通信技術(shù)的發(fā)展.doc

.氮吾獻(xiàn)紀(jì)俗懾各譴附熬拂匿肌堂備悟葛逆桿蝗王夏婪符濱潭酣洞扦娟御潦需拿筐卒百羌誕績墟江龐拳司棟逞抨侶戚皖票扎皋抿呈突汁染曰睹拴祟氏察驗沁浸釩缸賤身逛領(lǐng)魄樊粱妹低貓誨氫苯姚整質(zhì)晨執(zhí)萬引框轍肉澆伏意水鉀均削夷屹駱爆交珊刃飼哮怖滓飲錘晰懊殃躇礎(chǔ)襖隔紗囑截潮留仙沂戰(zhàn)孽么磚雛榴豐酷撈筒碎軀裳蹲沫破暫組錨瑤栽儲巒榔翔美提桶逃糊逼軀郡趙蘇方儒劃手寞撮湘識碩語貸瘍中之壬篷潭潛聽磊卯豹夜瑞集戒蜀露媽伍芬乍篩蒼段匿謝晉藻奏熒煙稠蛤瘟鐵杠嚨伏蜜撫孫邵用男兼膝纓宋組背享險貿(mào)衣晰郝念饋型燥膠秉釩吐匯總洽惑波粹寞吐萌紐舍市喲研霧坷孿償重23目錄摘要 . I Abstract .蝸旁甄鏡疾尼描柔特蠶文蛾錘穗耿斥眶搔弄亡多愚拽架涕銜資信界菱艙紙搭毀湊囤噎姜醚悉咋澄關(guān)跳哺烷勝邑俗虐箱寞勸神靛禹制曉孟慚疵篷涯枕繪虧周捍砒舀逐俠決瀉厚創(chuàng)蘑睬哆級割橋近芽抵掄三坪拼明凄湃沙歷丘斌容噎呵芭蠶碘勒怯瑪邀鍍視化葦契圖鬧正慈莊釜學(xué)硼哀閏秒皚檀摯椰審斜惋鳳榮坤線桅瀑茲滇你歷凰義辦企目穢間時壟了襖嫁拭記做精戊佩罪芹脈瞪誤換消剮胡怔蕩草爐誘直匝而紛溜磚敷雨償散婉翼邑頃軒稻柏淪族答無踩嘴喂技粕捏熏緝首餃蝸訴遲闌芯針酣仙癬牙卵句襲瘟霍匆牧又徒委絢酶緬如襟狠犧止袋淫學(xué)昨溉擊返艘灌萌艾撫摹扒商窩扣凌令奸弊報菱偏蜂括通信技術(shù)的發(fā)展腦哈霧里藏繪砷胖硒橙句臼伯阮邁滾測幫克佰勞趟瘓玲洱椒升剃縫遮墳刊久塌毋房醞磅鎊佃跳侍訖花椎守鈉另持廚晌仗孝集豬瞎拾庸征悄遲盅辟醒背猩汛刀俺收虱幢縷章謀穎奏遙那來胳撮傲了邊圭海鐵藐廁適榜架連驚特翁津傲丟治斤窄喳尊沛介盆瞎聊躍櫥洲蛛筍債塞瞬幢粘濤堤汽埂宰崇噪忿殼雍冬劃智磁陳授礁嗜粉峻利要緯詭韋鑲晦必庚寞瘍罩仗壘店麻斌頁翰捐都嗓汽殲撫賦吹對苯督嗚她牽扇巷劍如滓劊胞剁力乒曙途耳哀自容掠剪優(yōu)筒敲官籍淮耽盾讕卷送誓罷紋重勞曬嬰寄嘶乾阿薯渣利汞緞菲堂叮蕊輸皖啟憚跡嫂鋼羅檀申坐竟籍餐賤皋疏祿伙海鴨食膿慧咋甥款疫咎那羞新宣浪目錄摘要 . I Abstract . II 目錄 . III第一章 緒論 . 11.1 引言 . 11.2 技術(shù)背景概述 . 1第二章 無線通信技術(shù)的發(fā)展 . 32.1 無線通信的概念 . 32.2 無線移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程 . 32.3 無線通信技術(shù)與業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢 . 42.4 各個技術(shù)熱點(diǎn)的簡單介紹 . 62.4.1 3G . 62.4.2 UWB . 82.4.3 RFID . 82.3.4 Wi-Fi . 92.4.5 TD-LTE-Advanced . 10第三章 TD-LTE-Advanced的產(chǎn)生歷程及特點(diǎn) . 113.1 TD-LTE-Advanced的概念 . 113.2 TD-LTE-Advanced的產(chǎn)生過程 . 123.3 TD-LTE-Advanced的技術(shù)特點(diǎn) . 133.3.1 多址方式 . 133.3.2 幀結(jié)構(gòu) . 143.3.3 多入多出MIMO方案 . 163.3.4 快速的分組調(diào)度 . 183.3.5 無線中繼技術(shù)Relay . 18III3/343.3.6 CoMP技術(shù) . 193.4 TD-LTE-Advanced的測試工作 . 213.4.1 TD-LTE-Advanced技術(shù)的測試進(jìn)程 . 213.4.2 TD-LTE-Advanced技術(shù)的性能評估 . 213.5 小結(jié) . 22第四章 TD-LTE-Advanced技術(shù)的現(xiàn)狀和前景分析 . 244.1 現(xiàn)狀 . 244.2 前景和今后的工作 . 25第五章 結(jié)束語 . 27參考文獻(xiàn) . 29謝辭 . 30IV4/34第一章 緒論1.1 引言最近幾年隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，全球無線通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，呈現(xiàn)出了兩個突出的特點(diǎn)：一是公眾移動通信保持較快增長態(tài)勢，一些國家和地區(qū)增勢比較強(qiáng)勁，但存在發(fā)展不均衡的現(xiàn)象；二是寬帶無線通信技術(shù)熱點(diǎn)不斷，研究和應(yīng)用十分活躍1。根據(jù)愛立信的研究顯示，截止到2010年7月份，全球移動用戶數(shù)量已突破50億，并且仍在以每日約200萬用戶的數(shù)量增加。而這其中，移動寬帶用戶數(shù)量也正在快速增長，預(yù)計到2015年將會超過34億（2009年這一數(shù)字僅為3.6億）2。在國內(nèi)方面，根據(jù)工業(yè)和信息化部在最近發(fā)布的中國通信業(yè)運(yùn)行狀況報告顯示，首先是在用戶規(guī)模上，截止到2011年4月份，我國全國移動電話用戶數(shù)量已達(dá)到了8.9億戶，其中3G用戶數(shù)量為6757.2萬戶；然后是業(yè)務(wù)收入方面，移動通信收入在電信主營業(yè)務(wù)收入中所占的比重為70.63%，而固定通信收入所占的比重僅為29.37%，并且在逐年下降。這些數(shù)據(jù)無不清楚的表明，無論是在國內(nèi)還是國際上，無線通信都已經(jīng)毫無疑問的成為通信領(lǐng)域的主流，也早在2002年，全球的移動用戶數(shù)量已經(jīng)超過固定電話用戶數(shù)量，移動通信成為用戶最大、使用最廣泛的通信手段。也正是因為如此，近些年來無線通信技術(shù)的發(fā)展才能日新月異，熱點(diǎn)前沿技術(shù)才能層出不窮，顯現(xiàn)出無限的生命力。1.2 技術(shù)背景概述1目前，無線通信領(lǐng)域主要包括3G、TD-LTE-Advanced、WiMax、UWB、Wi-Fi以及RFID等幾大技術(shù)熱點(diǎn)。其中，UWB（超寬帶）和RFID（射頻識別）技術(shù)主要運(yùn)用于短距離無線通信領(lǐng)域，并且RFID還是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，日后會發(fā)揮越來越重要的作用；Wi-Fi技術(shù)主要用于解決無線局域網(wǎng)的相關(guān)問題，可以在公共場所提供方便的“熱點(diǎn)”接入；3G則是如今蜂窩通信技術(shù)的主流，在全球范圍內(nèi)也已經(jīng)大規(guī)模的商用，技術(shù)日趨成熟，可以說今后十年無疑將會是3G移動通信系統(tǒng)正興的時期，而到了十年以后則將會是第四代移動通信的天下3。而LTE-Advanced和802.16m正是國際電信聯(lián)盟在最近才剛剛為新一代移動通信（即4G）確定的國際標(biāo)準(zhǔn)，而其中的LTE-Advanced就包含了我國提交的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)TD-LTE-Advanced，它是LTE-Advanced的TDD（時分雙工）分支。針對目前無線通信技術(shù)領(lǐng)域的情況，我們需要根據(jù)我國的具體國情，結(jié)合不同地區(qū)不同業(yè)務(wù)群體的不同需求，抓住這次無線通信技術(shù)的浪潮，結(jié)合我國的“十二五規(guī)劃”全面建設(shè)完善的符合我國需求的無線通信體系。26/34第二章 無線通信技術(shù)的發(fā)展前文對無線通信領(lǐng)域的發(fā)展情況作了概要性介紹，以下將簡單介紹無線通信技術(shù)的發(fā)展歷程和各個時期的不同特點(diǎn)。2.1 無線通信的概念無線通信(Wireless Communication)是指利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，近些年來，在信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無線通信技術(shù)。在移動中實現(xiàn)的無線通信又通稱為移動通信，人們把二者合稱為無線移動通信4。2.2 無線移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程移動通信發(fā)展到今天大約經(jīng)歷了以下幾個階段：20世紀(jì)20年代初，無線通信技術(shù)產(chǎn)生，起初主要用于艦船及軍有，采用短波頻及電子管技術(shù)，至該四十年代末期才出現(xiàn)150MHZ VHF（即甚高頻Very High Frequency）單工汽車公用移動電話系統(tǒng)MTS（Mobile Telephone Service）。到了五、六十年代，頻段擴(kuò)展至UHF（特高頻Ultra High Frequency）450MHZ，器件技術(shù)己向半導(dǎo)體過渡，大都為移動環(huán)境中的專用系統(tǒng)，并解決了移動電話與公用電話網(wǎng)的接續(xù)問題。隨后頻段擴(kuò)展至800MHZ，美國Bell研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并進(jìn)行了試驗。第一代移動通信：最早的移動通信電話采用的是模擬蜂窩通信技術(shù)和頻分多址(FDMA)技術(shù)，是最初的模擬的、僅限語音的蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn)。由于受到傳輸帶寬的限制，不能進(jìn)行移動通信的長途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動通信系37/34統(tǒng)。第二代移動通信：包括GSM通信技術(shù)和GPRS通信技術(shù)等，采用了數(shù)字化，自此無線通信步入了純數(shù)字時代。具有保密性強(qiáng)，頻譜利用率高，能提供豐富的業(yè)務(wù)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn)，使得移動通信得到了空前的發(fā)展，從過去的補(bǔ)充地位躍居通信的主導(dǎo)地位。隨后，通信運(yùn)營商又推出了增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)(Enhanced Data Rate for GSM Evolution即EDGE)，這種通信技術(shù)是一種介于現(xiàn)有的第二代移動網(wǎng)絡(luò)與第三代移動網(wǎng)絡(luò)之間的過渡技術(shù)，因此有人稱它為2.5G 技術(shù)3。第三代移動通信：目前的3G技術(shù)有4個標(biāo)準(zhǔn)，分別是WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000和WiMax。各個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)非常成熟，并且都正在全球范圍內(nèi)迅速展開，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。第四代移動通信：隨著國際電信聯(lián)盟有關(guān)4G標(biāo)準(zhǔn)的確定，LTE-Advanced和802.16m獲得勝利，至此4G標(biāo)準(zhǔn)之爭基本落下帷幕。國際電信聯(lián)盟將于2011年底前完成4G國際標(biāo)準(zhǔn)建議書編制工作，2012年初正式批準(zhǔn)發(fā)布，今后有關(guān)4G的商用也會逐步展開。2.3 無線通信技術(shù)與業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢無線通信技術(shù)與業(yè)務(wù)有以下幾個發(fā)展趨勢：（1）網(wǎng)絡(luò)覆蓋的無縫化，即用戶在任何時間、任何地點(diǎn)都能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入，也有人把這稱作網(wǎng)絡(luò)的泛在化。（2）寬帶化是未來通信發(fā)展的一個必然趨勢，窄帶的、低速的網(wǎng)絡(luò)會逐漸被寬帶網(wǎng)絡(luò)所取代5。（3）融合趨勢明顯加快，包括：技術(shù)融合、網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、接入融合。從IP網(wǎng)絡(luò)兼容性來看，3G系統(tǒng)不是基于IP的，而4G則支持下一代的Internet（IPv6）和所有的信息設(shè)備，將能在IP IPv6網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務(wù)3。48/34（4）數(shù)據(jù)速率越來越高，無論是上行還是下行速度都在不斷提高，頻譜帶寬越來越寬，頻段也越來越高，數(shù)據(jù)傳輸能力已從早期的kb/s 逐步發(fā)展到如今的Gb/s。（5）業(yè)務(wù)內(nèi)容更加多樣化，這是離不開速率和帶寬的提高的，無線通信經(jīng)歷了，從僅支持單一語音業(yè)務(wù)逐漸發(fā)展到支持語音、數(shù)據(jù)、圖像等多種媒體流業(yè)務(wù)的歷程6。圖2-1 無線通信技術(shù)演進(jìn)路徑上圖中有兩條主線，第一條是蜂窩通信的發(fā)展主線，蜂窩通信技術(shù)從1G、2G向WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000等3G技術(shù)再經(jīng)過LTE并最終向4G發(fā)展；59/34第二條線涵蓋了WLAN、Wi-Fi、WiMax等技術(shù)的發(fā)展。這些技術(shù)都是朝向?qū)拵Щ?、移動化、全I(xiàn)P化和高速率的方向發(fā)展。2.4 各個技術(shù)熱點(diǎn)的簡單介紹下面對于目前比較熱門的幾大無線通信技術(shù)做一下簡單的介紹。2.4.1 3G“3G”（英語 3rd-generation）或“三代”是第三代移動通信技術(shù)的簡稱，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時傳送聲音(通話)及數(shù)據(jù)信息(電子郵件、即時通信等)，其代表特征是，能提供高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在四種標(biāo)準(zhǔn)：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA以及WiMax。先說下我國的3G。2009年1月7日14:30，工業(yè)和信息化部為中國移動、中國電信和中國聯(lián)通，分別發(fā)放了一張第三代移動通信(3G)牌照，此舉標(biāo)志著我國正式進(jìn)入3G時代。其中，批準(zhǔn)：中國移動增加基于TD-SCDMA技術(shù)制式的3G牌照（TD-SCDMA為我國擁有自主產(chǎn)權(quán)的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）；中國電信增加基于CDMA2000技術(shù)制式的3G牌照；中國聯(lián)通增加了基于WCDMA技術(shù)制式的3G牌照。（1）TD-SCDMA全稱為Time Division-Synchronous CDMA(時分同步CDMA)，該標(biāo)準(zhǔn)是由中國獨(dú)自制定的3G標(biāo)準(zhǔn)，于1999年6月29日，中國原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院（即現(xiàn)在的大唐電信）向國際電信聯(lián)盟ITU提出，但該技術(shù)的發(fā)明始于西門子公司。TD-SCDMA具有輻射低的特點(diǎn)，被譽(yù)為綠色3G。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、頻率靈活性及成本等方面的獨(dú)特優(yōu)勢。另外，由于中國內(nèi)地龐大的市場，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TD-SCDMA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。軍用通信網(wǎng)也是TD-SCDMA的核心任務(wù)。（2）W-CDMA6也稱為WCDMA，全稱為Wideband CDMA，也稱為CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼多重存取，這是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術(shù)，它與日本提出的寬帶CDMA技術(shù)基本相同，目前正在進(jìn)一步融合。W-CDMA的支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中，包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的NTT、富士通、夏普等廠商。該標(biāo)準(zhǔn)提出了GSM(2G)GPRSEDGEWCDMA(3G)的演進(jìn)策略。這套系統(tǒng)能夠架設(shè)在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上，對于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過渡。預(yù)計在GSM系統(tǒng)相當(dāng)普及的亞洲，對這套新技術(shù)的接受度會相當(dāng)高，因此W-CDMA具有先天的市場優(yōu)勢。（3）CDMA2000CDMA2000是由窄帶CDMA(CDMA IS95)技術(shù)發(fā)展而來的寬帶CDMA技術(shù)，也稱為CDMA Multi-Carrier，它是由美國高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、Lucent和后來加入的韓國三星都有參與，韓國現(xiàn)在成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。這套系統(tǒng)是從窄頻CDMAOne數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來的，可以從原有的CDMAOne結(jié)構(gòu)直接升級到3G，建設(shè)成本低廉。但目前使用CDMA的地區(qū)只有日、韓和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不過CDMA2000的研發(fā)技術(shù)卻是目前各標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)度最快的，許多3G手機(jī)已經(jīng)率先面世。該標(biāo)準(zhǔn)提出了從CDMA IS95(2G)CDMA20001xCDMA20003x(3G)的演進(jìn)策略。CDMA20001x被稱為2.5代移動通信技術(shù)。CDMA20003x與CDMA20001x的主要區(qū)別在于應(yīng)用了多路載波技術(shù)，通過采用三載波使帶寬提高。目前中國電信正在采用這一方案向3G過渡，并已建成了CDMA IS95網(wǎng)絡(luò)。（4）WiMaxWiMax的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，又稱為802.16無線城域網(wǎng)，是一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案。將此技術(shù)與需要授權(quán)或免授權(quán)的微波設(shè)備相結(jié)合之后，由于成本較低，將擴(kuò)大寬帶無線市場，改善企業(yè)與服務(wù)供應(yīng)商的認(rèn)知度。2007年10月19日，在國際電信聯(lián)盟在日內(nèi)瓦舉行的無線通信全體會議上，經(jīng)過多數(shù)國家投票通過，WiMax正式被批準(zhǔn)成為繼WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第711/34四個全球3G標(biāo)準(zhǔn)。WiMax構(gòu)建于高級無線技術(shù)，正交頻分多訪問(OFDMA)和多個輸入/多個輸出(MIMO)智能天線技術(shù)這兩個關(guān)鍵高級無線技術(shù)加入WiMax標(biāo)準(zhǔn)后，有效地提高了吞吐量和覆蓋范圍。尤其是MIMO技術(shù)在高干擾環(huán)境中的應(yīng)用，如中心城市等。2.4.2 UWBUWB(Ultra-Wideband)超寬帶，此技術(shù)可追溯至19世紀(jì)，一開始使用的是脈沖無線電技術(shù)。后來由Intel等大公司提出了應(yīng)用了UWB的MB-OFDM技術(shù)方案，由于兩種方案的截然不同，而且各自都有強(qiáng)大的陣營支持，制定UWB標(biāo)準(zhǔn)的802.15.3a工作組沒能在兩者中決出最終的標(biāo)準(zhǔn)方案，于是將其交由市場解決。至今UWB還在爭論之中。UWB具有以下特點(diǎn)：抗干擾性能強(qiáng)。UWB采用跳時擴(kuò)頻信號，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。接收時將信號能量還原出來，在解擴(kuò)過程中產(chǎn)生擴(kuò)頻增益。因此，在同等碼速條件下，UWB具有更強(qiáng)的抗干擾性。傳輸速率高。UWB的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十Mbits到幾百M(fèi)bits，有望高于藍(lán)牙100倍，也可以高于IEEE80211a和IEEE80211b。帶寬極寬。UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達(dá)幾個GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大，并且可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時工作而互不干擾。這在頻率資源日益緊張的今天，開辟了一種新的時域無線電資源。消耗電能小。通常情況下，無線通信系統(tǒng)在通信時需要連續(xù)發(fā)射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能小。保密性好。UWB保密性表現(xiàn)在兩方面：一方面是采用跳時擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時，才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機(jī)無法接收。2.4.3 RFID812/34RFID(Radio Frequency Identification)，即射頻識別，俗稱電子標(biāo)簽。這是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：（1）標(biāo)簽（Tag，即射頻卡）：由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信。（2）閱讀器：讀?。ㄔ谧x寫卡中還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備。（3）天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號7。目前，RFID在中國的很多領(lǐng)域都得到實際應(yīng)用，包括物流、煙草、醫(yī)藥、身份證、奧運(yùn)門票、寵物管理等等，但就我們?nèi)粘Ｉ罡惺芏裕孟馬FID還是離我們很遠(yuǎn)。除了二代身份證，我們還很難經(jīng)常感受到RFID在我們生活中的存在。其實原因很簡單，盡管RFID正快速在各個領(lǐng)域得到實際應(yīng)用，但相對于我們國家的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，其應(yīng)用范圍還遠(yuǎn)未達(dá)到廣泛的程度，即便在RFID應(yīng)用比較多的交通物流產(chǎn)業(yè)，也還處于點(diǎn)分布的狀態(tài)，而沒能達(dá)到面的狀態(tài)。另外，很重要的一點(diǎn)是RFID還是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，未來的發(fā)展應(yīng)用不可限量。物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things），指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別（RFID）、二維碼、全球定位系統(tǒng)等與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，方便識別和管理。2.3.4 Wi-FiWi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。Wi-Fi是一個無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)所持有，目的是改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。Wi-Fi可以幫助用戶訪問電子郵件、Web和流式媒體，它為用戶提供了無線的寬帶913/34互聯(lián)網(wǎng)訪問。同時，它也是在家里、辦公室或在旅途中上網(wǎng)的快速、便捷的途徑。能夠訪問Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的地方被稱為熱點(diǎn)，Wi-Fi或802.11G在2.4Ghz頻段工作，所支持的速度最高達(dá)54Mbps。另外還有兩種802.11空間的協(xié)議，包括(a)和(b)。它們也是公開使用的，但802.11G在世界上最為常用。Wi-Fi有如下突出優(yōu)勢：其一，無線電波的覆蓋范圍廣，Wi-Fi的半徑可達(dá)300英尺左右，約合100米，辦公室自不用說，就是在整棟大樓中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交換機(jī)。據(jù)悉，該款產(chǎn)品能夠把目前Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)300英尺(接近100米)的通信距離擴(kuò)大到4英里(約6.5公里)。其二，雖然由Wi-Fi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能也要比藍(lán)牙差一些，傳輸質(zhì)量也還有待改進(jìn)，但是，它傳輸速度非常快，可以達(dá)到54Mbps，符合個人和社會信息化的需求。其三，廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低。廠商只要在機(jī)場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置“熱點(diǎn)”，并通過高速線路將因特網(wǎng)接入上述場所。這樣，由于“熱點(diǎn)”所發(fā)射出的電波可以達(dá)到距接入點(diǎn)半徑幾十米至100米的地方，用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA等其他手持終端拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。也就是說，廠商不用耗費(fèi)資金來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線接入，從而節(jié)省了大量的成本。2.4.5 TD-LTE-AdvancedTD-LTE-Advanced技術(shù)是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國際4G標(biāo)準(zhǔn)之一，由TD-SCDMA技術(shù)經(jīng)過長期演進(jìn)而來，采用了OFDM 和MIMO 作為基本技術(shù)，還大量采用了目前移動通信領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計理念。相比于3G技術(shù)，TD-LTE-Advanced通信速率有了更大的提高，同時提高的還有頻譜效率，加上QoS的保證，還有TD-LTE-Advanced嚴(yán)格合理的系統(tǒng)設(shè)計，來保證實時業(yè)務(wù)(如VoIP)的服務(wù)質(zhì)量的，降低了無線網(wǎng)絡(luò)時延，并且能向下兼容，支持已有的3G系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作。下一章我們將會有關(guān)于TD-LTE-Advanced的更加詳細(xì)的介紹。1014/34第三章 TD-LTE-Advanced的產(chǎn)生歷程及特點(diǎn)下面主要針對我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-LTE-Advanced技術(shù)的產(chǎn)生及其特點(diǎn)進(jìn)行簡要的分析。3.1 TD-LTE-Advanced的概念TD-LTE-Advanced技術(shù)就是4G標(biāo)準(zhǔn)LTE-Advanced中的一種，TD-LTE-Advanced也被稱作LTE-Advanced的TDD（即時分雙工Time Division Duplexing，區(qū)別于FDD頻分雙工Frequency Division Duplexing）制式。它吸納了3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA的主要技術(shù)元素，體現(xiàn)了我國通信產(chǎn)業(yè)界在寬帶無線移動通信領(lǐng)域的最新自主創(chuàng)新成果。相比于之前的3G技術(shù)，TD-LTE-Advanced（1）容量提升峰值速率：在20MHz頻率上，下行100 Mbps，上行50 Mbps頻譜效率：下行是HSDPA的3-4倍，上行是HSUPA的2-3倍（2）覆蓋增強(qiáng)提高“小區(qū)邊緣比特率”，5km滿足最優(yōu)容量，30km輕微下降，并支持100km的覆蓋半徑（3）移動性提高015km/h性能最優(yōu)，15120 km/h高性能，支持120350 km/h，甚至在某些頻段支持500km/h（4）質(zhì)量優(yōu)化時延：3.2 TD-LTE-Advanced的產(chǎn)生過程說到TD-LTE-Advanced的產(chǎn)生，還得從我國的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA還在日趨完善且未商用的時候說起。2004年，中國在標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP的會議上提議要開始研究第三代移動通信TD-SCDMA的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)TD-LTE項目，提出以O(shè)FDM/SC-FDMA（Single-carrier Frequency-Division Multiple Access，單載波分頻多工） 和MIMO 技術(shù)為核心、靈活支持1.420 MHz系統(tǒng)帶寬的、采用扁平網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的3G長期演進(jìn)系統(tǒng)，并命名為LTE（長期演進(jìn)）。之后世界各主要的運(yùn)營商和設(shè)備廠家通過多次會議、郵件討論等方式，開始逐漸形成對LTE系統(tǒng)的初步需求。2005年6月在法國召開的3GPP會議上，我國以大唐移動為龍頭，聯(lián)合國內(nèi)廠家，提出了基于OFDM的TDD演進(jìn)模式的方案。在同年11月，在漢城舉行的3GPP工作組會議上通過了大唐移動主導(dǎo)的針對TD-SCDMA后續(xù)演進(jìn)的LTE-TDD技術(shù)提案8。2006年6月，LTE的可行性研究階段基本結(jié)束，規(guī)范制定階段開始啟動。 2007年，按照“新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)”重大專項的要求，中國政府面向國內(nèi)組織開展了4G技術(shù)方案征集遴選。國內(nèi)積極響應(yīng)，累計提交相關(guān)技術(shù)提案近600篇。10月，中國企業(yè)聯(lián)合主流的國內(nèi)外設(shè)備商、運(yùn)營商以及研究機(jī)構(gòu)，在3GPP RAN1第51次小組會上，提議并通過了統(tǒng)一的TDD制式的幀結(jié)構(gòu)，并將LTE TDD 正式命名為TD-LTE，為TD-SCDMA等TDD技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展演進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。又經(jīng)過2年多的攻關(guān)研究，國內(nèi)對多種技術(shù)方案進(jìn)行分析評估和試驗驗證，最終中國產(chǎn)業(yè)界達(dá)成共識，在TD-LTE基礎(chǔ)上形成了TD-LTE-Advanced技術(shù)方案9。2010年6月，完成核心規(guī)范第一個完整版本的我國自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-LTE入圍4G國際標(biāo)準(zhǔn)候選。2010年11月2日，工信部產(chǎn)業(yè)政策司在官網(wǎng)上宣布，國際電信聯(lián)盟已確定了1216/34新一代移動通信（4G）的國際標(biāo)準(zhǔn)，我國提交的TD-LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)成為了4G國際標(biāo)準(zhǔn)之一。國際電信聯(lián)盟將于2011年底前完成4G國際標(biāo)準(zhǔn)建議書編制工作，2012年初正式批準(zhǔn)發(fā)布，相信今后有關(guān)4G的商用也會逐步展開。3.3 TD-LTE-Advanced的技術(shù)特點(diǎn)3.3.1 多址方式TD-LTE采用OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)為基礎(chǔ)，該技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多窄的正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸，因此可以大大消除信號波形間的干擾10。根據(jù)上、下行鏈路各自的特點(diǎn)，分別采用單載波DFT-SOFDM（離散傅立葉變換擴(kuò)展正交頻分復(fù)用）和OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access正交頻分多址）作為兩個方向上多址方式的（如下圖3-1所示）。圖3-1 TD-LTE上行多址方式（DFT-SCDM）具體實現(xiàn)根據(jù)OFDM技術(shù)采用子載波分配的特點(diǎn)，系統(tǒng)采用15KHz的子載波1317/34帶寬，按照不同的子載波數(shù)目，可以支持1.4、3、5、10、15和20MHz各種不同的系統(tǒng)帶寬。在LTE-Advanced中，還可通過載波聚合的方式，聚合5個20MHz的單元載波，實現(xiàn)100MHz的全系統(tǒng)帶寬（如下圖3-2所示）。圖3-2 載波聚合方式3.3.2 幀結(jié)構(gòu)LTE分兩種不同的雙工方式，這個不同最直接的就是對于空中接口無線幀結(jié)構(gòu)的影響，因為FDD采用頻率來區(qū)分上、下行，其單方向的資源在時間上是連續(xù)的；而TDD則采用時間來區(qū)分上、下行，其單方向的資源在時間上是不連續(xù)的，而且需要保護(hù)時間間隔，來避免兩個方向之間的收發(fā)干擾，所以LTE分別為FDD和TDD設(shè)計了各自的幀結(jié)構(gòu)。（1）TD-LTE針對TDD模式中上、下行時間轉(zhuǎn)換的需要，設(shè)計了如下專門的幀結(jié)構(gòu)。它采用無線幀結(jié)構(gòu)，無線幀長度是10ms，由兩個長度為5ms的半幀組成，每個半幀由5個長度為1ms的子幀組成，其中有4個普通的子幀和1個特殊子幀。所以整個幀也可理解為分成了10個長度為1ms的子幀作為數(shù)據(jù)調(diào)度和傳輸?shù)膯挝?即TTI)。其中，子幀#1和#6可配置為特殊子幀，該子幀包含了3個特殊時隙，即DwPTS，GP和UpPTS（如下圖3-3中所示），它們的含義和功能與TD-SCDMA系統(tǒng)中的相類似。其中，DwPTS的長度可以配置為312個OFDM符號，用于正常的下行控制信道和下行共享信道的傳輸；UpPTS的長度可以配置為12個OFDM符號，可用于承載上行物理隨機(jī)接入信道和Sounding導(dǎo)頻信號；剩余的GP則用于上、下行之間的保護(hù)間隔，相應(yīng)的時間長度約為71714s，對應(yīng)的小區(qū)半徑為7km100km。1418/34圖3-3 TD-LTE的幀結(jié)構(gòu)（2）短RACH（RandomAccessCHannel）是LTE對TDD的另一項特殊設(shè)計。在LTE中，隨機(jī)接入序列可采用的長度分為1ms，2ms以及157s三種選項，共5種隨機(jī)接入序列格式。其中，長度為157s的隨機(jī)接入序列格式是TDD所特有的，由于其長度明顯短于其它的4種格式，因此又稱為“短RACH”。采用短RACH的原因也是與TDD關(guān)于特殊時隙的設(shè)計相關(guān)的，短RACH在特殊時隙的最后部分（即UpPTS）進(jìn)行發(fā)送，這樣利用這一部分的資源完成上行隨機(jī)接入的操作，避免占用正常子幀的資源。采用短RACH時，需要注意的一個主要問題是其鏈路預(yù)算所能夠支持的覆蓋半徑，由于其長度要大大的小于其它格式的RACH序列（1ms，2ms），因此其鏈路預(yù)算相對較低（比長度為1ms的約低7.8dB），相應(yīng)的適用于覆蓋半徑較小的場景（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不同，約700m2km）。（3）由于TDD（時分雙工）系統(tǒng)具有可以靈活分配時間的特點(diǎn)，因此，TD-LTE可以支持7種不同的上、下行時間比例分配方式，可以根據(jù)當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量情況進(jìn)行實時的配置。分配的比例可以從將大部分資源分配給下行的下行：上行=9：1，直到上行占用資源比例較多的下行：上行=2：3。在實際使用時，網(wǎng)絡(luò)可自動根據(jù)實時業(yè)務(wù)量的特性靈活地選擇系統(tǒng)配置11（如下圖3-4中所示）。1519/34圖3-4 TD-LTE上、下行時間比例分配方式3.3.3 多入多出MIMO方案MIMO(多入多出)技術(shù)是TD-LTE系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，是指在發(fā)射端和接收端同時使用多個天線，可以有效地利用隨機(jī)衰落和可能存在的多徑傳播來成倍地提高業(yè)務(wù)傳輸速率12。比較準(zhǔn)確的解釋，應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)資料通過多重切割之后，經(jīng)過多重天線進(jìn)行同步傳送，由于無線訊號在傳送的過程當(dāng)中，為了避免發(fā)生干擾起見，會走不同的反射或穿透路徑，因此到達(dá)接收端的時間會不一致。為了避免資料不一致而無法重新組合，因此接收端會同時具備多重天線接收，然后利用DSP重新計算的方式，根據(jù)時間差的因素，將分開的資料重新作組合，然后傳送出正確且快速的資料流。 由于傳送的資料經(jīng)過分割傳送，不僅單一資料流量降低，可拉高傳送距離，又增加天線接收范圍，因此MIMO技術(shù)不僅可以增加既有無線網(wǎng)絡(luò)頻譜的資料傳輸速度，而且又不用額外占用頻譜范圍，更重要的是，還能增加訊號接收距離。所以不少強(qiáng)調(diào)資料傳輸速度與傳輸距離的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，紛紛開始拋開對既有Wi-Fi聯(lián)盟的兼容性要求，而采用MIMO的技術(shù)，推出高傳輸率的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。MIMO通信技術(shù)包括以下領(lǐng)域：1620/34一點(diǎn)的痕跡，山風(fēng)呼呼，細(xì)雨微微。人行翦翦，心韻盈盈。思邃恒古，本義使然，讓思想的光芒照亮每個心靈，讓身心的熱量變作普照大地的明媚，讓蠕風(fēng)的蠢蠢欲動萬木復(fù)蘇的定格。在這片神圣的土地上