寬帶無線數(shù)字通信關(guān)鍵技術(shù)探討

崔陽

摘 要：寬帶無線數(shù)字通信技術(shù)發(fā)展過程中，勢(shì)必涉及到正交頻分復(fù)用技術(shù)、多速率傳輸協(xié)議、空時(shí)編碼技術(shù)等各種關(guān)鍵技術(shù)。只有根據(jù)實(shí)際情況，將這些關(guān)鍵技術(shù)合理運(yùn)用到寬帶無線數(shù)字通信領(lǐng)域，才能保障寬帶數(shù)字無線通信系統(tǒng)高效運(yùn)行。此外，充分發(fā)揮正交頻分復(fù)用技術(shù)、多速率傳輸協(xié)議、空時(shí)編碼技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)在寬帶無線數(shù)字通信領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，有利于促進(jìn)寬帶無線數(shù)字通信技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：寬帶無線數(shù)字通信;關(guān)鍵技術(shù);應(yīng)用

1 寬帶無線數(shù)字通信技術(shù)的基本介紹

1.1 寬帶無線數(shù)字通信的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)只采用頻分多址和模擬調(diào)制的方式，而隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，三代（3G）移動(dòng)通信不斷壯大，傳輸速率達(dá)到了一個(gè)新的高度，無線寬帶固定接入系統(tǒng)也更加成熟，同時(shí)本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)也進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，取得了不錯(cuò)的成績，可綜合提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)，被稱作“無線光纖”。這些通信系統(tǒng)主要有一下四個(gè)特點(diǎn)：第一：頻帶寬，載頻高。目前的無線通信系統(tǒng)可提供的傳輸速率都較大，較寬的頻帶也使其具有高程度的載頻。第二：無線信道的頻率資源有限，噪聲干擾比較嚴(yán)重。所以為了實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)、無線接入等技術(shù)必須要被實(shí)施并發(fā)展起來，以削弱該弱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可靠高速的無線通信，但這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)難度較大。第三：毫米波電波傳輸容易受氣候影響。降雨極易影響毫米波，傳送距離越大，損耗越多，如果再加上自由空間的傳輸損耗，通信可能會(huì)中斷。第四：毫米波波長較短，只適合視距通信。電波在自由空間的傳輸會(huì)損耗載頻，LMDS系統(tǒng)的覆蓋范圍也僅僅局限于5km以內(nèi)，所以對(duì)于超過一定范圍的通信進(jìn)程要設(shè)置中繼站。

1.2 移動(dòng)無線通信技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)狀來看，我國移動(dòng)無線通信技術(shù)可以劃分為移動(dòng)寬帶系統(tǒng)、3G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)、無線局域網(wǎng)等幾個(gè)部分。其中，移動(dòng)寬帶系統(tǒng)的主要目的是提供更加先進(jìn)和豐富的業(yè)務(wù)，既適用于專用系統(tǒng)，也適用于公用系統(tǒng)，且覆蓋范圍較大，能夠無限制應(yīng)用到室內(nèi)、室外的移動(dòng)通信系統(tǒng)中。一般移動(dòng)寬帶系統(tǒng)都由基站和移動(dòng)站組成，是保證電話通信質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。3G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)指多業(yè)務(wù)、多用途、多功能的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，能夠覆蓋全球范圍，支持語音、分組數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)等，依據(jù)通信需求提供相應(yīng)帶寬，有效保障通信服務(wù)質(zhì)量。無線局域網(wǎng)體現(xiàn)了安全保密、自動(dòng)頻率配置、面向連接和透明高速傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。其協(xié)議參考模型可以劃分為匯聚層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，比較適合一定范圍內(nèi)的寬帶無線接入。

1.3 寬帶固定無線接入系統(tǒng)

當(dāng)前寬帶固定無線接入系統(tǒng)包括多通道多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)、本地多分配業(yè)務(wù)、自由空間光通信系統(tǒng)。多通道多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)指固定的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)寬帶無線接入系統(tǒng)，對(duì)保障雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸有積極作用。本地多分配業(yè)務(wù)由基站、骨干網(wǎng)、網(wǎng)管系統(tǒng)以及用戶終端等幾部分組成。用戶終端通常都是固定狀態(tài)，能夠提供豐富的業(yè)務(wù)，且容量較大，在增加新業(yè)務(wù)、擴(kuò)充容量等方面比較方便，體現(xiàn)了干擾低、方向性好等特點(diǎn)。但是，其易受氣候環(huán)境的影響，且毫米波源傳輸距離不長，僅適用于短程通信。自由空間光通信系統(tǒng)以空氣為傳輸媒介，安裝和擴(kuò)充比較方便，帶寬大，成本低，隱蔽性較高，但易受氣候環(huán)境的影響。

2 寬帶無線數(shù)字通信的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 正交頻分復(fù)用技術(shù)

作為一種多載波數(shù)字通信調(diào)制技術(shù)，正交頻分復(fù)用技術(shù)的適用范圍較廣，在移動(dòng)調(diào)頻信道的寬帶數(shù)字通信和無線局域網(wǎng)等方面體現(xiàn)出較高的應(yīng)用價(jià)值。首先，該技術(shù)的抗多徑干擾能力較強(qiáng)，與單載波系統(tǒng)相比，能夠更加方便實(shí)現(xiàn)時(shí)延擴(kuò)展，不需要借助單載波系統(tǒng)中的均衡器。其次，將正交頻分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用到慢變信道時(shí)，能夠結(jié)合各個(gè)子載波的信噪比調(diào)節(jié)傳輸速率，進(jìn)而保證系統(tǒng)容量，體現(xiàn)較好的自適應(yīng)能力，同時(shí)，這種系統(tǒng)不會(huì)受窄帶噪聲的影響。

2.2 多速率的傳輸協(xié)議

多速率傳輸協(xié)議下，能夠?qū)崿F(xiàn)速率信息的互換和交流，能夠以提前預(yù)約的方式設(shè)定寬帶無線數(shù)字通信中的時(shí)長，還可以高效更新和計(jì)算網(wǎng)絡(luò)分配的某些矢量數(shù)據(jù)。寬帶無線數(shù)字通信系統(tǒng)運(yùn)行過程中，有效應(yīng)用多速率傳輸協(xié)議，能夠采用逐級(jí)遞變和跳級(jí)改變的方式改變傳輸速度，防止不同工作站出現(xiàn)相互干擾的情況，有效保障通信工作的質(zhì)量。傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中，缺乏多速率傳輸協(xié)議等可靠技術(shù)，易出現(xiàn)預(yù)約時(shí)間過長的情況，進(jìn)而影響寬帶無線數(shù)字通信系統(tǒng)的正常工作。將多速率傳輸協(xié)議應(yīng)用到寬帶無線通信領(lǐng)域，能夠有效提高寬帶質(zhì)量和寬帶利用率。

2.3 空時(shí)編碼技術(shù)

將空時(shí)編碼技術(shù)應(yīng)用到寬帶無線數(shù)字通信領(lǐng)域，能夠有效保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃约鞍踩浴Ｅc其他編碼系統(tǒng)相比，空時(shí)編碼能夠在保留帶寬的基礎(chǔ)上，獲得更高的編碼增益，有效提升系統(tǒng)的抗干擾能力、抗噪聲能力。就實(shí)際情況來看，空時(shí)編碼技術(shù)包括需要信道估計(jì)的空時(shí)碼和無需信道估計(jì)的空時(shí)碼。

第一，需要信道估計(jì)的空時(shí)碼包括分層空時(shí)碼和分組空時(shí)碼。就分層空時(shí)碼來講，主要是直接將高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分配給若干個(gè)低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，利用傳統(tǒng)并行信道編碼器編碼，完成并行分層編碼調(diào)制，并利用若干天線進(jìn)行發(fā)射，實(shí)現(xiàn)發(fā)射分集的作用。與單天線系統(tǒng)相比，分層時(shí)空碼能夠大幅度提高頻帶利用率及傳輸速率，但抗衰落性能較差。就分組空時(shí)碼來講，雖然其性能低于網(wǎng)格空時(shí)碼，但是譯碼過程比較簡單，且構(gòu)造容易，能夠保證分集度及傳輸速率，在寬帶無線通信領(lǐng)域的應(yīng)用前景較為廣闊。

第二，無需信道估計(jì)的空時(shí)碼包括酉空時(shí)碼和差分空時(shí)碼。就酉空時(shí)碼來講，其是一種基于快衰落信道創(chuàng)建的解決方案，雖然在寬帶無線數(shù)字通信領(lǐng)域較為重要，但是很難構(gòu)建性能較好的酉空時(shí)碼，需要加強(qiáng)酉空時(shí)碼的研究。就差分空時(shí)碼來講，其是一種適合3G/4G快變衰落信道的空時(shí)編碼技術(shù)，將其應(yīng)用到寬帶無線數(shù)字通信系統(tǒng)中，能夠在接收端沒有信道狀態(tài)信息時(shí)發(fā)揮良好性能。

結(jié)束語

近年來，隨著我國移動(dòng)通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，我國逐漸加強(qiáng)了寬帶無線數(shù)字通信技術(shù)的研究，通過提高寬帶無線數(shù)字通信技術(shù)的信息處理能力，服務(wù)于我國人民及社會(huì)。市場經(jīng)濟(jì)體制不斷完善的背景下，我國對(duì)移動(dòng)通信的需求不斷發(fā)生變化，要想保證信息傳輸過程的可靠性，使信息傳輸容量達(dá)到要求，必須提高頻譜利用率，有效提升移動(dòng)通信系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

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