清华大学移动通信教程第15讲-新技术及新应用(2)

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日第十五讲无线通信的新技术及新应用（2）数字微波不是卫星通信、不是散射通信，也不是移动通信；是在微波频段通过地面视距传播进行数字信息传输的一种无线通信手段，既包括点对点数字微波，也包括点对多点数字微波。70年代中后期发展数字微波，已有20多年的历史被称为现代通信的三大支柱：－光纤通信－数字微波－卫星通信正确总结数字微波技术的起落，找到自己的市场定位，对数字微波技术今后的发展是十分重要的。什么是数字微波通信？历史的回顾中、小容量数字微波的发展阶段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“北方点”和“南方点”。北方点由石家庄19所牵头，主攻6GHz120路系统；南方点由清华大学绵阳分校牵头，主攻2GHz120路系统。120路系统，于1978年3月在石家庄的全国总联试中取得成功。480路系统，于1983年4月在石家庄的全国总联试中取得成功。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，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重大贡献。历史的回顾大容量数字微波的发展阶段80年代后期，在国家“七五”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。由邮电部主持，安排邮电部西安4所和电子部石家庄54所承担6GHz1920路16QAM系统，清华大学承担11GHz1920路16QAM系统和140Mb/s64QAM中频系统。经过各个单位的努力，以上工作在90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，在国家“八五”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的影响。面临的挑战80年代中、后期，我国的数字微波发展受阻。原因：－－国产设备和国际上的先进产品存在较大差距、缺乏竞争力；－－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；－－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。发展机遇光纤通信对数字微波的巨大冲击－－巨大带宽－－超低损耗－－较低成本未来信息高速公路的主干道，还有Fibertohome的趋势无线通信的发展机遇－－灵活性－－抗灾性－－移动性如何发展数字微波市场定位光纤通信和移动通信已成为当前通信网的两大主流，并形成十分巨大的产业和用户市场。并且在空间和频段上把数字微波逐出原有的领地。这是技术的竞争，是不以人们意志为转移的。那么，在当前的情况下，数字微波的市场定位到底是什么？在当前情况下，数字微波要得到发展，必须放下架子，甘当配角，当好光纤通信和移动通信的配角。搞技术的人往往都希望当主角，宁可在小市场当主角，也不愿在大市场当配角，这样就会失去许多发展的机遇。SDH微波SDH特点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SLEC:单李氏纠错室内安装型28-30128QAM/MLCM40/40.7464QAM/MLCM55/5616QAM/SLECSTM-1STM-1光接口STM-1电接口PDH(140MB)/STM-1电接口(可选)L4U45L6U67.5811ITU-R频率带宽(GHz)容量及接口信道空间(MHz)调制方式•SDH微波无线系统覆盖了3.6to11GHz•能传输一个STM-1155Mbit/s或140Mbit/sPDH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•29/30MHzRF信道间隔:128QAM•40MHz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BRCKT: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,平均140W/TRSDH无线系统SDH关键技术关键技术主要优点MLCMBER=10-3时，编码增益2.5dBDFE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BRCKT减小了分支频率间隔（邻接模式）SDH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串口串口微波终端微波中继微波终端注：MCU1微波收发信机MCUMCU2倒换控制MCUMCU3调制解调MCUTD/ADMSDH终端复用/分插复用器2155MbSDH微波设备无线光纤固定无线宽带通信视频、数据和话音业务工作频率：2.1,2.3,2.5,3.6,18,24,28,31,38,40GHz。在美国，这些业务称为：MDS（多点分配业务），ITFS（教育电视固定业务），LMDS（本地多点分配业务），WCS（无线通信业务），DEMS（数字电子消息业务），Part101点对点业务。无线光纤－LMDSLMDS-LocalMultipointDistributionService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(Distribution):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，P－COM公司和Siemens公司共同宣布LMDS系统投入商业运行LMDS的主要性能无线频谱资源大于1GHz每基站总容量达4.8G每扇区容量达200M每远端站容量达Nx2M可以支持现存的任何业务－话音,IP电话－数据:低速、中速、高速－图像：100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，10G－40GHz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、大企业无线电缆无线电缆－兰牙技术的历史1998.3WPAN研究组成立1998.5Nokia,Ericsson,Toshiba,IBM和Intel联合成立SpecialInterestGroup(SIG)1999.12Microsoft,Lucent,Motorola和3COM加入成立promotergroup.1999.12V1.0B版标准发布.至今，已经有1882签约加入BluetoothSIG.Bluetooth的目标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?个人专用网络替代电缆Landline数据/语音接入点特点同时支持语音和数据免费的开放标准提供全球应用能够建立专用连接能够抗开放频段其它信号源的干扰极小的体积和极低的功耗便于集成到各种设备和宿主设备相比可忽略的功耗技术特征1Ms/s符号率开发信道的最大容量快跳频避免干扰自适应输出功率减小干扰短数据包可在干扰状态下提高容量快速确认允许链路的低编码开销CVSD语音编码可承受高误码率灵活的数据包种类支持宽应用范围简单的空中接口减小电流消耗用户环境(1)3合1电话–无论在何处都使用同一部电话Internet网桥–采用各种连接方式网上冲浪交互式会议–连接所有与会者进行实时数据交换便携式耳机/麦克风–无论在何处使用便携式电脑作为耳机和麦克风用户环境(2)智能公文包–当便携式电脑还在公文包中时使用E-mail自动文件同步–自动后台同步以保持文件更新无线桌面–将所有电脑周边设备连接到PC或LAN上Bluetooth产品集成入便携式PC.集成入移动电话.集成入手持设备.无线周边设备–耳机–数码相机接入点和其它网络连接的通用网桥自适应无线传输距离Bluetooth提供两种无线传输距离–“Pico-cable”(10米)0dbm收发信机为短距离设备提供优化头戴式耳机,鼠标,键盘等…….–“Mega-cable”(100米)20dbm收发信机模块内置功率放大器为环境会变化的设备提供优化笔记本电脑、移动电话、数据接入点等…宾馆、汽车、办公室、家庭、机场实现体积目前的笔记本电脑OEM模块–13/8”x3/4”–0.5平方英寸未来的芯片体积大约9x9x1.5mm–All-in-one设计B4ChipFramelineisCompactflashcard36x43mmBluetooth是全球性的全球同一版本–结构兼容全球传输规则满足FCC,EC,和日本的关于频谱和功率的要求–结构兼容飞机上的使用要求与FAA、FCC、飞机制造商和航线协作Bluetooth解决方案主要交叉企业创始革命性的基于无线的解决方案无线替代电缆开放的标准市场潜力据估计到2005年将有6.7亿部电子设备具有嵌入的Bluetooth模块(accordingtomarketresearchersCahnersIn-StatGroup).