无线电应用及特征-4g课件

无无线电线电的的应应用及特征用及特征 10710第四第四组ContentsContents1 1无线电概述无线电概述2 24G通信的概念的发展历程通信的概念的发展历程3 34G通信的关键技术通信的关键技术4 44G通信技术的主要优势通信技术的主要优势5 54G通信技术的挑战通信技术的挑战 Part Part无线电无线电概述概述无线电应用领域无线电应用领域无线电发展历程无线电发展历程无线电含义无线电含义定义定义在自由空间（包括空气在自由空间（包括空气和和真空真空）传播的）传播的电磁波电磁波 是其中的一个有限频带，是其中的一个有限频带，上限上限频率频率在在300GHz（吉赫兹）（吉赫兹）下限频率较不统一下限频率较不统一 射频射频规范书，规范书，常见的有常见的有3KHz300GHz9KHz300GHz，10KHz300GHz无线无线电的电的定义定义背景背景磁生电的创立者磁生电的创立者黎明前的最后一黎明前的最后一刻刻15911776177717811782182018211855电磁力学的纽带被电磁力学的纽带被法国工程师系上了法国工程师系上了电生磁的奠基人电生磁的奠基人奥斯特奥斯特静电静电英国医生的发现英国医生的发现约前约前2401590无线通信与天然磁石无线通信与天然磁石来自中国的伟大启迪来自中国的伟大启迪18551888电磁波来了电磁波来了发展发展未来？未来？19802013195019801910195018891910无线电的启无线电的启航及应用航及应用无线电大发展，无线电大发展，战争与和平战争与和平不断接力，不断接力，闪亮登场，闪亮登场，覆盖全球覆盖全球数字化生存，数字化生存，中国的回归中国的回归2013无线电在中国无线电在中国光绪二十三年四月一光绪二十三年四月一日日(1897年年5月月2日日)1899年1923年改革开放后改革开放后新中国成立初期新中国成立初期截至截至2012年年底，年年底，我国已办理台站执照我国已办理台站执照的无线电台站有的无线电台站有288.88万台，公众移万台，公众移动通信用户数已超过动通信用户数已超过11亿。亿。时务报时务报第第2525册刊册刊出译文出译文无线电报无线电报，无线电报一词，无线电报一词在中国的最早出现在中国的最早出现 中国中国满清政府首清政府首先在广州、先在广州、马口、口、前山、威前山、威远各要各要塞以及江防塞以及江防舰上上设置了无置了无线电台。台。中国境内的第一座广中国境内的第一座广播播电电台是由美国人奥台是由美国人奥斯邦在上海主持建立斯邦在上海主持建立,1月月23日正式播音。日正式播音。“少少设严管管”“为经济建建设服服务”无线电应用领域无线电应用领域广电领域广电领域气象领域气象领域航空领域航空领域航天领域航天领域航海领域航海领域铁路领域铁路领域交通领域交通领域安全领域安全领域通信领域通信领域国防领域国防领域Introduction To 4GIntroduction To 4G第一代移动通信第一代移动通信 -模拟蜂窝移动通信v提供区域性话音业务v通话效果差v保密性差v用户接听范围有限v频率利用率低v容量有限v制式太多且不兼容Introduction To 4GIntroduction To 4G第二代移动通信第二代移动通信 -数字蜂窝移动通信数字蜂窝移动通信 v频率利用率较高v较强的保密性和抗干扰性v音质清晰，通话稳定，v容量大，频率资源利用率高 数据传输率低（9.6kbit/s）业务单一无法全球漫游Introduction To 4GIntroduction To 4G第三代移动通信（第三代移动通信（3G3G）-标志技术WCDMAv提供了多种多媒体业务功能v提供电子商务功能 实现了宽带化、智能化和个人化的综合 全球通信业务。数据传输速率最高可达2Mbit/sIntroduction To 4GIntroduction To 4G第四代无线通信技术（第四代无线通信技术（4G4G）适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作的需要，最终实现商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信的无缝衔接并相互兼容。Introduction To 4GIntroduction To 4G4GIntroduction To 4GIntroduction To 4Gv(1)建立在新的频段(比如5-8GHz或更高)上的无线通信系统，基于分组数据的高速率传输(50Mbps以上)，承载大量的多媒体信息，具有非对称的上下行链路速率、地区的连续覆盖、QoS机制、很低的比特开销等功能；v(2)融合了数字通信、数字音/视频接收(点播)/和因特网接入的崭新的系统，用户能够自由的选择协议、应用和网络。让应用业务提供商(ASP)及内容提供商能够提供独立于操作的业务及内容。v(3)真正的“全球统一”通信系统，基于全新网络体制的系统，或者说其无线部分将是对新网络(智能的、支持多业务的、可进行移动管理)的“无线接入”，能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝”连接，使得用户能够自由的在各种网络环境间无缝漫游；4G通信的通信的关键技术关键技术正交频分复用（正交频分复用（OFDM）软件无线电技术软件无线电技术智能天线智能天线(SA)与多入多出与多入多出天线天线(MIMO)技术技术OFDM(OFDM(正交频分复用正交频分复用正交频分复用正交频分复用)技术技术技术技术4G4G通信网的核心技术通信网的核心技术 其主要思想是：将信道分成其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，号转换成并行的低速子数据流，调制在每个子信道上进行传输。调制在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰减少子信道之间的相互干扰(ICI)(ICI)。每个子信道上的信号带。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。均衡变得相对容易。OFDM技术技术优缺点优缺点 频谱利用率很高，频谱效率比串行系统高近一倍频谱利用率很高，频谱效率比串行系统高近一倍 抗衰落能力强抗衰落能力强 功率峰值与均值比功率峰值与均值比(PARR)(PARR)大，导致发送端放大器功率效率较低大，导致发送端放大器功率效率较低 抗码间干扰抗码间干扰(ISI)(ISI)能力强能力强 自适应的调制技术使系统复杂度有所增加自适应的调制技术使系统复杂度有所增加 对频偏和相位噪声敏感对频偏和相位噪声敏感 适合高速数据传输适合高速数据传输 软件无线电软件无线电软件无线电软件无线电 无线电台无线电台无线电台无线电台各部分功各部分功各部分功各部分功能能能能软件软件软件软件可编程控可编程控可编程控可编程控制的通用制的通用制的通用制的通用硬件平台硬件平台硬件平台硬件平台数字信数字信号处理号处理技术技术 前端接收前端接收 中频处理中频处理 信号的基信号的基 带处理带处理整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。议部分全部由软件编程来完成。核心技术是用宽频带无线接收机代替原来的窄带接收核心技术是用宽频带无线接收机代替原来的窄带接收机，并将宽带的模拟机，并将宽带的模拟/数字、数字数字、数字/模拟变换器尽可能模拟变换器尽可能的靠近天线，从而使通信电台的功能尽可能多的采用的靠近天线，从而使通信电台的功能尽可能多的采用可编程软件来实现。可编程软件来实现。系统结构通用，功能实现灵活，改进升级方便系统结构通用，功能实现灵活，改进升级方便 提供了不同系统间互操作的可能性提供了不同系统间互操作的可能性 由于通过软件实现系统的主要功能，因此更易于由于通过软件实现系统的主要功能，因此更易于采用新的信号处理手段，从而提高了系统抗干扰的采用新的信号处理手段，从而提高了系统抗干扰的性能。性能。拥有较强跟踪新技术的能力拥有较强跟踪新技术的能力 优势智能天线智能天线 智能天线定义为波束间没有切换智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。的多波束或自适应阵列天线。智能天线具有抑制信号干扰、智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关功能，被认为是未来移动通信的关键技术，其基本工作原理是根据信键技术，其基本工作原理是根据信号来波的方向自适应地调整方向图，号来波的方向自适应地调整方向图，跟踪强信号，减少或抵消干扰信号。跟踪强信号，减少或抵消干扰信号。智能天线的优点智能天线的优点提高系统容量提高系统容量 1降低系统干扰降低系统干扰 2扩大覆盖区域扩大覆盖区域 3降低系统建设成本降低系统建设成本 4智能天线采用了空分多址智能天线采用了空分多址(SDMA)(SDMA)的技术，的技术，利用信号在传输方向上的差别，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分，将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分，动态改变信号的覆盖区域，动态改变信号的覆盖区域，使主波束对准用户方向，使主波束对准用户方向，旁瓣或零陷对准干扰信号方向，旁瓣或零陷对准干扰信号方向，并能够自动跟踪用户和监测环境变化，并能够自动跟踪用户和监测环境变化，为每位用户提供优质的上行链路和下行链路信号，为每位用户提供优质的上行链路和下行链路信号，从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。智能天线智能天线智能天线智能天线v1 1、通信速度更快、通信速度更快 v2 2、网络频谱更宽、网络频谱更宽 v3 3、通信更加灵活、通信更加灵活 v4 4、智能性能更高、智能性能更高 v5 5、兼容性能更平滑、兼容性能更平滑 v6 6、提供各种增殖服务、提供各种增殖服务 v7 7、实现更高质量的多媒体通信、实现更高质量的多媒体通信 v8 8、频率使用效率更高、频率使用效率更高 v9 9、通信费用更加便宜、通信费用更加便宜 4G通信技术主要优势通信技术主要优势四四第四代9.6kb/s最高可达32kb/s从数据传输速率作比较：从数据传输速率作比较：第三代第二代2Mb/s2Mb/s1010到到20Mb/s20Mb/s最高可达最高可达100Mb/s100Mb/s通信速度更快通信速度更快1要想使4G通信达到100Mb/s的传输，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据AT&T公司研究4G通信的专家们说，估计每个4G信道将占有100MHz100MHz的频谱，相当于W-CDMA 3G网路的2020倍。网络频谱更宽网络频谱更宽2外观样式功能小型电脑小型电脑AB互动C安全性D随时随地通信双向传递影像网上定位系统无国界眼镜、手表、化妆盒方便个性地图通信更加灵活通信更加灵活3定时提醒下载资料下载资料手提电视手提电视4G手机将能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事，或者不该做什么事。4G手机可以将电影院票房资料，直接下载到PDA之上，这些资料能够把目前的售票情况、座位情况显示得清清楚楚，大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票。观看各种现场直播：体育比赛、爸爸去哪儿等。智能性能更高智能性能更高4兼容性能更平滑兼容性能更平滑5要使要使4G通信尽快地被人们接受通信尽快地被人们接受具备特点具备特点全球漫游全球漫游全球漫游全球漫游终端多样化终端多样化终端多样化终端多样化接口开放接口开放接口开放接口开放能和多种能和多种能和多种能和多种网络互联网络互联网络互联网络互联能从第二代、第三代平稳过渡能从第二代、第三代平稳过渡OFDMWLLDVBDAB提供各种增值服务提供各种增值服务63G核心技术：CDMA4G核心技术：OFDM（正交频分复用技术）更高质量的多媒体通信首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。频率使用效率更高突破性技术通信更加便宜兼容性问题的突破尖端技术的使用，使4G通信系统操作方式更加灵活，能够有效地降低运营者和用户的费用。897标准难以统一标准难以统一技术难以实现技术难以实现容量受到限制容量受到限制市场难以消化市场难以消化设施难以更新设施难以更新Chall-Chall-engeenge4G4G通信技术面临的挑战通信技术面临的挑战标准难以统一1虽然从理论上讲，3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。因此，开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题，而世界各大通信厂商将会对此争论不休。技术难以实现24G系统所运用的各种核心技术还不完善，而这些技术的逐步完善是一个长期的过程。例如，核心网的移动IP技术，对于第四代移动通信系统而言，移动IP技术缺乏实时位置管理和快速无缝切换机制的支持。另外移动IP环境下的QoS所使用的综合业务、RSVP技术和区别型业务技术也是有待解决的重要问题之一。这些技术在移动IP平台上并不是最优的。容量受到限制3人们对未来的4G通信的印象最深的莫过于它的通信传输速度将会得到极大提升，从理论上说其所谓的100Mb/s的宽带速率，比目前手机信息传输速率10kb/s要快1万多倍，但手机的速度将受到通信系统容量的限制，如系统容量有限，手机用户越多，速度就越慢。据有关行家分析，4G手机将很难达到其理论速度。如果速度上不去，4G手机就要大打折扣。市场难以消化4第三代移动通信的多媒体服务已进入第三个发展阶段，覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统，到那时整个行业正在消化吸收第三代技术，对于第四代移动通信系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。另外，在过渡过程中，如果4G通信因为系统或终端的短缺而导致延迟的话，那么号称5G的技术随时都有可能威胁到4G的赢利计划，此时4G漫长的投资回收和赢利计划将变得异常的脆弱。设施难以更新5在部署4G通信网络系统之前，覆盖全球的大部分无线基础设施都是基于第三代移动通信系统建立的，如果要向第四代通信技术转移的话，那么全球的许多无线基础设施都需要经历着大量的变化和更新，这将会引发一系列的资金、观念等问题，这种变化和更新势必减缓4G通信技术全面进入市场、占领市场的速度。而且要求3G通信终端升级到能进行更高速数据传输及支持4G通信各项数据业务的4G终端，也就是说4G通信终端要能在4G通信网络建成后及时提供，不能让通信终端的生产滞后于网络建设。蒋毛：PPT整合、演讲沈祎丽：无线电应用用领域刘艳艳：4G通信技术简述王荃冰：4G通信关键技术技术、word整合肖之娥：4G通信技术面临的挑战张凯丽：4G通信技术优势