【資料名稱】：愛立信故障初始化

【資料作者】：馬飛建

【資料日期】：2013-3-24

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡介】：

1、引言 第四代移動通信系統(tǒng)(4G)的目標(biāo)是成為一個(gè)無所不在的無線通信系統(tǒng)，提供無縫、高QoS、高速率的 無線業(yè)務(wù)。這必然要求在現(xiàn)存的體系、頻譜分配及利用上進(jìn)行創(chuàng)新，對無線傳輸網(wǎng)絡(luò)、無線業(yè)務(wù)和應(yīng)用進(jìn)行創(chuàng)新。4G比3G更接近于個(gè)人通信，本文將介紹其 體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。
2 、4G簡述 在移動通信領(lǐng)域，每10年就發(fā)生一次革命性變化。80年代的第一代模擬移動通信系統(tǒng)和90年代的第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)主要用于話音業(yè)務(wù)和支持電 路交換類型的業(yè)務(wù)，這兩代系統(tǒng)的空中接口速率只有幾百kbit／s。將在2l世紀(jì)初投入使用的3G系統(tǒng)IMT一2000在室內(nèi)環(huán)境下能提供2Mbit／s的速率，在車載情況下速率至少為144kbit／s。移動通信已成為當(dāng)代 通信領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿ψ畲蟆⑹袌銮熬白顝V的熱點(diǎn)技術(shù)。當(dāng)今移動通信系統(tǒng)正向高數(shù)據(jù)率、高度移動性和大范 圍覆蓋方向發(fā)展。盡管3G系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)比現(xiàn)有無線技術(shù)更強(qiáng)大，但也將面臨競爭和標(biāo)準(zhǔn)不兼容等問題。人們呼吁移動通信 標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，期望通過第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的制定來解決兼容問題。國際電信聯(lián)盟(ITU)目前已開始研究制定4G系 統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，把移動通信系統(tǒng)同其他系統(tǒng)(如無線局域網(wǎng)，WLAN)結(jié)合起來，產(chǎn)生4G技術(shù)，2010年前使數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100Mbit／s。提供更有效的多種業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、藍(lán)牙、廣播和電視衛(wèi)星通信等的無縫銜接并相互兼容。4G應(yīng)具有更高的數(shù)據(jù)率和頻譜利用率，更高的安全性、智能性和靈活 性、更高的傳輸質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量(QoS)。4G系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)及IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢。因此4G系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)。
3、 4G的技術(shù)特點(diǎn) 4G是多功能集成寬帶移動通信系統(tǒng)，比3G更接近于個(gè)人通信。其特點(diǎn)主要有：
(1)高速率。4G的信息傳輸速率要比3G高一個(gè)等級，從2Mbit／s提高到10Mbit／s．
(2)靈活性強(qiáng)。4G擬采用智能技術(shù)可自適應(yīng)地 進(jìn)行資源分配。采用智能信號處理技術(shù)對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行信號的正常收發(fā)。有很強(qiáng)的智能性、適應(yīng)性和靈活性。
(3)兼容性好。目前ITU承認(rèn)的、已有相當(dāng)規(guī)模的移動通信標(biāo)準(zhǔn)有GSM、CDMA和TDMA三大分 支�？赏ㄟ^4G標(biāo)準(zhǔn)的制定來解決兼容問題。
(4)用戶共存性。4G能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況和信道條件進(jìn)行自適應(yīng)處理。使低、高速用戶和各種用戶設(shè)備能夠并存與互通從而滿足多類型用戶的需求。
(5)業(yè)務(wù)多樣性。未來通信中所需的是多媒體通信：個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等將結(jié)合成一個(gè)整體。4G能提供各種標(biāo)準(zhǔn)的通信業(yè)務(wù)，滿足寬帶 和綜合多種業(yè)務(wù)需求。
(6)技術(shù)基礎(chǔ)較好。4G將以幾項(xiàng)突破性技術(shù)為 基礎(chǔ)。如OFDM、無線接入、軟件無線電等能大幅提高頻率使用效率和系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)性。
(7)隨時(shí)隨地的移動接入。4G利用無線接入技術(shù)，提供話音、高速信息業(yè)務(wù)、廣播及娛樂等多媒體 業(yè)務(wù)接入方式，用戶可隨時(shí)隨地接入系統(tǒng)。
(8)自治的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。4G網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)完全自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)�？勺詣庸芾�、動態(tài)改變自己的結(jié) 構(gòu)以滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。
4、4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4G系統(tǒng)針對各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)，通過多 媒體接入連接到基于IP的核心網(wǎng)中�；贗P技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶可實(shí)現(xiàn)在3G、4G、WLAN及固定網(wǎng)問無縫漫游。4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、 中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能，中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán) 境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放的，使發(fā)展和提供新的服務(wù)變得更容易。提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶，這一服務(wù)能自適應(yīng)于多個(gè)無 線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端，跨越多個(gè)運(yùn)營者和服務(wù)商，提供更大范圍服務(wù)。
4G網(wǎng)絡(luò)有如下特征：
(1)支持現(xiàn)有的系統(tǒng)和將來系統(tǒng)通用接入的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
(2)與Internet集成統(tǒng)一，移動通信網(wǎng)僅僅作為一個(gè)無線接入網(wǎng)。
(3)具有開放、靈活的結(jié)構(gòu)，易于擴(kuò)展。
(4)是一個(gè)可重構(gòu)的、自組織的、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。
(5)智能化的環(huán)境，個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、廣播、娛 樂等業(yè)務(wù)無縫連接為一個(gè)整體，滿足用戶的各種需求。
(6)用戶在高速移動中，能夠按需接入系統(tǒng)，并在不同系統(tǒng)無縫切換，傳送高速多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
(7)支持接入技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)各自獨(dú)立發(fā)展。
5 、4G通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
<5．1> OFDM調(diào)制技術(shù)未來無線多媒體業(yè)務(wù)要求數(shù)據(jù)傳輸速率高，又要保證傳輸質(zhì)量，這就要求所采用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)既要有較高的信元速率，又要有較長的碼元周期， OFDM技術(shù)正滿足這一需求。OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多 是非平坦的，OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，各子載波并行傳輸，這樣，盡管總的信道是非平坦的，但每個(gè)子信道是相對平坦 的。且在各子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道帶寬，大大消除信號波形問的干擾。OFDM技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是能對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾，
從而減小各子載波間的相互干擾，提高頻譜利用率。
<5．2>軟件無線電軟件無線電是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)一通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實(shí)現(xiàn)各類 無線電通信系統(tǒng)的一種開放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)。通過不同軟件程序，在硬件平臺上實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)中利用單一終端漫游。其核心思想，是在盡可能靠近天線的地方 使用寬帶A／D和D／A變換器，盡可能多地用軟件來定義無線功能。其軟件系統(tǒng)包括各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信 道糾錯(cuò)編碼軟件和信源編碼軟件等。軟件無線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號處理硬件(DSPH)、現(xiàn)場可編程器件(FPGA)及數(shù)字信號處理(DSP)等。
<5．3>智能天線(SA)智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，被認(rèn)為是未來移動通信的關(guān)鍵技 術(shù)。智能天線成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號，既能改善信號質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線 陣和相干無線收發(fā)信機(jī)來實(shí)現(xiàn)射頻信號的收發(fā)，同時(shí)，通過基帶數(shù)字信號處理器，對各天線鏈路上接收 到的信號按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。目前，智能天線的工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。全自適應(yīng)智能天線雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu)，但相對而言各種算 法均存在所需數(shù)據(jù)量，計(jì)算量大，信道模型簡單，收斂速度較慢，在某些情況下甚至可能出現(xiàn)錯(cuò)誤收斂等缺點(diǎn)，實(shí)際信道條件下，當(dāng)干擾較多、多徑嚴(yán)重，特 別是信道快速時(shí)變時(shí)，很難對某一用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。在基于預(yù)多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預(yù)先計(jì)算好的波束分割覆蓋，各組權(quán)值對應(yīng)的 波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊，接收時(shí)的主要任務(wù)是挑選一個(gè)作為工作模式，與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實(shí)現(xiàn)，是未來智 能天線技術(shù)發(fā)展的方向。
<5．4> MIMO技術(shù)多輸入多輸出技術(shù)(MIMO)是指在基站和移動 終端都有多個(gè)天線。MIMO技術(shù)為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益�？臻g復(fù)用是在接收端和發(fā)射端使用多副天線，充分利用空間傳播中的多徑分量， 在同一頻帶上使用多個(gè)子信道發(fā)射信號，使容量隨天線數(shù)量的增加而線性增加�？臻g分集有發(fā)射分集和接收分集兩類。基于分集技術(shù)與信道編碼技術(shù)的空時(shí)碼可獲得高的編碼增益和分集增益，已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。MIMO技術(shù)可提供很高的頻譜利用率，且其 空間分集可顯著改善無線信道的性能，提高無線系統(tǒng)
的容量及覆蓋范圍。
6 、G的發(fā)展趨勢 從4G的發(fā)展前景看，除OFDM和智能天線等核心技術(shù)外還包含一些相關(guān)技術(shù)。
(1)交互干擾抑制和多用戶識別：待開發(fā)的交互 干擾抑制和多用戶識別技術(shù)應(yīng)成為4G的組成部分。它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動電話系統(tǒng)，消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾，確保接 收高質(zhì)量信號。這種組合將滿足更大用戶容量和覆蓋范圍，大大減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署，確保服務(wù)質(zhì)量。
(2)可重構(gòu)性自愈網(wǎng)絡(luò)：4G無線網(wǎng)絡(luò)中將采用 智能處理器，可處理節(jié)點(diǎn)故障或基站超載。網(wǎng)絡(luò)各部分采用基于知識解答裝置，可糾正網(wǎng)絡(luò)故障。
(3)微微無線電接收器：未來4G中要研究的另 一重點(diǎn)，它是嵌入式無線電。采用此技術(shù)，功耗是采用現(xiàn)有技術(shù)的1／10～1／100。
(4)無線接入網(wǎng)(RAN)：4G系統(tǒng)高速度、大容量、 低比特成本。4G系統(tǒng)RAN的發(fā)展趨勢是電路交換向
(上接第10頁) 上共存。
}PROFIsafe故障安全性建立在單信道通信系統(tǒng)
之上，安全通信不通過冗余電纜來達(dá)到。 術(shù)故障安全措施封閉在終端模塊中(F-Master，
F-Slave)。十采用專利SIL監(jiān)視器獲得極高的安全性。 術(shù)最高故障安全完整性等級為SIL3(IEC61508)。 PROFIsafe以標(biāo)準(zhǔn)通信部件一電纜、芯片、基 本軟件包(層棧)、PROFIBUS—DP主站和從站等為基 礎(chǔ)，這些均被劃入“黑色通道(Black Channel)”。它一方面表示在“黑色通道”中可能出現(xiàn)的所有故障均由PROFIsafe查出；另一方面“黑色通道”中沒 有提高傳輸安全性的各項(xiàng)功能，所以它不涉及安全技術(shù)的范疇。PROFIsafe采取以下措施來對付傳輸錯(cuò)誤。 半故障安全報(bào)文按順序編號。木帶應(yīng)答的時(shí)間監(jiān)控。水用密碼標(biāo)識發(fā)送器和接收器。 木增設(shè)16／32位循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)，以保證數(shù)據(jù)的安全。
3．2 SafetyBus P
高校園地基于IP分組交換發(fā)展，設(shè)備分集向網(wǎng)絡(luò)分集發(fā)展。這種基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使得在3G、4G、W —LAN、固定網(wǎng)之間漫游得以實(shí)現(xiàn)，并支持下一代因特網(wǎng)。7結(jié)束語 4G是人類有史以來最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)。要順利全面地實(shí)施4G通信，還將遇到一些困難，其發(fā)展將面臨極大的市場壓力。目前世界發(fā)達(dá)國家正積極進(jìn)行 4G技術(shù)規(guī)格的研究制定，研究包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶切換和漫游等移動環(huán)境下的系統(tǒng)實(shí)施方案，從而實(shí)現(xiàn) 用戶的大范圍移動。