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通信原理初始概念

2020-09-21 06:33:41 後端開發

通信原理初始概念

  • 移動通信發展史
    • 1G
    • 2G
    • 3G
    • 4G
    • 5G
    • 認識和趨勢預測
  • 5G通信的技術特點和性能要求
  • 5G通信關鍵傳輸技術
    • 關鍵無線傳輸技術
    • 關鍵網路技術
  • 5G通信新型網路架構
  • mMIMO、OFDM、NOMA、CR、LTE-U
  • VLC、mmWave、laaS、C-RAN
  • polar碼、LDPC碼、BCH碼、卷積碼
  • 5G的優缺點

本文用于回答和敷衍老師的提問和作業,并沒有十分仔細的回答上述問題,但是可以用上述問題去了解通信原理,請理性觀看,抄襲被發現還請自己負責

移動通信發展史

1G

第一代蜂窩移動通信系統(1G):

  • 雙工并基于頻分多址FDMA的模擬制式系統,傳輸的無線信號為模擬量,故該系統為模擬通信系統;
  • 利用蜂窩組網技術以提高頻率資源利用率;
  • 采用蜂窩網路結構,增大了容量密度和活動范圍

2G

第二代蜂窩移動通信系統(2G):

  • 數字傳輸系統,話音質量、保密性能獲得很大提高;
  • GSM基于時分多址TDMA;
  • IS-54基于時分多址TDMA;
  • IS-95基于窄帶直接序列碼分多址DS-CDMA;
  • 適當增加一些模塊和一些適合資料業務的協議,即變成了2.5G

3G

第三代蜂窩移動通信系統(3G):

  • 增加了多媒體功能,克服了多徑、時延擴展、多址干擾、遠近效應、體制問題等技術難題;
  • 實作了全球漫游、高質量多媒體業務、多層小區結構、系統容量的擴大等目標;
  • 出現三種CDMA技術:DS-CDMA(WCDMA)、CDMA-TDD(TD-SCDMA)、MC-CDMA(CDMA2000),在中國分別由聯通、移動和電信建設和運營

4G

第四代蜂窩移動通信系統(4G):

  • 正交頻分復用技術OFDM、軟體無線電技術、智能天線技術、多輸入多輸出技術MIMO、基于IP的核心網等;
  • WCDMA演進為FDD-LTE,TD-SCDMA演進為TDD制式,我國的TD-LTE入選,基于IEEE 802.16m的Wireless MAN-Advanced技術也通過了

5G

第五代蜂窩移動通信系統(5G)

  • 使用mMIMO、非正交傳輸、全雙工、FBMC、靈活雙工等技術,包含了包括速度和饋送、未授權頻譜使用、物聯網設備、虛擬化、新空口NR這些領域的轉變
  • 出現了增強移動寬帶eMBB、高可靠低時延連接uRLLC、海量物聯mMTC三大應用場景,能夠使用授權、未授權和共享頻譜,使用兩種新的信道編碼:LDPC和Polar碼

認識和趨勢預測

  • 每一次移動通信技術的變革都需要大量的資金和技術的投入,通過不斷地積淀,逐步把以前的技術進行改進和創新,使得這可能成為推動社會前進的力量,使得人們逐漸可以從現實的束縛中脫離出來
  • 以后的發展應該是向著完善社會上每個人的生存空間,通過智慧互聯等方式,使得人們可以開始影響自己周圍的事物,并使之成為自己的一部分,然后再把每一個獨立的存在連接起來,不光是個人來連接每個物體,還是每一個個人之間的連接,最終形成社會的前行與進步

5G通信的技術特點和性能要求

  • 頻譜利用率高,高頻段的頻譜資源將被更廣泛的應用
  • 系統性能提升,5G將更加廣泛的多點、多天線、多用戶、多小區的相互協作、相互組網作為重點,在資料速率、通信容量、時延和支持移動速度方面相比4G有極大進步
  • 能耗和運營成本降低,5G的基站布置會變得更加的密集,所以對5G的能耗和運營成本毫的要求會變得更加的嚴格

5G通信關鍵傳輸技術

關鍵無線傳輸技術

大規模MIMO技術、非正交多址技術、全雙工通信技術、新型調制技術、新型編碼技術、高階調制技術

關鍵網路技術

網路切片技術、邊緣計算技術、面向服務的網路體系架構

5G通信新型網路架構

終端設備通過空中介面接入基站,基站作為接入網通過承載網連到核心網,即電信機房,機房再通過承載網接入骨干網路,其中接入網由BBU、RRU、天線組成,承載網分為前、中、回傳,核心網采用基于云原生構架設計的基于服務的SBA架構

mMIMO、OFDM、NOMA、CR、LTE-U

  • mMIMO:MIMO指多個發射天和接收天線,第一個m表示Massive,即大規模的,4G中MIMO最多8天線,將實作16/32等更大規模的天線
  • OFDM:正交頻分復用技術,是多載波傳輸方案的實作方式之一,其調制基于IFFT,解調基于FFT,是復雜度最低、應用最廣的一種多載波傳輸方案
  • NOMA:非正交多址接入技術,相比于正交傳輸,接識訓復雜度提升,獲得了更高的頻譜效率,其中存在串行干擾洗掉SIC、功率復用等關鍵技術
  • CR:認知無線電,通過了解無線內部和外部環境狀態實時做出行為決策,由SDR使能,同時又能使能其他多種技術
  • LTE-U:非授權頻道,在R13中提出的對于授權的頻譜不夠用的問題的解決方案,以達到載波聚合的效果,從而實作速率和容量的提升

VLC、mmWave、laaS、C-RAN

  • VLC:可見光通信,利用可見光波段的光作為資訊載體,在空氣中直接傳輸光信號
  • mmWave:毫米波,波長范圍在1mm到10mm,與前幾代移動技術的最大區別,增大了帶寬和速率,減小了mMIMO天線體積
  • laaS:基礎設施即服務,是云服務的最底層,提供一些基礎資源
  • C-RAN:該概念來自于集中式RAN,為了提升設計靈活性和計算可擴展性,提升能效和減少集成成本,將無線接入的網路功能軟體化為虛擬化功能,并部署于標準的云環境中,如BBU功能

polar碼、LDPC碼、BCH碼、卷積碼

  • Polar碼:前向錯誤更正編碼方式,是目前唯一能夠被嚴格證明可以達到香農極限的方法,華為在5G信道編碼領域全部使用極化碼
  • LDPC碼:低密度奇偶檢驗碼,屬于線性分組碼,用于更正傳輸程序中發生錯誤的編碼方式,其錯誤校正能力非常接近理論最大值,由美國高通主推作為控制信道比編碼的方案
  • BCH碼:一類特殊的糾錯回圈碼,用于校正多個隨即錯誤模式的多級、回圈、錯誤校正、變長數字編碼
  • 卷積碼:一種差錯控制編碼,因為資料與二進制多項式滑動相關,故成為卷積碼,以前用在IS-95、TD-SCDMA-WCDMA、IEEE 802.11及衛星等系統中

5G的優缺點

  • 優點:資料傳輸速度快、信道容量大、低延時、帶寬大、帶來巨大的市場空間
  • 缺點:對軟硬體的要求都更高、流量費用暫時降不下來、因使用的毫米波而導致穿透力很弱、基站功率大而導致耗電極高、覆寫面積相對較小

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