【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 不明朗。其頻譜可能包括現(xiàn)有的固定無線接入頻段、WLAN 頻段或新劃分許可頻段。 WiMAX 可能的應(yīng)用包括 :接入移動(dòng)通信網(wǎng)、固定網(wǎng)無線寬帶接入、單獨(dú)組網(wǎng)。它與 3G、 B3G 的不同在于 :3G及其增強(qiáng)型技術(shù)強(qiáng)調(diào)無處不在 (連續(xù)覆蓋 )、移動(dòng)性和全業(yè)務(wù) (話音和數(shù)據(jù) )，數(shù)據(jù)速率較高； WiMAX 提供的是熱點(diǎn)覆蓋、游牧式移動(dòng)或有限移動(dòng)，以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，數(shù)據(jù)速率高 。B3G 則以蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)為主多種無線技術(shù)集成應(yīng)用，提供全業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)速率高、覆蓋連 續(xù)。 的目標(biāo)與 3G、 3G 增強(qiáng)型及 B3G 有交疊，并在動(dòng)態(tài)地變化，采用的關(guān)鍵技術(shù)也較接近。但從標(biāo)準(zhǔn)化程度、產(chǎn)品成熟度、市場(chǎng)應(yīng)用和頻譜情況等綜合分析， 3G 及其增強(qiáng)型和 B3G 等蜂窩移動(dòng)通信的主導(dǎo)地位難以撼動(dòng)。總體上來講，3G、 WiMAX 和 B3G 是滿足不同速率和不同需求，在不同時(shí)間推出的技術(shù)，是互補(bǔ)和共存的。國際上對(duì) WiMAX 監(jiān)管主要體現(xiàn)在頻譜分配方面，目前只有韓國在 20xx 年底發(fā)放了 WiBro 許可證，使用頻段為 GHz～ GHz。 RFID（無線射頻識(shí)別技術(shù)）的理念是實(shí)現(xiàn)物與物的通信，它的發(fā) 展經(jīng)過了物品識(shí)別、跟蹤記錄、環(huán)境感知階段，正向著物物通信和實(shí)時(shí)控制方向演進(jìn)。集群通信是多個(gè)用戶共用一組無線電信道的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)，群組內(nèi)用戶共享前向信道，支持群組呼叫 。它采用 PTT 方式，呼叫接續(xù)快，被叫不需摘機(jī)，適合調(diào)度類業(yè)務(wù)和專用系統(tǒng)。 相比過去的模擬集群技術(shù)，數(shù) 字集群通信在系統(tǒng)性能、用戶體驗(yàn)等方面有著模擬集群不能比擬的優(yōu)點(diǎn) ： (1) 數(shù)字集群采用的大區(qū)制和蜂窩小區(qū)技術(shù)頻率復(fù)用率高 。 (2) 采用數(shù)字信令方式、語音編碼、調(diào)制解調(diào)；頻譜利用率高、抗無線信道衰落西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 能力強(qiáng) 。 (3)在覆蓋漫游范圍、容量、保 密性、業(yè)務(wù)種類（數(shù)據(jù)、短消息）等方面彌補(bǔ)了模擬集群通信的種種不足。 數(shù)字集群的基礎(chǔ)技術(shù)包括 :TDMA（ GT800）、 FDMA/CDMA（ GoTa）和 FHMA（跳頻）等 。運(yùn)營方式分專網(wǎng)和共網(wǎng)兩種，專網(wǎng)由某一單位獨(dú)自建設(shè)、維護(hù)和使用，共網(wǎng)由運(yùn)營商負(fù)責(zé)建設(shè)和維護(hù)，多個(gè)單位通過 VPN 方式共同使用。共網(wǎng)運(yùn)營將是數(shù)字集群的發(fā)展方向。我國無線通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作 有下面幾點(diǎn)： （ 1）蜂窩移動(dòng)通信 :已經(jīng)制訂了由 100 多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組成的 3G 系列標(biāo)準(zhǔn) 。包括了TDSCDMA、 WCDMA、 cdma20xx 系列標(biāo)準(zhǔn) 。同時(shí)積極參與 3GPPs 面向未來的 標(biāo)準(zhǔn)制訂。 （ 2）寬帶無線接入 :SCDMA 系列標(biāo)準(zhǔn)、 WLAN 系列標(biāo)準(zhǔn)（包括與蜂窩移動(dòng)通信的互通、互操作標(biāo)準(zhǔn)）、 WiMAX 的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在制訂中。 （ 3）數(shù)字集群 :我國已經(jīng)制訂了基于 GSM（ GT800）和 CDMA（ GoTa）技術(shù)的數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)。 （ 4）短距離通信 :UWB、 RFID 等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在研究中。 發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)前，無線通信技術(shù)和市場(chǎng)飛速發(fā)展，在新技術(shù)和市場(chǎng)需求的共同作用下，未來的無線通信技術(shù)呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)化、扁平化、 IP 化、泛在化等幾大趨勢(shì)。 （ 1） 異構(gòu)化異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合是移動(dòng)通信 系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。為了適應(yīng)不同的通信環(huán)境以及滿足用戶業(yè)務(wù)的寬帶化、個(gè)性化、智能化要求，無線接入網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了多種技術(shù)并存的情況。一方面， 3G 技術(shù)擁有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)提供能力；另一方面， IEEE 802 系列的技術(shù)研發(fā)和商業(yè)應(yīng)用的速度非常迅速，并且其鮮明的技術(shù)特征、清晰的市場(chǎng)定位成為這些技術(shù)快速占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵。此外，包括超寬帶 (UWB)、藍(lán)牙等在內(nèi)的短距離無線通信為用戶提供了更高速、更快捷的無線接入。因此，異構(gòu)性更強(qiáng)、多樣化更明顯成為今后無線通信發(fā)展的主旋律。 （ 2） 扁平化未來無線通信的發(fā)展中，扁平化也是一個(gè) 重要的特征。層次 復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，會(huì)造成一些嚴(yán)重的問題：首先，全網(wǎng)多級(jí)投資計(jì)劃建設(shè)，建設(shè)模式不西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 盡相同，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和管理，難以達(dá)到全網(wǎng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)；其次，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次和網(wǎng)絡(luò)管理層次增多，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)下降，同時(shí)加大了建設(shè)和維護(hù)成本；第三，較多的網(wǎng)絡(luò)層次，會(huì)使業(yè)務(wù)開展成本和業(yè)務(wù)維護(hù)成本增加，尤其是給全網(wǎng)性增值業(yè)務(wù)的開放帶來困難。因此，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化、扁平化已成為未來無線通信發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì) 。 （ 3） IP 化隨著 IP 技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)逐漸面向全 IP 網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)發(fā)展。業(yè)界希望最終能夠形成具備互操作的、融合的網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)，這將使得企業(yè)節(jié)省大量的投資，控制成本和風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)最終用戶實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)的漫游和業(yè)務(wù)接入。未來要實(shí)現(xiàn)不同無線技術(shù)共用同一個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)，就必須積極推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合工作，網(wǎng)絡(luò)的全 IP化有助于無線技術(shù)和核心技術(shù)的緊密集成。除此之外，全球移動(dòng)用戶和業(yè)務(wù)流量將不斷增加，無線通信中不同的應(yīng)用和服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)速度和帶寬會(huì)產(chǎn)生不同的需求，只有使網(wǎng)絡(luò)向著全 IP 的方向演進(jìn)，才能同時(shí)滿足各種高流量等級(jí)和不斷變化的需求。未來網(wǎng)絡(luò)的全 IP 化將是一個(gè)漸進(jìn)的過程，它會(huì)逐步從核心網(wǎng)到接入網(wǎng)再到移動(dòng)臺(tái)。 （ 4） 泛在化隨著 IT 產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展，信息逐漸 滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗＞W(wǎng)絡(luò)的泛在化使得任何人無論何時(shí)何地都可以通過合適的終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，獲取個(gè)性化的信息服務(wù)。在未來的泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)將自然而深刻地融入人們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕钪?，主?dòng)感知用戶場(chǎng)景的變化并進(jìn)行信息交互，通過分析用戶的個(gè)性化要求主動(dòng)地提供服務(wù)。相應(yīng)地，終端設(shè)備也將具備智能型接口及環(huán)境感知能力，使用戶的使用更加簡(jiǎn)單和方便，從而滿足我們對(duì)未來無線通信技術(shù)以用戶為中心、隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)的要求。 無線信道 無線信道定義 信道是對(duì)無線通信中發(fā)送端和接收端之間的通路的一 種形象比喻，對(duì)于無線電波而言，它從發(fā)送端傳送到接收端，其間并沒有一個(gè)有形的連接，它的傳播路徑也有可能不只一條，但是我們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋霭l(fā)送端與接收端之間的工作，我們想象兩者之間有一個(gè)看不見的道路銜接，把這條銜接西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 通路稱為信道 。 由于無線信道的廣播特性使得節(jié)點(diǎn)間可以互相幫助，進(jìn)行分布式的通信，并且可以獲得和固定 MIMO 系統(tǒng)相同的性能增益，所以出現(xiàn)了協(xié)作通信的思想。其目的是通過采用一種新的技術(shù)達(dá)到提高通信容量 、 傳輸速率和系統(tǒng)性能；減少電池能耗和延長網(wǎng)絡(luò)壽命；提高吞吐量和多址接入方案的穩(wěn)定區(qū)；增大傳輸范圍；為多媒體通 信的信源 信道編碼提供一種折中方案。 影響無線信道的因素 由于傳播媒介帶來的有害因素，無線通信成為一種極具挑戰(zhàn)性的工作。無線信號(hào)的影響有噪聲衰減損失和干擾。下面介紹幾種重要的干擾因素： AWGN（加性高斯白噪聲）從統(tǒng)計(jì)上而言是隨機(jī)無線噪聲，其特點(diǎn)是其通信信道上的信號(hào)分布在很寬的頻帶范圍內(nèi)。高斯白噪聲的概念 .白 指功率譜恒定 。高斯指幅度取各種值時(shí)的概率 p (x)是高斯函數(shù) .加性高斯白噪聲在通信領(lǐng)域中指的是一種各頻譜分量服從均勻分布（即白噪聲），且幅度服從高斯分布的噪聲信號(hào)。因其可加性、幅度 服從高斯分布且為白噪聲的一種而得名。 該噪聲信號(hào)為一種便于分析的理想噪聲信號(hào)，實(shí)際的噪聲信號(hào)往往只在某一頻段內(nèi)可以用高斯白噪聲的特性來進(jìn)行近似處理。由于 AWGN 信號(hào)易于分析、近似，因此在信號(hào)處理領(lǐng)域，對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)（如濾波器、低噪音高頻放大器、無線信號(hào)傳輸?shù)龋┑脑肼曅阅艿暮?jiǎn)單分析 (如：信噪比分析 )中，一般可假設(shè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪音或受到的噪音信號(hào)干擾在某頻段或限制條件之下是高斯白噪聲。 加性高斯白噪聲只是白噪聲的一種，另有泊松白噪聲等 大尺度傳播效應(yīng)， 大尺度損耗傳播模型描述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間長距離上平均場(chǎng)強(qiáng)的變 化 ,反映由路徑損耗和陰影效應(yīng)所引起的接收信號(hào)功率隨距離變化的規(guī)律。該模型主要用于預(yù)測(cè)平均場(chǎng)強(qiáng)并估計(jì)無線覆蓋范圍 ,如用于電信運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)覆蓋。建立準(zhǔn)確的無線信道大尺度傳播模型對(duì)于蜂窩設(shè)計(jì)至關(guān)重要 ,它可以確定小區(qū)的覆蓋大小、最佳位置 ,從而達(dá)到減少相鄰小區(qū)之間的干擾、優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)的目的。準(zhǔn)確確定小區(qū)的覆蓋范圍是衡量整個(gè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵 ,也是其它各項(xiàng)技術(shù)如功率控制、小區(qū)軟切換、快速實(shí)現(xiàn)小區(qū) “軟容量 ”等的基礎(chǔ)。西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 路徑損耗導(dǎo)致了信號(hào)功率的降低，其產(chǎn)生于信號(hào)從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的衰減。 小尺度傳播效應(yīng)，無線信道的主 要特征是多徑，多徑性指的是由于同一傳輸信號(hào)沿兩個(gè)或多個(gè)路徑傳播，以微小的時(shí)間差到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)相互干涉所引起的。接收機(jī)天線將它們合成一個(gè)幅度相位都極具變化的信號(hào)，其變化程度取決于多徑波的強(qiáng)度 。 無線信道的分集 正如我們所解釋的，無線衰落信道所呈現(xiàn)的挑戰(zhàn)隨著時(shí)間的推移不斷發(fā)生變化。在通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，源和目的之間的單一信號(hào)路徑可能出現(xiàn)嚴(yán)重衰落，因此需要通過增加信道編碼部分的糾錯(cuò)能力 、 降低傳輸速率 、 使用更精密的探測(cè)器等技術(shù)進(jìn)行解決。然而這些解決辦法對(duì)于許多實(shí)際路徑的實(shí)現(xiàn)來講還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 從不同 的角度看待衰落信道的通信問題，整體鏈路的可靠性通過在源和目的端提出多個(gè)信號(hào)路徑可以得到明顯改善，每一個(gè)衰落過 程盡可能獨(dú)立其他過程。用這種方法，至少有一個(gè)足夠強(qiáng)的路徑的有機(jī)會(huì) 提高。這些旨在提供多個(gè)理想獨(dú)立的信號(hào)路徑的技術(shù)統(tǒng)稱為分集技術(shù)。 時(shí)間分集： 是被 CDMA 系統(tǒng)使用用來克服多路徑衰減的技術(shù)。通過一個(gè)犁耙式接收機(jī)，單個(gè)元素或手指，能夠偏移及時(shí)地說明多程信號(hào)的不同到達(dá)時(shí)間。 時(shí)間分集主要用于在衰落信道中傳輸數(shù)字信道，它是將同一信號(hào)相隔一定的時(shí)隙進(jìn)行多次重發(fā)，只要各次發(fā)送的時(shí)間間隔大于信道的相干時(shí)間（相干時(shí)間定義 ：多普勒頻展的倒數(shù)），則在接收端就可以獲得衰落特性相互獨(dú)立的幾個(gè)信號(hào)。 信道相干時(shí)間等于或者超過幾個(gè)符號(hào)傳輸時(shí)間的通信環(huán)境相當(dāng)普遍。這意味著在遠(yuǎn)大于相干時(shí)間的獨(dú)立時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)符號(hào)將經(jīng)歷高度相關(guān)的信道實(shí)現(xiàn)，因此可以用來獲得分集。獲得這種分集的最簡(jiǎn)單的方法是使用重復(fù)編碼機(jī)制來形成兩個(gè)符號(hào)。同樣，為了保證重復(fù)符號(hào)在不相關(guān)的信道中實(shí)現(xiàn)，符號(hào)流的傳輸過程中要用到適當(dāng)?shù)慕豢棥? 頻率分集 ： 將調(diào)制在不同載波頻率上的同一路信號(hào)進(jìn)行合并，從而帶來信西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 號(hào)增益的一種接收技術(shù) 。 在發(fā)信端將一個(gè)信號(hào)利用兩個(gè)間隔較大的發(fā)信頻率同時(shí)發(fā)射，在收 信端同 時(shí) 接收這兩個(gè)射頻信號(hào)后合成，由于工作頻率不同，電磁波之間的相關(guān)性極小，各電磁波的衰落概率也不同。頻率分集抗頻率選擇性衰落特別有效，但付出的代價(jià)是成倍地增加了收發(fā)信機(jī)，且需成倍地多占用頻帶，降低了頻譜利用率。 空間分集：也稱天線分集，利用在不同地點(diǎn)的接收天線進(jìn)行分集接收的方式。是通信中使用較多的分集形式，簡(jiǎn)單的說，就是采用多付接收天線來接收信號(hào)，然后進(jìn)行合并。為保證接收信號(hào)的不相關(guān)性，這就要求天線之間的距離足夠大，在理想情況下，接收天線之間的距離只要波長 λ 的一半就可以了。 多徑衰落和陰影衰落產(chǎn)生原因是不 相同的。隨著移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，瑞利衰落隨信號(hào)瞬時(shí)值快速變動(dòng)，而對(duì)數(shù)正態(tài)衰落隨信號(hào)平均值（中值）變動(dòng)。這兩者是構(gòu)成移動(dòng)通信接收信號(hào)不穩(wěn)定的主要因素，使接收信號(hào)被大大地惡化，雖然通過增加發(fā)信功率、天線尺寸和高度等方法能取得改善，但采用這些方法在移動(dòng)通信中比較昂貴，有時(shí)也顯得不切實(shí)際。而采用分集方法即在若干個(gè)支路上接收相互問相關(guān)性很小的載有同一消息的信號(hào)，然后通過合并技術(shù)再將各個(gè)支路信號(hào)合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。 在移動(dòng)通信中，空間略有變動(dòng)就可能出現(xiàn)較大的場(chǎng)強(qiáng)變化。當(dāng)使用兩個(gè)接收信道時(shí)，它們 受到的衰落影響是不相關(guān)的，且二者在同一時(shí)刻經(jīng)受深衰落谷點(diǎn)影響的可能性也很小，因此這一設(shè)想引出了利用兩副接收天線的方案，獨(dú)立地接收同一 信號(hào)，再合并輸出，衰落的程度能被大大地減小，這就是空間分集， 空間分集是利用場(chǎng)強(qiáng)隨空間的隨機(jī)變化實(shí)現(xiàn)的，空間距離越大，多徑傳播的差異就越大，所接收?qǐng)鰪?qiáng)的相關(guān)性就越小。這里所提相關(guān)性是個(gè)統(tǒng)計(jì)術(shù)語，表明信號(hào)間相似的程度，因此必須確定必要的空間距離。經(jīng)過測(cè)試和統(tǒng)計(jì)， CCIR 建議為了獲得滿意的分集效果，移動(dòng)單元兩天線間距大于 個(gè)波長，即 d＞ ，并且最好選在 l/4 的奇數(shù)倍附近。若 減小天線間距，即使小到 l/4，也能起到相當(dāng)好的分集效果。 空間分集分為空間分集發(fā)送和空間分集接收兩個(gè)系統(tǒng)。其中空間分集接收是在空間不同的垂直高度上設(shè)置幾副天線，同時(shí)接收一個(gè)發(fā)射天線的微波信號(hào)，然后合成或選擇其中一個(gè)強(qiáng)信號(hào)，這種方式稱為空間分集接收。接收端天線之間的西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 距離應(yīng)大于波長的一半，以保證接收天線輸出信號(hào)的衰落特性是相互獨(dú)立的，也就是說，當(dāng)某一副接收天線的輸出信號(hào)很低時(shí)，其他接收天線的輸出則不一定在這同一時(shí)刻也出現(xiàn)幅度低的現(xiàn)象，經(jīng)相應(yīng)的合并電路從中選出信號(hào)幅度較大、信噪比最佳的一路，得到一個(gè)總的接收天線輸 出信號(hào)。這樣就降低了信道衰落的影響，改善了傳輸?shù)目煽啃??？臻g分集接收的優(yōu)點(diǎn)是分集增益高，缺點(diǎn)是還需另外單獨(dú)的接收天線。 隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)無線通信需求的擴(kuò)大，人們不斷追求更高質(zhì)量的無線傳輸速率和服務(wù)質(zhì)量但無線通信中信號(hào)傳輸?shù)亩嘟?jīng)衰落效應(yīng)始終是困擾無線傳輸速率和服務(wù)質(zhì)量提高的最大問題，因此，人們采用了多種抗多經(jīng)衰落的技術(shù)這些技術(shù)包括分集、自適應(yīng)均衡、擴(kuò)頻通信、交織以及糾錯(cuò)編碼技術(shù)等，其中分集是