具有一定的约束能力。

在FMT模型的实现过程中，如何有效地进行数据延拓、数据加权、数据计算，且如何输出样值都是需要重点关注的部分。为了在节省资源的前提下实现上述模块的功能，可以利用多相的方式。

2.2数字化分路实现技术

在数字化分路实现技术方面，主要需要关注多相滤波器、FFT模块等的设计，在此我们也将分两部分对数字化分路实现技术进行介绍：

首先，设计多相滤波器的过程中有两点是必须要予以关注的，即速度与资源。速度指的是实现的速度，资源指的是我们应尽量保证硬件资源可以重复使用，节省资源。而实现这两点目标的方式即减少对乘法器和加法器的利用。

在对FFT模块进行设计的过程中，A/D之前的频率响应带并不是我们最需要的门函数，在这种情况下，为了避免频谱发生重叠，就要以较高路数的信号作为采样的带宽。

2.3信道均衡技术

作为干扰ICI小，具有良好抗频偏能力的FMT系统，其子信道频谱不重叠的特征是通过原型滤波器的使用来保证的，与上文中要求采用理想重构条件不同，该原型滤波器恰恰使用了不满足理想情况的重构条件。但这也直接使得不良情况的发生，即系统内部符号间的干扰会增大，这对FMT整体系统的功能都势必会造成反面的影响。为了改善这一情况，就需要在系统整体的接收端部分引入信道均衡技术，该技术对于消除系统内部符号间的干扰是十分有效的。在信道均衡技术的实现过程中，我们最常使用两种方法有常数模算法和盲均衡算法，目前在自适应阵列的相关领域中应用的极为广泛。

3FMT-TDMA卫星通信体制的组网技术论述

3.1FMT-TDMA组网构成

FMT-TDMA的组成通常可分为两个部分，其一为主站，其二为一般业务的地球站，且一般业务的地球站往往有多个。上述两个部分之间信息的传输通道是时隙信道，通过信息的传输，主站和一般业务的地球站之间的信息沟通主要包括业务信息以及控制信息等。主站能够将FMT-TDMA参考信号发送至地球站，而地球站则需参考主站，一旦主站中产生一定的问题，必须能够快速简便地将其中一个地球站转换为主站继续进行工作。

3.2FMT-TDMA组网技术的不同类型

本文中，笔者将对FMT-TDMA组网技术中的星状组网和网状组网进行一定的介绍。星状组网和网状组网之间是存在联系的，前者由后者派生而产生，且FMT-TDMA体制在前者中的表现会更加突出。在星状组网的情况下，主站能够辅助一般业务地球站完成定时及频率控制等功能，这就要求主站能够对若干载波信号进行解调。星状组网的结构为中心站和远端站，其中远端站通过中心站的中装功能进行信息采集。中心站的位置通常是不变的，而远端站则比较灵活。而网状组网是通过结合若干种速率的载波与虚电路技术而实现的。网内存在多个地球站，网内多对多的组网通信是通过一定的技术来保证的。

4FMT-TDMA卫星通信体制的算法分配论述

4.1FMT-TDMA信道分配算法的定义

在对FMT-TDMA信道分配算法进行研究之前，首先我们需要明确几个与之相关的定义。在本文中所要讲的信道，指的是一个二维结构，组成部分包括载波和时隙。不同的时隙共同构成了一个帧，若干个载波占用多项频带资源。因此，信道的资源也就可以随之分为两个部分，及申请时隙和数据时隙两种通道。而时隙作为一个时间单位出现，每经过一个时隙，系统中的地球站就会发射突发信号，且需保证每次的突发信号都不能超过规定的时隙。如果不按此前提进行操作，就会影响其他地球站的信号发射情况。

4.2FMT-TDMA信道分配的策略及方法

FMT-TDMA卫星通信体制中，地球站在正式传输数据之前，需要保证同步组网的时间一致。当对信道的分配进行统一的控制之后，就可以在中心站完成对时隙的分配。首先，一般业务地球站需将申请信息发送至中心站；然后，一般业务地球站会进行解析和分配的过程，从而能够使用时隙，并依照规定发射突发信号。而在时隙分配的过程中，各地球站只能在一个载波上发送信号，这一分配原则是由FMT-TDMA体制的原理所决定的。

5FMT-TDMA卫星通信体制的算法再分配论述

5.1FMT-TDMA信道再分配算法的定义

所谓时隙分配，即在信道受到限制无法进行分配的情况下，即便信道之间有一定的空闲时隙，也不能满足各地球站进行分配的要求值，而这对信道的利用率扩大是十分不利的。为了解决这一弊端，我们引入了再分配算法。再分配方法意指借助于调换时隙来将空闲时隙与冲突时隙相剥离，这样一来，信道时隙的利用率得到了一定的提高，时隙碎片也能够得到充分的利用。

5.2FMT-TDMA信道再分配算法的改进及仿真分析

FMT-TDMA卫星通信体制的信道再分配算法中存在着一定的问题，需要进行改进，主要表现为再分配算法的时间可能分配的太长。为了解决时隙冲突链中可能出现的该问题，我们先将时隙冲突链看成两个部分，第一个部分为按照规定进行的时隙分配，另一部分为当时隙分配出现问题时系统自动开启的时隙再分配。针对前者，我们可以借助时间优化的算法，对时隙中的冲突进行及时的检测，从而大大减少时隙分配所耗费的时间；而针对后者，我们则通过对冲突的快速检测来推动轮询的进行，并及时改进状态记录表。

6小结

综上所述，笔者对FMT-TDMA卫星通信体制的关键技术由多个方面入手进行了较深入的论述。FMT-TDMA卫星通信体制的关键技术主要包括调制技术、解调技术、组网技术以及相关资源分配的技术。而在FM5-TDMA技术的研究过程中，对其信道利用效率、当有较多数量的时隙因子时对其进行再分配、仿真程序的验证、理论与实际的融合方面都需要进行进一步的深化，不能仅仅局限于对各个技术的简单分析，这也是笔者今后将完成的工作。

参考文献