浅谈无线网络中的主要技术

摘要：本文阐述了无线网络中涉及的主要技术，并对这些技术进行了扩展研究，便于相关人员进一步了解这方面的工作。

Abstract: This article describes the main technology involved in wireless network, and makes extending study of technology, which is easy to understand this job for the relevant person.

关键词：无线网络；技术；通信；CDMA

Key words: wireless network；technology；communications；CDMA

中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）35-0131-02

0引言

无线网络的发展可谓日新月异，新的标准和技术不断涌现。总的来说，由于覆盖范围、传输速率和用途的不同，无线网络可以分为：无线广域网、无线城域网、无线局域网和无线个人网络。从意大利物理学家Guglielmo Marconi发明了无线电至今，已有一百多年的历史了。无线通信的最大特点在于它不需要在通信双方之间铺设通信电缆，这不仅可以节省可观的电缆费用，而且将通信用户从通信电缆的束缚中解脱出来，可以实现移动中的通信。从20世纪70年代以来，移动通信经历了以模拟技术为特征的第一代，以数字技术为特征的第二代和以多媒体技术为特征的第三代，正在实现着人们无论在何时何地都可以与任何人进行通信的3W梦想（Whenever，Whereever，Whoerver）。随着无线通信及其相关技术的不断发展，无线通信网络的应用将会日益深入人们生活的方方面面。

1信源编码技术

通信系统就是将由信源产生的信息传输到目的地，信源有各种不同的形式，例如模拟信源和离散信源。任何信源产生的输出都是随机的，因为如果信源的输出是确定的，它就不需要传输。

在数字通信系统中传输的都是数字信息，因此，不论是模拟信源还是离散信源，其输出都必须转化成可以传输的数字形式，这种转化通常是由信源编码器来完成的，信源编码的作用主要是用信道能传输的符号来表示信源发出的消息，使信源适合于信道的传输，并且，在不失真或允许一定失真的条件下，用尽可能少的符号来传送信源信息，提高信息传输率。在信息论的编码定理中，已经从理论上证明，至少存在某种最佳的编码或信息处理方法，能够做到既有效、又可靠地传输信息，这些结论对各种通信系统的设计和估价具有重要的理论指导意义。

2调制技术

调制就是把经过信源编码后的信息进行处理后使其变为适合无线传输形式的过程，一般来说，就是把基带信号变为相对基带频率而言频率非常高的带通信号，这个带通信号称为已调信号，而基带信号称为调制信号。调制的目的有以下三个方面：①将信息变换成便于传输的形式；②在无线传播环境中提供尽可能好的传输特性，特别是抗干扰性能；③占用最小的带宽来传输信号。

3智能天线技术

智能天线采用空分多址方式，利用在信号传播方向上的差别，将同频率、同时隙的用户信号区分开来，它的基础是用户信号的空间特征。将其和其它多址技术相结合，可以最大限度的利用有限的频谱资源。另外，在移动通信中，由于复杂的地形、建筑物结构对电波传播的影响，大量用户间的互相影响，产生时延扩散、瑞利衰落、多径、同信道干扰等，使通信质量受到严重的影响，采用智能天线可以有效地解决这些问题。智能天线的主要功能：①提高了基站接收机的灵敏度。②提高了基站发射机的等效发射功率。③降低了系统的干扰。④增加CDMA系统的容量。⑤改进了小区的覆盖。⑥降低了天线基站的成本。

4多址接入技术

在无线通信多址接入系统中，许多用户共享无线信道，为了能使多用户正常的进行通信，需要采用有效的多址技术。总的来说，多址方式的基本类型有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。除了FDMA、CDMA和TDMA，还有两种多址模式用于无线通信系统。它们是分组无线电（PR，Packet Radio）和空分多址（SDMA，Space Diuesion Multiple Access）。

5同步技术

同步是通信系统设计中非常重要的内容之一，特别是在数字通信系统中具有更重要的意义，同步是数字信号解调的前提。传统的通信系统中，同步分为这样几个方面：载波同步、比特同步、符号同步、帧同步和网同步。在扩频通信系统中，还需要进行码同步，第三代移动通信系统无一例外的采用了CDMA技术。

6均衡和分集技术

均衡可以补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰。如果调制信号带宽超过了无线信道的相干带宽，将会产生码间干扰，并且调制信号将会展宽。而接收机内的均衡器可以对信道中的幅度和延迟进行补偿。

无线传输所面临的最大问题是信道的时变多径衰落特性，克服多径衰落的技术包括传输功率控制和分集，功率控制在克服慢衰落时较为有效，但在快衰落时，由于功率控制的速度有限，所以效果不明显。分集技术包括时间分集、频率分集和天线分集。这些分集技术与纠错编码相结合，可降低传输错误率。交织就是一种时间分集方式，时间分集会导致较大的时延。在慢衰落信道中分集增益较小。扩频技术本身便是一种频率分集，在频率选择性信道下，如大区制系统中，在接收端可采用RAKE接收机。但对室内环境和微小区系统环境，衰落多为平坦性衰落，由于运动速度较慢，衰落速度慢，时域和频域分集的效果不明显，所以有必要采用其它分集技术，而天线分集便是一种有效的技术，天线分集包括发射分集和接收分集，分别指采用多个独立的天线发射或接收。

第三代移动通信系统需要支持更高速率的业务，同时还需具有更高的服务质量，更广的覆盖范围和更高的频谱利用率。为了相对简单的在移动终端获得分集增益，考虑在基站端使用发射天线分集。

7RAKE接收技术

由于在多径信号中含有可以利用的信息，所以，CDMA接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。RAKE接收机就是通过多个相关监测器接收多径信号中各路信号，并把它们合并在一起。CDMA系统中的RAKE接收机图1所示。

8信道编码技术

无线信道是时变衰落信道，移动通信系统中需要采用数字信号处理技术来提高无线传播环境中的链路性能。均衡、分集技术、信道编码技术，都是改进恶劣的无线传播环境中链路性能的有效办法。

编码分为信源编码和信道编码两大类，其中信源编码是为了提高信息传播的有效性，而信道编码，即差错控制编码，是为了提高信息传输的可靠性。在实际信道上传输数字信号时，由于信道传输特性不理想及加性噪声的影响，所收到的数字信号不可避免的会发生错误。为了在已知信噪比的情况下达到一定的误比特率，首先应该合理设计基带信号，选择调制、解调方式，采用频域均衡或/和时域均衡，使误比特率尽可能降低。但若误比特率仍不满足要求，则必须采用信道编码，将误比特率进一步降低，以满足通信质量要求。随着差错控制编码理论的完善和数字电路技术的发展，信道编码已经成功地应用于各种通信系统中。

9Turbo码技术

在1993年ICC会议上，两位任教于法国不列颠通信大学的教授与他们的缅甸籍博士生首先提出了一种称之为Turbo码的编译码方案，它实际上是前人工作的巧妙综合发展。其编译码基本结构如图2，图3所示。

Turbo码的确存在着巨大的潜力，他的性能目前是最好的，尚没有一种信道编码能与其抗衡，与其优异性能相比拟。因此，目前人们将注意力更多地转向揭示这一新思想的实质，完善其理论体系，各方面的研究不仅重复了这两个Turbo码发明者的结论，而且尝试着提出了Turbo码在很多领域的应用，包括在第三代移动通信系统中的应用。

10功率控制和多用户检测技术

CDMA技术用于商用无线通信的一个主要原因是它能够提供大的系统容量。FDMA和TDMA系统的容量是带宽受限的，而CDMA系统的容量则仅是干扰受限的，降低干扰可以直接增加CDMA系统的通信容量。在CDMA蜂窝移动通信系统中，由于频率重复使用，会形成蜂窝系统中小区间的干扰，位于小区边缘处的移动台将受到较大的干扰，这种现象通常称为“边缘问题”；由于无线信道的衰落和MS与基站间的距离不同，基站接收到的强功率信号用户对弱功率信号用户造成很大的干扰，使弱功率信号用户的性能下降，甚至不能正常工作，这就被称为“远近效应”。功率控制和多用户检测技术是在CDMA移动通信系统中用于克服“边缘问题”和“远近效应”，从而提高系统容量的有效方法。此外，CDMA移动通信系统中通信链路的建立和用户所需的QoS的维护在很大程度上依赖于功率控制技术。

参考文献：

[1]邱玲，朱近康，孙葆跟，张磊编著.第三代移动通信技术[M].北京：人民邮电出版社，2001（8）.

[2]常永宏编著.第三代移动通信系统与技术[M].北京：人民邮电出版社，2002（3）.

[3]李默芳编著.移动通信技术发展趋势.中国移动通信，pp47-52.