無線通信技術是當前最熱門的技術之一。無線通信技術出�(xiàn)在幾乎所有電子設計的每個領�。近年來全球通信技術的�(fā)展日新月異,尤其是近兩三年來,無線通信技術的�(fā)展速度與應用領域已�(jīng)超過了固定通信技�,呈�(xiàn)出如火如荼的�(fā)展態(tài)�� 其中代表性的有蜂窩移動通信、寬帶無線接�,也包括集群通信��(wèi)星通信,以及手機視頻業(yè)務與技��
無線通信技� 給人們帶來的影響是無可爭議的。如今每一天大約有15萬人成為新的無線通信用戶,全球范圍內(nèi)的無線通信用戶�(shù)量目前已�(jīng)超過2�。這些人包括大學教�、倉庫管理員、護�、商店負責人、辦公室�(jīng)理和卡車司機。他們使用無線技術的方式和他們自身的工作一樣都在不斷地更新�
從七十年�,人們就開始了無線網(wǎng)的研�。在整個八十年代,伴隨著以太局域網(wǎng)的迅猛發(fā)�,以具有不用架線、靈活性強等優(yōu)點的無線�(wǎng)以己之長補“有線”所短,也贏得了特定市場的認�,但也正是因為當時的無線�(wǎng)是作為有線以太網(wǎng)的一種補充,遵循了IEEE802.3標準,使直接架構�802.3上的無線�(wǎng)�(chǎn)品存在著易受其它微波噪聲干擾,性能不穩(wěn)�,傳輸速率低且不易升級等弱點,不同廠商的產(chǎn)品相互也不兼�,這一切都限制了無線網(wǎng)的進一步應用�
這樣,制定一個有利于無線�(wǎng)自身�(fā)展的標準就提上了議事日程。到1997�6月,IEEE終于通過�802.11標準�
802.11標準是IEEE制定的無線局域網(wǎng) 標準,主要是對網(wǎng)絡的物理層(PH)和媒質(zhì)訪問控制層(MAC)進行了規(guī)�,其中對MAC層的�(guī)定是重點。各廠商的產(chǎn)品在同一物理層上可以互操�,邏輯鏈路控制層(LLC)是一致的,即MAC層以下對�(wǎng)絡應用是透明�。這樣就使得無線網(wǎng)的兩種主要用途:“(同網(wǎng)段內(nèi))多點接入”和“多�(wǎng)段互連”,易于�(zhì)�(yōu)價廉地實�(xiàn)。對應用來說,更重要的是,某種程度上的“兼容”就意味著競爭開始出�(xiàn);而在IT這個行�(yè),“兼容”就意味著“十倍速度”降臨了�
在MAC層以��802.11�(guī)定了三種�(fā)送及接收技術:擴頻(SpreadSpectrum)技術;紅外(Infared)技�;窄帶(NarrowBand)技術。而擴頻又分為直接序列(DirectSequence,DS)擴頻技術(簡稱直擴�,和跳頻(FrequencyHopping,F(xiàn)H)擴頻技�。直序擴頻技�,通常又會結合碼分多址CDMA技術。根�(jù)預測,今后幾�,無線網(wǎng)在全世界將有較大的發(fā)��
目前,下一代無線通信系統(tǒng)關鍵技術的研究也成為了國內(nèi)外通信界關注的熱點。下一代無線通信的主流是隨時隨地的無線通信系統(tǒng)和無縫的高質(zhì)量無線業(yè)�,其關鍵技術主要包括軟件無線電、智能天線與MIMO技�、OFDM技術以及IPv6技�。到目前為止,第三代移動通信系統(tǒng)已進入商用階段,但是第三代移動通信系統(tǒng)的技術規(guī)格仍將無法滿足個人通信越來越高的要�。IMT-2000可以支持高質(zhì)量的無線話音�(yè)務,以及�2Mb/s的數(shù)�(jù)通信,滿足當前要�。但是隨著移動用戶數(shù)的劇增和互聯(lián)�(wǎng)的迅速普�,人們希望能隨時隨地接入不同的無線網(wǎng)�,獲得各種各樣的服務,而不受時間地點的限制,且要求的數(shù)�(jù)傳輸速率更高。與此同�,隨著社會的�(fā)�,人們對各種�(yè)務如移動Web瀏覽、視頻會�、移動商務、文件傳�、Email、遠程教�、遠程醫(yī)療、公司和�(shù)�(jù)庫訪問等的移動Internet接入提出了更多的需�,未來高速多媒體�(shù)�(jù)傳輸將取代語音業(yè)務成為新一代無線通信系統(tǒng)的主流業(yè)�。下一代無線通信技術主要考慮的因素:
�1)無縫融�。未來無線通信要形成一個以IP為中心的�(wǎng)絡體系結�,讓不同標準的通信�(wǎng)絡成為一個融合體,形成全IP�(wǎng)�。它要求在不同層面上有多種需�,能夠去除網(wǎng)絡和�(yè)務提供者之間的接入障礙,所有的這些需要一種將多網(wǎng)的功能進行融合的技術�
?�?)高性能的物理層。未來無線通信對數(shù)�(jù)速率的要求是很高的,要求能提�50-100Mb/s甚至高達1Gb/s的數(shù)�(jù)�,這需要以高性能的物理層作為支持。高�(shù)�(jù)率使信道成為真正的寬�,這就需要更復雜的多徑技術來處理大量隨機路徑。當帶寬和數(shù)�(jù)率增大時,正交頻分復用(OFDM)類技術愈�(fā)具有吸引�。也可以采用更有效的�(diào)制和編碼方案,使得信道容量更接近香農(nóng)極限�
�3)靈活和自適應的接入。新的更為有效的物理層技術將需要更多的適配�?;驹瓌t就是使可行的�(diào)�、編碼方案和鏈路�(zhì)量相匹配。為了在可變信道條件下獲得更高數(shù)�(jù)�,需要在每一層對每種資源進行可能的快速適��
?�?)業(yè)務和應用適配。無線通信�,對用戶和業(yè)務需求的適配也是需要的。適配性在頻譜利用(智能頻譜)、物理層、MAC (媒體接人控制)和鏈路層、網(wǎng)絡層和傳輸層、應用和�(yè)務各層都有用武之��
1 軟件無線電技�
軟件無線電(Software Defined Radio)是以現(xiàn)代通信理論為基�,以�(shù)字信號處理為核心,以微電子技術為支持的通信技�,它為滿足未來個人通信需要提供了一條新的思路,是通向未來無線通信的橋�。軟件無線電突破了傳�(tǒng)的無線電臺以功能單一、可擴展性差的硬件為核心的設計局限�,強�(diào)以開放性的最簡硬件為通用平臺,盡可能地用可升�、可重配置不同的應用軟件來實�(xiàn)各種無線電功�。其中心思想是:構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺,將各種功能,如工作頻段、調(diào)制解�(diào)類型、數(shù)�(jù)格式、編碼方�、加密模�、通信�(xié)議等用軟件來完成,并使寬帶A/D和D/A轉換器盡可能靠近天線,以研制出具有高度靈活�、開放性的新一代無線通信系統(tǒng)。隨�3G技術不斷地成熟并最終進入市場進行運營,國際電信聯(lián)盟(ITU)已�(jīng)開始研究制訂第四代移動通信標準,并已達成共識:把移動通信系統(tǒng)同其他系�(tǒng)(例如無限局域網(wǎng)、WLAN 等)結合起來,產(chǎn)�4G技�,在2010年使�(shù)�(jù)傳輸�(shù)率達�100Mb/s,以提供更有效的多種�(yè)�,最終實�(xiàn)商業(yè)無線�(wǎng)�、局域網(wǎng)、藍牙、廣�、電視衛(wèi)星通信的無縫銜接并相互兼容。由于各種技術的交迭有利于減少開�(fā)的風�,所以未來的4G技術需要適應不同種類的�(chǎn)品的要求。而軟件無線電技術則是未來無線通信適應�(chǎn)品多樣性的基礎。它不僅能減少開�(fā)風險,還更易于開�(fā)系列型產(chǎn)�。此�,它還減少了硅芯片的容量,從而削減了運算器件的價�,其開放的結構也會允許多方運營的介入。同時,由于DSP的使�,也彌補了廉價RF(Radio Frequency)所造成的不�。在實際應用�� RF部分是昂貴而缺乏靈活性的,通過使用SDR技術可彌補其在靈活性上的不足。在4G眾多關鍵技術之�,軟件無線電技術是通向未來4G的橋�,由于多種移動通信標準的加�,使得現(xiàn)存的移動通信標準族變得十分繁�。從近期�(fā)展上看。軟件無線電技術可以解決不同標準的兼容�,為實現(xiàn)全球漫游提供方便� 從長遠發(fā)展上看,軟件無線電發(fā)展的目標是實�(xiàn)具有可以根據(jù)無線電環(huán)境變化而自適應地配置收/�(fā)信機的數(shù)�(jù)速率、調(diào)�、解�(diào)方式、信道編�、譯碼方式,甚至�(diào)整信道頻�、帶寬以及無線接入方式的智能化無線通信系統(tǒng),從而更加充分地利用頻譜資源,在滿足用戶QoS(Quality of Service)要求的基礎上使系統(tǒng)容量。相信隨著SDR 技術的不斷成熟與發(fā)展,其在未來無線通信中的作用會越來越突出,這必將加快未來無線通信系統(tǒng)的完善�
2 OFDM技�
用軟件無線電技術解決了未來無線通信多標準無縫兼容和�(chǎn)品多樣化適應的問�,而高性能高傳輸速率的物理層技術需要依靠OFDM技術來解決。OFDM技術已廣泛應用于DAB、DVB - T/H、IEEE 802. 11a、IEEE 802. 16d、ISDB-T、DMB-T等無線通信系統(tǒng)�。OFDM思想起源于FDM。在FDM�,所有低速率用戶信號被獨立的載波�(diào)制并進行并行傳輸。因此用戶之間在頻域是獨立的。為了防止各用戶載波的相互干擾和更容易地解調(diào)出每個用戶信號,子載波之間保留了足夠的保護間�,頻譜利用率是很低的。OFDM核心思想是:將信道分成若干正交子信道,將高速數(shù)�(jù)信號轉換成并行的低速子�(shù)�(jù)�,調(diào)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干帶�,因此每個子信道上的可以看成平坦衰落信道,從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部�,信道均衡也變得相對容易。OFDM相對于非正交的多載波的不同是它允許子載波頻譜部分重疊,只要滿足子載波間互相正�,就可以從混疊的子載波上分離出數(shù)�(jù)信息。由于OFDM允許子載波頻譜混�,其頻譜效率大大提高,因此是一種高效的�(diào)制方式,是未來無線通信技術的候選方案�
?�?)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TD-SCDMA、WCDMA、cdma2000系列標準;同時積極參與3GPPs面向未來的標準制訂�
?�?)寬帶無線接�:SCDMA系列標準、WLAN系列標準(包括與蜂窩移動通信的互�、互操作標準)、WiMAX的行�(yè)標準正在制訂��
?�?)數(shù)字集�:我國已經(jīng)制訂了基于GSM(GT800)和CDMA(GoTa)技術的�(shù)字集群標準�
?�?)短距離通信:UWB、RFID等技術標準正在研究中�
當前流行的無線通信技術有Bluetooth、CDMA2000、GSM、Infrared(IR)、ISM、RFID、UMTS/3GPPw/HSDPA、UWB、WiMAX Wi-Fi和ZigBee。各種無線通信技術的適用頻段、調(diào)制方式、作用距�、數(shù)�(jù)率和應用領域。這些無線通信技術的作用距離與數(shù)�(jù)率的關系,�(shù)�(jù)率越�,作用距離就越�。可用網(wǎng)絡技術擴展作用距離而仍然保持數(shù)�(jù)��
�(xiàn)在大多數(shù)蜂窩電話開發(fā)都采�2.5G技�,如CDMA2000、GSM/GPRS/EDGE和它們的變異。UMTS/3GPP 3G蜂窩電話和系�(tǒng)正在不斷地涌�(xiàn)出來,但仍然是總市場份額的一部分�3G將要增長并在將來逐步大轉�。VoIP over Wi-Fi和WiMAX會調(diào)整這種增長趨勢。另�,多模手機將覆蓋標準蜂窩電話和VoIP�
802.11(或Wi-Fi)可能沒有什么新鮮的,但無論如何它正在蓬勃�(fā)�。標準繼�(xù)工作在改善安全性和服務�(zhì)�,�(wǎng)絡選項也在計劃中。高�802.11n將采用多輸入/多輸出技�,在可觀的距離提高速率�100Mbits�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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