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摘要:感知無線電技術(shù)是在軟件無線電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的智能無線通信技術(shù),是軟件無線電技術(shù)的擴(kuò)展,它使軟件無線電從預(yù)先定義協(xié)議的盲目執(zhí)行者轉(zhuǎn)變成為無線電領(lǐng)域的智能。感知無線電雖具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),但技術(shù)并不成熟,本文對感知無線電的無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計(jì)及其容量預(yù)測、功率控制和頻譜管理,無線電知識描述語言等關(guān)鍵問題進(jìn)行了探討,希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作的開展提供一些參考。
一、感知無線電的概念
感知無線電技術(shù)用以實(shí)現(xiàn)動態(tài)頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜,通過探知無線環(huán)境中空閑頻譜資源,選擇可被自己利用頻率進(jìn)行通信。租借系統(tǒng)通過采用感知無線電技術(shù),實(shí)時(shí)跟蹤授權(quán)系統(tǒng)占用頻率狀況,隨時(shí)使用、釋放頻段,在保障授權(quán)系統(tǒng)通信前提下,與授權(quán)系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。論文百事通采用頻譜檢測方式獲取頻譜信息可使感知無線電技術(shù)能適應(yīng)無線環(huán)境頻譜使用狀況短期變化,高效利用頻譜,并且感知無線電技術(shù)不要求改造現(xiàn)有系統(tǒng),對無線信道環(huán)境和用戶需求都將具有較好適應(yīng)性。
感知無線電技術(shù)動態(tài)頻譜共享是自適應(yīng)傳輸技術(shù)思想在頻譜分配領(lǐng)域的運(yùn)用。自適應(yīng)傳輸使無線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸適應(yīng)信道傳輸能力的變化,通過提高數(shù)據(jù)傳輸速率來改善頻譜利用率。而感知無線電使無線通信系統(tǒng)占用的頻譜適應(yīng)無線環(huán)境頻譜使用狀況的變化,通過增加共享同一頻段的系統(tǒng)數(shù)、用戶數(shù)來提高頻譜利用率。不管是自適應(yīng)傳輸技術(shù)還是感知無線電技術(shù),其思想的核心都是無線通信系統(tǒng)能自動地適應(yīng)外界環(huán)境和自身需求的變化。
感知無線電思想可以推廣到移動通信其它層面。從低層到高層,要求未來移動通信系統(tǒng)能檢測系統(tǒng)各層參數(shù)與狀態(tài),如鏈路質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、業(yè)務(wù)負(fù)載、甚至用戶需求,并能適應(yīng)這些變化。從通信端到端,在存在重疊覆蓋多種無線電通信環(huán)境下,要求移動設(shè)備能夠在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間切換,實(shí)現(xiàn)包括終端、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)在內(nèi)的端到端重配置。這也就是所謂的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)(CognitiveNetwork)。
二、感知無線電關(guān)鍵技術(shù)分析
作為一種新的智能無線通信技術(shù),感知無線電可以感知到周圍的環(huán)境特征,采用構(gòu)建方法進(jìn)行學(xué)習(xí),通過相關(guān)描述語言與通信網(wǎng)絡(luò)智能交流,實(shí)時(shí)調(diào)整傳輸參數(shù),使系統(tǒng)的無線規(guī)則與輸入的無線電激勵的變化相適應(yīng),以達(dá)到隨時(shí)隨地通信系統(tǒng)的高可靠性和頻譜利用的高效性。無線規(guī)則指一系列適合無線頻譜合理使用的射頻帶寬、空中接口、相關(guān)協(xié)議和空間時(shí)間模式的設(shè)置。感知無線電系統(tǒng)的重構(gòu)能力很重要,該功能就是以軟件無線電作為平臺來實(shí)現(xiàn)的。重構(gòu)功能是由軟件無線電實(shí)現(xiàn),而感知無線電的其他任務(wù)是通過信號處理和機(jī)器學(xué)習(xí)的過程實(shí)現(xiàn),其感知過程開始于無線電激勵的被動感應(yīng),以做出反應(yīng)行為而終止,一個基本的感知周期要大致分為3個基本過程,分別是無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計(jì)及其容量預(yù)測、功率控制和頻譜管理,它們的順序執(zhí)行使感知無線電系統(tǒng)的感知功能得以實(shí)現(xiàn)。
2.1感知無線電技術(shù)與動態(tài)頻譜分配
未來移動通信系統(tǒng)滿足用戶需求的關(guān)鍵點(diǎn)是提高頻譜利用率。移動通信的發(fā)展使帶來了越來越嚴(yán)重的頻率短缺問題。解決頻率短缺大致有兩類方法,一是擴(kuò)大可利用的頻率范圍,二是提高頻譜利用率。為增加可用頻率,移動通信系統(tǒng)的頻率已擴(kuò)展至300GHZ。無線信道的路徑損耗是隨頻率升高而迅速增加的,所以頻率過高并不利于移動通信。因而,更加有效的方法是提高頻譜利用率。
提高頻譜利用率有三類途徑,改進(jìn)通信設(shè)備的傳輸技術(shù),優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、提高組網(wǎng)能力。目前廣泛采用這兩種途徑,但是這兩種方法能夠獲得的頻潛利用率增益將越來越少。第三種提高頻譜利用率的途徑是改進(jìn)頻譜分配方式。
目前國際上主要采用固定頻譜分配方式,一個頻段只分配給一個無線接入系統(tǒng),不管分配的頻段是否被頻率牌照的所有者實(shí)際使用,其它無線接入系統(tǒng)不能占用該頻段。為提高頻譜利用率,可以將一些頻段分配給了多個系統(tǒng),允許它們同時(shí)占有同一個頻段,甚至一些頻段可以開放為不需牌照的頻段,允許任意系統(tǒng)占用。盡管固定頻譜分配方式能夠改善系統(tǒng)干擾問題,但由于頻譜的授權(quán)系統(tǒng)并不是在任何地區(qū)的任何時(shí)刻都使用頻率,其頻譜利用率很低。而簡單地允許多個系統(tǒng)共享一個頻段,雖然優(yōu)于獨(dú)占性的固定頻譜分配方式,但由于它對頻譜共享沒有加以必要的控制,一個系統(tǒng)占用頻率前并不知道該頻率是否正在被其它系統(tǒng)使用,從而導(dǎo)致了兩方面的問題??梢?,如果僅僅是簡單地允許多個系統(tǒng)共享頻譜,而不避免系統(tǒng)間干擾,會制約頻譜利用率的提高,并且不能保證通信質(zhì)量。
為解決頻譜短缺與頻譜利用率低下的矛盾,可以考慮采用動態(tài)頻譜分配方式。允許多個系統(tǒng)共享同一頻段,各系統(tǒng)只在需要通信時(shí)才能占有頻段,通信結(jié)束就釋放頻段,而且必須控制系統(tǒng)間干擾,后接入的系統(tǒng)不能影響其它已有系統(tǒng)的通信。為與現(xiàn)有通信系統(tǒng)兼容,分配頻段上授權(quán)系統(tǒng)有使用頻譜的最高優(yōu)先級,只要不影響授權(quán)系統(tǒng)通信,租借系統(tǒng)與授權(quán)系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。這種動態(tài)的頻譜共享包含時(shí)間與空間兩方面。在時(shí)間上,當(dāng)授權(quán)系統(tǒng)不使用所分配的頻率時(shí),租借系統(tǒng)可以占用頻率,但當(dāng)授權(quán)系統(tǒng)重新占用頻率時(shí),租借系統(tǒng)必須及時(shí)地歸還頻率。
2.2信道狀態(tài)估計(jì)及其容量預(yù)測
信道估計(jì)的結(jié)果可用來計(jì)算信道容量,用于控制發(fā)送端的信號能量,可使用香農(nóng)法則計(jì)算信道容量C,但在感知無線電系統(tǒng)中并不直接在發(fā)送端傳輸C的信息,而是量化C,一定的量化率用于反饋發(fā)送端,量化比率是預(yù)先確定的,所以接收機(jī)接收的信息量要小于信道容量C。一般來說,無線系統(tǒng)的傳輸率是波動的,當(dāng)其超出一定界限時(shí),就會引起系統(tǒng)的不正常工作,這個界限決定了最大的傳輸比特率。
2.3功率控制和頻譜管理
2.3.1功率控制
在感知無線電通信系統(tǒng)中功率控制的實(shí)現(xiàn)以分布方式進(jìn)行,以擴(kuò)大系統(tǒng)工作范圍,提高接收機(jī)性能??刂瓢l(fā)送端功率是感知無線電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在多址接入的感知無線電信道環(huán)境中,主要采用協(xié)作機(jī)制方法,包括規(guī)則及協(xié)議和協(xié)作的Adhoc網(wǎng)絡(luò)兩方面內(nèi)容。多用戶的感知無線電系統(tǒng)彼此協(xié)作工作,基于先進(jìn)的頻譜管理功能,可以提高系統(tǒng)工作性能,支持更多用戶接入。
2.3.2動態(tài)頻譜管理
動態(tài)頻譜管理也稱為動態(tài)頻譜分配,具有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)頻譜高效利用的功能。在感知無線電系統(tǒng)中,頻譜管理的算法可這樣描述:基于頻譜空穴和功率控制器的輸出,選擇一種調(diào)制方式以適應(yīng)時(shí)變的無線傳輸環(huán)境,使系統(tǒng)工作在可靠傳輸?shù)臓顟B(tài)下。系統(tǒng)工作的可靠性可由信噪比差額(SNRgap)的大小確定。
2.4無線電知識描述語言
傳統(tǒng)的軟件無線電不能與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能交流,因?yàn)闆]有基于模式推理計(jì)劃能力和沒有相關(guān)描述語言。在以軟件無線電為發(fā)展平臺的感知無線電研究中,研究表示無線系統(tǒng)知識、計(jì)劃和所需語言是關(guān)鍵技術(shù),無線電知識描述語言(RKRL)應(yīng)運(yùn)而生,它表示了無線規(guī)則、系統(tǒng)配置、軟件模塊、網(wǎng)絡(luò)傳送、用戶需求、應(yīng)用環(huán)境等知識。
參考文獻(xiàn):
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[關(guān)鍵詞]無線電通信技術(shù)管理
與有線電通信技術(shù)相對應(yīng),近年來無線電通信技術(shù)得到了快速飛躍的發(fā)展,鑒于頻譜資源的有限性,及社會各界對無線電頻譜資源的強(qiáng)烈需求,使無線電技術(shù)及其管理問題日益受到人們的廣泛重視。
一、無線電通信技術(shù)
無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明,下面具體介紹:
(一)3G技術(shù)
3G,全稱為3rdGeneration,中文含義就是指第三代數(shù)字通信。目前3G無線電通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。從技術(shù)角度來看,3G主流技術(shù)已經(jīng)基本成熟,CDMA2000由于技術(shù)本身的平滑演進(jìn)特性,進(jìn)入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響,阻礙了商用進(jìn)程,但目前主體標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定型,具備了規(guī)模商用的基礎(chǔ)。事實(shí)上歐美等運(yùn)營商已經(jīng)進(jìn)入了3G網(wǎng)絡(luò)部署階段。TD-SCDMA是中國自主知識產(chǎn)權(quán)的3G標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當(dāng)今國際領(lǐng)先技術(shù)融于其中,在頻譜利用率、對業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨(dú)特優(yōu)勢。另外,由于中國內(nèi)的龐大的市場,該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備廠商的重視,全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持TDSCDMA標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過2.5代的中間環(huán)節(jié),直接向3G過渡,非常適用于GSM系統(tǒng)向3G升級。
(二)3.5GHz技術(shù)
3.5GHz寬帶固定無線接入技術(shù)MMDS,是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術(shù),寬帶固定無線接入技術(shù)因?yàn)槠涓邘?、建設(shè)速度快、接入方式靈活等特點(diǎn),受到了業(yè)界的關(guān)注。現(xiàn)在MMDS使用了傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù),但是未來的技術(shù)將是基于VOFDM的,接收端與反射的信號相結(jié)合,生成一個更強(qiáng)的信號。這種技術(shù)成本低廉,常用于遠(yuǎn)離服務(wù)中心的小型企業(yè)接入網(wǎng),它有時(shí)被稱為WDSL或通稱為寬帶無線技術(shù)。但這項(xiàng)技術(shù)也有其局限性,比如高頻段26GHz的LMDS技術(shù)受天氣影響較大,而3.5GHzMMDS技術(shù)在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。
(三)WLAN(Wi-Fi)技術(shù)
無線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN(Wi-Fi),其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為802.11,可實(shí)現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發(fā)展的主要是802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WLAN網(wǎng)絡(luò),支持11Mbps的無線接入。WLAN技術(shù)將在特定的區(qū)域和范圍,特別是熱點(diǎn)區(qū)域和高速信息接入領(lǐng)域,發(fā)揮對移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充作用。
(四)WiMAX技術(shù)
WiMAX即全球微波接入互操作系統(tǒng),WiMAX不僅在北美、歐洲迅猛發(fā)展,而且這股熱浪已經(jīng)推進(jìn)到亞洲。WiMAX又稱為802.16無線城域網(wǎng),是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案。因在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的高覆蓋范圍(可以覆蓋25~30英里的范圍),以及對3G可能構(gòu)成的威脅,使WiMAX在最近一段時(shí)間備受業(yè)界關(guān)注。WiMAX相對于Wi-Fi的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在Wi-Fi解決的是無線局域網(wǎng)的接入問題,而WiMAX解決的是無線城域網(wǎng)的問題。Wi-Fi只能把互聯(lián)網(wǎng)的連接信號傳送到300英尺遠(yuǎn)的地方,WiMAX則能把信號傳送31英里之遠(yuǎn)。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)連接速度為每秒54兆,而WiMAX為每秒70兆。
二、加強(qiáng)無線電管理的主要措施和手段
無線電通信電技術(shù)目前得到了較廣泛的應(yīng)用,但由于無線電通信自身的應(yīng)用和技術(shù)特征,導(dǎo)致必須對無線電進(jìn)行有效管理,以使之規(guī)范、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。根據(jù)筆者的總結(jié),目前加強(qiáng)無線電管理的主要措施和手段主要有:
(一)要增強(qiáng)做好無線電管理工作的責(zé)任感和使命感
要增強(qiáng)做好無線電管理工作的責(zé)任感和使命感。無線電頻率是寶貴的國家戰(zhàn)略資源,應(yīng)組織專門力量,針對動態(tài)情況,嚴(yán)加管理和合理利用。要從國家政治高度、從資源管理高度,深刻認(rèn)識無線電管理工作的重要意義和內(nèi)涵,強(qiáng)化大局意識,危機(jī)意識,健全管理機(jī)制,以適應(yīng)和服務(wù)于國家發(fā)展的需要。同時(shí)加強(qiáng)對管理人員的培訓(xùn),努力做到無線電管理的法制化、規(guī)范化、科學(xué)化。(二)要切實(shí)抓好無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)
無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)為無線電管理工作提供必要技術(shù)支持,是無線電技術(shù)管理的基礎(chǔ)設(shè)施。加強(qiáng)無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就是要將全國分散的無線電監(jiān)測站(中心)進(jìn)行優(yōu)化整合,加強(qiáng)各監(jiān)測站之間的協(xié)作關(guān)系,加強(qiáng)無線電監(jiān)測工作,提高頻率資源的有效利用,維護(hù)空中通道的暢通,使各種無線電業(yè)務(wù)相互兼容、正常工作,以維護(hù)國家頻率的科學(xué)、合理、有效使用。
(三)要加強(qiáng)無線電管理的執(zhí)法力度
無線電技術(shù)為無線電通信的開展提供了重要技術(shù)支撐,隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)應(yīng)用的增多,國內(nèi)相關(guān)立法應(yīng)當(dāng)逐步完善和成熟,國家應(yīng)盡快出臺一部專門的無線電法律法規(guī)以適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)和無線電技術(shù)發(fā)展。無線電管理部門一方面要嚴(yán)格按照國家的相關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行管理,做到嚴(yán)格、規(guī)范,另一方面要嚴(yán)格遵守國家的法律法規(guī),不做與法律相違背的事,維護(hù)法律的尊嚴(yán)。
(四)建設(shè)一支堅(jiān)強(qiáng)有力的無線電管理專業(yè)隊(duì)伍
搞好無線電管理工作,必須有一支思想好、技術(shù)精、作風(fēng)硬、執(zhí)法嚴(yán)的管理隊(duì)伍。在實(shí)際運(yùn)作過程中,要采取請進(jìn)來、走出去、崗位練兵等措施,支持鼓勵專業(yè)技術(shù)人員參加各類培訓(xùn),強(qiáng)化技能訓(xùn)練。在法律法規(guī)、無線電管理、監(jiān)測與檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面,引導(dǎo)和要求管理人員,自覺跟蹤無線電技術(shù)發(fā)展新動態(tài),理論聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行技術(shù)交流,使之與當(dāng)前管理任務(wù)相適應(yīng)。同時(shí)還要加強(qiáng)職業(yè)道德、政治素質(zhì)、保密制度、通信紀(jì)律、通信規(guī)則、值班制度等行業(yè)中必需的修養(yǎng)和建設(shè),提高其執(zhí)政能力,不辱使命,高質(zhì)量完成國家賦予無線電管理部門的神圣職責(zé)。
無線電通信技術(shù)作為極具有發(fā)展?jié)摿Φ囊婚T通信技術(shù),目前得到了持續(xù)和持久的快速發(fā)展,但在快速發(fā)展的過程中,仍時(shí)常暴露出管理方面的不足,因而我們應(yīng)該堅(jiān)持兩條腿走路,一方面,加強(qiáng)技術(shù)研究,另一方面,加強(qiáng)管理,使之實(shí)現(xiàn)又好又快的發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:分布式入侵檢測;;協(xié)作
在寬帶網(wǎng)建設(shè)中,除了增加骨干網(wǎng)傳輸通路的帶寬、網(wǎng)上服務(wù)器的處理能力及路由器速度以外,主要是緩解用戶接入網(wǎng)瓶頸。目前,寬帶用戶接入技術(shù)主要有高速數(shù)字環(huán)路(xDSL)、光纖接入方式、雙向混合光纖/同軸電纜(HFC)和寬帶無線接入網(wǎng)(如MMDS和LMDS)等手段。其中,寬帶無線接入是近年來新興的一種接入手段。本文將重點(diǎn)探討寬帶無線接入技術(shù)及其應(yīng)用前景。
1.無線接入技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)
1.1首先,話音通信和寬帶數(shù)據(jù)通信逐漸無線化。隨著固定無線接入系統(tǒng)和移動通信系統(tǒng)在技術(shù)和市場方面的發(fā)展,通過無線方式進(jìn)行通信的用戶數(shù)量急劇增長,在幾年后,無線話音通信和窄帶數(shù)據(jù)通信的用戶數(shù)量將可能超過有線用戶。目前在中國的部分地區(qū),移動電話用戶的增長數(shù)量已超過有線電話用戶的增長。
1.2無線通信須適應(yīng)IP業(yè)務(wù)的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)的普及和電子商務(wù)等新業(yè)務(wù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)量正以指數(shù)規(guī)律增長,其中使用IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的業(yè)務(wù)量更是急劇增加。固定無線接入系統(tǒng)和移動通信系統(tǒng)須適應(yīng)IP通信業(yè)務(wù)發(fā)展的需求,并逐漸向高速、寬帶通信網(wǎng)推進(jìn)。
1.3無線通信與有線通信始終在互補(bǔ)支持發(fā)展。與無線通信相比,有線通信具有容量大、速率高、寬頻帶和傳輸質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn),能滿足高速數(shù)據(jù)通信和寬帶多媒體業(yè)務(wù)的通信需求。在無線通信方面,第三代移動通信擬達(dá)到的目標(biāo)是靜止?fàn)顟B(tài)下為2Mbit/s,10GHz頻段下的固定無線接入通信已可實(shí)現(xiàn)20Mbit/s左右或更高速率。更高頻段的無線接入亦在向更高速率邁進(jìn),無線通信正利用其實(shí)現(xiàn)個人通信的優(yōu)勢始終與有線通信在互補(bǔ)支持發(fā)展著。
2.無線接入系統(tǒng)在通信網(wǎng)中的定位
無線接入技術(shù)的主要作用是,在一定條件下,用于提供本地交換局至用戶終端之間的通信傳輸,但不提供局間漫游服務(wù)。在建筑物內(nèi)或局部區(qū)域,可通過移動終端提供服務(wù)。在地形復(fù)雜的山區(qū)、海島或用戶稀少、分散的農(nóng)村地區(qū),鋪設(shè)有線電纜比較困難、投資大,用戶經(jīng)濟(jì)實(shí)力較低,只有選用無線接入技術(shù),才能解決電話普及與運(yùn)營企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的矛盾。在遇到洪水、地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害時(shí),無線接入系統(tǒng)可作為有線通信網(wǎng)的臨時(shí)應(yīng)急系統(tǒng)快速提供基本業(yè)務(wù)服務(wù)。
在通信網(wǎng)中,無線接入系統(tǒng)的定位是:本地通信網(wǎng)的部分是本地有線通信網(wǎng)的延伸、補(bǔ)充和臨時(shí)應(yīng)急系統(tǒng)。
3.無線接入技術(shù)
3.1MMDS接入技術(shù)
MMDS多路微波分配系統(tǒng)已成為有線電視系統(tǒng)的重要組成部分,MMDS是以傳送電視節(jié)目為目的,模擬MMDS只能傳8套節(jié)目,隨著數(shù)字圖像/聲音技術(shù)和對高速數(shù)據(jù)的社會需求的出現(xiàn),模擬MMDS正在向數(shù)字MMDS過渡。MMDS的頻率是2.5~2.7MHz。它的優(yōu)點(diǎn)是:雨衰可以忽略不計(jì);器件成熟;設(shè)備成本低。它的不足是帶寬有限,僅200MHz。許多通信公司看中用LMDS技術(shù)來作為數(shù)據(jù)、話音和視頻的雙向無線高速接入網(wǎng)。但由于MMDS的成本遠(yuǎn)低于LMDS,技術(shù)也更成熟,因而通信公司愿意從MMDS入手。它們正在通過數(shù)字MMDS開展無線雙向高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),主要是雙向無線高速英特網(wǎng)業(yè)務(wù)。
近年,我國有的大城市已經(jīng)成功地建成了數(shù)字MMDS系統(tǒng),并且已經(jīng)投入使用。不僅傳送多套電視節(jié)目,同時(shí)還將傳送高速數(shù)據(jù),成為我國數(shù)字MMDS應(yīng)用的先驅(qū)。數(shù)字MMDS不應(yīng)該單純?yōu)榱硕鄠麟娨暪?jié)目,而應(yīng)該充分發(fā)揮數(shù)字系統(tǒng)的功能,同時(shí)傳送高速數(shù)據(jù),開展增值業(yè)務(wù)。高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,同時(shí)也為MMDS經(jīng)營者帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)閿?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的收入遠(yuǎn)高于電視業(yè)務(wù)的收入。
3.2LMDS接入技術(shù)
本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)LMDS工作于24GHz~38GHz頻段,帶寬在1.3GHz左右,傳輸容量大和應(yīng)用靈活等特點(diǎn)使其成為目前倍受矚目的天線寬帶接入技術(shù)。
一個完整的LMDS系統(tǒng)由四部分組成,分別是本地光纖骨干網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中心(NOC)、基站系統(tǒng)、用戶端設(shè)備(CPE)。
寬帶無線接入技術(shù)主要有多通道多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(MMDS)和本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(LMDS)兩種。它們是在成熟的微波傳輸技術(shù)上發(fā)展起來的,所采用的調(diào)制方式與微波傳輸相似,主要為相移鍵控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度調(diào)制QAM(包括4-QAM、16-QAM、64-QAM等)。不同之處是MMDS和LMDS均采用一點(diǎn)多址方式,微波傳輸則采用點(diǎn)對點(diǎn)方式。
LMDS的特點(diǎn)是:
(1)LMDS的帶寬可與光纖相比擬,實(shí)現(xiàn)無線“光纖”到樓,可用頻帶至少1GHz。與其他接入技術(shù)相比,LMDS是最后一公里光纖的靈活替代技術(shù)。
(2)光纖傳輸速率高達(dá)Gb/s,而LMDS傳輸速率可達(dá)155Mb/s,穩(wěn)居第二。
(3)LMDS可支持所有主要的話音和數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn),如ATM、TCP/IP、MPEG-2等。
(4)LMDS工作在毫米波波段、20~40GHz頻率上,被許可的頻率是24GHz、28GHz、31GHz、38GHz,其中以28GHz獲得的許可較多,該頻段具有較寬松的頻譜范圍,最有潛力提供多種業(yè)務(wù)。
LMDS的缺點(diǎn)是:
(1)傳輸距離很短,僅5~6Km,因而不得不采用多個小蜂窩結(jié)構(gòu)來覆蓋一個城市。
(2)多蜂窩系統(tǒng)復(fù)雜。
(3)設(shè)備成本高。
(4)雨衰太大,降雨時(shí)很難工作。
3.3WCDMA接入技術(shù)
WCDMA技術(shù)能為用戶帶來最高2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率,在這樣的條件下,現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中應(yīng)用的任何媒體都能通過無線網(wǎng)絡(luò)輕松地傳遞。WCDMA的優(yōu)勢在于,碼片速率高,有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發(fā)射分集,可以解決多徑問題和衰落問題,采用Turbo信道編解碼,提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率,FDD制式能夠提供廣域的全覆蓋。下行基站區(qū)分采用獨(dú)有的小區(qū)搜索方法,無需基站間嚴(yán)格同步;采用連續(xù)導(dǎo)頻技術(shù),能夠支持高速移動終端。相比第二代的移動通信技術(shù),WCDMA具有:更大的系統(tǒng)容量、更優(yōu)的話音質(zhì)量、更高的頻譜效率、更快的數(shù)據(jù)速率、更強(qiáng)的抗衰落能力、更好的抗多徑性、能夠應(yīng)用于高達(dá)500Km/h的移動終端的技術(shù)優(yōu)勢,而且能夠從GSM系統(tǒng)進(jìn)行平滑過渡,保證運(yùn)營商的投資,為3G運(yùn)營提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。WCDMA通過有效地利用寬頻帶,不僅能順暢地處理聲音、圖像數(shù)據(jù)、與互聯(lián)網(wǎng)快速連接,而且WCDMA和MPEG-4技術(shù)結(jié)合起來還可以處理真實(shí)的動態(tài)圖像。
3.43G通信技術(shù)
在上述通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上,無線通信技術(shù)將邁向3G通信技術(shù)時(shí)代。3G強(qiáng)大的帶寬和傳輸速率給多媒體通信提供了高速傳輸?shù)目赡苄?。從通信容量?3G較第二代移動通信系統(tǒng)有大幅提升。另外,3G有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發(fā)射分集,可以解決多徑問題和衰落問題,使傳輸速率有了大幅提高,該技術(shù)又稱為國際移動電話2000,該技術(shù)規(guī)定,移動終端以車速移動時(shí),其傳轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)速率為144Kbps,室外靜止或步行時(shí)速率為384Kbps,而室內(nèi)為2Mbps。但這些要求并不意味著用戶可用速率就可以達(dá)到2Mbps,因?yàn)槭覂?nèi)速率還將依賴于建筑物內(nèi)詳細(xì)的頻率規(guī)劃以及組織與運(yùn)營商協(xié)作的緊密程度。然而,無線LAN一類的高速業(yè)務(wù)的速率已可達(dá)54Mbps。
3.54G通信技術(shù)
參考文獻(xiàn)的寫作在某一程度上提升論文學(xué)術(shù)價(jià)值和質(zhì)量水平,所以參考文獻(xiàn)在論文的寫作當(dāng)中也是不能忽視的,寫好論文還參考文獻(xiàn)那么我們寫出了的論文才更有水平。下面是學(xué)術(shù)參考網(wǎng)的小編整理的無線通信論文參考文獻(xiàn),歡迎大家閱讀賞析。
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在北京大學(xué),有一位年輕人,正致力于信息科學(xué)的研究,在他心中,這種研究既是時(shí)代的需要,也是自身的興趣所在。他是邊凱歸,北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授。
行在北大
北京大學(xué),對邊凱歸來說意義非凡,這里不僅僅是他博士畢業(yè)回國后的工作單位,也是他踏上信息科學(xué)之路的起點(diǎn)?!?001年,我來到北大計(jì)算機(jī)系讀本科,當(dāng)初之所以選這個專業(yè),是因?yàn)橛X得計(jì)算機(jī)方向未來大有發(fā)展?!?/p>
本科畢業(yè)后,邊凱歸漂洋過海到美國弗吉尼亞理工大學(xué)(VirginiaTech)電子與計(jì)算機(jī)工程系深造,用5年多時(shí)間完成了碩博連讀,“在這段期間,我作為研究助理先后參與了導(dǎo)師主持的多項(xiàng)美國國家自然科學(xué)基金研究項(xiàng)目,部分研究成果發(fā)表在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的國際頂級期刊與會議上,并加入國際無線創(chuàng)新協(xié)會安全工作小組,參與起草了軟件無線電安全協(xié)議SecuringSoftware Reconfigurable CommunicationsTechnology?!?011年,邊凱歸獲得了博士學(xué)位,選擇回到母校北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院繼續(xù)科研工作。
數(shù)年時(shí)間轉(zhuǎn)瞬即過,邊凱歸在教學(xué)科研的工作崗位上兢兢業(yè)業(yè),先后主持、參與了多個國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,并已發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文,其中認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)共存機(jī)制的基礎(chǔ)研究就是其一。
當(dāng)今世界,隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展,無線網(wǎng)絡(luò)用戶所使用的頻段變得愈發(fā)擁擠。而另一方面,一些其他頻段上的“主”用戶卻不需要全天候地占用這些頻段,從而造成了頻譜資源的浪費(fèi)。這些空閑的頻段被稱作“空白頻譜”。
認(rèn)知無線電技術(shù)是一種可以自發(fā)地保護(hù)主用戶、并有效利用空白頻譜資源的智能無線電新技術(shù)。利用認(rèn)知無線電技術(shù)開發(fā)空白頻譜大大緩解了無線網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源匱乏問題,同時(shí)也為新的無線業(yè)務(wù)和應(yīng)用提供了發(fā)展契機(jī)?!敖陙恚幌盗谢谡J(rèn)知無線電技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。我們將這些基于認(rèn)知無線電技術(shù)和不同無線標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)稱為‘異構(gòu)’認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)?!边厔P歸說。毫無疑問,異構(gòu)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)將成為未來開發(fā)和利用空白頻譜的主力軍?!暗菃栴}又來了,由于無線標(biāo)準(zhǔn)之間的差異,異構(gòu)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)之間缺乏有效的溝通和協(xié)調(diào)的手段,這引起了頻譜資源分配不合理的問題,將再度引發(fā)頻譜資源利用效率低的問題?!?/p>
如何在異構(gòu)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行合理的資源分配呢?經(jīng)過初步研究,邊凱歸發(fā)現(xiàn)利用生態(tài)學(xué)中的“間接協(xié)調(diào)”機(jī)制以及“物種共存”理論對網(wǎng)絡(luò)共存問題進(jìn)行求解,可以巧妙地彌補(bǔ)異構(gòu)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)之間直接通信和協(xié)作手段的缺失。
根據(jù)生態(tài)學(xué)中的最優(yōu)覓食理論和物種競爭理論,邊凱歸設(shè)計(jì)出適用于異構(gòu)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)頻段選擇算法和資源按需分配算法,分別解決了不同情況下網(wǎng)絡(luò)間的資源共享問題。這種基于生態(tài)學(xué)的共存機(jī)制可以獨(dú)立于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間通信與協(xié)調(diào)、時(shí)鐘同步等先決條件,對異構(gòu)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)在空白頻譜中的應(yīng)用具有一定的理論指導(dǎo)意義。“為了全面評價(jià)這種新型網(wǎng)絡(luò)共存機(jī)制的性能,我將建立一套完整的共存機(jī)制性能分析方法與仿真平臺,根據(jù)理論分析和仿真驗(yàn)證的結(jié)果對算法進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化?!边厔P歸提到。
目前,邊凱歸正主持著國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“物理世界中基于移動感知的信息獲取技術(shù)研究”?!巴ㄟ^這個研究,我最終想設(shè)計(jì)出一種輕量級的移動導(dǎo)航系統(tǒng)?!彼f。關(guān)注學(xué)生的“用戶體驗(yàn)”
邊凱歸主持了一門特別的本科生課程目――“職業(yè)規(guī)劃與領(lǐng)導(dǎo)力發(fā)展”?!斑@是一門創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類的課程,現(xiàn)在國家大力支持創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新,教育部規(guī)定每個學(xué)校都要開展‘雙創(chuàng)’課程,但在教育部要求之前,這門課以及北大的《科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)》《創(chuàng)新工程實(shí)踐》等課程就已經(jīng)開設(shè)若干年了?!?/p>
從宏觀上講,創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新既是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“引擎”,又是改善民生、保障就業(yè)的重要“抓手”。而對北京大學(xué)的老師們來說,他們所思所慮的不只是自己要在科研上保持創(chuàng)新性,還要將創(chuàng)新的理念傳遞給學(xué)生,培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型人才。
這門課要怎么上?在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和資深教授的幫助下,課程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。在這門課程里,除了職業(yè)規(guī)劃的相關(guān)知識外,還會講解中國信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的現(xiàn)狀與未來、創(chuàng)業(yè)融資、中國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的自主創(chuàng)新等案例分析等。而授課的人選,他特別邀請了美國硅谷、以色列的創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師來擔(dān)任嘉賓指導(dǎo)學(xué)生團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目。此外,課程還時(shí)常邀請富有職業(yè)規(guī)劃經(jīng)驗(yàn),特別是成功創(chuàng)業(yè)的人士介紹他們的心路歷程和職業(yè)發(fā)展道路。“教師們將根據(jù)他們自己的切身體會,告訴學(xué)生什么是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),怎么創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),滿滿都是‘干貨’?!?/p>
對于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),邊凱歸有自己獨(dú)到的見解:“現(xiàn)在并不缺少投資,而是缺好的構(gòu)想、產(chǎn)品以及領(lǐng)導(dǎo)力。在這個時(shí)代,創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)只要有足夠好的產(chǎn)品和構(gòu)想,世界各地的投資者都會蜂擁而至?!彼ㄗh年輕的創(chuàng)業(yè)者要把兩樣?xùn)|西搞好,第一是核心技術(shù),只有一流的技術(shù)才會有一流的產(chǎn)品;在這同時(shí),還要重視自身領(lǐng)導(dǎo)力的培養(yǎng)。“因?yàn)轭I(lǐng)導(dǎo)力就是感染力,感染力則會引導(dǎo)他人成為自己的用戶,喬布斯就是個例子?!?/p>
邊凱歸也把這種互聯(lián)網(wǎng)思維下的“感染力”用在了教學(xué)里,把學(xué)生看成自己的“用戶”,把自己定位為“服務(wù)者”。為了提升“用戶體驗(yàn)”,邊凱歸做了諸多的工作,單單在教學(xué)課件上,他就下了不少的功夫?!敖虒W(xué)課件是教學(xué)內(nèi)容的一個形象直觀的表達(dá)方式,隨著時(shí)代的變化,教學(xué)課件的內(nèi)容也必須與時(shí)俱進(jìn),而不能一成不變,這不利于吸引學(xué)生的注意力。”對此,邊凱歸舉了一個例子,“這些年來,社交網(wǎng)絡(luò)的主要平臺在不斷更迭,從人人網(wǎng)到微博,到微信,再到基于社交網(wǎng)絡(luò)平臺的內(nèi)容IP,泛娛樂化的社交直播,基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)的社交游戲,那么在教授@方面的知識時(shí),教學(xué)課件的內(nèi)容就要隨之而變?!?/p>
為了把“服務(wù)”工作做好,邊凱歸會去主動了解學(xué)生的興趣點(diǎn),將它們結(jié)合到自己的課程中,來提高自己課程的生動性。“現(xiàn)在的學(xué)生都喜歡吳亦凡、李易峰等明星,為了拉近與學(xué)生的距離,我也會關(guān)注時(shí)下流行的資訊,結(jié)合這些信息創(chuàng)造一些與課程知識相關(guān)的例子、有趣的話題等,從而吸引學(xué)生的注意力?!?/p>
英文名稱:Electronic Measurement Technology
主管單位:
主辦單位:北京無線電技術(shù)研究所
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國際刊號:1002-7300
國內(nèi)刊號:11-2175/TN
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創(chuàng)刊時(shí)間:1977
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聯(lián)系方式
期刊簡介
本刊堅(jiān)定不移地確保社會效益功能的發(fā)揮,刊登新技術(shù)、工藝、設(shè)計(jì)、設(shè)備材料為主要內(nèi)容,推廣交流步進(jìn)技術(shù)、科研成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及時(shí)傳播新成就、新技術(shù)、新器材的信息,以利于社會主義生產(chǎn)建設(shè)。
國內(nèi)第一本專注于電子測量領(lǐng)域的雜志,以發(fā)表電子測量及其相關(guān)學(xué)科的原創(chuàng)性科技論文為主,同時(shí)刊登階段性科研成果報(bào)告,報(bào)道國內(nèi)外測試測量界重要科技新聞。
主要欄目:
研究設(shè)計(jì)
技術(shù)應(yīng)用
信息技術(shù)
測試系統(tǒng)
(陜西天元通信規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司陜西西安710000)
【摘要】隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展,無線通信技術(shù)作為現(xiàn)代通信的領(lǐng)頭軍也在大跨步的更新?lián)Q代中,而其中比較重要的一項(xiàng)技術(shù),也是我國提出的時(shí)分雙工(TDD)模式的第3代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),是3GPP標(biāo)準(zhǔn)的一個重要組成部分。本論文主要介紹了TD-SCDMA技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)以及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 TD-SCDMA;TD-SCDMA技術(shù)特點(diǎn);基于TD-SCDMA的第4代移動通信系統(tǒng)
DevelopmentandapplicationofTD-SCDMAtechnology
ShiXing-gang
(ShaanxiTianyuanCommunicationPlanningandDesignConsultingCo.,LtdXi´anShanxi710000)
【Abstract】Withtherapiddevelopmentofmodernscienceandtechnology,wirelesscommunicationtechnologyasmilitaryleaderofmoderncommunicationisalsoabigstepintheupgrading,andthefirstthreeofthemoreimportantonetechnology,butalsoourproposedtimedivisionduplex(TDD)modegenerationofmobilecommunicationstechnologystandard,isanimportantpartofthe3GPPstandard.ThispaperdescribesthedevelopmentofTD-SCDMAtechnology,characteristicsandapplications.
【Keywords】TD-SCDMA;TD-SCDMAtechnicalcharacteristics;BasedonTD-SCDMA4thgenerationmobilecommunicationsystem
1.引言
TD-SCDMA的中文含義為時(shí)分同步碼分多址接入,該項(xiàng)通信技術(shù)也屬于一種無線通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),它是信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院(現(xiàn)大唐電信集團(tuán))在國家主管部門的支持下,根據(jù)多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。在與歐洲、美國各自提出的3G標(biāo)準(zhǔn)的競爭中,中國提出的TD-SCDMA已正式成為全球3G標(biāo)準(zhǔn)之一,這標(biāo)志著中國在移動通信領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入世界領(lǐng)先之列。
2.概念
(1)TD-SCDMA系統(tǒng)全面滿足IMT-2000的基本要求。它采用不需配對頻率的TDD雙工模式,以及FDMA/TDMA/CDMA相結(jié)合的多址接入方式,同時(shí)使用1.28Mc/s的低碼片率,擴(kuò)頻帶寬為1.6MHz。
(2)3G移動系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)之一是既要控制諸如談話和視頻等對稱線路交換業(yè)務(wù),又要控制移動因特網(wǎng)接入的非對稱分組交換業(yè)務(wù)。面對這一挑戰(zhàn),TD-SCDMA集成了兩項(xiàng)先進(jìn)技術(shù):一種是先進(jìn)的TDMA/TDD系統(tǒng),另一種是自適應(yīng)CDMA組成的對稱模式的運(yùn)作。
3.TD-SCDMA技術(shù)特點(diǎn)
TD-SCDMA的提出比其他標(biāo)準(zhǔn)較晚,這給其產(chǎn)品成熟性帶來一定的挑戰(zhàn),但在另一方面,TD-SCDMA吸納了九十年代以來移動通信領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù),在一定程度上代表了技術(shù)的發(fā)展方向,具有前瞻性和強(qiáng)大的后發(fā)優(yōu)勢。與其他3G標(biāo)準(zhǔn)相比,TD-SCDMA系統(tǒng)及其技術(shù)有著如下突出優(yōu)勢:
(1)頻譜利用率高。由于TD-SCDMA采用了CDMA和TDMA的多址技術(shù),使TD-SCDMA在傳輸中很容易設(shè)置一個上行和下行鏈路的轉(zhuǎn)換點(diǎn),來針對不同類型的業(yè)務(wù),類似于可根據(jù)交通的流量來控制“紅綠燈”轉(zhuǎn)換的時(shí)間間隔。對于像互聯(lián)網(wǎng)這樣的“不對稱”傳輸業(yè)務(wù),可使其轉(zhuǎn)換“不對稱”,而對于像語音這樣的“對稱”傳輸業(yè)務(wù),可以使其轉(zhuǎn)換“對稱”,這樣,就使總的頻譜效率更高。
(2)支持多種通信接口。由于TD-SCDMA同時(shí)滿足Iub、A、Gb、Iu、IuR多種接口的要求,所以TD-SCDMA的基站子系統(tǒng)既可作為2G和2.5GGSM基站的擴(kuò)容,又可作為3G網(wǎng)中的基站子系統(tǒng),能同時(shí)兼顧現(xiàn)在的需求和長遠(yuǎn)未來的發(fā)展。
(3)頻譜靈活性強(qiáng)。由于TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)頻譜靈活性強(qiáng),僅需單一1.6M的頻帶就可提供速率達(dá)2M的3G業(yè)務(wù)需求,而且非常適合非對稱業(yè)務(wù)的傳輸。
(4)系統(tǒng)性能穩(wěn)定。由于TD-SCDMA收發(fā)在同一頻段上,使上行鏈路和下行鏈路的無線環(huán)境一致性很好,更適合使用新興的“智能天線”技術(shù);由于利用了CDMA和TDMA結(jié)合的多址方式,更利于聯(lián)合檢測技術(shù)的采用,這些技術(shù)都能減少干擾,提高系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性。
(5)能與傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行兼容。TD-SCDMA能夠?qū)崿F(xiàn)從現(xiàn)存的通信系統(tǒng)到下一代移動通信系統(tǒng)的平滑過渡。支持現(xiàn)存的覆蓋結(jié)構(gòu),信令協(xié)議可以后向兼容,網(wǎng)絡(luò)不用再引入新的呼叫模式。
(6)支持高速移動通信。在TD-SCDMA系統(tǒng)中,基帶數(shù)字信號處理技術(shù)是基于智能天線和聯(lián)合檢測,其限制在設(shè)備基帶數(shù)字信號處理能力和算法復(fù)雜性之間的矛盾。該技術(shù)可以確保TD-SCDMA系統(tǒng)在移動速度為250Km/h和UMTS(3GPP)移動環(huán)境下,可以正常工作。
(7)系統(tǒng)設(shè)備成本低。由于TD-SCDMA上下行工作于同一頻率,對稱的電波傳播特性使之便于利用智能天線等新技術(shù),也可達(dá)到降低成本的目的。設(shè)備成本在無線基站方面,TD-SCDMA的設(shè)備成本至少比UTRATDD低30%。
(8)支持與傳統(tǒng)系統(tǒng)間的切換功能。TD-SCDMA技術(shù)支持多載波直接擴(kuò)頻系統(tǒng),可以再利用現(xiàn)有的框架設(shè)備、小區(qū)規(guī)劃、操作系統(tǒng)、賬單系統(tǒng)等。在所有環(huán)境下支持對稱或不對稱的數(shù)據(jù)速率。
4.基于TD-SCDMA的第4代移動通信系統(tǒng)
(1)對于基于TD-SCDMA的后3G或者4G系統(tǒng)來說,將采用TDD模式,主要目的在于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)國際移動通信(IMT-Advanced)提出的高速和低速移動環(huán)境下峰值速率分別達(dá)100MB/S和1GB/S的無線傳輸能力,使用的關(guān)鍵技術(shù)包括感知無線電、網(wǎng)絡(luò)感知等,還將支持無線泛在服務(wù)(WirelessUbiquitousService)環(huán)境下的各種無線通信機(jī)制融合。在泛在服務(wù)體系架構(gòu)下,采用各種先進(jìn)技術(shù),如超寬帶(UWB)和超窄帶(UAN)技術(shù)、感知無線電(CognitveRadio)和網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)等,以提供高速的數(shù)據(jù)傳輸和最佳的網(wǎng)絡(luò)接入和網(wǎng)絡(luò)布置方案。網(wǎng)絡(luò)信息論作為一門新的學(xué)科,在后3G或者4G移動通信系統(tǒng)中將占重要地位,它將指導(dǎo)泛在無線系統(tǒng)的組網(wǎng)和布置。
(2)在TDD未來演進(jìn)時(shí)代,空中接口網(wǎng)絡(luò)的多樣性和共存性使得用戶可以得到多樣化的服務(wù),但同時(shí)也給用戶在不同系統(tǒng)之間進(jìn)行切換、漫游帶來很多不便,尤其是終端要適應(yīng)于各種接入網(wǎng)絡(luò),并且實(shí)現(xiàn)起來不可過于復(fù)雜,成本也不可過高。結(jié)合軟件無線電技術(shù),終端可下載不同標(biāo)準(zhǔn)的接入網(wǎng)模式和流程,實(shí)現(xiàn)終端在不同網(wǎng)絡(luò)之間的兼容。
2月27日,記者在京采訪了這兩位動物學(xué)家——WildTrack動物保護(hù)組織聯(lián)合創(chuàng)始人Zoe Jewell和Sky Alibhai,聽他們娓娓道來借助統(tǒng)計(jì)分析軟件來監(jiān)測保護(hù)野生瀕危動物的故事。
獵人的嘲笑帶來啟發(fā)
Jewell擁有劍橋大學(xué)獸醫(yī)碩士學(xué)位,是WildTrack動物保護(hù)組織現(xiàn)任的主席、國際保護(hù)生物學(xué)協(xié)會成員。Alibhai擁有牛津大學(xué)動物學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位,也是倫敦動物學(xué)會研究員和國際保護(hù)生物學(xué)協(xié)會會員。同時(shí),他們夫婦倆都是杜克大學(xué)和北卡羅萊納州SAS公司JMP事業(yè)部的訪問學(xué)者,發(fā)表了大量使用非侵入式方法進(jìn)行野生動物監(jiān)測的論文。
什么是非侵入式方法?他們怎樣進(jìn)行野生動物監(jiān)測?故事還得從十幾年前中非的津巴布韋講起。
“十多年前,我們在津巴布韋附近的一個公園里做瀕危動物——犀牛的保護(hù)工作,當(dāng)時(shí)我們用給犀牛帶無線電項(xiàng)圈的方法來監(jiān)控它們的生存狀態(tài)。那時(shí),無線電技術(shù)對瀕危物種的監(jiān)測保護(hù)而言是非常先進(jìn)的技術(shù)。但這種方法成本太高,對動物本身,以及給動物套上無線電項(xiàng)圈的人都很危險(xiǎn),而且這只能在草原上使用,因?yàn)樵趨擦掷锶绻袠鋼踔呛茈y追蹤到信號的。最重要的是,十多年的經(jīng)驗(yàn)表明,無線電技術(shù)的引用導(dǎo)致了雌性動物的受孕率下降?!盝ewell介紹,“所以,我們需要一些低成本、對動物傷害少,而且最好能在任何地方都可以實(shí)施的技術(shù)來做動物的監(jiān)測追蹤?!?/p>
“那時(shí)我們會跟非洲獵人一起工作。他們很善于追蹤,可以通過動物的足跡和糞便來判斷追蹤。當(dāng)我們在獵人面前使用無線電的時(shí)候,他嘲笑我們說‘你們?yōu)槭裁从眠@么愚蠢的技術(shù),看腳印多簡單、直接、清晰’?!庇谑?,Jewell和Alibhai博士開始研究和發(fā)明FIT(Footprint Identification Technique,足跡識別技術(shù)),通過分析腳印兒來監(jiān)測追蹤瀕危動物。
數(shù)量、性別和年齡都能分析出
這種方法的基本原理就是獲取動物足跡影像,進(jìn)行圖像處理,辨識動物足跡,進(jìn)行聚類比對分析。怎樣辨識不同動物的腳印呢?簡單地講,就是要建立模型來區(qū)分正常人眼中貌似一樣的腳印,通過統(tǒng)計(jì)學(xué)中的顯著差異進(jìn)行還原,進(jìn)行分析。這需要把圖形、圖像技術(shù)引入到數(shù)據(jù)分析的世界,找到圖形之間顯著的和規(guī)律性的差別?!澳菚r(shí)候,我們和SAS公司聯(lián)合創(chuàng)始人,也是JMP軟件的創(chuàng)始人——John Sall先生進(jìn)行了溝通,他同意把對于圖形、圖像的分析能力引入到JMP軟件當(dāng)中去,進(jìn)行一些新的開發(fā),以幫助生態(tài)保護(hù)學(xué)家使用JMP分析所需要的圖形和元素。”Jewell介紹。
“作為一款統(tǒng)計(jì)分析軟件,JMP的獨(dú)特之處就是簡單、好用,有自己的腳本語言——JSL(JMP Script Language)。我們可以在應(yīng)用層面做很多事情,不用涉及到很多統(tǒng)計(jì)和編程原理?!?Alibhai介紹,“作為動物學(xué)家,我們很怕需要被迫地去學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和技術(shù),那對于我們來說太難了。JMP軟件可以幫助我們?!?/p>
通過分析可以得出一定區(qū)域里出現(xiàn)的野生動物的種群、數(shù)量、性別等信息。事實(shí)上,一切野生動物的保護(hù)策略都必須基于它的種群數(shù)量和范圍來合理制定?!拔覀兺ㄟ^分析腳印來辨識動物的身份,可以辨識動物種群、數(shù)量、性別,甚至是年齡。根據(jù)腳印,我們能知道那是五歲的老虎還是十歲的老虎。這非常難,但是FIT作為基于JMP軟件開發(fā)的工具,已經(jīng)能做到了,是非常了不起的突破?!盝ewell自豪地說。
20個樣本建立精確模型
在用FIT做野生動物的監(jiān)測追蹤過程中,有一點(diǎn)是非常關(guān)鍵的,那就是動物腳印兒的建模?!癋IT生成新模型的方法是用已知的動物信息(如人工喂養(yǎng)的老虎、熊貓)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練來得到正確的模型,然后再拿另外的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn),來確保模型是正確無誤的,反復(fù)校驗(yàn)成熟以后才用于預(yù)測功能。”Jewell介紹。
需要多少樣本數(shù)據(jù)才能建立精確的模型呢?“我們需要至少20只東北虎個體的腳印數(shù)據(jù)才能保障模型的精確性?!?Alibhai博士打開他們的模型訓(xùn)練和測試數(shù)據(jù)結(jié)果分析圖,解釋道,“通過實(shí)驗(yàn)研究我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)實(shí)際用于模型訓(xùn)練的數(shù)量低于12時(shí),模型和實(shí)際就開始有偏離了。本來在理論上我們需要至少20只老虎的腳印數(shù)據(jù),但是JMP所提供的能力讓我們大大減少了所需要訓(xùn)練模型的樣本數(shù)量。而且還讓整個過程用一張圖就可以很簡單地表達(dá)出來,哪怕不同領(lǐng)域的人,給你講一兩分鐘,你也可以了解得很清楚?!?/p>
Alibhai博士介紹,每個物種都有很獨(dú)特的腳印模式和特征,有些物種有高度的相似性,比如貓科動物里面的老虎、獅子、豹、山貓等,只要軟件中調(diào)整一些關(guān)鍵參數(shù)即可。而對于像大熊貓、大象等截然不同的物種,他們就需要開發(fā)新的模型功能包。借助JMP突出的結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì),當(dāng)數(shù)據(jù)量很大的時(shí)候,通過測試,JMP的處理速度與像R語言這樣的算法或者市場其他軟件相比,是后者的幾百甚至幾千倍。這也使得Alibhai博士用一臺配置并不是很高的筆記本電腦就可以現(xiàn)場運(yùn)行、展示比對分析。
關(guān)鍵詞:第四代移動通信關(guān)鍵技術(shù)
0引言
第三代移動通信(3G)在20世紀(jì)80年代末提出時(shí)倍受關(guān)注,近年來卻遭遇降溫。究其原因,單從技術(shù)角度考慮,3G系統(tǒng)就有很多需要改進(jìn)的地方,如采用電路交換,而不是純IP方式;所能提供的最高速率只有384kbit/s(標(biāo)稱最高速率為2Mbit/s)不能滿足用戶對移動通信系統(tǒng)的速率要求;不能充分滿足移動流媒體通信(視頻)的完全需求;沒有達(dá)成全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等。
正是由于3G的諸多不足,使得在3G還沒有大規(guī)模投入商用、距離完全實(shí)用化還有一段時(shí)間的情況下,國內(nèi)外移動通信領(lǐng)域的專家就已經(jīng)在進(jìn)行第四代移動通信系統(tǒng)(4G)的研究和開發(fā)工作。
1什么是第四代移動通信技術(shù)
嚴(yán)格說來,現(xiàn)在還不能對第四代移動通信作出確切地定義,但可以肯定,4G通信將是一個比3G通信更完美的無線世界,它可以創(chuàng)造出許多難以想象的應(yīng)用。
關(guān)于4G的一般描述為:“第四代移動通信的概念可稱為廣帶接入和分布網(wǎng)絡(luò),具有非對稱的和超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)(基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng))。此外,第四代移動通信系統(tǒng)將是由多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng),也是寬帶接入IP系統(tǒng)”。
實(shí)際上,世界各國在對4G的設(shè)想上存在著巨大的差異。
歐洲國家一般認(rèn)為4G是一種可以有效使用頻譜的數(shù)據(jù)通信技術(shù),并且以IPv6為基礎(chǔ)!網(wǎng)絡(luò)上的所有單位都有自己的IP地址。通過在移動通信網(wǎng)絡(luò)中引入IPv6就可以把現(xiàn)有的各種不同的網(wǎng)絡(luò)融合在一起,如4G網(wǎng)絡(luò)將會融合衛(wèi)星和平流層通信系統(tǒng)、數(shù)字廣播電視系統(tǒng)、各種蜂窩和準(zhǔn)蜂窩系統(tǒng)#無線本地環(huán)路和無線局域網(wǎng),并且可以和2G、3G兼容。
與歐洲關(guān)于4G的觀點(diǎn)正相反。日本熱衷于建立一個單一的4G全球標(biāo)準(zhǔn)。
美國則希望把WLAN技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展,從而演進(jìn)為4G的基礎(chǔ)。
2第四代移動通信的目標(biāo)要求和特點(diǎn)
2.1目前業(yè)界人士對第四代移動通信已達(dá)成的共識
a)與已有的數(shù)字移動通信系統(tǒng)相比,4G系統(tǒng)應(yīng)具有更高的數(shù)據(jù)速率和傳輸質(zhì)量。更好的業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)更高的頻譜利用率,更高的安全性\智能性和靈活性;
b)可以容納更多的用戶,應(yīng)能支持包括非對稱性業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種業(yè)務(wù);
c)4G系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢,將在不同的固定和無線平臺以及跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中提供無線服務(wù);
d)能實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個移動網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)間的無縫漫游,包括網(wǎng)絡(luò)無縫\終端無縫和內(nèi)容無縫;
e)將是多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng),不僅聯(lián)系人與人,更將聯(lián)系人與機(jī)器、環(huán)境,人們將能夠隨時(shí)隨地的接入需要的多媒體信息,并可遠(yuǎn)端控制其他設(shè)備。
2.2第四代移動通信系統(tǒng)的一些具體特點(diǎn)
2.2.1傳輸速率更快
4G系統(tǒng)的目標(biāo)速率為:
a)對于大范圍高速移動用戶(250km/h)數(shù)據(jù)速率為2Mbit/s;
b)對于中速移動用戶(60km/h)數(shù)據(jù)速率為20Mbit/s;
c)對于低速移動用戶(室內(nèi)或步行者),數(shù)據(jù)速率為100Mbit/s。
2.2.2帶寬更寬
據(jù)研究,每個4G信道將占有100MHz或更多帶寬,而3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬則在5~20MHz之間。
2.2.3容量更大
將采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(如空分多址技術(shù)等)來極大地提高系統(tǒng)的容量,以滿足未來大信息量的需求。
2.2.4智能性更高
4G系統(tǒng)的智能性更高"它將能自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配,處理變化的業(yè)務(wù)流和適應(yīng)不同的信道環(huán)境。
4G網(wǎng)絡(luò)中的智能處理器將能夠處理節(jié)點(diǎn)故障或基站超載,4G通信終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作也將智能化。
2.2.5實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信
4G通信能提供的無線多媒體通信服務(wù)將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等,大量信息透過寬頻信道傳送出去,讓用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)接入到系統(tǒng)中,因此4G也是一種實(shí)時(shí)的&寬帶的以及無縫覆蓋的多媒體移動通信。
2.2.6兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接收,還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此,從這個角度看,4G通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備真正意義上的全球漫游(包括與3G、WLAN和固定網(wǎng)絡(luò)之間無縫隙漫游)接口開放、能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化以及能從2G平穩(wěn)過渡等特點(diǎn)。
2.2.7業(yè)務(wù)的多樣性
在未來的全球通信中,人們所需的是多媒體通信,因此個人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等各行業(yè)將會結(jié)合成一個整體,提供給用戶比以往更廣泛的服務(wù)與應(yīng)用。系統(tǒng)的使用也會更加安全、方便,更加照顧用戶的個性。
2.2.8靈活性較強(qiáng)
4G系統(tǒng)將能夠自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配,調(diào)整系統(tǒng)根據(jù)通信過程中變化的業(yè)務(wù)流大小進(jìn)行相應(yīng)處理。對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境都能進(jìn)行信號的正常發(fā)送與接收,具有很強(qiáng)的智能性、適應(yīng)性和靈活性。
用戶將使用各式各樣的移動設(shè)備接入到4G系統(tǒng)中來。設(shè)備與人之間的交流不再是簡單的聽、說、看,還可以通過其他途徑與用戶進(jìn)行交流。4G移動設(shè)備的功能已不能簡單地劃歸到“電話機(jī)”的范疇,而且從外觀和式樣上也將會有更驚人的突破,也許眼鏡、手表、旅游鞋等都有可能成為4G終端。
2.2.9用戶共存性
4G中的移動通信技術(shù)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況和變化的信道條件進(jìn)行自適應(yīng)處理,使低速與高速用戶以及各種各樣的用戶設(shè)備能夠并存與互通,從而滿足系統(tǒng)多類型用戶的需求。
2.2.10通信費(fèi)用更加便宜
4G通信能解決與3G的兼容性問題,讓更多的現(xiàn)有通信用戶輕易地升級到4G通信,而且4G通信引入了許多尖端通信技術(shù),相對其他技術(shù)來說,4G通信部署起來就容易、迅速得多。
2.2.11靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)將是一個完全自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò),它可以自動管理、動態(tài)改變自己的結(jié)構(gòu)以滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。4G系統(tǒng)具有不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可能存在與1G、2G、3G完全不同的、沒有基站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括Adhoc網(wǎng)_自組織網(wǎng)絡(luò)。
2.2.12將能實(shí)現(xiàn)不同QoS的業(yè)務(wù)
4G系統(tǒng)通過動態(tài)帶寬分配和調(diào)節(jié)發(fā)射功率來提供不同級別的QoS
34G系統(tǒng)中可能的關(guān)鍵技術(shù)
近年來人們對實(shí)現(xiàn)B3G/4G的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,并取得了初步的成果。歸納起來可分為以下一些方面。
3.1未來移動通信系統(tǒng)需要研究的課題
a)與系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù):IP語音技術(shù),軟件無線電技術(shù),廣帶無線收發(fā)信機(jī),移動服務(wù)的系統(tǒng)平臺,高可靠性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),全I(xiàn)P無線,安全性、加密、計(jì)費(fèi)、身份認(rèn)證及移動電子商務(wù)Adhoc網(wǎng)技術(shù)。
b)與應(yīng)用相關(guān)的技術(shù):下一代編碼/壓縮技術(shù),動態(tài)可變碼率編碼技術(shù),移動技術(shù),人_機(jī)接口(包括“智能”移動終端),流數(shù)據(jù)通信技術(shù),內(nèi)容描述語言,應(yīng)用發(fā)展環(huán)境技術(shù)。
c)先進(jìn)的無線接入技術(shù):動態(tài)QoS控制,差錯控制及超高速小區(qū)搜索,多播技術(shù),IP移動性控制,無縫IP包傳輸,鏈路自適應(yīng),光纖無線電。
d)頻率的有效利用:微波頻帶的開拓,頻帶的共用與頻率的共享,自適應(yīng)動態(tài)信道分配,抗干擾與抗衰落技術(shù),高密度三維蜂窩結(jié)構(gòu),自適應(yīng)陣列無線及多輸入多輸出(MIMO)天線系統(tǒng),自適應(yīng)高效多電平調(diào)制,正交頻率復(fù)用(OFDM)技術(shù)。
e)先進(jìn)的移動終端:新的功率管理技術(shù),可包裝終端技術(shù),高功能顯示器件技術(shù),語聲識別技術(shù),下一代半導(dǎo)體器件技術(shù),靈敏度的增強(qiáng),移動終端的系統(tǒng)平臺,移動終端安全性增強(qiáng)技術(shù)。
3.24G系統(tǒng)中可能用到的一些關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1無線接入方式與多址方案
a)在FDMA、TDMA、CDMA和OFDM等多址方式中,OFDM是4G系統(tǒng)最為合適的多址方案,從目前的研究進(jìn)展來看,OFDM也是將來4G系統(tǒng)最有可能采用的多址方式。
OFDM是無線環(huán)境下的一種特殊的多載波傳送方案。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的,即具有頻率選擇性,而OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道,在每個子信道上使用一個子載波進(jìn)行調(diào)制,并且各子載波并行傳輸,這樣,盡管總的信道是非平坦的,但每個子信道是相對平坦的,并且在每個子信道上進(jìn)行窄帶傳輸,信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬,因此就可以大大消除信號波形間的干擾。另外,OFDM棄用了傳統(tǒng)的使用帶通濾波器來分隔子載波頻譜的方式,改用跳頻方式來選用那些即便頻譜混疊也能夠保持正交的波形,而且OFDM系統(tǒng)的各個載波可以根據(jù)頻譜利用率和誤碼率的最佳平衡原則來為子載波選擇不同的調(diào)制方式,如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等。
OFDM的主要優(yōu)點(diǎn)是對多徑衰落和多普勒頻移不敏感,能對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾,能夠克服高速率數(shù)據(jù)傳輸時(shí)符號間干擾增大的問題;各個子信道的載波相互正交,在減小子載波間的相互干擾的同時(shí)又提高了頻譜利用率;硬件實(shí)施簡單等。
OFDM的主要缺點(diǎn)是功率效率不高,對載頻的偏置較敏感。OFDM系統(tǒng)對載頻的偏置比較敏感的主要原因是在頻率選擇性深衰落情況下,OFDM系統(tǒng)在相應(yīng)子載波上的數(shù)據(jù)可能被破壞。為此,眾多學(xué)者把OFDM與直接序列擴(kuò)頻相結(jié)合,使得信號可以在多個載波上擴(kuò)展,這樣一來就能有效地利用未被破壞的子載波上的信息恢復(fù)出原始數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)頻率的分集。
OFDM技術(shù)的主要技術(shù)難點(diǎn)是系統(tǒng)中的頻率和時(shí)間同步、基于導(dǎo)頻符號輔助的信道估計(jì)、峰平比問題、多普勒頻偏引起的互載頻干擾(ICI)降低系統(tǒng)性能的問題以及基于OFDM、多載波技術(shù)的新一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的多址方案的研究。
b)日本NTTDoCoMo提出的4G移動系統(tǒng)方案的無線接入方式為VSF(variablespedingfactor)-OFCDM(orthogonalfrequencyandcodedivisionmul-tiplexing)。VSF-OFCDM在采用多載波的同時(shí),進(jìn)行與CDMA相同的擴(kuò)散處理來增大容量。
其最大特點(diǎn)在于,可以根據(jù)具體的通信服務(wù)來改變時(shí)間方向與頻率方向上的擴(kuò)散率,從而在類似熱點(diǎn)的孤立區(qū)域,通過降低擴(kuò)散率來優(yōu)先增大傳輸速率;而在用戶眾多的環(huán)境下,提高擴(kuò)散率,增加系統(tǒng)容量。這種接入方式可以提高頻譜利用率,并且不受多徑干擾的影響,可通過改變擴(kuò)頻因子,應(yīng)用于高密度業(yè)務(wù)區(qū)和一般業(yè)務(wù)區(qū)。
3.2.2調(diào)制與編碼
a)多載波調(diào)制(MCM)技術(shù)的基本原理是將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分解成若干個子數(shù)據(jù)流,每個子數(shù)據(jù)流具有低得多的數(shù)據(jù)傳輸比特速率,用這些數(shù)據(jù)流去并行調(diào)制若干個載波,然后合成輸出。其主要優(yōu)點(diǎn)是可以有效抑制在單載波系統(tǒng)接收機(jī)中由于線形均衡所引起的噪聲及干擾的提高,較長的信元周期對噪聲和快衰落有更大的抵抗性。
時(shí)間彌散是無線信道傳輸速率受限的一個主要原因,而在多載波調(diào)制的子信道中,數(shù)據(jù)傳輸速率相對較低,碼元周期長,只要時(shí)延擴(kuò)展與碼元周期之比小于一定的值就不會產(chǎn)生碼間干擾,即MCM對新到的時(shí)延彌散不敏感,具有抗時(shí)延彌散的特性。
MCM通??梢酝ㄟ^多載波碼分多址(MC-CD-MA)、正交頻分復(fù)用時(shí)分多址(OFDM-TDMA)和多音實(shí)現(xiàn)幾種技術(shù)途徑來實(shí)現(xiàn)。
b)自適應(yīng)調(diào)制與編碼(AMC)是目前研究的又一熱點(diǎn)技術(shù)。AMC的原理是根據(jù)信道條件(基于從接收機(jī)反饋信息來估計(jì))瞬時(shí)的變化改變調(diào)制與編碼格式,對每個用戶的鏈路參數(shù)優(yōu)化$以達(dá)到最大化系統(tǒng)容量。
具有AMC的系統(tǒng),接收機(jī)將收集一系列信道的統(tǒng)計(jì)數(shù)值,提供給發(fā)射機(jī)和接收機(jī)去優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)(如調(diào)制及編碼、信號帶寬、信號功率、訓(xùn)練周期、信道估值濾波器、以及自動增益控制等),允許按照信道條件分配給不同的用戶不同的數(shù)據(jù)率。對于靠近小區(qū)基站的用戶分配給較高碼率的較高階的調(diào)制(如64QAM,R=3/4Turbo),對于靠近小區(qū)邊界的,則分配給具有較低碼率的較低階調(diào)制(如QP-SK,R=1/2Turbo碼)。AMC擴(kuò)展了系統(tǒng)自適應(yīng)良好信道條件的能力。
預(yù)計(jì)4G系統(tǒng)將會采用多載波調(diào)制技術(shù)#
3.2.3無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)
能夠提高容量和覆蓋的無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)有分集技術(shù),如通過空間分集、時(shí)間分集(信道編碼)、頻率分集和極化分集等方法可獲得最好的分集性能;多天線技術(shù),如采用2或4天線可實(shí)現(xiàn)發(fā)射分集,或者采用MIMO技術(shù)可實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收分集。
對4G廣帶無線移動通信高性能的要求,促使其在基站及用戶終端采用多天線系統(tǒng)。
廣帶信道是一個典型的非視線信道,并包含不匹配性,如時(shí)間選擇性及頻率選擇性衰落。傳統(tǒng)無線通信理論一直將多徑傳播視為造成無線信號衰落的干擾之一,而采用多天線則產(chǎn)生了多個空間信道,所有的信道不會同時(shí)產(chǎn)生衰落,因此MIMO天線系統(tǒng)恰恰利用了傳播環(huán)境的多徑特性,極大地提高了前向和反向鏈路的容量,并增加通信范圍與可靠性。
3.2.4高效的頻譜使用方案
頻譜資源是一種有限的資源,在4G系統(tǒng)中,一方面要采用有效的措施提高頻譜利用率,另一方面要開發(fā)新的頻譜資源。因此,研究高頻段寬帶信號傳輸特性就變得非常重要。
3.2.5基于IP的核心網(wǎng)
綜觀當(dāng)前的發(fā)展趨勢,IP被認(rèn)為是下一代移動通信最適合的網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)。統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立于具體的接入方案,使不同的無線和有線接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)與融合,無線接入點(diǎn)可以是蜂窩系統(tǒng)的基站、無線局域網(wǎng)(WLAN)或者是Adhoc自組織網(wǎng)等。對于公用電話網(wǎng)、2G以及未實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P的3G網(wǎng)絡(luò)等則通過特定的網(wǎng)關(guān)連接。
目前移動OK急待解決的問題有三角路由問題&漫游和切換問題&安全問題等#
3.2.6軟件無線電(SDR)技術(shù)
在4G系統(tǒng)中,由于移動用戶在不同的系統(tǒng)間漫游,系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)內(nèi)部需要無縫切換,而且隨著4G系統(tǒng)的發(fā)展,會不斷出現(xiàn)新的業(yè)務(wù)和新的需求,這些都需要對終端和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新配置。
軟件無線電在4G中的可能應(yīng)用為:
a)采用軟件無線電實(shí)現(xiàn)的基站可同時(shí)為多個網(wǎng)絡(luò)服務(wù);
b)當(dāng)終端移動時(shí)可重新配置。如當(dāng)移動終端移動到一個采用不同標(biāo)準(zhǔn)的移動通信系統(tǒng)中時(shí),終端可按照該系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)重新自動配置該終端,從而使該終端獲得服務(wù)。
采用軟件無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的移動終端或基站將采用模塊化結(jié)構(gòu),主要由天線模塊、LNA模塊、ADC/DAC功率放大器模塊、DSP模塊和多媒體模塊等組成。軟件無線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號處理硬件(DSPH)、現(xiàn)場可編程器件(FPGA)、數(shù)字信號處理(DSP)等。
3.2.7高性能的接收機(jī)
按照Shannon定理,對于3G系統(tǒng)如果信道帶寬為5MHz,數(shù)據(jù)速率為2Mbit/s,則所需的SNR為1.2dB;而對于4G系統(tǒng),要在5MHz的帶寬上傳輸20Mbit/s的數(shù)據(jù),則所需要的SNR為12dB。
可見由于4G系統(tǒng)的速率很高,因此對接收機(jī)的性能要求也要高很多。
3.2.8智能天線技術(shù)
智能天線原名自適應(yīng)天線陣列,它具有抑制干擾、自動跟蹤信號以及采用空時(shí)處理算法形成數(shù)字波束等智能功能,可以跟蹤強(qiáng)信號,減少或抵消干擾信號,實(shí)現(xiàn)空間分集,提高信噪比,提升系統(tǒng)通信質(zhì)量,緩解無線通信日益發(fā)展與頻譜資源不足的矛盾,降低系統(tǒng)整體造價(jià)。
目前,智能天線被認(rèn)為是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一,其工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式兩種。
全自適應(yīng)智能天線雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu),但相對而言各種算法均存在所需數(shù)據(jù)量、計(jì)算量大,信道模型簡單,收斂速度較慢,在某些情況下甚至可能出現(xiàn)錯誤收斂等缺點(diǎn);實(shí)際信道條件下當(dāng)干擾較多、多徑嚴(yán)重,特別是信道快速時(shí)變時(shí),很難對某一用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。而對于預(yù)多波束的切換波束工作方式,全空域(各種可能的入射角)被一些預(yù)先計(jì)算好的波束分割覆蓋,各組權(quán)值對應(yīng)的波束有不同的主瓣指向,相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊#接收時(shí)的主要任務(wù)是挑選一個#也有可能是幾個’但需合并后再輸出(作為工作模式。與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實(shí)現(xiàn),實(shí)際上可將其看作是介于扇形天線與全自適應(yīng)天線間的一種技術(shù),也是未來智能天線技術(shù)發(fā)展的方向。
3.2.9多用戶檢測技術(shù)
多用戶檢測器可以提高系統(tǒng)的容量,因此將是
4G系統(tǒng)必然采用的技術(shù).
隨著多用戶檢測器研究的不斷深入,各種高性能但算法又不特別復(fù)雜的多用戶檢測器算法不斷被提出來,因此在實(shí)際系統(tǒng)中采用多用戶檢測技術(shù)將是切實(shí)可行的。
3.2.10系統(tǒng)資源管理
在第四代移動通信系統(tǒng)中,移動商務(wù)和對QoS有較高要求的各類業(yè)務(wù)將持續(xù)增長。網(wǎng)絡(luò)將處理前所未有的多媒體業(yè)務(wù)量、多運(yùn)營商配置、無需授權(quán)頻段和Adhoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?各類結(jié)構(gòu)的存在也使得具有不同QoS方案的不同域之間具有移動性和互相作用,從而顯著增加了系統(tǒng)的全局復(fù)雜度.
這需要一個具有豐富連接性和智能的QoS無線分組網(wǎng)絡(luò)的支撐#系統(tǒng)的\先進(jìn)的無線資源管理策略也成為必需。該策略的關(guān)鍵單元包括協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)連接處理的業(yè)務(wù)管理部分,維護(hù)所有網(wǎng)絡(luò)實(shí)體已分配的和可用的資源許可控制管理部分,以及按照QoS需求和業(yè)務(wù)條件在共享同一資源的業(yè)務(wù)之間分配可用資源的資源管理部分。
采用一些能夠使網(wǎng)絡(luò)有效滿足不同業(yè)務(wù)請求的政策或機(jī)制#包括接入控制、資源調(diào)度、緩沖區(qū)管理和流量控制等。系統(tǒng)檢測可用的資源以及信號的質(zhì)量,然后根據(jù)不同用戶、不同業(yè)務(wù)質(zhì)量要求動態(tài)地分配頻率資源和信號發(fā)射功率,從而大大提高系統(tǒng)的性能。
3.2.11Adhoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
未來移動通信網(wǎng)絡(luò)除了以低成本達(dá)到高數(shù)據(jù)速率外,還要求在無專用通信基礎(chǔ)設(shè)施下,網(wǎng)絡(luò)具有適應(yīng)和生存能力。
Adhoc網(wǎng)絡(luò)或稱為分組無線網(wǎng)絡(luò)作為非集中控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),因靈活性將在未來網(wǎng)絡(luò)中扮演重要角色。用戶和路由器能在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)移動的Adho網(wǎng)絡(luò)正成為主要研究領(lǐng)域,它準(zhǔn)許袖珍終端擴(kuò)展接入和改進(jìn)應(yīng)急通信質(zhì)量。
現(xiàn)今蜂窩通信系統(tǒng)依靠集中控制和管理,而下一代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向固定與移動網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,無隙縫和全方位通信Adhoc模式。
Adhoc網(wǎng)絡(luò)沒有事先確定的基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)鏈路的時(shí)間特性,給分組無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和實(shí)施帶來一些基本的挑戰(zhàn),它們是:
a)必須優(yōu)化設(shè)計(jì)安全和路由功能,保證分布式結(jié)構(gòu)有效運(yùn)行;
b)在網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時(shí),降低路由表更新頻數(shù)和開銷來保證鏈路連接;
c)在多跳網(wǎng)絡(luò)中,改進(jìn)路由協(xié)議設(shè)計(jì)來減少鏈路容量和等待時(shí)間的波動;
d)全面權(quán)衡網(wǎng)絡(luò)連接(覆蓋)、時(shí)延、容量和功率預(yù)算等指標(biāo);
e)以優(yōu)化功率管理和MAC設(shè)計(jì)來減少先進(jìn)技術(shù)的負(fù)面效應(yīng)。
3.2.12網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
OSI網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)已經(jīng)為通信系統(tǒng)服務(wù)多年,隨著無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)功能發(fā)生變化,對網(wǎng)絡(luò)特性的要求也發(fā)生了變化,如時(shí)延、吞吐量、支持各種QoS多媒體業(yè)務(wù)動態(tài)流量\差錯率、頻譜帶寬、節(jié)點(diǎn)連續(xù)不斷進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?,這些都對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。
4結(jié)束語
以上對4G的目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了一些探討,具體的實(shí)現(xiàn)還會面臨著許多問題。但是4G的曙光已經(jīng)出現(xiàn),可以預(yù)見,隨著技術(shù)的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,下一代的移動通信世界必將會更加燦爛輝煌。
參考文獻(xiàn)
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