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�(wú)線通信技�(shù)
閱讀�20177�(shí)間:2011-05-19 23:02:55

  �(wú)線通信技�(shù)是當(dāng)前最熱門的技�(shù)之一。無(wú)線通信技�(shù)出現(xiàn)在幾乎所有電子設(shè)�(jì)的每�(gè)�(lǐng)�。近年來(lái)全球通信技�(shù)的發(fā)展日新月異,尤其是近兩三年來(lái),無(wú)線通信技�(shù)的發(fā)展速度與應(yīng)用領(lǐng)域已�(jīng)超過(guò)了固定通信技�(shù),呈�(xiàn)出如火如荼的�(fā)展態(tài)�(shì)� 其中代表性的有蜂窩移�(dòng)通信、寬帶無(wú)線接�,也包括集群通信��(wèi)星通信,以及手�(jī)視頻�(yè)�(wù)與技�(shù)�

起源

  �(wú)線通信技�(shù) 給人們帶�(lái)的影響是�(wú)可爭(zhēng)議的。如今每一天大約有15�(wàn)人成為新的無(wú)線通信用戶,全球范圍內(nèi)的無(wú)線通信用戶�(shù)量目前已�(jīng)超過(guò)2億。這些人包括大�(xué)教授、�(cāng)�(kù)管理員、護(hù)�、商店負(fù)�(zé)�、辦公室�(jīng)理和卡車司機(jī)。他們使用無(wú)線技�(shù)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(wú)線網(wǎng)的研究。在整�(gè)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(qiáng)等優(yōu)�(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)以己之長(zhǎng)�(bǔ)“有線”所短,也贏得了特定市場(chǎng)的認(rèn)�,但也正是因?yàn)�?dāng)�(shí)的無(wú)線網(wǎng)是作為有線以太網(wǎng)的一種補(bǔ)�,遵循了IEEE802.3�(biāo)�(zhǔn),使直接架構(gòu)�802.3上的�(wú)線網(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(jí)等弱�(diǎn),不同廠商的�(chǎn)品相互也不兼�,這一切都限制了無(wú)線網(wǎng)的�(jìn)一步應(yīng)用�

  這樣,制定一�(gè)有利于無(wú)線網(wǎng)自身�(fā)展的�(biāo)�(zhǔn)就提上了議事日程。到1997�6�,IEEE終于通過(guò)�802.11�(biāo)�(zhǔn)�

  802.11�(biāo)�(zhǔn)是IEEE制定的無(wú)線局域網(wǎng) �(biāo)�(zhǔn),主要是�(duì)�(wǎng)�(luò)的物理層(PH)和媒質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC)�(jìn)行了�(guī)�,其中對(duì)MAC層的�(guī)定是重點(diǎn)。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(duì)�(wǎng)�(luò)�(yīng)用是透明�。這樣就使得無(wú)線網(wǎng)的兩種主要用途:“(同網(wǎng)段內(nèi))多�(diǎn)接入”和“多�(wǎng)段互連�,易于質(zhì)�(yōu)�(jià)廉地�(shí)�(xiàn)。對(duì)�(yīng)用來(lái)�(shuō),更重要的是,某種程度上的“兼容”就意味著競(jìng)�(zhēng)開始出現(xiàn);而在IT這�(gè)行業(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�(shù):擴(kuò)頻(SpreadSpectrum)技�(shù);紅外(Infared)技�(shù);窄帶(NarrowBand)技�(shù)。而擴(kuò)頻又分為直接序列(DirectSequence,DS)擴(kuò)頻技�(shù)(簡(jiǎn)稱直�(kuò)),和跳頻(FrequencyHopping,F(xiàn)H)擴(kuò)頻技�(shù)。直序擴(kuò)頻技�(shù),通常又會(huì)�(jié)合碼分多址CDMA技�(shù)。根�(jù)�(yù)�(cè),今后幾年,�(wú)線網(wǎng)在全世界將有較大的發(fā)��

�(fā)展趨�(shì)

  目前,下一代無(wú)線通信系統(tǒng)�(guān)鍵技�(shù)的研究也成為了國(guó)�(nèi)外通信界關(guān)注的熱點(diǎn)。下一代無(wú)線通信的主流是隨時(shí)隨地的無(wú)線通信系統(tǒng)和無(wú)縫的高質(zhì)量無(wú)線業(yè)�(wù),其�(guān)鍵技�(shù)主要包括軟件�(wú)線電、智能天線與MIMO技�(shù)、OFDM技�(shù)以及IPv6技�(shù)。到目前為止,第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)已�(jìn)入商用階�,但是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技�(shù)�(guī)格仍將無(wú)法滿足�(gè)人通信越來(lái)越高的要求。IMT-2000可以支持高質(zhì)量的�(wú)線話音業(yè)�(wù),以及達(dá)2Mb/s的數(shù)�(jù)通信,滿足當(dāng)前要�。但是隨著移�(dòng)用戶�(shù)的劇增和互聯(lián)�(wǎng)的迅速普�,人們希望能隨時(shí)隨地接入不同的無(wú)線網(wǎng)�(luò),獲得各種各樣的服務(wù),而不受時(shí)間地�(diǎn)的限�,且要求的數(shù)�(jù)傳輸速率更高。與此同�(shí),隨著社�(huì)的發(fā)展,人們對(duì)各種�(yè)�(wù)如移�(dòng)Web瀏覽、視頻會(huì)�、移�(dòng)商務(wù)、文件傳輸、Email、遠(yuǎn)程教�、遠(yuǎn)程醫(yī)療、公司和�(shù)�(jù)�(kù)訪問(wèn)等的移動(dòng)Internet接入提出了更多的需�,未�(lái)高速多媒體�(shù)�(jù)傳輸將取代語(yǔ)音業(yè)�(wù)成為新一代無(wú)線通信系統(tǒng)的主流業(yè)�(wù)。下一代無(wú)線通信技�(shù)主要考慮的因素:

 ?�?)無(wú)縫融�。未�(lái)�(wú)線通信要形成一�(gè)以IP為中心的�(wǎng)�(luò)體系�(jié)�(gòu),讓不同�(biāo)�(zhǔn)的通信�(wǎng)�(luò)成為一�(gè)融合�,形成全I(xiàn)P�(wǎng)�(luò)。它要求在不同層面上有多種需�,能夠去除網(wǎng)�(luò)和業(yè)�(wù)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�(jìn)行融合的技�(shù)�

 ?�?)高性能的物理層。未�(lái)�(wú)線通信�(duì)�(shù)�(jù)速率的要求是很高�,要求能提供50-100Mb/s甚至高達(dá)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�(fù)雜的多徑技�(shù)�(lái)處理大量隨機(jī)路徑。當(dāng)帶寬和數(shù)�(jù)率增大時(shí),正交頻分復(fù)用(OFDM)類技�(shù)愈發(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�

 ?�?)靈活和自適�(yīng)的接�。新的更為有效的物理層技�(shù)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(duì)每種資源�(jìn)行可能的快速適��

 ?�?)業(yè)�(wù)和應(yīng)用適配。無(wú)線通信�,對(duì)用戶和業(yè)�(wù)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)�(luò)層和傳輸�、應(yīng)用和�(yè)�(wù)各層都有用武之地�

  1 軟件�(wú)線電技�(shù)

  軟件�(wú)線電(Software Defined Radio)是以現(xiàn)代通信理論為基�(chǔ),以�(shù)字信�(hào)處理為核�,以微電子技�(shù)為支持的通信技�(shù),它為滿足未�(lái)�(gè)人通信需要提供了一條新的思路,是通向未來(lái)�(wú)線通信的橋梁。軟件無(wú)線電突破了傳�(tǒng)的無(wú)線電�(tái)以功能單一、可�(kuò)展性差的硬件為核心的設(shè)�(jì)局限�,強(qiáng)�(diào)以開放性的最�(jiǎn)硬件為通用平臺(tái),盡可能地用可升�(jí)、可重配置不同的�(yīng)用軟件來(lái)�(shí)�(xiàn)各種�(wú)線電功能。其中心思想是:�(gòu)造一�(gè)具有開放性、標(biāo)�(zhǔn)�、模塊化的通用硬件平臺(tái),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�、加密模式、通信�(xié)議等用軟件來(lái)完成,并使寬帶A/D和D/A�(zhuǎn)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(wú)線通信系統(tǒng)。隨�3G技�(shù)不斷地成熟并最終�(jìn)入市�(chǎng)�(jìn)行運(yùn)�(yíng),國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)已�(jīng)開始研究制訂第四代移�(dòng)通信�(biāo)�(zhǔn),并已達(dá)成共�(shí):把移動(dòng)通信系統(tǒng)同其他系�(tǒng)(例如無(wú)限局域網(wǎng)、WLAN 等)�(jié)合起�(lái),產(chǎn)�4G技�(shù),在2010年使�(shù)�(jù)傳輸�(shù)率達(dá)�100Mb/s,以提供更有效的多種�(yè)�(wù),最終實(shí)�(xiàn)商業(yè)�(wú)線網(wǎng)�(luò)、局域網(wǎng)、藍(lán)�、廣播、電視衛(wèi)星通信的無(wú)縫銜接并相互兼容。由于各種技�(shù)的交迭有利于減少開發(fā)的風(fēng)�(xiǎn),所以未�(lái)�4G技�(shù)需要適�(yīng)不同種類的產(chǎn)品的要求。而軟件無(wú)線電技�(shù)則是未來(lái)�(wú)線通信適應(yīng)�(chǎn)品多樣性的基礎(chǔ)。它不僅能減少開�(fā)�(fēng)�(xiǎn),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�(yùn)算器件的�(jià)格,其開放的�(jié)�(gòu)也會(huì)允許多方�(yùn)�(yíng)的介�。同�(shí),由于DSP的使�,也彌補(bǔ)了廉�(jià)RF(Radio Frequency)所造成的不�。在�(shí)際應(yīng)用中� RF部分是昂貴而缺乏靈活性的,通過(guò)使用SDR技�(shù)可彌�(bǔ)其在靈活性上的不�。在4G眾多�(guān)鍵技�(shù)之中,軟件無(wú)線電技�(shù)是通向未來(lái)4G的橋�,由于多種移�(dòng)通信�(biāo)�(zhǔn)的加�,使得現(xiàn)存的移動(dòng)通信�(biāo)�(zhǔn)族變得十分繁�。從近期�(fā)展上看。軟件無(wú)線電技�(shù)可以解決不同�(biāo)�(zhǔn)的兼容�,為�(shí)�(xiàn)全球漫游提供方便� 從長(zhǎng)�(yuǎn)�(fā)展上�,軟件無(wú)線電�(fā)展的目標(biāo)是實(shí)�(xiàn)具有可以根據(jù)�(wú)線電�(huán)境變化而自適應(yīng)地配置收/�(fā)信機(jī)的數(shù)�(jù)速率、調(diào)�、解�(diào)方式、信道編�、譯碼方�,甚至調(diào)整信道頻率、帶寬以及無(wú)線接入方式的智能化無(wú)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(chǔ)上使系統(tǒng)容量。相信隨著SDR 技�(shù)的不斷成熟與�(fā)�,其在未�(lái)�(wú)線通信中的作用�(huì)越來(lái)越突出,這必將加快未�(lái)�(wú)線通信系統(tǒng)的完��

  2 OFDM技�(shù)

  用軟件無(wú)線電技�(shù)解決了未�(lái)�(wú)線通信多標(biāo)�(zhǔn)�(wú)縫兼容和�(chǎn)品多樣化適應(yīng)的問(wèn)題,而高性能高傳輸速率的物理層技�(shù)需要依靠OFDM技�(shù)�(lái)解決。OFDM技�(shù)已廣泛應(yīng)用于DAB、DVB - T/H、IEEE 802. 11a、IEEE 802. 16d、ISDB-T、DMB-T等無(wú)線通信系統(tǒng)中。OFDM思想起源于FDM。在FDM�,所有低速率用戶信號(hào)被獨(dú)立的載波�(diào)制并�(jìn)行并行傳�。因此用戶之間在頻域是獨(dú)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�(gè)用戶信號(hào),子載波之間保留了足夠的保護(hù)間隔,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(hào)�(zhuǎn)換成并行的低速子�(shù)�(jù)�,調(diào)制到在每�(gè)子信道上�(jìn)行傳�。正交信�(hào)可以通過(guò)在接收端采用相關(guān)技�(shù)�(lái)分開,這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ICI�。每�(gè)子信道上的信�(hào)帶寬小于信道的相干帶寬,因此每�(gè)子信道上的可以看成平坦衰落信�,從而可以消除符�(hào)間干�。而且由于每�(gè)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(duì)容易。OFDM相對(duì)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交,就可以從混疊的子載波上分離出�(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�,是未來(lái)�(wú)線通信技�(shù)的候選方案�

我國(guó)�(biāo)�(zhǔn)�

 ?�?)蜂窩移�(dòng)通信:已經(jīng)制訂了由100多�(gè)�(biāo)�(zhǔn)組成�3G系列�(biāo)�(zhǔn);包括了TD-SCDMA、WCDMA、cdma2000系列�(biāo)�(zhǔn);同時(shí)積極參與3GPPs面向未來(lái)的標(biāo)�(zhǔn)制訂�

 ?�?)寬帶無(wú)線接�:SCDMA系列�(biāo)�(zhǔn)、WLAN系列�(biāo)�(zhǔn)(包括與蜂窩移動(dòng)通信的互�、互操作�(biāo)�(zhǔn)�、WiMAX的行�(yè)�(biāo)�(zhǔn)正在制訂��

  �3)數(shù)字集�:我國(guó)已經(jīng)制訂了基于GSM(GT800)和CDMA(GoTa)技�(shù)的數(shù)字集群標(biāo)�(zhǔn)�

 ?�?)短距離通信:UWB、RFID等技�(shù)�(biāo)�(zhǔn)正在研究��

主要的幾�

  �(dāng)前流行的�(wú)線通信技�(shù)有Bluetooth、CDMA2000、GSM、Infrared(IR)、ISM、RFID、UMTS/3GPPw/HSDPA、UWB、WiMAX Wi-Fi和ZigBee。各種無(wú)線通信技�(shù)的適用頻�、調(diào)制方�、作用距�、數(shù)�(jù)率和�(yīng)用領(lǐng)�。這些�(wú)線通信技�(shù)的作用距離與�(shù)�(jù)率的�(guān)�,�(shù)�(jù)率越�,作用距離就越�??捎镁W(wǎng)�(luò)技�(shù)�(kuò)展作用距離而仍然保�?jǐn)?shù)�(jù)��

  �(xiàn)在大多數(shù)蜂窩電話開發(fā)都采�2.5G技�(shù),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(lái),但仍然是總市�(chǎng)份額的一部分�3G將要增長(zhǎng)并在將來(lái)逐步大轉(zhuǎn)�。VoIP over Wi-Fi和WiMAX�(huì)�(diào)整這種增長(zhǎng)趨勢(shì)。另�,多模手機(jī)將覆蓋標(biāo)�(zhǔn)蜂窩電話和VoIP�

  802.11(或Wi-Fi)可能沒有什么新鮮的,但無(wú)論如何它正在蓬勃�(fā)�。標(biāo)�(zhǔn)繼續(xù)工作在改善安全性和服務(wù)�(zhì)�,�(wǎng)�(luò)選項(xiàng)也在�(jì)劃中。高�802.11n將采用多輸入/多輸出技�(shù),在可觀的距離提高速率�100Mbits�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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