无线通信概要分解优秀PPT.ppt

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1、常俊常俊TELTEL：50337435033743Email:changjun126126 Email:changjun126126 无线通信概要无线通信概要主要参考书主要参考书参考书参考书n杨鸿文等译：无线通信，人民邮电出版社，2007年（原著 Andrea Goldsmith著，美，2005年）nJohn G.Proakis,数字通信（第5版，英文版），电子工业出版社nF.Perez Fontan；Modeling the Wireless Propagation Channeln李仲令等著；现代无线与移动通信技术 科学出版社 2006年 第一讲：绪论第一讲：绪论n历史历史n环境环境n系统

2、与应用系统与应用n发展与探讨热点发展与探讨热点n标准（标准（ITU简介）简介）历史（历史（1 1）通信发展历史的回顾）通信发展历史的回顾l前工业化时期：狼烟、火炬、闪光灯、信号弹、旗语（视距）等；接力视察站（非视距）。l通信（Communication)作为电信（Telecommunication)是从19世纪30年度起先的。l 物理发觉 通信技术发展 1831年法拉第电磁感应 1837年莫尔斯独创电报l1873年马克斯韦尔的电 1876年贝尔独创电话l磁场理论 1895年马可尼独创无线电l开拓了电信（Telecommunication)的新纪元历史（历史（2 2）电话的独创者贝尔）电话的独创

3、者贝尔贝尔（18xx1922）英国人 1868年 在伦敦工作 1871年 去波士顿工作 1873年 任波士顿高校教授 1875年 独创多路电报 1876年 独创电话一生曾获很多专利。妻子是一位聋人。历史（历史（3 3）无线电的独创者马可尼）无线电的独创者马可尼马可尼（18741937）意大利人 1894年 在父亲的庄园试验 1896年 去伦敦 1897年 建立无线电报公司 1899年 首次实现英法无线通信 1916年 实现短波无线电通信 1929年 建立世界性无线通信网曾获诺贝尔奖金曾参与法西斯党历史（历史（4 4）通信发展历史的回顾）通信发展历史的回顾 物理发觉 通信技术发展 1906年独创

4、电子管 模拟通信得到发展 开拓了模拟通信的新纪元 1928年奈奎斯特准则和取样定理 1948年香农定理在理论上为数字通信准备了条件 历史（历史（5 5）通信发展历史的回顾）通信发展历史的回顾 物理发觉通信技术发展 20世纪50年头数字通信得到发展 独创半导体 20世纪60年头 独创集成电路 开拓了数字通信的新纪元历史（历史（6 6）通信发展历史的回顾）通信发展历史的回顾 物理发觉通信技术发展 20世纪50年头20世纪40年头提出静止卫航天技术星概念，但无法实现1963年第一次实现同步卫星通信 开拓了空间通信的新纪元历史（历史（7 7）通信发展历史的回顾）通信发展历史的回顾物理发觉通信技术发展

5、20世纪60年头企图用于通信，未成功独创激光 20世纪70年头光纤通信得到发展独创光导纤维 开拓了光纤通信的新纪元历史（历史（8 8）通信发展历史的启示）通信发展历史的启示l通信传输始终是最活跃的技术领域，物理上的新进展都可能在通信上找到新用途，从而形成新的通信产业。通信传输的新要求又将推动物理和器件的进展，促使人们去探讨发展新的物理机理来满足信息传输的须要。l一个优秀的通信工程师和探讨人员，必需对物理学和器件技术的新进展特别感爱好，并擅长抓住新方向、新突破口迎接通信技术的革命。l新技术日新月异，新系统层出不穷，时不我待，从事无线通信的工程师和管理者，要有充分的敏捷性和足够的创建性，依据市场需

6、求，抓住稍纵即逝的机会。l思索：通信系统成功与否，市场（需求）、技术与竞争三者中哪个驱动力更重要？环境（环境（1 1）：无线通信的频谱环境）：无线通信的频谱环境l长波30300 KHz10-1kml中波0.3-1.5 MHz1000-200ml短波1.5-30 MHz100-10ml超短波:米波30-300 MHz10-1ml微波：分米波0.33 GHz 100-10cm 厘米波3-30 GHz 10-1cm 毫米波30-300 GHz 10-1mm 亚毫米波300-3000 GHz1-0.1mml光波：红外光3103-3105 GHz 100-1m 可见光3105-3106 GHz m环境（

7、环境（1 1）：无线通信的频谱环境）：无线通信的频谱环境补充说明：频谱的安排方式补充说明：频谱的安排方式n由政府机构负责安排和限制无线频谱的运用。美国，FCC（联邦通信委员会）负责商用频谱，OSM（频谱管理局）负责军用频谱；在欧洲，ETSI（欧洲电信标准化委员会）负责商用频谱；在中国，由无线电管理委员会负责；国际上，ITU（国际电信联盟）负责国际的频谱安排。n许可证安排方式（先规定不同频段的用途，再发放该频段的许可证）。n拍卖方式（优点，问题）。n开放频段（unlicensed band），无需许可免费运用，如900MHz、2.4GHz、5.8GHz的ISM频段，即工业、科学和医学频段，5GH

8、z的U-NII频段）。作用（激励创新，降低成本），实例（如线局域网、蓝牙、无绳电话），问题。n重叠方式（有主要业务和次要业务之分，如UWB就重叠在ISM开放频段）。n智能无线电或认知无线电的思想。补充说明：现有系统的频谱安排补充说明：现有系统的频谱安排n绝大多数无线通信系统工作在30MHz40GHz（缘由）。n美国的授权频谱安排补充说明：现有系统的频谱安排补充说明：现有系统的频谱安排美国的开放频谱 说明1：各国对开放频谱的安排相互协调，有利于技术规范在世界范围内兼容；ISM频段上，授权用户的发送功率较高，开放用户的的功率有严格限制；U-NII（Unlicensed National Infor

9、mation Infrastruture）。2我国的开放频段：2.4GHz和5.8GHz。环境（环境（2 2）：无线通信的传播环境）：无线通信的传播环境l无线传播环境的困难性：l天波（电离层、对流层）l地波（直射、反射、绕射）lLOS（line of sight,视距）lNLOS(非视距)l地面转发站（中继）l通信卫星（中继）ionosphereGround WaveSky waveSpace waveRelaySat.RelayhRd环境（环境（2 2）：无线通信的传播环境）：无线通信的传播环境环境（环境（2 2）：无线通信的传播环境）：无线通信的传播环境l无线传播环境的困难性：天波（电离层

10、、对流层）、地波（直射、反射、绕射）l无线传播的分类l带宽受限信道和功率受限信道l色散信道和非色散信道l恒参信道和变参信道l点对点信道和多址信道环境（环境（3 3）：无线通信的传播环境）：无线通信的传播环境带宽受限信道和功率受限信道加性高斯白噪声信道上的香农定理CW log2(1+S/N)b/s令：S/N=Eb/N0C/WShannon定理就可以写成：Eb/N0=(2C/W-1)/(C/W)n带宽受限信道Eb/N0 C/W W 无限功率可以换取带宽n功率受限信道W C/W Eb/N0 有限当W ，Eb/N0 -1.6dB，即为Shannon极限，带宽不能无限制地换取功率Shannon信道容量曲

11、线Eb/N0dBC/Wb/sHz-1.6dB说明：香农公式揭示的规律说明：香农公式揭示的规律n固定SNR，分析C与 W的依靠关系n带宽受限状态：W较小时，C对 W敏感，对SNR不敏感n功率受限状态：W较大时，C对SNR敏感，对W不敏感环境（环境（4 4）：）：色散与非色散信道、恒参与变参信色散与非色散信道、恒参与变参信道道n信道响应为C(;t)，其中代表响应时间，t 代表信号时刻。n输入信号为时域冲击函数，检验是色散信道还是非色散信道。其中Tm为多径扩散，其倒数fc为相干带宽。n输入信号为频域冲击函数，检验是恒参信道还是变参信道。其中Bd为多普勒展宽，其倒数tc为相干时间。n信号带宽B fc，

12、色散信道信号带宽B fc，非色散信道n码元周期T tc，变参信道码元周期T tc，恒参信道C(;t)u(t)v(t)tt(t)v(t)Tmff(f)S(f)Bd注：相干带宽与相关时间的物理意义，注：相干带宽与相关时间的物理意义，“多经多经”与与“色散色散”、“移动移动”与与“时变时变”的关系。的关系。环境（环境（5 5）：点对点信道和多址信道）：点对点信道和多址信道n点对点信道：和有线信道类似，体现不出无线的特点。n多址信道：无线传输的突出优点之一是能实现多址接入。设：有N个用户地址，第k个地址发送的信号为：N Sk(t)=akj Skj(t)，akj=1,0 j=1 j k第k个地址接收的信

13、号为：N N R(t)=Lik a ijSij(t)+nk(t)I=1 j=1 点对点信道无线用户1无线用户2空间环境无线用户k空间环境无线用户1多址信道Sk(t)Rk(t)系统与应用（系统与应用（1 1）：概况）：概况l短波/超短波通信 天波（电离层）：数据/电话、单边带 地波：小型接力机、单双工电台、对讲机l微波通信 微波接力（模拟、数字）、散射、点对多点微波 电视、电话、数据l卫星通信 高轨道（同步静止）、中轨道、低轨道 电视、电话、数据l移动通信 蜂窝电话、无绳电话、无线数据、集群系统、寻呼系统 卫星移动系统 短波电离层通信特点：超远距离、敏捷机动；容量小、质量差用途：海外使馆远洋船队

14、边防哨所应急通信 短波/超短波地面通信特点：绕射实力、敏捷机动、隐藏性好；容量较小、质量较差用途：陆军电台对空电台特种通信(武警、公安)无绳电话系统与应用（系统与应用（2 2）：短波、超短波通信）：短波、超短波通信系统与应用（系统与应用（3 3）：微波通信）：微波通信 微波接力n特点：容量大、质量好、视距传播条件n用途：中小容量微波SDH大容量微波扩频微波高频段微波点对多点微波n用途：无线集中器 无线用户环散射微波通信n衰落时变信道，距离远，频带较窄，质量较差n用途 军用 民用系统与应用（系统与应用（4 4）：卫星通信）：卫星通信 高轨道卫星通信（GEO，高度约4万km）特点：同步轨道、静止卫

15、星、容量大、质量好、功率受限信道用途：国际长途海事卫星电视广播军事通信主要应用：广播消遣节目 中低轨道卫星通信（MEO，高度约9000km；LEO，高度约2000km）特点：距离近、地面设备简洁敏捷，非静止轨道，要求跟踪用途：非实时信息传送遥感侦测卫星移动通信注：第一颗人造卫星；第一颗GEO卫星；LEO淡出商业领域的缘由；铱星系统失败的缘由说明：导航与定位卫星系统说明：导航与定位卫星系统n美国的GPS：24颗低轨星、6个轨道面，覆盖范围为全球全天候，定位精度民用16米。n俄罗斯的GLONASS：24颗星、4个轨道面，覆盖范围支配09年底实现为全球全天候，定位精度民用20米。n欧盟的伽利略系统：

16、30颗中高度圆轨道卫星，覆盖范围为全球全天候，定位精度民用1米。n中国的北斗一号：2颗地球同步轨道卫星，配有地面中心站，覆盖范围为中国全境及其周边地区、全天候，定位精度民用20米。n中国的北斗二号：5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星，覆盖范围为全球全天候，定位精度民用10米。n 各系统的特色：GPS胜在成熟，伽利略胜在精准，GLONASS胜在抗干扰实力强，我国的北斗卫星导航系统优势则在于互动性和开放性。系统与应用（系统与应用（5 5）：）：移动通信移动通信蜂窝系统无线通信最成功的应用第一代：模拟其次代：数字第三代：多媒体 寻呼系统无线通信最大众化的应用（功能：从单向到应答；过程：发展、顶峰、衰

17、退，缘由）其它无线移动系统n集群系统n无绳电话系统n无线数据系统n无线ATM系统n无线IP系统蜂窝电话系统简介（蜂窝电话系统简介（1 1）n术语：MTSO（移动电话交换局）；PSTN（公众电话交换网）；频谱共享又称为多址接入（包括FDMA、TDMA、CDMA等）n蜂窝系统是干扰受限的，即系统中干扰远大于背景噪声，提高其容量和性能的关键是减小干扰。n第一代蜂窝系统有美国的AMPS（Advance Mobile Phone Sevice），欧洲的TACS（Total Access Communication System）。n其次代蜂窝系统有欧洲的GSM（Group special Moblie“

18、移动通信特殊小组”，后改为Global Systems for Moblie Communications），美国的IS-136（早期IS-54的演进版）和IS-95，共3个不同的标准（日本的数字蜂窝系统与IS-136 相像）。蜂窝电话系统简介（蜂窝电话系统简介（2 2）n2GHz的个人通信系统PCS（Personal Communication System）的频段已拍卖，运营商可自行确定接受何种标准。n其次代蜂窝系统的增加版都以支持高速分组数据业务为目标。GSM的增加版为GPRS（把全部时隙安排给一个用户，使其数据率达到140kb/s）和 EDGE（Enhanced Data Servic

19、es for GSM Evolution，它接受编码高阶调制，将数据率提高到384kb/s）；IS-136也接受GPRS和EDGE技术，将数据率提高到384kb/s；IS-95接受捆绑扩频码的方法使数据率达到115kb/s。蜂窝电话系统简介（蜂窝电话系统简介（3 3）n第三代蜂窝系统都基于宽带CDMA，它由ITU（International Telecommunications Union 国际电信联盟）发起，称为IMT-2000（International Mobile Telecommunications2000，国际移动通信2000标准）。当时有3个国际标准，分别是WCDMA、CDMA2

20、000、TD-SCDMA。n2007年10月19日，ITU正式通过WIMAX成为3G标准，以OFDMA WMAN TDD 的名义成为3G新成员。n最早的3G出现在日本（日本的频谱安排是授予的；而美国和欧洲的频谱安排是拍卖的，初期拍卖费昂扬）；欧洲的3G 系统发展不算成功，美国的3G 系统发展落后于欧洲。无绳电话系统简介无绳电话系统简介n第一无绳电话系统，主要用于室内。n欧洲和亚洲的其次数字无绳电话系统CT-2（cordless telephone，second generation），从室内到室外。n欧洲的DECT（Digital Enhanced Corless Telecommunicat

21、ions），针对办公楼，为一栋大楼内的用户交换机PBX（private branch exchang）的电话运用者供应局部的移动性。n日本的PHS（Personal Handyphone System），即小灵通，相对于蜂窝系统的优点与劣势。n无绳电话从室内走向室外，要有与蜂窝系统相近或更先进的功能，同时要有低廉的成本。数字集群简介数字集群简介n集群通信系统是一种用于集团调度指挥通信的专用移动通信系统。n主要特点：话音通信接受PTT（Push To Talk）按键，以一按即通的方式接入，被叫无须摘机即可接听，其接入速度快，并能支持群组呼叫等功能。n 应用：主要用于政府管理部门、工商企业、公安、

22、铁路、交通、水利、能源、工商、税务、证券等企业内部联络和指挥限制。n主要的数字集群标准：国外的iDEN（美国Motorola开发）、TETRA（欧洲电信标准协会制订）；国内中兴开发的基于CDMA 的GoTa（Global open Trunking Architecture，全球开放式集群架构）和华为开发的基于GSM的GT800。无线局域网无线局域网WLANWLAN简介简介n频段：ISM&U-NII频段（美国）n网络结构：星型结构，对等网络结构（P2P，peer to peer）n第一代：专网性质，失败n其次代：IEEE 802.11b（2.4GHz频段，带宽83.4MHz，范围100m，数据

23、率1.6Mb/s）。n演进：802.11a（5GHz频段，带宽300MHz，范围30m，数据率54Mb/s）；802.11g（2.4GHz频段，范围50m，数据率54Mb/s）；Wi-Fi（wireless Fidelity，“无线保真”）。n欧洲的HIPERLAN（high-performance radio LAN），HIPERLAN/2的标准与IEEE 802.11a相像（5GHz频段，覆盖范围30m，数据率54Mb/s，但在接入层协议及服务质量QoS支持上与802.11a有所不同）。说明：说明：IEEE 802IEEE 802nIEEE 802 主要制定电子工程与计算机领域的标准，下设

24、工作组和探讨组，主要开发局域网和城域网的物理层和接入层的规范。nIEEE 802在局域网领域推出的最成功的标准是802.3，已被ISO接受，是局域网应用最广泛的协议。nIEEE 802在无线领域，目前主要有5个工作组进行相关标准探讨工作，包括802.15（个域），802.11（局域），802.16（城域），802.20（广域），802.22（频谱感知）。广域无线数据业务简介广域无线数据业务简介nMotient和Bell South Mobile Data公司的WWLAN（数据率20kb/s），不成功。nMetricom公司的WWLAN（数据率76kb/s），失败。nCDPD（cellular

25、digital packet data），系统叠加在模拟蜂窝网上，在全美范围内供应19.2kb/s的分组数据。最终，也不成功。n总体而言，上述广域数据业务并不成功。nIEEE 802.20 WWLAN标准。宽带无线接入宽带无线接入WMANWMAN简介简介nLMDS（local multipoint distribution service）本地多点安排业务（频段 28GHz）。nMMDS（multichannel multipoint distribution services）多通道多点安排业务（频段 2GHz，为广播和长途电话供应服务，有效传输距离30km50km）；欧洲有类似的hiper

26、access标准。nWiMAX（IEEE 802.16标准），频段 211GHz（非视距）和1066GHz（视距），数据率为40Mb/s（固定用户）和15 Mb/s（移动用户），范围可达及千米甚至数十km。nIEEE 802.16标准的演进（见后面章节）。nWiMAX在美国政府的强力支持下于2007年10月18日被ITU正式接纳为新的3G标准。（详情及评述参阅移动通信Vol37，No.11&No.12）。n 注：WiMAX是一个由设备和器件供应商成立的非盈利性组织，致力于推动运营商在宽带无线接入系统中接受IEEE 802.16d兼容设备（类似于Wi-Fi联盟推动802.11标准）。无线个域网无

27、线个域网WPAN简介简介 n蓝牙（Bluetooth），基于 IEEE 802.15.1标准，2.4GHz频段，带宽80MHz，范围10m（放射功率1mW时）或范围100m（放射功率100mW时），总数据率1Mb/s。有异步无连接（ACL-Asynchronous Connection-Less）和同步面对连接（SCO-Synchronous Connection Oriented）两种模式。n 说明：相对数据率较高，大规模组网困难。n紫蜂（ZigBee），基于 IEEE 802.15.4标准，比蓝压更低的成本和更低的功耗。最大覆盖范围30m，最大数据率250kb/s。n 说明：相对低的数据率

28、、低负载及大规模组网，功率效率高。超宽带无线通信超宽带无线通信UWBUWB简介简介n基于IEEE 802.15.3标准。n超宽带UWB（Ultrawideband），FCC规定UWB与原有用户重叠运用3.110.6GHz的频段，对UWB的放射功率有严格限制，适用于段距离的室内应用。UWB仅定义了链路层技术。n特点与潜力：超高速的数据传输（100Mb/s），功耗和体积小，精确的测距实力，军事（雷达）上的应用。n技术问题：多经效应的影响（用均衡和多载波调制来降低），精确而快速的同步。n n 注：IEEE 802.15.3为支持图象和多媒体应用的无线短距离网络的标准簇。发展：发展：2121世纪电信网

29、的发展趋势世纪电信网的发展趋势 20世纪 21世纪n业务方式以音频为主的单媒体以视频为主的多媒体n干线传输微波光纤n用户传输有线无线n复接方式PDHSDHn交换模式STMATMn网络方式三网鼎立三网融合注：PDH(准同步数字复接)，ATM(Asynchronous Transfer Mode)异步传输模式发展：面对发展：面对2121世纪通信的三大革命世纪通信的三大革命 以干线（包括部分支线）传输光纤化为标记的光纤革命以干线（包括部分支线）传输光纤化为标记的光纤革命以以SDHSDH、ATMATM和和IPIP为标记的数字革命为标记的数字革命以个人通信和无线接入为标记的无线革命以个人通信和无线接入为

30、标记的无线革命发展：面对发展：面对2121世纪通信的两大通信平台世纪通信的两大通信平台 光纤通信平台：无线通信平台：超大容量、超长距离 宽带、移动 关键技术：波分复用、关键技术：CDMA、智 光纤放大器能天线、软件无线电IP over?概念：NGN发展：发展：无线通信面临的挑战及发展机遇无线通信面临的挑战及发展机遇 光纤通信对无线通信的巨大冲击 巨大带宽 超低损耗 较低成本 将来信息高速马路的主干道，还有 Fiber to home 的趋势无线通信的发展机遇 敏捷性 抗灾性 移动性 发展：发展：什么叫无线革命什么叫无线革命 l20世纪通信网的基本框架中继线 无线为主（微波、卫星）天上包括部分有

31、线（电缆）用户线 有线为主（市话电缆）地下包括部分无线（无线电话）l21世纪通信网的基本框架中继线 有线为主（光缆）地下包括部分无线（微波、卫星）用户线 无线为主 天上 包括部分有线发展：发展：什么是什么是个人通信个人通信l1986年 CCIR制订 FPLMTS，以个人全球通信为目标，首次提出个人通信概念l1986年 CCITT探讨 UPT（全球通用个人通信）l1989年 英国政府发放许可证建立双向个人通信网，首次出现 PCN名词l90年头以来，美国提出个人通信业务（PCS），或个人通信系统（PCS）l 但是，究竟什么是个人通信？lCCITTl个人的移动性和终端移动性分开l着重于个人的移动性，

32、用户号码可以在任何终端上运用l无线接入不是必要的条件lCCIR、欧洲 PCN、美国 PCSl 个人的移动性靠终端的移动性实现l 移动通信网作为个人通信网的底层网络结构l 无线接入是必要的条件l以无线接入为基础的个人通信叫做无线个人通信l Wireless Personal Communications说明：什么叫无线通信说明：什么叫无线通信n无线通信的定义（从应用、系统和覆盖区域分类的各层面理解）。n无线通信产业的多样性（包括产品、标准和业务的多样性）。n例如：话音（数据速率：20kb/s，误比特率：10-3，时延100ms）；数据系统（1M100Mb/s，10-8，时延无要求）；实时视频；有

33、线电话时延30ms；蜂窝电话时延100ms；IP电话时延有所放宽。无线通信热点之一：无线接入无线通信热点之一：无线接入技术关键 多址有效性与牢靠性 组网 蜂窝信令与空间接口高层无线接入 特点：蜂窝范围大 困难的信道处理（纠错、均衡、分集）快速移动 无线交换 功率大 成本高 低速语音编码低层无线接入 特点：蜂窝范围小 简洁的信道处理 慢速移动 有线交换 功率小 成本低 中速语音编码（32Kb/s ADPCM）无线通信热点之二：感知无线电无线通信热点之二：感知无线电n感知无线电CR（cognitive Radio）的概念与特征（通过频谱感知和系统的智能学习实力，实现动态频谱安排和频谱共享）。nCR

34、的发展背景nCR的关键技术与探讨方向n 1无线频谱环境认知理论与技术 n 2基于认知无线电的通信抗干扰理论与技术 n 3基于认知无线电的中继与协同通信探讨 n 4基于认知的无线资源动态管理与利用 nCR的标准化（2004年11月 IEEE 802.22工作组正式成立，这是第一个世界范围的基于感知无线电技术的空中接口标准化组织）nCR的应用前景 n 无线通信热点之三：扩频技术无线通信热点之三：扩频技术l扩频多址技术的缺点：非正交性(Non-orthogonality)优点：坚韧性(Robustness)l 坚韧性体现在：抗多径 抗干扰 蜂窝分割的频率再用 扇区分割的频率再用l 前沿技术：时空联合

35、处理、智能天线、多用户检测 无线通信热点之四：软件无线电无线通信热点之四：软件无线电l当前无线系统在硬件及软件上存在的问题：l 多种标准、多种制式、多种协议、多种方案l 困难:互连互通难l 设备更新难l 研制开发难l能否搞成一个通用的无线系统：l硬件是公用的，除了天线和 RF 前端外，其它都是 DSPl 全部无线通信过程都用软件实现，而软件环境是开放的l 无线协议都遵循一个公共的 Wireless OSI 分层结构 l软件无线电的关键技术l 多频段天线及 RF前端技术l 干脆式数字上、下变频技术l 高速 DSP 技术l 标准化无线协议及协议转换技术l软件无线电的应用前景l多模手机l 通用无线平

36、台l 通用抗干扰军用电台无线通信热点之五：无线通信热点之五：Ad hocAd hoc与与WSNWSN网络网络 1 无线自组织网络（ad hoc wireless network）是一些无线移动节点的集合，它们无需借助事先建立的设施即可自行构建一个网络。2无线传感网络WSN（Wireless Sensor Network）是集分布式信息采集、信息传输和信息处理技术于一体的网络信息系统，其中无线传感器节点常常被随机地布置在很多人类无法接近的场合，通过自组织的方式来构成一个快速、有效牢靠的无线网络。无线通信热点之六：无线通信热点之六：超宽带技术超宽带技术n脉冲无线电（impulse radio）n超

37、宽带UWB（定义）nUWB技术的特点、关键技术、优势与挑战 Ref:现代无线通信P68-72无线通信热点之七：无线通信热点之七：3G3G第一代模拟话音NMT，AMPS，TACS其次代数字话音低速数据（小于64Kbps)GSM,PDC，IS-95，IS-136（D-AMPS）第三代多媒体业务（小于2Mbps）其次代业务UMTS/IMT-2000注：3G的标准起始于1996，完成于1999年。IMT IMT20002000简介简介 1985 1985年国际电联就起先探讨年国际电联就起先探讨FPLMTSFPLMTS，19961996年正式更名为年正式更名为IMTIMT20002000 国际移动通信系

38、统，工作频段国际移动通信系统，工作频段2000MHz2000MHz，运用日期运用日期20002000年年 IMT IMT20002000特点特点 全球性全球性 综合性综合性 兼容性兼容性 敏捷性敏捷性 注：目前的研发重点是开拓其应用。注：目前的研发重点是开拓其应用。无线通信热点之七：无线通信热点之七：3G3G（续）（续）RTT标准的主要建议WCDMA欧洲把二个标准溶合成TDD /FDD，得到日本、美国、韩 国支持，将会成为主流cdma2000美国提出，和IS-95兼容TD-SCDMA中国提出WiMAX 美国提出思索：美国政府和有关企业为什么要将WiMAX纳入3G标准？几点看法关于市场定向电话？

39、多媒体？视频业务？Internet？关于体制标准全球一个标准？还是一个标准族？关于上下兼容要和其次代兼容。关于学问产权各国都希望国际标准中涉及的技术必需是开放的。无线通信热点之八：无线通信热点之八：B3G/4GB3G/4GnITU-R TG8/1组早在1999年6月就起先酝酿Beyond 3G的探讨课题。n在2000年5月的ITU-R无线电全会(RA-2000)上，3G的技术规范建议(M.1457建议)和B3G的课题同时获得通过，B3G在ITU-R正式的课题号为Q.229/8。随后ITU-R WP8F组担当了3G将来发展和B3G的探讨。n在2001年10月实行的WP8F第六次会议上，该工作组探

40、讨通过了“IMT-2000将来发展及Beyond IMT-2000的远景框架及总目标（IMT-VIS）”，对B3G进行了定义。n2005年10月在ITU-R WP8F第17次会议上，ITU给B3G/4G技术正式的名称为IMT-Advanced。它与IMT-2000技术拥有共同的前缀“IMT（表示移动通信）”。nITU支配从2008年底到2009年中将集中征集技术标准，2010年推出第一个4G标准，预料2015年左右投入商用。无线通信热点之八：无线通信热点之八：B3G/4GB3G/4G（续）（续）nB3G/4G技术探讨以ITU为主导，其他组织主动探讨，如WWRF（无线世界探探讨坛）、mITF（移

41、动IT论坛）、IEEE等。n2004年11月3GPP通过了3G的长期演进支配 3G LTE（Long Term Evolution），目标：更高的数据率、更低的时延、改进的系统容量和覆盖范围、更低的成本。n探讨现状及挑战：日本NTT DoCoMo公司领跑优势；韩国三星从WiBro（Wireless Broadband Access Service）到4G；WiMAX“准4G”标准转3G怀抱；高通，圈地4G专利；欧洲的WINNER（Wireless World Intiative New Radio）；中国，4G的步伐加快，如FuTURE（Future Technologies for Univ

42、ersal Radio Environment）支配和TD-SCDMA的演进。说明：从说明：从3G3G到到4G4G的演进的演进nWCDMA和TD-SCDMA:从HSDPA(R5)HSUPA(R6)HSPA(R7)HSPA+(R8)进而到LTE（Long Term Evolution长期演进，包括TDD-LTE和FDD-LTE）LTE-AdvancednCDMA2000沿EV-DO Rev.0/Rev.A/Rev.B 1XEV-DV3X UMB（Ultra Mobile Broadband超移动宽带）注：高通已放弃LTE-AdvancednWiMAX的演进路途IEEE 802.16m 注：已放弃

43、？n n Ref移动通信1Vol.33，No.1(下)，p5-9，2009；2Vol.32，No.19，p14-17，2008；3Vol.32，No.16，2008（LTE与B3G 专题）；4Vol.32，No.17，p33-38，2008；5Vol.31，No.12，2007。n 说明：竞争驱动力的作用。说明：说明：3G3G与与LTE+LTE+的目标峰值速率的目标峰值速率n3G：车速环境144kbps；步行环境384kbps；室内环境2Mbps。nWiMAX：峰值速率54Mbps。nLTE：在20MHz的频谱带宽下，下行峰值速率100Mbps，上行峰值速率50Mbps；频谱利用率为下行5bp

44、s/Hz，上行2.5bps/Hz。nLTE-Advanced：下行峰值速率1Gbps，上行峰值速率500Mbps。频谱利用率为下行峰值30bps/Hz，上行峰值15bps/Hz；下行均值3.2bps/Hz，上行均值2bps/Hz；下行边缘值0.1bps/Hz，上行边缘值0.05bps/Hz。n4G特征：数据速率不少于100Mbps（目标峰值速率为高速移动环境下达100Mbps，静止环境下达1Gbps）；频谱效率比3G高三倍；分组语音及数据传输；全IP移动通信系统。说明：说明：B3G/4GB3G/4G的关键技术的关键技术nMIMO与智能天线。n多载波调制与OFDM、OFDMA及MC-CDMA。n

45、多用户分集与机会通信和合作（协作）通信。n软件无线电SDR（Software Defined Radio，软件无线电）。说明：说明：LTE-Advanced LTE-Advanced 的新技术特征的新技术特征n载波聚合技术；n频谱聚合技术；n扩展的多天线技术；n协作式多点传输技术（分布式天线系统，协作式MIMO）；n中继（Relay）技术；n家庭基站（毫微微蜂窝/皮蜂窝）技术。其他无线通信技术热点其他无线通信技术热点n移动互联网技术n物联网技术n三网融合技术注：12010年初，国务院常务会议确定加快电信网、广播电视网和互联网的三网融合。考虑到广电的历史和现状，赐予3年试点的改革缓冲期（从今年到

46、2012年）。22010年6月6日，国家三网融合协调小组通过了三网融合试点工作方案，方案明确广电将负责 IPTV（网络电视）集成播控平台建设管理，包括EPG 计费管理、通过有线网开展完整的互联网接入、数据传送和IP 电话业务。3首批12个试点城市：（华北）北京、青岛；（东部）上海、南京、杭州；（华南）深圳、厦门；（东北）哈尔滨、大连；（西部）绵阳市；（中部）武汉、长株潭地区。4广电布局先行，年底前一省一网。进而实现全程全网，并组建国家有线电视网络公司。我国在无线通信技术领域的变更我国在无线通信技术领域的变更1G模拟模拟 3GTD-SCDMAWCDMACDMA20002G,2.5GGSM/CDM

47、AB3G/4G/将来将来n移动通信经验了一代，二代；三代正逐步进入市场n国内市场从无到有，直至移动通信大国n国内技术从完全跟踪到主动出击，并努力主导将来n启示：移动通信技术的竞争愈来愈归结为核心技术和相关学问产权（专利和标准等）的竞争。若无法在新一代移动通信技术产生的初期加入竞争行列，就无法在将来的竞争中取得战略性的主动地位。标准标准n目的和作用：通信系统之间的互连互通（互通性和互操作性），形成规模从而降低成本。n组织：由全国性或国际性组织制定，如美国的通信工业委员会TIA（Telecommunications Industry Association），国际组织为ITU（国际电信联盟）。这些

48、组织最终接受由其他机构提出的标准。n标准提出机构，如美国的IEEE，欧洲的ETSI。n问题：标准制定的过程不完善。参与的机构特殊是公司各有自己的算盘，形成的标准不能体现最好的技术，也不能给消费者带来最大的实惠；标准要求在某个时候完成，以后再加入某些创新或改进都特别困难；标准的出台往往带有政治和政府色调。第一代模拟蜂窝电话系统标准第一代模拟蜂窝电话系统标准n美国的AMPS（Advance Mobile Phone Sevice），20世纪70年头由贝尔试验室开发，1983年在美国投入商用。n日本的MCS-L1，1979年开发的基于AMPS的NTT标准。n欧洲的TACS（Total Access

49、Communication System），其增加版为ETACS，1989年在日本接受的JTACS及改进版NTACS。n斯堪迪纳维亚的NMT（Nordic Mobile Telephone）标准。n德国和波兰的C-450标准。其次代数字蜂窝电话系统标准其次代数字蜂窝电话系统标准n欧洲的GSM（Group special Moblie“移动通信特殊小组”，后改为Global Systems for Moblie Communications）n美国的IS-136（早期IS-54North American Digital Cellular标准的演进版，类似于GSM标准）和IS-95（基于CDMA

50、，由高通公司在20世纪90年头初提出）。n日本的PDC（Personal Digital Cellular）标准，1991年建立，1994年被接受，它类似于IS-136。2G2G系统的演进系统的演进n系统要求支持话音和数据业务。2G的增加版都以支持高速分组数据业务为目标。n频段转向更高的频率。在美国，1.9GHz的个人通信系统PCS（Personal Communication System）的频段已拍卖，运营商可自行确定接受何种标准（包括GSM，IS-136，IS-95）；在欧洲，1.8GHz频段的GSM1800或者DCS1800；其次代无绳电话，如DECT和PHS，也运行在1.9GHz频段