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  • 上篇:物联网(IOT)之常见物联网通信技术概览-无线篇① 无线通信技术-蜂窝移动网络 蜂窝移动网络服务,百通俗的理解就是手机服务,包括通话,流量等服务。 1、简介: 蜂窝网络或移动网络(Cellular network)是一种...
  • TD-LTE移动通信技术

    万次阅读 多人点赞 2019-06-22 10:41:06
    第二代——数字蜂窝移动通信系统(2G) 第三代——IMT-200(3G) 无线帧结构——类型1(FDD) 无线帧结构——类型2(TDD) 系统占用带宽分析 资源分组 简述LTE的特性 LTE关键技术演进 LTE网络结构 LTE网络...

    目录

     

    第一代——模拟蜂窝通信系统(1G)

    第二代——数字蜂窝移动通信系统(2G)

    第三代——IMT-200(3G)

    无线帧结构——类型1(FDD)

    无线帧结构——类型2(TDD)

    系统占用带宽分析

    资源分组

    简述LTE的特性

    LTE关键技术演进

    LTE网络结构

    LTE网络结构——各网元功能

    LTE网络结构——优点

    关键技术演进

    LTE关键技术概述

    1.链路自适应技术

    2.HARQ

    3.信道调度与快速调度

    4.小区干扰消除

    5.LTE OFDM基本原理介绍

    保护间隔GI(Guarding Interval)

    循环前缀CP(Cyclic Prefix)

    同步技术

    降峰均比技术

    限幅方法

    压缩扩张

    6.LTE MIMO基本原理介绍

    空间复用

    发射分集

    波束成形原理图

    MIMO关键技术——层映射和预编码

    LTE中7种MIMO模式

    LTE系统中MIMO模式优先级

    MIMO模式总结

    闭环空间复用的应用场景


    第一代——模拟蜂窝通信系统(1G)

    各系统间没有公共接口

    数字承载业务难于开展

    频率利用率低,无法适应大容量的要求

    安全利用率低,易于被窃听

    第二代——数字蜂窝移动通信系统(2G)

    TDMA CDMA

    第三代——IMT-200(3G)

    国际上目前最具代表性的第三代移动通信技术标准有三种:

    CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA

    其中CDMA2000和WCDMA属于FDD方式,TD-SCDMA属于TDD方式,并且其上、下行工作于同一频段。

    IMT-2000,它的三大特点:

    1.无缝的全球漫游

    2.高速传输

    3.无缝业务传递,即在固定网、移动网和卫星网上均能互通。

    3GPP LTE(Long Term Evolution),又称之为UTRAN LTE。LTE的目标峰值速率为下行100 Mbps,上行50 Mbps。

     

    1、基站如何区分手机

    解决方案:多址或复用技术

    1. 让手机工作在不同的频率
    2. 让手机工作在不同的时间

    多址技术:

    多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰

    常用的方法基本上有三种:频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA

    什么是频带?

    对信道而言,频带就是允许传送的信号的最高频率与允许传送的信号的最低频率之间的频率范围。

    频分多址FDMA

    业务信道在不同频段分配给不同的用户。(各用户使用不同的频率)

    时分多址TDMA

    业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如:GSM、DAMPS。(各用户使用不同的时隙)

    码分多址CDMA

    所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务。(各用户使用不同的正交化码序列)

    频率复用:异频组网、一频组网

     

    2、手机如何找到基站

    基站:用不同的频率广播信息

    手机:自动扫描整个频段,选择信号最强的基站

     

    3、基站如何找到手机

    手机通过侦听广播信道信息,得知自己所在的位置区,如果发现自己的位置区发生了变化,则主动联系无线网络,上报自己所在的位置。(周期性上报)

     

    4、如何识别手机用户的身份

    1.用户标示:将IMSI(International Mobil Subscriber Identity,国际移动用户识别)号存储于SIM卡和核心网络中,IMSI号相当于身份证号。

    2.密码

     

    5、如何保证对话不被他人窃听

    数字通信系统:加密

    发送端是比特流:01110010101010

    基站下发给用户:特定比特流

    加密运算:与、或、非、异或等

     

    6、如何保证“移动”着打电话不会有问题

    硬切换:通信会发生瞬时的中断(先断后连)

    软切换:切换期间没有中断通话(先连后断)

     

    无线帧结构——类型1(FDD)

    1.每个10ms无线帧被分为10个子帧

    2.每个子帧包含两个时隙,每时隙长0.5ms

    3.Ts=1/(15000*2048)是基本时间单元

    4.任何一个子帧即可以作为上行,也可以作为下行

     

    无线帧结构——类型2(TDD)

    1. 每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧,每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成。
    2. 特殊子帧包括3个特殊时隙:DwPTS,总长度为1ms
    3. 支持5ms和10ms上下行切换点
    4. 子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送

     

    系统占用带宽分析

    1. 占用带宽=子载波*每RB的子载波数目*RB数目
    2. 子载波宽度=15KHz
    3. 每RB的子载波数目=12

     

    资源分组

    简述LTE的特性

    1.分FDD和TDD两种模式

    2.采用OFDM和MIMO技术,用户峰值速率:

    DL 100Mbps

    UL 50Mbps

    3.扁平、全IP网络架构减少系统时延,减少建网成本

    CP:驻留—激活小于100ms,休眠—激活小于50ms

    UP:最小可达到5ms

    4.控制面处理能力:单小区5M带宽内不少于200用户

    5.频谱利用率:1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz,灵活支持不同带宽

    6.频谱利用率相对于3G提高2-3倍

    7.更低的OPEX(管理支出)和CAPEX(资本支出)

     

    LTE关键技术演进

    LTE R8

     

    LTE R9

    LTE Advanced

    1.灵活的频谱

    a.灵活的带宽

    b.灵活的双工技术

    2.新的接入技术

    a.上行:SC-FDMA

    b.下行:OFDMA

    3.多天线技术

    a.传送分集

    b.空间复用

    4.快速调度

    5.AMC

    6.HARQ

    7.SON

     

    1. 基站定位技术
    2. SON(自组织网络)
    3. EMBMS(演进型多媒体广播/多播服务)
    1. 频谱扩展
    2. COMP(协同多点传输)
    3. Relay(中继)
    4. 多天线技术扩展
    5. 上行多接入技术

     

    LTE网络结构

    UE——user设备

    Uv——用户和基站接口

    X2——基站间

    S1——基站和核心网

    实线——光纤

    EPC——分组核心演进

    1. UTRAN——进化UMTS地面无线接入网

     

    MME:移动性管理实体(管理和控制)

    1. 用户鉴权
    2. 移动性管理
    3. 漫游控制
    4. 网关选择
    5. 承载管理

     

    SGW(业务网关):中转站或港口

    1. 漫游时分组核心网的接入点
    2. LTE系统内部移动性的锚点
    3. 空闲状态时缓存下行数据
    4. 数据包的路由和转发
    5. 计费
    6. 合法监听

     

    PGW(PDN GateWay,PDN网关

    1. 外网互联的接入点
    2. 用户IP地址分配
    3. 数据包路由和转发
    4. 计费
    5. 策略控制执行
    6. 合法监听

     

    LTE网络结构——各网元功能

    E-Node B

    演进型基站

    MME

    移动性管理实体

    Serving GW

    服务网关

    PDN GW

    分组数据网网关

    具有现3GPP NodeB全部和RNC大部分功能,包括:

    1.物理层功能

    2.MACRLCPDCP功能

    3.RRC功能

    4.资源调度和无线资源管理

    5.无线接入控制

    6.移动性管理

    1.NAS信令以及安全性功能

    2.3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令

    3.空闲模式下UE跟踪和可达性

    4.漫游

    5.鉴权

    6.承载管理功能(包括专用承载的建立)

     1.支持UE的移动性切换用户面数据的功能

    2.E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持 

    3.数据包路由和转发

    4.上下行传输层数据包标记

    1.基于用户的包过滤

    2.合法监听

    3.IP地址分配

    4.上下行传输层数据包标记

    5.DHCPv4DHCPv6clientrelayserver

     

    RNC(无线网络控制器)+Node B(基站)=eNode B(演进型基站)

     

    策略计费功能实体(PCRF):是支持业务数据流检测,策略实施和基于流量计费的功能实体的总称

    位置寄存器(HSS):储存用户签约数据和位置信息

     

    LTE网络结构——优点

    1. 网络扁平化使得系统延时减少,从而改善用户体验,可开展更多业务
    2. 网元数目减少,使得网络部署更为简单,网络的维护更加容易
    3. 取消了RNC的集中控制,避免单点故障,有利于提高网络稳定性

     

    关键技术演进

    1G(FDMA)——2G(TDMA为主)——3G(CDMA)——LTE(OFDM+MIMO+IP)

    LTE的主要增强型技术:OFDM、MIMO

     

    LTE关键技术概述

    1. OFDM
    2. MIMO多天线技术
    3. 链路自适应技术
    4. HARQ
    5. 信道调度与快速调度
    6. 小区间干扰消除

     

    1.链路自适应技术

    1.链路自适应技术可以通过两种方法实现:功率控制速率控制

    2.一般意义上的链路自适应都指速率控制,LTE中即为自适应编码调制技术(Adaptive Modulation and Coding),应用AMC技术可以使得eNode B能够根据UE反馈的信道状况及时地调整不同的调制方式(QPSK、16QAM、64QAM)编码速率。从而使得数据传输能及时地跟上信道的变化状况。这是一种较好的链路自适应技术。

    3.对于长时延的分组数据,AMC可以在提高系统容量的同时不增加对邻区的干扰

     

    链路自适应技术——功率控制

    1. 通过动态调整发射功率,维持接收端一定的信噪比,从而保证链路的传输质量
    2. 当信道条件较差时,需要增加发射功率,当信道条件较好时,需要降低发射功率,从而保证了恒定的传输功率(功率控制可以很好的避免小区内用户间的干扰)

     

    链路自适应技术——速率控制(即AMC)

    充分利用信道条件有效发送用户数据

    —信道条件好:高速率传送用户数据

    —信道条件坏:低速率传送用户数据

    时域AMC、频域AMC、空域AMC

    (调制方式、编码方式等各项参数组合,使得AMC技术更加高效、灵活)

    1. 保证发射功率恒定的情况下,通过调整无线链路传输的调制方式与编码速率,确保链路的传输质量
    2. 当信道条件较差时选择较小的调制方式与编码速率,当信道条件较好时选择较大的调制方式,从而最大化了传输速率

     

    链路自适应技术——LTE上下行方向链路自适应

    —LTE 上行方向的链路自适应技术基于基站测量的上行信道质量,直接确定具体的调制与编码方式

    —LTE下行方向的链路自适应技术基于UE反馈的CQI,从预定义的CQI表格中确定具体的调制与编码方式

     

    2.HARQ

    FEC:前向纠错编码 (Forward Error Correction)

    ARQ:自动重传请求(Automatic Repeat reQuest)

    HARQ=FEC+ARQ

     

    FEC通信系统

    数据传送——FEC编码——信道——FEC解码——数据接收

    优势:

     

    1. 更高的系统传输速率
    2. 自动错误纠正,无需反馈及重传
    3. 低时延

    劣势:

    1. 可靠性低
    2. 对信道的自适应能力较低
    3. 为保证更高的可靠性需要较长的码,因此编码效率较低,复杂度和成本较高

    ARQ通信系统

    数据发送——信道——数据接收

         |——ACK/NACK——|

    优势:

    1. 复杂性较低
    2. 可靠性较高
    3. 适应性较高

    劣势:

     

    1. 连续性和实时性较低
    2. 传输效率较低

     

    HARQ机制

    HARQ实际上整合了ARQ的高可靠性和FEC的高效率

     

    HARQ特性

    1.采用N进程停等方式(N-Process Stop-and-Wait)

    2.HARQ对传输块进行传输与重传

    在下行链路

    —异步自适应HARQ

    —下行传输(或重传)对应的上行ACK/NACK通过PUCCH或者PUSCH发送

    —PDCCH指示HARQ进程数目以及是初传还是重传

    —重传总通过PDCCH调度

    上行链路

    —同步HARQ

    —针对每个UE配置重传最大次数

    —上行传输或重传对应的下行ACK/NACK通过PHICH发送

     

    HARQ——定时关系

    1.重传与初传之间的定时关系:同步HARQ协议;异步HARQ协议

    2.LTE上行同步HARQ协议:如果重传在预先定义好的时间进行,接收机不需要显示告知进程号,则称为同步HARQ协议

    —根据PHICH传输的子帧位置,确定PUSCH的传输子帧位置

    —与PDCCHàPUSCH的定时关系相同

    3.LTE下行异步HARQ协议:如果重传在上一次传输之后的任何可用时间上进行,接收机需要显示告知具体的进程号,则称为异步HARQ协议

     

    HARQ——自适应/非自适应HARQ

    1.自适应HARQ:自适应HARQ是指重传时可以改变初传的一部分或者全部属性,比如调制方式,资源分配等,这些属性的改变需要信令额外通知

    2.非自适应HARQ:非自适应的HARQ是指重传时改变的属性是发射机与接收机事先协商好的,不需要额外的信令通知

    3.LTE下行采用自适应的HARQ

    4.LTE上行同时支持自适应HARQ非自适应的HARQ

    —非自适应的HARQ仅仅由PHICH信道中承载的NACK应答信息来触发

    —自适应的HARQ通过PDCCH调度来实现,即基站发现接收输出错误之后,不反馈NACK,而是通过调度器调度其重传所使用的参数

     

    HARQ——HARQ与软合并

    单纯HARQ机制中,接收到的错误数据包都是直接被丢掉的

    HARQ与软合并结合:将接收到的错误数据包保存在存储器中,与重传的数据包合并在一起进行译码,提高传输效率(CC合并)

    LTE支持使用IR合并的HARQ,其中CC合并可以看作IR合并的一个特例(IR合并,增量冗余合并)

     

    3.信道调度与快速调度

    信道调度

    基本思想:对于某一块资源,选择信道传输条件最好的用户进行调度,从而最大化系统吞吐量。(多用户分集)

    LTE系统支持基于频域的信道调度

    相对于单载波CDMA系统,LTE系统的一个典型特征是可以在频域进行信道调度和速率控制

    下行:基于公共参考信号

    上行:基于探测参考信号

     

    快速调度

    快速调度即为分组调度,其基本理念就是快速服务

    调度原则:

    1.公平调度算法 Round Robin(RR)

    2.最大C/I调度算法 (Max C/I)载干比

    3.部分公平调度算法 (PF)

    调度方法:TDM、FDM、SDM

    基于时间的轮循方式

    每个用户被顺序的服务,得到同样的平均分配时间,但每个用户由于所处环境的不同,得到的流量并不一致

     

    基于流量的轮循方式

    每个用户不管其所处环境的差异,按照一定的顺序进行服务,保证每个用户得到的流量相同

    (公平)

    最大C/I方式

    系统跟踪每个用户的无线信道衰落特征,依据无线信道C/I的大小顺序,确定给每个用户的优先权,保证每一时刻服务的用户获得的C/I都是最大的

    (最大吞吐量)

    部分公平方式

    综合了以上几种调度方式,既照顾到大部分用户的满意度,也能从一定程度上保证比较高的系统吞吐量,是一种实用的调度方法

     

     

    4.小区干扰消除

    小区间同频组网,同频干扰   危害:降低信号的质量

    小区间干扰消除技术方法包括:

     1.加扰

     2.跳频传输

     3.发射端波束赋形以及IRC

     4.小区间干扰协调

     5.功率控制

     

    4.1 小区间干扰消除——加扰

    LTE系统充分使用序列的随机化避免小区间干扰

    一般情况下,加扰在信道编码之后、数据调制之前进行即比特级的加扰

    —PDSCH,PUCCH format 2/2a/2b,PUSCH:扰码序列与UE id、小区id以及时隙起始位置有关

    —PMCH:扰码序列与MBSFN id和时隙起始位置有关

    —PBCH,PCFICH,PDCCH:扰码序列与小区id和时隙起始位置有关

    PHICH物理信道的加扰是在调制之后,进行序列扩展时进行加扰

    —扰码序列与小区id和时隙起始位置有关

     

    4.2 小区间干扰消除——跳频传输

    目前LTE上下行都可以支持跳频传输,通过进行跳频传输可以随机化小区间的干扰

    —除了PBCH之外,其他下行物理控制信道的资源映射均于小区id有关

    —PDSCH、PUSCH以及PUCCH采用子帧内跳频传输

    —PUSCH可以采用子帧间的跳频传输

     

    4.3.1 小区干扰消除——发射端波束赋形

    1.提高期望用户的信号强度

    2.降低信号对其他用户的干扰

    3.特别的,如果波束赋形时已经知道被干扰用户的方位,可以主动降低对该方向辐射能量

     

    4.3.2 小区干扰消除——IRC

    当接收端也存在多根天线时,接收端也可以利用多根天线降低用户间干扰,其主要的原理是通过对接收信号进行加权,抑制强干扰,称为IRC(Interference Rejection Combining)

     

    4.4 小区间干扰消除——小区间干扰协调

    基本思想 :以小区间协调的方式对资源的使用进行限制,包括限制哪些时频资源可用,或者在一定的时频资源上限制其发射功率

    1.静态的小区间干扰协调(频率资源协调):

    —不需要标准支持

    —频率资源协调/功率资源协调

    2.半静态小区间干扰协调(功率资源协调):

    —需要小区间交换信息,比如资源使用信息

    —目前LTE已经确定,可以在X2接口交换PRB的使用信息进行频率资源的小区间干扰协调(上行),即告知哪个PRB被分配给小区边缘用户,以及哪些PRB对小区间干扰比较敏感。

    —同时,小区之间可以在X2接口上交换过载指示信息(OI:Overload Indicator),用来进行小区间的上行功率控制

     

    4.5 小区间干扰消除——功率控制

    1.小区间功率控制(Inter-Cell Power Control)

    —一种通过告知其它小区本小区IoT信息,控制本小区IoT的方法

    2.小区内功率控制(Intra-Cell Power Control)

    —补偿路损和阴影衰落,节省终端的发射功率,尽量降低对其他小区的干扰,使得IoT保持在一定的水平之下

    功率控制:对于上行PUSCH、PUCCH以及SRS都需要进行功率控制

     

    5.LTE OFDM基本原理介绍

    无线信道传播特性

    路径损耗(大尺度衰落)

    阴影衰落(中等尺度衰落)

    多径衰落(小尺度衰落)

    电波在自由空间内的传播损耗

    由于传播环境的地形起伏、建筑物和其他障碍物对地波的阻碍或遮蔽而引起的衰落

     

    无线电波在空间传播存在反射、绕射、衍射等,因此造成信号会经过多条路径到达接收端,而每个信号分量的时延、衰落和相位不同,在接收端对多个信号分量叠加时,造成同相增加,异相减小

     

    频率选择性衰落

    多径效应会引起频率选择性衰落

    —当多路信号的相对时延与一个符号的时间相比不可忽略, 那么当多路信号迭加时, 不同时间的符号就会重迭在一起,造成符号间干扰(InterSymbol Interference,ISI),此时就认为发生了频率选择性衰落

    时间选择性衰落

    —除上面讲到的几种衰落之外,由于移动台的运动,还会使无线信道呈现出时变性,即时间选择性衰落

    —时间选择性衰落的一种具体表现就是多普勒频移(Doppler shift),即单一频率信号经过时变衰落信道之后会呈现为具有一定带宽和频率包络的信号,称为信道的频率弥散性。频率弥散性会造成信道间干扰(InterChannel Interference,ICI)。

     

    无线信道要解决的问题

    1.自由空间的传播损耗和阴影衰落主要影响到无线区域的覆盖,通过合理的设计就可以消除这种不利影响。

    2.在无线通信系统中,重点要解决时间选择性衰落和频率选择性衰落。采用OFDM技术可以很好的解决这两种衰落对无线信道传输造成的不利影响。

     

    OFDM: 正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种多载波传输方式。

    1.带宽利用率高:OFDM将频域划分为多个子信道,各相邻子信道相互重叠,但不同子信道相互正交。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输。

    2.频率选择性衰落小:OFDM子载波的带宽 < 信道“相干带宽”时,可以认为该信道是“非频率选择性信道”,所经历的衰落是“平坦衰落”。

    3.时间选择性衰落小:OFDM符号持续时间 < 信道“相干时间”时,信道可以等效为“线性时不变”系统,降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响。

     

    OFDM系统实现原理——多载波技术

    多载波传输是相对于单载波传输而来的:使用多个载波并行传输数据。

    1. 把一串高速数据流分解为若干个低速的子数据流——每个子数据流将具有低得多的速率
    2. 将子数据流放置在对应的子载波上
    3. 将多个子载波合成,一起进行传输

     

    OFDM原理图

    1.OFDM技术中各子载波之间相互正交且相互重叠,可以最大限度地利用频谱资源。

    2.OFDM是一种多载波并行调制方式,将符号周期扩大为原来的N倍,从而提高了抗多径衰落的能力。

    3.OFDM可以通过IFFT(快速傅里叶发变换)和FFT(快速傅里叶变换)分别实现OFDM的调制和解调。

     

    LTE OFDM时频结构

    时域:对应OFDM符号

    频域:对应OFDM子载波

     

    OFDM的优势

    抗多径衰落

    频谱利用率高

    计算简单

    频谱资源灵活分配

    将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到每个子信道上传输,可以减少子信道的干扰。

    每个子信道上的信号带宽小于信道的相干带宽,因此每个子信道上的信号可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰

     

    由于子载波之间正交,允许子载波之间具有1/2的重迭,具有很高的频谱利用率

     

    选用基于IFFT/FFT的OFDM实现方法,计算方法简单高效

     

    通过选择子信道数目的不同,实现上下行不同的传输速率要求;通过动态分配充分利用信噪比高的子信道,提高系统吞吐量

     

     

    OFDM的不足

    易受频率偏差的影响

    存在较高的峰均比

    由于OFDM子信道的频谱相互重叠,因此对正交性要求严格。然而由于无线信道存在时变性,在传输过程中会出现无线信号的频率偏移,会导致OFDM系统子载波之间的正交性被破坏,引起子信道间的信号干扰

     

    因为OFDM信号是多个小信号的总和,这些小信号的相位可能同相,在幅度上叠加在一起会产生很大的瞬时峰值幅度。而峰均比(PAPR)过大,将会增加A/D和D/A的复杂性,降低射频功率放大器的效率。由于OFDM系统峰均比大,对非线性放大更为敏感,故OFDM调制系统比单载波系统对放大器的线性范围要求更高

     

     

    OFDM的关键技术

    多径效应将引起符号间干扰(路径1的第二个符号和路径2的第一个符号形成干扰)

     

    保护间隔GI(Guarding Interval)

    加入保护间隔避免符号间干扰

    优势:当保护间隔的长度超过信道最大延迟,一个符号的多径分量不会干扰下一个符号子载波干扰

    劣势:引入保护间隔后,积分区间内不再具有整个子载波,子载波间的正交性被破坏,两个子载波之间会产生载波间的干扰。

     

    循环前缀CP(Cyclic Prefix)

    1.循环前缀是此符号后一段样点值的重复,加入循环前缀的目的不破坏子载波间的正交性

    2.只要每个路径的时延小于保护间隔,FFT的积分时间长度就可以包含整数个多径子载波波形。

    3.加入循环前缀,要牺牲一部分时间资源,降低了各个子载波的符号速率和信道容量,优点就是可以有效的抗击多径效应

    4.下图为采用IFFT实现OFDM调制并加入循环前缀的过程:输入串行数据信号,经过串/并转换,输出的并行数据就是要调制到相应子载波上的数据符号,可以看成是一组位于频域上的数据。经过IFFT就实现了频域到时域的转换。

     

    同步技术

    OFDM系统的同步要求:

    载波同步:实现接收信号的相干解调;

    样值同步:使接收端的取样时刻与发送端完全一致;

    符号同步:区分每个OFDM符号块的边界,因为每个OFDM符号块包含N个样值。

    与单载波系统相比,OFDM系统对同步精度的要求更高,同步偏差会再OFDM系统中引起ISI(频率选择性衰落)及ICI(时间选择性衰落)。

     

    同步技术——载波技术

    OFDM系统利用导频实现载波同步,载波同步分为两个过程:

    跟踪模式:只需要处理很小的载波抖动;

    捕获模式:频偏较大,可能是载波间隔的若干倍。

    OFDM系统接收机通过两个阶段的同步,可以提供良好的捕获性能和精准的跟踪性能。

    第一阶段:尽快进行粗略的频率估计,解决载波的捕获问题;

    第二阶段:能够锁定并且执行跟踪任务

     

    同步技术——符号同步和载波同步

    OFDM系统中,采用最大似然方法联合实现符号定时同步和载波同步。

    通常多载波系统都采用插入保护间隔的方法来消除符号间干扰,最大似然方法正是利用保护间隔所携带的信息完成符号定时同步和载波频率同步,克服了需要插入导频符号实现载波同步,浪费资源的缺点。

     

    信道估计技术

    加入循环前缀后的OFDM系统可等效为N个独立的并行子信道。如果不考虑信道噪声,N个子信道上的接收信号等于各自子信道上的发送信号与信道的频谱特性的乘积。如果通过估计方法预先获知信道的频谱特性,将各子信道上的接收信号与信道的频谱特性相除,即可实现接收信号的正确解调。

    常见的信道估计方法有基于导频信道基于导频符号(参考信号)两种,多载波系统具有时频二维结构,因此采用导频符号的辅助信道估计更灵活。

     

    导频符号位置

    导频符号辅助方法是在发送端的信号中某些固定位置插入一些已知的符号和序列,在接收端利用这些导频符号和导频序列按照某些算法进行信道估计。

    在多载波系统中,通常在时间轴和频率轴两个方向同时插入导频符号,在接收端提取导频符号估计信道传输函数。只要导频符号在时间和频率方向上的间隔相对于信道带宽足够小,就可以采用二维内插滤波的方法来估计信道传输函数。

     

    降峰均比技术

    峰均比(PAR)

    导频符号辅助方法是在发送端的信号中某些固定位置插入一些已知的符号和序列,在接收端利用这些导频符号和导频序列按照某些算法进行信道估计

     

    在多载波系统中,通常在时间轴和频率轴两个方向同时插入导频符号,在接收端提取导频符号估计信道传输函数。只要导频符号在时间和频率方向上的间隔相对于信道带宽足够小,就可以采用二维内插滤波的方法来估计信道传输函数。

     

    降峰均比技术

    降峰均比技术

    OFDM系统中采用信号预畸变技术降峰均比

    实现原理

    在信号被送到放大器之前,首先经过非线性处理,对有较大峰值功率的信号进行预畸变,使其不会超出放大器的动态变化范围,从而避免较大峰均比的出现

    实现方法

    限幅

    压缩扩张

     

    限幅方法

    限幅作用:信号经过非线性部件之前进行限幅,可以使得峰值信号低于所期望的最大电平值。

    限幅导致的问题:会对系统造成自身干扰;会导致带外辐射功率值的增加。

    解决方法:利用其他非矩形窗函数对OFDM符号进行时域加窗。

    压缩扩张

    压缩扩张变化方法:把大功率发射信号压缩,而把小功率发射信号进行放大,从而可以使得发射信号的平均功率相对保持不变。

    OFDM在上下行链路的应用

    下行多址技术方案—OFDMA

    OFDMA(正交频分多址接入):是传统的基于CP的OFDM技术。

    OFDMA多址接入方式:将传输带宽划分成相互正交的子载波集,通过将不同的子载波集分配给不同的用户,可用资源被灵活的在不同移动终端之间共享。这可以看成是一种OFDM+FDMA+TDMA技术相结合的多址接入方式。如下图所示:

     

    根据每个用户需求的数据传输速率、当时的信道质量随频率资源进行动态分配。

     

    下行多址技术方案——OFDMA的优势

    1. 频谱效率高:子载波重叠、正交、支持非对称
    2. 带宽扩展性强:带宽取决于子载波的数量
    3. 抗多径衰落:子信道可以看做水平衰落信道、CP的引入
    4. 频域调度和自适应:

    集中式/分布式子载波分配:子载波连续分配给一个用户,频域调度选择较优子信道,获得多用户分集增益;(高速移动或SINR较低时)将分配给子信道的子载波分散到整个带宽,交替排列,获得频率分集增益。(使干扰随机化)

    频率选择性:SINR、调制编码方式MSC

    1. 实现MIMO技术较简单:水平衰落信道,避免天线间干扰。

     

    上行多址接入技术方案——需求

    1.上行多址技术的要求和下行不同,OFDM等多载波系统的输出是多个子信道号的叠加,因此,如果多个信号的相位一致,所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的平均功率,存在较高的峰均比PAPR。

    2.对发射机的线性度提出了很高的要求,会增加数模转换的复杂度,降低RF功放的效率,使发射机功放的成本和耗电量增加。

    3.终端的能力有限,尤其是发射功率受限,所以在上行链路,基于OFDM的多址接入技术并不适合用在UE侧使用。

     

    上行多址技术方案——SC-FDMA多址方式

    1.采用(单载波)SC-FDMA多址接入方式,多用户复用频谱资源时只需要改变不同用户DFT的输出到IDFT输入的关系就可以实现多址接入,同时子载波之间具有良好的正交性,避免了多址干扰。

    2.通过改变DFT到IDFT的映射关系,实现多址;改变输入信号的数据符号块M的大小,实现频率资源的灵活配置。

    3.SC-FDMA的两种资源分配方式:集中式资源分配、分布式资源分配是3GPP讨论过的两种上行接入方式,最终为了获得低的峰均比,降低UE的负担选择了集中式的分配方式。

     

    为什么选择SC-FDMA?

    OFDM:

    信号功率峰均比较高 à 功放效率较低 à 电池效率较低 à 不适合终端UE

     

    SC-FDMA (Single Carrier FDMA:单载波FDMA):

    信号峰均比较低          功放效率较高          电池寿命较长         适合终端UE

     

    OFDMA和SC-FDMA的比较

    6.LTE MIMO基本原理介绍

    几种传输模型

    MIMO (Multiple Input Multiple output:多输入多输出)系统,其基本思想是在收发两端采用多根天线,分别同时发射与接收无线信号

     

    LTE中的MIMO模型

    SU-MIMO(单用户MIMO):指在同一时频单元上一个用户独占所有空间资源,这时  的预编码考虑的是单个收发链路的性能;

    MU-MIMO(多用户MIMO):指在同一时频单元上多个用户共享所有的空间资源,相当于一种空分多址技术,这时的预编码还要和多用户调度结合起来,评估系统的性能。

     

    MIMO系统容量

    MIMO系统中,系统容量随着天线数目的增加成线性增加。

     

    为什么选择MIMO技术?

    1. MIMO为无线资源增加了空间维的自由度。
    2. MIMO通过空时处理技术,充分利用空间资源,在无需增加频谱资源和发射功率的情况下,成倍地提升通信系统的容量与可靠性,提高频谱利用率。(多路发送相同数据时,收到信噪比更好的信号)
    3. MIMO能够获得比单入单出(SISO),单入多出(SIMO)和多入单出(MISO)更高的信道容量。

     

    基本原理:空间复用和空间分集技术能够提高速率

    MIMO关键技术:空间复用,空间分集,波束成型,层映射和预编码。

     

    空间复用

    空间复用:发射的高速数据被分成几个并行的低速数据流,在同一频带从多个天线同时发射出去。

      码字≤ 层数 ≤ 发射天线数

      不同的数据内容 —— 提高吞吐量

      更复杂的预编码技术 —— 码本

     

    发射分集

    空间分集(发射分集、接收分集和接收发射分集),使用多根天线进行发射和/或接收,根据收发天线数又分为发射分集、接收分集与接收发射分集。

    发射分集:是在发射端使用多幅发射天线发射信息,通过对不同的天线发射的信号进行编码达到空间分集的目的,接收端获得比单天线高的信噪比。

    空时发射分集STTD

    循环延迟分集CDD

    空频发射分集SFTD

     

    空时发射分集

    1.通过对不同的天线发射的信号进行空时编码达到时间和空间分集的目的;

    2.在发射端对数据流进行联合编码以减小由于信道衰落和噪声导致的符号错误概率

    3.空时编码通过在发射端的联合编码增加信号的冗余度,从而使得信号在接收端获得时间和空间分集增益。可以利用额外的分集增益提高通信链路的可靠性,也可在同样可靠性下利用高阶调制提高数据率和频谱利用率。

    4.STC技术的物理实质在于:利用存在于空域与时域之间的正交或准正交特性,按照某种设计准则,把编码冗余信息尽量均匀映射到空时二维平面,以减弱无线多径传播所引起的空间选择性衰落及时间选择性衰落的消极影响,从而实现无线信道中高可靠性的高速数据传输。

    5.典型的有空时格码(Space-Time Trellis Code,STTC) 和空时分组码(Space-Time Block Code,STBC)

     

    空频发射分集

    空频发射分集与空时发射分集类似,不同的是SFTD是对发送的符号进行频域和空域编码

    将同一组数据承载在不同的子载波上面获得频率分集增益

     

    空时空频的相同点:多根天线、都需要编码,发射端承载的信息都相同,都能获得分集增益,较高信噪比。

     

    循环延迟发射分集(CDD)

    在不同的发射天线上发送具有不同相对延时的同一个信号, 人为地制造时间弥散,能够获得分集增益。且循环延时分集采用的是循环延时而不是线性延时,延迟是通过固定步长的移相(Cyclic Shift,循环移相)来等效实现延迟 。

    两天线发射分集

    接收分集

    多个天线接收来自多个信道的承载同一信息的多个独立的信号副本。

    由于信号不可能同时处于深衰落情况中,因此在任一给定的时刻至少可以保证有一个强度足够大的信号副本提供给接收机使用,从而提高了接收信号的信噪比。

    波束成形原理图

    在发射端将待发射数据矢量加权,形成某种方向图后到达接收端,接收端再对收到的信号进行上行波束形成,抑制噪声和干扰。

     

    波束成形的分类

    按照信号的发射方式:

    • 传统波束成形:当信道特准值只有一个或只有一个接收天线时,沿特征向量发射所有功率实现波束形成;
    • 特征波束成形:对信道矩阵进行特征值分解,信道将转化为多个并行的信道,在每个信道上独立传输数据。

    按反馈的信道信息:

    • 瞬时信道信息反馈
    • 信道均值信息反馈
    • 信道协方差矩阵反馈

     

    【特征值只有一个,信道相关——分集用,发送相同数据

    多个特征值,信道不相关(几个特征值,就几个不相关信道)——空间复用】

     

    MIMO关键技术——层映射和预编码

    空间复用:

    1、空间复用方式下层映射

    2、空间复用方式下预编码

    3、闭环空间复用预编码

    4、开环空间复用预编码

    发射分集:

    1、发射分集方式下的层映射

    2、发射分集方式下预编码

    3、发射分集2天线预编码

     

    1、空间复用方式下层映射

    层映射

    根据协议36.211,层数V≤P,P表示物理信道用于发射的天线端口数,且码字流的个数最多为2 。

    协议规定:码字到层的映射可有1:1,1:2,2:2,2:3,2:4。
    且1:2的情况只发生在P=4的条件下。

     

    2、空间复用方式下预编码

    预编码:克服无线信道的相关性。当多路径信道在一个或多个MIMO接收机上无法提供足够的SINR(信噪比)时,预编码技术可以极大地提高系统性能。

     

    3、闭环空间复用预编码(低速或静止移动环境)

    1)无CDD(循环延迟发射分集)时的预编码

    2)W是阶数为P*V的预编码矩阵。

    3)闭环空间复用
    需要UE反馈PMI(预编码矩阵指示),RI(秩指示)。

     

    4、开环空间复用预编码

    1)大CDD时的预编码(开环空间复用)

    2)W是阶数为P*V的预编码矩阵,D,U为矩阵。 加入CDD之后能够人为的制造多径效应,以获得更大的增益。

    3)开环空间复用

    需要UE反馈RI(秩指示),且当RI=1时为发射分集。两天线时Codebook的索引号为0,四天线时Codebook的索引号为12-15。

     

    1、发射分集方式下的层映射

    层映射

    根据协议,只允许对一个码字进行层映射,层数V和物理信道用于发射的天线端口数P相等。

    码字到层的映射只允许有1:2和1:4,即一码字流映射至两层或四层 。

    2、发射分集方式下预编码

    发射分集方式的层映射要求映射层数和天线口数目相等,且层映射只有1:2和1:4,故预编码模块输入的层数也是2层或4层。

    3、发射分集2天线预编码

    LTE整个下行过程

    LTE中7种MIMO模式

    1. 单天线端口——适用于单天线端口
    2. 发射分集——提供发射分集对抗衰落
    3. 开环空间复用——适用于高速移动环境
    4. 闭环空间复用——提高峰值速率
    5. 多用户MIMO——提高系统容量
    6. 码本波束成形——提高小区覆盖,抑制干扰
    7. 非码本波束成形——提高小区覆盖,抑制干扰

     

    LTE系统中MIMO模式优先级

    1. 单天线端口——单天线系统优选
    2. 发射分集——高优先级
    3. 开环空间复用——两天线高优先级,四天线中等优先级
    4. 闭环空间复用——两天线高优先级,四天线中等优先级
    5. 多用户MIMO——中低优先级
    6. 码本波束成形——中等优先级在四天线系统
    7. 非码本波束成形——优先级较低(尤其在TDD系统)

     

    MIMO模式的应用

     

    手机自适应MIMO模式

     

    MIMO模式总结

    传输

    方案

    信道

    相关性

    移动性

    数据

    速率

    在小区中

    的位置

    发射分集

    (SFBC)

    1

    高/中速移动

    小区边缘

    开环空间复用

    2/4

    高/中速移动

     

    中/低

    小区中心/边缘

    双流预编码

    2/4

    低速移动

    小区中心

    多用户MIMO

    2/4

    低速移动

    小区中心

    码本波束成形

    1

    低速移动

    小区边缘

    非码本波束成形

    1

    低速移动

    小区边缘

     

    闭环空间复用的应用场景

    注意:

    支持天线端口 2/4;

    支持1个码字和2个码字;

    要求终端反馈RI和PMI;

    秩RANK=1 对应于1个码字; 秩RANK>=2对应于两个码字;

    一个码字的情况被称为码本波束成形;

    适用于小区中心的高信噪比用户

     

    东莞理工学院TD-LTE移动通信技术——黄妙娜[2019]

    展开全文
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    第三代移动通信技术

    第三代移动通信技术,简称3G,全称为3rd Generation,中文含义就是指第三代 数字通信。1995年问世的第一代模拟制式手机(1G)只能进行语音通话;1996到1997年出现的第二代GSM、TDMA等数字制式手机(2G)便增加了接收数据的功能,如接受 电子邮件或网页;第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升,它能够要能在全球范围内更好地实现无缝漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务,同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。

    1简介

    第三代移动通信系统( IMT-2000),在第二代 移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主,并能同时提供话音和数据业务的移动通信系统 亦即未来移动通信系统,是一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的最先进的移动通信系统。第三代 移动通信系统一个突出特色就是,要在未来移动通信系统中实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点,与任何人,用任意方式、高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。可见,第三代移动通信十分重视个人在 通信系统中的自主因素,突出了个人在通信系统中的主要地位,所以又叫未来个人通信系统。
    众所周知,在第二代 数字移动通信系统中,通信标准的无序性所产生的百花齐放局面,虽然极大地促进了移动通信前期局部性的高速发展,但也较强地制约了移动通信后期全球性的进一步开拓,即包括不同频带利用在内的多种通信标准并存局面,使得“全球通”漫游业务很难真正实现,同时现有带宽也无法满足信息内容和数据类型日益增长的需要。第二代移动通信所投入的巨额软硬件资源和已经占有的宠大市场份额决定了第三代移动通信只能与第二代移动通信在系统方面兼容地平滑过渡,同时也就使得第三代移动通信标准的制定显得复杂多变,难以确定。
    第三代移动通信技术

    第三代移动通信技术

    伴随 芬兰 赫尔辛基国际电联(ITU)大会帷幕的徐徐落下,在由 中国所制订的 TD-SCDMA美国所制订的CDMA2000和 欧洲所制订的WCDMA所组成的最后三个提案中,几经周折后,最终将确定一个提案或几个提案兼容来作为第三代移动通信的正式国际标准(IMT-2000)。其中,中国的TD-SCDMA方案完全满足国际电联对第三代移动通信的基本要求,在所有提交的标准提案中,是唯一采用 智能天线技术,也是频谱利用率最高的提案,可以缩短运营商从第二代移动通信过渡到第三代系统的时间,在技术上具有明显的优势。更重要的是,中国的标准一旦被采用 ,将会改变我国以往在移动通信技术方面受制于人的被动局面;在经济方面可减少、甚至取消昂贵的国外专利提成费,为祖国带来巨大的经济利益;在市场方面则会彻底改变过去只有运营市场没有产品市场的畸形布局,从而使我国获得与国际同步发展移动通信的平等地位。
    TD-SCDMA技术方案是我国首次向国际电联提出的中国建议,是一种基于CDMA,结合智能天线、 软件无线电、高质量语音压缩编码等先进技术的优秀方案。TD-SCDMA技术的一大特点就是引入了SMAP同步接入信令,在运用CDMA技术后可减少许多干扰,并使用了智能天线技术。另一大特点就是在蜂窝系统应用时的越区切换采用了指定切换的方法,每个基站都具有对移动台的定位功能,从而得知本小区各个移动台的准确位置,做到随时认定同步基站。TD-SCDMA技术的提出,对于中国能够在第三代移动通信标准制定方面占有一席之地起到了关键作用。
    显然,第三代移动通信系统将会以宽带 CDMA系统为主,所谓CDMA,即 码分多址技术。移动通信的特点要求采用多址技术,多址技术实际上就是指基站周围的移动台以何种方式抢占信道进入基站和从基站接收信号的技术,移动台只有占领了某一信道,才有可能完成移动通信。目前已经实用的多址技术有应用于第一代和第二代移动通信中的频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和窄带码分多址(CDMA)三种。FDMA是不同的移动台占用不同的频率。TDMA是不同的移动台占用同一频率,但占用的时间不同。CDMA是不同的移动台占用同一频率,但各带有不同的随机码序,以示区分布进行扩频,因此同一频率所能服务的移动台数量是由随机码的数量来决定的。多址技术的性能比较见表1所示。宽带CDMA不仅具有CDMA所拥有的一切优点,而且运行带宽要宽得多,抗干扰能力也很强,传递信号功能更趋完善,能实现无线系统大容量和高密度地覆盖漫游,也更容易管理系统。第三代移动通信所采用的宽带CDMA技术完全能够满足现代用户的多种需要,满足大容量的多媒体信息传送,具有更大的灵活性。
    随着第三代移动通信系统标准的最后敲定,其终端设备也已初见端倪,浮出水面。 爱立信公司最近推出的R320双频手机具有内置Modem、红外接口、可进行图形Internet浏览、游戏、语音拨号及短信息服务。 诺基亚公司推出的7100系列手机则可支持GSM网上的9.6kb/s 数字通信和CDMA网上的14.4kb/s的数字通信,也具备了游戏、语音拨号和短信息功能(图1);另一款由诺基亚最新推出的媒体移动电话MP(Media Phone),则可以提供简单的Web浏览。而Alcatel公司不仅为无线IP提供了WAP网点,还推出了“口袋大小”的Internet移动电话One Touch Pocket。该话机尺寸仅有116mm×59mm×15mm,可提供全屏幕显示,采用锂电池,通话时间可达3小时,待机时间为80小时,用户使用该手机,可从中心局存储、管理和恢复 E-mail、语音邮件和传真信息,用户还可利用“文本-语音”新技术从该手机中收听E-mail话音邮件,完成转送传真到任何一部传真机上的工作。最近, 摩托罗拉公司又推出了具有未来移动通信意义上的手机芯片,该芯片可以安装在任何手机上,可使安装了该芯片的手机在全球任何地方通信。总之,第三代 移动通信设备不管是从功能方面、还是从外观方面都将为用户带来新的技术革命。

    2系统特征

    根据 IMT-2000系统的基本标准,第三代移动通信系统主要由4个功能子系统构成,它们是核心网(CN)、无线接入网(RAN)、移动台(MT)和 用户识别模块(UIM),且基本对应于 GSM系统的交换子系统(SSS)、基站子系统(BBS)、移动台(MS)和SIM卡四部分。其中核心网和无线接入网是第三代移动通信系统的重要内容,也是第三代移动通信标准制订中最难办的技术内容。
    第三代移动通信技术 引领未来

    第三代移动通信技术 引领未来

    第三代移动通信系统可以使全球范围内的任何用户所使用的小型廉价移动台,实现从陆地到海洋到卫星的全球立体通信联网,保证全球漫游用户在任何地方、任何时候与任何人进行通信,并能提供具有有线电话的语音质量,提供智能网业务,多媒体、分组无线电、娱乐及众多的宽带非话业务。第三代移动通信系统的特点是:综合了蜂窝、无绳、寻呼、集群、无线扩频、无线接入、移动数据、移动卫星、个人通信等各类移动通信功能,提供了与固定电信网络兼容的高质量业务,支持低速率话音和数据业务,以及不对称数据传输。第三代移动通信系统可以实现移动性、交互性和分布式三大业务,是一个通过 微微小区,到微小区,到 宏小区,直到“随时随地”连接的全球性卫星网络。下面,我们就来总结第三代移动通信的基本特征和它与 第二代移动通信系统的基本区别。
    1、第三代移动通信的基本特征
    (1)具有全球范围设计的,与固定网络业务及用户互连,无线接口的类型尽可能少和高度兼容性;
    (2)具有与固定 通信网络相比拟的高话音质量和高安全性;
    (3)具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在广域网采用384kb/s接入速率的数据率分段使用功能;
    (4)具有在2GHz左右的高效频谱利用率,且能最大程度地利用有限带宽;
    (5)移动终端可连接地面网和卫星网,可移动使用和固定使用,可与卫星业务共存和互连;
    (6)能够处理包括国际互联网和视频会议、高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换业务;
    (7)支持分层小区结构,也支持包括用户向不同地点通信时浏览国际互联网的多种同步连接;
    (8)语音只占移动通信业务的一部分,大部分业务是非话数据和视频信息;
    (9)一个共用的基础设施,可支持同一地方的多个公共的和专用的运营公司;
    (10)手机体积小、重量轻,具有真正的全球漫游能力;
    (11)具有根据数据量、服务质量和使用时间为收费参数,而不是以距离为收费参数的新收费机制。
    2、宽带CDMA与窄带CDMA或GSM的主要区别
    IMT-2000的主要技术方案是宽带CDMA,并同时兼顾了在第二代数字式 移动通信系统中应用广泛的GSM与窄带CDMA系统的兼容问题。那么,支撑第三代移动通信系统的宽带CDMA与在第二代移动通信系统中运行的窄带CDMA和GSM在技术与性能方面有什么区别呢?
    (1)更大的通信容量和覆盖范围。宽带CDMA可以使用更宽的信道,是窄带CDMA的4倍,提供的容量也要比它高4倍。更大的带宽可改善频率分集效果,从而可降低衰减问题。还可为更多用户提供更好的统计平均效果。宽带CDMA的上行链路中使用了相干解调,可提供2-3dB的解调增益,从而有效地改善了覆盖范围。由于宽带CDMA的信道更宽,衰减 效应较小 ,可改善功率控制精度。其上、下行链中的快速功率控制还可抵消衰减,并可降低平均功率水平,从而能够提高容量。
    (2)具有可变的高速数据率。宽带CDMA同时支持无线接口的高低数据比特率,其全移动的384kb/s数据率和本地通的2Mb/s数据率不仅可支持普通话音,还可支持多媒体数据,可满足具有不同通信要求的各类用户。由于可变的高速数据率,可通过使用可变正交扩频码,使得发射输出功率的自适应得以实现。应用中,用户会发现宽带CDMA要比窄带CDMA和GSM具有更好的应用性能。
    (3)可同时提供高速电路交换和分组交换业务。虽然在窄带CDMA与GSM移动通信业务中,只有也只需要与话音相关的电路和交换。但分组交换所提供的与主机应用始终“联机”而不占用专用信道的特性,可以实现只根据用户所传输数据的多少来付费,而不是像现在的移动通信那样,只根据用户连续占用时间的长短来付费的新收费机制。另外,宽带CDMA还有一种优化分组模式,对于不太频繁的分组数据,可提供快速分组传播,在专用信道上,也支持大型或比较频繁的分组 。同时,分组数据业务对于建立远程局域网和无线国际互联网接入的经济高效应用也非常重要。当然,高速的电话交换业务仍然非常适应像视频会议这样的实时应用。
    (4)宽带CDMA支持多种同步业务。每个宽带CDMA终端均可同时使用多种业务,因而可使每个用户在连接到局域网的同时还能够接收话音呼叫,即当用户被长时间数据呼叫占据时也不会出现像现在常见的忙音现象。
    (5)宽带CDMA技术还支持其他系统改进功能。第三代移动通信系统中的宽带CDMA还将引进其他可改进系统的相关功能,以期达到进一步提高系统容量的目的。具体内容主要是支持 自适应天线阵(AAA),该天线可利用天线方向图对每个移动电话进行优化,可提供更加有效的频谱和更高容量。自适应天线要求下行链中每个连接都有导频符,而宽带CDMA系统中的每个区中都使用一个公共导频广播。
    无线基站再也不需要 全球定位系统来同步,由于宽带CDMA拥有一个内部系统来同步无线电基站,所以不像 GSM移动通信系统那样在建立和维护基站时需要GPS(全球定位系统) 外部系统来进行同步。因为依赖全球定位系统卫星覆盖来安装无线电基站,在购物中心和地铁等地区会导致实施困难等问题。
    支持分层小区结构(HCS),宽带CDMA的载波可引进一种被称为“移动辅助异频越区切换(MAIFHO)” 的新切换机制,使其能够支持分层小区结构。这样,移动台可以扫描多个码分多址载波,使得 移动系统可在热点地区部署微小区。
    支持多用户检测,因为多用户检测可消除小区中的干扰并能提高容量。
    TD-SCDMA
    (time-division synchronous code division multiple access):td-scdma是由我国信息产业部 电信科学技术研究院提出,与 德国 西门子公司联合开发。主要技术特点:同步码分多址技术,智能天线技术和 软件无线技术。它采用tdd双工模式,载波带宽为1.6mhz。tdd是一种优越的双工模式,因为在第三代移动通信中,需要大约400mhz的频谱资源,在3ghz以下是很难实现的。而tdd则能使用各种频率资源,不需要成对的频率,能节省未来紧张的频率资源,而且设备成本相对比较低,比fdd系统低20%--50%,特别对上下行不对称,不同传输速率的数据业务来说tdd更能显示出其优越性。也许这也是它能成为三种标准之一的重要原因。另外,td-scdma独特的智能天线技术,能大大提高系统的容量,特别对cdma系统的容量能增加50%,而且降低了基站的发射功率,减少了干扰。td-scdma软件无线技术能利用软件修改硬件,在设计、测试方面非常方便,不同系统间的兼容性也易与实现。当然td-scdma也存在一些缺陷,它在技术的成熟性方面比另外两种技术要欠缺一等。因此,信息产业部也广纳合作伙伴一起完善它。另外它在抗快衰落和终端用户的移动速度方面也有一定缺陷。
    WCDMA
    WCDMAWide band Code Division Multiple Access 宽带码分多址)是一种3G 蜂窝网络。WCDMA使用的部分协议与2G GSM 标准一致。具体一点来说,WCDMA是一种利用码分多址复用(或者CDMA 通用 复用技术,不是指CDMA 标准)方法的宽带扩频3G移动通信空中接口。
    wcdma(wideband code division multiple access ):wcdma源于欧洲和 日本几种技术的融合。wcdma采用直扩(mc)模式,载波带宽为5mhz,数据传送可达到每秒2mbit(室内)及384kbps(移动空间)。它采用mc fdd双工模式,与gsm网络有良好的兼容性和互操作性。作为一项新技术,它在技术成熟性方面不及cdma2000,但其优势在于gsm的广泛采用能为其升级带来方便。因此,近段时间也倍受各大厂商的青睐。wcdma采用最新的 异步传输模式(atm)微信元传输协议,能够允许在一条线路上传送更多的语音呼叫,呼叫数由现在的30个提高到300个,在人口密集的地区线路将不在容易堵塞。
    另外,wcdma还采用了自适应天线和微小区技术,大大地提高了系统的容量。
    cdma2000
    (code division multiple access2000):cdma2000是由 美国高通(qualcomm)公司提出。它采用多载波(ds)方式,载波带宽为1.25mhz。cdma2000共分为两个阶段:第一阶段将提供每秒144kbit/s的数据传送率,而当数据速度加快到每秒2mbit/s传送时,便是第二阶段。到时,和wcdma一样支持移动多媒体服务,是cdma发展3g的最终目标。cdma2000和wcdma在原理上没有本质的区别,都起源于cdma(is-95)系统技术。但cdma2000做到了对cdma(is-95)系统的完全兼容,为技术的延续性带来了明显的好处:成熟性和可靠性比较有保障,同时也使cdma2000成为从第二代向第三代移动通信过渡最平滑的选择。但是cdma2000的多载传输方式比起wcdma的直扩模式相比,对频率资源有极大的浪费,而且它所处的频段与imt-2000规定的频段也产生了矛盾。
    3、第三代移动通信增加的新业务
    (1)高速电路交换数据(HSCSD)业务是GSM向第三代移动通信兼容的一种软件解决方案,它把单个业务信道的数据速率从9.6kb/s提高到14.4kb/s,并可把四条信道复用在一个时隙中,从而使数据经营者能够提供高达57.6kb/s的传输速率,是目前 数据传输速率的6倍。
    (2) 通用分组无线业务(GPRS)是由诺基亚开发的基于IP解决方案的可使GSM运营者迈向多媒体无线业务以其兼容第三代移动通信系统的另一项新技术,可提供高达115kb/s的数据传输速率。
    (3)增强型数据速率(EDGE)业务是由GSM和TDMA厂商正在合作开发的基于未来 移动通信系统的应用平台,它将能为未来移动通信系统IMT-2000提供高达384kb/s的移动速率业务。

    3主要技术

    技术影响因素

    在第三代移动通信标准IMT-2000K中 ,提出了对频谱和业务上的基本要求,即有名的2GHz频段和384kb/s广域网和2Mb/s本地网数据传输速率业务等。显然,要实现第三代移动通信系统中的基本要求,首选必须解决频谱、核心网络和无线接入三大技术因素。
    (1)必须确定全球统一的频谱段。IMT-2000标准确定在2GHz左右的频段,而 美国联邦通信委员会却在1994年就把PCS定位在1.9GHz,并已拍卖,使得第三代移动通信系统建立统一频谱出现了裂痕。
    (2)必须建立统一的核心网络系统。第三代移动通信系统标准将是在第二代移动通信系统的核心网络基础上,逐步将电路交换演变成高速电路交换与分组交换相结合的核心网络。现在世界上存在两大 移动通信系统核心网络,即GSM-MAP和ANSI-41,国际电联已决定将两大网络都定为第三代核心网络。因此,要实现全球漫游,就必须通过信令转换器把它们连接起来,形成逻辑上的统一核心网络系统。
    (3)必须考虑多频谱的无线接入方案。国际电联称之为无线传输技术(RTT)的无线接入方案,可以分为两大类,一类是建立在现有频段上把现有无线接入技术革新演变成能为第三代移动通信提供业务的RTT,这里最重要的是考虑反向兼容要求,其中工作频段在900/1800/1900MHz的GSM、 北美D-AMPS和窄带CDMA(IS-95)都在考虑向第三代过渡的反向兼容性。一类是直接工作在新的频段上,即IMT-2000制订的2GHz频段上,为第三代移动通信开发出新的无线传输技术,即宽带CDMA技术。

    主要技术

    带来第三代移动通信系统天翻地覆变化的当然是第三代移动通信中所采用的多种高新技术,这些高新技术是第三代移动通信系统的精髓,也是制订第三代移动通信系统标准的基础,了解这些技术就了解了第三代移动通信系统。下面我们就专门介绍几项有可能应用于第三代移动通信系统中的技术。
    (1)TD-SCDMA技术。TD-SCDMA是中国唯一提交的关于第三代移动通信的标准技术,它使用了第二代和第三代移动通信中的所有接入技术,包括TDMA、CDMA和SDMA,其中最关键的创新部分是SDMA。SDMA可以在时域/频域之外用来增加容量和改善性能, SDMA的关键技术就是利用多天线对空间参数进行估计,对下行链路的信号进行空间合成。另外,将CDMA与SDMA技术结合起来也起到了相互补充的作用,尤其是当几个移动用户靠得很近并使得SDMA无法分出时,CDMA就可以很轻松地起到分离作用了,而SDMA本身又可以使相互干扰的CDMA用户降至最小。SDMA技术的另一重要作用是可以大致估算出每个用户的距离和方位,可应用于第三代移动通信用户的定位,并能为越区切换提供参考信息。总的来讲,TD-SCDMA有价格便宜、容量较高和性能优良等诸多优点。
    (2)智能天线技术:智能天线技术是中国标准TD-SDMA中的重要技术之一,是基于自适应天线原理的一种适合于第三代移动通信系统的新技术。它结合了自适应天线技术的优点,利用天线阵列的波束汇成和指向,产生多个独立的波束,可以自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化,同时可对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号,增加系统的容量和频谱效率。智能天线的特点是能够以较低的代价换得天线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和抗掉话等性能的提高。智能天线在 干扰和噪声环境下,通过其自身的 反馈控制系统改变辐射单元的辐射方向图、频率响应及其他参数,使接收机输出端有最大的信噪比。
    (3)WAP技术。WAP(Wireless Application Protocol, 无线应用协议)已经成为数字移动电话和其他无线终端上无线信息和电话服务的实际世界标准。WAP可提供相关服务和信息,提供其他用户进行连接时的安全、迅速、灵敏和在线的交互方式。WAP驻留在 因特网上的TCP/IP环境和蜂窝传输环境之间,但是独立于所使用的传输机制,可用于通过移动电话或其他无线终端来访问和显示多种形式的无线信息。
    WAP规范既利用了现有技术标准中适应于 无线通信环境的部分,又在此基础上进行了新的扩展。由于WAP技术位于GSM网络和因特网之间,一端连接现有的GSM网络,一端连接因特网。因此,只要用户具有支持WAP协议的媒体电话,就可以进入互联网,实现一体化的信息传送。而厂商使用该协议,则可以开发出无线接口独立、设备独立和完全可以交互操作的手持设备Internet接入方案,从而使得厂商的WAP方案能最大限度地利用用户对Web服务器、Web开发工具、Web编程和Web应用的既有投资,保护用户现有利益。同时也解决了无线环境所带来的有关新问题。目前,全球各大移动电话制造商,包括诺基亚、爱立信、摩托罗拉和阿尔卡特在内,都已保证提供支持WAP的无线设备。
    (4)快速 无线IP技术。快速无线IP(Wireless IP,无线互联网)技术将是未来移动通信发展的重点,宽频带多媒体业务是最终用户的基本要求。根据ITM-2000的基本要求,第三代移动通信系统可以提供较高的传输速度(本地区2Mb/s,移动144Kb/s)。现代的移动设备越来越多了(手机、笔记本电脑、PDA等),剩下的好像就是网络是否可以移动,无线IP技术与第三代移动通信技术结合将会实现这个愿望。由于无线IP主机在通信期间需要在网络上移动,其IP地址就有可能经常变化,传统的有线IP技术将导致通信中断,但第三代移动通信技术因为利用了蜂窝移动电话呼叫原理,完全可以使移动节点采用并保持固定不变的IP地址,一次登录即可实现在任意位置上或在移动中保持与IP主机的单一链路层连接,完成移动中的数据通信。
    (5) 软件无线电技术。在不同工作频率、不同调制方式、不同多址方式等多种标准共存的第三代移动通信系统中,软件无线电技术是一种最有希望解决这些问题的技术之一。软件无线电技术可将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线,即将AD转换器尽量靠近RF射频前端,利用DSP的强大处理能力和软件的灵活性实现信道分离、调制解调、信道编码译码等工作,从而可为第二代移动通信系统向第三代移动通信系统的平滑过渡提供一个良好的无缝解决方案。
    第三代移动通信系统需要很多关键性技术,软件无线电技术基于同一硬件平台,通过加载不同的软件,就可以获得不同的业务特性,这对于系统升级、网络平滑过渡、多频多模的运行情况来讲,相对简单容易、成本低廉,因此对于第三代移动通信系统的多模式、多频段、多速率、多业务、多环境的特殊要求特别重要。所以在未来移动通信应用中有着广泛的应用意义,不仅可改变传统观念,还将为移动通信的软件化、智能化、通用化、个人化和兼容性带来深远影响。
    (6)多载波技术。多载波 MC-CDMA是第三代移动通信系统中使用的一种新技术。多载波CDMA技术早在1993年的PIMRC会议上就被提出来了。目前,多载波CDMA作为一种有着良好应用前景的技术,已吸引了许多公司对此进行深入研究。多载波CDMA技术的研究内容大致有两类:一是用给定扩频码来扩展原始数据,再用每个码片来调制不同的载波。另一种是用扩频码来扩展已经进行了串并变换后的数据流,再用每个数据流来调制不同的载波。
    (7) 多用户检测技术。在CDMA系统中,由于码间不正交,会引起多址干扰(MAI),而多址干扰将会限制系统容量,为了消除多址干扰影响,人们提出了利用其他用户的已知信息去消除多址干扰的多用户检测技术。多用户检测技术分为两大类:线性多用户检测和相减去干扰检测。在线性多用户检测中,对传统的解相器软输出的信号进行一种线性的映射(变换)以期产生新的一组有希望提供更好性能的输出。在相减去 干扰检测中,可产生对干扰的预测并使之减小。目前,CDMA系统中的多用户检测技术还存在一定的局限,主要表现在:多用户检测只是消除了小区内的干扰,而对小区间的干扰还是无法消除;算法相当复杂,不易在实际系统中实现。多用户检测技术的局限是暂时的,随着 数字信号处理技术和微电子技术的发展,降低复杂性的多用户检测技术必将在第三代移动通信系统中得到广泛的应用。

    4相关图书

    基本信息

    书 名: 第三代移动通信技术
    作 者: 宋燕辉
    出版时间: 2009年11月
    ISBN: 9787115200792
    开本: 16开
    定价: 29.00 元

    内容简介

    《第三代移动通信技术》全面系统地介绍了第三代移动通信技术,着重介绍3G系统的结构、关键技术和实践应用。全书采用模块化的内容结构,共分6个模块,内容包括3G基础、CDMA技术基础、 WCDMA移动通信技术、TD-SCDMA移动通信技术、CDMA2000移动
    图书:第三代移动通信技术

    图书:第三代移动通信技术

    通信技术、WiMAX技术。
    《第三代移动通信技术》介绍的均为 3G技术的最新应用,内容全面,实用性强,着重于3G系统实现结构和操作技能的培养,并配有丰富的图表和习题,可适合不同层次读者的需要。
    《第三代移动通信技术》可作为通信、电子、信息类 高等职业技术学院及其他大专院校的教材,也可作为通信行业相关管理、技术和业务人员的培训用书,同时也可供3G 工程技术人员参考。

    图书目录

    模块1 G基础
    模块2 CDMA技术基础
    模块4 TD-SCDMA移动通信技术
    模块5 CDMA2000移动通信技术
    模块6 WiMAX技术
    英文缩略语
    参考文献
    展开全文
  • 前置篇章:IOT物联网通信技术概览-...常见通信技术可以分为有线通信技术和无线通信技术。有线技术与无线技术根据场景及技术特点,又细分出许多不同的标准。 无线通信技术模块: ①短距无线通信技术 ②蜂窝移动网...

    前置篇章:IOT物联网通信技术概览-有线篇

    前言

    通信技术是物联网的基础,万物互联离不开各种通信技术的支持。如果把物联网比作信息的物流系统,那么通信技术就是不同的交通运输方式。但不论何种技术,最终目的都是连通感知终端与云侧平台应用。
    常见的通信技术可以分为有线通信技术和无线通信技术。有线技术与无线技术根据场景及技术特点,又细分出许多不同的标准。

    无线通信技术模块
    ①短距无线通信技术
    ②蜂窝移动网络
    ③LPWA通信技术
    ④无线通信技术对比

    短距无线技术对比:
    在这里插入图片描述
    短距无线技术 - Bluetooth
    蓝牙技术是设备间无线连接的全球标准,由Jaap Haartsen博士在1994年发明,当时他供职于爱立信公司。
    原先是想用蓝牙代替RS-232,后来,爱立信,诺基亚,英特尔,IBM和东芝联合组建蓝牙特别兴趣小组,深层次的使用蓝牙技术。
    蓝牙是把数据通过无线电短距离传输,最远328英尺或者100米,由于干扰的原因,大部分设备间的距离控制在30英尺。蓝牙无线传输频率为2.4~2.485GHZ 之间,属于扩展频谱,跳频全双工信号。 蓝牙无线需要芯片电路和软件程序连接设备来传输无线电波。它有统一的通讯标准,有助于蓝牙技术得到广泛使用。因此它广泛应用于移动电话,汽车,医疗设备和健康检测设备。外界普遍预计蓝牙会在物联网的发展中起到关键作用。
    优点:速率快、低功耗,安全性高。
    缺点:网络节点少,不适合多点布控。

    短距无线技术 - Wi-Fi:
    Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术,通常使用2.4G UHF(特高频)或5G SHF(超高频) ISM 射频频段。
    无线网络上网可以简单的理解为无线上网,几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持Wi-Fi上网,是当今使用最广的一种无线网络传输技术。
    Wi-Fi信号也是由有线网提供的,比如家里的ADSL,小区宽带等,只要接一个无线路由器,就可以把有线信号转换成Wi-Fi信号。
    优点:覆盖范围广,数据传输速率快。
    缺点:传输安全性不好,稳定性差,功耗略高,组网能力差。

    ③短距无线技术 - ZigBee
    ZigBee主要应用在短距离范围之内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式,蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息。 ZigBee联盟成立于2001年8月。2002年下半年,Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半导体公司四大巨头共同宣布加盟ZigBee联盟,以研发名为ZigBee的下一代无线通信标准。到目前为止,该联盟大约已有27家成员企业。所有这些公司都参加了负责开发ZigBee物理和媒体控制层技术标准的IEEE 802.15.4工作组。 ZigBee联盟负责制定网络层以上协议。目前,标准制订工作已完成。ZigBee协议比蓝牙、高速率个人区域网或802.11x无线局域网更简单实用。 Zigbee可以说是蓝牙的同族兄弟,它使用2.4 GHz波段,采用跳频技术。与蓝牙相比,ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用也更低。它的基本速率是250kb/s,当降低到28kb/s时,传输范围可扩大到134m,并获得更高的可靠性。另外,它可与254个节点联网。可以比蓝牙更好地支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用。人们期望能在工业监控、传感器网络、家庭监控、安全系统和 玩具等领域拓展ZigBee的应用。 ZigBee技术特点主要包括以下几个部分: 数据传输速率低。只有10kb/s~250kb/s,专注于低传输应用。 功耗低。在低耗电待机模式下,两节普通5号干电池可使用6个月以上。这也是ZigBee的支持者所一直引以为豪的独特优势。 成本低。因为ZigBee数据传输速率低,协议简单,所以大大降低了成本; 积极投入ZigBee开发的Motorola以及Philips,均已在2003年正式推出芯片,飞利浦预估,应用于主机端的芯片成本和其它终端产品的成本比蓝牙更具价格竞争力。 网络容量大。每个ZigBee网络最多可支持255个设备,也就是说每个ZigBee设备可以与另外254台设备相连接。 有效范围小。有效覆盖范围10~75m之间,具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定,基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。 工作频段灵活。使用的频段分别为2.4GHz、868MHz(欧洲)及915MHz(美国),均为免执照频段。 根据ZigBee联盟目前的设想,ZigBee的目标市场主要有PC外设(鼠标、键盘、游戏操控杆)、消费类电子设备(TV、VCR、CD、 VCD、DVD等设备上的遥控装置)、家庭内智能控制(照明、煤气计量控制及报警等)、玩具(电子宠物)、医护(监视器和传感器)、工控(监视器、传感器和自动控制设备)等非常广阔的领域。

    ④:短距无线技术 - Z-Wave
    Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术,工作频带为908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲),采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式,数据传输速率为9.6 kbps,信号的有效覆盖范围在室内是30m,室外可超过100m,适合于窄宽带应用场合。
    Z-Wave技术设计用于住宅、照明商业控制以及状态读取应用,例如抄表、照明及家电控制、HVAC、接入控制、防盗及火灾检测等。
    Z-Wave技术在最初设计时,就定位于智能家居无线控制领域。采用小数据格式传输,40kb/s的传输速率足以应对,早期甚至使用9.6kb/s的速率传输。与同类的其他无线技术相比,拥有相对较低的传输频率、相对较远的传输距离和一定的价格优势。
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  • 切换是移动通信系统中一项非常重要的技术,切换失败会导致通话失败,影响网络的运行质量。因此,切换成功率(包括切入和切出)是网络考核的一项重要指标,如何提高切换成功率、降低切换失败率是网络优化的重点工作之...
  • 常见通信技术可以分为有线通信技术和无线通信技术。有线技术与无线技术根据场景及技术特点,又细分出许多不同的标准。 ①ETH: 以太网结构分两大层: PHY—物理层,主要作用是把数字信号变成在可支持的传输媒...

    前言

    • 通信技术是物联网的基础,万物互联离不开各种通信技术的支持。如果把物联网比作信息的物流系统,那么通信技术就是不同的交通运输方式。但不论何种技术,最终目的都是连通感知终端与云侧平台应用
    • 常见的通信技术可以分为有线通信技术无线通信技术。有线技术与无线技术根据场景及技术特点,又细分出许多不同的标准。

    在这里插入图片描述
    ①ETH:
    以太网结构分两大层:
    PHY—物理层,主要作用是把数字信号变成在可支持的传输媒介上传输的模拟信号。它定义了数据传输的电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输的连接器。
    MAC—Media Access Control,媒介存取控制,它对应OSI7层模型的是数据链路层。数据链路层是由两部分组成MAC(介质存取控制)和LLC(逻辑链路控制)。MAC是负责发送和接受数据。对数据传输进行同步、识别错误及控制数据的流向。
    ②RS-232:
    RS232是个人计算机上的通讯接口之一,由电子工业协会(Electronic Industries Association,EIA) 所制定的异步传输标准接口。
    对于RS232来说它是串行通信,是全双工的发送形式,可以进行同时收发。但是是一对一的通信,采用电平方式,通信距离虽然理论值是20m左右,但是实际上大约在7-8米。
    ③RS-485:
    智能仪表随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来,世界仪表市场基本被智能仪表所垄断,这归结于企业信息化的需要,而企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量,后来仪表接口是RS232接口,这种接口可以实现点对点的通信方式,但这种方式不能实现联网功能,随后出现的RS485解决了这个问题。
    rs485是半双工的,某一时刻只能收或只能发数据,否则,总线将瘫痪。
    并且RS-485采用的是平衡传输中的差分传输方式。传输距离理论值是1200m,实际上在300-500左右。支持多站点的传输形式。
    【差分传输方式:在两根线上都进行信号的传输,只是传输的振幅相同,但是相位相反,信号接收端比较电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。】
    ④:M-Bus(Meter Bus)
    仪表总线,它是一种专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线设计的。M-Bus在建筑物和工业能源消耗数据采集有多方面的应用。例如
    M-Bus的最大传输距离为1000m,且M-Bus可为现场设备供电,无需再布设电源线,总线供电能力为5A,节点功率需小于0.65mA。
    M-Bus总线的提出满足了公用事业仪表的组网和远程抄表的需要,同时它还可以满足远程供电或电池供电系统的特殊要求。M-Bus串行通信方式的总线型拓扑结构非常适合公用事业仪表的可靠、低成本的组网要求,可以在几公里的距离上连接几百个从设备。
    例如用于测量家里面气和水的消耗。MBus仪表总线可以满足由电池供电或远程供电的计量仪表的特殊要求。当计量仪表收到数据发送请求时,将当前测量的数据发送到主站,(主站可以是手持设备、计算机、或其他终端)。主站定期读取某栋建筑物中安装的计量仪表的数据。MBus在家庭电子系统中的其他应用有:报警系统、智能照明、热能控制。
    ⑤PLC(Power Line Communication,电力线通信):
    PLC是一种利用电力线传输数据的通信方式,按频段可分为窄带、中频带和宽带技术。窄带电力通信技术是最早用在配电网络中的PLC 技术,有一系列国际标准,如G3-PLC、PRIME、IEEE 1901.2等,载波频带主要分布在3~500 kHz,主要用于远程抄表。并且,中频带PLC技术发源于中国,基于国家电网公司HPLC 规范的中频带技术,广泛用于国内用电信息采集领域,并于2018年在 IEEE完成标准化,发布了IEEE 1901.1 国际标准。
    以前对于PLC技术从未进入大规模应用的最大的原因是电网环境复杂、噪声干扰强,以及变化大。但是在华为推出的PLC-IoT(融合HPLC/IEEE1901.1),有效解决电力线路信号干扰、衰减问题,支持IP化通信能力,这才实现了,有电的地方就有网络,让智慧真正意义上触达了边缘联接。

    对于PLC-IOT的应用场景
    ①配电物联网
    电网的覆盖广度和宽度非常之大,人力检修和维护的复杂度以及开销也很大。通过华为IP化PLC-IoT头端模块应用于智能配变终端中,尾端模块被集成于开关、漏保等低压末端设备中,利用电力线,实现智能配变终端与不同低压设备之间的通信。
    如果出现停电故障时,配电物联网可以让系统自动完成故障隔离,还可以根据系统控制指定,改由路线路进行转供电,并同步通知相关人员抢修。
    ②智慧用能
    智慧用能可以根据不同时间段、不同用电场景进行产值估算,为高耗能的场景和设备实施节能改造提供数据支撑,实现用能分析精细化、实时化。在一些工业园区可以通过PLC-IoT智能判断耗能情况,做到智能化的分流和控制。
    ③智慧路口
    在交通行业,需要采集各个路口的信号灯、交通流量、视频探头、倒计时牌等多种数据。按照传统的做法需要重新拉网络线路,再建设新的道杆,建设周期长,投资大。但是加用华为IP化 PLC-IoT 通信模块利用电力线,实现交通路口显示屏、信号灯、倒计时牌、行人过街按钮等设备的全联接,解决了交通设备网络信号的传输问题。同时配套华为边缘计算核心板实现交通路口数据本地预处理,各业务系统高效联动,有效解决当前路口信号、电警、诱导、交通信息采集等系统独立建设、数据难共享、智能联动缺失等问题。
    ④IoT支付
    互联网时代的移动支付,带了给我们非常多的便利生活,那么物联网时代同样也可以通过IoT支付带来更多的便利条件。比如新能源车的普及速度越来越对,充电桩的建设也在提速,PLC-IoT和边缘计算技术融入到新能源汽车充电的无感支付流程中,可以根据用户使用充电设备的具体参数,从而进行结算。

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  • 第一代移动通信技术(1G,the first generation) 模拟式移动电话系统,自1980年代起开始使用,直至由2G数字通信取代。 1G及2G网络最主要的分别是1G使用模拟调制,而2G则是数字调制。虽然两者都是利用数字信号与...
  • 移动通信

    千次阅读 2019-07-02 21:51:04
    1.集群移动通信系统按照占用信道的方式,可以分为消息 集群,传输 集群,准传输 集群等三种集群方式 2.无线电波双向传输分类(单工、半双工、全双工) 3.CDMA的Wlash码区分信道,m序列区分用户 4.自由空间电波...
  • 移动IP协议是为了解决网络层的移动管理问题,链路层技术已经解决了一些移动管理的问题,例如在覆盖区域很小的无线收发器之间的切换,而且当移动仅发生在同一链路上的不同蜂窝之间时,链路层移动管理机制可以提供比...
  • 讲述常见的通信技术,移动通信技术,实验系统、实验方法和实验过程
  • 那么物联网中常见的近距离联网技术有哪些?都有哪些特点? 物联网的技术核心为C3SD(控制系统、计算系统、通讯系统、感知系统和数据海)。从技术上来说,物联网可以分为三层:传感层、通信层和应用层。在通信层中,...
  • WCDMA移动通信系统

    2010-07-08 14:50:52
    258 8.1 CDMA系统的性能分析和规划 259 8.1.1 CDMA主要技术特点分析 259 8.1.2 小区规划的理论研究 265 8.2 分层结构HCS(Hierarchical Cell Structure) 273 8.2.1 无线蜂窝移动通信系统设计的要求 ...
  • 移动通信制式常识

    千次阅读 2017-11-02 21:02:59
    首先,问大家一个问题:你们知道2G,3G,4G中的G是...(常见的2.4G通信有WiFi、蓝牙、Zigbee) 一、制式: 2G主要有两种制式:GSM和CDMA 联通2G网络制式是GSM制式,移动的2G网络也是GSM,电信的2G制式是CDMA 2.5G是G
  • 期末复习-移动通信

    千次阅读 多人点赞 2021-06-17 17:36:00
    移动通信知识总结 参考资料: 1.哈尔滨工业大学(深圳)2021年春季《移动通信》课件 by 张霆廷 2.《Wireless Communications》by Andrea Goldsmith 3.《Wireless.Communications》by Andreas F. Molisch 4....
  • 常见移动通信系统有:无线寻呼,无绳电话,对讲机,集群系统,蜂窝移动电话(包括模拟移动电话,GSM数字移动电话等),卫星移动电话等. 移动通信经历了近一百年的发展,特别是近十年来,其发展速度惊人.移动通信从最初的单...
  • 本书系全国电子信息类中等专业学校电子技术专业规划教材全书共分七章即移动通信概论无线电寻呼系统模拟蜂窝移动电话系统数字蜂窝移动电话系统模拟无绳电话系统数字无绳电话系统集群移动通信系统、无中心多信道选址...
  • 本书系全国电子信息类中等专业学校电子技术专业规划教材全书共分七章即移动通信概论无线电寻呼系统模拟蜂窝移动电话系统数字蜂窝移动电话系统模拟无绳电话系统数字无绳电话系统集群移动通信系统、无中心多信道选址...
  • 移动通信期末复习笔记

    万次阅读 多人点赞 2020-06-29 18:26:13
    移动通信复习笔记 1.1移动通信的主要特点 一.必须使用无线电波进行传播 无线电波传播特性:信号衰落 原因: 能量扩散------>弥漫损耗 地形地物的影响------>阴影效应 直射反射绕射---->多径传播---&...
  • 移动通信基础知识

    千次阅读 2012-08-19 19:38:00
    1 移动通信是指通信双方至少有一方在移动中(或是临时停留在某一非预定的位置上)进行信息传输和交换,这包括移动体(车辆、船舶、飞机或行人)和移动体之间的通信,移动体和固定点(固定无线电台或有线电话)之间的...
  • 无线移动通信基础知识

    千次阅读 多人点赞 2020-03-20 21:25:12
    无线移动通信的特点 复杂的无线传播环境导致信号衰落 用户具有移动性 电波传播条件恶劣 在强干扰条件下工作 具有多普勒效应 … 无线移动通信的电波传播机制 直射波 反射波 绕射波 散射波 透射波 移动信道三大...
  • 移动通信的浅究

    千次阅读 2016-12-19 11:34:46
    移动通信的浅究 1、引言  随着智能手机的普及以及小型移动设备的迅速发展,移动通信在通信领域发展也相当惊人。 伴随着移动通信市场的快速发展,用户对更高性能的移动通信系统提出了更高要求,希望享受更为...
  • 本书系全国电子信息类中等专业学校电子技术专业规划教材全书共分七章即移动通信概论无线电寻呼系统模拟蜂窝移动电话系统数字蜂窝移动电话系统模拟无绳电话系统数字无绳电话系统集群移动通信系统、无中心多信道选址...
  • 移动通信发展概述

    千次阅读 2013-01-13 15:58:20
    移动通信发展史  第一代,80年代,主要采用模拟技术。包括:AMPS,TACS,NMT等。这一阶段主要的技术革新是贝尔实验室提出的频率复用概念,其中AMPS就是贝尔提出来的,在北 美广泛使用。TACS是后来提出的改进...
  • 随着物联网技术的高速发展,物联网终端设备也广泛应用于各种场景,不同的应用场景有不同的市场需求,现在市场上的无线通信模块多种多样,导致很多用户无法正确的区分各种类型...这是一种近距离无线通信技术。 2.Wi-Fi
  • 卫星移动通信系统的分类

    千次阅读 2019-09-25 20:55:08
    卫星移动通信系统的分类可按其应用来分, 也可以按他们所采用的技术手段来分。 (1) 按应用分类 可分为海事卫星移动系统(MMSS) 、 航空卫星移动系统(AMSS) 和陆地卫星移动系统(LMSS) 。 海事卫星移动系统主要...
  • 读书笔记 |《大话移动通信

    千次阅读 2020-04-25 21:33:08
    读书笔记 |《大话移动通信》书籍信息书名:《大话移动通信》作者:丁奇 阳桢出版社:人民邮电出版社本书解决的问题初识移动通信构建移动通信学习基本脉络框架书籍内容结构第一章:点对点的无线通信——从贝尔到...
  • 5G 名词释义 大家好,我是istrangeboy,随着社会的进步和技术的发展,5G生活离我们愈来愈近了,这里很高兴能和大家分享下5G通信技术...第五代移动电话行动通信标准,也称第五代移动通信技术,外语缩写:5G(5th g...

空空如也

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