详细解析毫米波通信
对于毫米波，你了解多少呢?小编知道你可能了解毫米波雷达，那么你深谙毫米波通信之道吗?
20世纪是人类历史上科技发展最为辉煌的时代，也是信息技术大显身手的年代。在世纪之交，人们对信息业务的要求愈来愈高，打电话要闻声见影;召开会议与会者虽远隔千里，如晤一室;看电视，图像要比宽银幕电影还要清晰……发展诸如此类大容量的信息业务，在电通信领域，单靠微波接力通信、同轴电缆通信等通信手段是远远不够的。怎样才能解决这些矛盾?“向更高的频率进军”不失为是一种良策。因为只有将传输频率提高，才能使工作频段更宽，通信容量更大。毫米波无线电通信正是在这种情况下东山再起，独树一帜。
说它东山再起，是因为早在20世纪40年代，科学家们就开始对毫米波无线电通信进行过研究，到了50年代，采用电子管作无线电毫米波发生器和放大器研制成功，但由于工作可靠性差、寿命短，而且造价昂贵，没有走出实验室就进了博物馆。毫米波无线电通信未曾得到实际应用。
20世纪70年代，由于毫米波集成电路和毫米波固体器件的研制成功并获得批量生产，生产成本日趋下降，使得毫米波无线电通信获得转机，犹如枯木逢春得到蓬勃发展。
第一章通信系统概述 1.1 通信系统模型 一、通信的定义 1.信息：对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容 ﹙包括语音、图象、文字等﹚ 人与人之间要互通情报，交换消息，这就需要消息的传递。古代的烽火台、金鼓、旌旗，现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等，都是人们用来传递信息的方式。 2.信号：与消息一一对应的电量。它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某一参量上。 3．通信就是由一地向另一地传递消息。 二、电通信 1．定义 利用“电”来传递信息，是一种最有效的传输方式，这种通信方式称为电通信。 2．特点 电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效，而又准确、可靠的传递。 电通信一般指电信，即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统，对于消息、
情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。 （1）模拟信号与数字信号：按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。 模拟信号：信号的取值是连续的。 数字信号：信号的取值是离散的。 （2）基带信号与频带信号：按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。 基带信号：发信源发出的信号。 频带信号：通过调制将基带信号变换为频带信号。 基带传输：在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。 频带传输:通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。（FM、AM、MODEM） 三、通信系统的模型 1.通信系统的一般模型 (1)通信系统：通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。 (2)通信系统的基本模型
●发信源：是消息的产生来源，其作用是将消息变换成原始电信号。变换：将 非电物理量转换为掂量。 信源可分为模拟信源和离散信源。模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号；离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。 ●发送设备：作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信 号。它要完成调制、放大、滤波、发射等。在数字通信系统中还要包括编码 和加密。 ●信道：是传输的媒介。信道的传输性能直接影响到通信质量。 ●噪声源：将各种噪声干扰集中在一起并归结为由信道引入，这样处理是为了 分析问题的方便。 ●接收设备：完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等，将接收到 的信号转换成信息信号。 ●收信者：把信息信号还原为相应的消息。 2．模拟通信系统模型。
六安职业技术学院毕业设计（论文） 移动通信技术 姓名：姚彬 指导教师：项莉萍 专业名称：应用电子技术0802 所在系部：信息工程系 二○一一年六月
毕业论文（设计）开题报告
毕业论文（设计）开题报告成绩评定表
毕业论文（设计）成绩评定
摘要 在信息化时代移动通信已越来越为人们所关注,因此移动通信技术的发展及移动通信技术前景的发展越来越显得重要。本课题主要研究的是移动通信技术的发展及移动通信技术前景及相关知识，分析了其应用前景和我国目前的发展状况。 关键词：第三代移动通信系统，移动通信，个人通信网，发展历程 Abstract Mobile communications in the information age has become increasingly of concern to people, so the development of mobile communications technology and the development of future mobile communication technologies become increasingly more important. The main research topic is the development of mobile communications technology and the prospects for mobile communications technology and related knowledge, analysis of its prospects and our current state of development. Key Words:third-generation mobile communication systems, mobile communications, personal communications network, the development process.
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910281349.X (22)申请日 2019.04.09 (71)申请人 深圳大学 地址 518060 广东省深圳市南山区南海大 道3688号 (72)发明人 伍楷舜 龙金凤 王璐 华慧丰 (74)专利代理机构 北京市诚辉律师事务所 11430 代理人 耿慧敏 (51)Int.Cl. H04B 7/06(2006.01) H04B 7/08(2006.01) H04W 52/24(2009.01) H04W 52/34(2009.01) H04W 72/04(2009.01) H04W 72/08(2009.01)H04W 4/35(2018.01) (54)发明名称 一种毫米波通信方法和通信系统 (57)摘要 本发明提供一种毫米波通信方法和通信系 统。该方法包括：对于毫米波传输，以吞吐量为优 化目标确定优化的波束宽度和所述优化的波束 宽度对应的用户；对于所述优化的波束宽度对应 的多个用户，利用基于星座图冗余的多址接入进 行并发传输。本发明提供的毫米波通信方法和通 信系统通过对波束宽度进行自适应调节和改进 多址接入技术能够提高网络性能，改善用户体 验。权利要求书1页 说明书8页 附图3页CN 110048755 A 2019.07.23 C N 110048755 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110048755 A 1.一种毫米波通信方法，包括以下步骤： 步骤S1：对于毫米波传输，以吞吐量为优化目标确定优化的波束宽度和所述优化的波束宽度对应的用户； 步骤S2：对于所述优化的波束宽度对应的多个用户，利用基于星座图冗余的多址接入进行并发传输。 2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S1包括以下子步骤： 设置最小波束宽度、最大波束宽度以及波束宽度变化量； 以所述波束宽度变化量为步长，在所述最小波束宽度和所述最大波束宽度之间进行扫描，找出系统最大吞吐量时对应的波束宽度，作为所述优化的波束宽度。 3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤S2包括以下子步骤： 基于哈希运算在消息比特和编码比特之间产生随机、非线性的映射； 将码比特映射到星座符号集以获得正交的编码。 4.根据权利要求3所述的方法，其中，对于一个用户，所述哈希运算包括： 将该用户消息分成多个数据块，对每个数据块分别执行哈希运算，并且以前一个数据块执行哈希运算生成的结果作为后一个数据块执行哈希运算的输入。 5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤S2中，对于所述优化的波束宽度对应的多个用户，基于拍卖理论进行载波分配。 6.根据权利要求5所述的方法，步骤S2包括以下子步骤： 用户接收可分配载波并根据竞拍的历史观察值对所述可分配载波进行价格预测，获得可分配载波的预测价格； 用户根据所述可分配载波的预测价格和信道质量为所述可分配载波分配功率； 用户确定将进行竞拍的载波和投标价格； 用户接收竞标结果，其中，所述竞拍结果包括赢家价格。 7.根据权利要求6所述的方法，其中，对可分配载波进行价格预测包括： 每个用户记录下每个载波的拍卖历史最高价作为观察值，并根据观察值对下一时隙的子载波价格进行预测，决定投标价格。 8.一种毫米波通信系统，包括： 接入设备：对于毫米波传输，以吞吐量为优化目标确定优化的波束宽度和所述优化的波束宽度对应的用户； 用户终端：对于所述优化的波束宽度对应的多个用户，利用基于星座图冗余的多址接入进行并发传输。 9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述接入设备用于执行以下过程： 设置最小波束宽度、最大波束宽度以及波束宽度变化量； 以所述波束宽度变化量为步长，在所述最小波束宽度和所述最大波束宽度之间进行扫描，找出系统最大吞吐量时对应的波束宽度，作为所述优化的波束宽度。 10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现根据权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。 2
毫米波通信技术的研究现状和进展 李艳莉 (电子科技大学成都学院电子信息工程系，成都611731) 摘要：简单介绍了毫米波的基本概念及相关背景, 分析了毫米波的传播特性和优点,阐述了毫米波地面通信、毫米波卫星通信的研究现状, 以毫米波通信技术在电子对抗中的军事应用为例进行论述, 最后展望毫米波通信技术将会开创未来新型应用领域并拥有广阔的发展前景。 关键词毫米波; 毫米波传播; 毫米波通信; 电子对抗 0 引言 随着移动通信、卫星通信以及星载电子等方面的迅猛发展，对系统的容量要求越来越高。由于在高频微波频段有着极为丰富的频谱资源，现代通信系统正在向高频微波特别是毫米波频段发展。毫米波通信与传统的无线电短波、超短波和微波通信相比，具有不少独特之处。由于毫米波是以微波和光波作左右邻(它的波长介于微波和光波之间)，因此兼有微波和光波的某些优长。通信设备的体积很小，可利用小巧尺寸的天线获得很高的方向性，便于通信的隐蔽和保密。毫米波在传播过程中受杂波影响小，对尘埃等微粒穿透能力强，通信比较稳定[1]。 早在20世纪40年代，科学家们就开始对毫米波通信进行过研究，但由于种种原因毫米波通信并未得到实际应用。直至20世纪70年代，由于毫米波集成电路和毫米波固体器件的研制成功并获得批量生产，使生产成本日趋下降，毫米波通信才犹如枯木逢春，蓬勃发展开来。可以预计，随着科技的进步，毫米波通信必将呈现出广阔的应用前景。 1 毫米波的传播特性 通常毫米波频段是指30GHz～300GHz, 相应波长为1mm～10mm。毫米波通信就是指以毫米波作为传输信息的载体而进行的通信。目前绝大多数的应用研究集中在几个“大气窗口”频率和三个“衰减峰”频率上[2][3]。 1)是一种典型的视距传输方式 毫米波属于甚高频段, 它以直射波的方式在空间进行传播，波束很窄，具有良好的方向性。一方面，由于毫米波受大气吸收和降雨衰落影响严重,所以单跳通信距离较短; 另一方面，由于频段高，干扰源很少，所以传播稳定可靠。因此，毫米波通信是一种典型的具有高质量、恒定参数的无线传输信道的通信技术。 2)具有“大气窗口”和“衰减峰” “大气窗口”是指35GHz、45GHz、94GHz、140GHz、220GHz 频段, 在这些特殊频段附近, 毫米波传播受到的衰减较小。一般说来，“大气窗口”频段比较适用于点对点通信，已经被低空空地导弹和地基雷达所采用。而在60GHz、120GHz、180GHz 频段附近的衰减出现极大值, 约高达15dB / km 以上, 被称作“衰减峰”。通常这些“衰减峰”频段被多路分集的隐蔽网络和系统优先选用，用以满足网络安全系数的要求。 3)降雨时衰减严重 与微波相比, 毫米波信号在恶劣的气候条件下，尤其是降雨时的衰减要大许
1.简要概述现代通信系统的发展现状和发展方向。 人类对通信的需求自古以来从未间断过，从古代的烽火台，旌旗，到近代的灯光信号，再到现代的电话，电报，电视以及互联网等，通信的形式与工具在不断地发生变化，不断地进步，逐渐变得越来越方便与人性化。而在现在的信息时代下的网络则正是集成了通信技术的众多功能，故而通信技术的发展对网络的发展起着至关重要的作用。简而言之即，通信系统的发展必将推动网络的优化，网络的优化与发展必将对我们信息时代的社会经济以及人民生活产生巨大的影响。在这个移动互联网的时代，人民对多媒体技术以及手机等新科技产品的需求越来越大，这使得现代通信系统的发展必然会呈现出多样性的趋势，而企业也开始重视客户的使用感受，产品越来越人性化、轻薄化以及高效化。 随着人民对网络的需求进一步加大，现代通信系统技术也在我国得到快速发展，而光纤通信技术在我国的广泛应用，使得我国的通信系统发生了重大变化。而我国的现代通信系统也逐渐向无线通信系统方向发展，并且已经取得了重大的进步，宽带 IP 技术在电信接入网技术中的运用、数据通信与数据网在光纤通讯技术中的广泛使用、ISDN 与 ATM 技术在互联网通信技术中的运用等都是我国现代通讯技术得以不断发展的具体表现。 目前我国的现代通信系统中常用到的现代通信技术一般包括多媒体技术，接入网技术，光通信技术，移动网络通信技术，无线通信技术以及蓝牙技术等，其中无线通信技术相对应用还不是特别的宽泛。 其中多媒体技术就是通过计算机可以实现对文字、图片、声音、动画的编辑，使之可以在计算机用户之间相互交流。多媒体技术是一种为用户和计算机之间建立的逻辑处理关系，可以为网络通信技术的发展提供声音和图像的处理技术，常常实现声音、数据和视频三者融合的技术支持。接入网技术作为现代通信网系统的核心能够实现用户与终端设备通讯信息的有效连接。而其中的蓝牙技术则在在无线网络技术中占据重要的地位，其主要作用是实现不同设备之间的互联。 而现代通信系统的发展前景可谓是不可限量的。 1.其中无线通信系统无疑是发展最快、应用最广、使用者最多的技术。无线通信技 术是对传统通信技术的革新和突破，打破了对传播介质的限制，使使用者可以方 便的通过网络进行信息的传递。无线通信技术在传播上稳定、抗干扰能力强、兼 容性好，使无线通信技术在未来的应用中具有良好的应用前景，是通信技术和网 络的未来主要发展趋势，具有良好的应用前景。
高速铁路通信系统方案研究综述 发表时间：2019-08-02T11:02:22.610Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：刘全 [导读] 摘要：国际高速铁路移动通信技术发展早效率高，而我国的高速铁路移动通信技术虽然起步较晚，但也有大面积的运用，在这方面投入的研究精力逐渐增加，取得了不错的成效。 中铁十局集团电务工程有限公司山东济南 250000 摘要：国际高速铁路移动通信技术发展早效率高，而我国的高速铁路移动通信技术虽然起步较晚，但也有大面积的运用，在这方面投入的研究精力逐渐增加，取得了不错的成效。未来高速铁路移动通信技术将要从那些方面发展，了解这些问题有助于我们更加切实有效地发展相关技术，也能为实践运用提供更多的帮助。 关键词：高速铁路；通信系统 引言：我国在高铁的硬件建设方面虽然领先全球，但对于高速铁路移动通信技术的掌握还不够成熟，因此，我国应具有一定的前瞻性，尽快研发更安全可靠、传输性能更优质的专用移动通信技术。为此，在接下来的文章中，将围绕高速铁路通信系统方案方面进行详细分析，希望能给相关人士提供重要的参考价值。 1.国内高速铁路移动通信技术 我国在高速铁路移动通信技术发展的早起，也采用了GSM-R技术，其中较为具有代表性的是青藏线路和大秦线路，在这之后我国经济持续发展，相关技术也逐渐运用到了更多的线路，例如京沪、沪宁、沪杭等。GSM-R技术是一种较为成熟的技术，在应用方面具有较高的效率，但是无可避免的是，随着时间的推移，更多更高的要求被提出，GSM-R技术已经逐渐无法满足当下高速铁路通信技术发展的要求了。在此之外，出于实际情况的考虑，也有不同的线路采用了其他技术。比如在朔黄线路上，采用了LTE-R技术，而在台湾台北到高雄的线路则是采用了WiMax系统来进行通信系统网络的建设，随着时间的发展，这一线路逐渐不符合当下时代发展的要求，台湾方面正在进行有关新系统取代旧系统的研究。 2.高速铁路移动通信技术的发展 2.1基于5G的高速铁路移动通信技术 1）基于5G的高速铁路无线信道建模。以现在的技术水平来看，高速铁路在运行环境方面，对散射环境的要求并不复杂，并且多径数量也很少，LOS（服务水平）特征性较明显。显著地LOS特征就意味着更小的多径时延扩展或者更宽的想干宽带，也就是说通信环境将更优质。当然，移动速度过快将极大地增强多普勒频移的情况，但LOS依然可以显著降低这一现象。2）基于分布式网络和云的架构。当前网络基站的实际资源使用率非常低，基站的位置决定了资源的使用状况，在高速铁路的环境中会产生相当显著的潮汐效应。而为了保证铁路在运行状态下的安全性，只能采取较大时间间隔发车的方法，如此一来，在同时段内，同一线路上运行的列车数量就会非常少，浪费资源。采用云无线接入网络架构就能有效解决这一难题，它的主要思想是集中基站间共用的资源到某一基带处理池中，然后集中控制这些资源。3）控制面和用户面分离。如图所示，一般情况下，服务基站和接入用户之间会存在两个平面的连接，也就是控制面和用户面，在这之中，控制面是承载用户与接入网的控制指令的，而用户面则是处理业务数据传输功能的。当控制面的覆盖范围能够满足移动范围时，用户整体的移动性就都得到了保障。所以，在此结构中，用户的控制面会被保留于低频频段，因为次频段具备优质的传输性能，并且覆盖的范围也非常广泛。可是如果要考虑成本问题，这一频段也可以采取利用LTE-R遗留频段的方法已达到目的，但同时真正的用户面就应被搬离出去。应将数据的承载者放置在高频段处，以此扩大系统的容量。 4）频谱融合的异构网技术。就目前来看，可以采用增强频谱效率或扩大系统带宽的方式来提升系统所需的容量，当然，在这两种方法当中，采用扩大系统带宽的方法当然是最简单有效的。当然，合理利用非许可证频段是5G高速铁路移动通信增加带宽并提升系统容量的主要方法。此技术可能会遇到一些比较严重的挑战，例如协调方案受到干扰等，为妥善处理这一问题，建议分为两步进行，第一步，进行信道质量检测，检测应在接收端完成；第二步，对信道进行筛选，选择出满足最低要求的信道[1]。5）多天线及分布式天线技术。目前比较可行的方案为：大幅度增添车载台的天线阵列组数量，然后合并信号，此后再将不同组别天线阵列的权重进行适当调整，通过这种方法可以将不同天线阵列之间的关联性作改变。经过这些调整之后，LOS就能在高速铁路的环境下显著提升其系统容量。当前，高速铁路移动通信所要面对的最严重的问题就在于越区切换，如果进行频繁的越区切换不利于列车运行安全，因此，应采取分布式天线的技术，以尽可能减少切换次数。6）多普勒效应及快速切换技术。在高速铁路运行时，频繁切换是引起失误的主要原因，为此，高速铁路的移动通信系统应该采用中断时长短的快速切换技术，此外，群切换也会存在一定问题，而这一技术应能够一并解决。以当下的情况来看，最好采用基于双播的切换方案。 2.2综合业务接入系统和承载平台 通信系统承载平台最主要的数字传输体制就是SDH体制，这种体制的使用适用于多种业务开展，例如ATM取款机、IP等业务的连接和处理;MSTP系统的特点就是对信息的接入和综合处理功能非常好，可将多种业务的信息网络集成一个网络设备，例如对公务电话、调度集中等业务数据的处理，可以把区间接入系统中的信息数据传动到目的车站。高速铁路业务信息不仅容量非常大，而且种类繁多，所以根据使用需要对承载平台的设计进行有效的更改，将承载平台的主要结构分为多业务传输系统和接入网系统。多业务传输系统主要任务是解决车站对业务通道的需求，并且为下一层的通道提供有效的保护;而接入网系统主要解决多种业务通道对信息采集点中对信息的接受和传输。MSTP的使用能为高铁客户提供相对的宽带业务，但是想使用语音业务就需要光节点对语音数据进行介入。高速铁路的传输系统不仅要为列车提供业务接口，还要为旅客的服务系统提供接口，把旅客的相关的服务业务储存到传输系统，根据采集的信息接入传输设备，构成传输
1 发展现状 宽带卫星通信系统概述 未来宽带卫星网络带宽由极高频（E H F）频段提供，如K a频段（20～30G H z），Q-V频段（40～50GHz）和W频段（76～110GHz）。20世纪90年代提出了各种宽带极高频卫星通信系统，表明了宽带卫星通信系统向高速率、极高频、双向和因特网接入发展的趋势。 宽带极高频卫星通信系统由一颗或多颗卫星组成。在宽带极高频卫星通信系统中，星上路由和星上交换技术的应用非常重要。典型例子是低地球轨道卫星通信系统中的“泰勒戴斯克”（Teledesic）系统，此系统于19世纪90年代提出并于2002年应用，其星座图由288颗低地球轨道卫星组成，实现“空间因特网”，向全球用户提供类似光纤网络服务质量（QoS）性能[误码率（BER）<10-10]的高质量语音、数据和多媒体信息服务。尽管此系统复杂、昂贵并最终作废，但仍然是宽带卫星因特网系统的一个好例子。 近10年，“高适应”（Hylas）卫星、“太空之路”（Spaceway）、“电星”（Telestar）、“双向”（Tooway）、“狂蓝”（WildBlue）和“O3b”等系统表明了宽带极高频卫星通信系统的发展趋势。所有这些系统不仅支持宽带通信应用与服务，如：高速、双向因特网接入（如视频下载、 宽带卫星通信系统 发展现状与展望 忻向军 张琦 王厚天（北京邮电大学） 随着全球信息高速公路因特网的飞速发展和普及，以及交互式多媒体业务的迅速增加，各行各业对宽带的需求越来越紧迫。宽带卫星通信将以其灵活、大范围的覆盖能力，成为无地面网络覆盖地区宽带接入的最佳解决方案。宽带通信卫星正引领着卫星通信的重大变革。Ku等商用频段能够提供的总容量已经无法满足与日俱增的用户带宽需求。Ka频段新型卫星宽带通信系统由于其较宽的可用频段、远端设备小巧、点波束增益高、安装便捷等特点，代表了当代商用民用通信卫星的最高水平，目前美国、加拿大、欧洲、阿联酋等国均发展了Ka 频段宽带卫星，成为宽带卫星系统的主流发展方向。根据欧洲咨询公司预测，未来卫星宽带市场还将进一步扩大，到2019年卫星宽带接入用户数量预计可达约1190万人，主要来自于北美和欧洲，此外，南美约有130万，中国地区约有90万，南亚越有80万等，各地区将主要通过Ka频段多点波束卫星来满足用户快速增长的需求。Ka 频段宽带卫星将成为世界各地未来卫星通信产业重要的发展趋势，将带来显著的社会经济价值。
技术剖析：详解毫米波技术及芯片 由于毫米波器件的成本较高，之前主要应用于军事。然而随着高速宽带无线通信、汽车辅助驾驶、安检、医学检测等应用领域的快速发展，近年来毫米波在民用领域也得到了广泛的研究和应用。目前，6 GHz 以下的黄金通信频段，已经很难得到较宽的连续频谱，严重制约了通信产业的发展。相比之下，毫米波频段却仍有大量潜在的未被充分利用的频谱资源。因此，毫米波成为第5 代移动通信的研究热点。2015 年在WRC2015 大会上确定了第5 代移动通信研究备选频段：24.25-27.5 GHz、37-40.5GHz、42.5-43.5 GHz、45.5-47 GHz、47.2-50.2 GHz、50.4-52.6 GHz、66-76 GHz 和81-86 GHz，其中31.8-33.4 GHz、40.5-42.5 GHz 和47-47.2 GHz 在满足特定使用条件下允许作为增选频段。各种毫米波的器件、芯片以及应用都在如火如荼的开发着。相对于微波频段，毫米波有其自身的特点。首先，毫米波具有更短的工作波长，可以有效减小器件及系统的尺寸; 其次，毫米波有着丰富的频谱资源，可以胜任未来超高速通信的需求。此外，由于波长短，毫米波用在雷达、成像等方面有着更高的分辨率。到目前为止，人们对毫米波已开展了大量的研究，各种毫米波系统已得到广泛的应用。随着第5 代移动通信、汽车自动驾驶、安检等民用技术的快速发展，毫米波将被广泛应用于人们日常生活的方方面面。 毫米波 毫米波技术方面，结合目前一些热门的毫米波频段的系统应用，如毫米波通信、毫米波成像以及毫米波雷达等，对毫米波芯片发展做了重点介绍。1、毫米波芯片传统的毫米波单片集成电路主要采用化合物半导体工艺，如砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等，其在毫米波频段具有良好的性能，是该频段的主流集成电路工艺。另一方面，近十几年来硅基（CMOS、SiGe等）毫米波亚毫米波集成电路也取得了巨大进展。此外，基于氮化镓（GaN）工艺的大功率高频器件也迅速拓展至毫米波频段。下面将分别进行介绍。 1.1 GaAs 和InP 毫米波芯片近十几年来，GaAs 和InP 工艺和器件得到了长足的进步。
CTBC的数据通信系统综述 陈顾远 摘要：基于通信的列车控制技术CBTC在保证行车安全的前提下，可以极大地提高行车效率，满足城市轨道交通列车高密度快速运行的需要，许多新建线路采用这一技术作为控车方案。尤其是在基于无线通信CBTC技术的新建项目中，采用了不同的车地通信方案，并且在具体工程项目上还没有形成统一的方案标准，哪一种方案最优，目前还无定论。针对这一情况，首先对广泛使用的无线CBTC系统的组成以及无线通信技术进行了分析，最后描述了相关单位在规划阶段需要考虑的问题。 关键词：CBTC；数据通信系统；车地通信；无线通信 目前，我国的城市轨道交通建设呈现了迅猛发展的趋势。首先，有20多个城市正在建设或规划建设地铁等轨道交通项目，在建线路总长则超过340km，北京、上海、广州、深圳、武汉、天津、南京、重庆、长春和大连等10个城市已建成轨道交通420km。其次，各领域的高新技术层出不穷。在通信信号领域，随着计算机和通信技术在运行控制领域的应用，基于通信的列车控制系统（CBTC）因其网络化、智能化以及通信信号一体化等特点，已经得到了业界广泛的认可。 基于无线通信的列车控制系统这一思想的萌芽出现在20世纪60年代。1999年9月，IEEE将CBTC定义为：“利用高精度的列车定位，双向连续、大容量的车－地数据通信，车载、地面的安全功能处理器实现的一种连续自动列车控制系统”。 1CBTC概述 城市交通通信信号系统是一种故障安全系统，能够保证行车安全，并且对提高运输效率有很大的帮助．因此被人们誉为轨道交通的神经系统。从铁路出现初期的烛光信号到现在的ATS系统指挥列车的运行．城市轨道交通系统经过了一个漫长的过程。日前我国大多数城市轨道交通系统主要采用的是TBTC系统，然而当轨道交通运输发展到高速、高密度和重载的情况时，TBTC系统的缺点就表现了出来．它需要大量的信息设备来传输信息码，而其最大的特点就是利用轨道电路的占用情况来确定列车的位置．轨道电路的工作稳定性易受环境影响、传输信息量小、难以实现车对地的信息传输，以及一个固定分区只能被一列列车占用等特点都制约着城市轨道交通的运输效率。近年来随着无线通信技术的飞速发展．基于通信的列车控制系统的移动闭塞系统克服了固定闭塞的种种缺点，并打
高速铁路通信系统方案研究综述 摘要：高速铁路正是基础设施建设的重中之重当前，国家大力发展高速铁路，其总里程数已经仅次于美国，位居世界第二。与普通铁路相比，高速铁路具有通行车流量大、通行车速快为主等特点，这就对高速铁路的路况通行能力和服务质量提出了极为严格的要求。高速铁路通信监控系统是现代高速铁路的有效管理手段，肩负着管理调度高速铁路的重任，在提高高速铁路安全性和运行效率方面具有重要作用。畅通无阻高速铁路通信系统作为一个多种功能兼具的智能平台，不仅能实现高速铁路上实时信息的采集，接收，发送等基本功能，而且能汇总实时信息，协助铁路管理人员科学合理的利用高速铁路资源。在我国高速铁路里程数不断刷新的大背景下，实现高速铁路沿线路况的全线通信监控，对推进高速铁路的安全运营和智能化发展具有显著意义。高速铁路通信系统作为高速铁路机电系统最基础同时也是最重要的一环，作用是非常大的，能够在很大程度上保证整个高速铁路系统的正常运行。 关键词：高速铁路；通信系统；方案研究 引言 我国城市化的推进，高速铁路得到了快速发展，针对这种情况，相关单位应做好相应的管理工作，将高速铁路的作用充分的发挥出来。结合近年的高速铁路管理情况，相关单位认为在高速铁路上设置通信监控系统能够更加有效的采集路面信息，并及时为行车人员提供有关情况，确保高速铁路能够安全、畅通的运行。 一、高速铁路通信系统的现状分析 目前，我国高速铁路主要采用的是 SDH 光纤数字传输系统，在各大高速铁路上已经都有应用，比如，京珠高速铁路、京沪高速铁路和成渝高速铁路等等。随着高速铁路渐渐发展的通信体系，其信令形式、选型的设备、制式要尽量维持相同，方便于以后的统一维护与管理，同时也为中国交通的专用通信网打下优良的基础。将各种现代通信技术的融合运用，从而来推动我国高速铁路的智能化，现代化的飞速跨越式发展。高速铁路机电项目几乎是使用光纤通信体系，为了高速铁路通信而供应的远距离传输渠道的是光纤数字传输体系，通过所构建的通信网络，就可以将所收集到的信息逐级进行传输，从而确保了信息的快速传输与信
毫米波通信将成为主流 60GHz毫米波通信的研发工作正日益活跃起来(见图1)。该技术面向PC、数字家电等应用，能够实现设备间数Gbps的超高速无线传输。在业内多家厂商的积极推动下，毫米波通信今后的应用将会不断扩展。英特尔公司首席工程师Alexander Maltsev就表示：“几年后，毫米波通信无疑将会变得不可或缺。”这一技术目前面临的问题是元器件成本较高。毫米波通信现在主要用于实现家庭内的非压缩高清视频传输，如果其应用能扩展至手机及办公设备，那么，随着出货量的增加，其成本将能够大幅降低(见图2和图3)。 英特尔与Broadcom等公司大力推进
2009年5月，英特尔、微软、诺基亚、戴尔、松下等15家公司联手成立了WiGig(Wireless Gigabit)联盟，欲定义面向数字家电的毫米波通信标准。WiGig联盟计划于2009年第4季度完成标准制定，最早2010年即可开始进行互操作性测试。 此外，英特尔还和Broadcom、Atheros等领先的WLAN芯片厂商于2009年初在IEEE 802委员会里成立了毫米波WLAN标准化工作小组TG ad(Task Group ad)。11ad工作小组组长、英特尔首席工程师Eldad Perahia表示：“毫米波通信可以作为现有WLAN标准802.11n的互补技术，适用于家庭、办公室等多种场合。” 进入主流 业界此前就已在尝试将毫米波用作数字家电的短距离无线接口。松下、索尼、三星等大型音/视频设备厂商所支持的WirelessHD标准早在2008年初就已公开了1.0版的正式标准，2009年，相应芯片及家电设备也相继亮相。另外，IEEE 802.15.3c也是针对毫米波通信而制定的标准。 与过去在全行业范围内开展的活动不同，毫米波通信领域内的最新发展动向是由英特尔、Broadcom及Atheros等业界领先的厂商所推动的。与常用的2.4GHz无线通信相比，毫米波通信的频段相对较高且具有高度直进性，因此被认为是难于加以利用的无线技术，在无线通信的标准化进程中也一直被定位为非主流技术。然而，随着所有主要的WLAN芯片厂商对该技术表现出极大的兴趣，毫米波通信的地位正在发生变化，将有可能成为802.11n的后续规格。 其中表现最为积极的是英特尔公司。该公司此前曾经热衷于采用UWB(超宽带)技术来实现WUSB(无线USB)标准，但由于UWB在日本、欧洲等关键市场受到严格管制难以推广，因此被迫改变策略。英特尔解散了公司内部的UWB芯片商用化开发团队，转而进行毫米波技术的开发，并投入了大量的人力物力来推进毫米波通信的标准化和商用化。 与便携设备行业相关的厂商也在关注毫米波技术。诺基亚、意法半导体等开发手机平台的厂商已经加入了WiGig，领先的手机芯片组供应商高通公司位于以色列的研发中心也正在加紧开发毫米波通信IC。 最大优势是宽带宽 PC、WLAN以及便携设备等行业的众多厂商都对毫米波通信寄予厚望的最大原因是该技术能够提供较宽的带宽。在60GHz频段内，全球无需许可即可免费使用的带宽可达7GHz~9GHz(见图4a)。WirelessHD等标准可以在这一带宽内设定4路带宽为2160MHz的信道，这相当于现有WLAN标准下20MHz信道带宽的100倍(见图4b)。
第三页： 回顾移动通信的发展历程，每一代移动通信系统都可以通过标志性能力指标和核心关键技术来定义。 1978年，美国首先在芝加哥开始了关于全球第一个蜂窝移动通信系统AMPS:Advanced Mobile Phone Service 高级移动电话服务系统，开启了1G时代，该时段的系统采用频分多址，只能提供模拟语音业务，数据率仅为2.8kbps~56kbps；2G时代中全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的空中接口采用时分多址技术。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，可提供数字语音和低速数据业务，这时候都可发短消息了,但仍然是窄带的；2000年开始部署了3G，3G以码分多址为技术特征，同时采用多输入输出技术增加系统的吞吐率，此时的用户峰值速率提升到2Mbps 至数十Mbps，可以支持多媒体宽带数据业务。为了提供移动业务，到2010年，正式部署了第四代移动通信，4G的空中技术是在3.9G中演进的，将OFDM与FDMA结合，以正交频分多址技术为核心，用户峰值速率提升到100Mbps至1Gbps，能够支持各种移动宽带数据业务。前几代都是基于演进的，并且向后兼容后一代，4G相比5G就如同龟兔赛跑，面向2020年及未来5G，将很大程度上提高传输速率。 2015年工信部发表第五代移动通信的发展时间表，预计将在2018年将完成技术规范，2020年正式商用。工信部电信研究院发表的5G无线技术架构白皮书也预示着我国在5G的研发进入标准制定阶段。中国5G官方推进组负责人曹淑敏讲到，我们已经从最初的概念、需求、场景逐渐走向了用合适的技术去满足这些需求。 第四页 1G~4G阶段里的重要专利技术几乎被美国的高通、爱立信垄断，中国一直处于落后状态！
课程目的
现代计算机与通信新技术讲座
北京邮电大学 计算机科学与技术学院
2006年9月
北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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了解目前和未来计算机及通信领域中一些 主要新技术的基本原理,技术特点,发展 前景和应用范例. 拓展和弥补不同专业背景的学生有关计算 机及通信专业的技术知识.
课程内容(1)
现代通信网技术综述 主讲人:卞佳丽 时间:9月12日(1班),14日(2班) 网络管理的基本概念与技术发展趋势 主讲人:孟络明 时间:9月19日(1班),21日(2班) 网络安全及防火墙 主讲人:阙喜荣 时间:9月26日(1班),28日(2班) 嵌入式处理技术 主讲人:邝坚 时间:10月10日(1班),12日(2班) 多媒体通信技术 主讲人:马华东 时间:10月17日(1班),19日(2班) 北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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课程内容(2)
电信网业务计量标准与问题 主讲人:魏更宇 时间: 10月24日(1班),26日(2班) 宽带接入技术 主讲人:卞佳丽 时间: 10月31日(1班),11月2日(2班) 宽带无线接入技术与无线Mesh网络 主讲人:卢美莲 时间: 11月7日(1班),9日(2班) Ad hoc and Sensor Networks 主讲人:罗红 时间: 11月14日(1班),16日(2班) 无线数据通信技术 主讲人:王文东 时间: 11月21日(1班),23日(2班) 北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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课程内容(3)
智能化Web技术 主讲人:苏森 时间: 11月28日(1班),11月30日(2班) 网格技术 主讲人:徐六通 时间: 12月5日(1班),7日(2班) IMS与移动即时通信技术 主讲人:卞佳丽 时间: 12月12日(1班),14日(2班) Java2 platform技术 主讲人:卞佳丽 时间: 12月29日(1班),21日(2班) 机动
教学安排
授课: No.0~No.14周 复习考试:No.16~No.18 考试方法:开卷笔试
联系方式:E-mail: jlbian@https://www.doczj.com/doc/ad12113598.html,
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通信系统现状概述 学号： 姓名：（一）通信系统的分类 通信系统是指用电信号（或光信号）传输信息的系统，也称电信系统。系统通常是由具有特定功能、相互作用和相互依赖的若干单元组成的、完成统一目标的有机整体。最简便的通信系统供两点的用户彼此发送和接收信息。在一般通信系统内，用户可通过交换设备与系统内的其他用户进行通信。通信系统的分类一般有以下几种。 1、按照通信的业务和用途分类 根据通信的业务和用途分类，有常规通信、控制通信等。其中常规通信又分为话务通信和非话务通信。话务通信业务主要是电话服务为主，程控数字电话交换网络的主要目标就是为普通用户提供电话通信服务。非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、传真、视频通信等等。在过去很长一段时期内，由于电话通信网最为发达，因而其它通信方式往往需要借助于公共电话网进行传输，但是随着Internet网的迅速发展，这一状况已经发生了显著的变化。控制通信主要包括遥测、遥控等等，如卫星测控、导弹测控、遥控指令通信等等都是属于控制通信的范围。 话务通信和非话务通信有着各自的特点。话音业务传输具有三个特点，首先人耳对传输时延十分敏感，如果传输时延超过100ms，通信双方会明显感觉到对方反应“迟钝”，使人感到很不自然；第二要求通信传输时延抖动尽可能小，因为时延的抖动可能会造成话音音调的变化，使得接听者感觉对方声音“变调”，甚至不能通过声音分辨出对方；话音传输的第三个特点是对传输过程中出现的偶然差错并不敏感，传输的偶然差错只会造成瞬间话音的失真和出错，但不会使接听者对讲话人语义的理解造成大的影响。 对于数据信息，通常情况下更关注传输的准确性，有时要求实时传输，有时又可能对实时性要求不高。对于视频信息，对传输时延的要求与话务通信相当，但是视频信息的数据量要比话音要大得多，如语音信号PCM （Pulse Code Modulation）编码的信息速率为64kbps，而MPEG-II（Motion Picture Experts Group）压缩视频的信息速率则在2~8Mbps之间。 目前（截止2006年底），话务通信在电信网中仍然占据着重要的地位，如现有的程控电话交换网络、第二代数字移动通信网络GSM（Global System
第9卷第1期2009年2月 湖南工业职业技术学院学报 J OURNAL O F HUNAN INDUSTRY POLYTEC H NIC V o l 9N o 1Feb 2009 毫米波光纤无线通信技术 李 佳,刘霜霜 (湖南工业职业技术学院信息工程系,湖南长沙 410208) [摘 要] 随着网络电视(I PTV )、视频点播(VOD )等数字多媒体技术的迅猛发展,传统的无线通信系统已不能满足日益增长 的宽带业务需求。毫米波光纤无线通信技术既充分利用了现有光纤的高带宽、低损耗等特点,又发挥了无线通信的高度灵活性优点,因此,有机结合了光纤和无线通信优点的毫米波光纤无线通信技术是最理想的选择。 [关键词] 光通信;光纤无线通信系统;毫米波;色散;相位调制器(P M );载波抑制调制(OCS )[中图分类号] TN 929 11 [文章标识码] A [文章编号] 1671-5004(2009)01-0023-02 OpticalM illi m eter W ave G enerati on i n R adio over F i ber Syste m LI Jia ,LIN Shuang-shuang (H unan Indu stry Po l ytechn ic ,Changs h a 410208,H unan) [Abstract] W it h t he rap i d devel opm en t of d i g it alm u lti m ed i a technologies s u ch as I PTV 、VOD ,traditi onalw ireless co mm un i cati on syst e m no l ongerm eet the i ncreas i ng de m ands ofw i de bandw i dth serv i ces .The rad i o-over-fi b er (ROF)technol ogy can n ot on l y take f u ll advan t age of the charact eristics of op tical fi b er s high band w i d t h and lo w l oss ,but all the h i gh flex i b ilit y ofw i rel ess co mm un ication .Therefore ,The rad i o-over-fi ber (ROF )techn ol ogy ,comb i n i ng m erit s of t he fiber co mm un i cati on and t he w ireless co mmun i cati on technologies ,is t h e b est sel ecti on . [K ey words] opti cal comm un i cati on ;rad i o –over-fi ber (ROF );m illi m iter w ave ;d i spers i on;phase m odu l ator (P M );opti cal carri er suppressi on (OCS) [收稿日期] 2009-01-22 [作者简介] 李 佳(1982-),女,湖南祁阳人,湖南工业职业技术学院信息工程系助教,研究方向:计算机技术。 毫米波光纤无线通信(R ad i o over F i ber ,简称R oF )的概念融合了两种常规技术 无线通信和光纤传输。目前,毫米波光载波信号的光学产生和传输就是ROF 系统的研究热点。人们已提出了一系列方法,大概可分为三类:直接调制激光器产生光毫米波信号、光外差技术和使用外部调制器法。 一、直接调制激光器产生光毫米波信号 这是最简单的毫米波光载波产生方法,它是采用毫米波 副载波信号直接强度调制激光器光源。直接调制具有简单、损耗小、经济、容易实现等优点,但这种技术往往受到激光器调制带宽限制造成,因此不适合高频率毫米波光载波信号的产生。同样,由于其工作方式所造成的固有缺陷 啁啾现象,会引起调制啁啾,而造成传输信号严重的色散,因此只适用于2.5Gb /s 速率以下的信号调制。 二、光外差法产生光毫米波信号 该技术传输的是窄线宽光波信号,因此色散效应的影响 很小。因此,光外差方法既可以克服光纤中的色散问题,又可以简化基站的结构和成本,成为近年来ROF 发射机研究工作的热点。 由于信号直接调制在一个窄线宽的光波上,这就避免了数十GH z 高频调制所带来的困难,又解决了光纤色散对高频调制光信号影响的问题,其基本原理简图如下图1所示: 从上图可看到,该技术需要两个使用两个半导体激光器 ,图1 光外差方案简图 它们之间的随机相位噪声,导致外差接收产生的拍频毫米波信号也将存在相位噪声,这将对系统性能造成严重的影响。为此,近些年人们提出了光注入锁定法(Optical In jecti on L ock i ng ,O I L )、光学锁相环法(Optical Phase Locked L oop s ,OPLL )和光注入锁相环法(O pti ca l In j ec tion Phase Lock L oop ,O IPLL )等方法以减少随机激光器的相位噪声的影响。 光注入锁定法的原理如图2所示[5]。这一方法可以获得相对低的相位噪声, 预期成本也很低。 图2 光注入法原理图 23