移动通信技术体制的演进过程和发展历程研究

移动通信技术体制的演进过程和发展历程研究 第一章 移动通信的概述 .................................................... 3 1.1 移动通信的概念 ............................................................................................................... 3 1.2移动通信的发展与应用趋势 ............................................................................................ 5 1.3 移动通信的主要特点及系统构成 ................................................................................... 8 第二章 移动通信技术在未来的发展与应用 .................................... 10 2.1 4G技术的无线接入 ........................................................................................................ 10 2.2 光通信技术 ..................................................................................................................... 11 2.3 物联网技术 ..................................................................................................................... 12 第三章 未来移动通信的关键技术 ............................................ 13 3.1 无线信道的特点 ............................................................................................................. 14 3.2 OFDM系统地基本原理 .................................................................................................. 16 3.3 分布式天线系统 ............................................................................................................. 17 参考文献: ............................................................... 21 1 移动通信技术体制的演进过程和发展历程研究 摘 要: 本文简单讲述了移动通信的发展历程,将其分成五个阶段. 详述了 1 到 4G 通信技术的特点,主要技术,性能指标和关键技术及 相应的优缺点,并对各个阶段的技术进行 了比较; 然后分析了世界 移动通信的整体发展趋势. 最后给出我国的移动通信方面的发展历 程,我国移动通信网络的规模和用户总量均居世界第一。 关键词: 移动通信 发展历程 趋势 GSM CDMA History and Trend of Mobile Communication Abstract: This paper briefly introduces the development of mobile communication. And put it into five periods. It also tells us the special parts of mobile communication from the first to fourth generation and the difference between them. Then the trend of its development is predicted .Last, the mobile communication development of China is expressed, the scale and the Amount of which is the first in the world. Key words: mobile communication system ; development course ; trend; Indexing Cam Dynamics Model 2 第一章 移动通信的概述 1.1 移动通信的概念 移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技术的发展，特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展，移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上 通信网中和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来，移动通信已成为现代不可缺少并发展最快的通信方式之一。 现代移动通信技术的发展始于本世纪20年代，大致经历了五个发展阶段。 第一阶段从本世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30,40MHz可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。 第二阶段从40年代中期至60年代初期。在此期间内，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，随后，西德(1950年)、法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过 渡，接续方式为人工，网的容量较小。 第三阶段从60年代中期至70年代中期。在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(1MTS)，使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。德国也推出了具有相同技术水平的B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。 第四阶段从70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。1983年，首次在芝加哥投入商用。同年12月，在华盛顿也开始启用。之后，服务区域在美国逐渐扩大。到1985年3月已扩展到47个地区，约10万移动用户。其它工业化国家也相继开发出蜂窝式公用移动通信网。日本于1979年推出800MHz汽车电话系统(HAMTS)，在东京、大胶、神户等地投入商用。西德于1984年完成C网，频段为450MHz。英国在1985年开发出全地址通信系统(TACS)，首先在伦敦投入使用，以后覆盖了全国，频段为900MHz。法国开发出450系统。加拿大推出450MHz移动电话系统MTS。瑞典等北欧四国于1980年开发出NMT-450移动通信网，并投入使用，频段为450MHz。 3 这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几方面技术进展所提供的条件。首先，微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性，各种轻便电台被不断地推出。其次，提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加，大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索新体制。在这方面最重要的突破是贝尔试验室在70年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即所谓小区制，由于实现了频率再用，大大提高了系统容量。可以说，蜂窝概念真正解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。 第五阶段从80年代中期开始。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。 回顾移动通信的发展历程，移动通信的发展大致经历了几个发展阶段:第一代移动通信技术主要指蜂窝式模拟移动通信，技术特征是蜂窝网络结构克服了大区制容量低、活动范围受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信。使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。第三代移动通信的主要特征是除了能提供第二代移动通信系统所拥有的各种优点，克服了其缺点外，还能够提供宽带多媒体业务，能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务，并能实现全球漫游。现在用的大多是第二代技术，第三代技术还不太成功，但已有了第四代技术的设想。第四代移动通信系统(4G)标准比第三代具有更多的功能。 4 1.2移动通信的发展与应用趋势 .无线通信发展历程 ? 4G技术实施 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 通过 2008 全球移动通信用户15亿 2004 宽带3G移动通信商用 2002 数字移动通信商用 1994 法拉第/1831 1985 模拟移动通信商用 麦克斯韦尔/1865 1973 摩托罗拉发明手机 赫兹/1887 1948 信息论 1941 雷达技术在二战期间诞生 1933 FM调制 1920 AM调制 1906 真空管诞生 1897 马可尼发明无线电报通信 ?.蜂窝移动通信的飞速发展 第一代移动通信系统采用了模拟调制技术和FDMA接入方式，在使用中暴露 出了很多缺点，例如设备体积大成本高，频谱利用率低，保密性差，只能提供低 速语音业务等 典型的通信系统有: 先进移动电话业务(AMPS: Advanced Mobile Phone System) 欧移动电话标准(NMS: Nordic Mobile Telephone Standard) 第二代移动通信系统采用了数字调制技术以及TDMA或CDMA接入方式，具 有频谱利用率较高、保密性好、系统容量大、接口标准明确等优点。很好地满 足了人们对语音业务以及低速数据业务的需求，因此在世界范围内得以广泛应 用。 典型的通信系统有: 全球移动通信系统(GSM: Global System for Mobile) 个人手提电话系统(PHS: Personal Handy-phone System) 个人接入通信系统(PACS: Personal Access Commun. System) IS-54系统与IS-95系统 第三代移动通信系统是宽带数字通信系统，其设计目标是实现144Kbps的 5 车载通信速率、384Kbps的步行通信速率和2Mbps的室内通信速率;在业务 上更加重视移动多媒体业务，能提供多种类型的高质量多媒体业务，语音业 务占的比重越来越小;能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力并与固定网 络相互兼容。第三代移动通信技术的标准化工作由3GPP和3GPP2两个标准化 组织来推动和实施。 目前在世界范围内影响最广泛的第三代移动通信系统标准为WCDMA和 CDMA2000 以及TD-SCDMA 我国移动通信发展历程 ?. ?.21世纪前10年的无线通信技术 6 ?.各种无线通信技术互为补充共同发展 ?.近距离无线通信:构造个人与家庭网络 , 使你摆脱电线、电缆的约束，在各种家用电气和掌上设备之间方便的传 送信息; , 在下班的路上就能开启家中的所有电器; , 出差的路途上就能看到你家中任何情况; , „„ ?.射频标签技术:让物体能够与人通信 , 未来每个物体都带有一个无线接收和发射装置; , 每个物体都能应答你，不再为丢失你的钥匙、你的钢笔而烦恼; , 取得现有的条形码，物流管理变得极为方便; , 恐怖分子无处藏身; , „„ ?.无线自组织网络:军事、救灾„„ 7 ?.技术快速进步为无线通信带来美好发展前景 , 高速的数字信号处理 , 超大规模集成电路等技术 , 数字电路和射频电路制造技术 , 微处理器技术 , Internet网络技术 „„ 1.3 移动通信的主要特点及系统构成 ?与固定通信相比，移动通信主要存在以下几方面的特点: 1.必须利用无线电波进行信息传输 移动通信是借助无线电波进行信息传输的，通信中的用户可以在一定范围 内自由活动，其位置不受束缚，但无线电波的传播特性在一些情况下很差。 一方面，电波传播的环境十分复杂，会遭受到各种衰落的影响，电波不仅会 随着传播距离的增加而发生传播损耗，并且会受到地形、地物的遮蔽而发生 阴影衰落，而且电波在传播时会存在反射、绕射、衍射等，将从多条路径到 达接收端，这种多径信号的幅度、相位和到达时间都不一样，它们相互叠加 会产生多径衰落;另一方面，移动用户的快速移动会使其接受信号中含有附 加频率的变化，产生随机调频，即发生了所谓的多普勒效应，从而影响通信 质量。 2通信环境存在十分复杂的干扰 在移动通信系统工作于一个多频率、多电台同时工作的开放环境中，会受到各种各样的干扰。这些干扰中有常见的外部干扰，如天线干扰、工业干扰、信道噪声等，也有来自系统本身的内部干扰，如邻频道干扰、同频干扰、互调干扰等。因此，抗干扰措施在移动通信系统的设计过程中显得尤为重要。 8 3.可利用的频率资源有限 在移动通信中，随着移动用户数的不断增加，可利用的频率资源将十分有限。为解决这一矛盾，一方面要开发新的频段，另一方面要采用各种新技术和新措施，缩小频道间隔、提高频率复用等，以提高频率谱利用率。 4.网络管理控制复杂 根据通信地区的不同需要，移动通信网络可以组成带状、面状或立体状等，可以单网运行，也可以多往并行并实现互联互通。为此，移动通信网络必须具备很强的管理和控制功能，诸如用户的登记和定位，通信链路的建立和拆除，信道的分配和管理，通信的计费、鉴权、安全和保密管理以及用户过境切换和漫游的控制等。 5.移动设备必须适用于可变的移动环境 对手机的主要要求是体积小、重量轻、省电、操作剪刀和携带方便等。车载台和机载台除要求操作简单和维修方便外，还应保证在震动、冲击、高低温变化等恶劣环境中正常工作。 ?移动通信系统的构成 移动通信系统是移动用户之间、移动用户与固定用户之间，以及固定用户与移动用户之间，能够建立许多信息传输通道的传输系统。系统中主要包括无限收发信机、交换控制设备等。 9 第二章 移动通信技术在未来的发展与应用 纵观目前的移动通信状况，在未来移动通信至少在此三个领域有很大的发展与广阔的应用。即4G技术的无线接入、光通信技术、物联网技术。 2.1 4G技术的无线接入 1. 4G的定义 就目前来说,,没有第四代移动通信(4G)的确切定义,但比较认同的解释是“第四代移动通信可称为宽带接入和分布网络,具有非对称的和超过2Mbit/s的数据传输能力.它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统、互操作的广播网络和卫星系统等。此外，第四代移动通信系统将是多功能集成的宽带移动通信系统，可以提供的数据传输速率高达100Mbit/s，甚至更高，也是宽带接入ip系统”。简单而言，4G是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路。这样，在有限的频率资源上实现搞速率和大容量，需要频谱效率极高的技术。 4G标准比3G标准具有更多的功能，在不同的固定无线平台和跨越不同频带的网络中，4G课提供无线服务，并可在任何地方实现宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信)，提供信息通道意外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。同时，4G系统还是多功能集成的宽带移动通信系统和宽带接入系统 10 2. 4G的网络体系结构 服务于应用 XDSL WLAN 基于IPv6的核心网 互操作的多媒体接入系统 2G的无管波网络 线空中接 口 3G的无线 空中接口 3. 4G的关键技术 第四代移动通信(4G)系统的无线接入网如果沿用传统蜂窝结构,很难满足设计要求 以后可能用于4G系统的改进蜂窝结构,如光纤无线电(RoF)、分布式接收站、多跳无线接入蜂窝、簇-蜂窝,以及全新设计的非蜂窝结构,如Adhoc和分布无线通信系统. 并且普遍认为采用分布式处理/控制和多跳技术的无线接入网比传统蜂窝接入网更符合4G系统的要求。 2.2 光通信技术 1.光通信的特点 通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。通信技术发展的历史就是一个不断提高载波频率，增加传输容量和传输距离的历史。 电缆通信和微波通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。虽然光波和点播都是电磁波，但是频率差别很大。在电磁波谱中，传输的介质有毫米波、 9~11微波波导、金属导线及无线电波的大气,且使用的频率数量级范围为:1010。 14~15而现在的光纤使用的频率数量级范围为:1010.综上所述,光纤与传统的金属同轴电缆相比具有不可比拟的优越性: 1) 巨大的传输容量 这是光纤通信优于其它通信的最显著的特点,光纤使用的频率数量级范围是45常用微波的10~10. 2) 极低的传输损耗 11 光纤的传输损耗比电缆的低得多,因此光纤传输比电缆传输的中继距离长得多. 3) 抗电磁干扰 光纤是由电绝缘的石英材料制成的,它不怕电磁干扰,也不受外界光的影响.在核辐射的环境中,光纤通信也能正常进行. 4) 信道串扰小,保密性好 光纤的结构保证了光在传输中很少向外泄露,因而在光线中传输的信号之间 更不易被窃听,保密性由于传统的电通信方式. 不会产生串扰, 5) 尺寸小、重量轻，安全、易敷设 6) 寿命长 由于光缆具有更强烈的适应环境变化和抗腐蚀的能力，光纤通信系统远比金属设施的使用寿命长。 2.光通信在未来的应用 根据我国目前的国情可以知道自由空间光通信的技术可以实现光纤到桌面，完成语音、数据、图像的高速传输，拉动了声讯服务业和互动影视传播，实现了“三网融合”，有利于电子政务、电子商务、远程教育及远程医疗的 发展，并产生了巨大的效益。 目前光技术的两个主要发展为WDM和PON，这两个已经相对比较成熟。多业务传输发展平台包括两个方面，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。展望未来，在光通信领域有几个发展热点，即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。 2.3 物联网技术 概念 1.物联网的 物联网通俗点来说，物联网是“实物互联网”的简称。实物互联网可进一步诠释为利用互联网基础设施构架物联网体系，实现对入网物品的感知、传输与应用。 12 2.物联网的特点 物联网具备几个主要的特征:互联网特征，即让需要联网的“物”能够实现互联互通; 识别与通信特征即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别以及物与物通信(M2M)的功能。 智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。 3. 物联网有3种应用架构模型 一是基于RFID的应用架构，电子标签可能是3类技术体系中最灵活的能够把“物”改变成为智能物件的，它的主要应用是把移动和非移动资产贴上标签，实现各种跟踪和管理。 二是基于传感网络应用的架构，一般主要是指无线传感网络(WSN)，此外还有视觉传感网(VSN)、人体传感网(BSN)等其他传感网 三是基于M2M应用架构，业界认同的M2M理念和技术架构覆盖的范围应该是最广泛的，包含了EPCGlobal和WSN的部分 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ，也覆盖了有线和无线两种通信方式;M2M也覆盖和拓展了工业信息化(两化融合)中传统的SCADA系统。 4.物联网要用到的技术 在物联网整个框架中EPCglobal提出了Auto-ID系统的5大技术组成，分别是EPC(电子产品码)标签、RFID标签阅读器、ALE中间件实现信息的过滤和采集、EPCIS信息服务系统、信息发现服务(包括ONS和PML);其他技术还包括射频识别技术(RFID)、无线传感网络技术(WSN)、微电子机械系统技术、专用集成电路与嵌入式软件技术(SOC)等。 第三章 未来移动通信的关键技术 移动通信的发展是庞大的，它需要多项高新技术的支持，未来移动通信的关键技术可能主要有信道建模理论、调制编码技术、分集接收技术、信道均衡技术、多用户检测技术、智能天线技术、功率控制技术、切换技术、无线网络技术、高速分组接入技术等。 在其中最主要的知识点有: , 无线信道特点 , MIMO系统的基本原理 13 , OFDM系统地基本原理 , 分布式天线系统 , 多用户分集技术 , 分层覆盖网络结构 3.1 无线信道的特点 移动信道是一个非常复杂的动态信道，取决于用户所在地点环境条件，其信道参数是时变的。利用这类复杂的移动信道进行通信，首先必须分析和掌握信道的基本特点和实质，然后才能针对存在的问题一一对症下药给出相应技术解决方案 任何一种通信系统都是围绕着如何完成通信的三项基本指标——有效性，可靠性和安全性进行不断的优化。 1. 移动通信信道的主要三个特点 1)传播的开放性(直射波、反射波、绕射波) 2)接收地点地理环境的复杂性与多样性 3)通信用户的随机移动性 2. 三类不同层次的损耗 1) 路径传播损耗 2) 慢衰落损耗 空间选择性快衰落 3) 快衰落 频率选择性快衰落 时间选择性快衰落 3. 移动通信四种主要效应 1) 阴影效应 由大型建筑物和其它物体的阻挡，在电波传播的接收区域中产生传播半盲区。它类似于太阳光受阻挡后可产生的阴影，光波的波长较短，因此阴影可见，电磁波波长较长，阴影不可见，但是接收终端与专用仪表可以测试出来 多普勒效应 2) 它是由于接收用户处于高速移动中比如车载通信时传播频率的扩散而引起的，其扩散程度与用户运动速度成正比。这一现象只产生在高速(?70km/h)车载通信时，而对于通常慢速移动的步行和准静态的室内通信，则不予考虑 3) 远近效应 由于接收用户的随机移动性，移动用户与基站之间的距离也是在随机变化， 14 若各移动用户发射信号功率一样，那么到达基站时信号的强弱将不同，离基站近者信号强，离基站远者信号弱。通信系统中的非线性将进一步加重信号强弱的不平衡性，甚至出现了以强压弱的现象，并使弱者，即离基站较远的用户产生掉话(通信中断)现象，通常称这一现象为远近效应。 4) 多径效应 由于接收者所处地理环境的复杂性、使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号，还有从不同建筑物反射过来以及绕射过来的多条不同路径信号。而且它们到达时的信号强度，到达时间以及到达时的载波相位都是不一样的。所接收到的信号是上述各路径信号的矢量和，也就是说各径之间可能产生自干扰，称这类自干扰为多径干扰或多径效应。这类多径干扰是非常复杂的，有时根本收不到主径直射波，收到的是一些连续反射波等等。 4. 三类多径干扰 1) 第一类多径干扰:是由于快速移动用户附近的物体的反射而形成的干扰 信号，其特点是由于用户的快速移动因此在信号的频域上产生了多普勒 (Doppler)频移扩散，而引起信号在时域上时间选择性衰落。 2) 第二类多径干扰:用户信号由于远处的高大建筑物与山丘的反射而形成 的干扰信号。其特点是传送的信号在空间与时间上产生了扩散。空域上 波束角度的扩散将引起接收点信号产生空间选择性衰落，时域上的扩散 将引起接收点信号产生频率选择性衰落。 3)第三类多径干扰:它是由于接收信号受基站附近建筑物和其它物体的反 射而引起的干扰。其特点是严重影响到达天线的信号入射角分布，从而 引起信号在空间的选择性衰落。 三类多径干扰的示意图 15 3.2 OFDM系统地基本原理 1) OFDM的优点 , 抗衰落能力强 OFDM把用户信息通过多个子载波传输，在每个子载波上的信号时间就相 应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍，使OFDM对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力更强。同时，通过子载波的联合编 码，达到了子信道间的频率分集的作用，也增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力。因此，如果衰落不是特别严重，就没有必要再添加时域均衡器。 频率利用率高 OFDM允许重叠的正交子载波作为子信道，而不是传统的利用保护频带分离子信道的方式，提高了频率利用效率。 适合高速数据传输 OFDM自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪音背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候，采用效率高的调制方式。当信道条件差的 时候，采用抗干扰能力强的调制方式。再有，OFDM加载算法的采用，使系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送。因此，OFDM技术 非常适合高速数据传输。 抗码间干扰能力强 16 ISI是数字通信系统中最主要的干扰之一， 它与加性的噪声干扰不同，是一种乘性的干扰。造成码间干扰的原因有很多，实际上，只要传输信道的频带是 有限的，就会造成一定的码间干扰。OFDM由于采用 了循环前缀，对抗码间干扰的能力很强。 2) OFDM技术的发展及应用 OFDM源于多载波调制(MCM)技术，上世纪60年代美国军方创建了世界上 第一个MCM系统，进而在70年代出现了以多载波及频率重叠为核心内容的 OFMD技术，其调制解调部分通过FFT技术实现。80年代大规模集成电路极大 的改 善FFT性能，进而OFDM正式步入了通信的舞台。 其应用主要有:数字音频广播(DAB)，数字用户环路(xDSL)，陆地数字视频广 播系统(DVB)，无线局域网(WLAN) ——IEEE 802.11, 802.16 GN-Cell 3.3 分布式天线系统 PSTN BS 1.分布式天线结构 InternetFrom other ...GN-cellwireless ... part...RF-cellMSC/RAUBSCATV...Router/... Gate-... way... ... GN-CellOther ...network 2. 分布式移动通信系统简介 wire-line partBS GN-Cell2 (2)2...RAU...i Inter-cellMCSInter-cell HO 切换区域(1)d (1)iMSRAUiBS1 1Intra-cell HO 17 GN-Cell , 分布式移动通信系统中，远程接入单元(RAU)通过射频光纤连接到BS， 使有线宽带更接近于移动用户。每个RAU的无线信号覆盖范围定义为射频 小区(RF-Cell)，连接到同一个BS的RAU总的覆盖区域定义为广义小区 (GN-cell)，这些RAU可以用于宏分集或者实现并行空分复用传输。 分布式移动通信系统是对传统分布式天线系统的发展和对未来多天线移动通信系统的高度概括。 3. 分布式移动通信系统的特点 扩大了覆盖面积，有利于空间资源的充分利用:这是采用分布式系统的最大的优势，由于RAU散布于整个覆盖区域，其空间资源将更有利于被充分地开发利用。此外，通过RAU的灵活布置，无线信号能够更有效地传送到GN-cell的各个位置，且易于环境自适应地构造无线通信网络; , 适合于未来移动通信较高工作频点的要求:为缓解无线频段资源有限和带 宽需求日益增长之间的矛盾，移动通信的工作频点将逐步提升。但是较高 的系统工作频率将导致无线信号在空间传输中快速衰落，若采用传统的蜂 窝结构，微蜂窝结构存在的问题就会重现，而在分布式移动通信系统中， RAU更靠近MS，更易于在低发射功率的情况下满足高频点的链路预算，同 时也解决了微蜂窝结构导致的频繁切换的问题。 , 提高了信号的传输质量:在分布式移动通信系统中，通过RAU选择代替 Simulcasting信号发送模式，因此不再是系统内所有分布式天线都发送 相同的信号，而只是由激活集中的RAU与MS之间完成信号的收发，从而 大大减小了系统的总干扰。此外，在分布式移动通信系统中，RAU通过射 频光纤连接到BS，相比传统的蜂窝系统大大缩短了信号的无线传输距离， 以传输质量很高的光纤取代恶劣的无线信道，实际上是利用有线传输的优 势来弥补了无线传输的缺憾，缩短了无线传输距离，有利于降低误码率， 提高系统性能 , 提高了系统的工作效率:传统的蜂窝系统通常通过缩小小区半径来改善链 18 路质量解决网络负载过大的问题，但随之带来的问题在于基站数目增多， 切换次数增加。分布式移动通信系统通过分布式的RAU完成无线覆盖，和 BS相比，RAU仅需要完成信号的收发工作，并不完成信息处理的工作，其 结构比BS简单且便宜，从而大大减少了基站数目，降低了维护费用。此 外，当MS在GN-cell内部移动时，快速的RAU选择代替了传统的越区切 换，更容易实现和控制，从而减少了系统的开销，通过BS的控制，可以 灵活的实现信号的收发和各种无线资源的调配和管理; , 4. 分布式移动通信系统中的切换类型 支持用户漫游是移动通信的主要特征之一，蜂窝结构提高系统的业务 容量的同时也产生了切换管理的任务。为确保连接的连续性，当移动台穿 越小区边界时，需要将链接从当前服务基站切换到新的目标基站。 切换是任何移动通信系统都不可或缺的功能，也是无线资源管理的一项重 要组成部分，对系统资源的优化和管理起着极为重要的作用 3.4 多用户分集技术 多用户分集技术在仅需反馈子信道信噪比的条件下 ,最大化系统的总 比特率。即在发射端利用随机波束成形矩阵对发射信号进行波束成形 , 并根据‘灌水原理’对不同天线的发射信号进行功率分配 ;接受端对接 收信号进行相应的线性处理后 ,估计出子信道的有效信噪比并将其反馈 回发射端。发射端根据反馈的信噪比 ,采用比例调度算法选出期望用户。 最后 ,在满足一定误码率的条件下 ,对期望用户的子信道进行自适应调 制。 仿真结果表明 ,当小区内的用户数足够多时 ,所提出的方案获得的系 统吞吐量将收敛于在发射端使用特征波束成形矩阵的吞吐量3.5 分层覆 盖网络结构 都很明确在通信中很多区域无法覆盖但是卫星波束则可以实现更大面 积的覆盖，众所周知三颗静止轨道(GEO: Geostationary Earth Orbit) 卫星即可基本实现全球范围内无线信号的收发，且几乎不需要切换，但是 GEO卫星通信超长的传输距离导致了较大的传输延时。低轨道(LEO: Low 19 Earth Orbit)卫星通信系统能够较好的保证对延时敏感的业务的服务质 量，同时由于对地面用户而言，LEO卫星可见时间一般仅为几分钟，故需 要星际切换来保证通信的连续性，事实上对于 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 轨道的卫星，星际切换 控制并不复杂。和蜂窝移动通信系统相比，卫星通信系统可以为任何移动 用户提供高速的数据服务，而不必考虑其移动速度的大小。 1. 蜂窝移动通信网络分层覆盖的典型结构: /Micro-cell结构: 2. Macro- 卫星波束 覆盖层 Macro-cell 覆盖层 Micro-cell y 覆盖层 Picro-cell 覆盖层 Macro-cellMicro-cell O'd0Ob1d 2 BS2 x1BS O0Δlmic mic l , Macro-/Micro-cell结构，典型应用是Micro-cell重复覆盖Macro-cell 中的热点(Hot Spot)服务区，例如机场、火车站、繁华商业区等。 , 对于TDMA体制下的Macro-/Micro-cell结构，为了避免同频干扰的影响， 通常为不同覆盖层分配不同的工作频点。 , 应用中，一方面要为下层小区分配更多的频率资源以保证热点地区的业 务容量，例如Micro-cell覆盖层的频率复用因子要大于Macro-cell覆盖 层的频率复用因子;另一方面，为减少系统的切换开销上层小区的频率资 20 源应能为移动速度大于某一阈值的那些MS提供足够的溢出信道。应用中 一个HCMS的频率资源总是有限的，故各层分配的资源需要综合考虑各方 面的影响因素 , CDMA蜂窝移动系统能够提供比TDMA系统更大的业务容量。在CDMA体 制下的HCMS中，若各覆盖层均使用相同的工作频率，Micro-cell层中的 用户需要更多的功率来对抗来自Macro-cell层的干扰，这也使得 Micro-cell中会出现一个服务空洞(Service Hole)，在这个区域，用户 无法接收Macro-cell的服务。但这并没有限制CDMA HCMS整体性能的提 高。 , 目前已证明了在CDMA Macro-/Micro-cell双层HCMS中，不同覆盖层小区 可以使用相同的频率，并且系统容量是单层CDMA蜂窝系统的两倍。 , 此外，HCMS亦可采用混合多址接入方式，例如在Macro-/Micro-cell 结构同时采用CDMA和TDMA接入方式: , 方案一是Micro-cell采用TDMA而Macro-cell采用CDMA; , 方案二是Micro-cell采用CDMA而Macro-cell采用TDMA; , 研究结果表明第二种方案能够获得更大的业务容量 3. Macro-/GN-cell结构 yRAU rMacro-celliQi Δl ili QQBS1O'1N0 O0x GN-cell mic R lmic 参考文献: 1《现代通信网概论》 西安电子科技大学出版社 2(《移动通信技术》 机械工业出版社 3(《光纤通信技术》 清华大学出版社 4(《卫星通信技术》 机械工业出版社 21 22