通信前沿技术-v1

协作通信技术
放大转发（AF）
中继节点R不对接收到的来自源端S的信号进行解调和解 码，而是直接将收到的信号进行放大，之后转发至目的 端。
协作通信技术
解码转发（DF）
中继节点R对接收到的来自源端S的信号进行解调和解码， 再通过编码和调制重构发射信号，从而降低噪声影响。
接收端合并技术
等效比值合并（Equal Ratio Combining, ERC） 固定比值合并（Fixed Ratio Combining, FRC） 信噪比合并（Signal to Noise Ratio Combining,
协作通信技术应用示例
协作通信技术实现
实现
➢ 时隙1：源节点S向目的节点D发送消息，D接收消息。 同时，中继R接收源节点S的消息
➢ 时隙2：目的节点D接收R转发的消息。
协作通信技术
协作通信技术分类（根据中继节点R处的操作）
➢ 放大转发（Amplify and Forward，AF） ➢ 解码转发（Decode and Forward，DF）
➢ 无线通信系统 采用无线传输介质（如电磁波）的通信系统。 常见通信形式：短波通信、移动通信、卫星通信、激光通信等。
4G、5G移动通信系统
设计目标
➢ 更快传输速率及更高系统容量
前沿/关键技术
➢ 多天线技术 ➢ 复用技术：OFDM ➢ 协作技术 ➢ 认知无线电技术 ➢ （多小区）密集组网技术 ➢ 异构网络融合技术等
➢ 移动通信系统 ➢ 固定通信系统
通信网络示意图
通信技术分类
传输技术 网络技术
➢ 物联网、云计算、软件定义网络
集成电路技术 天线技术等
通信系统分类
根据传输媒质分类
➢ 有线通信系统 采用有线传输介质（如电缆、光缆等）的通信系统 常见通信形式：固定电话通信、电话线/网线接入互联网、光纤 通信等。
OFDM如何实现多载波调制（How）？
将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子 数据流，采用IFFT和FFT实现调制和解调。 。
OFDM子载波正交性
OFDM采用子载波：
OFDM子载波实例
FDM与OFDM频谱利用率对比
OFDM实现
OFDM实现
1. 串并转换：将输入的高速数据流分解为多个低速子数据流； 2. 调制（IFFT）：对各子数据流采用正交子载波进行调制； 3. 合并后的数据流经信道传输； 4. 解调（FFT）：采用各组正交载波解调合并后的数据流（相乘、积分） 5. 并串转换，恢复原高速数据流。
长波通信、中波通信、短波通信、微波通信（移动通信）等。
通信系统分类
根据传输媒质分类
➢ 有线通信系统 ➢ 无线通信系统
采用无线传输介质（如电磁波）的通信系统。 常见通信形式：短波通信、移动通信、卫星通信、激光通信等。
按信道中传输信号特征分类
➢ 模拟通信系统 ➢ 数字通信系统
按通信者是否运动分类
通信前沿技术
柴蓉 通信与信息工程学院
课程介绍
主要内容
➢ 移动通信（4G、5G）前沿技术 多天线技术、正交频率复用技术、协作通信技术、认知无线电
技术、密集组网技术等。 ➢ 通信网络前沿技术：物联网、软件定义网络、云技术等技术。
考核方式
20%平时成绩（课堂考勤），80%考试成绩。
任课老师联系方式
单/多天线系统收发端
单天线（SISO）系统容量
单天线系统模型：
收发端数学模型：
假设发射端功率为 ，则接收端功率为
，
接收端信噪比：
信道容量
（香农公式）
单位频谱信道容量：
多天线（MIMO）系统
系统模型
系统容量
MIMO系统，若N，M足够大，
系统容量vsSNR
移动通信前沿技术
多天线技术 复用技术：OFDM 协作技术 认知无线电技术 （多小区）密集组网技术 异构网络融合技术等
电话：64260224 邮箱：chairong@cqupt.edu.cn
通信系统/技术分类
根据传输媒质分类
➢ 有线通信系统 ➢ 无线通信系统
通信系统分类
根据传输媒质分类
➢ 有线通信系统 采用有线传输介质（如电缆、光缆等）的通信系统 常见通信形式：固定电话通信、电话线/网线接入互联网、光纤 通信等。
➢ 无线通信系统 采用无线传输介质（如电磁波）的通信系统。 常见通信形式：短波通信、移动通信、卫星通信、激光通信等。
通信系统分类
按信道中传输信号特征分类
➢ 模拟通信系统（1G） ➢ 数字通信系统（2G、3G、4G，数字电视）
按通信者是否运动分类
➢ 移动通信系统 ➢ 固定通信系统
按通信设备的工作频率分类
移动通信前沿技术
多天线技术 复用技术：OFDM 协作技术 认知无线电技术 （多小区）密集组网技术 异构网络融合技术等
多天线技术
基本概念
➢ 在发送端和接收端同时采用多根天线 ➢ 多输入所输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）
采用MIMO目的
➢ 更好地利用空间资源，提高频谱效率，从而实现更高系统容量、 更广覆盖和更高用户速率。
SNRC）
等效比值合并（ERC）
接收端将所接收的比值直接相加
固定比值合并（FRC）
接收端以一定比例对所接收的比值进行相加
正交频来自百度文库复用（OFDM）技术
基本概念（What）
正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexi ng，OFDM)是多载波调制技术的一种，采用正交子载波调制多路信号。
为什么使用OFDM/FDM（Why）？
通常通信系统的信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带 宽要宽得多。若一个信道仅传送一路信号导致信道资源严重浪费，为了 能够充分利用信道的带宽，可采用频分复用的方法。
OFDM的优缺点
OFDM的优点
OFDM的缺点
移动通信前沿技术
多天线技术 复用技术：OFDM 协作通信技术 认知无线电技术 （多小区）密集组网技术 异构网络融合技术等
协作通信技术
问题提出
源节点S向目的节点D发送消息，若信道增益 息无法正确接收。
，则消
协作思想
可能存在另一节点R，其与源节点S之间信道增益 及R与 目的节点D之间信道增益 均优于 ，S可发送消息至R， 由R转发至D。R称为中继节点。