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关键词超宽带(UWB)；脉冲无线电；IR；OFDM；DS-UWB
美国联邦通信委员会FCC（FederalCommunicationsCommision）于2002年2月14日通过了一项曾经只应用于军事和政府部门，现今可民用化的超宽带UWB（UltraWideBand）无线通信技术。UWB完全迥异于其它无线技术，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低，系统复杂度低，功耗小，定位精度精确等优点。在无线通信、网络、雷达系统、图像处理和定位系统中都具有其它技术无法比拟的优点。它不用载波而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信，因此也可称作脉冲无线电(ImpulseRadio)，与二进制移相键控(BPSK)信号波形相比，超宽带不采用余弦波进行载波调制而是发送间隔小于1ns的能量脉冲，因此它的带宽极宽，高达数GHz，且由于频谱的功率密度极小，它具有扩频通信的特点。目前，为保障全球定位系统GPS，导航系统和军事通信频段，FCC限定UWB频域在3.1至10.6GHz，且发射功率低于41dB。UWB向民用解禁后，我们更为关注的是它带来的商业和民用价值。
1UWB的特点
⑴带宽非常宽
UWB使用带宽高达几个GHz，频率范围从3.1GHz到10.6GHz。超宽带系统容量大，不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源，而是共享其它无线技术所使用的频段，这使得频率资源日益紧张的今天有了实质性的缓解。
⑵传输速率高
UWB自问世后一直被看作是蓝牙技术的替代品，它可以使电子通信设备之间通过无线互传信息，速率可以达到480Mbps，远高于IEEE：802.11a、IEEE：802.11b和蓝牙数据速率的无线连接。
⑶发送功率非常小
UWB消耗功率很小，一般不超过200微瓦，不及Wi-Fi的千分之五。超低的发射功率极大延长了系统电源工作时间。另外，发射功率小，其产生的电磁波辐射对人体的影响也微乎其微。
⑷抗干扰性能强及保密性好
UWB采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，发射时，微弱的脉冲信号分散在极宽的频带中，其输出功率甚至低于一般电子设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益。因此，与蓝牙、IEEE802.11a和IEEE802.11b相比，在同等码速条件下，UWB具有更强的抗干扰性。同时超短而微弱的脉冲信念也使得UWB与其它无线通信设施之间的干扰大幅度降低。UWB保密性表现在两方面：一方面是采用跳时扩频，接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据；另一方面是系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。
⑸精准的定位功能
UWB系统具备良好的时间解析能力，使其能拥有精确的测距和定位功能，这一功能，可以将通信与定位融合，从而建立更为广阔的应用领域，包括建立高度安全、较佳效能的网络架构，以及精准的存货追踪管理。而在商业用途上，精准的定位功能将可应用到企业的仓储管理上，协助物料与资材的追踪定位。
⑹低廉的芯片成本
由于UWB不调制和解调复杂的载波信号，所以不需要混频器、过滤器、RF/IF转换器、本地振荡器(Localoscillator)以及802.11x常用的超外差所需额外的表面声波滤波器(SAWfilters)等复杂的元件，因而能量消耗很小，也更容易集成进CMOS里。除此之外，也可将射频设计成不需要功率放大器，同时也可以使用CMOS制程，因此具备低成本的芯片结构。
2当前发展状况
UWB的标准目前主要有两大类，分别是摩托罗拉旗下子公司飞思卡尔(Freescale)引领的DS-UWB和由IEEE倡导的MBOA，两者的分歧体现在UWB技术的实现方式上，前者采用直接序列扩展频谱的技术，它可以使很多传输共享相同的频率范围，这使很多小批量(piconets)的UWB设备互相连接更为容易。而后者则采用多频带方式，OFDM方案是将可用的频段分为多个子带，每个子带带宽大于500Mb/s，每一个子带的信号为一个OFDM信号。这两种技术各自有各自的优势和特点，但无法兼容，两种标准的牵头羊为了各自的利益，进行了激烈的角逐，但到目前为止还没有哪一方胜出。从这两个方案竞
争的激烈程度，我们可以预测到UWB技术巨大的潜在市场。技术的成功发展必定会反映在市场的不断成熟和发展上，因此UWB技术所带给世界无线通信市场的冲击将是无法避免和前所未见的，它带来的商业市场前景也是不可估量的。
3商业应用前景
无线通信历来都是一个技术创新层出不穷的领域，超宽带(UWB)实现了通信行业的设想：UWB在噪音标准之下调制数据，与频带内的其它无线通信标准并存而不相互干扰。随着UWB技术逐渐成为标准，行业领先者已经开发出UWB芯片产品，开始推出支持UWB的激动人心的商业应用。
家庭网络的应用中，UWB可以为无线局域网和个人局域网的接入技术带来高速率、低功耗、高带宽和低复杂度的无线通信解决方案，借助于UWB技术，可以家庭为单位建立局域网，使电脑和其它电子通信设备之间通过无线互传信息，从而减少房间布线、提高设施移动性。作为一项正在迅速发展的新技术，UWB将显著改善消费者的家用娱乐产品体验。消费者开始使用家中的PC机或笔记本电脑享受UWB无线技术带来的优越，其独特的优势就会让家庭中的娱乐电器也受益，例如，UWB可以把数码相机和数码摄像机的数据资料，传输给PC机，可以将DVD、VCD等各种视频数据传输到隔壁房间的电视，UWB将实现速度高达每秒110Mbit乃至更快的无线连接，使其非常适合连接电视与DVD播放机和录像机、个人视频记录器以及家庭音响。可以认为UWB是家庭网络更加合理的解决途径。
在定位检测应用中，由于UWB技术具有很好的定位能力，这一特性也可以使其拥有极其广泛的应用前景。由于UWB的高频信号具有很强的穿透力，所以消防员、警察和灾难救援人员可以利用UWB技术侦察出藏在厚墙另一侧、深埋在地下甚至是人体内部的目标物；汽车制造商可利用UWB技术建立汽车传感器、防撞系统、智能高速公路感测系统；此外其定位精度甚至超越了GPS全球定位系统，所以UWB将在定位检测领域有更大的突破。
当前，人们看好UWB技术的利用价值，最主要集中在消费电子应用领域。英特尔、德州仪器、西门子等业界知名厂商也对UWB技术在此领域的应用前景保持乐观。笔记本电脑、PDA、数码相机、扫描仪、打印机、摄录像机、以及MP3播放器等消费电子产品，均可以利用UWB技术进行高效率高品质的视频和音频数据传输。许多国家都已明确了全面实现数字电视网络的目标，UWB技术将在数字电视网络的许多环节上，充分发挥高速、无线和低干扰等优势。用UWB技术传输数字视频信号的速率，是当前有线电视调制解调器的10倍之多。XtremeSpectrum公司在不久前展示的一块UWB芯片样品，可以将数字电视信号同时沿着6个不同的信道传向6台电视机。美国飞思卡尔半导体(FreescaleSemiconductor)不久前在飞思卡尔技术论坛宣布，海尔采用了该公司的UWB(超宽带)无线芯片，推全球首款UWB电视，即将先后在中国和美国捆绑上市液晶电视和媒体服务器。新加坡Cellonics公司研发的一种新调制技术，更是将UWB的应用拉近了现实当中，它演示了UWB技术在消费电子产品中传输多媒体信号的过程，其质量之高、功耗之低而技术之简单，使更多的人对UWB在消费电子中的应用更加满怀信心。
目前，在业界的推动下，UWB技术已经日臻成熟，一些厂商已经推出了UWB芯片和相关产品。目前在试验室，UWB无线传送装置已经可以进行速率为480Mbit/s的数据传送。鉴于UWB技术所表现出来的优越特性和上述广泛的潜在应用领域，乐观者预计到了2006年，UWB技术将可能产生10亿美元的市场。
4小结
一项只用于10米范围之内，传输速率达到几百兆的无线通信技术引起了英特尔、摩托罗拉、西门子等通信业界巨头们的关注，也使家电业各大厂商们看到了UWB的应用前景。自UWB被批准民用后，家电厂商和PC厂商便蜂拥而至进行产品开发，积极拓展此项技术的商业化应用和发展，加快了UWB技术的商业化步伐。总之，UWB可定位于家用类设备和终端间的无线连接。众多的家电类设备，决定了UWB的应用范围相当广泛。UWB向人们清楚地展示了家用电子设备更为简洁的美好前景，在商业多媒体设备、家庭和个人网络方面极大地提高了一般消费者和专业人员的适应性和满意度。基于此，业界必须致力于提供标准与实现技术努力挖掘UWB的潜力。当然，UWB作为民用技术任重而道远，尚有一些应用中产生的信号干扰和频段开放引起的诸如安全性和干扰问题亟待解决。军方、政府、无线运营商和设备制造商等各方之间的利益冲突使得他们在UWB技术的民用化问题上尚有疑虑。但不管怎么说，我们有理由相信，由UWB技术所带来的技术发展和革新会使得UWB技术进入更多的应用领域，带来更为广阔的应用前景。
参考文献
[1]LiuqingYangandGeorgiosB.Giannakis，”Ultra-WidebandCommunications”，IEEEsignalprocessingmagazine1053-5888/04
对于未来,电力线上网技术将面临技术和市场的双重考虑,由于电压变化所带来的干扰影响上网质量,用电高峰时期数率波动大,PLC芯片主要来自欧美,以及国家法律法规不明确等因素,都将严重制约着电力线上网技术的良性发展,其未来之路绝非一帆风顺。
技术还需重大改进。在带宽、传输距离以及信号干扰方面虽已取得了长足进步,但由于电力网使用的是非屏蔽线,用它来传输数据不可避免地会形成电磁辐射,影响数据的保密性,因此信息安全性能差。多数电力线接入产品采用带宽共享,导致用户数量增加之后带宽下降,电力线接入时数据需要通过电表传输,带宽在电表处产生衰减,用电高峰期传输数率严重下降等方面还亟待改进。
商业模式不成熟。由于受到有关政策的限制,目前还没有相关业务的支持,而且在商业模式方面也只是处于摸索阶段。此外,中国厂商在产品芯片技术方面的缺乏,最终用户的认可、接受,市场的培育以及与该技术相关的产业链等问题也必须重点考虑。
与其他宽带技术相比,竞争优势并不明显。除了安全性这一众所周知的致命弱点外,PLC在价格方面也暂时处于劣势。“电力猫”目前价格在800元至1200元之间,比ADSL还要贵很多,现有电信运营商的上网资费已经很低,PLC如不能解决设备的成本问题,制定相对低的资费标准,是不具备竞争力的。而与此相关的是PLC的经营成本问题。另外,PLC所宣扬的最大优点是其便利性,无需任何布线,无需挖沟和穿墙打洞,通过遍布各个房间的插座就可上网。而无线局域网(WLAN)与3G无线互联网的迅猛发展,已经令PLC的这一优势黯然失色。
在市场接受程度上,据近期的一项调查显示,只有14.62%的网民表示对这项技术较为熟悉,其他的表示仅了解一点或一无所知。对于电力线上网技术在中国的商用,则有73.26%的网民持谨慎态度,其中有12.21%的人则明确表示不会使用,这反映了大部分用户对直接骑在电老虎背上上网还是心存疑虑的,毕竟是直接连在220V的电力线上,要想用户没有顾虑是不现实的,这就需要一边进一步的提高安全系数,一边加大宣传力度和市场推广力度,使用户对PLC有更多深入的了解,从而充分信任和接受PLC。
总之,PLC作为一项有潜力的宽带网络接入技术,相关电力部门如果充分发挥其潜力,并和原来自身的电力通讯网相连接互补,很可能形成四网合一的大好形势。另一方面,如果因缺乏长远战略眼光、市场运作不利、技术等原因也有可能失去进入宽带市场的最佳时间,流于一种辅助的上网手段。
PLC的优点
首先是其无可比拟的网络覆盖优势,居民家里可以没有五类线,可以没有双绞线,也可以没有DDN,但谁都离不开电力线。据了解,我国目前电话用户不到3亿,但用电用户已超过10亿。在广阔的农村地区,特别是那些电话网络不太发达的地区,PLC会更有用武之地。毕竟,电力网规模之大,是其他任何网都不可比拟的。虽然这些地区上网短期需求量并不大,市场发展成熟较慢,但会存在电力线上网先入为主的局面,可以有先行之利,对PLC的长远发展和扩张非常有利。
其次是它可充分利用现有的低压配电网络基础设施,不再需要任何新的线路铺设,随意接入,是一种“NoNewWires”技术,简单方便的安装设备以及使用方式,节约了资源和费用;无需挖沟和穿墙打洞,避免了对建筑物和公用设施的破坏,同时也节省了人力;共享互联网络连接;可以在任何客户进行网络连接;移动计算机至任意位置,简单使用;高通讯速率,可达到14Mbps(将来通过升级设备可达100Mbps),可使用VOD点播;数据加密,提供高安全性和高可靠性能。
高速访问可以为用户提供高速因特网访问服务、话音服务,从而为用户上网和打电话增加了新的选择,有利于其它电信服务商改善服务、降低价格。家居自动化的生力军通过遍布各个房间的墙上插座将智能家电联网,提前享用数字化家庭的舒适和便利。物理安全性强利用电力线的永久在线连接,构建的防火、防盗、防有毒气体泄漏等的保安监控系统,让上班族高枕无忧。构建的医疗急救系统,让有老人、孩子和病人的家庭倍感放心。远程读取方便远程自动读出水、电、气表数据,使公用事业公司节省大量费用,也方便了用户。
无所不在的电力功能,比较容易实现或者说推动智能化大厦和家庭智能化。这就是电力猫的竞争力。
PLC的缺点
首先,技术瓶颈尚待突破。PLC与电话线上网从本质上来讲并没有区别,都是利用铜线作为传输媒质。而铜线上网的最大问题就是不能解决传输带宽的问题,这是电力线上网面临的首道关卡。PLC试验网络接入速度较快,不但远远超过普通拨号和ISDN,也已超过ADSL,上网桌面速率达到2Mpbs。但这个速度只是理想情况下的最高速度,电力线上网就是铜线上网,在铜线上不可能无限制地提升传输数据通讯容量的潜能。其次,电力线上网所产生的辐射问题不易解决。因为电力网使用的大多是非屏蔽线,用它来传输数据不可避免地会形成电磁辐射,从而会对其他无线通信,如公安部门或军事部门的通信造成干扰。再次,电力线上网存在着不稳定的问题。电力线不同于普通的数据通信线路,当作为一种数据传输的媒介时,会遇到许多干扰。电力线上有许多不可预料的噪声和干扰源,如吸尘器、电冰箱、洗衣机等;其次,电力线通讯具有时间上不可控、不恒定的特点。与信号洁净、特性恒定的Ethernet电缆相比,电力线上接入了很多电器,这些电器任何时候都可以插入或断开、开机或关闭电源,因而导致电力线的特性不断变化。最后,在网络管理上也有麻烦。PLC并非如一般用户所想象的只要安装PLC调制解调器即可,事实上还是要一个通信骨干网支撑,由骨干网连接到PLC局端设备(MDU),再连接到用户PLC调制解调器。
关键词：宽带接入网，宽带业务，宽带网络
1引言
宽带是指在同一传输介质上，使用特殊的技术或者设备，可以利用不同的频道进行多重（并行）传输，并且速率在256Kbps以上。至于到底多少速率以上算作宽带，目前没有国际标准，这里我们按照约定俗成和网络多媒体视频数据量来计量为256K。
2宽带主干网技术
2.1千兆以太网技术
最高传输速率为1Gbps，与以太网技术、快速以太网技术向下兼容。在传输介质上由氏叻⒄刮庀耍渚嗬耄ㄔ谖拗屑烫跫拢钤犊纱?20KM。这样，在传输距离上已不再受传输介质的限制，可以满足城域网的需求。而且，因为世界上80％的网络节点均为以太网形式，所以光以太网和现有网络形式有最好的兼容性。以太网具有设备便宜，组网成本低，便于运维的特点，所以非常适合传输大带宽、低利润的数据业务。特别适合小型城市的城域网建设。
2.2IPoverATM
融合了IP和ATM的技术特点，基本原理为：将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元，以ATM信元形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个IP数据包时，它首先根据IP数据包的IP地址通过某种机制进行路由地址处理，按路由转发。随后，按已计算的路由在ATM网上建立虚电路（VC）。以后的IP数据包将在此虚电路上以直通方式传输。采用信元传输和交换技术，减少处理时延，保障服务质量，使其端口可以支持从E1(2Mbps)到STM-1(155Mbps)、STM-4(622Mbps)、STM-16(2.4Gbps)的传输速率。优点为：1、ATM技术本身能提供QoS保证，因此可利用此特点提高IP业务的服务质量。2、具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢复能力，网络可靠性高。3、适应于多种业务，具有良好的网络可扩展能力。4、对其它几种网络协议如IPX等能提供支持。
缺点为网络体系结构复杂且重复，ATM与TCP/IP都具寻址、选路和流量控制功能，开销损失大，因而主要用于网络边缘多业务的收集和一般IP骨干网，不太适合超大型IP骨干网应用。
2.3IPoverSDH技术
它使用链路及PPP协议对IP数据包进行封装，把IP分组根据RFC1662规范简单地插入到PPP帧中的信息段中，然后再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷中，再经过SDH传输层和段层，把净荷装入一个SDH帧中，最后到达光层，在光纤中传输。采用高速光纤传输，以点对点方式提供从STM1到STM64甚至更高的传输速率。其中IPoverSDH技术也简称为POS技术，也就是将IP包直接封装到SDH帧中，提高了传输的效率。特点为：1、对IP路由的支持能力强，具有很高的IP传输效率。2、符合Internet业务的特点，如有利于实施多路广播方式。3、能利用SDH技术本身的环路达到链路纠错，提高了网络的稳定性。4、省略了不必要的ATM层，简化了网络结构，降低了运行费用。5、仅对IP业务提供好的支持，不适于多业务平台。6、不能像IPoverATM技术那样提供较好的服务质量保障。7、对IPX等其它主要网络技术支持有限。
这种技术的特点是充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了带宽和相对的传输速率，不仅可以与现有通信网络兼容，还可以支持未来的宽带业务网及网络升级，并具有可推广性、高度生存性等特点。
3宽带接入技术
3.1铜线接入
3.1.1非对称数字用户环路（ADSL）
ADSL属于铜线接入技术，是以铜电话线为传输介质的点对点传输技术。它是一种非对称的数字用户环路，即用户线的上行速率和下行速率不同，根据用户使用各种多媒体业务的特点，上行速率较低，下行速率则比较高，特别适合传输多媒体信息业务。
ADSL技术为家庭和小型业务提供了增强带宽的标准方式，国际电信联盟公布的G.Lite或ADSLLite标准规定的下行带宽为1.5Mbs,上行带宽为384Kbps,前者大约是现有拨号模拟调制解调器的50倍，为此实际上与网络建立了两个连接，它们分别用于电话和数据业务，并可同时打开和连续使用。
ADSL除可提供电话业务外，还能提供多种宽带业务，在未来几年内，ADSL接入技术将会是终端用户最主要的宽带接入方式。
缺点是传输距离非常有限，对线路质量要求较高，当线路质量不高时，推广使用有困难。
3.1.2高比特率数字用户线（VDSL）
VDSL是ADSL的升级，是DSL技术根据HDTV、视频会议以及对称/非对称业务的需要而发展的技术。该技术是在94年下半年提出，目的就是为了能在双绞线上实现比ADSL更高的传输速率。VDSL提供了更高的带宽，满足更多的业务需求，它除了支持与ADSL相同的应用外，还支持包括高保真音乐、高清晰度的电视，多通道视频业务、MPEG-2图象等，是真正的全业务接入（FSAN）手段。它的特点是传输速率快，有效距离短，速率可变自适应，并可以按照要求配制成对称和非对称两种传输模式。
3.2光纤同轴（HFC）接入技术
CabelModem是一种基于光纤-同轴混合网（HFC）基础上的一种技术，可在不影响有线电视广播的频带内实现对互联网信息的接入与访问。它的下行传输速率可以达到10Mbps～30Mbps，上行速率可以在512kbps以上。这种技术的另一个突出的优点是，它只占用了有线电视系统可用频谱中的一小部分，因而用户上网时不影响收看电视和使用电话。
缺点是需要进行双向改造，带宽进一步扩展能力有限，而且无法建设独立的社区内部网络平台。
3.3以太网接入技术
原本主要应用于计算机网络的以太网技术，由于技术上的发展，使得以太网的传输距离大为扩展，完全可以满足接入网和城域网数据通信的需求。由于具有性能价格比好、可扩展、易安装的特点，这一技术正在成为为企事业用户提供高速接入的主要手段，目前全球企事业用户80%以上都采用以太网接入。
缺点是对已经建成的社区，需重新进行布线和设施改造。
3.4无线接入技术
无线接入技术分为固定无线接入、移动无线接入和蜂窝移动三大系列。
3.4.1固定无线接入
⑴本地多点分配业务（LMDS）
其最大的特点在于宽带特性，可用频谱往往达1GHz以上。在不同国家或地区，电信管理部门分配给LMDS的具体工作频段及频带宽度有所不同，其中大部分国家将27.5GHz～29.5GHz定为LMDS频段。我国则采用26GHz及38GHz。
由于该技术利用高容量点对多点毫米波进行传输，它几乎可以提供任何种类的业务，如话音、数据及视频图像等，能够实现从64Kbps到2Mbps，甚至高达155Mbps的用户接入速率，并具有很高的可靠性，被认为是一种“无线光纤”技术。
LMDS系统通常由四个部分组成：基础骨干网络、基站、用户端设备以及网管系统。由于LMDS直接支持无线ATM协议，可以使链路效率得到提高。
缺点是覆盖范围小，覆盖30平方英里。
⑵多点多信道分布式系统（MMDS）
MMDS不需要本地电信或有线广播公司的干涉就能够通过用户安装在屋顶上的天线为每位用户提供服务。
MMDS最初用于单向传输的影像广播服务，包括城市与城市之间的无线网络系统。现在则可以采用双向的数据业务传输，允许更加灵活地使用MMDS频谱。而LMDS技术，则属于区域性的无线技术，可被应用在城市内、郊区等小范围的通信网络。
⑶自由空间光通信(FSO)
激光无线通信与以往的利用电磁波(radio)的无线通信相比，具有容量大、发射装置和功率小、不用政府特许证、对人体无影响等优点。但容易受到天气和障碍物的影响，一般用于近距离室内通信，如各种遥控信号的传递、微机间和手机间的数据通信等。现在开始应用到室外通信，但需要使用抗天气劣化的自适应技术。自由空间光通信(FSO)使用光脉冲调制信号，按照FSO联盟的规定可以采用两个红外线波长：长波长1550nm和短波长800nm。以提供100、155和622Mbps的数据速率。
3.4.2移动无线接入
⑴宽带无线局域网络(WLAN)
无线局域网络是便携式移动通信的产物，终端多为便携式微机。其构成包括无线网卡、无线接入点（AP）和无线路由器等。目前最流行的是IEEE802.11系列标准，它们主要用于解决办公室、校园、机场、车站及购物中心等处用户终端的无线接入。
在802.11的基础上，IEEE相继推出了802.11b和802.11a两个标准。三者之间技术上的主要差别在于MAC子层和物理层。802.11b使用动态速率漂移，可因环境变化，在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之间切换，且在2Mbps、1Mbps速率时与802.11兼容。802.11a工作在5GHz频段，物理层速率可达54Mbps，传输层可达25Mbps。可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口。
⑵蓝牙技术
蓝牙是一种短距离无线连接技术，用于提供一个低成本的短距离无线连接解决方案。家庭信息网络由于距离短，可以利用蓝牙技术。
蓝牙采用2.4GHz的ISM(工业、科研和医疗)频段，不受各国频率分配不统一的
影响；采用FM调制方式，降低了设备成本；采用快速跳频、正向纠错(FEC)和短分组技术，可减少同频干扰和随机噪声，使无线通信质量有所提高。蓝牙的传输速率为1Mb/s，传输距离约10米，加大功率后可达100米。
⑶无线ATM网络
由于无线ATM网络采用的无线传输信道与ATM骨干网所采用的光纤传输信道具有很大的差异，一些新的问题，如介质共享性、广播性、较长的传输延时、较高的信道误比特率以及信道衰落的影响等等，必须加以解决。因而无线ATM除了具有与ATM相同的ATM层、AAL层以及信令部分外，还要增加与无线通信有关的无线物理层(PHY)、介质访问控制层(MAC)、数据链路控制层(DLC)，以及相应的无线控制功能，这样才能在无线网络中实现ATM服务。为支持对各种业务的服务质量控制，DLC协议常常针对不同的业务采用不同的差错控制方式；MAC协议则一般采用信道动态分配算法来支持业务速率的可变。
另外，无线ATM通信网要支持移动用户，因此网络应具有移动管理功能。当无线ATM通信网采用微蜂窝小区形式的网络结构时，越区切换控制就是移动管理的一项关键技术。无线ATM网和现有的移动通信系统(如GSM)相比具有一些不同的特点。例如，无线ATM网可支持多种类型的业务及多速率业务的通信，越区切换时需保证各种业务的服务质量(信元丢失率、延时等)不恶化；ATM信元字头没有序号字段，越区切换时可能出现信元次序混乱，造成信元丢失；现有的ATM网络采用固定VP／VC连接方式(即固定路由)，而越区切换需更新原来的连接、重建路由。这就必须研究适用于无线ATM网络的切换控制方案。
关于无线ATM的无线接口方面和移动管理方面的标准分别由ETSI和ATM论坛负责制定。依据这些标准，许多无线ATM系统被推出，如下表所示。
移动无线宽带接入还包括欧洲ACTS项目中著名的AWACS、SAMBA及MEDLAN系统，其工作频段分别使用19GHz、40GHz、61GHz等，MEDIAN为室内慢速移动，AWACS及SAMBA可用于室外较高移动速度的情况，覆盖范围一般较小，为数十米至200米左右。它们的目标是实现155Mbps乃至速率更高的移动或半移动环境下高速优质多媒体个人通信服务。
表2无线ATM系统比较
3.4.3蜂窝移动无线通信系统
蜂窝移动无线通信系统是当前移动通信的主力军，它采用蜂窝结构，频率可重复利用，实现了大区域覆盖；并支持漫游和越区切换，实现了高速移动环境下的不间断通信。从70年代起，它已经历了第一代(1G)、第二代(2G)并开始进入第三代(3G)，未来向超（Beyond）3G过渡。
目前，国内外的主流系统是2G，它采用TDMA/CDMA和数字调制，提高了系统容量和通话质量。但1G/2G主要提供语音服务，为了提供自由的移动多媒体接入，例如话音、可视电话和高速数据传输，则需要发展3G和超3G移动通信系统。
在1999年10月的ITU芬兰会议上，3G（即IMT－2000）的无线接口技术规范（如图4）获得通过，标志着第三代技术的格局最终确定。它分为CDMA和TDMA两大类共五种技术，其中主流技术为三种CDMA技术：CDMA－DS（直接扩频）即欧洲和日本共同提出的WCDMA技术；CDMA－MC（多载波）即美国提出的cdma2000技术；CDMA-TDD（时分双工）包括我国提出的TD－SCDMA和欧洲提出的UTRATDD。这些标准的制定主要靠3GPP和3GPP2两个国际组织。
3.5卫星接入
相对较少的上行数据（如对网站的信息请求）可以通过现有的Modem和ISDN等任何方式传输，大量的下行数据（如图片、动态图像）则通过54M宽带卫星转发器直接发送到用户端，用户可以享受高达400kbps的浏览和下载速度。
3.5.1IPover卫星
这里的卫星主要指现阶段的C或Ku波段静止轨道卫星，可用于作为地面网中继的大型卫星关口站或VSAT卫星通信网。这种方式主要是采用协议网关来实现。协议网络既可以是单独的设备，也可以将功能集成到卫星调制解调器中。它截取来自客户机的TCP连接，将数据转换成适合卫星传输的卫星协议（卫星协议是根据前面所述的针对卫星特点对TCP的改进），然后在卫星线路的另一端将数据还原成TCP，实现与服务器的通信。整个过程中，协议网关将端到端的TCP连接分成三个独立的部分：一是客户机与网关间的远程TCP连接；二是两个网关间的卫星协议连接；三是服务器方网关与服务器问的TCP连接。
这一结构采取分解端到瑞连接的方式，既保持了对最终用户的全部透明，又改进了性能。客户机和服务器不需做任何改动，TCP避免拥塞装置可继续保留地面连接部分，以保持地面网段的稳定性。同时通过在两个网关间采用大窗口和改进的数据确认算法，减弱了窗口大小对吞吐量的限制，避免了将分组丢失引起的传输超时误认为是拥塞所致。
3.5.2IPover卫星ATM
为了满足多媒体通信业务的需求，许多宽带卫星计划正在快速发展中，采用星上处理和ATM技术是其主要特点。IPover卫星ATM使宽带卫星能够无缝传输Internet业务，因而这种方式的卫星IP网将更好地满足未来人们对数据传输的需求。在卫星ATM网络中，卫星被设计为能支持几千个地面终端。地面终端通过星上交换机建立VC（VirtualChannel），与另一个地面终端之间传输ATM信元。由于星上交换机有限的能力，每个地面终端能用于TCP／IP数据传输的VC数量有限。当路由选择IP业务进出ATM网时，这些地面终端成为IP与ATM间的边缘设备（路由器）。这些路由器必须能够将多个IP流聚集到单个VC中。除了流量和VC管理之外，地面终端还提供在IP和ATM网间拥塞控制的方法。卫星上ATM交换机必须在信元和VC级完成业务管理。此外，为了有效利用网络带宽，TCP主机实现各种TCP流量和拥塞控制机制。IPover卫星ATM可以利用前面讨论的卫星知P改进和协议网关等技术，地面网中IPoverATM的一些技术也适用。
4宽带网络技术发展趋式
4.1宽带网络主干技术发展趋式
光以太网技术是现有两大主流通信技术的融合和发展：以太网和光网络。它集中了以太网和光网络的优点，如以太网应用普遍、价格低廉、组网灵活、管理简单，光网络可靠性高、容量大。光以太网的高速率、大容量消除了存在于局域网和广域网之间的带宽瓶颈，将成为未来融合话音、数据和视频的单一网络结构。
光网络正在向智能化方向发展，如现在兴起的自动交换光网络技术ASON，假如未来的ASON节点设备(如大容量的OXC)可以实现全光域上的恢复保护(电信级)，实现多波长动态分配和路由，灵活的波长上/下路，SDH体系和产品也会逐步向电信网络的边缘转移，演变为一种客户层信号或标准接口，网络形态将更为简单。
4.2宽带网络接入技术发展趋式
4.2.1无线接入
⑴高业务量
2010年，在3G系统中将广泛采用多媒体业务，上下行链路的话音和多媒体业务量之间的比率预计约为1∶2。到2010后，假若多媒体业务量年增长率为40%，那么它将是目前水平的23倍，多媒体和话音业务量的比率将是10∶1。为了适应业务量的高速增长，到2010年，频宽将增加160MHz。因此，对4G系统的研究包含提供频谱利用率和开发新的频段，以适应用户业务量的增长。
⑵高机动性
4G蜂窝系统将对移动用户提供至少2Mbps的数据率。尽管高数据率系统实现高机动性相当困难，但5.8GHz的智能传输系统实现这一要求是可能的。上述是专用于运输车辆的通信系统，但它将向通用系统发展，将在毫米波频段提供50～200Mbps的数据率。
⑶覆盖地域广和不同系统之间的无缝隙漫游
由于未来系统的目标数据率将比目前系统高两个数量级，蜂窝半径将缩小；但是，利用距地面高20公里的同温层平台(HAPS)可以实现广域覆盖。同时，对户内WLAN、户外宽带接入系统和ITS等其他系统的平滑切换，是未来系统的极其重要的功能。实现这种漫游功能的第一步是构造基于IP技术的网络，支持下一代Internet。
⑷低成本
鉴于到2010年，4G系统的每单位面积的容量将是3G蜂窝系统的10倍，而传输信息的成本将大幅度下降。
⑸无线QoS资源控制
无线系统使用有限的资源(频率和发射功率)，而且易于受拥塞的影响，因此无线QoS资源控制对于保证服务质量、支持各种应用和不同类型的服务将发挥重要作用，同时也是扩大用户数量的重要保证。
4.2.2光纤接入
随着IP技术的不断完善，大多数的运营商已经将IP技术作为数据网络的主要承载技术。由此也衍生出大量以以太网技术为基础的接入技术。同时由于以太技术的高速发展，使得ATM技术完全退出了局域网。因此把简单经济的以太技术与无源光网络（EPON）的传输结构结合起来的EthernetoverPON概念，自2000年开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。在IEEE802.3EFM（EthernetfortheFirstMile）会议上，加速了EPON的标准化工作。但是EPON产品在严格意义上还没有标准，另外还存在诸如测距、同步等一些技术难点以及突发性光器件成本等问题。
EPON宽带光纤接入技术正成为主要的开发方向和应用重点。随着宽带应用越来越多，尤其是视频和端到端应用的兴起，人们对带宽的需求越来越强烈。在北美，每个用户的带宽需求在5年内将达到20～50Mb/s，而在10年内将达到70Mb/s。在如此高的带宽需求下，传统的技术将无法胜任，而PON技术却可以大显身手。
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随着行业信息化趋势的不断增强，人们对行业专用无线网络通信的要求也随之提高，人们一方面希望借助大数据传输和高宽带实现高效办公和内部管理；另一方面还要求实现语音集群、宽带数据河北视屏应用的一体化，提高无线网络通信系统的专业化和智能化，提高系统容量。基于TD-LTE技术发展宽带多媒体数字集群可以在现有的网络条件下，将网络、专业语音终端、数据和高清视频有机融合起来，以便更好地提升系统服务能力。TD-LTE技术作为当前通信行业的一种国际化发展趋势，实现了大宽带和高频谱配置的发展要求，有效地提升了网络运行效率和单个基站的效率。同时，该技术还采用了由NodeB构成的单层结构，大大简化了网络设计程序，降低了延迟。目前，我国正式启动了基于TD-LTE的政务网试验，旨在提升政府部门的集群通信效率，实现高效率的电子政务服务。政务实验网采用行业申请或城市申请的方式进行，由无线电管理局统一进行频率授权，并明确了其使用地区和期限。其中，获得1.4GHz试验频段授权的城市为北京、上海、南京、天津。此后，各地陆续开始网络建设，并取得了一定的建设成效。另外，石油、电力、航运、港口等行业也积极开展TD-LTE专网宽带数字集群通信系统建设，有效地提升了行业通信的信息化水平。
2LTE技术的应用
2.1TD-LTE技术特性满足行业发展需求
TD-LTE技术是3GPP大力发展的新一代宽带无线通信技术，属于国际4G标准。它以OFDM和MIMO技术作为其无线网络演进标准，实现了信息的高速率传输和接受，它能够在20M频谱带宽下达到100Mbps和上行50Mbps的峰值传输速率；LTE系统采用全IP网络架构，网络结构扁平化，有效的缩短了控制面和用户面时延；LTE系统的下行频谱效率为5bits/Hz，上行频谱效率为2.5bits/Hz，相比3G系统提高了近2-4倍。
2.2TD-LTE产业基础为行业应用提供可靠保障
TD-LTE及时是我国自主创新的TD-SCDMA的演进技术，是未来宽带移动通信的主流标准之一。相比与传统的通信系统，TD-LTE宽带集群通信系统的传输性能和抗干扰性都得到了很大地提升，它具有大宽带、高速度、高频谱利用率、大信道容量等优势，较好地满足了现代集群通信网络在容量、带宽、传输速率和频谱利用率等方面的需求，而且在系统研发的自主性方面具有其他宽带通信技术不可比拟的优势。随着现代社会经济的不断发展，TD-LTE公网产业链的构建和运行模式将不断演化和完善，并朝着低成本方向发展，其产品性能的提升和价格下降必将推动各个传统和现代行业的发展壮大，并为其未来发展提供强有力的网络通信支持。
2.3TD-LTE有利于提升国家、行业信息安全
在知识产权保护上，TD-LTE将有效地推动产权保护方式方法的创新，提升其产权保护效果，有利于国家整体战略安全和行业信息安全的保障与维护。综上所述，基于TD-LTE的宽带数字集群通信系统的产生和发展必将改善传统和现代行业的发展面貌，提升产业价值和经济效益。一方面TD-LTE的技术凭借其优势推动了各个行业的发展，并为其提供各种最新最全的信息技术服务；另一方面现代行业的发展也有效地带动了TD-LTE终端、仪表、配件服务、网络、芯片等环节的高效全面发展。
3LTE宽带集群关键技术
①现有的低频段频率资源已非常紧张，而对小范围的组网，TD-LTE相对于窄带集群系统，需要比较大的频率带宽。而且对于增加覆盖范围来说，1GHz（700MHz，350MHz，400MHz频段）以下为优质频段。低频段比高频段在覆盖上有着无可比拟的优势，采用低频段，覆盖同样的地区，可以大大减少基站数量，降低系统建网成本。对于集群系统来说，其特点为用户数较少，且投入后较难收回投资，因此对成本要求较高，要求能尽量增大覆盖范围。②对于集群系统来说，不可能像公网那样有良好的覆盖，需要保证通话的及时性、低时延、安全性。在行进中，集群系统未架设时，需要有脱网直通功能。并且需要与原有MPT1327、TETRA系统实现互连互通。③集群终端进入宽带化后，其视频，数据传输等功能要比窄带集群消耗更大的电量。为了更好的利用现有装备的窄带集群系统，降低部署成本，需要解决终端内的窄带和宽带的兼容性问题。解决这个问题的方法是研制双模双待或双模单待的终端，当终端处于窄带集群系统覆盖之下时，可以转到窄带模式工作，将宽带模块挂起以降低功耗。当终端处于宽带集群系统覆盖之下时，可以转到宽带模式工作，将窄带模块挂起以降低功耗。如果终端同时处于窄带和宽带集群系统覆盖之下时，可以根据业务需要在宽带和窄带工作模式之间进行切换。
4总结
宽带接入技术较主干技术而言更为丰富，主要包含铜线接入技术、光纤同轴接入技术、以太网接入技术、以及无线接入技术等。其中，铜线接入技术又可以分为非对称数字用户环路，以及高比特率数字用户线。无线接入技术又可以分为固定无线接入以及移动无线接入。现以光纤同轴技术和无线宽带接入为例，展开具体讨论。（1）是光纤同轴技术，它能在频带中对互联网相关信息及目标进行访问与接入，且不会对无线电视广播造成影响。该技术只需利用小部分有效电视可用频点，便可在不对电话及电视使用产生影响的基础上进行上网。光纤同轴技术的缺点则是实际能力较为局限，未能够创建社区独立的内网平台体系。（2）是无线宽带接入技术，它又包含固定无线接入技术与移动宽带接入技术。其中，前者又涵盖本地多点业务分配以及分布式多信道系统。多点业务分配宽带性较强，其通过高容点的利用进行多点毫米波传输。而分布式多信道系统则避免了电信公司以及电视广播方面的参与，直接通过用户安装于屋顶上的天线便可进行网络操作。另外，无线移动技术包括无线局域网络技术、ATM网络技术以及蓝牙技术等。
2宽带网络技术的发展趋势
2.1宽带网络主干技术的发展趋势
光以太网技术的应用与完善将成为未来在宽带网络主干技术方面的重要发展方向。这是由于其分支技术(以太网和光网络)的优势与特点所决定的。具体来说光以太网将以太网价格实惠、组网灵活、管理便捷、应用普遍性高的特点，与光网络容量较大、可靠性高的优势进行有效融合，同时利用该系列优点突破了存在于广域网与局域网之间的宽带瓶颈，将会成为集视频、运营和数据为一体的单一网络机构。
2.2宽带网络接入式发展趋势
关键词：宽带接入网电力线通信技术无线宽带接入技术
一、引言
随着电子政府、电子商务、电子社区以及各类Ieternet相关应用的飞速发展，应用对带宽的需求越来越大，网上流量每6～9个月就翻一番。再加上由单一信息形式、单一业务向数据、语音、图像“三合一”多媒体信息形式以及综合业务方向发展，也即所谓交互式多媒体信息时代的到来，对网络容量提出了越来越高的要求。目前骨干网速度已经达到了上百Gbps，并且在很多城市已经实现了光纤到大楼、小区。
如何使千家万户上网，便是大家都在谈论的所谓“最后一公里”的接入问题。接入网建设投资约占信息网络基础设施总投资的一半以上，可以说这是宽带网络建设的瓶颈、热点和关键环节。目前，各种宽带接入技术的发展正方兴未艾，竞争激烈。
目前国际上主流并且比较成熟的技术包括xDSL技术、以太网技术、光纤接入技术、Cable技术、电力线通信技术以及无线接宽带接入技术等。但xDSL技术覆盖面有限（只能在短距离内提供高速数据传输），并且一般高速传输数据是非对称的，仅仅能单向高速传输数据（通常是网络的下行方向）。因此xDSL技术只适合一部分应用。此外，xDSL技术对铜缆用户线路的质量也有一定要求，因此实践中实施起来有一定难度。以太网的带宽管理能力先天不足，光纤接入技术的价格昂贵，Cable技术在实现双向传输上面临大幅度的改造，并且这三种技术在设置终端接口时都存在极大的不便，必须给各个终端预留相应的接口，这样每个房间都必须预埋线路，对于未预埋线路的楼房来说线路改造工程浩大。
最近几年出现了电力线通信和无线宽带接入技术，其中无线部分包括IEEE8002.11和蓝牙技术。与上述几种技术比较，它们具有易建设、见效快等优势，下文将详细介绍这三种技术。
二、电力线通信技术
电力线通信PowerLineCommunication技术简称为PLC技术，是利用配电网低压线路传输高速数据、话音、图像等多媒体业务信号的一种通信方式。因为它具有无需新线、覆盖范围广、连接方便的显著特点，被认为是提供“最后一公里”解决方案最具竞争力的技术之一。
其接入方法十分简单，用户通过特定的PLCModem联结到户内电源插座，通过电力线进行互连或者接入相应的PLC主控设备，然后连接到网络。用户只需装设一台PLC－Modem，不用拨号，就能在线地接收和发送Internet信息。PLC调制解调器主要由接口、调制解调和耦合等三部分组成。接口部分是指电力线调制解调器同用户设备间的双向数据传输的接口，这些接口包括同智能设备之间的RS－232接口、同计算机之间的RJ－45以太网接口或USB接口、同模拟电话之间的RJ－11接口。
采用高速的PLC技术具有很多的优点：
首先，PLC充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，是一种无需布置新线路的技术，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物和公用设备的破坏，同时也节省了人力。
PLC可以为用户提供高速因特网访问服务、话音服务，从而为用户上网和打电话增加了新的选择：
另外，PLC对家庭联网也提供支持，使人们可以尽享由PLC技术带来的家庭音、视频网络，多人对抗游戏等娱乐。
同时，PLC技术是家居自动化的生力军，通过遍布各个房间的墙上插座将智能家电联网，提前享用数字化家庭和舒适和便利；利用PLC技术进行远程自动读出水、电、气表数据，可以用一张收费单解决用户生活的所有收费项目，节省大量人力、物力，也极大地方便了用户；并且，可以为电力公司提供负荷控制、需求侧管理的新手段，提高电力公司管理水平。
为此，国际上有众多的公司先后投资这个领域，如美国的Intellon、InariIntelogis、ITRAN等公司，韩国的Xeline公司，欧洲的ASCOM、Polytrax等公司，PLC芯片的传输速率从1Mbps发展到2Mbps、14Mbps、45Mbps。目前PLC技术已经形成两种发展模式：其一为以美国为代表的家庭联网模式，这种模式的PLC只提供家庭内部联网，户外访问使用其它传统的通信方式，支持该模式的国际组织为Home－Plug，是一个为高速家用电力线通信网络产品和服务提供开放规模而成立的论坛。另一种模式是面向欧洲和亚洲市场的，提供自配电变压器或楼边至用户家庭的全面PLC解决方案。该模式的国际组织为国际电力线通信论坛。2000年3月23－24日，在瑞士的Interlaken召开了国际电力线通信技术论坛成立大会，该论坛着重制定了与PLC有关的技术标准、讨论并解决相关问题，以促进PLC技术的发展，来自17个国家和51个厂商、用户、投资者成为论坛成员，其中包括北电网络、思科系统等IT行业的巨头。目前在北京的华景园小区和广华轩小区都已经采用了第二种方式。
三、IEEE802.11和蓝牙技术
无线接入技术（WirelessAccessTechnology）也称无线接续技术，或称无线本地环路（WirelessLocalLoop），主要功能是以无线技术（大部分是移动通信技术）为传输媒介向用户提供固定的或移动的终端用户。无线用户环路的宗旨和目标是提供与有线接入网相同的业务种类和更广泛的服务范围，无线用户环路由于具有应用灵活，安装快捷等特点，目前已也是接入技术中热门的话题。IEEE802.11和蓝牙技术是针对小的或者更小（微）的无线网络而发展的技术。
802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。目前，3Com等公司都有基于该标准的无线网卡。
由于802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，802.11工作组相继推出了802.11b和802.11a两个标准。802.11b规范指定在2.4GHz通信频带，物理层采用高速直接序列扩频技术（HR－DSSS），保持与最初802.11DSSS标准的兼容性。调制方式有两种：第一种是高效率的“补码键控”（CCK）调制方案，从而达到了11Mbps的顶端数据速率。第二种调制方案是“信息包二进制回旋式编码”（PBCCTM），凭借其能够提供3dB的编码增益，延伸了通信的距离。因此作为在5.5和11Mbps速率的范围内获得更高性能的一个选择。802.11a工作在5GHzU－NⅡ频带，并被指定高达54Mbps的数据速率。与单个载波系统载波调制技术。由于802.11a运用5GHz射频频谱，因此它与802.11b或最初的802.11WLAN标准均不能进行互操作。
为了提高802.11b的性能，802.11工作组进而提出了802.11g标准，这一初步标准是T1公司、美国Intersil等数家公司提出的妥协方案，在确保与IEEE802.11b相互兼容的情况下，实现2.4GHz频带下的多种数据传输速度（最大54Mbps）。调制方式遵循CCK－OFDM与T1公司的“PBCC－22”，PBCC－22技术使得22Mbps与现有支持11Mbps的IEEE802.11b产品间相互兼容。
蓝牙（IEEE802.15）取自10世纪丹麦国王哈拉尔德的别名。蓝牙技术是一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线连接技术。其设备使用全球通行的、无需申请许可的2.4GHz频段，可实时进行数据和语音传输，传输速率可达到10Mbps，在支持3个话音频道的同时还支持高达723.2Kbps的数据传输速率。也就是说，在办公室、家庭和旅途中，无需在任何电子设备间布设专用线缆和连接器，通过蓝牙遥控装置可以形成一点到多点的连接，即在该装置周围组成一个“微网”，网内任何蓝牙收发器都可与该装置互通信号。而且，这种连接无需复杂的软件支持。蓝牙收发器的一般有效通信范围为10米，强的可达到100米左右。正如爱立信蓝牙组负责人所说，设计蓝牙的最初想法是“结束线缆噩梦”。
对于802.11来说，蓝牙的出现不是为了竞争而是相互补充。由于它和IEEE802.11b采用相同的工作频率，造成了相互之间的干扰，并且由于其芯片价格相对昂贵，所以在蓝牙技术发展的初期，其前景并不光明。随着技术的发展，一种新设置的芯片和编制的软件可以让蓝牙无线网络避免与其他使用相同频率的无线网络发生干涉，而且在802.11a（工作在5GHz）迅速发展的情况下，蓝牙技术又重新获得了新生。
关键词：宽带CDMA功控技术信干比（SIR）闭环功控外环功控
无线蜂窝网络为每个用户提供的服务需要满足一定的服务质量（QOS），然而QOS主要由每个用户接收到信号的信干比（SIR）决定。因此，无线蜂窝网络对无线资源的分配，特别是对每个用户链路的功率分配就更加重要。对于CDMA蜂窝系统，同一小区内所有用户使用相同的频段和时隙，用户之间仅靠扩频码的（准）正交特性相互隔离。然而由于无线信道的多径、延时等原因使得各个用户信号间的互相关特性不理想，其它用户的信号对当前用户信号产生干扰，这类干扰被称为多址干扰（MAI）。这样，当小区中用户个数增加或者其它用户功率提升时都会增加对当前用户的干扰，导致当前用户的接收信号SIR下降，当这类干扰大到一定程度时，当前用户就不能正常通信了，因此CDMA系统是一个严重的干扰受限系统，干扰的大小直接影响到系统容量。解决这个问题主要有两个办法：多用户检测技术和功控技术。多用户检测技术充分考虑用户间存在的MAI，通过在接收端重构这些干扰，然后消除它的影响，提高性能，但由于其算法过于复杂，目前还没有进行商业应用。功控技术十分简单实用，被认为是CDMA系统的关键技术之一。功控技术调整每个用户的发射功率，补偿信道衰落、抵消远近效应，使各个用户维持在能保持正常通信的最低标准上，这样都能最大地减少对其他用户的干扰，从而提高系统容量，同时延长手机的待机时间。
功控技术的控制准则大致可分为两大类：功率平衡准则和SIR平衡准则。它们分别控制各个用户信号在接收端的有用功率相等或SIR相等。从而不同的角度，可以有不同的功控技术分类。按功控效果可分为内环功控和外环功控。内环功控主要用来对抗信道衰落和损耗，使得接收端信号SIR或功率达到特定的目标值；外环功控根据特定环境下的服务质量要求，产生内环功控的SIR或功率门限值。按链路可分为反向功控和前向功控，由于CDMA系统容量主要受反向链路容量限制，因此反向功控尤为重要。按功控的环路类型可分为开环和闭环功控，开环功控是基于上下行信道对称假设的，它能够抵消路径损耗和阴影衰落，闭环功控不需作此假设，它同时还能抵消快衰落。按功控实现的方式可分为集中式功控和分布式功控，集中式功控考虑小区内所有用户的信息（链路增益等），对每个用户进行统一的调整，这个算法复杂度高，难以实现，但算法的收敛特性好；分布式控制只根据单个用户信息产生控制指令，易于实现，但分布式算法需要满足一定的条件才能收敛。
1WCDMA系统的功控技术方案
WCDMA系统同时采用了反向开环、闭环、外环功控技术和前向闭环、外环功控技术。鉴于反向闭环功控的重要性和篇幅所限，本文将主要针对反向闭环功控进行讨论，后面的仿真曲线也是基于反向闭环功控做出的。WCDMA系统闭环轼控主要由四部分构成：SIR估计、功控比特（TPC）产生、本地TPC判决和功率高速单元等，如图1所示。
SIR估计单元采用某种SIR估计算法对接收专用数据信道（DPDCH）的SIR进行估计，然后将估计值送给TPC产生单元。WCDMA协议并没有规定SIR估计的算法，主要有两种算法：相干SIR估计和非相干SIR估计，后面将分析这两种方法的性能差异。另外，限制SIR估计精度的另一主要因素是SIR估计的长度，即可以用来估计样本数的多少，对于非相干估计样本数较多、相干估计样本数较少，它主要受前、反向功控的定时关系限制。TPC产生单元将SIR估计值SIResti和外环功控所产生的SIR参考门限SIRtarget相减，根据其差值的符号，即sign(SIResti-SIRtarget)，产生TPC比特。TPC判决单元根据本地接收的TPC比特重新生成本地TPC命令送给功控调整单元，用于调整前向或反向信道的发射功率。文献给出了WCDMA系统本地TPC命令生成的几种算法，其中在非宏分集状态下有两种算法。
算法一，针对当前的隙接收到的TPC指令，每个时隙产生一个TPC_cmd。
如果接收到的TPC命令等于0，那么该时隙的TPC_cmd为-1。
如果接收到的TPC命令等于1，那么该时隙的TPC_cmd为1。
算法二，在5个时隙中的前4个时隙，TPC_cmd=0,即不改变发送功率。在第5个时隙，对收到的5个TPC命令采用如下硬判决：
如果所有5个TPC命令的硬件判决都为1，那么第5个时隙的TPC_cmd=1
如果所有5个TPC命令的硬判决都为0，那么第5个时隙的TPC_cmd=-1
否则，在第5个时隙的TPC_cmd=0。
可以看到算法一在每个时隙都产生一次功控命令（±1），功率调整的频率为1.5kHz。算法二每5个时隙产生一次功控命令（±1），功率调整的最快频率为300Hz，它具有近0.2dB(1dB/5)功控步长的性能。算法二还具有防止功控误调的功能，当接收的功控比特交换±1时，产生的功控命令始终为0，从而不进行功率调整。功率调整单元在前一次发射功率p[k-1]基础上，根据当前第k个TPC命令按照如下公式调整当前发射功率p[k][dB]:
p[k]=p[k-1]+β.TPC_cmd（1）
其中，β为功控步长，WCDMA系统采用固定步长，前向功控采用0.5、1、1.5或2db四种步长，反向功控采用1或2dB两种步长，而TPC_cmd就是本地产生的TPC命令。
WCDMA标准规定功控速率为1.5kHz，即一个时隙内必须完成一次闭环功率调整，这就要求上述功控所有操作要在一定时间内完成。文献图B.1列出了WCDMA功控定时关系，经分析得出可用于SIR估计的时间为：
TSIR=2560+Tdata1-1024-2×Tprop-Tprocess(2)
Tprocess为接收机处理延时，2×Tprop是双程路径延时，而处理延时一般等于总路径延时，若忽略data1数据处理延时Tdata1,得出SIR估计时间大致为：
TSIR=1536-4×Tprop（3）
当单程延时Tprop≥384chips，对应小区半径大于30km时，基站没有时间在当前的时隙完成SIR估计并发送功控比特。此时必须延时一个时隙进行SIR估计并发送功控比特。此时必须采用延时一个时隙进行SIR估计的750Hz功控方案。
2WCDMA系统的功控性能仿真
本节将通过计算机仿真的方法，说明SIR估计方法、估计精度、步长选择、功控比特传输错误以及功控比特时延等主要因素对功控性能的影响，给出反向闭环功控的仿真曲线并对结果做出一定的分析和解释。
首先分析SIR估计的两种方法，相干估计和非相干估计的原理。对于相干估计，由于导频信号已知，假设导频序列数值固定为1，则接收信号y(i)近似为一个高斯平稳随机过程，可以用其时间平均代替集平均。假设接收信号y(i)的N个采样点为{y1,y2,y3,…，yn},则接收信号功率、哭声功率和信干比估计值可分别表示如下：
当采用非相干估计时，处理的数据不再是已知的导频信号，而是数据信道上的数据，其数值未知。可以采用如下方法进行信干比的估计：
当相干估计和非相干估计具有相同的估计样本数目的，相干估计的性能要优于非相干估计。从上一节的定时约束分析可知，相干估计的样本数受小区半径等因素的限制，而样本数太少时相干估计的性能恶化很严重。而非相干估计虽然能够获得较多的估计样本，但它的性能也受很多因素的制约，文献详细研究了非相干估计算法的问题，并得出相干SIR估计算法在多数情况下具有比非相干估计更为优良的性能，后面的仿真结果也会说明这个问题。
闭环功率控制的目标是把接收信号的实际信干比控制在目标值上，因此衡量算法性能的最直接的方法就是考察实际信干比与目标信干比的一臻性，为此定义功控误差（PCE）如下：
PCE=SIResti-SIRtanget(10)
用其衡量各个功控算法性能的好坏。文献证明了在理想功控情况下，PCE的对数值呈正态分布，其均值为零，而均方差的大小反映了功控算法的优劣，均方差越小功控算法越好。
图2给出相干估计情况、不同车速条件、不同功控调节步长的PCE性能。可以看到，在低速情况下，1dB步长的算法比较好，算法二次之，而中速情况下2dB步长的算法比较好，高速情况下三者的性能都比较差。图2中也给出了没有功控时的PCE均方差，在车速80km/h以下，功控能够带来好处，而在这个车速以上，从PCE的角度来看，功控就不能带来增益了。由此可以得出，在固定步长算法中，低速时采用1dB步长，中速时采用2dB或1db步长，而高速时虽然不能补偿快衰落，但考虑到补偿路径损耗和减少对其他用户的影响，此时应采用算法二进行慢速功率调整。
图3给出了非相干估计时不同车速条件下不同功控调节步长的PCE性能。这里非相干估计的长度为整个时隙，所以采用了延时一个时隙进行功控的方法。为了进行比较，也画出了同样估计长度，但是没有延时的非相干估计的性能。可以看出：在采用非相干估计方法时，车速与最佳步长之间的关系和采用相干估计方法时类似。值得注意的是，仅在低车速20km/h左右时，PCE的性能就比关闭功控时差，而在采用相干估计方法时，这个临界车速达到了80km/h以上。由此，可以得出结论：非相干估计算法的性能差于相干估计。因此，后面的仿真都采用相干SIR估计算法。
从以上的仿真结果可以看出：不同车速条件下，若想功率控制性能最优，需要不同的调整步长。因此为了提高功控的性能，一个很自然的想法就是通过估计车速选择对应该车速下最优的功控步长进行功控。文献讨论了这方面的问题，仿真了构造新变量，电平通过率和盲估计变步长等算法，能取得一定的性能增益。
图4给出了不同车速条件下SIR估计长度对功控性能的影响。显然，相干估计长度越大，性能越好。由图4可见，估计长度在3～5pilotbits,即768～1280chips的情况下，功控的性能差异不大；如果估计长度只有2bits，即512chips时，性能变化比较大；若只有1bits，即256chips的估计长度，性能劣化很厉害，甚至不如关闭功控时的性能。从图4中还可以看到，若小区半径太大，在一个时隙内不可能完成SIR相干估计和一次闭环功率调整，这时可以降低功控频率。这样虽然功率调整有一个时隙延时，但是由此获得的高精度SIR估计可以在一定程序上抵消延时带来的性能损失。从图4中可看到，这种方案与没延时、估计长度512chips时性能差不多。所以，当小区半径较小时，应采用1.5kHz功控方案且采用尽可能长的SIR估计长度，当小区半径较大且移动台在小区边缘时，可以采用750Hz功控方案。
另外，功控比特延时带来的性能损失也可以采用延时补偿（TDC）方法进行补偿，文献详细研究了这个问题。这里给出一点有用结论。在功控延时一个时隙的情况下，中低车速时，功控比特延时带来的影响并不大，高车速时影响比较明显，这是因为在高车速时750Hz功控频率已经不能跟踪快速信道变化，但此时应该还能补偿路径损耗。因此，当需采用750Hz功控方案时，若移动台处于高速运动状态，此时最好用算法二进进慢速功率调整。
图5给出了3km/h，三径衰落信道时，TPC传输错误率从0.001～0.1情况下的误传输块率（BLER）性能。从图5中可以看到，TPC错误率较低，例如0.01以下时，性能并没有明显的劣化，而若TPC错误率不断上升，例如达到0.1时，性能将劣化0.3～0.5dB。若考虑典型情况，即前向链路的误符号率为0.05时，可以看到，性能劣化较大，达0.2dB左右，此时前向链路质量已经对反向闭环功控性能产生较大影响。由此可见，闭环功控的性能要同时受两个链路影响，改善某条链路的性能会给另一条链路带来增益，反之亦然。
