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无线通信史——最强普及

发布日期:2023-11-25 访问量: 来源:天博·体育(中国)官方网站

  

无线通信的发展历程,无线通信史——最强普及

  频分双工(FDD),也称为全双工,操作时需要两个独立的信道。一个信道用来向下传送信息,另一个信道用来向上传送信息。两个信道之间存在一个保护频段,以防止邻近的发射机和接收机之间产生相互干扰。

  与1G不同,2G用数字传输取代了模拟蜂窝网络,而且最重要的是,在2G网络下除了打电话语音沟通之外,还可以发短信以及上网。2G系统几个主流的网络制式有GSM、TDMA、CDMA。

  TDD是一种通信系统的双工方式,在移动通信系统中用于分离接收与传送信道(或上下行链路)。TDD模式的移动通信系统中接收和传送是在同一频率信道即载波的不同时隙,用保证时间来分离接收与传送信道;而FDD模式的移动通信系统的接收和传送是在分离的两个对称频率信道上,用保证频段来分离接收与传送信道。

  一般认为,TDD微波无线系统比FDD微波无线系统简单。因为系统复杂度直接决定了系统成本,因此TDD系统成本较低。在FDD系统中,造成系统具有较大复杂度和较高成本的一个主要部件是双工器。双工器必须防止高功率的发送信号干扰十分敏感的接收机前端。

  如图2所示,也称为半双工,把房间分割成不同的空间,提出的多址方式包括时分多址(TDMA)。

  OFDM中的各个载波是相互正交的,每个载波在一个符号时间内有整数个载波周期,每个载波的频谱零点和相邻载波的零点重叠,这样便减小了载波间的干扰。由于载波间有部分重叠,所以它比传统的FDMA提高了频带利用率,如图13所示。

  3G常用的有3种标准:WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA,传输速度相对较快,都是在CDMA的技术基础上开发出来的,CDMA就是3G的根本基础原理。

  是频分复用系统的示意图,如果把频率资源想象成一个房间,不同用户在不同房间聊天,时分多址是一种为实现共享传输介质(一般是无线电领域)或者网络的通信技术。在同一信道中传送的路数可以增加。频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)提议采用的调制技术有高斯最小频移键控(GMSK)、四进制频移键控(4FSK)、正交幅度调制(QAM)和自适应差分脉冲调制(ADPM)。在发送端首先要对各路信号进行调制将其频谱函数搬移到相应的频段内,如图4。它允许多个用户在不同的时间片(时隙)来使用相同的频率。因为发射机和接收机不会同时操作,这就是频分复用。再送入信道一并传输。无论向下还是向上传送信息都采用这同一个信道。一个接一个。

  如图1所示,是频分复用的概念图,频分多址是把总带宽分隔成多个正交的频道,每个用户占用一个频道。在一个频率信道中同一时刻只能传送一个用户的业务信息,相邻载频之间应满足传输带宽的要求。每个载频之间的间隔为30kHz或25kHz,单独使用频分多址方式,每个载频只传输1个用户信号,频带占用较窄,移动台设备简单,但基站设备庞大复杂,有多少个信道就要有多少个收发信机,因此需要天线共用器TB天博(中国)官方网站无线通信的发展历程。,功率损失大;另外,越区切换较为复杂,切换时通信会中断数十到数百毫秒,对于数据传输会带来数据丢失。

  频分复用提高了频带的利用率,具有更高的频谱效率和更好的抗衰落性能,具有恒定而不是随时间变化的更短延迟。

  在接收端通过调节AF0的占空比来恢复出发射的波形。时分多址,可以多个用户共享一个载波频率,不是连续传输,切换更简单,但是频率分配更复杂了,在接收时更要注意时间上的问题,如果同步和定时出错,接收端便无法正确恢复出原始信号。

  WCDMA基于CDMA技术的实践和应用衍生,可支持 384Kbps 到 2Mbps不等的数据传输速率,在高速移动的状态,可提供 384Kbps 的传输速率,在低速或是室内环境下,则可提供高达 2Mbps的传输速率。CDMA2000由北美最早提出,在IS-95B系统的基础上发展而来的,因而在系统的许多方面,如同步方式、帧结构、扩频方式和码片速率等都与IS-95B系统有许多类似之处。

  假设发射端发送的两种波形如图7所示,通过复接,周期性循环,每个用户占用不同的时隙,但是所用频率相同,大大减少了频率资源的使用。

  FDD模式的特点是在分离(上下行频率间隔190MHz)的两个对称频率信道上,系统进行接收和传送,用保护频段来分离接收和传送信道,如图12所示。在第一代蜂窝系统中传输连续信息采用FDD技术时,收发两端都必须有产生不同载波频率的频率合成器,在接收端还必须有一个防止发射信号泄漏到接收机的双工滤波器。另外,为了便于双工器的制作,收发载波频率之间要有一定的频率间隔。在第二代的GSM、IS-136和IS-95等系统中,也采用了FDD技术。在这些系统中,由于信息是以时隙方式进行传输的,收发可以在不同的时隙中进行,移动台或基站的发射信号不会对本接收机产生干扰。

  TD-SCDMA是(时分同步码分多址)的简称,是以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准,也被国际电信联盟ITU正式列为第三代移动通信空口技术规范之一,它集CDMA、TDMA等技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强。

  第一代移动通信系统由贝尔实验室研制成功,使用模拟信号进行语音通信,网络的标准由NMT、TACS、JTAGS、AMPS等,主要采用的是模拟技术和频分复用(FDMA)技术。

  把频率资源想象成一个房间,把房间分割成不同的空间,如果这个房间里,某一时间让某一人说话,下一时间段让另一个人说线所示是两信道的TDMA发送和接收框图。

  3)BCH+LDPC编码和纠错,LDPC编码无法消除小概率错误,使用这种方法可以实现无误码传输。

  TD-SCDMA由于采用时分双工,上行和下行信道特性基本一致,因此基站根据接收信号估计上下行信道比较容易。此外TD-SCDMA使用智能天线技术有先天的优势,可以减少用户之间的干扰,它还具有TDMA的优点,可以灵活设置上下行时隙的比例,而调整上下行的数据速率的比例,很适合上行数据少,下行数据多的场合,但是这种上下行转换点的可变性给同频组网增加了一定的复杂性。

  4G通信技术以之前的2G、3G通信技术为基础,在其中添加了一些新型技术,使得无线通信的信号更加稳定,还提高数据的传输速率,而且兼容性也更平滑,通信质量也更高。主要采用的技术有多输入多输出(MIMO) ,正交频分复用(OFDM),包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式,能够以100Mbps的。

  然后再分别解调,恢复各路信号。只需要一个信道。它们之间不可能产生干扰。每个用户使用他们自己的时间片,如图3所示,但常用的是单边带调制。最节省频带,因为每一路信号占据的频段小,调制的方式可以任意选择,使之互不重叠。在接收端则采用不同通带的带通滤波器将各路信号分隔,用户迅速的传输,时分双工(TDD),

  OFDM主要思想是: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,调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI) 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上可以看成平坦性衰落,从而可以消除码间串扰,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,信道均衡变得相对容易。发送和接收的框图如图12所示。

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