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影響無(wú)線(xiàn)通信未來(lái)的幾項(xiàng)技術(shù)革新

云知道


一、概述
用戶(hù)和路由設(shè)備可以在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)移動(dòng)的即興（Ad hoc）網(wǎng)，已經(jīng)成為了一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，這種新興的技術(shù)必將擴(kuò)展便攜式的接入，并且使突發(fā)情況下的通信成為可能 。傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)固定接入到寬帶主干網(wǎng)上，而且對(duì)數(shù)據(jù)速率的要求越來(lái)越高，例如IEEE 802.11a/g要求54Mbps的數(shù)據(jù)速率 。許多新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并將對(duì)無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響 。
超寬帶（UWB）技術(shù)采用極短的脈沖信號(hào)來(lái)傳送信息，而脈沖所占用的帶寬高達(dá)幾GHz 。與傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)將基帶信號(hào)上變頻為射頻信號(hào)不同，UWB可以認(rèn)為是基帶傳輸，不過(guò)剛好是在射頻頻率上而已 。它可以在室內(nèi)提供高達(dá)100Mbps的數(shù)據(jù)速率，而功率譜密度卻非常低 。
另一種高效的技術(shù)是正交頻分復(fù)用（OFDM） 。它提供了以往的調(diào)制方式所沒(méi)有的多址接入和信號(hào)處理方式，使得無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以在較窄的頻帶上獲得較高的頻譜效率 。上個(gè)世紀(jì)90年代的研究表明，在發(fā)射端和接收端采用多天線(xiàn)可以獲得很高的功率效率和頻譜效率 。進(jìn)一步的研究表明，這一系統(tǒng)在獨(dú)立的瑞利散射信道中獲得的理論數(shù)據(jù)速率與天線(xiàn)數(shù)成正比，并且接近最大香農(nóng)容量的90% 。朗訊的V-BLAST實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)模型可以在平均信躁比24-34dB的室內(nèi)環(huán)境中達(dá)到20-40bps/Hz的頻譜效率，而收發(fā)端采用16個(gè)天線(xiàn)時(shí)可以在30dB的信躁比下獲得60-70bps/Hz的頻偏效率 。
下面我們將具體的介紹以上這些技術(shù)以及它們?cè)谖磥?lái)無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 。
二、無(wú)線(xiàn)通信在室內(nèi)接入中應(yīng)用
傳統(tǒng)意義上說(shuō)，人們只有在相對(duì)靜止的情況下才使用寬帶資源，而這些活動(dòng)往往發(fā)生在室內(nèi) 。而眾所周知，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的誕生最初是為了提供移動(dòng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，為旅途中的人們提供通信服務(wù) 。
Internet的飛速發(fā)展得宜于Internet服務(wù)提供商（ISP）所提供的固定的室內(nèi)連接，這些服務(wù)提供商往往與當(dāng)?shù)氐挠芯€(xiàn)運(yùn)營(yíng)商是同出一門(mén) 。而與此形成鮮明對(duì)比的是，在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，運(yùn)營(yíng)商為了購(gòu)買(mǎi)帶寬資源的使用權(quán)、建設(shè)戶(hù)外的移動(dòng)覆蓋投入了大量資本 。因此他們一直難以涉足于室內(nèi)領(lǐng)域 。而且，所有現(xiàn)行的第二代數(shù)字無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)都主要著眼于提供以話(huà)音為主的業(yè)務(wù) 。這就在過(guò)去的若干年中將室內(nèi)的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)拱手讓給了有線(xiàn)通信系統(tǒng) 。
在未來(lái)十年，提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的室內(nèi)無(wú)線(xiàn)接入將成為無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域最重要的議題 。蜂窩和個(gè)人通信的發(fā)展要求第三代無(wú)線(xiàn)設(shè)備以能為室內(nèi)用戶(hù)提供類(lèi)似于Internet的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)為核心 。絕大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商都沒(méi)有現(xiàn)存的系統(tǒng)來(lái)提供這樣的室內(nèi)覆蓋 。這就為可以提供低成本的設(shè)備的基于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）的新競(jìng)爭(zhēng)者提供了一個(gè)切入點(diǎn) 。
利用建筑物或校園內(nèi)現(xiàn)有的有線(xiàn)以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就可以快速并廉價(jià)的使用WLAN，并可以達(dá)到比昂貴的3G蜂窩設(shè)備更高的數(shù)據(jù)率 。隨著VoIP技術(shù)的發(fā)展，相信WLAN能進(jìn)一步提供融合了電話(huà)和互聯(lián)網(wǎng)接入的移動(dòng)/便攜無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)，而不采用蜂窩結(jié)構(gòu) ?，F(xiàn)在有許多公司在努力將2.5G和3G的蜂窩技術(shù)于WLAN技術(shù)融合，生產(chǎn)出能完成各種室內(nèi)鏈接和業(yè)務(wù)的手機(jī)等無(wú)線(xiàn)設(shè)備 。
提到室內(nèi)無(wú)線(xiàn)接入時(shí)，WLAN和現(xiàn)存并廣泛采用的基于IP的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將成為以無(wú)線(xiàn)電波為核心的蜂窩/個(gè)人移動(dòng)通信系統(tǒng)的有力競(jìng)爭(zhēng)者，而后者正試圖將其勢(shì)力范圍從戶(hù)外擴(kuò)展到室內(nèi) 。與此同時(shí)WLAN也將涉足戶(hù)外，如觀光地和機(jī)場(chǎng) 。
三、無(wú)線(xiàn)通信數(shù)據(jù)速率
接下來(lái)的十年中，高速無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將更為成熟 。而使這成為現(xiàn)實(shí)的要害在于頻帶利用率的提高 。在物理層，有三種技術(shù)將在這方面起到要害作用：正交頻分復(fù)用（OFDM）、空-時(shí)結(jié)構(gòu)、以及超寬帶通信技術(shù) 。

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