无线通讯技术

发展趋势

目前,下一代无线通信系统关键技术的研究也成为国内外通信界的热点话题。 下一代无线通信的主流是随时随地的无线通信系统和无缝的高质量无线服务。 其关键技术主要包括软件无线电、智能天线和MIMO技术、OFDM技术和IPv6技术。 目前,第三代移动通信系统已进入商用阶段,但第三代移动通信系统的技术规范仍将无法满足个人通信日益提高的要求。 IMT-2000可以支持高质量的无线语音服务和高达2Mb/s的数据通信,满足当前的要求。 然而,随着移动用户数量的迅速增加和互联网的迅速普及,人们希望能够随时随地接入不同的无线网络,不受时间、地点和所需数据传输速率的限制,获得多种服务。更高。 高的。 同时,随着社会的发展,人们对移动网页浏览、视频会议、移动商务、文件传输、电子邮件、远程教育、远程医疗、公司和数据库访问等各种服务提出了新的移动互联网接入需求未来,高速多媒体数据传输将取代语音业务,成为新一代无线通信系统的主流业务。 下一代无线通信技术需要考虑的主要因素:

(1)无缝集成。 未来无线通信将形成以IP为中心的网络架构,让不同制式的通信网络融合,形成全IP网络。 它需要不同级别的多种要求,并且可以消除网络和服务提供商之间的访问障碍。 所有这些都需要一种集成多种网络功能的技术。

(2)高性能物理层。 未来的无线通信将会有非常高的数据速率要求,需要50-100Mb/s甚至高达1Gb/s的数据速率,这就需要高性能物理层的支持。 高数据速率使信道成为真正的宽带,这需要更复杂的多路径技术来处理大量的随机路径。 随着带宽和数据速率的增加,正交频分复用 (OFDM) 类型的技术变得越来越有吸引力。 还可以使用更有效的调制和编码方案来使信道容量更接近香农极限。

(3)灵活适应性接入。 新的、更高效的物理层技术将需要更高的适应性。 基本原则是将可行的调制编码方案与链路质量相匹配。 为了在可变信道条件下获得更高的数据速率,需要对每一层的每个资源进行可能的快速适配。

(4)业务和应用适配。 在无线通信中,还需要适应用户和业务需求。 适应性在频谱利用(智能频谱)、物理层、MAC(媒体访问控制)和链路层、网络层和传输层、应用和服务层中占有一席之地。

1 软件无线电技术

软件无线电是一种以现代通信理论为基础、以数字信号处理为核心、以微电子技术为支撑的通信技术。 它为满足未来个人通信的需求提供了新的思路,是通向未来的门户。 无线通信的桥梁。 软件无线电突破了传统基于硬件的无线电台功能单一、可扩展性差的设计限制。 它强调使用开放、简单的硬件作为通用平台,并尽可能使用可升级、可重构的应用软件。 实现各种无线电功能。 中心思想是构建开放、标准化、模块化的通用硬件平台,用软件完成工作频段、调制解调类型、数据格式、编码方式、加密方式、通信协议等各种功能。使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线,开发具有高度灵活性和开放性的新一代无线通信系统。 随着3G技术不断成熟并最终进入市场运营,国际电信联盟(ITU)开始研究制定第四代移动通信标准,并达成共识:将移动通信系统与其他系统(例如无线LAN、WLAN等)结合产生4G技术,将使数据传输速率在2010年达到100Mb/s,提供更有效的多种业务,最终实现商用无线网络、本地网络的无缝连接和融合。区域网络、蓝牙、无线电和电视卫星通信。 彼此兼容。 由于各种技术的重叠有助于降低开发风险,未来4G技术需要适应不同类型产品的要求。

软件无线电技术是未来无线通信适应产品多样性的基础。 不仅降低了开发风险,也让系列产品的开发变得更加容易。 此外,它还减少了硅芯片的容量,从而降低了计算设备的价格,而且其开放的结构也将允许多方操作的介入。 同时DSP的使用也弥补了廉价RF(射频)带来的缺点。 在实际应用中,射频部分价格昂贵且缺乏灵活性,而其灵活性的不足可以通过使用SDR技术来弥补。 在4G众多关键技术中,软件无线电技术是通向未来4G的桥梁。 由于多种移动通信标准的加入,现有的移动通信标准族变得非常复杂。 从最近的事态发展来看。 软件无线电技术可以解决不同标准的兼容,为全球漫游提供便利; 从长远来看,软件无线电开发的目标是实现能够根据无线电环境的变化自适应配置接收器/发射器的数据速率。 、调制、解调方法、信道编码、解码方法,甚至调整信道频率、带宽和无线接入方式的智能无线通信系统,从而充分利用频谱资源,满足用户QoS(服务质量)要求。 以最大化系统容量。 相信随着SDR技术的不断成熟和发展,其在未来无线通信中的作用将越来越凸显,这必将加速未来无线通信系统的完善。

2 正交频分复用技术

软件无线电技术用于解决未来无线通信中多制式无缝兼容和产品多样化适配的问题,而高性能、高传输速率的物理层技术则需要依靠OFDM技术来解决。 OFDM技术已广泛应用于DAB、DVB-T/H、IEEE 802.11a、IEEE 802.16d、ISDB-T、DMB-T等无线通信系统中。 OFDM的思想源于FDM。 在FDM中,所有低速率用户信号均由独立的载波调制并并行传输。 因此,用户在频域上是独立的。 为了防止用户载波之间的相互干扰,以及更容易地解调各个用户的信号,子载波之间保留了足够的保护间隔,频谱利用率很低。 OFDM的核心思想是将信道划分为若干个正交的子信道,将高速数据信号转换为并行的低速子数据流,并对其进行调制在每个子信道上传输。 可以通过在接收器处使用相关技术来分离正交信号,这可以减少子信道之间的相互干扰(ICI)。 每个子信道上的信号带宽小于信道的相干带宽,因此每个子信道可以被视为平坦衰落信道,从而消除码间干扰。 并且由于每个子通道的带宽仅是原始通道带宽的一小部分,因此通道均衡变得相对容易。 OFDM 与非正交多载波的区别在于它允许子载波频谱部分重叠。 只要子载波相互正交,就可以将数据信息与混叠子载波分离。 由于OFDM允许子载波频谱混叠,其频谱效率大大提高,因此是一种高效的调制方法,也是未来无线通信技术的候选者。