移动通信系统该如何应对前所未有的挑战新型多载波技术了解一下

Q：未来移动通信系统面临哪些挑战？

A：1、移动通信用户（个人或设备）对高速数据传输、多媒体服务及更大通信带宽等业务的需求不断增加

2、物联网发展所带来的可预期的流量增长

Q：如何应对这些挑战？

A：业界对第五代移动通信（5G）系统未来发展的方向以及期望的性能指标达成共识，主要包括显著提升系统容量、连接能力、能量效率、频谱效率，同时在一些关键任务应用中降低端到端时延等。

Q：如何实现网络容量与频谱利用率的提升？

A：新型多载波传输技术。该技术可以有效利用非连续子载波，支持多样、灵活的频谱聚合应用，特别是在物理层和MAC 层的自适应过程中。在未来异构网络中的授权和非授权频段，通过新型的多载波技术有望实现认知频谱共享，这将极大地增加可用频谱资源，同时减小小区之间及通信节点之间的干扰。

对于学术界、工业界的相关从业人员以及高校师生来说，面向未来移动通信系统的其他优选多载波技术，如非连续频带多载波技术、滤波器组多载波技术等，都是当前行业关注的热点。如何更全面地了解各类多载波技术及其应用？《面向5G和B5G的先进多载波技术》是通信工程师、研究人员和学者以及通信专业本科和研究生必备的实战参考资源。对于电信业高管、电信运营商、监管机构、政策制订者和经济学家而言，这本书也提供了对未来通信技术发展生动而极具洞察力的前瞻性介绍。

在《面向5G和B5G的先进多载波技术》一书中，介绍了一些极具前景的技术方案，同时阐述如何利用这些非连续多载波技术以及新算法应对5G 面临的挑战，提升频谱效率、干扰顽健性以及接收性能。

书中集中讨论基于非连续子载波的新型多载波传输技术，例如，非连续正交频分复用（NC-OFDM）及其增强、广义多载波（GMC）复用、非连续滤波器组多载波（NC-FBMC）技术等。这些技术能够实现灵活的频谱聚合、数据传输和接收，实现能量效率和频谱效率的提升，从而有效应对5G 系统面临的种种挑战。

作者简介

1.Hanna Bogucka博士：波兰波兹南理工大学（PUT）的教授，在这所大学任教超过25年，是Opportunistic Spectrum Sharing and White Space Access:The Practical Reality一书的合编者。

2.Adrian Kliks博士：波兰波兹南理工大学的助理教授，主要教授有关无线通信和移动设备编程的实验课程。

3.Pawel Kryszkiewicz博士：波兰波兹南理工大学的助理教授，主要教授有关无线通信和编程的实验课程。

目前本书已经上架各大电商平台

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责编/版式：王禹蓉

校对/审核：范范

监制：刘启诚

什么是多载波调制技术？

多载波调制(Multicarrier Modulation)是指采用了多个载波信号。

1、它把(高)数据流分解为若干个子数据流(低速比特流)，从而使子数据流具有低得多的传输比特速率，利用这些数据分别去调制若干个载波。即在频域将给定的一个信道分成许多子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制。一般子信道之间没有频谱重叠。 MCM 本质上可以看作是一种频分复用 (FDM) 调制。
2、在多载波调制信道中，数据传输速率相对较低，码元周期加长，只要时延扩展与码元周期相比小于一定的比值，就不会造成码间干扰。因而多载波调制对于信道的时间弥散性不敏感。多载波调制可以通过多种技术途径来实现，如多音实现(Multitone Realization)、正交多载波调制(OFDM)、MC-CDMA和编码MCM(Coded MCM)。
3、OFDM可以抵抗多径干扰，是当前研究的一个热点。多载波调制的主要优点是具有抵抗无线信道时间弥散的特性。

为了便于以上问题的理解我们来讲一下、单载波 (SFN) 调制：
1、它是指用一个信号去调制一个载波，并且在一个信道中只有一个载波信号，即一个已调信号占据了信道的所有带宽。
2、在单载波调制技术中，调制信号改变载波的三个特征：振幅、频率和相位。在数字调制技术中，相应地表现为振幅键控 (ASK) 、频移键控 (FSK) 、移相键控 (PSK) 、正交调幅 (QAM) 和其它一些调整方法。
这样我们再去理解多载波调制，是不是就比较通了呢。

第三代移动通信系统的关键技术有哪些

1、TD-SCDMA技术。TD-SCDMA是中国唯一提交的关于第三代移动通信的标准技术，它使用了第二代和第三代移动通信中的所有接入技术，包括TDMA、CDMA和SDMA，其中最关键的创新部分是SDMA。SDMA可以在时域/频域之外用来增加容量和改善性能， SDMA的关键技术就是利用多天线对空间参数进行估计，对下行链路的信号进行空间合成。另外，将CDMA与SDMA技术结合起来也起到了相互补充的作用，尤其是当几个移动用户靠得很近并使得SDMA无法分出时，CDMA就可以很轻松地起到分离作用了，而SDMA本身又可以使相互干扰的CDMA用户降至最小。SDMA技术的另一重要作用是可以大致估算出每个用户的距离和方位，可应用于第三代移动通信用户的定位，并能为越区切换提供参考信息。总的来讲，TD-SCDMA有价格便宜、容量较高和性能优良等诸多优点。
2、智能天线技术。智能天线技术是中国标准TD-SDMA中的重要技术之一，是基于自适应天线原理的一种适合于第三代移动通信系统的新技术。它结合了自适应天线技术的优点，利用天线阵列的波束汇成和指向，产生多个独立的波束，可以自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化，同时可对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号，增加系统的容量和频谱效率。智能天线的特点是能够以较低的代价换得天线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和抗掉话等性能的提高。智能天线在干扰和噪声环境下，通过其自身的反馈控制系统改变辐射单元的辐射方向图、频率响应及其他参数，使接收机输出端有最大的信噪比。
3、WAP技术。WAP(Wireless Application Protocol，无线应用协议)已经成为数字移动电话和其他无线终端上无线信息和电话服务的实际世界标准。WAP可提供相关服务和信息，提供其他用户进行连接时的安全、迅速、灵敏和在线的交互方式。WAP驻留在因特网上的TCP/IP环境和蜂窝传输环境之间，但是独立于所使用的传输机制，可用于通过移动电话或其他无线终端来访问和显示多种形式的无线信息。
WAP规范既利用了现有技术标准中适应于无线通信环境的部分，又在此基础上进行了新的扩展。由于WAP技术位于GSM网络和因特网之间，一端连接现有的GSM网络，一端连接因特网。因此，只要用户具有支持WAP协议的媒体电话，就可以进入互联网，实现一体化的信息传送。而厂商使用该协议，则可以开发出无线接口独立、设备独立和完全可以交互操作的手持设备Internet接入方案，从而使得厂商的WAP方案能最大限度地利用用户对Web服务器、Web开发工具、Web编程和Web应用的既有投资，保护用户现有利益。同时也解决了无线环境所带来的有关新问题。目前，全球各大移动电话制造商，包括诺基亚、爱立信、摩托罗拉和阿尔卡特在内，都已保证提供支持WAP的无线设备。
4、快速无线IP技术。快速无线IP(Wireless IP，无线互联网)技术将是未来移动通信发展的重点，宽频带多媒体业务是最终用户的基本要求。根据ITM-2000的基本要求，第三代移动通信系统可以提供较高的传输速度(本地区2Mb/s，移动144Kb/s)。现代的移动设备越来越多了(手机、笔记本电脑、PDA等)，剩下的好像就是网络是否可以移动，无线IP技术与第三代移动通信技术结合将会实现这个愿望。由于无线IP主机在通信期间需要在网络上移动，其IP地址就有可能经常变化，传统的有线IP技术将导致通信中断，但第三代移动通信技术因为利用了蜂窝移动电话呼叫原理，完全可以使移动节点采用并保持固定不变的IP地址，一次登录即可实现在任意位置上或在移动中保持与IP主机的单一链路层连接，完成移动中的数据通信。
5、软件无线电技术。在不同工作频率、不同调制方式、不同多址方式等多种标准共存的第三代移动通信系统中，软件无线电技术是一种最有希望解决这些问题的技术之一。软件无线电技术可将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线，即将AD转换器尽量靠近RF射频前端，利用DSP的强大处理能力和软件的灵活性实现信道分离、调制解调、信道编码译码等工作，从而可为第二代移动通信系统向第三代移动通信系统的平滑过渡提供一个良好的无缝解决方案。
第三代移动通信系统需要很多关键性技术，软件无线电技术基于同一硬件平台，通过加载不同的软件，就可以获得不同的业务特性，这对于系统升级、网络平滑过渡、多频多模的运行情况来讲，相对简单容易、成本低廉，因此对于第三代移动通信系统的多模式、多频段、多速率、多业务、多环境的特殊要求特别重要。所以在未来移动通信应用中有着广泛的应用意义，不仅可改变传统观念，还将为移动通信的软件化、智能化、通用化、个人化和兼容性带来深远影响。
6、多载波技术。多载波MC-CDMA是第三代移动通信系统中使用的一种新技术。多载波CDMA技术早在1993年的PIMRC会议上就被提出来了。目前，多载波CDMA作为一种有着良好应用前景的技术，已吸引了许多公司对此进行深入研究。多载波CDMA技术的研究内容大致有两类:一是用给定扩频码来扩展原始数据，再用每个码片来调制不同的载波。另一种是用扩频码来扩展已经进行了串并变换后的数据流，再用每个数据流来调制不同的载波。
7、多用户检测技术。在CDMA系统中，由于码间不正交，会引起多址干扰(MAI)，而多址干扰将会限制系统容量，为了消除多址干扰影响，人们提出了利用其他用户的已知信息去消除多址干扰的多用户检测技术。多用户检测技术分为两大类:线性多用户检测和相减去干扰检测。在线性多用户检测中，对传统的解相器软输出的信号进行一种线性的映射(变换)以期产生新的一组有希望提供更好性能的输出。在相减去干扰检测中，可产生对干扰的预测并使之减小。目前，CDMA系统中的多用户检测技术还存在一定的局限，主要表现在:多用户检测只是消除了小区内的干扰，而对小区间的干扰还是无法消除;算法相当复杂，不易在实际系统中实现。多用户检测技术的局限是暂时的，随着数字信号处理技术和微电子技术的发展，降低复杂性的多用户检测技术必将在第三代移动通信系统中得到广泛的应用。