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《通信新技術(shù)改良版》ppt課件-全文預(yù)覽

2025-06-02 04:56 上一頁面

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【正文】 115 4. 3G/4G新技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 116 4. 3G/4G新技術(shù) ? Multiband OFDM UWB Solution for IEEE WPANs 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 117 4. 3G/4G新技術(shù) 收發(fā)開關(guān)切換保護(hù)時間 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 118 4. 3G/4G新技術(shù) ? IEEE 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 119 4. 3G/4G新技術(shù) 交織 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 120 4. 3G/4G新技術(shù) ?MIMO(MultipleInputMultipleOutput) ?最早是由 Marconi于 1908年提出的,它利用多天線來抑制信道衰落。 使信道間數(shù)據(jù)具有一定的相關(guān)性,利用校驗(yàn)糾錯的編碼方式,提高通信系統(tǒng)可靠性。即要求各子信道信息分配應(yīng)遵循信息論中的“注水定理”,亦即優(yōu)質(zhì)信道多傳送,較差信道少傳送,劣質(zhì)信道不傳送的原則 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 111 4. 3G/4G新技術(shù) ?OFDM的優(yōu)點(diǎn) ( 4) 抗碼間干擾( ISI)能力強(qiáng)。 衰落取決于系統(tǒng)頻帶范圍: f小 ——脈寬大(在多徑影響下,仍會存在較大不受干擾的區(qū)域) ——利用加 CP的方法解決。這一點(diǎn)在頻譜資源有限的無線環(huán)境中很重要。 CP長度的確定依據(jù) CP(該信號的尾部信息) ——消除多徑信號的影響( ISI) 信號與其標(biāo)準(zhǔn)延遲信號疊加,變?yōu)榭梢蕴幚淼亩鄰健6矣捎诿總€子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分,信道均衡變得相對容易。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 102 4. 3G/4G新技術(shù) ? 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 103 4. 3G/4G新技術(shù) ? 4G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò) 體系分層 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 104 4. 3G/4G新技術(shù) ? 關(guān)鍵技術(shù) ?OFDM(正交頻分復(fù)用 ) ?MIMO(多輸入多輸出 ) ?軟件無線電 ?智能天線 ? IPv6 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 105 4. 3G/4G新技術(shù) ?OFDM技術(shù)實(shí)際上是 MCM( MultiCarrier Modulation,多載波調(diào)制)的一種。 ?用戶共存性。 ?實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信。 “泛在網(wǎng)絡(luò)”的概念 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 100 4. 3G/4G新技術(shù) ? 特點(diǎn) ?傳輸速率更快。 上行系統(tǒng)很難做到: 移動臺發(fā)射功率不易增大; 遠(yuǎn)近效應(yīng) ——在基站內(nèi)干擾比較大(各個移動臺發(fā)射信號無法同步)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 98 4. 3G/4G新技術(shù) ? 關(guān)于 4G的業(yè)界共識 ?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。 4G:網(wǎng)絡(luò)與通信結(jié)合 ——更加強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的功能。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 95 3. UWB技術(shù) 三維(體) 二維(面) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 96 3. UWB技術(shù) 雙錐型天線 對數(shù)周期天線 純單極子天線 天線 ——制約 UWB技術(shù)發(fā)展的主要因素之一。 缺點(diǎn):增益比較小。 特別要注意 物理過程 的實(shí)現(xiàn)。 時域測量存在問題: δ 函數(shù)無法實(shí)現(xiàn),同時所測估計(jì)值受到電纜、天線等失真的影響,不夠準(zhǔn)確。 ——把 0變 1再加上整流器 具體實(shí)現(xiàn):用模板信號與接收信號相乘,再經(jīng)過積分,在適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)采樣(正max1,負(fù) max0) 積分作用:平滑,低通濾波器作用 ——信號傳輸會由于噪聲而使波形發(fā)生變化。 跨層設(shè)計(jì):將不同層放在一起進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。 outdoor)* to GHz No Vehicular 24 to 29 GHz No 頻率高,波長短 ——分辨率高;頻率低,波長長 ——穿透力強(qiáng)。 天線一般不具備超寬帶特性, UWB信號通過天線相當(dāng)于進(jìn)行一次微分。 – A major breakthrough occurred in 1960s (Tektronix and HewlettPackard, sampling oscilloscope)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 44 2. CDMA技術(shù) ? CDMA通信的優(yōu)點(diǎn) – 系統(tǒng)容量大 : GSM系統(tǒng) 4~ 5倍 – 軟容量:以誤碼為代價,增大系統(tǒng)容量。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 41 2. CDMA技術(shù) ? DS系統(tǒng): IS95CDMA通信原理 ?發(fā)送端:模擬話音經(jīng) A/D變成 ,通過 (信道中傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始信號本身的帶寬) ?接收端:接收機(jī)利用本地偽隨機(jī)序列進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò),還原原始窄帶信號,通過窄帶濾波器,恢復(fù)話音數(shù)據(jù),再通過 D/A轉(zhuǎn)換,恢復(fù)為原始話音 ?系統(tǒng)主要由 調(diào)制、擴(kuò)頻、解擴(kuò)、解調(diào) 等構(gòu)成 ?保證相關(guān)檢測,接收端 :載波同步 +地址碼同步 ?地址碼正交性 要好, 碼數(shù)量 要多 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 42 2. CDMA技術(shù) ? 下行鏈路 先合路,在調(diào)頻:實(shí)現(xiàn)發(fā)送端多路信號的同步。 核潛艇通信:超長波 浮球(延時發(fā)送) 采用混合系統(tǒng),使中心頻率跳變,隱蔽性增強(qiáng) 突發(fā)(壓縮、打包,高速通信) 潛艇采用激光通信的前提是航母艦隊(duì)。目前, 4G系統(tǒng)中有天然的技術(shù) IDMA(交織多址)使信號具有白噪聲的一些特點(diǎn)。 卷積的由來 ——測距時,物體形狀帶來的效果。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 35 2. CDMA技術(shù) ? 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn) cont.: –抗多徑干擾 ? 接收端用相關(guān)技術(shù)從 多徑信號中提取和分離出最強(qiáng)的有用信號,或把多徑信號合成 ,變害為利,提高接收信噪比 –能精確定時和測距 ? 利用電磁波的傳播特性和偽隨機(jī)碼的相關(guān)性,可以比較正確地測出兩個物體間的距離 多徑中的延遲一般由環(huán)境決定,為了能夠分開接受多徑信號,希望脈寬越窄越好。 對數(shù):將大范圍壓縮到小范圍 ——由來:人對聲音的感覺。 兩個擴(kuò)頻系統(tǒng):碼相關(guān) ——減少干擾,碼不相關(guān) ——再次擴(kuò)頻。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 26 2. CDMA技術(shù) ? 系統(tǒng)要求 ?有足夠多的地址碼 ,地址碼間有良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性 ?各接收端必須產(chǎn)生與發(fā)送端一致的 本地地址碼 ,且在相位上完全 同步 ?網(wǎng)內(nèi)所有用戶使用同一載波、相同帶寬同時收發(fā)信號 ,使系統(tǒng)成為一個自干擾系統(tǒng),為把各用戶間的相互干擾降到最低,碼分系統(tǒng)必須和擴(kuò)頻技術(shù) 相結(jié)合 ,為接收端的信號分離作準(zhǔn)備 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 27 2. CDMA技術(shù) ? 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的概念 ?一種信息傳輸方式,其系統(tǒng)占用的頻帶寬度遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)脑夹盘柕?帶寬 (或信息比特率),且與原始信號帶寬無關(guān) ?在 發(fā)送端 ,頻帶的展寬是通過編碼及調(diào)制(即 擴(kuò)頻 )來實(shí)現(xiàn)的;在 接收端 用與發(fā)送端完全相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(即 解擴(kuò) )來恢復(fù)信息 –擴(kuò)頻技術(shù)的作用 ?提高通信的抗干擾能力,即使系統(tǒng)在強(qiáng)干擾條件下也能安全可靠地通信 調(diào)頻不是擴(kuò)頻 PS:通信時要做到信號與信道匹配(如上變頻、調(diào)制解調(diào)) 一種不需要調(diào)制的系統(tǒng):音頻廣播系統(tǒng) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 28 2. CDMA技術(shù) ? 香農(nóng)定理 :C=W*log2(1+S/N) Bit/s – C表示信道容量 (最大傳輸速率) – W為系統(tǒng)帶寬 –系統(tǒng)處理增益 Gp =系統(tǒng)占用帶寬 W與所傳送信息的帶寬 B之值。 多址技術(shù) ——區(qū)分用戶 CDMA是實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻通信的方法之一 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 23 2. CDMA技術(shù) ? 碼分多址技術(shù)基本原理 –發(fā)端:利用自相關(guān)性很強(qiáng)而互相關(guān)值為 0或很小的周期性碼序列作為地址碼,與用戶信息數(shù)據(jù)相乘(或模 2加)進(jìn)行地址調(diào)制后輸出 –收端:以本地產(chǎn)生的已知地址碼為參考,根據(jù)相關(guān)性的差異對收到的信號進(jìn)行相關(guān)檢測,提取與本地地址碼一致的信號 PN碼:產(chǎn)生容易,數(shù)量很多 積分結(jié)束時采樣 T—積分不總為零 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 24 2. CDMA技術(shù) 例:設(shè)系統(tǒng)有 4個用戶 ( n=4) , 各用戶的地址碼分別為 W1={1, 1, 1, 1}、 W2={1, 1, 1, 1}、W3={1, 1, 1, 1}、 W4={1, 1, 1, 1};在某一時刻用戶信息數(shù)據(jù)分別為 d1={1}、 d2={1}、d3={1}、 d4={1}。 – 頻道序號 n:512~ 885(移動: 512~ 559—前10MHZ;聯(lián)通: 687~ 736—后 10MHZ) Fl(n)= +( n- 512) * (MHZ) Fh(n)= + ( n- 512) *(MHZ) 雙工通信,用戶本身的收發(fā)相互干擾大,因此雙工間隔很大。 (革命性的作用) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 16 ? 越區(qū)切換 –位置更新 ? 移動臺在同一個基站控制下的不同小區(qū)間切換 ? 移動臺在兩個基站之間進(jìn)行移動 ? 移動臺在兩個交換局之間進(jìn)行移動 –越區(qū)切換過程: 移動臺離基站較遠(yuǎn)時,傳輸質(zhì)量急劇下降,移動臺通過 語音信道 向 BSS發(fā)送自己信號強(qiáng)弱信息,以及一些信令信息, BSC根據(jù)這些信息對移動臺進(jìn)行定位,并比較相鄰基站的信號,決定是否進(jìn)行切換 。 V為車速, λ 為波長。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 11 ? Question:在室內(nèi)用收音機(jī)聽廣播,為了接受更好的效果需要移動收音機(jī),調(diào)整天線方向和天線長度,分別是為什么? ? Answer:在室內(nèi),障礙物多增強(qiáng)了多徑的影響,移動收音機(jī)找到信號增強(qiáng)的點(diǎn),調(diào)整天線方向與廣播發(fā)射時的極化方向相同,調(diào)整天線長度使其與特定波長的廣播相匹配。 –移動臺不斷移動,電波傳播路徑上的地形、地物不斷變化,造成信號的變化,這種變化比多徑效應(yīng)的衰落慢的多。哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 1 通信新技術(shù) 毛興鵬 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 2 主要內(nèi)容 0. 通信技術(shù)概述 1. 移動通信概述 2. CDMA技術(shù) 3. UWB技術(shù) 4. 3G/4G新技術(shù) – OFDM – MIMO – IDMA 5. 光通信技術(shù) 6. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 3 ? 什么是通信 ? 發(fā)展簡史 ? 通信的分類 ? 通信和雷達(dá)的區(qū)別 ? 51和 52的區(qū)別 ? 通信研究的熱點(diǎn):無線、光 ? 通信研究的難點(diǎn):高速、高效、特殊條件通信(水下、深空等) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 4 ? 我們能做什么? –科研:考研、考博、出國留學(xué) –企業(yè):運(yùn)營商、制造商、相關(guān)企業(yè) –專業(yè)不相關(guān)是不是白學(xué)了? ? 相關(guān)的技術(shù) –通信原理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù) ? 該怎么做 –聽課、擴(kuò)展知識面、找工作或考研、畢業(yè)設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 5 ? 無線通信的發(fā)展歷史 – 60年代中 ,Bell, IMTS(Improved Mobile Telemunication Service): FM調(diào)制 , 25~30kHz帶寬傳輸一路話音。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 6 ? 無線通信的發(fā)展歷史 cont. –90年代第二代初蜂窩移動通信系統(tǒng) ?DAMPS,GSM,IS95, CDMA系統(tǒng) –3G: ?WCDMA,CDMA2022,TDSCDMA –4G: ? ? 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 7 ? 無線通信的多址技術(shù) –頻分多址 –時分多址 –碼分多址 –空分多址 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 8 ? 多徑效應(yīng) –反射波或散射波在接受地點(diǎn)形成干涉場使信號產(chǎn)生深度快速的衰落 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 9 ? 陰影效應(yīng) –障礙物遮擋直射波引起接收信號的變化, 表現(xiàn)為 慢衰落。 空間分集針對衰落在空間上的表現(xiàn),頻率分集針對衰落在頻率上的表現(xiàn)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 14 ? 多普勒效應(yīng) –多普勒頻移: fi=v/λ cosθi –θi 是返回的信號與移動臺運(yùn)動方向之間的夾角。 ? 每個基站使用 多個無線電頻率 作為通信信道,各相鄰基站使用不同的無線電頻率。 信道號 m (1~992) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)通信工程系 19 ? 頻率分配 GSM1800MHz工作頻段 – 1710~ 1785MHz移動臺發(fā)射、基站接收 – 1805~ 1880MHz移動臺接收、基站發(fā)射 – 雙工間隔 95MHz,頻帶帶寬 75MHz,相鄰頻道間隔 200KHz。
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