現(xiàn)代通信系統(tǒng)論文

精選文庫3 無線接入技術(shù)及其應用 無線接入技術(shù)分為固定無線接入技術(shù)和移動無線接入技術(shù)兩種。其中，后者就是我們所熟悉的蜂窩移動電話系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)所采用的技術(shù)，移動無線接入技術(shù)服務的對象是移動終端，即實現(xiàn)移動終端與固定終端或移動終端之間的信息交換。3.1 移動無線接入技術(shù)移動無線接入技術(shù)主要指用戶終端在較大范圍內(nèi)移動的通信系統(tǒng)的接入技術(shù)。它主要為移動用戶提供服務，其用戶終端包括手持式、便攜式、車載式電話等。主要的移動無線接入技術(shù)系統(tǒng)包括： （1）無繩電話系統(tǒng): 它可以視為固定電話終端的無線延伸。無繩電話系統(tǒng)的突出特點是靈活方便。固定的無線終端可以同時帶有多個無線子機，子機除和母機通話外，子機之間還可以通信。主要代表系統(tǒng)是DECT、PHS和CT2。（2）移動衛(wèi)星系統(tǒng): 通過同步衛(wèi)星實現(xiàn)移動通信聯(lián)網(wǎng)，可以真正實現(xiàn)任何時間、任何地點、與任何人的通信。它的最大特點是利用衛(wèi)星通信的多址傳輸方式，為全球用戶提供大跨度、大范圍、遠距離的漫游和機動靈活的移動通信服務，是陸地移動通信系統(tǒng)的擴展和延伸，在邊遠的地區(qū)、山區(qū)、海島、受災區(qū)、遠洋船只、遠航飛機等通信方面更具有獨特的優(yōu)越性。整個系統(tǒng)由三個部分構(gòu)成：空間部分（衛(wèi)星）、地面控制設(shè)備（關(guān)口站）和終端。（3）集群系統(tǒng)：專用調(diào)度指揮無線電通信系統(tǒng)，應用廣泛。集群系統(tǒng)是從一對一的對講機發(fā)展而來的，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為數(shù)字化多信道基站多用戶撥號系統(tǒng)，它們可以與市話網(wǎng)互連互通。（4）無線局域網(wǎng): 無線局域網(wǎng)（Wireless LAN）是計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它不受電纜束縛，可移動，能解決因有線網(wǎng)布線困難等帶來的問題，并且組網(wǎng)靈活，擴容方便，與多種網(wǎng)絡(luò)標準兼容，應用廣泛等優(yōu)點。過去WLAN曾一度增長緩慢，主要原因在于傳輸速率低、成本高、產(chǎn)品系列有限，而且很多產(chǎn)品不能相互兼容。隨著高速無線局域網(wǎng)標準IEEE802.11的制定以及基于該標準的10Mbps乃至更高速率產(chǎn)品的出現(xiàn)，WLAN已經(jīng)在金融、教育、醫(yī)療、民航、企業(yè)等不同的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應用。通過移動和無線通信系統(tǒng)接入Internet的方式分為兩大類，一是基於蜂窩的接入技術(shù)，如GPRS，3G等。二是基於局域網(wǎng)的技術(shù)，如IEEE802.11 WLAN，Bluetooth，HomeRF等。 通過移動和無線通信系統(tǒng)接入Internet後提供的應用分為兩類：一類是通過標準的終端如筆記本計算機等提供標準的Internet應用；另一類是通過WAP為具有有限處理能力和顯示屏的終端如手機等提供有限Internet服務，如E-mail，電子銀行，天氣預報，旅游交通信息等。（5）蜂窩移動通信系統(tǒng)：70年代初由美國貝爾實驗室提出的，在給出蜂窩系統(tǒng)的覆蓋小區(qū)的概念和相關(guān)理論之后，該系統(tǒng)在70年代末得到迅速的發(fā)展。第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)即陸上模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)，用無線信道傳輸模擬信號；第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)，采用數(shù)字化技術(shù)，具有一切數(shù)字系統(tǒng)所具有的優(yōu)點，代表性的是泛歐蜂窩移動通信系統(tǒng)GSM和北美的IS-95 CDMA；目前二代半系統(tǒng)如GPRS、CDMA2000-1X已經(jīng)大規(guī)模商用，為廣大用戶提供可靠、中速的數(shù)據(jù)業(yè)務服務以及傳統(tǒng)的電話業(yè)務；第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)(3G: 中國電信的CDMA2000 中國聯(lián)通的WCDMA 和中國移動的TD-SCDMA和WiMax)也已經(jīng)走出實驗室，開始在部分國家和地區(qū)開始正式商業(yè)運營。3.2 固定無線接入技術(shù) 根據(jù)系統(tǒng)可以提供的帶寬和數(shù)據(jù)接入速率，固定無線接入系統(tǒng)可以分為窄帶系統(tǒng)和寬帶系統(tǒng)。窄帶固定無線接入系統(tǒng)是無線接入技術(shù)的早期形式，因為與傳統(tǒng)的有線環(huán)路相比其建設(shè)周期短、維護容易，而且可以克服某些復雜的地理環(huán)境限制，所以是有線方式很好的補充，在電信設(shè)施薄弱、又急需提供電信業(yè)務的發(fā)展中國家得到迅速發(fā)展和推廣。 對于地廣人稀、地理環(huán)境復雜的廣大農(nóng)村地區(qū)窄帶固定無線接入是較適合的通信手段，這其中比較典型的系統(tǒng)為450MHz FDMA固定無線接入，其中包括華為的ETS450、大唐的TSAWF-1、中興的ZXWLL 450M模擬無線接入通信系統(tǒng)。但是這類窄帶固定無線接入技術(shù)的應用卻沒有像人們所預期的那樣廣泛，主要是由于該類系統(tǒng)采用模擬技術(shù)，頻帶利用率低、系統(tǒng)容量小，而且產(chǎn)品穩(wěn)定性不夠，提供新業(yè)務的能力有限，尤其不能滿足數(shù)據(jù)通信的要求。所以，目前窄帶固定無線接入系統(tǒng)已經(jīng)逐漸退出了主要市場的競爭。 當前寬帶無線接入有以下幾大技術(shù)：LMDS（LocalMultipointDistributeSystem本地多點分配系統(tǒng)）、MMDS（MultipointMultichannelDistributionSystem多點多信道分配系統(tǒng)）、無線局域網(wǎng)、藍牙及其他（如紅外等）。 1.LMDS，（高頻寬帶、2426GHz38GHz）頻譜資源比較多，可以傳輸較高的速率，但是由于工作于毫米波，受氣候影響大，抗雨衰性能差，降低了在經(jīng)濟發(fā)達的東南沿海地區(qū)的可用度。目前通常所說的LMDS為第二代數(shù)字系統(tǒng)，主要使用無線ATM傳送協(xié)議，具有標準化的網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口和網(wǎng)管協(xié)議。LMDS具有更高帶寬和雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c，可以提供多種寬帶交互式數(shù)據(jù)業(yè)務及話音和圖像業(yè)務，因此人們逐漸將眼光投入帶寬達到1GHz，幾乎可以提供任何種類的業(yè)務。我國已完成頻率規(guī)劃，頻段為24507GHz25515GHz和25757GHz26765GHz，但尚未分配。 2.MMDS，（中頻中寬帶、2GHz5GHz）該頻段傳輸性能好、覆蓋范圍廣、技術(shù)成熟、良好的抗雨衰性能、擴容性強、組網(wǎng)靈活且成本具有競爭力，是較為理想的無線接入手段。由于該頻段資源比較緊張，能分給MMDS的頻段窄，信道數(shù)少，需用新技術(shù)來提高頻譜利用率。中國（34GHz343GHz和35GHz353GHz）已經(jīng)分配試用。因為頻段相對緊張，所以格外激發(fā)高效利用頻率的新技術(shù)大量涌現(xiàn)。 3.無線局域網(wǎng)的主要技術(shù)有IEEE80211b、IEEE80211a、IEEE80211g、HiperLAN等。當前最具代表性的當數(shù)IEEE80211b。1999年9月通過的IEEE80211b工作在24GHz2483GHz頻段。80211b數(shù)據(jù)速率可以為11Mbits、55Mbits、2Mbits、1Mbits或更低，根據(jù)噪音狀況自動調(diào)整。目前80211b已經(jīng)成為WLAN市場上的主流技術(shù)。隨著技術(shù)的成熟和產(chǎn)品的降價，無線局域網(wǎng)開始大顯身手（如世界杯、大運會）在機場、寫字樓中廣泛使用。甚至有人斷言，隨著3G的延遲，無線局域網(wǎng)趁勢推廣與普及，高端移動數(shù)據(jù)用戶被不斷分流，未來無線局域網(wǎng)與3G存在一定的互補與競爭關(guān)系，愛立信等移動通信設(shè)備廠家已將無線局域網(wǎng)作為未來3G的一部分。 4.藍牙也是一種使用24GHz2483GHz的無線頻帶（ISM頻帶）的通用無線接口技術(shù)，提供不同設(shè)備間的雙向短程通信。藍牙的目標是最高數(shù)據(jù)傳輸速率1Mbits（有效傳輸速率為721kbits）、最大傳輸距離為10cm10m（增加發(fā)射功率可達100m）。藍牙的優(yōu)勢是設(shè)備成本低、體積小。而且，搭配“藍牙”構(gòu)造一個整體網(wǎng)路的成本要比鋪設(shè)線纜低。相對80211x系列和HiperLAN家族，藍牙的作用不是為了競爭而是相互補充。3.3 寬帶無線接入技術(shù)的發(fā)展趨勢 通過對當今最著名的無線設(shè)備廠商的產(chǎn)品進行深入的研究和對比之后，可以看出寬帶無線接入技術(shù)的一些最新技術(shù)亮點：寬帶OFDM技術(shù)、35GHz頻段的24扇區(qū)天線技術(shù)、軟件定義的無線電技術(shù)的應用、調(diào)制階數(shù)和覆蓋面大小可變的自適應技術(shù)、高效率頻譜成型技術(shù)、自適應動態(tài)時隙分配技術(shù)、自適應信道估值與碼間干擾對抗技術(shù)、自適應帶寬分配及流量分級管理技術(shù)、中頻與射頻集成組裝的緊湊型的戶外單元技術(shù)和高級編碼調(diào)制與收信檢測技術(shù)等。 從以上技術(shù)亮點中我們可以總結(jié)出寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展的七大趨勢：OFDM技術(shù)開始興起、多址方式不斷充實、調(diào)制方式向多狀態(tài)化發(fā)展、雙工方式都可選擇、同時支持電路交換與分組交換、帶寬動態(tài)分配、業(yè)務接口日趨豐富。 1.OFDM技術(shù)開始興起 OFDM（正交頻分復用）的新型信號調(diào)制復用方法在寬帶無線接入領(lǐng)域的應用正在逐漸成為一個發(fā)展趨勢，它是從以前的歐洲數(shù)字音頻廣播DAVIC標準中和ADSL中引入的一種技術(shù)。由于OFDM具有抗多徑傳播能力較強、頻譜利用率較高的優(yōu)點，同時隨著該技術(shù)的不斷普及，其設(shè)備復雜、信號處理時間較長、發(fā)射功率較大、對非線性極其敏感等缺點將逐漸被克服，目前已有廠家宣稱在2000年已使OFDM芯片產(chǎn)品化。除了在無線局域網(wǎng)標準中（IEEE80211a、HiperLAN2等）的應用外，有一些廠家在此基礎(chǔ)上發(fā)展出一些專利技術(shù)如Cisco在無線路由器中采用的VOFDM，以及瑞瀾公司35GHz無線接入中的WOFDM等。而且現(xiàn)在已經(jīng)明確OFDM將會成為未來數(shù)據(jù)移動系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此它越來越成為人們關(guān)注的焦點。 2.多址方式不斷充實 多址方式可以被認為是一個濾波問題，許多用戶同時使用同一頻譜，然后采用不同的濾波器和處理技術(shù)使不同用戶的信號互不干擾并分別被接收?，F(xiàn)在在寬帶無線接入領(lǐng)域中三種主要的多址方式FDMA、TDMA、CDMA都有成功的應用，目前以TDMAFDMA方式為主流。以LMDS為例，大部分廠商如北電、阿爾卡特等基本都是采用FDMATDMA方式。在35GHz接入設(shè)備中，已有部分廠家開始采用CDMA方式，由于CDMA技術(shù)具有更高的頻譜效率、更強的抗干擾和保密性等優(yōu)點，隨著CDMA技術(shù)的不斷成熟及成本的降低，相信它將會成為寬帶無線接入多址方式的重要組成部分。 3.調(diào)制方式向多狀態(tài)化發(fā)展 與微波設(shè)備中常用的調(diào)制解調(diào)方式相似，各種寬帶無線接入設(shè)備中主要選擇的幾種調(diào)制方法是QPSK、16QAM以及64QAM，分別適應不同帶寬及覆蓋范圍的需求。目前在LMDS系統(tǒng)中，包括PCom、北電、阿爾卡特等在內(nèi)的各廠家的設(shè)備都能同時提供對這三種調(diào)制方式的支持。在35GHz接入以及無線局域網(wǎng)等低頻段領(lǐng)域，目前能支持64QAM的還不多，但正在逐漸成為一種發(fā)展趨勢。如歐洲的HiperLAN2標準中便提出包括64QAM在內(nèi)的多種調(diào)制方案，大唐電信推出的35GHzAIRsun設(shè)備是目前市場上為數(shù)不多的支持這種高效率調(diào)制方式的設(shè)備。 4.雙工方式都可選擇 FDD這種雙工方式在無線通信領(lǐng)域中長期占據(jù)統(tǒng)治地位，但是隨著頻率資源的日漸寶貴，這種給頻譜劃分造成很大困難的雙工方式正受到TDD方式的挑戰(zhàn)，TDSCDMA成為3G的標準之一便是一個有力的佐證。除了具有頻譜利用率高、功率控制要求低、設(shè)備簡單等優(yōu)點之外，TDD方式的一個很大優(yōu)勢還在于可以方便地實現(xiàn)上下行帶寬間的動態(tài)分配。當然目前無線電管理局規(guī)劃的包括35GHz、26GHz等在內(nèi)的大部分寬帶無線接入系統(tǒng)中均采用FDD的雙工方式，而允許采用TDD工作方式的只有19GHz上采用PHS或DECT等少數(shù)窄帶微蜂窩系統(tǒng)，但不排除TDD將來會成為一種發(fā)展趨勢。 5.同時支持電路與分組交換 現(xiàn)代通信發(fā)展的大趨勢之一無疑是網(wǎng)絡(luò)應用的分組化，這場深刻的變革已經(jīng)開始影響通信的每個角落，從核心交換到傳輸再到寬帶無線接入，目前所有寬帶無線接入系統(tǒng)都選擇了可以對分組業(yè)務的支持，幾乎所有的LMDS設(shè)備都是以ATM平臺為基礎(chǔ)的，而其他的一些較低端的設(shè)備如BreezeCom（現(xiàn)已被奧維通收購）的35GHz接入、無線局域網(wǎng)設(shè)備等選擇了以IP為基礎(chǔ)的接入平臺。需要指出的是，在未來1015年內(nèi)，電信公司的主要任務仍是同時支持電路交換和分組交換兩種網(wǎng)絡(luò)，特別是在接入網(wǎng)這一層，市場對基于電路交換方式的接入設(shè)備仍有大量需求。這也是為什么一些基于電路交換方式的35GHz寬帶無線接入設(shè)備推出后能受到市場歡迎。當然以IP為基礎(chǔ)的QoS改進正積極進行，無線接入朝分組交換方向演進的大趨勢是不容置疑的。 6.動態(tài)帶寬分配 目前所有生產(chǎn)寬帶無線接入設(shè)備的廠家都宣稱能提供對帶寬動態(tài)分配的支持，以大唐電信推出的35GHzAIRsun固定無線接入設(shè)備為例，采用一些獨特的專利技術(shù)，任一單獨的用戶都可以使用靈活的基帶帶寬，而且和目前很多流行的系統(tǒng)一樣，可以支持不對稱方案分配。當然由于大部分系統(tǒng)是以FDD方式工作的，只能在上行或下行一個方向的總帶寬中對各個用戶進行動態(tài)分配，是無法實現(xiàn)上下行帶寬間分配的。目前航天科技推出的一種工作在5GHz頻段的稱為CBAccess系統(tǒng)采用TDD方式工作，可以實現(xiàn)在上、下行信道間的動態(tài)帶寬分配。 7.業(yè)務接口日趨豐富 在接入網(wǎng)這一側(cè)，隨著國家政策的放開，誰經(jīng)營的業(yè)務種類越豐富，誰經(jīng)營的業(yè)務類型越先進，誰就能在這場接入網(wǎng)的競爭中占據(jù)優(yōu)勢。因此各個運營商都對業(yè)務接口提出了非常高的要求，而設(shè)備供應商提供的產(chǎn)品業(yè)務接口越豐富，也就越受運營商的青睞。顯然，業(yè)務接口的不斷豐富成為廠家日