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摘要:感知無線電技術(shù)是在軟件無線電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的智能無線通信技術(shù),是軟件無線電技術(shù)的擴展,它使軟件無線電從預(yù)先定義協(xié)議的盲目執(zhí)行者轉(zhuǎn)變成為無線電領(lǐng)域的智能。感知無線電雖具有獨特的優(yōu)點,但技術(shù)并不成熟,本文對感知無線電的無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計及其容量預(yù)測、功率控制和頻譜管理,無線電知識描述語言等關(guān)鍵問題進行了探討,希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作的開展提供一些參考。
一、感知無線電的概念
感知無線電技術(shù)用以實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜,通過探知無線環(huán)境中空閑頻譜資源,選擇可被自己利用頻率進行通信。租借系統(tǒng)通過采用感知無線電技術(shù),實時跟蹤授權(quán)系統(tǒng)占用頻率狀況,隨時使用、釋放頻段,在保障授權(quán)系統(tǒng)通信前提下,與授權(quán)系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。論文百事通采用頻譜檢測方式獲取頻譜信息可使感知無線電技術(shù)能適應(yīng)無線環(huán)境頻譜使用狀況短期變化,高效利用頻譜,并且感知無線電技術(shù)不要求改造現(xiàn)有系統(tǒng),對無線信道環(huán)境和用戶需求都將具有較好適應(yīng)性。
感知無線電技術(shù)動態(tài)頻譜共享是自適應(yīng)傳輸技術(shù)思想在頻譜分配領(lǐng)域的運用。自適應(yīng)傳輸使無線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸適應(yīng)信道傳輸能力的變化,通過提高數(shù)據(jù)傳輸速率來改善頻譜利用率。而感知無線電使無線通信系統(tǒng)占用的頻譜適應(yīng)無線環(huán)境頻譜使用狀況的變化,通過增加共享同一頻段的系統(tǒng)數(shù)、用戶數(shù)來提高頻譜利用率。不管是自適應(yīng)傳輸技術(shù)還是感知無線電技術(shù),其思想的核心都是無線通信系統(tǒng)能自動地適應(yīng)外界環(huán)境和自身需求的變化。
感知無線電思想可以推廣到移動通信其它層面。從低層到高層,要求未來移動通信系統(tǒng)能檢測系統(tǒng)各層參數(shù)與狀態(tài),如鏈路質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)拓撲、業(yè)務(wù)負載、甚至用戶需求,并能適應(yīng)這些變化。從通信端到端,在存在重疊覆蓋多種無線電通信環(huán)境下,要求移動設(shè)備能夠在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間切換,實現(xiàn)包括終端、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)在內(nèi)的端到端重配置。這也就是所謂的認知網(wǎng)絡(luò)(CognitiveNetwork)。
二、感知無線電關(guān)鍵技術(shù)分析
作為一種新的智能無線通信技術(shù),感知無線電可以感知到周圍的環(huán)境特征,采用構(gòu)建方法進行學(xué)習(xí),通過相關(guān)描述語言與通信網(wǎng)絡(luò)智能交流,實時調(diào)整傳輸參數(shù),使系統(tǒng)的無線規(guī)則與輸入的無線電激勵的變化相適應(yīng),以達到隨時隨地通信系統(tǒng)的高可靠性和頻譜利用的高效性。無線規(guī)則指一系列適合無線頻譜合理使用的射頻帶寬、空中接口、相關(guān)協(xié)議和空間時間模式的設(shè)置。感知無線電系統(tǒng)的重構(gòu)能力很重要,該功能就是以軟件無線電作為平臺來實現(xiàn)的。重構(gòu)功能是由軟件無線電實現(xiàn),而感知無線電的其他任務(wù)是通過信號處理和機器學(xué)習(xí)的過程實現(xiàn),其感知過程開始于無線電激勵的被動感應(yīng),以做出反應(yīng)行為而終止,一個基本的感知周期要大致分為3個基本過程,分別是無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計及其容量預(yù)測、功率控制和頻譜管理,它們的順序執(zhí)行使感知無線電系統(tǒng)的感知功能得以實現(xiàn)。
2.1感知無線電技術(shù)與動態(tài)頻譜分配
未來移動通信系統(tǒng)滿足用戶需求的關(guān)鍵點是提高頻譜利用率。移動通信的發(fā)展使帶來了越來越嚴(yán)重的頻率短缺問題。解決頻率短缺大致有兩類方法,一是擴大可利用的頻率范圍,二是提高頻譜利用率。為增加可用頻率,移動通信系統(tǒng)的頻率已擴展至300GHZ。無線信道的路徑損耗是隨頻率升高而迅速增加的,所以頻率過高并不利于移動通信。因而,更加有效的方法是提高頻譜利用率。
提高頻譜利用率有三類途徑,改進通信設(shè)備的傳輸技術(shù),優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、提高組網(wǎng)能力。目前廣泛采用這兩種途徑,但是這兩種方法能夠獲得的頻潛利用率增益將越來越少。第三種提高頻譜利用率的途徑是改進頻譜分配方式。
目前國際上主要采用固定頻譜分配方式,一個頻段只分配給一個無線接入系統(tǒng),不管分配的頻段是否被頻率牌照的所有者實際使用,其它無線接入系統(tǒng)不能占用該頻段。為提高頻譜利用率,可以將一些頻段分配給了多個系統(tǒng),允許它們同時占有同一個頻段,甚至一些頻段可以開放為不需牌照的頻段,允許任意系統(tǒng)占用。盡管固定頻譜分配方式能夠改善系統(tǒng)干擾問題,但由于頻譜的授權(quán)系統(tǒng)并不是在任何地區(qū)的任何時刻都使用頻率,其頻譜利用率很低。而簡單地允許多個系統(tǒng)共享一個頻段,雖然優(yōu)于獨占性的固定頻譜分配方式,但由于它對頻譜共享沒有加以必要的控制,一個系統(tǒng)占用頻率前并不知道該頻率是否正在被其它系統(tǒng)使用,從而導(dǎo)致了兩方面的問題??梢姡绻麅H僅是簡單地允許多個系統(tǒng)共享頻譜,而不避免系統(tǒng)間干擾,會制約頻譜利用率的提高,并且不能保證通信質(zhì)量。
為解決頻譜短缺與頻譜利用率低下的矛盾,可以考慮采用動態(tài)頻譜分配方式。允許多個系統(tǒng)共享同一頻段,各系統(tǒng)只在需要通信時才能占有頻段,通信結(jié)束就釋放頻段,而且必須控制系統(tǒng)間干擾,后接入的系統(tǒng)不能影響其它已有系統(tǒng)的通信。為與現(xiàn)有通信系統(tǒng)兼容,分配頻段上授權(quán)系統(tǒng)有使用頻譜的最高優(yōu)先級,只要不影響授權(quán)系統(tǒng)通信,租借系統(tǒng)與授權(quán)系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。這種動態(tài)的頻譜共享包含時間與空間兩方面。在時間上,當(dāng)授權(quán)系統(tǒng)不使用所分配的頻率時,租借系統(tǒng)可以占用頻率,但當(dāng)授權(quán)系統(tǒng)重新占用頻率時,租借系統(tǒng)必須及時地歸還頻率。
2.2信道狀態(tài)估計及其容量預(yù)測
信道估計的結(jié)果可用來計算信道容量,用于控制發(fā)送端的信號能量,可使用香農(nóng)法則計算信道容量C,但在感知無線電系統(tǒng)中并不直接在發(fā)送端傳輸C的信息,而是量化C,一定的量化率用于反饋發(fā)送端,量化比率是預(yù)先確定的,所以接收機接收的信息量要小于信道容量C。一般來說,無線系統(tǒng)的傳輸率是波動的,當(dāng)其超出一定界限時,就會引起系統(tǒng)的不正常工作,這個界限決定了最大的傳輸比特率。
2.3功率控制和頻譜管理
2.3.1功率控制
在感知無線電通信系統(tǒng)中功率控制的實現(xiàn)以分布方式進行,以擴大系統(tǒng)工作范圍,提高接收機性能??刂瓢l(fā)送端功率是感知無線電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在多址接入的感知無線電信道環(huán)境中,主要采用協(xié)作機制方法,包括規(guī)則及協(xié)議和協(xié)作的Adhoc網(wǎng)絡(luò)兩方面內(nèi)容。多用戶的感知無線電系統(tǒng)彼此協(xié)作工作,基于先進的頻譜管理功能,可以提高系統(tǒng)工作性能,支持更多用戶接入。
2.3.2動態(tài)頻譜管理
動態(tài)頻譜管理也稱為動態(tài)頻譜分配,具有實現(xiàn)系統(tǒng)頻譜高效利用的功能。在感知無線電系統(tǒng)中,頻譜管理的算法可這樣描述:基于頻譜空穴和功率控制器的輸出,選擇一種調(diào)制方式以適應(yīng)時變的無線傳輸環(huán)境,使系統(tǒng)工作在可靠傳輸?shù)臓顟B(tài)下。系統(tǒng)工作的可靠性可由信噪比差額(SNRgap)的大小確定。
2.4無線電知識描述語言
傳統(tǒng)的軟件無線電不能與網(wǎng)絡(luò)進行智能交流,因為沒有基于模式推理計劃能力和沒有相關(guān)描述語言。在以軟件無線電為發(fā)展平臺的感知無線電研究中,研究表示無線系統(tǒng)知識、計劃和所需語言是關(guān)鍵技術(shù),無線電知識描述語言(RKRL)應(yīng)運而生,它表示了無線規(guī)則、系統(tǒng)配置、軟件模塊、網(wǎng)絡(luò)傳送、用戶需求、應(yīng)用環(huán)境等知識。
參考文獻:
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[關(guān)鍵詞]無線電通信技術(shù)管理
與有線電通信技術(shù)相對應(yīng),近年來無線電通信技術(shù)得到了快速飛躍的發(fā)展,鑒于頻譜資源的有限性,及社會各界對無線電頻譜資源的強烈需求,使無線電技術(shù)及其管理問題日益受到人們的廣泛重視。
一、無線電通信技術(shù)
無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補性日趨鮮明,下面具體介紹:
(一)3G技術(shù)
3G,全稱為3rdGeneration,中文含義就是指第三代數(shù)字通信。目前3G無線電通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。從技術(shù)角度來看,3G主流技術(shù)已經(jīng)基本成熟,CDMA2000由于技術(shù)本身的平滑演進特性,進入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響,阻礙了商用進程,但目前主體標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定型,具備了規(guī)模商用的基礎(chǔ)。事實上歐美等運營商已經(jīng)進入了3G網(wǎng)絡(luò)部署階段。TD-SCDMA是中國自主知識產(chǎn)權(quán)的3G標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當(dāng)今國際領(lǐng)先技術(shù)融于其中,在頻譜利用率、對業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優(yōu)勢。另外,由于中國內(nèi)的龐大的市場,該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備廠商的重視,全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持TDSCDMA標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過2.5代的中間環(huán)節(jié),直接向3G過渡,非常適用于GSM系統(tǒng)向3G升級。
(二)3.5GHz技術(shù)
3.5GHz寬帶固定無線接入技術(shù)MMDS,是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術(shù),寬帶固定無線接入技術(shù)因為其高帶寬、建設(shè)速度快、接入方式靈活等特點,受到了業(yè)界的關(guān)注?,F(xiàn)在MMDS使用了傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù),但是未來的技術(shù)將是基于VOFDM的,接收端與反射的信號相結(jié)合,生成一個更強的信號。這種技術(shù)成本低廉,常用于遠離服務(wù)中心的小型企業(yè)接入網(wǎng),它有時被稱為WDSL或通稱為寬帶無線技術(shù)。但這項技術(shù)也有其局限性,比如高頻段26GHz的LMDS技術(shù)受天氣影響較大,而3.5GHzMMDS技術(shù)在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。
(三)WLAN(Wi-Fi)技術(shù)
無線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN(Wi-Fi),其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為802.11,可實現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發(fā)展的主要是802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WLAN網(wǎng)絡(luò),支持11Mbps的無線接入。WLAN技術(shù)將在特定的區(qū)域和范圍,特別是熱點區(qū)域和高速信息接入領(lǐng)域,發(fā)揮對移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要補充作用。
(四)WiMAX技術(shù)
WiMAX即全球微波接入互操作系統(tǒng),WiMAX不僅在北美、歐洲迅猛發(fā)展,而且這股熱浪已經(jīng)推進到亞洲。WiMAX又稱為802.16無線城域網(wǎng),是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案。因在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的高覆蓋范圍(可以覆蓋25~30英里的范圍),以及對3G可能構(gòu)成的威脅,使WiMAX在最近一段時間備受業(yè)界關(guān)注。WiMAX相對于Wi-Fi的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在Wi-Fi解決的是無線局域網(wǎng)的接入問題,而WiMAX解決的是無線城域網(wǎng)的問題。Wi-Fi只能把互聯(lián)網(wǎng)的連接信號傳送到300英尺遠的地方,WiMAX則能把信號傳送31英里之遠。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)連接速度為每秒54兆,而WiMAX為每秒70兆。
二、加強無線電管理的主要措施和手段
無線電通信電技術(shù)目前得到了較廣泛的應(yīng)用,但由于無線電通信自身的應(yīng)用和技術(shù)特征,導(dǎo)致必須對無線電進行有效管理,以使之規(guī)范、安全、穩(wěn)定的運行。根據(jù)筆者的總結(jié),目前加強無線電管理的主要措施和手段主要有:
(一)要增強做好無線電管理工作的責(zé)任感和使命感
要增強做好無線電管理工作的責(zé)任感和使命感。無線電頻率是寶貴的國家戰(zhàn)略資源,應(yīng)組織專門力量,針對動態(tài)情況,嚴(yán)加管理和合理利用。要從國家政治高度、從資源管理高度,深刻認識無線電管理工作的重要意義和內(nèi)涵,強化大局意識,危機意識,健全管理機制,以適應(yīng)和服務(wù)于國家發(fā)展的需要。同時加強對管理人員的培訓(xùn),努力做到無線電管理的法制化、規(guī)范化、科學(xué)化。(二)要切實抓好無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)
無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)為無線電管理工作提供必要技術(shù)支持,是無線電技術(shù)管理的基礎(chǔ)設(shè)施。加強無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就是要將全國分散的無線電監(jiān)測站(中心)進行優(yōu)化整合,加強各監(jiān)測站之間的協(xié)作關(guān)系,加強無線電監(jiān)測工作,提高頻率資源的有效利用,維護空中通道的暢通,使各種無線電業(yè)務(wù)相互兼容、正常工作,以維護國家頻率的科學(xué)、合理、有效使用。
(三)要加強無線電管理的執(zhí)法力度
無線電技術(shù)為無線電通信的開展提供了重要技術(shù)支撐,隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)應(yīng)用的增多,國內(nèi)相關(guān)立法應(yīng)當(dāng)逐步完善和成熟,國家應(yīng)盡快出臺一部專門的無線電法律法規(guī)以適應(yīng)國家經(jīng)濟和無線電技術(shù)發(fā)展。無線電管理部門一方面要嚴(yán)格按照國家的相關(guān)法律法規(guī)進行管理,做到嚴(yán)格、規(guī)范,另一方面要嚴(yán)格遵守國家的法律法規(guī),不做與法律相違背的事,維護法律的尊嚴(yán)。
(四)建設(shè)一支堅強有力的無線電管理專業(yè)隊伍
搞好無線電管理工作,必須有一支思想好、技術(shù)精、作風(fēng)硬、執(zhí)法嚴(yán)的管理隊伍。在實際運作過程中,要采取請進來、走出去、崗位練兵等措施,支持鼓勵專業(yè)技術(shù)人員參加各類培訓(xùn),強化技能訓(xùn)練。在法律法規(guī)、無線電管理、監(jiān)測與檢測技術(shù)、計算機技術(shù)等方面,引導(dǎo)和要求管理人員,自覺跟蹤無線電技術(shù)發(fā)展新動態(tài),理論聯(lián)系實際進行技術(shù)交流,使之與當(dāng)前管理任務(wù)相適應(yīng)。同時還要加強職業(yè)道德、政治素質(zhì)、保密制度、通信紀(jì)律、通信規(guī)則、值班制度等行業(yè)中必需的修養(yǎng)和建設(shè),提高其執(zhí)政能力,不辱使命,高質(zhì)量完成國家賦予無線電管理部門的神圣職責(zé)。
無線電通信技術(shù)作為極具有發(fā)展?jié)摿Φ囊婚T通信技術(shù),目前得到了持續(xù)和持久的快速發(fā)展,但在快速發(fā)展的過程中,仍時常暴露出管理方面的不足,因而我們應(yīng)該堅持兩條腿走路,一方面,加強技術(shù)研究,另一方面,加強管理,使之實現(xiàn)又好又快的發(fā)展。
參考文獻:
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論文摘要:早在七十年代,人們開始研究無線電通信技術(shù)。無線電通信技術(shù)有線電通信相比,具有不用架設(shè)傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等優(yōu)點,備受市場的青睞。無線電通信技術(shù)為人們的生產(chǎn)和生活帶來的影響無疑是巨大的,但它亦有不容忽視的缺點,譬如聲音、文字、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等傳輸?shù)馁|(zhì)量不甚穩(wěn)定,由此造成的聲音失真、文字模糊、數(shù)據(jù)滯后、圖像和視頻失真都亟須改進之處,還有信號容易受到干擾、容易被人截獲造成通信內(nèi)容保密性差[1],尤其在軍事和經(jīng)濟領(lǐng)域,再一次說明無線電通信技術(shù)通信方法的拓新勢在必行。本文就無線電的優(yōu)缺點進行分析,探討其通信技術(shù)所需拓新之處,并提出建議。
1無線電通信技術(shù)的發(fā)展歷程
1895年5月7日俄國物理學(xué)家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關(guān)系”的論文向全世界宣布無線電通信技術(shù)的誕生,并當(dāng)眾展示了他發(fā)明的無線電接收機,那天俄國當(dāng)局定為“無線電發(fā)明日”。
1896年3月24日,波波夫?qū)o線電通信的通信距離延長到250米,做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術(shù)拉開新的序幕。
1898年,年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信,第一次實際性地使用無線電通信技術(shù)。
1901年,他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信,從此人類進入無線電波進行遠距離通信的新時代。
隨后,無線電通信技術(shù)如雨后春筍其涌現(xiàn)出來。直到1946年,美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題,從此超短波轉(zhuǎn)播站一些國家相繼建立了,無線電通信技術(shù)迅速普及開來[2]。
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,信息超遠控制技術(shù)為滿足遙控、遙測和遙感技術(shù)的需要,于人們生產(chǎn)與生活中被廣泛使用;后來微電子技術(shù)也推動了電子計算機的更新?lián)Q代,使電子計算機信息處理功能大大增加,日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術(shù)是以微電子和光電技術(shù)為基礎(chǔ),以計算機和通信技術(shù)為支撐,以信息處理技術(shù)為主題的技術(shù)系統(tǒng)的總稱,是一門綜合性的技術(shù)。今天的信息化時代,就是電子計算機和通信技術(shù)緊密結(jié)合的標(biāo)志。
無線電通信技術(shù)發(fā)展到今日,擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產(chǎn)等各個領(lǐng)域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術(shù)優(yōu)點雖然卓越,但其缺點至今給技術(shù)的發(fā)展帶來很大的障礙,都是我們亟須解決的難題。
2無線電通信技術(shù)的特點
近些年無線電通信技術(shù)領(lǐng)域引入無線接入技術(shù),是迅速發(fā)展起來的新技術(shù)領(lǐng)域,不需要傳輸媒質(zhì),部分接入網(wǎng)甚至入網(wǎng)的全部皆可直接采用無線傳播手段代替,無論是概念上還是技術(shù)含量上都產(chǎn)生了一個重大的飛躍,實現(xiàn)了降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半,優(yōu)點主要體現(xiàn)在傳輸線路線、通信方式等方面,我們可以總結(jié)如下:
不受時空限制。大多數(shù)情況下,人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預(yù)知,而無線電通信不受時空限制的優(yōu)點能夠采取靈活多樣的手段和方法,確保通信聯(lián)絡(luò)綜合高效,語音、數(shù)據(jù)、圖像的綜合傳輸暢通無阻,隨著近年來國內(nèi)各個經(jīng)濟領(lǐng)域和國際經(jīng)濟的來往,無線電通信技術(shù)不受時空限制方法為其打開方便之門,尤其通信與網(wǎng)絡(luò)的連接,通信技術(shù)踏上新的臺階。
具備高度的機動性及可用性。無線電通信技術(shù)傳輸數(shù)字化、功能多樣化、設(shè)備小型化、智能化及系統(tǒng)大容量化決定了其具備高度的機動性和可用性,尤其在軍事構(gòu)建地域通信網(wǎng)方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優(yōu)點在抵抗水淹、臺風(fēng)、地震等方面有較大的可靠性,一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通,這也是無線架輸?shù)淖畲筇攸c。
無線電通信技術(shù)雖然解決了架設(shè)傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等的難題,但其信號容易受到干擾、影響,還有容易被截獲造成了該項技術(shù)的保密性極差。無線電通信技術(shù)的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題,目前全球化經(jīng)濟愈演愈熱,其信號的穩(wěn)定性與安全性上升為經(jīng)濟領(lǐng)域里關(guān)注的焦點,因此,無線電通信技術(shù)的通信方法拓新成為其發(fā)展的新話題。
3無線電通信技術(shù)之通信方法的拓新
21世紀(jì)無線電通信技術(shù)正處在關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折時期,尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發(fā)展和IP技術(shù)的興起,欲求無線電通信技術(shù)適應(yīng)未來社會生產(chǎn)和生活的需求。務(wù)必在通信方法上進行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術(shù)的缺陷,筆者認為,我們可以從通信技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、藍牙技術(shù)、軟件技術(shù)等方面進行嘗試,主要可總結(jié)一下八點:
3.1采用了數(shù)字通信技術(shù)
提高系統(tǒng)頻譜資源的利用率,維持信號上的穩(wěn)定,避免通信信號收到干擾,增大了系統(tǒng)通信容量,提供話音、圖像和數(shù)據(jù)等多種通信服務(wù),確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術(shù)寬帶化的發(fā)展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術(shù)和高通透量網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到關(guān)鍵的推進作用[3],尤其近年來世界范圍內(nèi)全面展開,無線通信技術(shù)正朝著無線接入寬帶化的方向演進,這個方向?qū)o線電通信信號源穩(wěn)定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術(shù)
個人信息化在全球個人通信已經(jīng)有著不爭的發(fā)展趨勢。個人信息話,能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞,大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網(wǎng)絡(luò)的樣式
技術(shù)上融合實現(xiàn)固定和其他通信等不同業(yè)務(wù),在無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)的出現(xiàn)以后,無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展得到大幅度的推動,促進了信息網(wǎng)絡(luò)傳送多種業(yè)務(wù)信息的發(fā)展。隨著市場競爭的需要,傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)與新興的計算機網(wǎng)絡(luò)融合,尤其具備開發(fā)潛力接入網(wǎng)部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環(huán)路入等不同的接入設(shè)備,滿足了生活與生產(chǎn)地各種通信需求。
.5過渡電路交換網(wǎng)絡(luò)
關(guān)于過渡電路交換網(wǎng)絡(luò),IP網(wǎng)絡(luò)無疑是核心關(guān)鍵技術(shù),是最合適的選擇對象,處理數(shù)據(jù)的能力電路交換網(wǎng)絡(luò)大大提升,這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術(shù)作為信號傳感器
Bluetooth技術(shù)具有更高的安全性和適用性,利用藍牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向,一旦連接到Internet上的話,即可以實現(xiàn)更具備高度的機動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目,但它僅限于軍事通信領(lǐng)域,如果能夠推廣到市場,對于無線電通信技術(shù)的通信內(nèi)容保密性來說將是一大跨步的改革創(chuàng)新。
3.8提高無線通信網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)性
無線電通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如果沒有良好的配置和網(wǎng)絡(luò)部署,一旦受到安全威脅,其后果不堪設(shè)想。因此,無線電通信技術(shù)通信方法的拓新我們與必要提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能、優(yōu)化設(shè)備配置、冗余備份等等手段來保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性[4]。
結(jié)束語
回顧無線通信的發(fā)展歷程,無線電通信技術(shù)的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩(wěn)定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術(shù)的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發(fā)展前景。鑒于市場對經(jīng)濟的推進作用,盡管我國的無線電通信技術(shù)發(fā)展速度飛快,但面對我國12億人口的通信需求,無線電通信技術(shù)普及率低的問題,面對我國12億人口,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量方面就變得蒼白無力了。同時,無線電通信技術(shù)愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業(yè)積極拓新新的技術(shù)涵蓋面,提升自身的營業(yè)水平,為市場提供豐更加富的選擇,滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此,在無線電通信技術(shù)通信方法應(yīng)用開發(fā)的發(fā)展?jié)摿o窮,這要求我們積極加快無線領(lǐng)域的科技進步,為無線電通信技術(shù)創(chuàng)新出謀劃策,為全球信息化及經(jīng)濟全球化的通信事業(yè)貢獻力量。
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參考文獻的寫作在某一程度上提升論文學(xué)術(shù)價值和質(zhì)量水平,所以參考文獻在論文的寫作當(dāng)中也是不能忽視的,寫好論文還參考文獻那么我們寫出了的論文才更有水平。下面是學(xué)術(shù)參考網(wǎng)的小編整理的無線通信論文參考文獻,歡迎大家閱讀賞析。
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在北京大學(xué),有一位年輕人,正致力于信息科學(xué)的研究,在他心中,這種研究既是時代的需要,也是自身的興趣所在。他是邊凱歸,北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授。
行在北大
北京大學(xué),對邊凱歸來說意義非凡,這里不僅僅是他博士畢業(yè)回國后的工作單位,也是他踏上信息科學(xué)之路的起點。“2001年,我來到北大計算機系讀本科,當(dāng)初之所以選這個專業(yè),是因為覺得計算機方向未來大有發(fā)展?!?/p>
本科畢業(yè)后,邊凱歸漂洋過海到美國弗吉尼亞理工大學(xué)(VirginiaTech)電子與計算機工程系深造,用5年多時間完成了碩博連讀,“在這段期間,我作為研究助理先后參與了導(dǎo)師主持的多項美國國家自然科學(xué)基金研究項目,部分研究成果發(fā)表在計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的國際頂級期刊與會議上,并加入國際無線創(chuàng)新協(xié)會安全工作小組,參與起草了軟件無線電安全協(xié)議SecuringSoftware Reconfigurable CommunicationsTechnology?!?011年,邊凱歸獲得了博士學(xué)位,選擇回到母校北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院繼續(xù)科研工作。
數(shù)年時間轉(zhuǎn)瞬即過,邊凱歸在教學(xué)科研的工作崗位上兢兢業(yè)業(yè),先后主持、參與了多個國家自然科學(xué)基金項目,并已發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文,其中認知無線網(wǎng)絡(luò)共存機制的基礎(chǔ)研究就是其一。
當(dāng)今世界,隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展,無線網(wǎng)絡(luò)用戶所使用的頻段變得愈發(fā)擁擠。而另一方面,一些其他頻段上的“主”用戶卻不需要全天候地占用這些頻段,從而造成了頻譜資源的浪費。這些空閑的頻段被稱作“空白頻譜”。
認知無線電技術(shù)是一種可以自發(fā)地保護主用戶、并有效利用空白頻譜資源的智能無線電新技術(shù)。利用認知無線電技術(shù)開發(fā)空白頻譜大大緩解了無線網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源匱乏問題,同時也為新的無線業(yè)務(wù)和應(yīng)用提供了發(fā)展契機?!敖陙?,一系列基于認知無線電技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運而生。我們將這些基于認知無線電技術(shù)和不同無線標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)稱為‘異構(gòu)’認知無線網(wǎng)絡(luò)?!边厔P歸說。毫無疑問,異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)將成為未來開發(fā)和利用空白頻譜的主力軍?!暗菃栴}又來了,由于無線標(biāo)準(zhǔn)之間的差異,異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)之間缺乏有效的溝通和協(xié)調(diào)的手段,這引起了頻譜資源分配不合理的問題,將再度引發(fā)頻譜資源利用效率低的問題?!?/p>
如何在異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)之間進行合理的資源分配呢?經(jīng)過初步研究,邊凱歸發(fā)現(xiàn)利用生態(tài)學(xué)中的“間接協(xié)調(diào)”機制以及“物種共存”理論對網(wǎng)絡(luò)共存問題進行求解,可以巧妙地彌補異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)之間直接通信和協(xié)作手段的缺失。
根據(jù)生態(tài)學(xué)中的最優(yōu)覓食理論和物種競爭理論,邊凱歸設(shè)計出適用于異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)頻段選擇算法和資源按需分配算法,分別解決了不同情況下網(wǎng)絡(luò)間的資源共享問題。這種基于生態(tài)學(xué)的共存機制可以獨立于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間通信與協(xié)調(diào)、時鐘同步等先決條件,對異構(gòu)認知無線網(wǎng)絡(luò)在空白頻譜中的應(yīng)用具有一定的理論指導(dǎo)意義。“為了全面評價這種新型網(wǎng)絡(luò)共存機制的性能,我將建立一套完整的共存機制性能分析方法與仿真平臺,根據(jù)理論分析和仿真驗證的結(jié)果對算法進行反復(fù)優(yōu)化?!边厔P歸提到。
目前,邊凱歸正主持著國家自然科學(xué)基金項目“物理世界中基于移動感知的信息獲取技術(shù)研究”?!巴ㄟ^這個研究,我最終想設(shè)計出一種輕量級的移動導(dǎo)航系統(tǒng)?!彼f。關(guān)注學(xué)生的“用戶體驗”
邊凱歸主持了一門特別的本科生課程目――“職業(yè)規(guī)劃與領(lǐng)導(dǎo)力發(fā)展”?!斑@是一門創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類的課程,現(xiàn)在國家大力支持創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新,教育部規(guī)定每個學(xué)校都要開展‘雙創(chuàng)’課程,但在教育部要求之前,這門課以及北大的《科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)》《創(chuàng)新工程實踐》等課程就已經(jīng)開設(shè)若干年了?!?/p>
從宏觀上講,創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新既是中國經(jīng)濟發(fā)展的“引擎”,又是改善民生、保障就業(yè)的重要“抓手”。而對北京大學(xué)的老師們來說,他們所思所慮的不只是自己要在科研上保持創(chuàng)新性,還要將創(chuàng)新的理念傳遞給學(xué)生,培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型人才。
這門課要怎么上?在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和資深教授的幫助下,課程團隊進行了精心設(shè)計。在這門課程里,除了職業(yè)規(guī)劃的相關(guān)知識外,還會講解中國信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的現(xiàn)狀與未來、創(chuàng)業(yè)融資、中國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的自主創(chuàng)新等案例分析等。而授課的人選,他特別邀請了美國硅谷、以色列的創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師來擔(dān)任嘉賓指導(dǎo)學(xué)生團隊的項目。此外,課程還時常邀請富有職業(yè)規(guī)劃經(jīng)驗,特別是成功創(chuàng)業(yè)的人士介紹他們的心路歷程和職業(yè)發(fā)展道路?!敖處焸儗⒏鶕?jù)他們自己的切身體會,告訴學(xué)生什么是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),怎么創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),滿滿都是‘干貨’?!?/p>
對于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),邊凱歸有自己獨到的見解:“現(xiàn)在并不缺少投資,而是缺好的構(gòu)想、產(chǎn)品以及領(lǐng)導(dǎo)力。在這個時代,創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)只要有足夠好的產(chǎn)品和構(gòu)想,世界各地的投資者都會蜂擁而至?!彼ㄗh年輕的創(chuàng)業(yè)者要把兩樣?xùn)|西搞好,第一是核心技術(shù),只有一流的技術(shù)才會有一流的產(chǎn)品;在這同時,還要重視自身領(lǐng)導(dǎo)力的培養(yǎng)?!耙驗轭I(lǐng)導(dǎo)力就是感染力,感染力則會引導(dǎo)他人成為自己的用戶,喬布斯就是個例子?!?/p>
邊凱歸也把這種互聯(lián)網(wǎng)思維下的“感染力”用在了教學(xué)里,把學(xué)生看成自己的“用戶”,把自己定位為“服務(wù)者”。為了提升“用戶體驗”,邊凱歸做了諸多的工作,單單在教學(xué)課件上,他就下了不少的功夫。“教學(xué)課件是教學(xué)內(nèi)容的一個形象直觀的表達方式,隨著時代的變化,教學(xué)課件的內(nèi)容也必須與時俱進,而不能一成不變,這不利于吸引學(xué)生的注意力?!睂Υ?,邊凱歸舉了一個例子,“這些年來,社交網(wǎng)絡(luò)的主要平臺在不斷更迭,從人人網(wǎng)到微博,到微信,再到基于社交網(wǎng)絡(luò)平臺的內(nèi)容IP,泛娛樂化的社交直播,基于增強現(xiàn)實(AR)的社交游戲,那么在教授@方面的知識時,教學(xué)課件的內(nèi)容就要隨之而變?!?/p>
為了把“服務(wù)”工作做好,邊凱歸會去主動了解學(xué)生的興趣點,將它們結(jié)合到自己的課程中,來提高自己課程的生動性?!艾F(xiàn)在的學(xué)生都喜歡吳亦凡、李易峰等明星,為了拉近與學(xué)生的距離,我也會關(guān)注時下流行的資訊,結(jié)合這些信息創(chuàng)造一些與課程知識相關(guān)的例子、有趣的話題等,從而吸引學(xué)生的注意力?!?/p>
英文名稱:Electronic Measurement Technology
主管單位:
主辦單位:北京無線電技術(shù)研究所
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開
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國際刊號:1002-7300
國內(nèi)刊號:11-2175/TN
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創(chuàng)刊時間:1977
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聯(lián)系方式
期刊簡介
本刊堅定不移地確保社會效益功能的發(fā)揮,刊登新技術(shù)、工藝、設(shè)計、設(shè)備材料為主要內(nèi)容,推廣交流步進技術(shù)、科研成果和實踐經(jīng)驗及時傳播新成就、新技術(shù)、新器材的信息,以利于社會主義生產(chǎn)建設(shè)。
國內(nèi)第一本專注于電子測量領(lǐng)域的雜志,以發(fā)表電子測量及其相關(guān)學(xué)科的原創(chuàng)性科技論文為主,同時刊登階段性科研成果報告,報道國內(nèi)外測試測量界重要科技新聞。
主要欄目:
研究設(shè)計
技術(shù)應(yīng)用
信息技術(shù)
測試系統(tǒng)
(陜西天元通信規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司陜西西安710000)
【摘要】隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展,無線通信技術(shù)作為現(xiàn)代通信的領(lǐng)頭軍也在大跨步的更新?lián)Q代中,而其中比較重要的一項技術(shù),也是我國提出的時分雙工(TDD)模式的第3代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),是3GPP標(biāo)準(zhǔn)的一個重要組成部分。本論文主要介紹了TD-SCDMA技術(shù)的發(fā)展特點以及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 TD-SCDMA;TD-SCDMA技術(shù)特點;基于TD-SCDMA的第4代移動通信系統(tǒng)
DevelopmentandapplicationofTD-SCDMAtechnology
ShiXing-gang
(ShaanxiTianyuanCommunicationPlanningandDesignConsultingCo.,LtdXi´anShanxi710000)
【Abstract】Withtherapiddevelopmentofmodernscienceandtechnology,wirelesscommunicationtechnologyasmilitaryleaderofmoderncommunicationisalsoabigstepintheupgrading,andthefirstthreeofthemoreimportantonetechnology,butalsoourproposedtimedivisionduplex(TDD)modegenerationofmobilecommunicationstechnologystandard,isanimportantpartofthe3GPPstandard.ThispaperdescribesthedevelopmentofTD-SCDMAtechnology,characteristicsandapplications.
【Keywords】TD-SCDMA;TD-SCDMAtechnicalcharacteristics;BasedonTD-SCDMA4thgenerationmobilecommunicationsystem
1.引言
TD-SCDMA的中文含義為時分同步碼分多址接入,該項通信技術(shù)也屬于一種無線通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),它是信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院(現(xiàn)大唐電信集團)在國家主管部門的支持下,根據(jù)多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。在與歐洲、美國各自提出的3G標(biāo)準(zhǔn)的競爭中,中國提出的TD-SCDMA已正式成為全球3G標(biāo)準(zhǔn)之一,這標(biāo)志著中國在移動通信領(lǐng)域已經(jīng)進入世界領(lǐng)先之列。
2.概念
(1)TD-SCDMA系統(tǒng)全面滿足IMT-2000的基本要求。它采用不需配對頻率的TDD雙工模式,以及FDMA/TDMA/CDMA相結(jié)合的多址接入方式,同時使用1.28Mc/s的低碼片率,擴頻帶寬為1.6MHz。
(2)3G移動系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)之一是既要控制諸如談話和視頻等對稱線路交換業(yè)務(wù),又要控制移動因特網(wǎng)接入的非對稱分組交換業(yè)務(wù)。面對這一挑戰(zhàn),TD-SCDMA集成了兩項先進技術(shù):一種是先進的TDMA/TDD系統(tǒng),另一種是自適應(yīng)CDMA組成的對稱模式的運作。
3.TD-SCDMA技術(shù)特點
TD-SCDMA的提出比其他標(biāo)準(zhǔn)較晚,這給其產(chǎn)品成熟性帶來一定的挑戰(zhàn),但在另一方面,TD-SCDMA吸納了九十年代以來移動通信領(lǐng)域最先進的技術(shù),在一定程度上代表了技術(shù)的發(fā)展方向,具有前瞻性和強大的后發(fā)優(yōu)勢。與其他3G標(biāo)準(zhǔn)相比,TD-SCDMA系統(tǒng)及其技術(shù)有著如下突出優(yōu)勢:
(1)頻譜利用率高。由于TD-SCDMA采用了CDMA和TDMA的多址技術(shù),使TD-SCDMA在傳輸中很容易設(shè)置一個上行和下行鏈路的轉(zhuǎn)換點,來針對不同類型的業(yè)務(wù),類似于可根據(jù)交通的流量來控制“紅綠燈”轉(zhuǎn)換的時間間隔。對于像互聯(lián)網(wǎng)這樣的“不對稱”傳輸業(yè)務(wù),可使其轉(zhuǎn)換“不對稱”,而對于像語音這樣的“對稱”傳輸業(yè)務(wù),可以使其轉(zhuǎn)換“對稱”,這樣,就使總的頻譜效率更高。
(2)支持多種通信接口。由于TD-SCDMA同時滿足Iub、A、Gb、Iu、IuR多種接口的要求,所以TD-SCDMA的基站子系統(tǒng)既可作為2G和2.5GGSM基站的擴容,又可作為3G網(wǎng)中的基站子系統(tǒng),能同時兼顧現(xiàn)在的需求和長遠未來的發(fā)展。
(3)頻譜靈活性強。由于TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)頻譜靈活性強,僅需單一1.6M的頻帶就可提供速率達2M的3G業(yè)務(wù)需求,而且非常適合非對稱業(yè)務(wù)的傳輸。
(4)系統(tǒng)性能穩(wěn)定。由于TD-SCDMA收發(fā)在同一頻段上,使上行鏈路和下行鏈路的無線環(huán)境一致性很好,更適合使用新興的“智能天線”技術(shù);由于利用了CDMA和TDMA結(jié)合的多址方式,更利于聯(lián)合檢測技術(shù)的采用,這些技術(shù)都能減少干擾,提高系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性。
(5)能與傳統(tǒng)系統(tǒng)進行兼容。TD-SCDMA能夠?qū)崿F(xiàn)從現(xiàn)存的通信系統(tǒng)到下一代移動通信系統(tǒng)的平滑過渡。支持現(xiàn)存的覆蓋結(jié)構(gòu),信令協(xié)議可以后向兼容,網(wǎng)絡(luò)不用再引入新的呼叫模式。
(6)支持高速移動通信。在TD-SCDMA系統(tǒng)中,基帶數(shù)字信號處理技術(shù)是基于智能天線和聯(lián)合檢測,其限制在設(shè)備基帶數(shù)字信號處理能力和算法復(fù)雜性之間的矛盾。該技術(shù)可以確保TD-SCDMA系統(tǒng)在移動速度為250Km/h和UMTS(3GPP)移動環(huán)境下,可以正常工作。
(7)系統(tǒng)設(shè)備成本低。由于TD-SCDMA上下行工作于同一頻率,對稱的電波傳播特性使之便于利用智能天線等新技術(shù),也可達到降低成本的目的。設(shè)備成本在無線基站方面,TD-SCDMA的設(shè)備成本至少比UTRATDD低30%。
(8)支持與傳統(tǒng)系統(tǒng)間的切換功能。TD-SCDMA技術(shù)支持多載波直接擴頻系統(tǒng),可以再利用現(xiàn)有的框架設(shè)備、小區(qū)規(guī)劃、操作系統(tǒng)、賬單系統(tǒng)等。在所有環(huán)境下支持對稱或不對稱的數(shù)據(jù)速率。
4.基于TD-SCDMA的第4代移動通信系統(tǒng)
(1)對于基于TD-SCDMA的后3G或者4G系統(tǒng)來說,將采用TDD模式,主要目的在于實現(xiàn)先進國際移動通信(IMT-Advanced)提出的高速和低速移動環(huán)境下峰值速率分別達100MB/S和1GB/S的無線傳輸能力,使用的關(guān)鍵技術(shù)包括感知無線電、網(wǎng)絡(luò)感知等,還將支持無線泛在服務(wù)(WirelessUbiquitousService)環(huán)境下的各種無線通信機制融合。在泛在服務(wù)體系架構(gòu)下,采用各種先進技術(shù),如超寬帶(UWB)和超窄帶(UAN)技術(shù)、感知無線電(CognitveRadio)和網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)等,以提供高速的數(shù)據(jù)傳輸和最佳的網(wǎng)絡(luò)接入和網(wǎng)絡(luò)布置方案。網(wǎng)絡(luò)信息論作為一門新的學(xué)科,在后3G或者4G移動通信系統(tǒng)中將占重要地位,它將指導(dǎo)泛在無線系統(tǒng)的組網(wǎng)和布置。
(2)在TDD未來演進時代,空中接口網(wǎng)絡(luò)的多樣性和共存性使得用戶可以得到多樣化的服務(wù),但同時也給用戶在不同系統(tǒng)之間進行切換、漫游帶來很多不便,尤其是終端要適應(yīng)于各種接入網(wǎng)絡(luò),并且實現(xiàn)起來不可過于復(fù)雜,成本也不可過高。結(jié)合軟件無線電技術(shù),終端可下載不同標(biāo)準(zhǔn)的接入網(wǎng)模式和流程,實現(xiàn)終端在不同網(wǎng)絡(luò)之間的兼容。
2月27日,記者在京采訪了這兩位動物學(xué)家——WildTrack動物保護組織聯(lián)合創(chuàng)始人Zoe Jewell和Sky Alibhai,聽他們娓娓道來借助統(tǒng)計分析軟件來監(jiān)測保護野生瀕危動物的故事。
獵人的嘲笑帶來啟發(fā)
Jewell擁有劍橋大學(xué)獸醫(yī)碩士學(xué)位,是WildTrack動物保護組織現(xiàn)任的主席、國際保護生物學(xué)協(xié)會成員。Alibhai擁有牛津大學(xué)動物學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位,也是倫敦動物學(xué)會研究員和國際保護生物學(xué)協(xié)會會員。同時,他們夫婦倆都是杜克大學(xué)和北卡羅萊納州SAS公司JMP事業(yè)部的訪問學(xué)者,發(fā)表了大量使用非侵入式方法進行野生動物監(jiān)測的論文。
什么是非侵入式方法?他們怎樣進行野生動物監(jiān)測?故事還得從十幾年前中非的津巴布韋講起。
“十多年前,我們在津巴布韋附近的一個公園里做瀕危動物——犀牛的保護工作,當(dāng)時我們用給犀牛帶無線電項圈的方法來監(jiān)控它們的生存狀態(tài)。那時,無線電技術(shù)對瀕危物種的監(jiān)測保護而言是非常先進的技術(shù)。但這種方法成本太高,對動物本身,以及給動物套上無線電項圈的人都很危險,而且這只能在草原上使用,因為在叢林里如果有樹擋著是很難追蹤到信號的。最重要的是,十多年的經(jīng)驗表明,無線電技術(shù)的引用導(dǎo)致了雌性動物的受孕率下降?!盝ewell介紹,“所以,我們需要一些低成本、對動物傷害少,而且最好能在任何地方都可以實施的技術(shù)來做動物的監(jiān)測追蹤?!?/p>
“那時我們會跟非洲獵人一起工作。他們很善于追蹤,可以通過動物的足跡和糞便來判斷追蹤。當(dāng)我們在獵人面前使用無線電的時候,他嘲笑我們說‘你們?yōu)槭裁从眠@么愚蠢的技術(shù),看腳印多簡單、直接、清晰’?!庇谑牵琂ewell和Alibhai博士開始研究和發(fā)明FIT(Footprint Identification Technique,足跡識別技術(shù)),通過分析腳印兒來監(jiān)測追蹤瀕危動物。
數(shù)量、性別和年齡都能分析出
這種方法的基本原理就是獲取動物足跡影像,進行圖像處理,辨識動物足跡,進行聚類比對分析。怎樣辨識不同動物的腳印呢?簡單地講,就是要建立模型來區(qū)分正常人眼中貌似一樣的腳印,通過統(tǒng)計學(xué)中的顯著差異進行還原,進行分析。這需要把圖形、圖像技術(shù)引入到數(shù)據(jù)分析的世界,找到圖形之間顯著的和規(guī)律性的差別?!澳菚r候,我們和SAS公司聯(lián)合創(chuàng)始人,也是JMP軟件的創(chuàng)始人——John Sall先生進行了溝通,他同意把對于圖形、圖像的分析能力引入到JMP軟件當(dāng)中去,進行一些新的開發(fā),以幫助生態(tài)保護學(xué)家使用JMP分析所需要的圖形和元素?!盝ewell介紹。
“作為一款統(tǒng)計分析軟件,JMP的獨特之處就是簡單、好用,有自己的腳本語言——JSL(JMP Script Language)。我們可以在應(yīng)用層面做很多事情,不用涉及到很多統(tǒng)計和編程原理?!?Alibhai介紹,“作為動物學(xué)家,我們很怕需要被迫地去學(xué)習(xí)統(tǒng)計學(xué)原理和技術(shù),那對于我們來說太難了。JMP軟件可以幫助我們?!?/p>
通過分析可以得出一定區(qū)域里出現(xiàn)的野生動物的種群、數(shù)量、性別等信息。事實上,一切野生動物的保護策略都必須基于它的種群數(shù)量和范圍來合理制定?!拔覀兺ㄟ^分析腳印來辨識動物的身份,可以辨識動物種群、數(shù)量、性別,甚至是年齡。根據(jù)腳印,我們能知道那是五歲的老虎還是十歲的老虎。這非常難,但是FIT作為基于JMP軟件開發(fā)的工具,已經(jīng)能做到了,是非常了不起的突破?!盝ewell自豪地說。
20個樣本建立精確模型
在用FIT做野生動物的監(jiān)測追蹤過程中,有一點是非常關(guān)鍵的,那就是動物腳印兒的建模?!癋IT生成新模型的方法是用已知的動物信息(如人工喂養(yǎng)的老虎、熊貓)數(shù)據(jù)進行模型訓(xùn)練來得到正確的模型,然后再拿另外的數(shù)據(jù)進行校驗,來確保模型是正確無誤的,反復(fù)校驗成熟以后才用于預(yù)測功能?!盝ewell介紹。
需要多少樣本數(shù)據(jù)才能建立精確的模型呢?“我們需要至少20只東北虎個體的腳印數(shù)據(jù)才能保障模型的精確性?!?Alibhai博士打開他們的模型訓(xùn)練和測試數(shù)據(jù)結(jié)果分析圖,解釋道,“通過實驗研究我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)實際用于模型訓(xùn)練的數(shù)量低于12時,模型和實際就開始有偏離了。本來在理論上我們需要至少20只老虎的腳印數(shù)據(jù),但是JMP所提供的能力讓我們大大減少了所需要訓(xùn)練模型的樣本數(shù)量。而且還讓整個過程用一張圖就可以很簡單地表達出來,哪怕不同領(lǐng)域的人,給你講一兩分鐘,你也可以了解得很清楚。”
Alibhai博士介紹,每個物種都有很獨特的腳印模式和特征,有些物種有高度的相似性,比如貓科動物里面的老虎、獅子、豹、山貓等,只要軟件中調(diào)整一些關(guān)鍵參數(shù)即可。而對于像大熊貓、大象等截然不同的物種,他們就需要開發(fā)新的模型功能包。借助JMP突出的結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計,當(dāng)數(shù)據(jù)量很大的時候,通過測試,JMP的處理速度與像R語言這樣的算法或者市場其他軟件相比,是后者的幾百甚至幾千倍。這也使得Alibhai博士用一臺配置并不是很高的筆記本電腦就可以現(xiàn)場運行、展示比對分析。
關(guān)鍵詞:第四代移動通信關(guān)鍵技術(shù)
0引言
第三代移動通信(3G)在20世紀(jì)80年代末提出時倍受關(guān)注,近年來卻遭遇降溫。究其原因,單從技術(shù)角度考慮,3G系統(tǒng)就有很多需要改進的地方,如采用電路交換,而不是純IP方式;所能提供的最高速率只有384kbit/s(標(biāo)稱最高速率為2Mbit/s)不能滿足用戶對移動通信系統(tǒng)的速率要求;不能充分滿足移動流媒體通信(視頻)的完全需求;沒有達成全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等。
正是由于3G的諸多不足,使得在3G還沒有大規(guī)模投入商用、距離完全實用化還有一段時間的情況下,國內(nèi)外移動通信領(lǐng)域的專家就已經(jīng)在進行第四代移動通信系統(tǒng)(4G)的研究和開發(fā)工作。
1什么是第四代移動通信技術(shù)
嚴(yán)格說來,現(xiàn)在還不能對第四代移動通信作出確切地定義,但可以肯定,4G通信將是一個比3G通信更完美的無線世界,它可以創(chuàng)造出許多難以想象的應(yīng)用。
關(guān)于4G的一般描述為:“第四代移動通信的概念可稱為廣帶接入和分布網(wǎng)絡(luò),具有非對稱的和超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。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))。此外,第四代移動通信系統(tǒng)將是由多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng),也是寬帶接入IP系統(tǒng)”。
實際上,世界各國在對4G的設(shè)想上存在著巨大的差異。
歐洲國家一般認為4G是一種可以有效使用頻譜的數(shù)據(jù)通信技術(shù),并且以IPv6為基礎(chǔ)!網(wǎng)絡(luò)上的所有單位都有自己的IP地址。通過在移動通信網(wǎng)絡(luò)中引入IPv6就可以把現(xiàn)有的各種不同的網(wǎng)絡(luò)融合在一起,如4G網(wǎng)絡(luò)將會融合衛(wèi)星和平流層通信系統(tǒng)、數(shù)字廣播電視系統(tǒng)、各種蜂窩和準(zhǔn)蜂窩系統(tǒng)#無線本地環(huán)路和無線局域網(wǎng),并且可以和2G、3G兼容。
與歐洲關(guān)于4G的觀點正相反。日本熱衷于建立一個單一的4G全球標(biāo)準(zhǔn)。
美國則希望把WLAN技術(shù)進行擴展,從而演進為4G的基礎(chǔ)。
2第四代移動通信的目標(biāo)要求和特點
2.1目前業(yè)界人士對第四代移動通信已達成的共識
a)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。更好的業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)更高的頻譜利用率,更高的安全性\智能性和靈活性;
b)可以容納更多的用戶,應(yīng)能支持包括非對稱性業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種業(yè)務(wù);
c)4G系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢,將在不同的固定和無線平臺以及跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)運行中提供無線服務(wù);
d)能實現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個移動網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)間的無縫漫游,包括網(wǎng)絡(luò)無縫\終端無縫和內(nèi)容無縫;
e)將是多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng),不僅聯(lián)系人與人,更將聯(lián)系人與機器、環(huán)境,人們將能夠隨時隨地的接入需要的多媒體信息,并可遠端控制其他設(shè)備。
2.2第四代移動通信系統(tǒng)的一些具體特點
2.2.1傳輸速率更快
4G系統(tǒng)的目標(biāo)速率為:
a)對于大范圍高速移動用戶(250km/h)數(shù)據(jù)速率為2Mbit/s;
b)對于中速移動用戶(60km/h)數(shù)據(jù)速率為20Mbit/s;
c)對于低速移動用戶(室內(nèi)或步行者),數(shù)據(jù)速率為100Mbit/s。
2.2.2帶寬更寬
據(jù)研究,每個4G信道將占有100MHz或更多帶寬,而3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬則在5~20MHz之間。
2.2.3容量更大
將采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(如空分多址技術(shù)等)來極大地提高系統(tǒng)的容量,以滿足未來大信息量的需求。
2.2.4智能性更高
4G系統(tǒng)的智能性更高"它將能自適應(yīng)地進行資源分配,處理變化的業(yè)務(wù)流和適應(yīng)不同的信道環(huán)境。
4G網(wǎng)絡(luò)中的智能處理器將能夠處理節(jié)點故障或基站超載,4G通信終端設(shè)備的設(shè)計和操作也將智能化。
2.2.5實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信
4G通信能提供的無線多媒體通信服務(wù)將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等,大量信息透過寬頻信道傳送出去,讓用戶可以在任何時間、任何地點接入到系統(tǒng)中,因此4G也是一種實時的&寬帶的以及無縫覆蓋的多媒體移動通信。
2.2.6兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接收,還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此,從這個角度看,4G通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備真正意義上的全球漫游(包括與3G、WLAN和固定網(wǎng)絡(luò)之間無縫隙漫游)接口開放、能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化以及能從2G平穩(wěn)過渡等特點。
2.2.7業(yè)務(wù)的多樣性
在未來的全球通信中,人們所需的是多媒體通信,因此個人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等各行業(yè)將會結(jié)合成一個整體,提供給用戶比以往更廣泛的服務(wù)與應(yīng)用。系統(tǒng)的使用也會更加安全、方便,更加照顧用戶的個性。
2.2.8靈活性較強
4G系統(tǒng)將能夠自適應(yīng)地進行資源分配,調(diào)整系統(tǒng)根據(jù)通信過程中變化的業(yè)務(wù)流大小進行相應(yīng)處理。對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境都能進行信號的正常發(fā)送與接收,具有很強的智能性、適應(yīng)性和靈活性。
用戶將使用各式各樣的移動設(shè)備接入到4G系統(tǒng)中來。設(shè)備與人之間的交流不再是簡單的聽、說、看,還可以通過其他途徑與用戶進行交流。4G移動設(shè)備的功能已不能簡單地劃歸到“電話機”的范疇,而且從外觀和式樣上也將會有更驚人的突破,也許眼鏡、手表、旅游鞋等都有可能成為4G終端。
2.2.9用戶共存性
4G中的移動通信技術(shù)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況和變化的信道條件進行自適應(yīng)處理,使低速與高速用戶以及各種各樣的用戶設(shè)備能夠并存與互通,從而滿足系統(tǒng)多類型用戶的需求。
2.2.10通信費用更加便宜
4G通信能解決與3G的兼容性問題,讓更多的現(xiàn)有通信用戶輕易地升級到4G通信,而且4G通信引入了許多尖端通信技術(shù),相對其他技術(shù)來說,4G通信部署起來就容易、迅速得多。
2.2.11靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)將是一個完全自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò),它可以自動管理、動態(tài)改變自己的結(jié)構(gòu)以滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。4G系統(tǒng)具有不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可能存在與1G、2G、3G完全不同的、沒有基站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括Adhoc網(wǎng)_自組織網(wǎng)絡(luò)。
2.2.12將能實現(xiàn)不同QoS的業(yè)務(wù)
4G系統(tǒng)通過動態(tài)帶寬分配和調(diào)節(jié)發(fā)射功率來提供不同級別的QoS
34G系統(tǒng)中可能的關(guān)鍵技術(shù)
近年來人們對實現(xiàn)B3G/4G的關(guān)鍵技術(shù)進行了大量的研究,并取得了初步的成果。歸納起來可分為以下一些方面。
3.1未來移動通信系統(tǒng)需要研究的課題
a)與系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù):IP語音技術(shù),軟件無線電技術(shù),廣帶無線收發(fā)信機,移動服務(wù)的系統(tǒng)平臺,高可靠性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),全IP無線,安全性、加密、計費、身份認證及移動電子商務(wù)Adhoc網(wǎng)技術(shù)。
b)與應(yīng)用相關(guān)的技術(shù):下一代編碼/壓縮技術(shù),動態(tài)可變碼率編碼技術(shù),移動技術(shù),人_機接口(包括“智能”移動終端),流數(shù)據(jù)通信技術(shù),內(nèi)容描述語言,應(yīng)用發(fā)展環(huán)境技術(shù)。
c)先進的無線接入技術(shù):動態(tài)QoS控制,差錯控制及超高速小區(qū)搜索,多播技術(shù),IP移動性控制,無縫IP包傳輸,鏈路自適應(yīng),光纖無線電。
d)頻率的有效利用:微波頻帶的開拓,頻帶的共用與頻率的共享,自適應(yīng)動態(tài)信道分配,抗干擾與抗衰落技術(shù),高密度三維蜂窩結(jié)構(gòu),自適應(yīng)陣列無線及多輸入多輸出(MIMO)天線系統(tǒng),自適應(yīng)高效多電平調(diào)制,正交頻率復(fù)用(OFDM)技術(shù)。
e)先進的移動終端:新的功率管理技術(shù),可包裝終端技術(shù),高功能顯示器件技術(shù),語聲識別技術(shù),下一代半導(dǎo)體器件技術(shù),靈敏度的增強,移動終端的系統(tǒng)平臺,移動終端安全性增強技術(shù)。
3.24G系統(tǒng)中可能用到的一些關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1無線接入方式與多址方案
a)在FDMA、TDMA、CDMA和OFDM等多址方式中,OFDM是4G系統(tǒng)最為合適的多址方案,從目前的研究進展來看,OFDM也是將來4G系統(tǒng)最有可能采用的多址方式。
OFDM是無線環(huán)境下的一種特殊的多載波傳送方案。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的,即具有頻率選擇性,而OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道,在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制,并且各子載波并行傳輸,這樣,盡管總的信道是非平坦的,但每個子信道是相對平坦的,并且在每個子信道上進行窄帶傳輸,信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬,因此就可以大大消除信號波形間的干擾。另外,OFDM棄用了傳統(tǒng)的使用帶通濾波器來分隔子載波頻譜的方式,改用跳頻方式來選用那些即便頻譜混疊也能夠保持正交的波形,而且OFDM系統(tǒng)的各個載波可以根據(jù)頻譜利用率和誤碼率的最佳平衡原則來為子載波選擇不同的調(diào)制方式,如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等。
OFDM的主要優(yōu)點是對多徑衰落和多普勒頻移不敏感,能對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾,能夠克服高速率數(shù)據(jù)傳輸時符號間干擾增大的問題;各個子信道的載波相互正交,在減小子載波間的相互干擾的同時又提高了頻譜利用率;硬件實施簡單等。
OFDM的主要缺點是功率效率不高,對載頻的偏置較敏感。OFDM系統(tǒng)對載頻的偏置比較敏感的主要原因是在頻率選擇性深衰落情況下,OFDM系統(tǒng)在相應(yīng)子載波上的數(shù)據(jù)可能被破壞。為此,眾多學(xué)者把OFDM與直接序列擴頻相結(jié)合,使得信號可以在多個載波上擴展,這樣一來就能有效地利用未被破壞的子載波上的信息恢復(fù)出原始數(shù)據(jù),實現(xiàn)頻率的分集。
OFDM技術(shù)的主要技術(shù)難點是系統(tǒng)中的頻率和時間同步、基于導(dǎo)頻符號輔助的信道估計、峰平比問題、多普勒頻偏引起的互載頻干擾(ICI)降低系統(tǒng)性能的問題以及基于OFDM、多載波技術(shù)的新一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的多址方案的研究。
b)日本NTTDoCoMo提出的4G移動系統(tǒng)方案的無線接入方式為VSF(variablespedingfactor)-OFCDM(orthogonalfrequencyandcodedivisionmul-tiplexing)。VSF-OFCDM在采用多載波的同時,進行與CDMA相同的擴散處理來增大容量。
其最大特點在于,可以根據(jù)具體的通信服務(wù)來改變時間方向與頻率方向上的擴散率,從而在類似熱點的孤立區(qū)域,通過降低擴散率來優(yōu)先增大傳輸速率;而在用戶眾多的環(huán)境下,提高擴散率,增加系統(tǒng)容量。這種接入方式可以提高頻譜利用率,并且不受多徑干擾的影響,可通過改變擴頻因子,應(yīng)用于高密度業(yè)務(wù)區(qū)和一般業(yè)務(wù)區(qū)。
3.2.2調(diào)制與編碼
a)多載波調(diào)制(MCM)技術(shù)的基本原理是將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分解成若干個子數(shù)據(jù)流,每個子數(shù)據(jù)流具有低得多的數(shù)據(jù)傳輸比特速率,用這些數(shù)據(jù)流去并行調(diào)制若干個載波,然后合成輸出。其主要優(yōu)點是可以有效抑制在單載波系統(tǒng)接收機中由于線形均衡所引起的噪聲及干擾的提高,較長的信元周期對噪聲和快衰落有更大的抵抗性。
時間彌散是無線信道傳輸速率受限的一個主要原因,而在多載波調(diào)制的子信道中,數(shù)據(jù)傳輸速率相對較低,碼元周期長,只要時延擴展與碼元周期之比小于一定的值就不會產(chǎn)生碼間干擾,即MCM對新到的時延彌散不敏感,具有抗時延彌散的特性。
MCM通??梢酝ㄟ^多載波碼分多址(MC-CD-MA)、正交頻分復(fù)用時分多址(OFDM-TDMA)和多音實現(xiàn)幾種技術(shù)途徑來實現(xiàn)。
b)自適應(yīng)調(diào)制與編碼(AMC)是目前研究的又一熱點技術(shù)。AMC的原理是根據(jù)信道條件(基于從接收機反饋信息來估計)瞬時的變化改變調(diào)制與編碼格式,對每個用戶的鏈路參數(shù)優(yōu)化$以達到最大化系統(tǒng)容量。
具有AMC的系統(tǒng),接收機將收集一系列信道的統(tǒng)計數(shù)值,提供給發(fā)射機和接收機去優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)(如調(diào)制及編碼、信號帶寬、信號功率、訓(xùn)練周期、信道估值濾波器、以及自動增益控制等),允許按照信道條件分配給不同的用戶不同的數(shù)據(jù)率。對于靠近小區(qū)基站的用戶分配給較高碼率的較高階的調(diào)制(如64QAM,R=3/4Turbo),對于靠近小區(qū)邊界的,則分配給具有較低碼率的較低階調(diào)制(如QP-SK,R=1/2Turbo碼)。AMC擴展了系統(tǒng)自適應(yīng)良好信道條件的能力。
預(yù)計4G系統(tǒng)將會采用多載波調(diào)制技術(shù)#
3.2.3無線鏈路增強技術(shù)
能夠提高容量和覆蓋的無線鏈路增強技術(shù)有分集技術(shù),如通過空間分集、時間分集(信道編碼)、頻率分集和極化分集等方法可獲得最好的分集性能;多天線技術(shù),如采用2或4天線可實現(xiàn)發(fā)射分集,或者采用MIMO技術(shù)可實現(xiàn)發(fā)射和接收分集。
對4G廣帶無線移動通信高性能的要求,促使其在基站及用戶終端采用多天線系統(tǒng)。
廣帶信道是一個典型的非視線信道,并包含不匹配性,如時間選擇性及頻率選擇性衰落。傳統(tǒng)無線通信理論一直將多徑傳播視為造成無線信號衰落的干擾之一,而采用多天線則產(chǎn)生了多個空間信道,所有的信道不會同時產(chǎn)生衰落,因此MIMO天線系統(tǒng)恰恰利用了傳播環(huán)境的多徑特性,極大地提高了前向和反向鏈路的容量,并增加通信范圍與可靠性。
3.2.4高效的頻譜使用方案
頻譜資源是一種有限的資源,在4G系統(tǒng)中,一方面要采用有效的措施提高頻譜利用率,另一方面要開發(fā)新的頻譜資源。因此,研究高頻段寬帶信號傳輸特性就變得非常重要。
3.2.5基于IP的核心網(wǎng)
綜觀當(dāng)前的發(fā)展趨勢,IP被認為是下一代移動通信最適合的網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)。統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)絡(luò)獨立于具體的接入方案,使不同的無線和有線接入技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)與融合,無線接入點可以是蜂窩系統(tǒng)的基站、無線局域網(wǎng)(WLAN)或者是Adhoc自組織網(wǎng)等。對于公用電話網(wǎng)、2G以及未實現(xiàn)全IP的3G網(wǎng)絡(luò)等則通過特定的網(wǎng)關(guān)連接。
目前移動OK急待解決的問題有三角路由問題&漫游和切換問題&安全問題等#
3.2.6軟件無線電(SDR)技術(shù)
在4G系統(tǒng)中,由于移動用戶在不同的系統(tǒng)間漫游,系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)內(nèi)部需要無縫切換,而且隨著4G系統(tǒng)的發(fā)展,會不斷出現(xiàn)新的業(yè)務(wù)和新的需求,這些都需要對終端和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行重新配置。
軟件無線電在4G中的可能應(yīng)用為:
a)采用軟件無線電實現(xiàn)的基站可同時為多個網(wǎng)絡(luò)服務(wù);
b)當(dāng)終端移動時可重新配置。如當(dāng)移動終端移動到一個采用不同標(biāo)準(zhǔn)的移動通信系統(tǒng)中時,終端可按照該系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)重新自動配置該終端,從而使該終端獲得服務(wù)。
采用軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)的移動終端或基站將采用模塊化結(jié)構(gòu),主要由天線模塊、LNA模塊、ADC/DAC功率放大器模塊、DSP模塊和多媒體模塊等組成。軟件無線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號處理硬件(DSPH)、現(xiàn)場可編程器件(FPGA)、數(shù)字信號處理(DSP)等。
3.2.7高性能的接收機
按照Shannon定理,對于3G系統(tǒng)如果信道帶寬為5MHz,數(shù)據(jù)速率為2Mbit/s,則所需的SNR為1.2dB;而對于4G系統(tǒng),要在5MHz的帶寬上傳輸20Mbit/s的數(shù)據(jù),則所需要的SNR為12dB。
可見由于4G系統(tǒng)的速率很高,因此對接收機的性能要求也要高很多。
3.2.8智能天線技術(shù)
智能天線原名自適應(yīng)天線陣列,它具有抑制干擾、自動跟蹤信號以及采用空時處理算法形成數(shù)字波束等智能功能,可以跟蹤強信號,減少或抵消干擾信號,實現(xiàn)空間分集,提高信噪比,提升系統(tǒng)通信質(zhì)量,緩解無線通信日益發(fā)展與頻譜資源不足的矛盾,降低系統(tǒng)整體造價。
目前,智能天線被認為是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一,其工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式兩種。
全自適應(yīng)智能天線雖然從理論上講可以達到最優(yōu),但相對而言各種算法均存在所需數(shù)據(jù)量、計算量大,信道模型簡單,收斂速度較慢,在某些情況下甚至可能出現(xiàn)錯誤收斂等缺點;實際信道條件下當(dāng)干擾較多、多徑嚴(yán)重,特別是信道快速時變時,很難對某一用戶進行實時跟蹤。而對于預(yù)多波束的切換波束工作方式,全空域(各種可能的入射角)被一些預(yù)先計算好的波束分割覆蓋,各組權(quán)值對應(yīng)的波束有不同的主瓣指向,相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊#接收時的主要任務(wù)是挑選一個#也有可能是幾個’但需合并后再輸出(作為工作模式。與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實現(xiàn),實際上可將其看作是介于扇形天線與全自適應(yīng)天線間的一種技術(shù),也是未來智能天線技術(shù)發(fā)展的方向。
3.2.9多用戶檢測技術(shù)
多用戶檢測器可以提高系統(tǒng)的容量,因此將是
4G系統(tǒng)必然采用的技術(shù).
隨著多用戶檢測器研究的不斷深入,各種高性能但算法又不特別復(fù)雜的多用戶檢測器算法不斷被提出來,因此在實際系統(tǒng)中采用多用戶檢測技術(shù)將是切實可行的。
3.2.10系統(tǒng)資源管理
在第四代移動通信系統(tǒng)中,移動商務(wù)和對QoS有較高要求的各類業(yè)務(wù)將持續(xù)增長。網(wǎng)絡(luò)將處理前所未有的多媒體業(yè)務(wù)量、多運營商配置、無需授權(quán)頻段和Adhoc網(wǎng)絡(luò)拓撲等#各類結(jié)構(gòu)的存在也使得具有不同QoS方案的不同域之間具有移動性和互相作用,從而顯著增加了系統(tǒng)的全局復(fù)雜度.
這需要一個具有豐富連接性和智能的QoS無線分組網(wǎng)絡(luò)的支撐#系統(tǒng)的\先進的無線資源管理策略也成為必需。該策略的關(guān)鍵單元包括協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)連接處理的業(yè)務(wù)管理部分,維護所有網(wǎng)絡(luò)實體已分配的和可用的資源許可控制管理部分,以及按照QoS需求和業(yè)務(wù)條件在共享同一資源的業(yè)務(wù)之間分配可用資源的資源管理部分。
采用一些能夠使網(wǎng)絡(luò)有效滿足不同業(yè)務(wù)請求的政策或機制#包括接入控制、資源調(diào)度、緩沖區(qū)管理和流量控制等。系統(tǒng)檢測可用的資源以及信號的質(zhì)量,然后根據(jù)不同用戶、不同業(yè)務(wù)質(zhì)量要求動態(tài)地分配頻率資源和信號發(fā)射功率,從而大大提高系統(tǒng)的性能。
3.2.11Adhoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
未來移動通信網(wǎng)絡(luò)除了以低成本達到高數(shù)據(jù)速率外,還要求在無專用通信基礎(chǔ)設(shè)施下,網(wǎng)絡(luò)具有適應(yīng)和生存能力。
Adhoc網(wǎng)絡(luò)或稱為分組無線網(wǎng)絡(luò)作為非集中控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),因靈活性將在未來網(wǎng)絡(luò)中扮演重要角色。用戶和路由器能在網(wǎng)絡(luò)中隨機移動的Adho網(wǎng)絡(luò)正成為主要研究領(lǐng)域,它準(zhǔn)許袖珍終端擴展接入和改進應(yīng)急通信質(zhì)量。
現(xiàn)今蜂窩通信系統(tǒng)依靠集中控制和管理,而下一代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向固定與移動網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,無隙縫和全方位通信Adhoc模式。
Adhoc網(wǎng)絡(luò)沒有事先確定的基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)鏈路的時間特性,給分組無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和實施帶來一些基本的挑戰(zhàn),它們是:
a)必須優(yōu)化設(shè)計安全和路由功能,保證分布式結(jié)構(gòu)有效運行;
b)在網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時,降低路由表更新頻數(shù)和開銷來保證鏈路連接;
c)在多跳網(wǎng)絡(luò)中,改進路由協(xié)議設(shè)計來減少鏈路容量和等待時間的波動;
d)全面權(quán)衡網(wǎng)絡(luò)連接(覆蓋)、時延、容量和功率預(yù)算等指標(biāo);
e)以優(yōu)化功率管理和MAC設(shè)計來減少先進技術(shù)的負面效應(yīng)。
3.2.12網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
OSI網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計已經(jīng)為通信系統(tǒng)服務(wù)多年,隨著無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)功能發(fā)生變化,對網(wǎng)絡(luò)特性的要求也發(fā)生了變化,如時延、吞吐量、支持各種QoS多媒體業(yè)務(wù)動態(tài)流量\差錯率、頻譜帶寬、節(jié)點連續(xù)不斷進出網(wǎng)絡(luò)引起的網(wǎng)絡(luò)拓撲變化等,這些都對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)。
4結(jié)束語
以上對4G的目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)進行了一些探討,具體的實現(xiàn)還會面臨著許多問題。但是4G的曙光已經(jīng)出現(xiàn),可以預(yù)見,隨著技術(shù)的進步和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,下一代的移動通信世界必將會更加燦爛輝煌。
參考文獻
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