【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)的目標是成為一個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。這必然要求在現(xiàn)存的體系、頻譜分配及利用上進行創(chuàng)新，對無線傳輸網(wǎng)絡、無線業(yè)務和應用進行創(chuàng)新。4G比3G更接近于個人通信，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)務和支持電 路交換類型的業(yè)務，這兩代系統(tǒng)的空中接口速率只有幾百kbit／s。將在2l世紀初投入使用的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。移動通信已成為當代 通信領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿ψ畲蟆⑹袌銮熬白顝V的熱點技術(shù)。當今移動通信系統(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)標準比現(xiàn)有無線技術(shù)更強大，但也將面臨競爭和標準不兼容等問題。人們呼吁移動通信 標準的統(tǒng)一，期望通過第四代移動通信標準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)標準，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)傳輸速率達到100Mbit／s。提供更有效的多種業(yè)務，實現(xiàn)商業(yè)無線網(wǎng)絡、局域網(wǎng)、藍牙、廣播和電視衛(wèi)星通信等的無縫銜接并相互兼容。4G應具有更高的數(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)量和服務質(zhì)量(QoS)。4G系統(tǒng)應體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)及IP網(wǎng)絡不斷融合的發(fā)展趨勢。因此4G系統(tǒng)應當是一個全IP的網(wǎng)絡。
3、 4G的技術(shù)特點 4G是多功能集成寬帶移動通信系統(tǒng)，比3G更接近于個人通信。其特點主要有：
(1)高速率。4G的信息傳輸速率要比3G高一個等級，從2Mbit／s提高到10Mbit／s．
(2)靈活性強。4G擬采用智能技術(shù)可自適應地 進行資源分配。采用智能信號處理技術(shù)對信道條件不同的各種復雜環(huán)境進行信號的正常收發(fā)。有很強的智能性、適應性和靈活性。
(3)兼容性好。目前ITU承認的、已有相當規(guī)模的移動通信標準有GSM、CDMA和TDMA三大分 支�？赏ㄟ^4G標準的制定來解決兼容問題。
(4)用戶共存性。4G能根據(jù)網(wǎng)絡的狀況和信道條件進行自適應處理。使低、高速用戶和各種用戶設備能夠并存與互通從而滿足多類型用戶的需求。
(5)業(yè)務多樣性。未來通信中所需的是多媒體通信：個人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等將結(jié)合成一個整體。4G能提供各種標準的通信業(yè)務，滿足寬帶 和綜合多種業(yè)務需求。
(6)技術(shù)基礎較好。4G將以幾項突破性技術(shù)為 基礎。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)可實現(xiàn)性。
(7)隨時隨地的移動接入。4G利用無線接入技術(shù)，提供話音、高速信息業(yè)務、廣播及娛樂等多媒體 業(yè)務接入方式，用戶可隨時隨地接入系統(tǒng)。
(8)自治的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。4G網(wǎng)絡將是一個完全自治、自適應的網(wǎng)絡。可自動管理、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)絡結(jié)構(gòu)4G系統(tǒng)針對各種不同業(yè)務的接入系統(tǒng)，通過多 媒體接入連接到基于IP的核心網(wǎng)中�；�于IP技術(shù)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)使用戶可實現(xiàn)在3G、4G、WLAN及固定網(wǎng)問無縫漫游。4G網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡層、 中間環(huán)境層、應用網(wǎng)絡層。物理網(wǎng)絡層提供接入和路由選擇功能，中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡服務質(zhì)量映射、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡層與中間環(huán) 境層及其應用環(huán)境之間的接口是開放的，使發(fā)展和提供新的服務變得更容易。提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務，并運行于多個頻帶，這一服務能自適應于多個無 線標準及多模終端，跨越多個運營者和服務商，提供更大范圍服務。
4G網(wǎng)絡有如下特征：
(1)支持現(xiàn)有的系統(tǒng)和將來系統(tǒng)通用接入的基礎結(jié)構(gòu)。
(2)與Internet集成統(tǒng)一，移動通信網(wǎng)僅僅作為一個無線接入網(wǎng)。
(3)具有開放、靈活的結(jié)構(gòu)，易于擴展。
(4)是一個可重構(gòu)的、自組織的、自適應網(wǎng)絡。
(5)智能化的環(huán)境，個人通信、信息系統(tǒng)、廣播、娛 樂等業(yè)務無縫連接為一個整體，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)務數(shù)據(jù)。
(7)支持接入技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)各自獨立發(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，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制，各子載波并行傳輸，這樣，盡管總的信道是非平坦的，但每個子信道是相對平坦 的。且在各子信道上進行的是窄帶傳輸，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準化、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)信機來實現(xiàn)射頻信號的收發(fā)，同時，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行合并，實現(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方式和基于預多波束的波束切換方式。全自適應智能天線雖然從理論上講可以達到最優(yōu)，但相對而言各種算 法均存在所需數(shù)據(jù)量，計算量大，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)錯誤收斂等缺點，實際信道條件下，當干擾較多、多徑嚴重，特 別是信道快速時變時，很難對某一用戶進行實時跟蹤。在基于預多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預先計算好的波束分割覆蓋，各組權(quán)值對應的 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，接收時的主要任務是挑選一個作為工作模式，與自適應方式相比它顯然更容易實現(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 終端都有多個天線。MIMO技術(shù)為系統(tǒng)提供空間復用增益和空間分集增益。空間復用是在接收端和發(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�；�于分集技術(shù)與信道編碼技術(shù)的空時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。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)絡基礎設施的部署，確保服務質(zhì)量。
(2)可重構(gòu)性自愈網(wǎng)絡：4G無線網(wǎng)絡中將采用 智能處理器，可處理節(jié)點故障或基站超載。網(wǎng)絡各部分采用基于知識解答裝置，可糾正網(wǎng)絡故障。
(3)微微無線電接收器：未來4G中要研究的另 一重點，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以標準通信部件一電纜、芯片、基 本軟件包(層棧)、PROFIBUS—DP主站和從站等為基 礎，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誤。 半故障安全報文按順序編號。木帶應答的時間監(jiān)控。水用密碼標識發(fā)送器和接收器。 木增設16／32位循環(huán)冗余校驗(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，設備分集向網(wǎng)絡分集發(fā)展。這種基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡架構(gòu)使得在3G、4G、W —LAN、固定網(wǎng)之間漫游得以實現(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雜的技術(shù)系統(tǒng)。要順利全面地實施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)達國家正積極進行 4G技術(shù)規(guī)格的研究制定，研究包括網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、用戶切換和漫游等移動環(huán)境下的系統(tǒng)實施方案，從而實現(xiàn) 用戶的大范圍移動。