宽带技术论文范文

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美国联邦通信委员会FCC（FederalCommunicationsCommision）于2002年2月14日通过了一项曾经只应用于军事和政府部门，现今可民用化的超宽带UWB（UltraWideBand）无线通信技术。UWB完全迥异于其它无线技术，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低，系统复杂度低，功耗小，定位精度精确等优点。在无线通信、网络、雷达系统、图像处理和定位系统中都具有其它技术无法比拟的优点。它不用载波而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信，因此也可称作脉冲无线电(ImpulseRadio)，与二进制移相键控(BPSK)信号波形相比，超宽带不采用余弦波进行载波调制而是发送间隔小于1ns的能量脉冲，因此它的带宽极宽，高达数GHz，且由于频谱的功率密度极小，它具有扩频通信的特点。目前，为保障全球定位系统GPS，导航系统和军事通信频段，FCC限定UWB频域在3.1至10.6GHz，且发射功率低于41dB。UWB向民用解禁后，我们更为关注的是它带来的商业和民用价值。

1UWB的特点

⑴带宽非常宽

UWB使用带宽高达几个GHz，频率范围从3.1GHz到10.6GHz。超宽带系统容量大，不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源，而是共享其它无线技术所使用的频段，这使得频率资源日益紧张的今天有了实质性的缓解。

⑵传输速率高

UWB自问世后一直被看作是蓝牙技术的替代品，它可以使电子通信设备之间通过无线互传信息，速率可以达到480Mbps，远高于IEEE：802.11a、IEEE：802.11b和蓝牙数据速率的无线连接。

⑶发送功率非常小

UWB消耗功率很小，一般不超过200微瓦，不及Wi-Fi的千分之五。超低的发射功率极大延长了系统电源工作时间。另外，发射功率小，其产生的电磁波辐射对人体的影响也微乎其微。

⑷抗干扰性能强及保密性好

UWB采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，发射时，微弱的脉冲信号分散在极宽的频带中，其输出功率甚至低于一般电子设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益。因此，与蓝牙、IEEE802.11a和IEEE802.11b相比，在同等码速条件下，UWB具有更强的抗干扰性。同时超短而微弱的脉冲信念也使得UWB与其它无线通信设施之间的干扰大幅度降低。UWB保密性表现在两方面：一方面是采用跳时扩频，接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据；另一方面是系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。

⑸精准的定位功能

UWB系统具备良好的时间解析能力，使其能拥有精确的测距和定位功能，这一功能，可以将通信与定位融合，从而建立更为广阔的应用领域，包括建立高度安全、较佳效能的网络架构，以及精准的存货追踪管理。而在商业用途上，精准的定位功能将可应用到企业的仓储管理上，协助物料与资材的追踪定位。

⑹低廉的芯片成本

由于UWB不调制和解调复杂的载波信号，所以不需要混频器、过滤器、RF/IF转换器、本地振荡器(Localoscillator)以及802.11x常用的超外差所需额外的表面声波滤波器(SAWfilters)等复杂的元件，因而能量消耗很小，也更容易集成进CMOS里。除此之外，也可将射频设计成不需要功率放大器，同时也可以使用CMOS制程，因此具备低成本的芯片结构。

2当前发展状况

UWB的标准目前主要有两大类，分别是摩托罗拉旗下子公司飞思卡尔(Freescale)引领的DS-UWB和由IEEE倡导的MBOA，两者的分歧体现在UWB技术的实现方式上，前者采用直接序列扩展频谱的技术，它可以使很多传输共享相同的频率范围，这使很多小批量(piconets)的UWB设备互相连接更为容易。而后者则采用多频带方式，OFDM方案是将可用的频段分为多个子带，每个子带带宽大于500Mb/s，每一个子带的信号为一个OFDM信号。这两种技术各自有各自的优势和特点，但无法兼容，两种标准的牵头羊为了各自的利益，进行了激烈的角逐，但到目前为止还没有哪一方胜出。从这两个方案竞

争的激烈程度，我们可以预测到UWB技术巨大的潜在市场。技术的成功发展必定会反映在市场的不断成熟和发展上，因此UWB技术所带给世界无线通信市场的冲击将是无法避免和前所未见的，它带来的商业市场前景也是不可估量的。

3商业应用前景

无线通信历来都是一个技术创新层出不穷的领域，超宽带(UWB)实现了通信行业的设想：UWB在噪音标准之下调制数据，与频带内的其它无线通信标准并存而不相互干扰。随着UWB技术逐渐成为标准，行业领先者已经开发出UWB芯片产品，开始推出支持UWB的激动人心的商业应用。

家庭网络的应用中，UWB可以为无线局域网和个人局域网的接入技术带来高速率、低功耗、高带宽和低复杂度的无线通信解决方案，借助于UWB技术，可以家庭为单位建立局域网，使电脑和其它电子通信设备之间通过无线互传信息，从而减少房间布线、提高设施移动性。作为一项正在迅速发展的新技术，UWB将显著改善消费者的家用娱乐产品体验。消费者开始使用家中的PC机或笔记本电脑享受UWB无线技术带来的优越，其独特的优势就会让家庭中的娱乐电器也受益，例如，UWB可以把数码相机和数码摄像机的数据资料，传输给PC机，可以将DVD、VCD等各种视频数据传输到隔壁房间的电视，UWB将实现速度高达每秒110Mbit乃至更快的无线连接，使其非常适合连接电视与DVD播放机和录像机、个人视频记录器以及家庭音响。可以认为UWB是家庭网络更加合理的解决途径。

在定位检测应用中，由于UWB技术具有很好的定位能力，这一特性也可以使其拥有极其广泛的应用前景。由于UWB的高频信号具有很强的穿透力，所以消防员、警察和灾难救援人员可以利用UWB技术侦察出藏在厚墙另一侧、深埋在地下甚至是人体内部的目标物；汽车制造商可利用UWB技术建立汽车传感器、防撞系统、智能高速公路感测系统；此外其定位精度甚至超越了GPS全球定位系统，所以UWB将在定位检测领域有更大的突破。

当前，人们看好UWB技术的利用价值，最主要集中在消费电子应用领域。英特尔、德州仪器、西门子等业界知名厂商也对UWB技术在此领域的应用前景保持乐观。笔记本电脑、PDA、数码相机、扫描仪、打印机、摄录像机、以及MP3播放器等消费电子产品，均可以利用UWB技术进行高效率高品质的视频和音频数据传输。许多国家都已明确了全面实现数字电视网络的目标，UWB技术将在数字电视网络的许多环节上，充分发挥高速、无线和低干扰等优势。用UWB技术传输数字视频信号的速率，是当前有线电视调制解调器的10倍之多。XtremeSpectrum公司在不久前展示的一块UWB芯片样品，可以将数字电视信号同时沿着6个不同的信道传向6台电视机。美国飞思卡尔半导体(FreescaleSemiconductor)不久前在飞思卡尔技术论坛宣布，海尔采用了该公司的UWB(超宽带)无线芯片，推全球首款UWB电视，即将先后在中国和美国捆绑上市液晶电视和媒体服务器。新加坡Cellonics公司研发的一种新调制技术，更是将UWB的应用拉近了现实当中，它演示了UWB技术在消费电子产品中传输多媒体信号的过程，其质量之高、功耗之低而技术之简单，使更多的人对UWB在消费电子中的应用更加满怀信心。

目前，在业界的推动下，UWB技术已经日臻成熟，一些厂商已经推出了UWB芯片和相关产品。目前在试验室，UWB无线传送装置已经可以进行速率为480Mbit/s的数据传送。鉴于UWB技术所表现出来的优越特性和上述广泛的潜在应用领域，乐观者预计到了2006年，UWB技术将可能产生10亿美元的市场。

4小结

一项只用于10米范围之内，传输速率达到几百兆的无线通信技术引起了英特尔、摩托罗拉、西门子等通信业界巨头们的关注，也使家电业各大厂商们看到了UWB的应用前景。自UWB被批准民用后，家电厂商和PC厂商便蜂拥而至进行产品开发，积极拓展此项技术的商业化应用和发展，加快了UWB技术的商业化步伐。总之，UWB可定位于家用类设备和终端间的无线连接。众多的家电类设备，决定了UWB的应用范围相当广泛。UWB向人们清楚地展示了家用电子设备更为简洁的美好前景，在商业多媒体设备、家庭和个人网络方面极大地提高了一般消费者和专业人员的适应性和满意度。基于此，业界必须致力于提供标准与实现技术努力挖掘UWB的潜力。当然，UWB作为民用技术任重而道远，尚有一些应用中产生的信号干扰和频段开放引起的诸如安全性和干扰问题亟待解决。军方、政府、无线运营商和设备制造商等各方之间的利益冲突使得他们在UWB技术的民用化问题上尚有疑虑。但不管怎么说，我们有理由相信，由UWB技术所带来的技术发展和革新会使得UWB技术进入更多的应用领域，带来更为广阔的应用前景。

参考文献

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无线蜂窝网络为每个用户提供的服务需要满足一定的服务质量（QOS），然而QOS主要由每个用户接收到信号的信干比（SIR）决定。因此，无线蜂窝网络对无线资源的分配，特别是对每个用户链路的功率分配就更加重要。对于CDMA蜂窝系统，同一小区内所有用户使用相同的频段和时隙，用户之间仅靠扩频码的（准）正交特性相互隔离。然而由于无线信道的多径、延时等原因使得各个用户信号间的互相关特性不理想，其它用户的信号对当前用户信号产生干扰，这类干扰被称为多址干扰（MAI）。这样，当小区中用户个数增加或者其它用户功率提升时都会增加对当前用户的干扰，导致当前用户的接收信号SIR下降，当这类干扰大到一定程度时，当前用户就不能正常通信了，因此CDMA系统是一个严重的干扰受限系统，干扰的大小直接影响到系统容量。解决这个问题主要有两个办法：多用户检测技术和功控技术。多用户检测技术充分考虑用户间存在的MAI，通过在接收端重构这些干扰，然后消除它的影响，提高性能，但由于其算法过于复杂，目前还没有进行商业应用。功控技术十分简单实用，被认为是CDMA系统的关键技术之一。功控技术调整每个用户的发射功率，补偿信道衰落、抵消远近效应，使各个用户维持在能保持正常通信的最低标准上，这样都能最大地减少对其他用户的干扰，从而提高系统容量，同时延长手机的待机时间。

功控技术的控制准则大致可分为两大类：功率平衡准则和SIR平衡准则。它们分别控制各个用户信号在接收端的有用功率相等或SIR相等。从而不同的角度，可以有不同的功控技术分类。按功控效果可分为内环功控和外环功控。内环功控主要用来对抗信道衰落和损耗，使得接收端信号SIR或功率达到特定的目标值；外环功控根据特定环境下的服务质量要求，产生内环功控的SIR或功率门限值。按链路可分为反向功控和前向功控，由于CDMA系统容量主要受反向链路容量限制，因此反向功控尤为重要。按功控的环路类型可分为开环和闭环功控，开环功控是基于上下行信道对称假设的，它能够抵消路径损耗和阴影衰落，闭环功控不需作此假设，它同时还能抵消快衰落。按功控实现的方式可分为集中式功控和分布式功控，集中式功控考虑小区内所有用户的信息（链路增益等），对每个用户进行统一的调整，这个算法复杂度高，难以实现，但算法的收敛特性好；分布式控制只根据单个用户信息产生控制指令，易于实现，但分布式算法需要满足一定的条件才能收敛。

1WCDMA系统的功控技术方案

WCDMA系统同时采用了反向开环、闭环、外环功控技术和前向闭环、外环功控技术。鉴于反向闭环功控的重要性和篇幅所限，本文将主要针对反向闭环功控进行讨论，后面的仿真曲线也是基于反向闭环功控做出的。WCDMA系统闭环轼控主要由四部分构成：SIR估计、功控比特（TPC）产生、本地TPC判决和功率高速单元等，如图1所示。

SIR估计单元采用某种SIR估计算法对接收专用数据信道（DPDCH）的SIR进行估计，然后将估计值送给TPC产生单元。WCDMA协议并没有规定SIR估计的算法，主要有两种算法：相干SIR估计和非相干SIR估计，后面将分析这两种方法的性能差异。另外，限制SIR估计精度的另一主要因素是SIR估计的长度，即可以用来估计样本数的多少，对于非相干估计样本数较多、相干估计样本数较少，它主要受前、反向功控的定时关系限制。TPC产生单元将SIR估计值SIResti和外环功控所产生的SIR参考门限SIRtarget相减，根据其差值的符号，即sign(SIResti-SIRtarget)，产生TPC比特。TPC判决单元根据本地接收的TPC比特重新生成本地TPC命令送给功控调整单元，用于调整前向或反向信道的发射功率。文献给出了WCDMA系统本地TPC命令生成的几种算法，其中在非宏分集状态下有两种算法。

算法一，针对当前的隙接收到的TPC指令，每个时隙产生一个TPC_cmd。

如果接收到的TPC命令等于0，那么该时隙的TPC_cmd为-1。

如果接收到的TPC命令等于1，那么该时隙的TPC_cmd为1。

算法二，在5个时隙中的前4个时隙，TPC_cmd=0,即不改变发送功率。在第5个时隙，对收到的5个TPC命令采用如下硬判决：

如果所有5个TPC命令的硬件判决都为1，那么第5个时隙的TPC_cmd=1

如果所有5个TPC命令的硬判决都为0，那么第5个时隙的TPC_cmd=-1

否则，在第5个时隙的TPC_cmd=0。

可以看到算法一在每个时隙都产生一次功控命令（±1），功率调整的频率为1.5kHz。算法二每5个时隙产生一次功控命令（±1），功率调整的最快频率为300Hz，它具有近0.2dB(1dB/5)功控步长的性能。算法二还具有防止功控误调的功能，当接收的功控比特交换±1时，产生的功控命令始终为0，从而不进行功率调整。功率调整单元在前一次发射功率p[k-1]基础上，根据当前第k个TPC命令按照如下公式调整当前发射功率p[k][dB]:

p[k]=p[k-1]+β.TPC_cmd（1）

其中，β为功控步长，WCDMA系统采用固定步长，前向功控采用0.5、1、1.5或2db四种步长，反向功控采用1或2dB两种步长，而TPC_cmd就是本地产生的TPC命令。

WCDMA标准规定功控速率为1.5kHz，即一个时隙内必须完成一次闭环功率调整，这就要求上述功控所有操作要在一定时间内完成。文献图B.1列出了WCDMA功控定时关系，经分析得出可用于SIR估计的时间为：

TSIR=2560+Tdata1-1024-2×Tprop-Tprocess(2)

Tprocess为接收机处理延时，2×Tprop是双程路径延时，而处理延时一般等于总路径延时，若忽略data1数据处理延时Tdata1,得出SIR估计时间大致为：

TSIR=1536-4×Tprop（3）

当单程延时Tprop≥384chips，对应小区半径大于30km时，基站没有时间在当前的时隙完成SIR估计并发送功控比特。此时必须延时一个时隙进行SIR估计并发送功控比特。此时必须采用延时一个时隙进行SIR估计的750Hz功控方案。

2WCDMA系统的功控性能仿真

本节将通过计算机仿真的方法，说明SIR估计方法、估计精度、步长选择、功控比特传输错误以及功控比特时延等主要因素对功控性能的影响，给出反向闭环功控的仿真曲线并对结果做出一定的分析和解释。

首先分析SIR估计的两种方法，相干估计和非相干估计的原理。对于相干估计，由于导频信号已知，假设导频序列数值固定为1，则接收信号y(i)近似为一个高斯平稳随机过程，可以用其时间平均代替集平均。假设接收信号y(i)的N个采样点为{y1,y2,y3,…，yn},则接收信号功率、哭声功率和信干比估计值可分别表示如下：

当采用非相干估计时，处理的数据不再是已知的导频信号，而是数据信道上的数据，其数值未知。可以采用如下方法进行信干比的估计：

当相干估计和非相干估计具有相同的估计样本数目的，相干估计的性能要优于非相干估计。从上一节的定时约束分析可知，相干估计的样本数受小区半径等因素的限制，而样本数太少时相干估计的性能恶化很严重。而非相干估计虽然能够获得较多的估计样本，但它的性能也受很多因素的制约，文献详细研究了非相干估计算法的问题，并得出相干SIR估计算法在多数情况下具有比非相干估计更为优良的性能，后面的仿真结果也会说明这个问题。

闭环功率控制的目标是把接收信号的实际信干比控制在目标值上，因此衡量算法性能的最直接的方法就是考察实际信干比与目标信干比的一臻性，为此定义功控误差（PCE）如下：

PCE=SIResti-SIRtanget(10)

用其衡量各个功控算法性能的好坏。文献证明了在理想功控情况下，PCE的对数值呈正态分布，其均值为零，而均方差的大小反映了功控算法的优劣，均方差越小功控算法越好。

图2给出相干估计情况、不同车速条件、不同功控调节步长的PCE性能。可以看到，在低速情况下，1dB步长的算法比较好，算法二次之，而中速情况下2dB步长的算法比较好，高速情况下三者的性能都比较差。图2中也给出了没有功控时的PCE均方差，在车速80km/h以下，功控能够带来好处，而在这个车速以上，从PCE的角度来看，功控就不能带来增益了。由此可以得出，在固定步长算法中，低速时采用1dB步长，中速时采用2dB或1db步长，而高速时虽然不能补偿快衰落，但考虑到补偿路径损耗和减少对其他用户的影响，此时应采用算法二进行慢速功率调整。

图3给出了非相干估计时不同车速条件下不同功控调节步长的PCE性能。这里非相干估计的长度为整个时隙，所以采用了延时一个时隙进行功控的方法。为了进行比较，也画出了同样估计长度，但是没有延时的非相干估计的性能。可以看出：在采用非相干估计方法时，车速与最佳步长之间的关系和采用相干估计方法时类似。值得注意的是，仅在低车速20km/h左右时，PCE的性能就比关闭功控时差，而在采用相干估计方法时，这个临界车速达到了80km/h以上。由此，可以得出结论：非相干估计算法的性能差于相干估计。因此，后面的仿真都采用相干SIR估计算法。

从以上的仿真结果可以看出：不同车速条件下，若想功率控制性能最优，需要不同的调整步长。因此为了提高功控的性能，一个很自然的想法就是通过估计车速选择对应该车速下最优的功控步长进行功控。文献讨论了这方面的问题，仿真了构造新变量，电平通过率和盲估计变步长等算法，能取得一定的性能增益。

图4给出了不同车速条件下SIR估计长度对功控性能的影响。显然，相干估计长度越大，性能越好。由图4可见，估计长度在3～5pilotbits,即768～1280chips的情况下，功控的性能差异不大；如果估计长度只有2bits，即512chips时，性能变化比较大；若只有1bits，即256chips的估计长度，性能劣化很厉害，甚至不如关闭功控时的性能。从图4中还可以看到，若小区半径太大，在一个时隙内不可能完成SIR相干估计和一次闭环功率调整，这时可以降低功控频率。这样虽然功率调整有一个时隙延时，但是由此获得的高精度SIR估计可以在一定程序上抵消延时带来的性能损失。从图4中可看到，这种方案与没延时、估计长度512chips时性能差不多。所以，当小区半径较小时，应采用1.5kHz功控方案且采用尽可能长的SIR估计长度，当小区半径较大且移动台在小区边缘时，可以采用750Hz功控方案。

另外，功控比特延时带来的性能损失也可以采用延时补偿（TDC）方法进行补偿，文献详细研究了这个问题。这里给出一点有用结论。在功控延时一个时隙的情况下，中低车速时，功控比特延时带来的影响并不大，高车速时影响比较明显，这是因为在高车速时750Hz功控频率已经不能跟踪快速信道变化，但此时应该还能补偿路径损耗。因此，当需采用750Hz功控方案时，若移动台处于高速运动状态，此时最好用算法二进进慢速功率调整。

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UWB技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。

1超宽带信号及其特点

美联邦通信委员会(FCC)规定：

部分带宽号称为UWB信号。其中，部分带宽为信号功率谱密度在-10dB处测量的值。图1为UWB信号与窄宽信号功率谱密度的比较；UWB信号格式如图2所示。

一种典型的脉位调制(PPM)方式的UWB信号形式[1],[2]为：

Str(k)(t)表示第k个用户的发射信号，它是大量的具有不同时移的单周期脉冲之和。w(t)表示传输的单周期脉冲波形，可以为单周期高斯脉冲或其一阶、二阶微分脉冲，从该发射机时钟的零时刻(t(k)=0)开始。第j个脉冲的起始时间为。仔细分析每个时移分量：

（1）相同时移的脉冲序列：形式的脉冲表示时间步长为Tf的单周期脉冲，其占空比极低，帧长或脉冲重复时间Tf(FrameTime)的典型值为单周期脉冲宽度的一百到一千倍。类似于ALOHA系统，这样的脉冲序列极容易导致随机碰撞。

(2)伪随机跳时：为减少多址接人时的冲突，给每个用户分配一个特定的伪随机序列，称之为跳时码，其周期为Np。跳时码的每个码元都是整数，且满足。这样跳时码给每个脉冲附加了时移，第j个单周期脉冲的附加时移为秒。

由于读出单周期脉冲相关器的输出要占用一定的时间，NhTc/Tf应严格小于1。然而如果NhTc太小，那么多个用户接入时发生冲突的概率仍然会很大。相反，如果NhTc足够大且跳时码设计合理，就可以将多用户干扰近似为加性高斯白噪声AWGN(AdditiveWhiteGaussNoise)信号。

由于跳时码是周期为Np的周期序列，那也为Np周期序列，其周期为Tp=NpTf。跳时码的另外一个作用是使UWB信号的功率谱密度更为平坦。

(3)数据调制：第k个用户发送的数据序列｛di(k)｝为二进制数据流。每个码元传输Ns个单周期脉冲，这样增加了信号的处理增益。

在这种调制方式下，一个符号(或码元)的持续时间为Ts=NsTf。对于固定的脉冲重复时间Tf，二进制的符号速率Rs，为：

显然，采用上述信号的超宽带脉冲通信系统具有以下特点：信号持续时间极短，为纳秒、亚纳秒级脉冲，信号占空比极低(1％～0．1％)，故有很好的多径免疫力；频谱相当宽，达GHz量级，且功率谱密度低，故UWB信号对其他系统干扰小、抗截获能力强；UWB系统处理增益很高，其总处理增益PC为：

例如，当某二进制UWB通信系统Tf=1μs，Tc=1ns，Ns=100，比特速率Rs=10kbps时，该系统UWB信号的处理增益为50dB。与其他通信系统相比，其处理增益非常高。

另外，UWB信号为极窄脉冲的序列，故有非常强的穿透能力，可以辨别出隐藏的物体或墙体后运动着的物体，能实现雷达、定位、通信三种功能的结合，适合军用战术通信。

图3

2超宽带信号发射机、接收机基本结构

2．1发射机和相关接收机模型

与传统的无线收发信机结构相比，UWB收发信机的结构相对简单。如图3所示，在发射端，数据直接对射频脉冲调制，再通过可编程延时器件对脉冲进一步时延控制，最后通过超宽带天线发射出去。在接收端，信号通过相关器与本地模板波形相乘，积分后通过抽样保持电路送到基带信号处理电路中，由捕获跟踪部分、时钟振荡器和(跳时)码产生器控制可编程延时器，根据相应的时延产生本地模板波形，与接收信号相乘。整个收发信机几乎全部由数字电路构成，便于降低成本和小型化。

2．2Rake接收机模型

由于UWB信号需要用时域的方法进行分析，多用于户内密集多径(多径可达到30条)的条件下，而且每条路径的信号能量都很小，难以对每条信道做出估计，所以使UWB信号的Rake接收成为可能。Rake接收机使原来能量很小的多径信号经过能量合并后提高的信噪比提高系统性能。假设某UWB通信系统有Nu个用户，其发射信号分别为某接收机接收到的信号为r(t)，如果想得到第一个用户发送的数据，那么其Rake接收机的实现框图如图4所示。

图4

3UWB与其他几种无线个人局域网技术的比较

由于UWB技术的种种优点，使其成为无线个人局域网络WPAN(WirelessPersonalAreaNetwork)的主要技术之一。WPAN的目标是用无线电或红外线代替传统的有线电缆，以低价格和低功耗在10m范围内实现个人信息终端的智能化互联，组建个人化信息网络。其最普遍的应用是连接电脑、打印机、无绳电话、PDA以及信息家电等设备。目前实现WPAN的主要技术有：IEEE802．11b(Win)、HomeRF、IrDA、蓝牙(Bluetooth)以及超宽带等五种。

从图5可以看出UWB技术的优势较为明显，主要不足是发射功率过小限制了其传输距离(如图6所示)。也就是说，10m以内，UWB可以发挥出高达数百Mbps的传输性能，对于远距离应用IEEE802．11b或HomeRF无线PAN的性能将强于UWB。UWB和同为热门的IEEE802．11b以及HomeRF不会进行直接竞争，因为UWB更多地是应用于10m左右距离的室内。事实上，把UWB看作蓝牙技术的替代者可能更为适合，因后者传输速率远不及前者，另外蓝牙技术的协议也较为复杂。

4国内外研究及发展情况

4．1国外研究现状

军用方面：早在1965年，美国就确立了UWB的技术基础。在后来的二十年内，UWB技术主要用于美国的军事应用，其研究机构仅限于与军事相关联的企业以及研究机关、团体。目前，美国国防部正开发几十种UWB系统，包括战场防窃听网络等。

民用方面：由于超宽带技术的种种优点使其在无线通信方面具有很大的潜力，近几年来国外对UWB信号应用的研究比较热门，主要用于通信(如家庭和个人网络，公路信息服务系统和无线音频、数据和视频分发等)、雷达(如车辆及航空器碰撞／故障避免，入侵检测和探地雷达等)以及精确定位(如资产跟踪、人员定位等)。索尼、时域、摩托罗拉、英特尔、戴姆勒—克莱斯勒等高技术公司都已涉足UWB技术的开发，将各种消费类电子设备以很高的数据传输率相连，以满足消费者对短距离无线通信小型化、低成本、低功率、高速数据传输等要求。

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UWB技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。

1超宽带信号及其特点

美联邦通信委员会(FCC)规定：

部分带宽号称为UWB信号。其中，部分带宽为信号功率谱密度在-10dB处测量的值。图1为UWB信号与窄宽信号功率谱密度的比较；UWB信号格式如图2所示。

一种典型的脉位调制(PPM)方式的UWB信号形式[1],[2]为：

Str(k)(t)表示第k个用户的发射信号，它是大量的具有不同时移的单周期脉冲之和。w(t)表示传输的单周期脉冲波形，可以为单周期高斯脉冲或其一阶、二阶微分脉冲，从该发射机时钟的零时刻(t(k)=0)开始。第j个脉冲的起始时间为。仔细分析每个时移分量：

（1）相同时移的脉冲序列：形式的脉冲表示时间步长为Tf的单周期脉冲，其占空比极低，帧长或脉冲重复时间Tf(FrameTime)的典型值为单周期脉冲宽度的一百到一千倍。类似于ALOHA系统，这样的脉冲序列极容易导致随机碰撞。

(2)伪随机跳时：为减少多址接人时的冲突，给每个用户分配一个特定的伪随机序列，称之为跳时码，其周期为Np。跳时码的每个码元都是整数，且满足。这样跳时码给每个脉冲附加了时移，第j个单周期脉冲的附加时移为秒。

由于读出单周期脉冲相关器的输出要占用一定的时间，NhTc/Tf应严格小于1。然而如果NhTc太小，那么多个用户接入时发生冲突的概率仍然会很大。相反，如果NhTc足够大且跳时码设计合理，就可以将多用户干扰近似为加性高斯白噪声AWGN(AdditiveWhiteGaussNoise)信号。

由于跳时码是周期为Np的周期序列，那也为Np周期序列，其周期为Tp=NpTf。跳时码的另外一个作用是使UWB信号的功率谱密度更为平坦。

(3)数据调制：第k个用户发送的数据序列｛di(k)｝为二进制数据流。每个码元传输Ns个单周期脉冲，这样增加了信号的处理增益。

在这种调制方式下，一个符号(或码元)的持续时间为Ts=NsTf。对于固定的脉冲重复时间Tf，二进制的符号速率Rs，为：

显然，采用上述信号的超宽带脉冲通信系统具有以下特点：信号持续时间极短，为纳秒、亚纳秒级脉冲，信号占空比极低(1％～0．1％)，故有很好的多径免疫力；频谱相当宽，达GHz量级，且功率谱密度低，故UWB信号对其他系统干扰小、抗截获能力强；UWB系统处理增益很高，其总处理增益PC为：

例如，当某二进制UWB通信系统Tf=1μs，Tc=1ns，Ns=100，比特速率Rs=10kbps时，该系统UWB信号的处理增益为50dB。与其他通信系统相比，其处理增益非常高。

另外，UWB信号为极窄脉冲的序列，故有非常强的穿透能力，可以辨别出隐藏的物体或墙体后运动着的物体，能实现雷达、定位、通信三种功能的结合，适合军用战术通信。

图3

2超宽带信号发射机、接收机基本结构

2．1发射机和相关接收机模型

与传统的无线收发信机结构相比，UWB收发信机的结构相对简单。如图3所示，在发射端，数据直接对射频脉冲调制，再通过可编程延时器件对脉冲进一步时延控制，最后通过超宽带天线发射出去。在接收端，信号通过相关器与本地模板波形相乘，积分后通过抽样保持电路送到基带信号处理电路中，由捕获跟踪部分、时钟振荡器和(跳时)码产生器控制可编程延时器，根据相应的时延产生本地模板波形，与接收信号相乘。整个收发信机几乎全部由数字电路构成，便于降低成本和小型化。

2．2Rake接收机模型

由于UWB信号需要用时域的方法进行分析，多用于户内密集多径(多径可达到30条)的条件下，而且每条路径的信号能量都很小，难以对每条信道做出估计，所以使UWB信号的Rake接收成为可能。Rake接收机使原来能量很小的多径信号经过能量合并后提高的信噪比提高系统性能。假设某UWB通信系统有Nu个用户，其发射信号分别为某接收机接收到的信号为r(t)，如果想得到第一个用户发送的数据，那么其Rake接收机的实现框图如图4所示。

图4

3UWB与其他几种无线个人局域网技术的比较

由于UWB技术的种种优点，使其成为无线个人局域网络WPAN(WirelessPersonalAreaNetwork)的主要技术之一。WPAN的目标是用无线电或红外线代替传统的有线电缆，以低价格和低功耗在10m范围内实现个人信息终端的智能化互联，组建个人化信息网络。其最普遍的应用是连接电脑、打印机、无绳电话、PDA以及信息家电等设备。目前实现WPAN的主要技术有：IEEE802．11b(Win)、HomeRF、IrDA、蓝牙(Bluetooth)以及超宽带等五种。

从图5可以看出UWB技术的优势较为明显，主要不足是发射功率过小限制了其传输距离(如图6所示)。也就是说，10m以内，UWB可以发挥出高达数百Mbps的传输性能，对于远距离应用IEEE802．11b或HomeRF无线PAN的性能将强于UWB。UWB和同为热门的IEEE802．11b以及HomeRF不会进行直接竞争，因为UWB更多地是应用于10m左右距离的室内。事实上，把UWB看作蓝牙技术的替代者可能更为适合，因后者传输速率远不及前者，另外蓝牙技术的协议也较为复杂。

4国内外研究及发展情况

4．1国外研究现状

军用方面：早在1965年，美国就确立了UWB的技术基础。在后来的二十年内，UWB技术主要用于美国的军事应用，其研究机构仅限于与军事相关联的企业以及研究机关、团体。目前，美国国防部正开发几十种UWB系统，包括战场防窃听网络等。

民用方面：由于超宽带技术的种种优点使其在无线通信方面具有很大的潜力，近几年来国外对UWB信号应用的研究比较热门，主要用于通信(如家庭和个人网络，公路信息服务系统和无线音频、数据和视频分发等)、雷达(如车辆及航空器碰撞／故障避免，入侵检测和探地雷达等)以及精确定位(如资产跟踪、人员定位等)。索尼、时域、摩托罗拉、英特尔、戴姆勒—克莱斯勒等高技术公司都已涉足UWB技术的开发，将各种消费类电子设备以很高的数据传输率相连，以满足消费者对短距离无线通信小型化、低成本、低功率、高速数据传输等要求。

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二、认知无线电与宽带无线通信系统的融合

认知无线电的关键技术有：频谱监测技术，自适应频谱资源分配技术、自适应调制解调技术等。宽带无线技术主要有正交频分复用技术（OFDM）、多输入多输出技术(MIMO)、HARQ技术和AMC技术等。认知无线电与宽带无线通信系统的融合最主要的就是自适应频谱资源分配技术和正交频分复用技术结合、并辅以其它相关技术。OFDM系统是目前公认的比较容易实现频谱资源控制的传输方式。该调制方式可以通过频率的组合或裁剪实现频谱资源的充分利用，其与自适应技术相结合，除了在传统的时间域上自适应外，还更容易利用多载波的频率域，可以灵活控制和分配频谱、时间、功率等资源，在结合MIMO系统的空间资源，根据用户在不同的位置的不同传输条件，感知环境并且适应环境，并不断地跟踪环境的变化，以合理利用资源、提高系统容量。自适应频谱资源分配的关键技术主要有:载波分配技术、子载波功率控制技术、多天线层资源分配算法和复合自适应传输技术。

(1)载波分配技术。CR具有感知无线环境的能力。子载波分配就是根据用户的业务和服务质量要求，分配一定数量的频率资源。检测到的宽带资源是不确定的，随时间、空间、移动速度等变化。OFDM系统具有裁剪功能，通过子载波的分配，即在频段内对于用户来说，信干噪比(SINR)较高的不规律和不连续子载波的频谱资源进行整合，按照一定的公平原则将频谱资源分配给不同的用户，确定每个子载波传输的比特数量，选取相应的调制方式，实现资源的合理分配和利用。

(2)子载波功率控制技术。由于分配给用户的功率和子载波数一般是成比例的，功率控制算法在经典的“注水”算法的基础上，有一系列的派生算法。这些算法追求的是功率控制的完备性和收敛性，既要不造成干扰又要使认知无线电有较好的通过率，且达到实时性的要求。事实上功率控制算法和子载波分配算法是密不可分的。这是因为在判断某子载波是否可以使用时，就要对现状(空间距离、衰落)做出判断，同时还需要计算出可分配的功率大小，对于一个用户如果速率一定，如子载波数目增加所需的功率就会下降。

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一、引言

简要介绍选题背景和意义。

二、××公司宽带业务的发展现状

此部分可以简单介绍宽带业务的接入技术，要求收集本公司宽带业务发展现状的数据资料，如宽带业务的发展规模、发展速度、业务收入占比情况以及市场份额的变化等；并结合本公司实际，对宽带业务在发展中存在的问题进行分析。（问题分析根据自己的需要可以调整到竞争中去写，在优势和劣势分析中可以论述本企业存在的问题。）

三、××地区宽带业务市场的需求分析

结合本地区的实际情况，通过调查了解宽带用户的性质、宽带的用途特征、宽带业务的认知及使用情况等，对本地宽带用户的需求和购买行为进行分析研究。

四、××地区宽带业务市场竞争分析

结合本地区的实际情况，对宽带业务的竞争情况进行分析研究，分析本企业和竞争对手的市场份额、营销目标、营销策略以及各自的竞争优势和劣势。

五、××公司宽带业务的营销策略（发展策略）

此部分不能写成现有营销策略的介绍，应该在前面分析的基础上，来对现有的营销策略进行调整。

六、结束语

选题说明：

1．要求选此题的学生必须是从事宽带业务营销工作并能够收集到相关数据资料者。

2．营销策略与在写论文之前要求首先阅读关于此方面对理论书籍。

说明及要求：

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任职期间主要从事油田通信IT基础设施运维和IP宽带数据网、运营支撑系统、数字电视等领域的技术研究。撰写了《建立基于ITIL的综合运维管理平台 提高油田通信整体信息服务水平》的论文，对油田通信运维管理体系的建立提出了很好的建议。作为项目负责人，主持油田通信IP宽带数据网扩容、营业计费系统升级改造等重大项目的规划及建设方案制定。2008年7月在中国石油信息管理部广域网参与中石油总部网络运维，并主要参与了“十一五”信息化规划项目之一《企业信息系统管理》的可行性研究报告编制。另外，还参与编制了《大庆油田“十二五”信息技术总体规划》，主要负责编写“网络和基础设施”、“生产保障”两部分内容。参与编制了《大庆油田“十二五”信息技术总体规划》，主要负责编写“网络和基础设施”、“生产保障”两部分内容。主持编制的《油田通信IP数据网2010-2012年滚动发展规划》对今后三年的IP数据网络建设具有较强的指导意义。

为配合NGN项目实施，主持了公司对营业计费系统升级改造工作，这是继2001年之后首次从整体架构上对营帐系统进行改造，意义重大。作为项目负责人，主持了油田通信万兆网建设工程、油田数字化系统工程、动力及环境集中监控系统工程、营业计费系统升级改造等工程设计工作。其中，《2004年宽带网扩容工程》、《2006年油田数字化系统工程》、《114及96760系统改造工程》获得了油田公司优秀工程设计项目一等奖。

今年，主要参与了《大庆油田三网融合网络技术与应用研究》科研项目。该科研项目的相关成果在大庆油田，乃至中石油所属各单位、国内其他任何地区都有广泛而深远的应用前景。除此之外，我还参与了《通信资源地理信息综合管理系统》的技术研究，独立开发完成了《油田通信“96760”呼叫服务中心系统开发》项目，并分别获得了大庆石油管理局科学技术进步奖二等奖和三等奖；我主要参与的《大庆油田通信公司SCDMA短信网关工程》获得了大庆石油管理局企业信息化优秀软件；我独立开发的“油城百事通信息系统软件”、“油田通信网络协同办公自动化系统”分别获得了青年创新成果一等奖和二等奖。

我撰写的《云计算技术研究及大庆油田云计算中心建设构想》、《IP宽带数据网建设现状及发展设想》、《通信公司动力及环境集中监控系统建设》等论文先后在大庆油田信息技术应用大赛、省通信学会学术年会和公司科技论文集中发表。

基于我在企业信息化建设方面所做的努力和取得的成绩，我连续6年被公司聘为公司级学术技术带头人、技术骨干。2009年2月，我被大庆油田公司评为2008年度油田信息化先进个人。

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1.引言

LMDS（ Local Multipoint Distribution Services ）本地多点分配业务系统工作在20-40 GHz 频段上的点对多点数字微波通信技术，适用于城域接入网的本地宽带业务传输和接入，基站典型覆盖半径为3-5km，每个基站可支持数百个端站，按用户的需求动态分配带宽，每个端站最高带宽可达 8-16Mb/s，可捆绑各种宽、窄带业务，支持数据、话音、视频、Internet，LMDS技术的成熟与完善，长期困扰运营商的接入网“瓶颈”问题便迎刃而解。

2.LMDS系统的构成

LMDS宽带无线接入网络主要包括下列组成部分：

·数字基站（DBS）: 做为集中器，发送并接收所有用户业务。核心功能在于对RF信号的调制/解调，同时完成无线用户的汇聚，并与骨干网的连接。

·无线基站（RBS）: 结构紧凑的室外单元，传输RF信号至扇型天线，IF信号至DBS。一般情况下，基站包括多个RBS，每个RBS提供一个扇区的容量及覆盖。RBS安装于铁塔或房顶。

·无线端站（RT）：安装于用户端，墙面或抱杆安装，环境适应力强。包括设计非常紧凑的收发信单元及集成天线，与NT传输IF信号，由NT供电。

·网络终端（NT）：室内单元，提供1个多个终端接口，可与用户直接连接，或与用户端集中设备相连（如Routers/多业务交换机、ADSM mux、VPN hub，或PBX）。核心功能在于对RF信号的调制/解调。可固定在机架，或桌面放置。

·网络及业务管理：对骨干网设备、基站、端站，即有线和无线系统所有的操作维护进行管理。提供业界功能最强大的管理系统，包括简单易用的完全图形接口，方便的路径及配置管理，良好的路由选择及恢复功能，超强的可扩展性及灵活性。

1-1 LMDS典型网络结构[1]

3.LMDS宽带无线接入网络应用举例。

LMDS是一个可以综合租用线、交换话音、ISDN和基于IP业务的多业务平台。本节将描述租用线业务的主要应用及相应的典型网络配置作为典型应用：

PBX 互连

数据租用线业务，通过集中器、FRAD(帧中继)、网桥或路由器提供广域网连接

租用线业务提供端站与基站之间 E1/T1 或 分档E1/T1 的透明传输。系统汇聚业务通过TDM E1/T1电路接口或DBS ATM接口传输至骨干网。所有配置和路径管理，包括无线资源的分配均由网管系统完成。

2-1租用线业务[1]

3.LMDS系统雨衰的影响。论文格式。论文格式。

LMDS使用约30GHz的频段作为传输媒介，这是因为微米波的波长与雨点的直径在同一数量级，因此抗雨衰性能差。通信质量受雨、雪等天气影响较大。雨衰影响是LMDS系统设计必须予以考虑的重要因素。

国际电信联盟对降雨的影响已进行了深入研究，在ITU-RP.837建议中，将地球分为15个降雨气候区，分别以大写字母A到Q来表示，每一降雨区是以与它相关的降雨强度统计来表证，并给出了对应不同降雨强度所发生的时间概率。遵照ITU-R P.838建议，可以针对工作频率、极化和降雨率计算比衰减（dB／Km）和有效路径长度（这是考虑到在整个传输段长度上降雨强度不是均匀分布的缘故），进而可以针对衰落储备值Ft计算出在一定传输距离下，降雨衰减超出Ft的时间百分数P，或反之，根据雨衰特性及Ft求出在保证P值一定的情况下可用的通信距离是多少。必要时，还可以根据在ITU-R P.841建议，从长期百分数P变换到最坏月份百分数Pu。在考虑LMDS因雨衰引起的不可用性指标时，时间百分数Pu即为不可用性指标。[2]

系统抗雨衰性能

系统增益

nA7390收发信机性能优异，在BER=10-6时上下行门限接收电平值可达到-83dBm和-81dBm，由于MII行业标准（ -82dBm和-76dBm ）。

n采用标准天线时，系统增益达148dB；高增益天线，达160dB。

自动增益控制（ATPC）性能

n为了满足不同通信距离和不同地区降雨率减对发射功率的要求，A7390 LMDS系统支持自动发射功率控制（ATPC）功能。

ATPC调整速度

nA7390 LMDS系统在上行链路实施ATPC，保证系统工作在理想的C/N指标。论文格式。ATPC动态范围为40dB（MII要求为35dB）。

nATPC工作方式：慢环路调整、快环路调整。

n快环路调整时，速度高于1000dB/s（MII要求为20dB/S）。

参考文献：

[1] 宽带无线接入解决方案 ，A7390 LMDS，Mobil Network Division, Fixed Wireless BU，Harry - August, 2003 。上海贝尔内部资料。

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计算机工业界很多人士引以为自豪的是计算机技术的快速发展，同时，数据通信速率也在快速发展，最终，在计算机能力和通信能力的竞赛过程中，通信赢了。数据通信传输速率的快速发展更是让人难以想象，这样的发展速度要依靠光纤作为传输媒介的问世。光纤技术现已相对成熟，下面就光纤的优点和业务上的需求来研究一下光纤的发展趋势。

一、光纤优点

1。频带宽

频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。目前，采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排2000个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频道。

2．重量轻

因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4um～10um，外径也只有125um，。论文格式。比标准同轴电缆的直径47mm要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便。

3．抗干扰能力强

因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。因此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。

4．保真度高

因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引人新的非线性失真。只要激光器的线性好，就可高保真地传输电视信号。

5．工作性能可靠

一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多，发生故障的机会越大。因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器)，可靠性自然也就高，故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。

6．成本不断下降

目前，有人提出了新摩尔定律，也叫做光学定律（Optical Law）。该定律指出，光纤传输信息的带宽，每6个月增加1倍，而价格降低1倍。光通信技术的发展，为Internet宽带技术的发展奠定了非常好的基础。这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障碍。由于制作光纤的材料(石英)来源十分丰富，随着技术的进步，成本还会进一步降低；而电缆所需的铜原料有限，价格会越来越高。显然，今后光纤传输将占绝对优势，成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。

7．损耗低

在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输1、31um的光，每公里损耗在0．35dB以下若传输1．55um的光，每公里损耗更小，可达0．2dB以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多。此外，光纤传输损耗还有两个特点，一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗，不需要像电缆干线那样必须引人均衡器进行均衡；二是其损耗几乎不随温度而变，不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。

二、业务上的需求和市场的竞争

伴随着计算机的广泛应用，计算机网络数目在不断的增加，Internet用户数量也在不断增加，使得通信容量不断的加大，因此，数据通信的带宽要求显得更加重要。目前，为了解决数据能够在主干网络中顺利的传输，在通信介质方面，对于主干网络都采用了光纤作为传输媒介。光纤作为主干网络的传输媒介，解决了主干线路数据负载问题，使得数据能够顺利传输。光纤在主干网络中取代了传统的铜线介质，但“最后一英里”问题上,还没有完全的普及光纤，这就造成本地回路成为主干网络的瓶颈。随着3G网络的不断发展，用户“最后一英里”问题应该尽快解决。目前，采用的接入方式有：FTTH、FTTB、FTTC。

相关数据表明，2002年至2006年，我国宽带上网用户比例由9%上升到52%。宽带用户成为大多数，这标志着我国互联网已经进入宽带时代。宽带接入已经成为固网运营商增长的第一驱动力。而宽带业务的需求必然刺激相关宽带技术的发展和应用，光纤具有近似于无限的带宽，端到端的全光网络是宽带接入的最终解决方案。随着光纤接入成本不断下降、铜缆接入网运维成本的攀升，运营商网络将向以宽带为特征的下一代网转型。论文格式。随着今后更多高带宽业务的出现，FTTH上马也是大势所趋。论文格式。

正是基于这种共识，各固网运营商在铺网时都遵循光进铜退的准则，将投资重心转向光纤接入网。新建商业楼宇与住宅区原则上采用光纤覆盖，控制铜缆投资。FTTH已经从实验室中走出，真正贴近普通用户，迎来了快速增长的新时期。

在最近几年，FTTH已经出现了良好的发展势头。FTTH，一方面受到了企业用户和高端家庭用户的欢迎，与将来可能需要一次次地带宽升级相比，一劳永逸的光纤接入更受他们的青睐。FTTH使得在家里能享受各种不同的宽带服务，如VOD、在家购物、在家上课等。 另一方面，铜线和光纤价格的一涨一跌，也使得部署FTTH的成本正呈现下降的趋势。长远来看，DSL的成本已经基本上达到了极值点，但FTTH还有很大的下降空间，而且从运维成本上来说，与DSL相比FTTH有更加明显的优势。

三、结束语

总之，作为宽带接入的最终发展方向，FTTH在中国，乃至亚太地区的发展尤为迅猛。我们可以预期，凭借着层出不穷的宽带应用以及日益庞大的用户规模，中国、亚太地区FTTH将率先成为宽带接入的主流，引领全球光接入产业的腾飞。应该说，光纤网络在未来的发展空间是很广泛的，光纤作为传输媒介，应该主宰未来的通信市场

参考文献

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中图分类号：TN711 文献标识码：A 文章编号：

一．前言

根据有关部门的调查和统计结果，我们可以知道，目前世界上大约有六百个城市已经开始或者计划建设无线城市网络，从而满足人们的宽带公共接入、公共安全和公共服务的需要。现在无线城市网络建设开始在中国内地兴起，并已经成为了一种趋势，而且中国的无线城市网络建设方案中提到了北京、上海等大城市，同时青岛等一些城市已经开始了无线城市网络建设的试点工作。现在在全国范围内已经掀起了无线城市网络建设的运动，各个大小城市都在进行这方面的建设或者是论证工作。我们可以发现，中国的无线城市网络建设并不是由电信部门主导的，而是由政府发起的。原因是目前的无线城市网络建设并没有一个比较清晰的盈利模式，很多的电信运营商就望而却步了。因此，本文主要是从无线城市网络的特点出发，提出建设无线城市网络的策略。

二．无线网络城市的特点分析

无线城市网络具有其自己的特点，这个特点主要是在与有线宽带对比的得出的，大体可以将其特点概括为：各个城市的无线网络建设，从其城市的基本经济结构、区域布局，以及各个城市的无线网络建设的策略出发，将城市的无线网络建设成为一个，任何人、任何的事物、在任何的时间和地点都可以毫无阻碍的连接通信，实现较高水平的信息化社会。当然我们可以将其具体分为以下几点：

1.网络随处都有

包括高速的宽带网络、高覆盖的移动网络、传感器网络以及3I／3C融合网络等，这些网络必须要在城市的每一个角落都可以连接到。

2.无线网络的服务无处不在

也就是说无线网络的必须是全方位的，具体的服务包括人性化电子政务、智能化增值服务、多类型信息内容服务等。

三．无线网络城市的应用

网络主要是用来应用的，无线网络也是如此这样。许多的电信运营商都将应用摆在一个非常重要的位置，无线网络的应用也是无线城市网络建设的重点。当今的无线城市网络的应用范围很广，但是主要总结起来，包括以下三个方面的应用。

1.政府方面的应用

无线城市网络在政府方面的应用主要包括以下三个方面：

（一）应用于公共服务，即应用于公共图书馆无线网络接入以及资料搜索、还有实时的道路交通的影像信息，也就是我们说的电子眼。

（二）应用于公共安全，即无线网络应用于公共场所的监控。对于紧急事件的无线通信以及对于警务的实时查询等。

（三）应用于教育服务领域，通过无线城市网络就可以容易的进行远程教育、远程视频讲座及进行远程的学习交流直播。

（四）应用于电子政务领域，无线城市网络可以有效的帮助政府进行现场办公，进行有关资料表格的实时无线下载。

2.企业方面的应用

（一）应用于企业的零售、物流领域，无线城市网络可以帮助企业现场为客户服务，现场查询货单，现场进行库存管理。

（二）应用于制造业领域，无线城市网络可以对制造企业的厂房进行实时监控，对设备进行实时的维护，以及对工厂进行有效的实时在线管理。

（三）应用于金融保险业领域，无线城市网络可以实时进行报单的提交，实时进行金融查询和交易。

3.个人方面的应用

（一）可以即时通信，无线城市网络可以方便人们进行上网，进行QQ、MSN等通信软件的即时接入，方便人们的通信。

（二）方便人们商务办公，无线城市网络可以帮助人们进行无线的网络办公，这样就可以随时随地洽谈生意，随时进行股票交易等。

（三）方便人们获取资讯，无线城市网络可以使人们随时了解新闻，随时关注时事，进行资料搜索，随时随地掌握最新资讯。

（四）方便人们休闲娱乐，人们可以利用无线城市网络看视频，打游戏，网络聊天等。

四．无线城市网络的建设策略分析

一直以来，无线城市都被定义为是利用WiFi、WiMAX等宽带无线接入技术，建设覆盖整个城市或城市主要地区的宽带接入网。众所周知，自2004年以来，就一直延续这个模式在进行无线城市的建设，结果可想而知，一败涂地。

WiFi，本来就是局部热点覆盖的技术。WiMAX也只是广域覆盖的技术，都不是全程全网的技术。WiFi相对而言．发展较好，现在基本每台笔记本都内置WiFi。大部分智能手机也有WiFi的功能。WiFi上网非常方便，但是WiFi的维护困难，没有集中的网管，而且由于覆盖范围的问题，经常放在一些公共的设施，如道路电线杆、书包亭上。坏了，不知道；搬动了，也不知道，没法管理。而且供电也是问题。WiMAX虽是广域覆盖的技术，但是产业发展成为瓶颈，曾经刮起一片热潮。

此外，澳大利亚也放弃全国原有的WiMAX建设导致整个WiMAX阵营基本全军覆没。没有订单，就意味着没有前景。所以单一采用WiFi、WiMAX技术建设出的“无线城市”经无数实例证明是错误的，这个模式下建设的无线城市无成功案例可寻。综合考察无线城市的需求、特点，无线城市的建网方案如下：

1. WiFi热点接入

无线城市发展的第一步是要满足热点区域的覆盖，如街道办事处、医院、学校、政府办事处、机场、会展、酒店、连锁餐饮、写字楼、学校、商场、图书馆，楼宇等，这与WiFi技术的特点相契合。即固定区域高速覆盖。

2．移动网广覆盖

在无线城市发展的中后期。从挖掘市场潜力以及保证用户使用粘性的角度来看，无线城市必须提供全程全网的覆盖及业务，来满足用户的需求。就中国电信而言，CDMA本身就是为个人客户而设计的，可无缝切换漫游。同时技术成熟、产业完善、聚合各大运营商强大的技术支撑团队，可有力地挖掘和提升移动网络的使用发展空间，如终端的定制、设备的规格制定及组织研发等。

下面以中国电信的移动网络为例，从网络覆盖的角度说明WiFi与移动网如何共同覆盖的组网，以及他们之间的关系。WiFi区域热点覆盖。CDMA2000 1X全网无缝覆盖。CDMA2000 1X EV―DO Rev.A部分热点区域广覆盖。当然目前来看。在大城市所建设的无线城市中，CDMA2000 1XEV―DO Rev.A也是全覆盖的网络。具体如下图所示。

图一 WiFi与移动网共同组网示意图

3．移动网+WiFi的融合

中国电信在获取C网业务经营牌照后，成为全业务运营商，将综合WLAN的局部热点优势和C网掌上宽带的覆盖优势。做好两者的融合，拓展多元化接入手段，实现无线信号城市全方位立体覆盖，为客户提供随时随地的无线互联网接入服务。对于中国移动和中国联通，也推荐采用移动网络加WiFi的方式，充分发挥各自的优势。以避免出现单一WiFi或WiMAX建设无线城市的误区。

五．结束语

无线城市网络建设是现代城市发展的新要求，对于城市的发展具有重要的作用。无线网络城市在中国的建设，必将对中国的城市发展产生巨大的影响。

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[4]黄沛江 王斌 温庆华 TD-LTE无线规划建设策略初探 [会议论文] 2011 - 2011 TD-LTE 网络创新研讨会

篇12

中图分类号:TN2文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 01-099-01

1序论

超宽带技术(UWB)是由一系列周期非常短、频率非常高的脉冲波实现的一种通信方式,通常也被称为脉冲通信技术。当信号频率与中心频率的比值大于等于25%,或者带宽大于等于500Mbps,则为超宽带。

将MIMO技术用于UWB系统具有很高的链路可靠性和速率适配能力, MIMO-UWB系统能够在时域上很好地解决有害的码间干扰和信道间干扰问题,原因在于接收信号具有良好的自相关及互相关特性。同时又有很多关键技术可以运用,见文献[1]。

2UWB信号选取

在本文中,我们选取高斯二阶信号作为发送信号,根据文献[2]可知,从相干带宽的数据来分析,高斯信号族相干带宽较大。当传输信号带宽大于信道带宽时,信号经过信道将会产生频率选择性衰落,这种衰落将会造成传输信号的码间干扰。而高斯信号所产生的码间干扰较小。高斯二阶信号又优于其它阶的高斯信号。由此,可以得出高斯二阶信号建立的室内信道模型较其它信号建立的模型更准确。波形表达式为:

(2.1)

其中:――脉冲幅度,取值为1;――为脉冲成型因子,取值为;――为脉冲持续时间,1/中心频率;进行归一化处理后可得到时域的高斯二阶波形见图1:

图1时域的高斯二阶脉冲波形

3用高斯信号仿真分析室内MIMO信道

3.1计算过程

根据射线追踪法的详细计算过程,我们可以求得信道的H矩阵中任意hij,可将其转化为时域形式公式(3.1),接收波形的时域表达形式为式(3.2)

(3.1)

(3.2)

其中:为每一射线到达接收点的功率值,为相位变化,为发送信号的载波频率,为每一射的时延,为有效射线数。为高斯二阶信号,由求得。

我们将式(2.1)及式(3.1)带入式(3.2)可化简得到一对发送接收天线的接收波形表达式为式(3.3),总的接收波形为公式(3.4),N,M分别为发送接收天线数。

(3.3)

(3.4)

3.2仿真图形

仿真环境: 2天线,发送天线(半波偶极子)坐标[1,1,1],[1.2,1,1];接收天线[6,7.5,0.8],[6.2,7.6,0.8],发射频率2.35GHz~2.85GHz。以1MHz为间隔,取500个点,房间尺寸8, LOS环境。

我们把大的带宽分为N个小的带宽,在每个带宽内取中心频点进行计算,则分割之后的子信道,可视为平坦的,慢衰落信道,则可以由前文提到的频域的射线追踪算法进行计算,计算完每个子信道之后再进行叠加处理。得到的仿真图为:

图2天线的接收波形

3.3结果分析

图2为两个接收天线接收到的波形图,从图中可以看出接收端的第一条到达路径幅度最大,原因是第一条到达路径是直达路径,没有传播损耗和反射损耗。由于是MIMO信道,则两个发送天线到达同一根接收天线的时延不一样,则两个直达路径的时延不一样,峰值则是由接收功率决定的。把图中的部分波形进行放大可以发现在有的位置出现了波形的混迭,原因为反射次数多,到达接收天线的几条路径时延很接近,时域波形进行了叠加,而由于多径效应造成了时延展宽,引入码间干扰。

4结论

本文以确定性的射线追踪算法为基础,通过理论分析选取高斯二阶脉冲信号作为实验波形,在室内MIMO情况下,进行频带分割,推导接收波形的公式,通过公式仿真MIMO-UWB信道的接收波形,并分析波形出现混迭是由于多径效应造成了时延展宽,引入码间干扰。

参考文献: