清华大学移动通信教程第15讲-新技术及新应用(2)25107.pptx

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1、无线通信工程无线通信工程姚彦教授清华大学微波与数字通信国家重点实验室2001年6月10日第十五讲第十五讲无线通信的新技术无线通信的新技术及新应用（及新应用（2）数数 字字 微微 波波 n n不是卫星通信、不是散不是卫星通信、不是散 射通信，也不是移动通射通信，也不是移动通信；信；n n是在微波频段通过地面是在微波频段通过地面视距传播进行数字信息视距传播进行数字信息传输的一种无线通信手传输的一种无线通信手段，既包括点对点数字段，既包括点对点数字微波，也包括点对多点微波，也包括点对多点数字微波。数字微波。n n7070年代中后期发展数字微年代中后期发展数字微波，已有波，已有2020多年的历史多年的

2、历史n n被称为现代通信的三大支被称为现代通信的三大支柱：柱：光纤通信光纤通信数字微波数字微波卫星通信卫星通信n n正确总结数字微波技术的正确总结数字微波技术的起落，找到自己的市场定起落，找到自己的市场定位，对数字微波技术今后位，对数字微波技术今后的发展是十分重要的。的发展是十分重要的。什么是数字微波通信？什么是数字微波通信？历史的回顾历史的回顾中、小容量数字微波的发展阶段中、小容量数字微波的发展阶段n n我国数字微波通信真正有影响的的研究、开发是从川汉我国数字微波通信真正有影响的的研究、开发是从川汉输气工程开始的。分为输气工程开始的。分为“北方点北方点”和和“南方点南方点”。北方。北方点由石

3、家庄点由石家庄1919所牵头，主攻所牵头，主攻6GHz1206GHz120路系统；南方点由路系统；南方点由清华大学绵阳分校牵头，主攻清华大学绵阳分校牵头，主攻2GHz1202GHz120路系统。路系统。n n120120路系统，于路系统，于19781978年年3 3月在石家庄的全国总联试中取得月在石家庄的全国总联试中取得成功。成功。n n480480路系统，于路系统，于19831983年年4 4月在石家庄的全国总联试中取得月在石家庄的全国总联试中取得成功。成功。n n在我国数字微波通信的发展史上是具有划时代意义的事在我国数字微波通信的发展史上是具有划时代意义的事件，它成套地突破了一系列关键技术

4、，培养了一大批研件，它成套地突破了一系列关键技术，培养了一大批研究开发人才，为我国专用通信网的全数字化改造作出了究开发人才，为我国专用通信网的全数字化改造作出了重大贡献。重大贡献。历史的回顾历史的回顾大容量数字微波的发展阶段大容量数字微波的发展阶段n n8080年代后期，在国家年代后期，在国家“七五七五”科技攻关项目中，安科技攻关项目中，安排了大容量数字微波通信系统的研制和开发。由邮排了大容量数字微波通信系统的研制和开发。由邮电部主持，安排邮电部西安电部主持，安排邮电部西安4 4所和电子部石家庄所和电子部石家庄5454所所承担承担6GHz19206GHz1920路路16QAM16QAM系统，清

5、华大学承担系统，清华大学承担11GHz192011GHz1920路路16QAM16QAM系统和系统和140Mb/s64QAM140Mb/s64QAM中频系统。中频系统。n n经过各个单位的努力，以上工作在经过各个单位的努力，以上工作在9090年代初先后完年代初先后完成并通过了国家主管部门的验收。由于种种原因，成并通过了国家主管部门的验收。由于种种原因，在国家在国家“八五八五”计划中没有继续安排大容量数字微计划中没有继续安排大容量数字微波的攻关项目，使得上述成果的推广应用受到很大波的攻关项目，使得上述成果的推广应用受到很大的影响。的影响。面临的挑战面临的挑战n n8080年代中、后期，我国的数字

6、微波发展受阻。年代中、后期，我国的数字微波发展受阻。n n原因：原因：国产设备和国际上的先进产品存在较大差距、缺乏国产设备和国际上的先进产品存在较大差距、缺乏竞争力；竞争力；国家对数字微波技术及产业的投入不足，研究和生国家对数字微波技术及产业的投入不足，研究和生产单位处境艰难等等；产单位处境艰难等等；更主要的原因是由于光纤通信的兴起，数字微波的更主要的原因是由于光纤通信的兴起，数字微波的干线传输功能已逐步被光纤所代替。干线传输功能已逐步被光纤所代替。发展机遇发展机遇n n光纤通信对数字微波的巨大冲击光纤通信对数字微波的巨大冲击n n 巨大带宽巨大带宽n n 超低损耗超低损耗 n n 较低成本较

7、低成本n n 未来信息高速公路的主干道，还有未来信息高速公路的主干道，还有 Fiber to home Fiber to home 的的趋势趋势n n无线通信的发展机遇无线通信的发展机遇n n 灵活性灵活性n n 抗灾性抗灾性n n 移动性移动性 如何发展数字微波如何发展数字微波市场定位市场定位n n光光纤纤通通信信和和移移动动通通信信已已成成为为当当前前通通信信网网的的两两大大主主流流，并并形形成成十十分分巨巨大大的的产产业业和和用用户户市市场场。并并且且在在空空间间和和频频段段上上把把数数字字微微波波逐逐出出原原有有的的领领地地。这这是是技技术术的的竞竞争争，是是不不以以人人们们意意志志为

8、为转转移移的的。那那么么，在在当当前前的的情情况况下下，数字微波的市场定位到底是什么？数字微波的市场定位到底是什么？n n在在当当前前情情况况下下，数数字字微微波波要要得得到到发发展展，必必须须放放下下架架子子，甘甘当当配配角角，当当好好光光纤纤通通信信和和移移动动通通信信的的配配角角。搞搞技技术术的的人人往往往往都都希希望望当当主主角角，宁宁可可在在小小市市场场当当主主角角，也也不不愿在大市场当配角，这样就会失去许多发展的机遇。愿在大市场当配角，这样就会失去许多发展的机遇。SDH 微微 波波 SDH SDH 特特 点点1.统一了北美、日本和欧洲的地区性标准，使国际电信互通成为可能。2.SDH

9、帧结构中有丰富的开销比特（约占信号的5%）3.SDH电信传送网具有信息传送透明性和定时透明性4.统一了网络接口标准。5.网络兼容能力强。SDH产品系列MLCM:多电平编码调制多电平编码调制SLEC:单李氏纠错单李氏纠错室室 内内 安安 装装 型型28-30 128QAM/MLCM 40/40.7464QAM/MLCM55/56 16QAM/SLEC STM-1STM-1 光接口光接口STM-1 电接口电接口PDH(140MB)/STM-1 电接口电接口(可可选选)L4 U4 5 L6 U6 7.5 8 11 ITU-R 频频 率率 带带 宽宽(GHz)容量及接口容量及接口信道空间信道空间(MH

10、z)调制方式调制方式SDH 微波无线系统覆盖了 3.6 to 11GHz 能传输一个STM-1 155Mbit/s 或 140Mbit/s PDH 信号与可选的路旁信号完全遵照 ITU-R 建议，采用了最有效的调制方式 29/30 MHz RF 信道间隔 :128QAM 40 MHz信道间隔:64QAM采用全数字交叉极化干扰抵消器，能实现同波道双极化传输(XPIC)，使频谱利用率加倍接口TMN符合ITU-T多种调制技术 DFE :判决反馈均衡器 MLCM :多电平编码调制 ATPC :自动发信功率控制 新型BR CKT :邻接模式分路系统结构紧凑,功耗低 在一个ETSI 机架中装载1+3系统,

11、平均 140W/TRSDH 无线系统 SDH关键技术 关键技术 主要优点 MLCM BER=10-3时，编码增益2.5dB DFE 抗衰落有效均衡（最小相位失真）XPIC 双极化传输有两倍的传输容量 SDH/PDH系统共存 ATPC 减小了对相邻系统的干扰 BR CKT 减小了分支频率间隔 （邻接模式）SDH网管系统的主要特点网管系统的主要特点 1.传送通道标准化 2.管理接口标准化 3.管理功能标准化SDH微波网管系统构成MCU1MCU1MCU1MCU2MCU3MCU3MCU2MCU3MCU2MCPMCPMCPTM/ADMTM/ADMMCOFFECC串口串口串口串口微波终端微波终端微波中继微

12、波中继微波终端微波终端注：注：MCU1 微波收发信机微波收发信机MCUMCU2 倒换控制倒换控制MCUMCU3 调制解调调制解调MCUTD/ADM SDH终端复用终端复用/分插复用器分插复用器 2155Mb SDH微波设备无线光纤无线光纤固定无线宽带通信固定无线宽带通信n n视频、数据和话音业务视频、数据和话音业务n n工作频率：工作频率：2.1,2.3,2.5,3.6,18,24,28,31,38,40 GHz2.1,2.3,2.5,3.6,18,24,28,31,38,40 GHz。n n在美国，这些业务称为：在美国，这些业务称为：MDSMDS（多点分配业务），（多点分配业务），ITFSI

13、TFS（教育电视固定业务），（教育电视固定业务），LMDSLMDS（本地多点分配业务）（本地多点分配业务），WCSWCS（无线通信业务），（无线通信业务），DEMSDEMS（数字电子消息业务），（数字电子消息业务），Part 101Part 101点对点业务。点对点业务。无线光纤LMDS LMDS-Local Multipoint Distribution Service 本地多点分配业务 一种微波宽带业务,在毫米波频段,在较近的距离点对多点 双向传输话音、视频和图像信号 L(Local):指较近的通信距离,一般2-10公里 M(Multipoint):信号的传输采用点对多点方式 D(Dist

14、ribution):指多种业务,多种数据同时双向传送 S(Service):LMDS网络的业务完全由运营商选择LMDS发展现状 LMDS 本地多点分配业务 宽带的固定无线接入手段 美国和加拿大已经将1.3GHz的频谱资源分配给LMDS 使用 FCC在98年发布了一系列推广和使用LMDS的优惠措施 各电信厂商积极进行LMDS 的深入研究和开发 LMDS 被许多亚洲国家采用,如：日本、韩国、泰国、菲律宾 1999 年1月7日，PCOM 公司和Siemens 公司共同宣布LMDS 系统投入商业运行 LMDSLMDS的主要性能的主要性能 无线频谱资源大于无线频谱资源大于1GHz1GHz 每基站总容量达

15、每基站总容量达4.8G4.8G 每扇区容量达每扇区容量达200M200M 每远端站容量达每远端站容量达Nx2MNx2M 可以支持现存的任何业务可以支持现存的任何业务 话音话音,IP,IP电话电话 数据数据:低速、中速、高速低速、中速、高速 图像：图像：100100多套，模拟或数字，加密或不加密多套，模拟或数字，加密或不加密LMDS网络拓扑LMDS的系统组成由以下四部分组成：网络运行中心骨干网络基站用户终端LMDS的系统特点 多种频段设备可选，10G40GHz 足够的功率，保证基站的覆盖 多种调制方式可选，64QAM提高频谱利用率增加容量 扇区数据吞吐量大 基站容量大，达4.8G 直接支持ATM

16、远端站，无线ATM 同一系统内同时支持FDMA和TDMA,充分发挥优势 自动发射功率控制（ATPC)功能，保护设备，减小干扰，提高频率复用度，增加全网容量 完善的网管系统支持开放协议LMDS系统应用 提供宽带固定接入手段 支持多种业务，话音、数据、图像等的双向传输 支持ATM、TCP/IP、MPEG2 等标准 多种用户接口,多种速率,特别适合于数据网 适用于公用网络,会议电视网 适用于有线电视、会议电视网 高速Internet 接入 广域网,城域网应用 大公司、大企业无无 线线 电电 缆缆无线电缆兰牙技术的历史无线电缆兰牙技术的历史n n1998.3 WPAN1998.3 WPAN研究组成立研

17、究组成立n n1998.5 Nokia,Ericsson,Toshiba,IBM 1998.5 Nokia,Ericsson,Toshiba,IBM 和和Intel Intel 联联合成立合成立Special Interest Group(SIG)Special Interest Group(SIG)n n1999.12 Microsoft,Lucent,Motorola 1999.12 Microsoft,Lucent,Motorola 和和3COM 3COM 加入加入成立成立 promoter group.promoter group.n n1999.12 V1.0B1999.12 V1.

18、0B版标准发布版标准发布.n n至今，已经有至今，已经有18821882签约加入签约加入 Bluetooth SIG.Bluetooth SIG.BluetoothBluetooth的目标的目标n n通过将一种微小的短距的无线通信技术集成到各种不同的电子设备中来为移动和商业用户提供方便服务Bluetooth能为我们作什么能为我们作什么?个人专用网络个人专用网络个人专用网络个人专用网络替代电缆替代电缆替代电缆替代电缆Landline数据数据数据数据/语音语音语音语音接入点接入点接入点接入点特特 点点n n同时支持语音和数据n n免费的开放标准提供全球应用n n能够建立专用连接n n能够抗开放频段

19、其它信号源的干扰n n极小的体积和极低的功耗便于集成到各种设备n n和宿主设备相比可忽略的功耗技术特征技术特征n n1Ms/s1Ms/s符号率开发信道的最大容量符号率开发信道的最大容量n n快跳频避免干扰快跳频避免干扰n n自适应输出功率减小干扰自适应输出功率减小干扰n n短数据包可在干扰状态下提高容量短数据包可在干扰状态下提高容量n n快速确认允许链路的低编码开销快速确认允许链路的低编码开销n nCVSDCVSD语音编码可承受高误码率语音编码可承受高误码率n n灵活的数据包种类支持宽应用范围灵活的数据包种类支持宽应用范围n n简单的空中接口减小电流消耗简单的空中接口减小电流消耗用户环境用户环

20、境(1)(1)n n3 3合合1 1电话电话无论在何处都使用同一部电话无论在何处都使用同一部电话n nInternetInternet网桥网桥采用各种连接方式网上冲浪采用各种连接方式网上冲浪n n交互式会议交互式会议连接所有与会者进行实时数据交换连接所有与会者进行实时数据交换n n便携式耳机便携式耳机/麦克风麦克风无论在何处使用便携式电脑作为耳机和麦克无论在何处使用便携式电脑作为耳机和麦克风风用户环境用户环境(2)(2)n n智能公文包智能公文包当便携式电脑还在公文包中时使用当便携式电脑还在公文包中时使用E-mailE-mailn n自动文件同步自动文件同步自动后台同步以保持文件更新自动后台同

21、步以保持文件更新n n无线桌面无线桌面将所有电脑周边设备连接到将所有电脑周边设备连接到PCPC或或LANLAN上上Bluetooth Bluetooth 产品产品n n集成入便携式集成入便携式PC.PC.n n集成入移动电话集成入移动电话.n n集成入手持设备集成入手持设备.n n无线周边设备无线周边设备耳机耳机数码相机数码相机n n接入点接入点n n和其它网络连接的通用网桥和其它网络连接的通用网桥自适应无线传输距离自适应无线传输距离n nBluetooth Bluetooth 提供两种无线传输距离提供两种无线传输距离“Pico-cable”(10“Pico-cable”(10 米米)n n0

22、dbm 0dbm 收发信机收发信机n n为短距离设备提供优化为短距离设备提供优化n n头戴式耳机头戴式耳机,鼠标鼠标,键盘等键盘等.“Mega-cable”(100“Mega-cable”(100 米米)n n20dbm 20dbm 收发信机收发信机n n模块内置功率放大器模块内置功率放大器n n为环境会变化的设备提供优化为环境会变化的设备提供优化n n笔记本电脑、移动电话、数据接入点等笔记本电脑、移动电话、数据接入点等 n n宾馆、汽车、办公室、家庭、机场宾馆、汽车、办公室、家庭、机场实现体积实现体积n n目前的笔记本电脑目前的笔记本电脑OEMOEM模块模块 1 3/8”x 3/4”1 3/

23、8”x 3/4”0.5 0.5 平方英寸平方英寸n n未来的芯片体积大约未来的芯片体积大约 9x9x1.5 mm 9x9x1.5 mm All-in-one All-in-one 设计设计Frame line is Compact flash card 36x43 mmBluetooth是全球性的是全球性的n n全球同一版本全球同一版本结构兼容全球传输规则结构兼容全球传输规则n n满足满足FCC,EC,FCC,EC,和日本的关于和日本的关于频谱和功率的要求频谱和功率的要求结构兼容飞机上的使用要求结构兼容飞机上的使用要求n n与与FAAFAA、FCC FCC、飞机制造商和航线协、飞机制造商和航线

24、协作作BluetoothBluetooth解决方案解决方案n n主要交叉企业创始主要交叉企业创始n n革命性的基于无线的解决方案革命性的基于无线的解决方案n n无线替代电缆无线替代电缆n n开放的标准开放的标准市场潜力市场潜力n n据估计到据估计到20052005年将有年将有6.76.7亿部电子设备具有嵌亿部电子设备具有嵌入的入的BluetoothBluetooth模块模块 (according to market(according to market researchers Cahners In-Stat Group).researchers Cahners In-Stat Group).谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH