無線通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程與趨勢-1g-資料下載頁
2025-07-27 16:12本頁面
【正文】 （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）和多天線等新技術的系統(tǒng)則被稱為后3G（Post 3G）、超3G（Beyond 3G或Super 3G），或4G系統(tǒng)。這類系統(tǒng)中的典型是基于UMTS的HSOPA（High Speed OFDM Packet Access），它是由3GPP的LTE（Long Term Evolution）提供的升級方案。3GPP（3rd Generation Partnership Project）是一個不同國家（包括中國）的電信組織之間的一個協(xié)會，它正不斷地在IMT2000的框架內(nèi)提供3G系統(tǒng)的實現(xiàn)。4G系統(tǒng)將采用OFDM，它是多載波調制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾（ICI）。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。且由于每個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。[6]圖9給出了OFDM模式和傳統(tǒng)的FDD模式（FDM信號）之比較?？梢钥闯?，OFDM節(jié)省了相當帶寬。圖9 正交頻分復用信號和傳統(tǒng)頻分雙工信號的比較相比3G系統(tǒng)，4G系統(tǒng)的優(yōu)勢是明顯的。以HSOPA為例，而WCDMA要求5MHz的強制信道間隔。其傳輸速度的峰值可以達到100Mbps下行、50Mbps上行。其網(wǎng)絡延遲也將大大減少。 其它的多址接入策略除了FDMA、TDMA、CDMA三種傳統(tǒng)的多址接入技術外，其它的多址接入策略還包括混合擴頻技術（Hybrid Spread Spectrum Techniques）、空分多址（Space Division Multiple Access）和隨機多址等。這些技術在1G到4G的系統(tǒng)中均有應用。其中，使用SDMA技術的智能天線將是4G系統(tǒng)中的關鍵技術。SDMA通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶，常與FDMA、TDMA、CDMA結合使用。它使用定向波束天線在不同用戶方向上形成不同的波束，相同的頻率（在TDMA或CDMA系統(tǒng)中）或不同的頻率（在FDMA系統(tǒng)中）用來服務于被天線波束覆蓋的這些不同區(qū)域。如圖10所示。圖10 空分多址接入示意圖 SDMA解決的主要問題是蜂窩系統(tǒng)中反向鏈路的困難。比如，用戶端的發(fā)射功率必須動態(tài)控制，這是因為各用戶和基站間無線傳播路徑的不同；而對用戶端發(fā)射功率的控制程度受限，這是因為發(fā)射受到用戶單元電池能量的限制。但如果基站的天線采用SDMA來在空間上濾出每一個用戶并使得能檢測到的能力提高，那么反向鏈路的困難就得到改善，同時用戶端的能耗也將降低。 自適應天線是實現(xiàn)SDMA的最佳途徑，這也是4G的核心技術——智能天線的主要課題，這是因為它提供了最理想的SDMA、無窮小波束寬度、無窮大快速搜索能力，它能提供在本小區(qū)內(nèi)不受其他用戶干擾的唯一信道，還能克服多徑干擾和同信道干擾。[3]常見的隨機多址包括ALOHA協(xié)議和載波偵聽多址（Carrier Sense Multiple Access）協(xié)議。ALOHA協(xié)議是一種最簡單的數(shù)據(jù)分組傳輸協(xié)議，它規(guī)定：任何一個用戶可以隨時接入信道發(fā)送數(shù)據(jù)分組；發(fā)送結束后，在相同的信道上或一個單獨的反饋信道上等待應答；若在給定的時間區(qū)間內(nèi)沒有收到認可應答，則重發(fā)數(shù)據(jù)分組； 要使當前分組傳輸成功，必須在當前分組到達時刻的前后各一個分組長度內(nèi)沒有其它用戶的分組到達，即易損區(qū)間為2倍的分組長度。在ALOHA協(xié)議的基礎上，提出了改進的時隙ALOHA協(xié)議。它將時間軸分成時隙，時隙大小大于一個分組的長度，所有用戶都同步在時隙開始時刻發(fā)送，稱之為時隙ALOHA協(xié)議。時隙ALOHA協(xié)議的易損區(qū)間減少為一個分組長度。ALOHA協(xié)議在傳輸前并不監(jiān)聽信道，這意味著它對其它用戶的情況并不了解。而CSMA協(xié)議中，每個節(jié)點在發(fā)送之前，先偵聽信道是否有分組在傳輸，若信道空閑，才進行發(fā)送；若信道忙，則按照設定的準則推遲發(fā)送。這樣可以進一步提高傳輸性能。采用分組預約多址（Packet Radio Multiple Access）可以提高TDMA的性能。在TDMA的幀結構基礎上，PRMA為每一個語音突發(fā)在TDMA幀中預約一個時隙（TDMA中一路話音固定占用一個時隙）。[3] 未來移動通信系統(tǒng)的特點在未來的移動通信中，用戶將可以在任何地點、任何時間以任何方式接入網(wǎng)絡；移動終端的類型不再限于手機，且用戶可以自由地選擇業(yè)務、應用和網(wǎng)絡，還可實現(xiàn)非常先進的移動電子商務。最后，系統(tǒng)和業(yè)務的可擴展性也將大大提高。從技術層面上看，未來移動通信中的關鍵技術包括：智能天線、空時編碼（Space Time Coding）、多輸入多輸出（MultipleInput and MultipleOutput）和軟件無線電。智能天線的主要任務是實現(xiàn)基于空分多址（Space Division Multiple Access）的自適應天線?？諘r編碼是指對發(fā)送符號進行聯(lián)合編碼，然后再多個天線上同時發(fā)送，從而實現(xiàn)接收段的有效分集合并，以提高系統(tǒng)的可靠性。多輸入多輸出同樣也是為了提高系統(tǒng)的可靠性，增加分集增益，它還可以提高系統(tǒng)的傳輸容量。最后，軟件無線電可以解決通信產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快、產(chǎn)品生存周期越來越短、對多種通信體制之間的互連和對移動終端的兼容性要求日益迫切的問題，它通過研制一種基本的可編程硬件平臺，將無線通信新體制、新系統(tǒng)和新產(chǎn)品的研制和開發(fā)從以硬件為主轉移到以軟件為主。參考文獻：[1] THEODORE R. Wireless Communications: Principles and Practice: Second Edition[M]. Prentice Hall. March 2004.[2] 李建東等. 移動通信（第四版）[M]. 西安電子科技大學出版社. 2006年7月.[3] 馮義志. 蜂窩組網(wǎng)技術課堂講義[Z]. 華南理工大學電子與信息學院. 2008年5月,[4] Wikipedia. Global System for Mobile munications[EB]. Wikipedia: The Free Encyclopedia. May 2008.[5] Wikipedia. Enhanced Data Rates for GSM Evolution[EB]. Wikipedia: The Free Encyclopedia. May 2008.[6] 百度百科. 正交頻分復用技術[EB]. 百度百科——全球最大中文百科全書. 2008年5月.14 / 14
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