【文章內(nèi)容簡介】 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 :接入移動通信網(wǎng)、固定網(wǎng)無線寬帶接入、單獨組網(wǎng)。它與 3G、 B3G 的不同在于 :3G及其增強型技術(shù)強調(diào)無處不在 (連續(xù)覆蓋 )、移動性和全業(yè)務(wù) (話音和數(shù)據(jù) )，數(shù)據(jù)速率較高； WiMAX 提供的是熱點覆蓋、游牧式移動或有限移動，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)。 的目標與 3G、 3G 增強型及 B3G 有交疊，并在動態(tài)地變化，采用的關(guān)鍵技術(shù)也較接近。但從標準化程度、產(chǎn)品成熟度、市場應(yīng)用和頻譜情況等綜合分析， 3G 及其增強型和 B3G 等蜂窩移動通信的主導地位難以撼動?？傮w上來講，3G、 WiMAX 和 B3G 是滿足不同速率和不同需求，在不同時間推出的技術(shù)，是互補和共存的。國際上對 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（無線射頻識別技術(shù)）的理念是實現(xiàn)物與物的通信，它的發(fā) 展經(jīng)過了物品識別、跟蹤記錄、環(huán)境感知階段，正向著物物通信和實時控制方向演進。集群通信是多個用戶共用一組無線電信道的專用移動通信系統(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，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、用戶體驗等方面有著模擬集群不能比擬的優(yōu)點 ： (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)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 8 能力強 。 (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 。運營方式分專網(wǎng)和共網(wǎng)兩種，專網(wǎng)由某一單位獨自建設(shè)、維護和使用，共網(wǎng)由運營商負責建設(shè)和維護，多個單位通過 VPN 方式共同使用。共網(wǎng)運營將是數(shù)字集群的發(fā)展方向。我國無線通信技術(shù)的標準化工作 有下面幾點： （ 1）蜂窩移動通信 :已經(jīng)制訂了由 100 多個標準組成的 3G 系列標準 。包括了TDSCDMA、 WCDMA、 cdma20xx 系列標準 。同時積極參與 3GPPs 面向未來的 標準制訂。 （ 2）寬帶無線接入 :SCDMA 系列標準、 WLAN 系列標準（包括與蜂窩移動通信的互通、互操作標準）、 WiMAX 的行業(yè)標準正在制訂中。 （ 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)字集群標準。 （ 4）短距離通信 :UWB、 RFID 等技術(shù)標準正在研究中。 發(fā)展趨勢 當前，無線通信技術(shù)和市場飛速發(fā)展，在新技術(shù)和市場需求的共同作用下，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。 （ 1） 異構(gòu)化異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合是移動通信 系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。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、清晰的市場定位成為這些技術(shù)快速占領(lǐng)市場的關(guān)鍵。此外，包括超寬帶 (UWB)、藍牙等在內(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、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 重要的特征。層次 復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，會造成一些嚴重的問題：首先，全網(wǎng)多級投資計劃建設(shè)，建設(shè)模式不西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 9 盡相同，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和管理，難以達到全網(wǎng)最優(yōu)化設(shè)計；其次，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次和網(wǎng)絡(luò)管理層次增多，會造成網(wǎng)絡(luò)的性能指標下降，同時加大了建設(shè)和維護成本；第三，較多的網(wǎng)絡(luò)層次，會使業(yè)務(wù)開展成本和業(yè)務(wù)維護成本增加，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)的簡單化、扁平化已成為未來無線通信發(fā)展的一個重要趨勢 。 （ 3） IP 化隨著 IP 技術(shù)的發(fā)展，移動網(wǎng)絡(luò)逐漸面向全 IP 網(wǎng)絡(luò)的趨勢發(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，控制成本和風險，對最終用戶實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)的漫游和業(yè)務(wù)接入。未來要實現(xiàn)不同無線技術(shù)共用同一個核心網(wǎng)絡(luò)，就必須積極推動網(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)對數(shù)據(jù)速度和帶寬會產(chǎn)生不同的需求，只有使網(wǎng)絡(luò)向著全 IP 的方向演進，才能同時滿足各種高流量等級和不斷變化的需求。未來網(wǎng)絡(luò)的全 IP 化將是一個漸進的過程，它會逐步從核心網(wǎng)到接入網(wǎng)再到移動臺。 （ 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何地都可以通過合適的終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)進行連接，獲取個性化的信息服務(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?，主動感知用戶場景的變化并進行信息交互，通過分析用戶的個性化要求主動地提供服務(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單和方便，從而滿足我們對未來無線通信技術(shù)以用戶為中心、隨時隨地接入網(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看不見的道路銜接，把這條銜接西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 10 通路稱為信道 。 由于無線信道的廣播特性使得節(jié)點間可以互相幫助，進行分布式的通信，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)計上而言是隨機無線噪聲，其特點是其通信信道上的信號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。因其可加性、幅度 服從高斯分布且為白噪聲的一種而得名。 該噪聲信號為一種便于分析的理想噪聲信號，實際的噪聲信號往往只在某一頻段內(nèi)可以用高斯白噪聲的特性來進行近似處理。由于 AWGN 信號易于分析、近似，因此在信號處理領(lǐng)域，對信號處理系統(tǒng)（如濾波器、低噪音高頻放大器、無線信號傳輸?shù)龋┑脑肼曅阅艿暮唵畏治?(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)射機和接收機之間長距離上平均場強的變 化 ,反映由路徑損耗和陰影效應(yīng)所引起的接收信號功率隨距離變化的規(guī)律。該模型主要用于預(yù)測平均場強并估計無線覆蓋范圍 ,如用于電信運營商的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計、預(yù)測覆蓋。建立準確的無線信道大尺度傳播模型對于蜂窩設(shè)計至關(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。準確確定小區(qū)的覆蓋范圍是衡量整個系統(tǒng)性能的關(guān)鍵 ,也是其它各項技術(shù)如功率控制、小區(qū)軟切換、快速實現(xiàn)小區(qū) “軟容量 ”等的基礎(chǔ)。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 11 路徑損耗導致了信號功率的降低，其產(chǎn)生于信號從發(fā)射機到接收機的衰減。 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沿兩個或多個路徑傳播，以微小的時間差到達接收機的信號相互干涉所引起的。接收機天線將它們合成一個幅度相位都極具變化的信號，其變化程度取決于多徑波的強度 。 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)隨著時間的推移不斷發(fā)生變化。在通信系統(tǒng)的設(shè)計中，源和目的之間的單一信號路徑可能出現(xiàn)嚴重衰落，因此需要通過增加信道編碼部分的糾錯能力 、 降低傳輸速率 、 使用更精密的探測器等技術(shù)進行解決。然而這些解決辦法對于許多實際路徑的實現(xiàn)來講還遠遠不夠。 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信號路徑可以得到明顯改善，每一個衰落過 程盡可能獨立其他過程。用這種方法，至少有一個足夠強的路徑的有機會 提高。這些旨在提供多個理想獨立的信號路徑的技術(shù)統(tǒng)稱為分集技術(shù)。 時間分集： 是被 CDMA 系統(tǒng)使用用來克服多路徑衰減的技術(shù)。通過一個犁耙式接收機，單個元素或手指，能夠偏移及時地說明多程信號的不同到達時間。 時間分集主要用于在衰落信道中傳輸數(shù)字信道，它是將同一信號相隔一定的時隙進行多次重發(fā)，只要各次發(fā)送的時間間隔大于信道的相干時間（相干時間定義 ：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立的幾個信號。 信道相干時間等于或者超過幾個符號傳輸時間的通信環(huán)境相當普遍。這意味著在遠大于相干時間的獨立時間內(nèi)，兩個符號將經(jīng)歷高度相關(guān)的信道實現(xiàn)，因此可以用來獲得分集。獲得這種分集的最簡單的方法是使用重復(fù)編碼機制來形成兩個符號。同樣，為了保證重復(fù)符號在不相關(guān)的信道中實現(xiàn)，符號流的傳輸過程中要用到適當?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進行合并，從而帶來信西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 12 號增益的一種接收技術(shù) 。 在發(fā)信端將一個信號利用兩個間隔較大的發(fā)信頻率同時發(fā)射，在收 信端同 時 接收這兩個射頻信號后合成，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，但付出的代價是成倍地增加了收發(fā)信機，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，利用在不同地點的接收天線進行分集接收的方式。是通信中使用較多的分集形式，簡單的說，就是采用多付接收天線來接收信號，然后進行合并。為保證接收信號的不相關(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。隨著移動臺的移動，瑞利衰落隨信號瞬時值快速變動，而對數(shù)正態(tài)衰落隨信號平均值（中值）變動。這兩者是構(gòu)成移動通信接收信號不穩(wěn)定的主要因素，使接收信號被大大地惡化，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通信中比較昂貴，有時也顯得不切實際。而采用分集方法即在若干個支路上接收相互問相關(guān)性很小的載有同一消息的信號，然后通過合并技術(shù)再將各個支路信號合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。 在移動通信中，空間略有變動就可能出現(xiàn)較大的場強變化。當使用兩個接收信道時，它們 受到的衰落影響是不相關(guān)的，且二者在同一時刻經(jīng)受深衰落谷點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，獨立地接收同一 信號，再合并輸出，衰落的程度能被大大地減小，這就是空間分集， 空間分集是利用場強隨空間的隨機變化實現(xiàn)的，空間距離越大，多徑傳播的差異就越大，所接收場強的相關(guān)性就越小。這里所提相關(guān)性是個統(tǒng)計術(shù)語，表明信號間相似的程度，因此必須確定必要的空間距離。經(jīng)過測試和統(tǒng)計， CCIR 建議為了獲得滿意的分集效果，移動單元兩天線間距大于 個波長，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，同時接收一個發(fā)射天線的微波信號，然后合成或選擇其中一個強信號，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)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 13 距離應(yīng)大于波長的一半，以保證接收天線輸出信號的衰落特性是相互獨立的，也就是說，當某一副接收天線的輸出信號很低時，其他接收天線的輸出則不一定在這同一時刻也出現(xiàn)幅度低的現(xiàn)象，經(jīng)相應(yīng)的合并電路從中選出信號幅度較大、信噪比最佳的一路，得到一個總的接收天線輸 出信號。這樣就降低了信道衰落的影響，改善了傳輸?shù)目煽啃浴？臻g分集接收的優(yōu)點是分集增益高，缺點是還需另外單獨的接收天線。 隨著現(xiàn)代社會對無線通信需求的擴大，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、擴頻通信、交織以及糾錯編碼技術(shù)等，其中分集是