【正文】 ?1995年 Telatar推導(dǎo)出多天線高斯信道容量、1996年 Foschini提出 BLAST算法、 1998年Tarokh等提出空時編碼。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 114 4. 3G/4G新技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 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。 DSP：程序（軟件），串行通信，速度取決于 DSP處理速度； FPGA：硬件實現(xiàn)。 使信道間數(shù)據(jù)具有一定的相關(guān)性，利用校驗糾錯的編碼方式，提高通信系統(tǒng)可靠性。 OFDM技術(shù)本身已經(jīng)利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴(yán)重，就沒有必要再加時域均衡器。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 （ 4） 抗碼間干擾（ ISI）能力強。 采用動態(tài)子載波分配技術(shù)能使系統(tǒng)達到最大比特率。 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。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 109 4. 3G/4G新技術(shù) ? OFDM的優(yōu)點 （ 2） 抗衰落能力強。這一點在頻譜資源有限的無線環(huán)境中很重要。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 107 4. 3G/4G新技術(shù) ? OFDM原理框圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 108 4. 3G/4G新技術(shù) ?OFDM技術(shù)之所以越來越受關(guān)注，是因為 OFDM有很多獨特的優(yōu)點： （ 1）頻譜利用率很高，頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍。 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? 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 106 4. 3G/4G新技術(shù) ?OFDM的工作原理 ?輸入數(shù)據(jù)信元的速率為 R串并轉(zhuǎn)換 分成 M個并行的子數(shù)據(jù)流，每個子數(shù)據(jù)流的速率為 R/M ?每個子數(shù)據(jù)流中的若干個比特分成一組，每組的數(shù)目取決于對應(yīng)子載波上的調(diào)制方式，如 PSK、 QAM等 ?M個并行的子數(shù)據(jù)信元編碼交織后進行 IFFT變換，將頻域信號轉(zhuǎn)換到時域， IFFT塊的輸出是 N個時域的樣點，再將長為 Lp的 CP(循環(huán)前綴 )加到 N個樣點前，形成循環(huán)擴展的 OFDM信元，實際發(fā)送的 OFDM信元的長度為Lp＋ N，經(jīng)過并 /串轉(zhuǎn)換后發(fā)射。而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。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 (ICI)。 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)實際上是 MCM（ MultiCarrier Modulation，多載波調(diào)制）的一種。 ?靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 ?用戶共存性。 ?業(yè)務(wù)的多樣性。 ?實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信。 ?容量更大。 “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 ?傳輸速率更快。 3G之前：通信本質(zhì)（通信技術(shù)本身）； 4G開始：考慮 QoS（用戶獲得更好的體驗）。 上行系統(tǒng)很難做到： 移動臺發(fā)射功率不易增大； 遠近效應(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）。 但是當(dāng)需要上傳數(shù)據(jù)時，希望傳輸速率可以足夠快 ——基于 QoS服務(wù)體制（用戶可以動態(tài)分配頻帶資源）。 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。 分布式網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點零星分布，且位置、狀態(tài)（開、關(guān)）為非固定模式。 4G：網(wǎng)絡(luò)與通信結(jié)合 ——更加強調(diào)網(wǎng)絡(luò)的功能。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)（基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng)）。 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。 ——用作 UWB天線 喇叭口天線：有四個面組成，前后面為方形（后接波導(dǎo)），方形尺寸決定接收信號的類型（如 TEM等）和中心頻率。 缺點：增益比較小。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 93 3. UWB技術(shù) 阿基米德螺旋天線： 下限截止頻率取決于整個尺寸； 上限截止頻率取決于中間尺寸。 特別要注意 物理過程 的實現(xiàn)。 scalar work analyzer (SNA) 頻域測量：從最低到最高頻率所有單音頻正弦波信號作為輸入，測得每個頻點上的響應(yīng)，最后再合在一起 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 81 3. UWB技術(shù) ? Scalar frequency domain measurement 1. only the magnitude of the transfer function is measured. 2. both magnitude and phase information are required to enable the conversion of the frequency domain data to the time domain impulse response. 3. retrieving the phase information from the magnitude (Hilbert Transform) bees an integral part of this approach. 幅度與相位滿足希爾伯特變換 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 82 3. UWB技術(shù) 功率檢測器：避免噪聲的影響，同時檢測信號功率 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 83 3. UWB技術(shù) ? Direct Measurement of magnitude and phase – Obtain the plex frequency domain transfer function directly 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 84 3. UWB技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 85 3. UWB技術(shù) Measurement results ? Typical results for time domain measurements – In modern laboratory and office – USC (University of Southern California) group used a quasi omnidirectional diamond antenna – VT (Virginia Tech) group used directive TEM horn antennas, as well as omnidirectional biconical antennas 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 86 3. UWB技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 87 3. UWB技術(shù) Signal distortion introduced by different antennas 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 88 3. UWB技術(shù) 可以判斷噪聲大小，以及是否是 LOS（視距）傳輸。 時域測量存在問題： δ 函數(shù)無法實現(xiàn)，同時所測估計值受到電纜、天線等失真的影響，不夠準(zhǔn)確。 thus, along each propagation path the signal suffers very little distortion because the system elements such as antennas, reflecting walls, diffracting objects in the channel, and so on, have essentially constant electromagic over the narrow bandwidth of the radiated signal. The only signal degradation is caused by multipath ponents. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 74 3. UWB技術(shù) – In UWB systems, the signal may suffer significant distortion due to the transmitting/receiving antennas not meeting the necessary bandwidth requirements, and also due to the dispersive behavior of building materials in the propagation channel. Multipath ponents are also present in UWB channels. But UWB do not suffer fading due to the destructive interference of multipath ponents. 多徑在 UWB系統(tǒng)中影響不是很大 ——UWB信號脈寬很窄 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 75 3. UWB技術(shù) Measurement Techniques – Time Domain amp。 ——把 0變 1再加上整流器 具體實現(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。 解決方案：修改協(xié)議，發(fā)射端在一定數(shù)量 0后，自動插入 1；接收端接受相同數(shù)量 0后，自動刪除下一個 1. 解決不了接收機定時的問題，轉(zhuǎn)而去解決發(fā)射機發(fā)送連續(xù) 0的問題。 跨層設(shè)計：將不同層放在一起進行綜合設(shè)計。 脈沖多，傳輸速率慢 ——可以工作在更惡劣的環(huán)境下。 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。 – MCUWB provides more flexibility and scalability. – Implementing a MCUWB can be challenging, continuous variations in power, highspeed FFT processing. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 54 3. UWB技術(shù) ? Relative Merits of Impulse Versus Multicarrier (continued) – IUWB signals require fast switching times for the transmitter and receiver and highly precise synchronization. – High instantaneous power during the brief interval of the pulse helps to overe interference but increases the possibility of interference from UWB to NB system