現(xiàn)代通信系統(tǒng)論文

1、3無線接入技術(shù)及其應用無線接入技術(shù)分為固定無線接入技術(shù)和移動無線接入技術(shù)兩種。其中，后者 就是我們所熟悉的蜂窩移動電話系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)所采用的技術(shù)，移動無線接入技術(shù)服務的對象是移動終端，即實現(xiàn)移動終端與固定終端或移動終端之間的信 息交換。3.1 移動無線接入技術(shù)移動無線接入技術(shù)主要指用戶終端在較大范圍內(nèi)移動的通信系統(tǒng)的接入技 術(shù)。它主要為移動用戶提供服務，其用戶終端包括手持式、便攜式、車載式電話 等。主要的移動無線接入技術(shù)系統(tǒng)包括：(1)無純電話系統(tǒng)：它可以視為固定電話終端的無線延伸。無純電話系統(tǒng)的 突出特點是靈活方便。固定的無線終端可以同時帶有多個無線子機，子機除和母 機通話外，子機之間還

2、可以通信。主要代表系統(tǒng)是 DECT、PHS和CT2。(2)移動衛(wèi)星系統(tǒng)：通過同步衛(wèi)星實現(xiàn)移動通信聯(lián)網(wǎng)， 可以真正實現(xiàn)任何時 問、任何地點、與任何人的通信。它的最大特點是利用衛(wèi)星通信的多址傳輸方式， 為全球用戶提供大跨度、大范圍、遠距離的漫游和機動靈活的移動通信服務，是 陸地移動通信系統(tǒng)的擴展和延伸，在邊遠的地區(qū)、山區(qū)、海島、受災區(qū)、遠洋船 只、遠航飛機等通信方面更具有獨特的優(yōu)越性。整個系統(tǒng)由三個部分構(gòu)成：空間部分(衛(wèi)星)、地面控制設(shè)備(關(guān)口站)和終端。(3)集群系統(tǒng)：專用調(diào)度指揮無線電通信系統(tǒng)，應用廣泛。集群系統(tǒng)是從 一對一的對講機發(fā)展而來的，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為數(shù)字化多信道基站多用戶撥號系 統(tǒng)，

3、它們可以與市話網(wǎng)互連互通。(4)無線局域網(wǎng)：無線局域網(wǎng)(Wireless LAN )是計算機網(wǎng)絡與無線通信 技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它不受電纜束縛，可移動，能解決因有線網(wǎng)布線困難等帶來 的問題，并且組網(wǎng)靈活，擴容方便，與多種網(wǎng)絡標準兼容，應用廣泛等優(yōu)點。過 去WLAN曾一度增長緩慢，主要原因在于傳輸速率低、成本高、產(chǎn)品系列有限， 而且很多產(chǎn)品不能相互兼容。隨著高速無線局域網(wǎng)標準IEEE802.11的制定以及基于該標準的10Mbps乃至更高速率產(chǎn)品的出現(xiàn)， WLAN已經(jīng)在金融、教育、 醫(yī)療、民航、企業(yè)等不同的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應用。通過移動和無線通信系統(tǒng)接入Internet的方式分為兩大類，一是基於蜂

4、窩的 接入技術(shù)，如 GPRS, 3G等。二是基於局域網(wǎng)的技術(shù)，如 IEEE802.11 WLAN , Bluetooth , HomeRF 等。通過移動和無線通信系統(tǒng)接入Internet彳爰提供的應用分為兩類：一類是通 過標準的終端如筆記本計算機等提供標準的Internet應用；另一類是通過 WAP為具有有限處理能力和顯示屏的終端如手機等提供有限Internet服務，如E-mail ,電子銀行，天氣預報，旅游交通信息等。(5)蜂窩移動通信系統(tǒng)：70年代初由美國貝爾實驗室提出的，在給出蜂窩系統(tǒng) 的覆蓋小區(qū)的概念和相關(guān)理論之后，該系統(tǒng)在 70年代末得到迅速的發(fā)展。第一 代蜂窩移動通信系統(tǒng)即陸上模擬

5、蜂窩移動通信系統(tǒng)，用無線信道傳輸模擬信號； 第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)，采用數(shù)字化技術(shù)，具有一切數(shù)字系統(tǒng)所具有的優(yōu)點， 代表性的是泛歐蜂窩移動通信系統(tǒng) GSM和北美的IS-95 CDMA ;目前二代半系 統(tǒng)如GPRS、CDMA2000-1X 已經(jīng)大規(guī)模商用，為廣大用戶提供可靠、中速的 數(shù)據(jù)業(yè)務服務以及傳統(tǒng)的電話業(yè)務；第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)(3G:中國電信的CDMA2000 中國聯(lián)通的 WCDMA 和中國移動的TD-SCDMA 和WiMax ）也 已經(jīng)走出實驗室，開始在部分國家和地區(qū)開始正式商業(yè)運營。3.2 固定無線接入技術(shù)根據(jù)系統(tǒng)可以提供的帶寬和數(shù)據(jù)接入速率，固定無線接入系統(tǒng)可以分為窄帶系統(tǒng)和寬帶

6、系統(tǒng)。窄帶固定無線接入系統(tǒng)是無線接入技術(shù)的早期形式，因為與傳統(tǒng)的有線環(huán)路相比其建設(shè)周期短、維護容易，而且可以克服某些復雜的地理環(huán) 境限制，所以是有線方式很好的補充，在電信設(shè)施薄弱、又急需提供電信業(yè)務的 發(fā)展中國家得到迅速發(fā)展和推廣。對于地廣人稀、地理環(huán)境復雜的廣大農(nóng)村地區(qū)窄帶固定無線接入是較適合 的通信手段，這其中比較典型的系統(tǒng)為 450MHz FDMA 固定無線接入，其中包 括華為的ETS450、大唐的TSAWF-1、中興的ZXWLL 450M 模擬無線接入通 信系統(tǒng)。但是這類窄帶固定無線接入技術(shù)的應用卻沒有像人們所預期的那樣廣 泛，主要是由于該類系統(tǒng)采用模擬技術(shù)，頻帶利用率低、系統(tǒng)容量小，

7、而且產(chǎn)品 穩(wěn)定性不夠，提供新業(yè)務的能力有限，尤其不能滿足數(shù)據(jù)通信的要求。所以，目 前窄帶固定無線接入系統(tǒng)已經(jīng)逐漸退出了主要市場的競爭。當前寬帶無線接入有以下幾大技術(shù)：LMDS （LocalMultipointDistributeSystem 本地多點分配系統(tǒng)）、MMDS （MultipointMultichannelDistributionSystem多點多信道分配系統(tǒng)）、無線局域網(wǎng)、藍牙及其他（如紅外等）。1 .LMDS,（高頻寬帶、24/26GHZ38GHz）頻譜資源比較多，可以傳輸較 高的速率，但是由于工作于毫米波，受氣候影響大，抗雨衰性能差，降低了在經(jīng) 濟發(fā)達的東南沿海地區(qū)的可用度。目

8、前通常所說的LMDS為第二代數(shù)字系統(tǒng)，主要使用無線ATM傳送協(xié)議，具有標準化的網(wǎng)絡側(cè)接口和網(wǎng)管協(xié)議。LMDS具有更高帶寬和雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c，可以提供多種寬帶交互式數(shù)據(jù)業(yè)務及話音和 圖像業(yè)務，因此人們逐漸將眼光投入帶寬達到 1GHz,幾乎可以提供任何種類的 業(yè)務。我國已完成頻率規(guī)劃，頻段為24.507GHz25.515GHz和25 .757GHz 26 . 765GHz ,但尚未分配。2 .MMDS ,（中頻中寬帶、2GHz5GHz）該頻段傳輸性能好、覆蓋范圍廣、 技術(shù)成熟、良好的抗雨衰性能、擴容性強、組網(wǎng)靈活且成本具有競爭力，是較為 理想的無線接入手段。由于該頻段資源比較緊張，能分給 MMD

9、S的頻段窄，信 道數(shù)少，需用新技術(shù)來提高頻譜利用率。中國（3.4GHz3.43GHz和3.5GHz 3. 53GHz）已經(jīng)分配試用。因為頻段相對緊張，所以格外激發(fā)高效利用頻率的 新技術(shù)大量涌現(xiàn)。3 .無線局域網(wǎng)的主要技術(shù)有 IEEE802. 11b、IEEE802. 11a、IEEE802. 11g、 HiperLAN 等。當前最具代表性的當數(shù)IEEE802 . 11b。1999年9月通過的IEEE802. 11b工作在2. 4GHz2 . 483GHz頻段。802. 11b數(shù)據(jù)速率可以 為 11Mbit /s、5. 5Mbit /s、2Mbit /s、1Mbit /s 或更低，根據(jù)噪音狀況自

10、 動調(diào)整。目前802. 11b已經(jīng)成為WLAN市場上的主流技術(shù)。隨著技術(shù)的成熟 和產(chǎn)品的降價，無線局域網(wǎng)開始大顯身手（如世界杯、大運會）在機場、寫字樓 中廣泛使用。甚至有人斷言，隨著3G的延遲，無線局域網(wǎng)趁勢推廣與普及，高 端移動數(shù)據(jù)用戶被不斷分流，未來無線局域網(wǎng)與3G存在一定的互補與競爭關(guān)系， 愛立信等移動通信設(shè)備廠家已將無線局域網(wǎng)作為未來 3G的一部分。4 .藍牙也是一種使用2. 4GHz2. 483GHz的無線頻帶（ISM頻帶）的通用 無線接口技術(shù)，提供不同設(shè)備間的雙向短程通信。 藍牙的目標是最高數(shù)據(jù)傳輸速率1Mbit /s （有效傳卒U速率為721kbit /s）、最大傳輸距離為10c

11、m10m （增 加發(fā)射功率可達100m）。藍牙的優(yōu)勢是設(shè)備成本低、體積小。 而且，搭配籃牙” 構(gòu)造一個整體網(wǎng)路的成本要比鋪設(shè)線纜低。相對802 . 11x系列和HiperLAN家 族，藍牙的作用不是為了競爭而是相互補充。3.3寬帶無線接入技術(shù)的發(fā)展趨勢通過對當今最著名的無線設(shè)備廠商的產(chǎn)品進行深入的研究和對比之后，可 以看出寬帶無線接入技術(shù)的一些最新技術(shù)亮點：寬帶OFDM技術(shù)、3. 5GHz頻段的24扇區(qū)天線技術(shù)、軟件定義的無線電技術(shù)的應用、調(diào)制階數(shù)和覆蓋面大 小可變的自適應技術(shù)、高效率頻譜成型技術(shù)、自適應動態(tài)時隙分配技術(shù)、自適應 信道估值與碼問干擾對抗技術(shù)、自適應帶寬分配及流量分級管理技術(shù)、中

12、頻與射 頻集成組裝的緊湊型的戶外單元技術(shù)和高級編碼調(diào)制與收信檢測技術(shù)等。從以上技術(shù)亮點中我們可以總結(jié)出寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展的七大趨勢： OFDM 技術(shù)開始興起、多址方式不斷充實、調(diào)制方式向多狀態(tài)化發(fā)展、雙工方式都可選 擇、同時支持電路交換與分組交換、帶寬動態(tài)分配、業(yè)務接口日趨豐富。1.OFDM技術(shù)開始興起OFDM （正交頻分復用）的新型信號調(diào)制復用方法在寬帶無線接入領(lǐng)域的應用 正在逐漸成為一個發(fā)展趨勢，它是從以前的歐洲數(shù)字音頻廣播DAVIC標準中和ADSL中引入的一種技術(shù)。由于 OFDM具有抗多徑傳播能力較強、頻譜利用率 較高的優(yōu)點，同時隨著該技術(shù)的不斷普及，其設(shè)備復雜、信號處理時間較長、發(fā)

13、射功率較大、對非線性極其敏感等缺點將逐漸被克服，目前已有廠家宣稱在2000 年已使OFDM芯片產(chǎn)品化。除了在無線局域網(wǎng)標準中（IEEE802. 11a、 HiperLAN2等）的應用外，有一些廠家在此基礎(chǔ)上發(fā)展出一些專利技術(shù)如Cisco 在無線路由器中采用的 V OFDM ,以及瑞瀾公司3. 5GHz無線接入中的 W- OFDM等。而且現(xiàn)在已經(jīng)明確OFDM將會成為未來數(shù)據(jù)移動系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 之一，因此它越來越成為人們關(guān)注的焦點。2 .多址方式不斷充實多址方式可以被認為是一個濾波問題， 許多用戶同時使用同一頻譜，然后采用 不同的濾波器和處理技術(shù)使不同用戶的信號互不干擾并分別被接收。現(xiàn)在在寬帶無

14、線接入領(lǐng)域中三種主要的多址方式FDMA、TDMA、CDMA都有成功的應用，目前以TDMA +FDMA方式為主流。以LMDS為例，大部分廠商如北 電、阿爾卡特等基本都是采用 FDMA +TDMA方式。在3. 5GHz接入設(shè)備中， 已有部分廠家開始采用CDMA方式，由于CDMA技術(shù)具有更高的頻譜效率、 更強的抗干擾和保密性等優(yōu)點，隨著 CDMA技術(shù)的不斷成熟及成本的降低，相 信它將會成為寬帶無線接入多址方式的重要組成部分。3 .調(diào)制方式向多狀態(tài)化發(fā)展與微波設(shè)備中常用的調(diào)制解調(diào)方式相似，各種寬帶無線接入設(shè)備中主要選擇的 幾種調(diào)制方法是QPSK、16QAM以及64QAM ,分別適應不同帶寬及覆蓋范圍

15、的需求。目前在LMDS系統(tǒng)中，包括P Com、北電、阿爾卡特等在內(nèi)的各廠 家的設(shè)備都能同時提供對這三種調(diào)制方式的支持。在 3. 5GHz接入以及無線局 域網(wǎng)等低頻段領(lǐng)域，目前能支持64QAM的還不多，但正在逐漸成為一種發(fā)展趨 勢。如歐洲的HiperLAN2標準中便提出包括64QAM在內(nèi)的多種調(diào)制方案，大 唐電信推出的3. 5GHzAIRsun設(shè)備是目前市場上為數(shù)不多的支持這種高效率調(diào) 制方式的設(shè)備。4 .雙工方式都可選擇FDD這種雙工方式在無線通信領(lǐng)域中長期占據(jù)統(tǒng)治地位，但是隨著頻率資源的日漸寶貴，這種給頻譜劃分造成很大困難的雙工方式正受到TDD方式的挑戰(zhàn)，TD-SCDMA成為3G的標準之一便

16、是一個有力的佐證。除了具有頻譜利用 率高、功率控制要求低、設(shè)備簡單等優(yōu)點之外，TDD方式的一個很大優(yōu)勢還在于可以方便地實現(xiàn)上下行帶寬間的動態(tài)分配。 當然目前無線電管理局規(guī)劃的包括 3. 5GHz、26GHz等在內(nèi)的大部分寬帶無線接入系統(tǒng)中均采用 FDD的雙工方 式，而允許采用TDD工作方式的只有1 . 9GHz上采用PHS或DECT等少數(shù)窄 帶微蜂窩系統(tǒng)，但不排除TDD將來會成為一種發(fā)展趨勢。5 .同時支持電路與分組交換現(xiàn)代通信發(fā)展的大趨勢之一無疑是網(wǎng)絡應用的分組化，這場深刻的變革已經(jīng)開 始影響通信的每個角落，從核心交換到傳輸再到寬帶無線接入，目前所有寬帶無 線接入系統(tǒng)都選擇了可以對分組業(yè)務的

17、支持，幾乎所有的LMDS設(shè)備都是以ATM平臺為基礎(chǔ)的，而其他的一些較低端的設(shè)備如 BreezeCom （現(xiàn)已被奧維通 收購）的3. 5GHz接入、無線局域網(wǎng)設(shè)備等選擇了以IP為基礎(chǔ)的接入平臺。需 要指出的是，在未來1015年內(nèi)，電信公司的主要任務仍是同時支持電路交換 和分組交換兩種網(wǎng)絡，特別是在接入網(wǎng)這一層，市場對基于電路交換方式的接入 設(shè)備仍有大量需求。這也是為什么一些基于電路交換方式的3. 5GHz寬帶無線接入設(shè)備推出后能受到市場歡迎。 當然以IP為基礎(chǔ)的QoS改進正積極進行，無 線接入朝分組交換方向演進的大趨勢是不容置疑的。6 .動態(tài)帶寬分配目前所有生產(chǎn)寬帶無線接入設(shè)備的廠家都宣稱能提供

18、對帶寬動態(tài)分配的支持， 以大唐電信推出的3. 5GHzAIRsun固定無線接入設(shè)備為例，采用一些獨特的專利技術(shù)，任一單獨的用戶都可以使用靈活的基帶帶寬， 而且和目前很多流行的系 統(tǒng)一樣，可以支持不對稱方案分配。當然由于大部分系統(tǒng)是以FDD方式工作的， 只能在上行或下行一個方向的總帶寬中對各個用戶進行動態(tài)分配，是無法實現(xiàn)上下行帶寬問分配的。目前航天科技推出的一種工作在 5GHz頻段的稱為CB- Access系統(tǒng)采用TDD方式工作，可以實現(xiàn)在上、下行信道間的動態(tài)帶寬分配。7 .業(yè)務接口日趨豐富在接入網(wǎng)這一側(cè)，隨著國家政策的放開，誰經(jīng)營的業(yè)務種類越豐富，誰經(jīng)營的 業(yè)務類型越先進，誰就能在這場接入網(wǎng)的競爭中占據(jù)優(yōu)勢。因此各個運營商都對 業(yè)務接口提出了非常高的要求，而設(shè)備供應商提供的產(chǎn)品業(yè)務接口越豐富， 也就 越受運營商的青睞。顯然，業(yè)務接口的不斷豐富成為廠家日