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1.1卫星移动通信在海洋石油的勘探开发
海洋石油的开发具有很大的流动性,广泛的作业范围和较强的专业性,这些使海洋石油勘探开发对海上移动通信具有很高的要求。利用传统的单边带无线电话等通信设备不能满足海洋石油勘探开发事业快速发展的需要,于是,在海洋石油勘探开发中,应用卫星移动通信已经成为一种相当理想的通信方式,卫星移动通信及过去采用的那些单边带无线电话和甚高频无线电话等通信方式为海洋船舶作业的通讯需求提供了多元化选择。
1.2卫星移动通信在军事中的应用
由于现代局部战争的参战力量组成不断变化,作战范围规模日益扩大,作战形式也越来越多样化,再加上传统短波军事通信带宽小,传输信道不稳定,传统短波军事通信已经不能应用在现代作战行动中。当卫星移动通信受到地域条件和天气情况的影响时,还可以真正地使信息进行实时的传输,这就是卫星移动通信在军事作战中最大的优势。与传统的通信方式相比较,卫星移动通信在通信容量、覆盖范围和传输质量等方面有更大的优势。
2应用中出现的问题在应用中出现的问题主要表现在以下四个方面:
(1)卫星移动通信的技术规范标准还不健全不完善,管理还不严格不合理。
健全完善技术规范标准,不仅使通信设备的制造、安装测试和使用更加规范,还使卫星移动通信更加畅通,更加安全。
(2)卫星移动通信系统以市场为导向进行管理和经营,就是为了赢取最大的商业利润,其实它本身是国际性商业民用通信系统。
铱系统、全球星、ICO、ODYSSEY和APMT等卫星通信系统,依次进入全球卫星移动服务的市场,一场高投入高技术的全面市场竞争随之展开,先后淘汰了ODYSSEY和APMT,铱系统、全球星和ICO三大系统留下,但是铱系统破产失败,全球星系统命运未卜。
(3)抗截获与干扰技术有待于提高。
卫星移动通信应用在军事中时,因为通信卫星处于空间位置,敌我双方都能看见卫星,所以卫星通信系统有着一些突出的弱点,通信卫星转发器极易遭受到电子攻击是其主要的弱点。具体表现在极易受到敌方强大的电磁波干扰,使通信受到干扰而中断;有利的条件和机会使敌方极易进行定位截获。于是,由于军事通信的迅速发展,军事专家们一直重视敌我双方的通信侦察与反侦察,对抗与反对抗和截获与反截获技术。在频率域与功率域方面,由于移动卫星通信系统空间和信号发射作为现用的平台,因此,在地面信息进入信道传输之前,应该大力做好伪信息识别与抗干扰的工作,积极提高硬件和软件的加密技术,应该改造创新移动终端和关口站。
(4)电磁兼容性和接口技术有待于提高,软件的可移植性有待于增强。
应该提高系统接口技术(移动卫星通信系统信息终端、国防数据和关口站、便携式终端间等互联接口技术),以保证信息能够进行无缝传输,使其与另外的军事通信方式一体或者互联。同时,应该改善增强数传软件的纠错功能,以保证在信息化的恶劣战场中,部队能够进行畅通无阻的信息通信。
(5)闭合回路群设置和信道专用设置有待于提高。
部队在应用卫星移动通信系统进行通信的过程中,应该重视关口站网管软件的应用,应该对部队特殊用户进行合理的设置,进而形成一个闭合回路群,还要在该群中进行合理的信道专用设置,大力做好信道管理和密钥管理的工作,以避免内部泄密和外界揭秘的现象出现。
3卫星移动通信发展概述
在1976年,世界上的第一个专门提供电报与电话服务的卫星移动通信系统建立,海事卫星移动通信系统(Marist)投入商业运营。在1979年,国际海事卫星组织(INMARSAT)成立,从1982年,国际海事卫星组织连续对7颗卫星进行租用,第一代的INMARSAT卫星通信系统随之形成,该系统专门用以船只进行全球卫星移动通信服务。由于通信业务量的增加,在1990年至1994年的过程中,对4颗第二代的INMARSAT卫星进行发射。在1992年,澳大利亚开始运用AUSSAT-B卫星进行国内卫星移动通信的服务。美国与加拿大携手建立北美移动业务卫星通信系统(MAST),用以服务于陆地、海上与空中移动用户,随后在1994年与1995年期间,对2颗MAST卫星进行发射。从1990年开始,许多公司连续提出中轨道和低轨道的多星座卫星移动通信系统方案,铱系统、全球星系统和ICO系统就是其中主要的系统。
在1999年,铱系统开始投入商业运营,但是后来由于对该系统进行不合理的经营,导致其破产失败。同时,在2000年,全球星系统也开始投入商业运营。根据应用环境进行分类,主要分为AMSS(航空卫星移动通信系统)、MMSS(海事卫星移动通信系统)与LMSS(陆地卫星移动通信系统);根据提供的业务类型进行分类,主要分为数据与话音系统;根据轨道类型进行分类,主要分为GEO(对地静止轨道)与非GEO系统,其中LEO(低轨道)、MEO(中轨道)和HEO(高椭圆轨道)就是非GEO系统。在非GEO系统中,根据业务种类对其进行分类,主要分为小LEO、宽带LEO与大LEO。把能够运用LEO卫星提供非实时性业务的系统称之为小LEO系统,Orbcomm系统就是小LEO;把能够运用LEO进行宽带业务的系统称之为宽带LEO,Teledesic系统就是宽带LEO;把能够进行全球实时性个人通信业务的MEO与LEO卫星移动通信系统全部称为大LEO系统,Iridium、Globalstar和ICO系统就是大LEO系统。把能够利用GEO卫星进行宽带多媒体以及移动业务的系统称作宽带GEO系统,Astrolink、Cyberstar和V2stream系统就是宽带GEO系统。在航空、陆地与海事移动等领域中,Inmarsat系统已经对其进行了AMSS、LMSS与MMSS多种业务的提供。按照不同的技术发展水平、业务要求和使用环境,Inmarsat已经对多种移动站和系统进行了开发研究,都制定了每一种移动站和系统相应的系统规范标准,同时按照此规范标准,对各种移动站进行制造,以保证其在全世界任何地方都能够运用Inmarsat卫星进行及时通信。截止到1998年1月,在Inmarsat系统中,25000多个标准A站、5000多个标准B站、39000多个标准C站和1500多个航空站已经建立,再加上标准E站、寻呼终端和导航终端类型站,Inmarsat系统的总用户数已经达到115000多个。除能够进行全球卫星移动业务的Inmarsat系统,同时还建立了众多的能够提供卫星移动业务的国内和区域性卫星移动通信系统。Optus公司独立经营的MobileSat国内卫星移动通信系统以及美国AMSC公司和加拿大TMI公司携手共同经营的MSAT北美区域卫星移动通信系统就是其典型的代表。虽然通信GEO卫星的信道条件比较好,同时星体也比较固定,但是其应用在众多领域中时,还有较多的问题出现。因此,提出并采用了低和中轨道非GEO卫星移动通信系统来进行通信,以保证全球无缝覆盖的个人通信系统的实现。
4卫星移动通信的发展趋势
(1)卫星移动通信系统和另外通信系统的结合将越来越紧密。
由低和中轨道星座组成的卫星移动通信系统应该与地面网络、地面蜂窝系统和静止轨道卫星通信系统等另外通信系统紧密结合,以使用户费用降低,保证适合实际的使用需求。
(2)宽带卫星系统及其发展。
在现代的各种业务中,宽带业务处于重要的地位,无线通信中的移动,广播与远程特性都有助于宽带卫星系统的发展。因为卫星系统属于天基系统,同时它的成本很高,与传统卫星系统成本相比较,发展宽带卫星系统投入的成本达到其成本的215倍,这些预示着在缺乏地面宽带系统的市场中,宽带卫星系统和卫星移动通信系统一样极其发展。
(3)降低信道的误码率技术更高。
相关的专家不断对信道的误码率技术进行研究发展,利用更加先进更加高超的调制纠错与调制编码技术降低信道的误码率,以保证卫星信道的传输质量能够增加到光纤传输信道的水平。在卫星移动通信链路中,对TCP/IP协议进行应用时,还存在令人不满意的问题,但是这些问题并不说明卫星链路不能应用TCP/IP,通过实验可以证明,在卫星链路中,应用TCP/IP协议不仅能使卫星网和地面网互连,还能使其与因特网进行互连,实现了天和地之间的互通。
(4)卫星移动通信系统的通信频段向更加高端扩展。
对低端频段的应用,呈现过于拥挤的状态,因此,卫星移动通信系统的通信频段向更加高端扩展是相当必要的,同时,不断地对频率复用技术进行利用和创新,使原有通信频带上的潜力得以更深层的发挥。
(5)卫星移动通信系统的优势不仅表现在现代各种应用对卫星移动通信系统日益渐增的要求上,还表现在能够支持大量的和大范围的移动用户的数据通信方面。
再加上人们对能便携的卫星通信用户机和可搬动的小型卫星通信地面站的状态不完全满足,因此,建立实现拥有实用价值的卫星全球个人移动通信系统便成为了卫星移动通信发展的新目标。
5结语
第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络,具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准拥有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务,可以在任何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信),能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外,第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统,是宽带接入IP系统。目前正在开发和研制中的4G通信将具有以下特征:
(一)通信速度更快
由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率,因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估,第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s,最高可以达到100Mbit/s。
(二)网络频谱更宽
要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度,通信运营商必须在3G通信网络的基础上对其进行大幅度的改造,以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究,每个4G信道将占有100MHz的频谱,相当于W-CDMA3G网络的20倍。
(三)多种业务的完整融合
个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体,满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全,面向不同用户要求,更富有个性化。而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破,可以想象的是,眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端。
(四)智能性能更高
第四代移动通信的智能性更高,不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化,更重要的是4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如,4G手机将能根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机的主人。
(五)兼容性能更平滑
要使4G通信尽快地被人们接受,还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此,从这个角度来看,4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G、3G平稳过渡等特点。
(六)实现更高质量的多媒体通信
4G通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等,大量信息透过宽频的信道传送出去,为此4G也称为“多媒体移动通信”。
(七)通信费用更加便宜
由于4G通信不仅解决了与3G的兼容性问题,让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信,而且4G通信引入了许多尖端通信技术,因此,相对其他技术来说,4G通信部署起来就容易、迅速得多。同时在建设4G通信网络系统时,通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上,采用逐步引入的方法,这样就能够有效地降低运营成本。
二、4G移动通信的接入系统
4G移动通信接入系统的显著特点是,智能化多模式终端(multi-modeterminal)基于公共平台,通过各种接技术,在各种网络系统(平台)之间实现无缝连接和协作。在4G移动通信中,各种专门的接入系统都基于一个公共平台,相互协作,以最优化的方式工作,来满足不同用户的通信需求。当多模式终端接入系统时,网络会自适应分配频带、给出最优化路由,以达到最佳通信效果。目前,4G移动通信的主要接入技术有:无线蜂窝移动通信系统(例如2G、3G);无绳系统(如DECT);短距离连接系统(如蓝牙);WLAN系统;固定无线接入系统;卫星系统;平流层通信(STS);广播电视接入系统(如DAB、DVB-T、CATV)。随着技术发展和市场需求变化,新的接入技术将不断出现。
不同类型的接入技术针对不同业务而设计,因此,我们根据接入技术的适用领域、移动小区半径和工作环境,对接入技术进行分层。
分配层:主要由平流层通信、卫星通信和广播电视通信组成,服务范围覆盖面积大。
蜂窝层:主要由2G、3G通信系统组成,服务范围覆盖面积较大。
热点小区层:主要由WLAN网络组成,服务范围集中在校园、社区、会议中心等,移动通信能力很有限。
个人网络层:主要应用于家庭、办公室等场所,服务范围覆盖面积很小。移动通信能力有限,但可通过网络接入系统连接其他网络层。
固定网络层:主要指双绞线、同轴电缆、光纤组成的固定通信系统。
网络接入系统在整个移动网络中处于十分重要的位置。未来的接入系统将主要在以下三个方面进行技术革新和突破:为最大限度开发利用有限的频率资源,在接入系统的物理层,优化调制、信道编码和信号传输技术,提高信号处理算法、信号检测和数据压缩技术,并在频谱共享和新型天线方面做进一步研究。为提高网络性能,在接入系统的高层协议方面,研究网络自我优化和自动重构技术,动态频谱分配和资源分配技术,网络管理和不同接入系统间协作。提高和扩展IP技术在移动网络中的应用;加强软件无线电技术;优化无线电传输技术,如支持实时和非实时业务、无缝连接和网络安全。
三、4G移动通信系统中的关键技术
(一)定位技术
定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。在4G移动通信系统中,移动终端可能在不同系统(平台)间进行移动通信。因此,对移动终端的定位和跟踪,是实现移动终端在不同系统(平台)间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。二)切换技术
切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在4G通信系统中,切换技术的适用范围更为广泛,并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。
(三)软件无线电技术
在4G移动通信系统中,软件将会变得非常繁杂。为此,专家们提议引入软件无线电技术,将其作为从第二代移动通信通向第三代和第四代移动通信的桥梁。软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线,即将A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端,利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。它旨在建立一个无线电通信平台,在平台上运行各种软件系统,以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。因此,应用软件无线电技术,一个移动终端,就可以实现在不同系统和平台之间,畅通无阻的使用。目前比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。
(四)智能天线技术
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能,能满足数据中心、移动IP网络的性能要求。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。
(五)交互干扰抑制和多用户识别
待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分,它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动电话系统,消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰,确保接收机的高质量接收信号。这种组合将满足更大用户容量的需求,还能增加覆盖范围。交互干扰抑制和多用户识别两种技术的组合将大大减少网络基础设施的部署,确保业务质量的改善。
(六)新的调制和信号传输技术
在高频段进行高速移动通信,将面临严重的选频衰落(frequency-selectivefading)。为提高信号性能,研究和发展智能调制和解调技术,来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术(OFDM)、自适应均衡器等。另一方面,采用TPC、Rake扩频接收、跳频、FEC(如AQR和Turbo编码)等技术,来获取更好的信号能量噪声比。
四、OFDM技术在4G中的应用
若以技术层面来看,第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心技术,第四代移动通信系统技术则以正交频分复用(OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer,OFDM)最受瞩目,特别是有不少专家学者针对OFDM技术在移动通信技术上的应用,提出相关的理论基础。例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等,都将在未来采用OFDM技术,而第四代移动通信系统则计划以OFDM为核心技术,提供增值服务。
在时代交替之际,旧有系统之整合与升级是产业关心的话题,目前大家谈的是GSM如何升级到第三代移动通信系统;而未来则是CDMA如何与OFDM技术相结合。可以预计,CDMA绝对不会在第四代移动通信系统中消失,而是成为其应用技术的一部份,或许未来也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生,前文所提到的数字音讯广播,其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术,同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统,也将会结合两项技术的优点,一部份将是以CDMA的延伸技术。
五、结束语
对于现在的人来说,未来的4G通信的确显得很神秘,不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来最复杂的技术系统。总的来说,要顺利、全面地实施4G通信,还将可能遇到一些困难。
首先,人们对未来的4G通信的需求是它的通信传输速度将会得到极大提升,从理论上说最高可达到100Mbit/s,但手机的速度将受到通信系统容量的限制。据有关行家分析,4G手机将很难达到其理论速度。
其次,4G的发展还将面临极大的市场压力。有专家预测,在10年以后,2G的多媒体服务将进入第三个发展阶段,此时覆盖全球的3G网络已经基本建成,全球25%以上的人口使用3G,到那时,整个行业正在消化吸收第三代技术,对于4G技术的接受还需要一个逐步过渡的过程。
因此,在建设4G通信网络系统时,通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上,采用逐步引入的方法,使移动通信从3G逐步向4G过渡。
参考文献:
1、谢显忠等.基于TDD的第四代移动通信技术[M].电子工业出版社,2005.
2、宋文涛,罗汉文.移动通信[M].上海交通大学出版社,1996.
关键词:第四代移动通信关键技术
0引言
第三代移动通信(3G)在20世纪80年代末提出时倍受关注,近年来却遭遇降温。究其原因,单从技术角度考虑,3G系统就有很多需要改进的地方,如采用电路交换,而不是纯IP方式;所能提供的最高速率只有384kbit/s(标称最高速率为2Mbit/s)不能满足用户对移动通信系统的速率要求;不能充分满足移动流媒体通信(视频)的完全需求;没有达成全球统一的标准等。
正是由于3G的诸多不足,使得在3G还没有大规模投入商用、距离完全实用化还有一段时间的情况下,国内外移动通信领域的专家就已经在进行第四代移动通信系统(4G)的研究和开发工作。
1什么是第四代移动通信技术
严格说来,现在还不能对第四代移动通信作出确切地定义,但可以肯定,4G通信将是一个比3G通信更完美的无线世界,它可以创造出许多难以想象的应用。
关于4G的一般描述为:“第四代移动通信的概念可称为广带接入和分布网络,具有非对称的和超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)。此外,第四代移动通信系统将是由多功能集成的宽带移动通信系统,也是宽带接入IP系统”。
实际上,世界各国在对4G的设想上存在着巨大的差异。
欧洲国家一般认为4G是一种可以有效使用频谱的数据通信技术,并且以IPv6为基础!网络上的所有单位都有自己的IP地址。通过在移动通信网络中引入IPv6就可以把现有的各种不同的网络融合在一起,如4G网络将会融合卫星和平流层通信系统、数字广播电视系统、各种蜂窝和准蜂窝系统#无线本地环路和无线局域网,并且可以和2G、3G兼容。
与欧洲关于4G的观点正相反。日本热衷于建立一个单一的4G全球标准。
美国则希望把WLAN技术进行扩展,从而演进为4G的基础。
2第四代移动通信的目标要求和特点
2.1目前业界人士对第四代移动通信已达成的共识
a)与已有的数字移动通信系统相比,4G系统应具有更高的数据速率和传输质量。更好的业务质量(QoS)更高的频谱利用率,更高的安全性\智能性和灵活性;
b)可以容纳更多的用户,应能支持包括非对称性业务在内的多种业务;
c)4G系统应体现移动与无线接入网和IP网络不断融合的发展趋势,将在不同的固定和无线平台以及跨越不同频带的网络运行中提供无线服务;
d)能实现全球范围内多个移动网络和无线网络间的无缝漫游,包括网络无缝\终端无缝和内容无缝;
e)将是多功能集成的宽带移动通信系统,不仅联系人与人,更将联系人与机器、环境,人们将能够随时随地的接入需要的多媒体信息,并可远端控制其他设备。
2.2第四代移动通信系统的一些具体特点
2.2.1传输速率更快
4G系统的目标速率为:
a)对于大范围高速移动用户(250km/h)数据速率为2Mbit/s;
b)对于中速移动用户(60km/h)数据速率为20Mbit/s;
c)对于低速移动用户(室内或步行者),数据速率为100Mbit/s。
2.2.2带宽更宽
据研究,每个4G信道将占有100MHz或更多带宽,而3G网络的带宽则在5~20MHz之间。
2.2.3容量更大
将采用新的网络技术(如空分多址技术等)来极大地提高系统的容量,以满足未来大信息量的需求。
2.2.4智能性更高
4G系统的智能性更高"它将能自适应地进行资源分配,处理变化的业务流和适应不同的信道环境。
4G网络中的智能处理器将能够处理节点故障或基站超载,4G通信终端设备的设计和操作也将智能化。
2.2.5实现更高质量的多媒体通信
4G通信能提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等,大量信息透过宽频信道传送出去,让用户可以在任何时间、任何地点接入到系统中,因此4G也是一种实时的&宽带的以及无缝覆盖的多媒体移动通信。
2.2.6兼容性能更平滑
要使4G通信尽快地被人们接收,还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此,从这个角度看,4G通信系统应当具备真正意义上的全球漫游(包括与3G、WLAN和固定网络之间无缝隙漫游)接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G平稳过渡等特点。
2.2.7业务的多样性
在未来的全球通信中,人们所需的是多媒体通信,因此个人通信、信息系统、广播和娱乐等各行业将会结合成一个整体,提供给用户比以往更广泛的服务与应用。系统的使用也会更加安全、方便,更加照顾用户的个性。
2.2.8灵活性较强
4G系统将能够自适应地进行资源分配,调整系统根据通信过程中变化的业务流大小进行相应处理。对信道条件不同的各种复杂环境都能进行信号的正常发送与接收,具有很强的智能性、适应性和灵活性。
用户将使用各式各样的移动设备接入到4G系统中来。设备与人之间的交流不再是简单的听、说、看,还可以通过其他途径与用户进行交流。4G移动设备的功能已不能简单地划归到“电话机”的范畴,而且从外观和式样上也将会有更惊人的突破,也许眼镜、手表、旅游鞋等都有可能成为4G终端。
2.2.9用户共存性
4G中的移动通信技术能够根据网络的状况和变化的信道条件进行自适应处理,使低速与高速用户以及各种各样的用户设备能够并存与互通,从而满足系统多类型用户的需求。
2.2.10通信费用更加便宜
4G通信能解决与3G的兼容性问题,让更多的现有通信用户轻易地升级到4G通信,而且4G通信引入了许多尖端通信技术,相对其他技术来说,4G通信部署起来就容易、迅速得多。
2.2.11灵活的网络结构
4G系统的网络将是一个完全自治、自适应的网络,它可以自动管理、动态改变自己的结构以满足系统变化和发展的要求。4G系统具有不同的网络结构,可能存在与1G、2G、3G完全不同的、没有基站的网络结构,包括Adhoc网_自组织网络。
2.2.12将能实现不同QoS的业务
4G系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同级别的QoS
34G系统中可能的关键技术
近年来人们对实现B3G/4G的关键技术进行了大量的研究,并取得了初步的成果。归纳起来可分为以下一些方面。
3.1未来移动通信系统需要研究的课题
a)与系统相关的技术:IP语音技术,软件无线电技术,广带无线收发信机,移动服务的系统平台,高可靠性的网络结构,全IP无线,安全性、加密、计费、身份认证及移动电子商务Adhoc网技术。
b)与应用相关的技术:下一代编码/压缩技术,动态可变码率编码技术,移动技术,人_机接口(包括“智能”移动终端),流数据通信技术,内容描述语言,应用发展环境技术。
c)先进的无线接入技术:动态QoS控制,差错控制及超高速小区搜索,多播技术,IP移动性控制,无缝IP包传输,链路自适应,光纤无线电。
d)频率的有效利用:微波频带的开拓,频带的共用与频率的共享,自适应动态信道分配,抗干扰与抗衰落技术,高密度三维蜂窝结构,自适应阵列无线及多输入多输出(MIMO)天线系统,自适应高效多电平调制,正交频率复用(OFDM)技术。
e)先进的移动终端:新的功率管理技术,可包装终端技术,高功能显示器件技术,语声识别技术,下一代半导体器件技术,灵敏度的增强,移动终端的系统平台,移动终端安全性增强技术。
3.24G系统中可能用到的一些关键技术
3.2.1无线接入方式与多址方案
a)在FDMA、TDMA、CDMA和OFDM等多址方式中,OFDM是4G系统最为合适的多址方案,从目前的研究进展来看,OFDM也是将来4G系统最有可能采用的多址方式。
OFDM是无线环境下的一种特殊的多载波传送方案。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的,即具有频率选择性,而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道,在每个子信道上使用一个子载波进行调制,并且各子载波并行传输,这样,尽管总的信道是非平坦的,但每个子信道是相对平坦的,并且在每个子信道上进行窄带传输,信号带宽小于信道的相应带宽,因此就可以大大消除信号波形间的干扰。另外,OFDM弃用了传统的使用带通滤波器来分隔子载波频谱的方式,改用跳频方式来选用那些即便频谱混叠也能够保持正交的波形,而且OFDM系统的各个载波可以根据频谱利用率和误码率的最佳平衡原则来为子载波选择不同的调制方式,如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等。
OFDM的主要优点是对多径衰落和多普勒频移不敏感,能对抗频率选择性衰落或窄带干扰,能够克服高速率数据传输时符号间干扰增大的问题;各个子信道的载波相互正交,在减小子载波间的相互干扰的同时又提高了频谱利用率;硬件实施简单等。
OFDM的主要缺点是功率效率不高,对载频的偏置较敏感。OFDM系统对载频的偏置比较敏感的主要原因是在频率选择性深衰落情况下,OFDM系统在相应子载波上的数据可能被破坏。为此,众多学者把OFDM与直接序列扩频相结合,使得信号可以在多个载波上扩展,这样一来就能有效地利用未被破坏的子载波上的信息恢复出原始数据,实现频率的分集。
OFDM技术的主要技术难点是系统中的频率和时间同步、基于导频符号辅助的信道估计、峰平比问题、多普勒频偏引起的互载频干扰(ICI)降低系统性能的问题以及基于OFDM、多载波技术的新一代蜂窝移动通信系统的多址方案的研究。
b)日本NTTDoCoMo提出的4G移动系统方案的无线接入方式为VSF(variablespedingfactor)-OFCDM(orthogonalfrequencyandcodedivisionmul-tiplexing)。VSF-OFCDM在采用多载波的同时,进行与CDMA相同的扩散处理来增大容量。
其最大特点在于,可以根据具体的通信服务来改变时间方向与频率方向上的扩散率,从而在类似热点的孤立区域,通过降低扩散率来优先增大传输速率;而在用户众多的环境下,提高扩散率,增加系统容量。这种接入方式可以提高频谱利用率,并且不受多径干扰的影响,可通过改变扩频因子,应用于高密度业务区和一般业务区。
3.2.2调制与编码
a)多载波调制(MCM)技术的基本原理是将所要传输的数据流分解成若干个子数据流,每个子数据流具有低得多的数据传输比特速率,用这些数据流去并行调制若干个载波,然后合成输出。其主要优点是可以有效抑制在单载波系统接收机中由于线形均衡所引起的噪声及干扰的提高,较长的信元周期对噪声和快衰落有更大的抵抗性。
时间弥散是无线信道传输速率受限的一个主要原因,而在多载波调制的子信道中,数据传输速率相对较低,码元周期长,只要时延扩展与码元周期之比小于一定的值就不会产生码间干扰,即MCM对新到的时延弥散不敏感,具有抗时延弥散的特性。
MCM通常可以通过多载波码分多址(MC-CD-MA)、正交频分复用时分多址(OFDM-TDMA)和多音实现几种技术途径来实现。
b)自适应调制与编码(AMC)是目前研究的又一热点技术。AMC的原理是根据信道条件(基于从接收机反馈信息来估计)瞬时的变化改变调制与编码格式,对每个用户的链路参数优化$以达到最大化系统容量。
具有AMC的系统,接收机将收集一系列信道的统计数值,提供给发射机和接收机去优化系统参数(如调制及编码、信号带宽、信号功率、训练周期、信道估值滤波器、以及自动增益控制等),允许按照信道条件分配给不同的用户不同的数据率。对于靠近小区基站的用户分配给较高码率的较高阶的调制(如64QAM,R=3/4Turbo),对于靠近小区边界的,则分配给具有较低码率的较低阶调制(如QP-SK,R=1/2Turbo码)。AMC扩展了系统自适应良好信道条件的能力。
预计4G系统将会采用多载波调制技术#
3.2.3无线链路增强技术
能够提高容量和覆盖的无线链路增强技术有分集技术,如通过空间分集、时间分集(信道编码)、频率分集和极化分集等方法可获得最好的分集性能;多天线技术,如采用2或4天线可实现发射分集,或者采用MIMO技术可实现发射和接收分集。
对4G广带无线移动通信高性能的要求,促使其在基站及用户终端采用多天线系统。
广带信道是一个典型的非视线信道,并包含不匹配性,如时间选择性及频率选择性衰落。传统无线通信理论一直将多径传播视为造成无线信号衰落的干扰之一,而采用多天线则产生了多个空间信道,所有的信道不会同时产生衰落,因此MIMO天线系统恰恰利用了传播环境的多径特性,极大地提高了前向和反向链路的容量,并增加通信范围与可靠性。
3.2.4高效的频谱使用方案
频谱资源是一种有限的资源,在4G系统中,一方面要采用有效的措施提高频谱利用率,另一方面要开发新的频谱资源。因此,研究高频段宽带信号传输特性就变得非常重要。
3.2.5基于IP的核心网
综观当前的发展趋势,IP被认为是下一代移动通信最适合的网络层技术。统一的IP核心网络独立于具体的接入方案,使不同的无线和有线接入技术实现互联与融合,无线接入点可以是蜂窝系统的基站、无线局域网(WLAN)或者是Adhoc自组织网等。对于公用电话网、2G以及未实现全IP的3G网络等则通过特定的网关连接。
目前移动OK急待解决的问题有三角路由问题&漫游和切换问题&安全问题等#
3.2.6软件无线电(SDR)技术
在4G系统中,由于移动用户在不同的系统间漫游,系统之间以及系统内部需要无缝切换,而且随着4G系统的发展,会不断出现新的业务和新的需求,这些都需要对终端和网络节点进行重新配置。
软件无线电在4G中的可能应用为:
a)采用软件无线电实现的基站可同时为多个网络服务;
b)当终端移动时可重新配置。如当移动终端移动到一个采用不同标准的移动通信系统中时,终端可按照该系统的标准重新自动配置该终端,从而使该终端获得服务。
采用软件无线电技术实现的移动终端或基站将采用模块化结构,主要由天线模块、LNA模块、ADC/DAC功率放大器模块、DSP模块和多媒体模块等组成。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件(DSPH)、现场可编程器件(FPGA)、数字信号处理(DSP)等。
3.2.7高性能的接收机
按照Shannon定理,对于3G系统如果信道带宽为5MHz,数据速率为2Mbit/s,则所需的SNR为1.2dB;而对于4G系统,要在5MHz的带宽上传输20Mbit/s的数据,则所需要的SNR为12dB。
可见由于4G系统的速率很高,因此对接收机的性能要求也要高很多。
3.2.8智能天线技术
智能天线原名自适应天线阵列,它具有抑制干扰、自动跟踪信号以及采用空时处理算法形成数字波束等智能功能,可以跟踪强信号,减少或抵消干扰信号,实现空间分集,提高信噪比,提升系统通信质量,缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾,降低系统整体造价。
目前,智能天线被认为是未来移动通信的关键技术之一,其工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式两种。
全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优,但相对而言各种算法均存在所需数据量、计算量大,信道模型简单,收敛速度较慢,在某些情况下甚至可能出现错误收敛等缺点;实际信道条件下当干扰较多、多径严重,特别是信道快速时变时,很难对某一用户进行实时跟踪。而对于预多波束的切换波束工作方式,全空域(各种可能的入射角)被一些预先计算好的波束分割覆盖,各组权值对应的波束有不同的主瓣指向,相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠#接收时的主要任务是挑选一个#也有可能是几个’但需合并后再输出(作为工作模式。与自适应方式相比它显然更容易实现,实际上可将其看作是介于扇形天线与全自适应天线间的一种技术,也是未来智能天线技术发展的方向。
3.2.9多用户检测技术
多用户检测器可以提高系统的容量,因此将是
4G系统必然采用的技术.
随着多用户检测器研究的不断深入,各种高性能但算法又不特别复杂的多用户检测器算法不断被提出来,因此在实际系统中采用多用户检测技术将是切实可行的。
3.2.10系统资源管理
在第四代移动通信系统中,移动商务和对QoS有较高要求的各类业务将持续增长。网络将处理前所未有的多媒体业务量、多运营商配置、无需授权频段和Adhoc网络拓扑等#各类结构的存在也使得具有不同QoS方案的不同域之间具有移动性和互相作用,从而显著增加了系统的全局复杂度.
这需要一个具有丰富连接性和智能的QoS无线分组网络的支撑#系统的\先进的无线资源管理策略也成为必需。该策略的关键单元包括协调业务连接处理的业务管理部分,维护所有网络实体已分配的和可用的资源许可控制管理部分,以及按照QoS需求和业务条件在共享同一资源的业务之间分配可用资源的资源管理部分。
采用一些能够使网络有效满足不同业务请求的政策或机制#包括接入控制、资源调度、缓冲区管理和流量控制等。系统检测可用的资源以及信号的质量,然后根据不同用户、不同业务质量要求动态地分配频率资源和信号发射功率,从而大大提高系统的性能。
3.2.11Adhoc网络技术
未来移动通信网络除了以低成本达到高数据速率外,还要求在无专用通信基础设施下,网络具有适应和生存能力。
Adhoc网络或称为分组无线网络作为非集中控制网络结构,因灵活性将在未来网络中扮演重要角色。用户和路由器能在网络中随机移动的Adho网络正成为主要研究领域,它准许袖珍终端扩展接入和改进应急通信质量。
现今蜂窝通信系统依靠集中控制和管理,而下一代移动通信系统标准转向固定与移动网络相结合,无隙缝和全方位通信Adhoc模式。
Adhoc网络没有事先确定的基础设施和网络链路的时间特性,给分组无线网络设计和实施带来一些基本的挑战,它们是:
a)必须优化设计安全和路由功能,保证分布式结构有效运行;
b)在网络动态时,降低路由表更新频数和开销来保证链路连接;
c)在多跳网络中,改进路由协议设计来减少链路容量和等待时间的波动;
d)全面权衡网络连接(覆盖)、时延、容量和功率预算等指标;
e)以优化功率管理和MAC设计来减少先进技术的负面效应。
3.2.12网络设计
OSI网络分层设计已经为通信系统服务多年,随着无线网络的发展和网络功能发生变化,对网络特性的要求也发生了变化,如时延、吞吐量、支持各种QoS多媒体业务动态流量\差错率、频谱带宽、节点连续不断进出网络引起的网络拓扑变化等,这些都对网络设计提出了新的挑战。
4结束语
以上对4G的目标和关键技术进行了一些探讨,具体的实现还会面临着许多问题。但是4G的曙光已经出现,可以预见,随着技术的进步和网络的发展,下一代的移动通信世界必将会更加灿烂辉煌。
参考文献
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TDD与FDD双工的方式不同,TDD以时间来分离接收与发送信道,当移动通信以TDD的方式进行时,接受和发送使用同一频率载波的不同时隙来当信道的承载,单方向的资源在时间上不连续,时间资源在两个方向上进行了分配,一个时间段内基站发送信号给移动台,另一个时间段内移动台发送信号给基站,基站与移动台要顺利工作必须协同一致。FDD是分离的两个对称频率信道上进行收发,用保护频段来分离接收与发送的信道,FDD必须采用成对的频率,依靠频率上行、下行两个链路,因此在单方向上的资源时间上是连续的,FDD在做对称的业务时,能使上行下行两条链路的资源都能充份利用,而在做不对称业务时,频谱利用率则会大幅度降低。
二、帧结构比较
2.1FDD帧结构
FDD技术的帧结构同时支持全双工与半双工,支持半双工主要是为了PTT之类的结构而节省UE成本,并使高质量信号的要求得到满足。LTE-FDD每个无线帧性能如下:每个无线帧长度包含20个时隙,每个连续时隙2i及2i+1构成一个子帧,它能在10ms的间隙中10个子帧作上行传输,10个子帧作下行传输。
2.2TDD帧结构
现在提到的LTETDD帧结构不是基于TDSCDMA特性的帧频,而是在2007年会议之后,提出的接近于FDD类似结构的帧。TDD的无线帧长度是Tf=307200×Ts=10ms,与FDD相同,同时它分为2个半帧频,每个长度为5ms,每个半帧又包含5个子帧,每个长度1ms,TDD模式的上下行使用要分开来,它共有7种组合。标示“U”预留给上行传输,标示“D”表明预留给下行传输,标示“S”表明是特殊的子帧。ITU规定LTE除了新划分的频段可以使用,还可以使用原本的3G频段,因此LTETDD的GP位置与长度一定要和TDSCDMA匹配才能避免系统之间的干扰。
三、LTETDD与LTEFDD的比较
LTETDD在帧结构、物理层技术、无线资源配置等方面具有自己独特的技术特点,与LTEFDD相比,具有特有的优势,但也存在一些不足。
3.1LTETDD的优势
(1)频谱配置现有的通信系统GSM900和GSM1800均采用FDD双工方式,FDD双工方式占用了大量的频段资源。同时,一些零散频谱资源由于FDD不能使用而闲置,造成了频谱浪费。由于LTETDD系统无需成对的频率,可以方便的配置在LTEFDD系统所不易使用的零散频段上,具有一定的频谱灵活性,能有效的提高频谱利用率。(2)支持非对称业务在第三代移动通信系统以及未来的移动通信系统中,除了提供语音业务之外,数据和多媒体业务将成为主要内容,且上网、文件传输和多媒体业务通常具有上下行不对称特性。LTETDD系统在支持不对称业务方面具有一定的灵活性。根据LTETDD帧结构的特点,LTETDD系统可以根据业务类型灵活配置LTETDD帧的上下行配比。相对于LTEFDD系统,LTETDD系统能够更好的支持不同类型的业务,不会造成资源的浪费。(3)智能天线的使用智能天线技术是未来无线技术的发展方向,它能降低多址干扰,增加系统的吞吐量、在LTETDD系统中,上下行链路使用相同频率,且间隔时间较短,小于信道相干时伺,链路无线传播环境差异不大,在使用赋形算法时,上下行终端的处理复杂性。另外,在LTETDD系统中,由于上下行信道一致,基站的接收和发送可以共用部分射频单元,从而在一定程度上降低了基站的制造成本。
3.2LTETDD的不足
由于LTETDD在同一帧中传输上下行两个链路,系统设计更加复杂,对设备的要求较高,存在一些不足:(1)由于保护间隔的使用降低了频谱利用率,特别是提供广覆盖的时候,使用长CP对频谱资源造成了浪费。(2)使用HARQ技术时,LTETDD使用的控制信令比LTEFDD更复杂,且平均RTT稍长于LTEFDD的sms。(3)由于上下行信道占用同一频段的不同时隙,为了保证上下行帧的准确接收,系统对终端和基站的同步要求很高。高速移动物体中性能下降较LTEFDD严重。为了补偿LTETDD系统的不足,LTETDD系统采用了一些新技术,如:TDD支持微小区使用更短的PRACH,以提高频谱利用率;在D-BCH中传输DL:UL配置情况,以保证上下行帧的准确接收等。
四、融合与发展的趋势
4.1共用平台
作为LTE的两种制式,LTE-TDD和LTE-FDD主要的不同集中在物理层上,而在媒质接入控制层(MAC)、无线链路控制层(RLC)的差别不大,在高层协议上基本没什么不同。它们都是无线帧为10ms,半帧为5ms,子帧为1ms,它们的特点也很一致,只有层一的帧结构有区别,而在2007年通过整合以后,帧长也接近一致,目前,在技术上也希望通过统一标准使FDD与TDD无线系统的技术都得到优化,使两者的频谱利用率相同。
4.2存在的问题
虽然LTETDD的帧结构已经改变,使LTETDD与LTEFDD融合发展的实现成为可能,但是,这项技术也存在一些问题,主要是因为LTETDD的结构改变了原来的TDSCDMA的模式,而没有考虑在原有基础上进行兼容,因此,LTETDD与TDSCDMA系统有可能出现因为设计不当而使系统之间产生互相干扰的问题。TDSCDMA帧结构主要使用10ms无线帧与5ms子帧,它分为7个时隙(以0-6作为序号进行区别)与三个特定的子帧(DwPTS、GP、UpPTS),而特定帧是不占时隙的,因此时隙0与DwPTS之间永远固定留给下行传输,而时隙1与UpPTS永远固定留给上行传输,在这两者之间存在一个转换点,其它时隙可以根据系统的实际情况进行划分,它意味着上下行之间存在着转换问题,而DwPTS又要占96码片,GP占96码片,UpPTS占160码片,这些长度都是为了保护上下行之间不扰进行设计,而现在LTETDD帧结构中,对这种特定区域分出9种组合,如果LTETDD和TDSCDMA在三种参数配置上出现不一致,就会产生系统干扰现象。
五、展望
今年年底,我国境内的模拟移动电话网就要关闭了。也不过十年前,扛着“大哥大”招摇过市者的形象还历历在目,而今在街头巷尾,乃至在公共交通工具上,不难看到许多衣着入时的青年或行色匆匆的打工者,捂着手机轻声细语。一、二千元就可买到一个“掌中宝”,便携的手机使电话的概念发生革命性变化,首先和首要的是用户不再呼叫一个“地方”而呼叫一个“人”,它使用户把自己从拴在一个地理位置上的电话绳索中解放出来,可以在任何时间接通到任何地方的任何人。当我们欣赏移动电话还没有够时,又出现了移动数据通信业务、移动多媒体业务,媒体常用“迅猛的”“惊人的”等字眼来形容移动通信的发展。
考证过去
移动通信的历史可以追溯到20世纪二十年代,如1921年开通的美国底特律警察移动通信系统和1926年开通的德国列车移动电话系统等,到了五十年代,使用频分多址FDMA的模拟移动电话就已经商用了。这种工作在150MHz或450MHz的大区制无线电话系统是为少数人服务的,但是,它是现代移动通信的基础。美国贝尔实验室在20世纪七十年明蜂窝小区和频率复用的概念后,以贝尔系统为主开展的“高级移动电话(AMPS)经过了将近十年的研制,于1979年成功地在芝加哥市和涅瓦市进行试验测试。日本和欧洲各国也开始研制和AMPS差不多的第一代移动通信系统(firstgeneration1G)是模拟系统,工作于450MHz或8/900MHz频率。当1980年首先引入蜂窝通信概念时,它们主要用于汽车,受限于体积重量与功耗。但当移动电话经不断改进后变得小了,轻了,价格也低了的时候,它们受到人们的注意,开始离开汽车,进入人们的公文箱、手提包,也有被“扛”着的。那时的移动通信技术落后,规模小,费用高,完全不是广大群众所能使用的,很多人认为移动通信在通信网中不可能有主要地位。但也就是这时期,各发达国家开始了下一代移动通信数字技术的竞争。八十年代后期国际电联(ITU)希望能制订第二代移动通信系统(Secondgeneration2G)的统一标准,便于实行全球漫游。各发达国家分别在欧、美、日各自地盘研发出三种时分多址(TDMA)标准的系统,市场份额最大的是欧洲GSM(GlobalSystemforMobilCommunication)标准。就在2G进入市场的时候,美国高通公司(Qualcomon)异军突起,发明和开发了码分多址(CDMA)技术,1993年在美国完成了IS-95的美国标准,进入了2G市场的竞争。2G在1995年以后在全球进入高速发展的时期,其用户总数已超过1G用户的数十倍,带来了上千亿美元的产品市场,到今天,通信产品市场中移动通信产品已占大部分,而且此比例还在不停地增加。未来第三代移动通信(thirdgeneration3G)的市场容量又将数倍于2G。
在这样的背景下,3G从标准制订起就必然要开始一场激烈的国际竞争。为了实现通信的个人化、全球漫游、无缝覆盖的理想,ITU从一开始就希望全球有一个统一的标准,但欧美之间分歧很大,欧洲和日本要用WCDMA(宽带CDMA)制式以便与目前GSM有继承性而美国主流要用CDMA-2000(有时写作cdma2000)以兼容目前的窄带CDMA制式。ITU在2000年5月全球无线电大会上批准无线接入网可以用5种技术标准。我国自主提出的TD-SCDMA的包括其中,也即TD-SCDMA成为全球3G建设选择方案之一。3G的核心形式最终将取决于固定网的升级,可能是全IP网,或是ATM网。在3G发展初期不可能抛弃已有相当规模的2G核心网而重新建立一个新网络,必然通过演进东平滑过渡的方式进行发展。所以在3G发展初期可以使用的核心网主要是基于GSMMAP的核心网和基于IS-41的核心网。
国人渐已醒
我国移动通信无论是模拟制式或是数字制式的引入与世界大多数国家相比在时间上不是太晚,在规模上也不小,种类也不很多。
从1987年中国电信在广州建立第一个模拟移动电话网到现在,我国已经有了5种移动通信网,即A、B、C、D和G网。这5种网各有不同的通信范围和业务功能。A网和B网采用频分复用多址方式FDMA、TACS体制;C网采用CDMA码分复用多址方式D、G网采用TDMA时分复用多址方式、GSM体制。A网和B是模拟网属于1G,C、D、G网是数字网属于2G。其实我国曾经还有两个网,一个是模拟网,另一个是数字网,前者采用AMPS体制,后者采用CDMA体制(即C网),它们是属于部队使用,所以可以称之为军网。不过现在这两个网都交给地方(联通)管理了。
在我国发展模拟制式红火之时的80年代末、90年代初,相继推出GSM、D-AMPS、PDC等采用TDMA技术和以IS-95为代表的CDMA技术的新的数字制式的移动通信系统。这种数字移动通信技术采取先进的信源编码(如话音压缩)和信道编码(如前向纠错)及先进的多址技术使得在数字化的基础上,多种信息得以融合(如话音、短消息等),各种增值业务得以展开(如手机银行、手机上网)等;通过先进的数字信号处理技术,使得信息在传输过程中的抗干扰、抗衰落能力大为增强,传输质量和安全保密性同时得以提高;而先进的多址处理技术使得整个系统的容量大为提高,用同样的频谱带宽,数字移动通信系统可以容纳数倍于模拟移动通信系统的用户数。正因为如此,世界各国政府和企业无不倾力推动这一移动通信的数字化革命,广大用户也积极响应,从而数字化浪潮在90年代席卷全球,仅仅几年的时间我国(不含港、澳、台)模拟移动通信从1987年推出数字制移动通信的1994年,共有用户600多万户。而1994年到2000年,数字用户急速扩到8000多万户。移动通信用户数还在上升,经营移动通信的公司只有努力扩容,容量饱和了,就新开频段来满足客户的需要。
我国在90年代初开始引入GSM系统,从现在的运行状态来看与大洋彼岸的高通公司的CDMA系统相比有一些诸如频率资源紧张、频谱利用率不足和数据等新业务的引入等方面的差距,同时从编织2.5G与3G的角度出发联通公司将建立一个全新的IS-95CDMA新网。
今年5月15日,备受产业界关注的中国联通CDMA一期工程系统设备招标工作结束,5月22日中国电子报用“十厂商分食联通CDMA巨标”为题消息。中国产业经营报7月12日用“CDMA,电信市场的黑马”为题的报道说,5月15日正式与中外厂商的签约,使联通CDMA正式上路。这个整体规模达到5000亿元的大市场似乎终于从海市蜃楼走入现实,成为最有“注意力”的商机。合同的最终签署让包括联通、投标企业,提供芯片、技术专利的高通,以及华尔街在内的投资人等多方人士都长长松了一口气。联通的CDMA项目牵涉到太多的利益,包括经济上的,更包括政治上的。
中国联通人士介绍,CDMA的一期工程的网络容量将达到1515万用户,预计在2001年底或2002年初完工,投资121亿元。而据确切消息说,在未来5年中,由联通引发的市场,包括网络建设、终端手机和服务市场加起来将大约有5000亿元人民币。
6月初在香港举办的2001年3G大会暨第六届CDMA年会上,联通与世界13大运营商签署了CDMA网间漫游谅解备忘录。这无疑是给本已热得发烫的CDMA火上浇油,包括美国、韩国等多个国家的13大运营商基本涵盖了全球所有的CDMA运营商。全球CDMA阵营从此获得与GSM阵营抗衡的可能。
冲刺3G
3G异于2G,主要是数据传输能力大为增强,ITU规定如下:
*高速移动(对FDD:500Km/h;对TDD:120Km/h):144Kb/s
*室外静止或步行时手持机环境(速度30Km/h):384Kb/s
*室内环境(速度3Km/h):2Mb/s
3G与2G比较主要是传输带宽变宽了,其典型带宽为5MHz(2G的带宽仅为其三分之一,即1.6MHz)这样就从无线接入网、用户终端和核心网都要不同于2G。如何建设3G的道路不外有两条:一条是创新式的,把无线接入网、终端和核心网重新进行研发,100%是新的;演进式的,即要用现有的网络系统向3G演进。两种办法比较而言,运营商多愿意后者办法,因为避免了对已有的投资造成损失。
现在仍在高速发展的GSM和IS-95CDMA都有过渡到2.5G甚至3G的演进方案,甚至有产品,GSM向GPRS(通用分组无线业务)和EDGE(增强数据速率改进)技术发展,IS-95向IS-95B(利用的码聚集技术)和IX(多载波)发展。
1980年前后,即贝尔蜂窝概念刚提出来时,我们看不到它的未来,1G的机会在我们眼前白白流失;当2G席卷全球时,我们也只抓住了一个尾巴,在移动通信的市场上,我国生产的基站、网络设备和手机的份额只占2%-5%;现在3G标准开始制定,机会再次来临,我国无线通信标准研究院(CWTS)是第三代伙伴关系计划3GPP、3GPP2这两个标准化组织成员,我国专家,教授刻苦研究提出了适合中国实情的3G方案,试制了3G系统里的配套产品,甚至提出第四代通信系统(fourthgeneration4G)方案。
*我国提出时分双工-同步码分多址TD-SCDMA无线接入系统使用了智能天线(SmartAntena)、同步CDMA(SynchronousCDMA)和软件无线电(SoftwareRadio)通信技术,三种技术的英文名字都是“S”开头因而称为SCDMA,以有别于其他CDMA系统。
SCDMA无线接入系统是目前国际上唯一使用了“智能天线”和TDD双工方式的同步CDMA系统。其占用频带少,发射功率之低是任何系统都难以达到的。总的来说,使用SCDMA无线接入技术将带来如下优势:相对最高的无线频谱利用率;在低反射功率下,有较远的通信距离;设备构成简单,依靠软件无线电,硬件成本较低,因而产品有较高的性能价格比;其灵活性高,便于系统性能的改进,完善和提高(特别是增加新业务)都不需要改变硬件而可以用软件加载来实现。
SCDMA使用时分双工(TDD):上下行链路工作于同一频率,不需要成对的频率,适用于传输上/下行非对称业务的数据,尤其是基于IP的因特网业务,但是终端的移动速度只达到120Km/h,仅适用于较高速的接入环境。此外TDD系统要考虑上/下行时隙保护时间,小区半径限制在10Km左右。
TD-SCDMA最大的优点是它可在现有的GSM平台上平滑过渡到3G。
TD-SCDMA技术规范是我国提出的,是被ITD全套采纳的无线通信标准。
*1998年初,华为公司开始从事WCDMA基站系统的研发工作目前正在进行WCDMA产品的开发研制工作,具体部分分为无线接入网络RAN,RAN包括基站NodeB和无线网络控制器RNC。
*2000年,中国连宇公司向3GPP2提出LAS-CDMA(大区域间同步码分多址)方案,该方案在扩频码的构造上实现了突破,通过“无干扰”时间窗内的同步作用使干扰大大减少,具有频谱效率高、传输数据率高和适合高速移动环境等优点,可在1.25MHz带宽上提供5.53Mb/s的数据传输率,能适应分组交换及移动网向全IP发展的要求,为实现未来(4G)大容量、高数据速率的移动通信系统提供了一个较为可行的方案。我们(绝非业内人士),在杂志上看到上面三段消息后,希望业内的大公司、大工厂不要一味紧跟那些跨国大公司后面“摇旗呐喊”;而应更多的响应(移动通信)业内一些专家教授和社会的呼吁,多支持国内的研究、研发和试制部门的工作,争取在5-10年内从根本上改变我国移动通信发展依赖外国的局面,建立起我国移动通信真正的民族工业,我们不愿看到3G重蹈3G繁荣的移动通信市场、成功的运营业和不发达的移动通信制造业之复辙。
曾经的心痛
有两个一新一旧的失败范例
中国经营报7月17日题为“美国电信老大,宽带受挫”一文中提到,经过1984年一分为七之后保留原公司名称AT&T(美国电话电报公司)只能经营长途电话业务,面对国内还有几家公司的竞争,AT&T处境很难。AT&T公司首席执行官高价与别人争购第一媒体公司和电视通讯公司,接着利用它们的电视线路改造成双向、交互式的电缆,从而抛开地方电话公司的关卡,实现一线三用(即宽带上网、打电话及看交互电视)的强大宽带功能。但是这项工程耗资巨大,且吸引人们利用宽带上网的人数增长并没有预想的多,尤其它持的很大股份的宽带上网服务公司亏损更是进一步扩大,到目前为止,AT&T仅吸引了70万宽带用户,同时背负650亿美元的债务,使AT&T深陷宽带危机而不能自拔。7月9日美国通讯广播公司(COMCAST)向AT&T的宽带业务部发出愿意以450亿美元的予以收购的信息。
回顾我国移动通信发展的历程是第一代移动通信制式较多,有美国的AMPS,英国的TACS,北欧、日本的制式等。我国科技人员分析对比根据国情选用了TACS系统,购买国外设备建设移动通信网,设备制造厂也与外国公司合作生产(装配)了部分系统设备和手机。研究部门也研制了部分设备,但由于种种原因,都没有成为气候。到了第二代,国际上主要是GSM、CDMA两种制式。在建立第二代移动通信网之前,我国分别在嘉兴、天津进行了GSM、CDM的试验,测试了各种性能。由于GSM标准成熟较早,我国开始选用了GSM系统,后来联通公司又引进了CDMA统,在第二代移动通信建设中我国制定了较为完整的技术体制和标准系列,为第二代移动通信网络的发展提供了有利条件。与此同时,设备制造商如华为、中兴等公司也参与标准的制定工作,这样他们就推进了产品的开发生产,使我国民族产业在国内外市场占有一些比例。在制定第三代移动通信的标准时我国的相关领导和广大技术人员,明确认识到这是改变我国在移动通信业局面的重要机遇,组织相关技术人员积极参加3G标准制定工作,成立了IMT-2000RTT(无线传输技术)评估组,并先后向国际标准组织提出了具有自主知识产权的TD-SCDMA和LAS-CDMA。TD-SCDMA已成为国际上3G的三大主流标准之一,LAS-CDMA也成为3G国际标准组织的后备标准。设备制造厂商在积极参加标准制定的同时,努力开发产品,取得较好进展。尤其是中兴、华为开发的产品不仅在国内可以提供运营商使用,而且在国外也占有一定位置。
3G改变中国通信格局
关于3G的发展,三年前我国政府部门已确定了“冷静、稳妥、科学、求实”和“积极跟进,先行试验,培育市场,支持发展”的3G及3G产业发展的基本方针与原则。信息产业部于2002年出台了中国第三代移动通信系统的频率规划,时分双工获得了55+100=155MHz的频谱,FDD获得了120+60+(170)=180~C350MHz的频谱。这充分体现了我国政府对具有自主知识产权的时分双工标准体制的重视与支持。
根据政府确定的基本方针与原则,2001年6月22日信息产业部成立3G技术试验专家组(3GTEG),负责实施3G技术试验,专家组由来自国内的运营、设备制造和科研院校的专家组成。信息产业部六个司局组成3G领导小组。试验工作分两个阶段进行:第一阶段,在MTNet(移动通信实验网)进行;第二阶段,在运营商网络和MTNet进行。截止2003年底,已对WCDMA,TD-SCDMA,2GHzCDMA20001x完成了第一阶段试验工作,结论是系统基本成熟,终端尚存在一定问题需要改进。2004年进行第二阶段试验。
国际电联ITU-R在1985年,就开始研究第三代移动通信的技术和标准。其目标是统一全球移动通信标准和频段,实现全球漫游,提高移动通信的频谱利用率及数据传输速率,满足多媒体业务的需求。1998年,国际电联ITU向全世界征集第三代移动通信世界标准草案,共征集了来自美、欧、中、日、韩等国家和地区的16种3GRTT(第三代移动通信无线传输技术)标准提案。在提案评审和筛选过程中,国际电联根据对3G标准的要求,对3G标准提案进行了长达两年的评估、仿真、融合、关键参数的确定工作,通过了包括中国提案在内的5个无线传输的技术规范。目前,国际上共认的3G主流标准有3个,分别是欧洲阵营的WCDMA、美国高通的CDMA2000和中国大唐的TD-SCDMA。
三种标准一经确定,就展开激烈的争夺战。这三种技术标准都各有自己的特点。作为中国大唐设计的TD-SCDMA标准,具有多项明显优势的特色技术。采用TDD模式,收发使用同一频段的不同时隙,加之采用1.28Mb/s的低码片速率,只需占用单一的1.6M频带宽度,就可传送2Mb/s的数据业务。该标准是目前世界上唯一采用智能天线的第三代移动通信系统。智能天线的采用,可有效的提高天线的增益。它特别适合于用户密度较高的城市及近郊地区,非常适用于中国国情。
2004年下半年至2005年,将是决定中国3G商用启动的重要时期。随着3G商用的日益临近,国内几大运营商首先应考虑如何针对自己既有的固定和移动网络与核心网络平台、核心业务能力,在取得3G运营执照后能按NGN演进发展的思路,拿出快速应对3G或3G演进发展业务及所谓全业务竞争的有效务实对策,并以市场需求驱动为导向,通过细分市场开发对用户更有吸引力的应用。一旦发放新牌照,市场格局必将重新划分,几大运营商的竞争将更为激烈,同时,必会因建设新网络而掀起新的投资,设备制造商将成为最大的受益者。一旦3G启动,整个通信行业的产业链会高速旋转起来,我国通信设备制造业将由此实现第三次突破。
1)当前移动通信课程大多数教材教学内容的编排都非常零散,且学习的很多内容都已过时且脱离实际,不能及时的适应市场的要求,不利于学生吸收先进的技术;
2)很多教师是刚毕业的学生(研究生、博士),且没有工程经验,在实际的移动通信教学工作中,普遍存在着学生掌握的知识及实践能力和实际工程应用之间有较大差距的问题。研究如何缩小这种差距,提高学生综合实践能力,以更好的服务于社会具有重要的意义;
3)教学方法落后。目前,许多院校的移动通信课程采用“多媒体+板书”的教学模式。课堂上以教师为主,只注重知识的传授。由于上课人数多,导致教师与学生之间缺乏互动,不能及时了解每名学生的学习状态。一方面学生学习兴趣下降,另一方面会导致学生不思考、不主动学习,成为一个被动接受知识的容器,主观能动性根本无法发挥;
4)实验内容脱离实际。移动通信通常采用模块化的实验箱来完成,一般都是一些验证性的实验,比如:信道编码与解码、直接序列扩频通实验等。这些实验内容很难组合和设计一些综合性的实验,仅仅能验证一些以前在理论课学习过的知识,而且与现实的手机用户、基站和移动交换中心等元索组成的移动通信系统差别较大。很多信号处理过程都被集成在模块中,学生无法观察移动通信网络中信号的传输和处理过程,理论和实际无法结合,做完实验后学生对于实际的移动通信系统还是缺乏感性认识。
2.课程教学改革方法
2.1更新和优化教学内容
移动通信这门课程的主要内容可以分为三部分:一是基本原理,包括移动信道、数字调制技术、抗衰落技术和组网技术;二是典型的移动通信系统,包括GSM和CDMA移动通信系统;三是移动通信中的各类新技术,包括软件无线电、智能天线和OFDM等。另外,移动通信技术更新速度快,目前2G的手机用户仍占大多数,3G的手机用户已经突破4亿,而4G的TD-LTE牌照已经发放,目前用户突破1000万,未来几年2G、3G与4G将是互为补充、长期并存的状态。不断增多的教学内容和有限的学时之间的矛盾日益明显。为解决这一矛盾,在教学中采取以社会需求为原则优化教学内容。随着移动通信产业的发展,特别是3G和4G系统的应用,未来几年内通信行业人才需求会更加旺盛,特别是移动互联网、移动增值软件开发、移动通信工程类人才的需求缺口很大。课程内容需要删除过时的内容,减少理论部分,增加3G、4G移动通信系统内容重新构建新的教学体系,使教学内容能适应移动通信技术的不断发展,以满足社会的需求。
2.2教学方法和教学手段的改革
适当的教学方法是整个教学活动实施过程中的关键部分,为了在课堂上形成良好的学习气氛,充分调动学生的学习积极性,就必须尝试新的教学方法,让学生对每节课都充满期待,变被动学习为主动学习。
(1)多媒体教学法
为了最大程度的提高学生的学习兴趣,在课堂教学中充分的整合文字、声音、图像、FLASH动画、视频等网络资源,利用多媒体教学方法生动直观地呈现教学内容。
(2)专题讲座
在移动通信的教学中,可以将一些内容根据课时的情况分成几个专题,如移动通信的概述、移动通信网、移动通信的电波传播、GSM数字蜂窝移动通信系统、CDMA数字蜂窝移动通信系统、3G等等。并插入案例讲解(包含乡村、城市),案例分析及网络优化综合专题。每个专题可以采取以下方法授课:教师先给学生讲解问题产生的背景,向学生引出问题,然后讲解其基本原理,阐述问题研究的进展情况,最后,教师就该专题进行总结。
(3)专业报告
请专业人士做报告,企业或者研究机构的专业人士对移动通信系统有更深刻的认识,以此可以从不同角度讲述移动通信系统的理论和应用。但这种方式还存在着诸如专业人士的选择,结合学生实际情况的课题选择以及课时等问题。
(4)讨论式教学法
可采取讨论的形式,以学生为主、教师为辅的课堂教学方法,以便充分调动学生的主观能动性,充分发挥学生的想象空间。
(5)课外自主学习
由于学时有限,移动通信课程的很多内容无法在课堂上深人展开,还可以引导学生利用课外时间自主学习。例如,为学生介绍一些比较大的通信行业论坛,学生可以通过网络获取最新的一些资讯。还可以根据课程内容布置课外作业,鼓励学生对自己感兴趣的内容进行研究,培养学生自主学习能力。
2.3实践教学改革
(1)实验环节
目前实验是采用实验箱或软件仿真的形式,以前主要做一些验证性实验,因为实验仪器、步骤和方法的选择基本固定,实验内容与实验设备与真实的工程实践相差较远,不利于学生应用能力的培养,因此这部分的课时量我们会相对的减少,增加了一些综合性、设计性的实验。加强课程、学科之间的相互渗透,设计一些综合性实验先将“高频电子技术”、“通信原理”、“移动通信技术”三门课程的实验课程打通,以训练学生综合分析能力。在此基础上,学生掌握了通信的基本框架和基本原理,为课程和毕业设计做铺垫。
(2)实践环节
1)以南京润众的移动通信设备为平台,进行相应的实训和实验项目的研究开发。设置一些相应的课程设计或者让学生以现有的设备做毕业设计,以此来锻炼学生实际分析问题和解决问题的能力。有利于学生复习、巩固、综合运用所学知识,培养科学研究能力。2)与企业建立校外实习基地。按照学生的认知习惯,首先到企业认识移动通信系统;其次在实验实训室和校外实训基地进行操作技能和应用能力的培养;最后学生查阅有关技术资料,完成一个移动通信系统的配置方案,在基站实验中,要求学生认识基站基本机构,了解基站安装一般要求;认识室内同轴避雷器与馈线的连接;认识天线、馈线的基本结构与连接方式;认识天线、馈线系统的工程安装。
2.4考核改革
以往评价学生课程学习的好坏通常是期末考试。然而一次考试决定学生成绩是不够准确的。应当改变单一的期末评定方式,使其变为:(期末考试成绩)+(平时作业)+(论文或参与讨论主讲者)+(实践)的评判方式。这样的方式可以与教学过程相匹配,而且也比较全面地评价学生的成绩,并且可以提高学生的学习兴趣、提高学习的自觉性、变被动学习为主动学习、而不是只追求一次成绩的高低。
2.5重视就业指导
在课程运行过程中不定期的安排学生《就业指导》课程,让学生在学习过程中就可以对通信行业及相关企业有充分了解,同时对移动通信行业的人才需求和就业情况有了解,让学生知道自己该学什么,做什么,给自己一个明确的定位。通过以上教学改革,充分调动了学生的学习积极性,提高了学生分析问题,解决问题以及创新思维能力。教学改革不是一成不变的,为培养出具有较高知识水平和较强实践能力的学生,教师根据实际应用情况进行调整和改进,不断提高教学水平。
3.结束语
4G移动通信技术现阶段已经脱离了研发阶段,已经渐渐的投入了使用,但仍属于使用的初级阶段,在使用的过程中还会出现种种预想的、或新的问题,要实现4G移动通信技术更好的发展,就必须解决掉使用中出现的问题,解决这些问题需要一定的时间,相信通过专业人士的共同努力,问题的解决指日可待。这里就4G移动通信技术在发展过程中存在的问题进行探讨,主要有以下四个方面:
1.1完善第四代移动通信系统中的关键技术难度大、时间长由于第四代移动通信系统中涉及的关键技术较多,各关键技术是否相互兼容对第四代移动通信系统的完善具有至关重要的影响作用,而完善各关键技术是十分有难度的。因此,要真正实现所有关键技术的融合及完善过程是极为漫长的,要完善第四代移动通信系统并不是当前短期能实现的目标。
1.2在应用过程中实现第四代移动通信系统理论速度的难度大虽然4G移动通信技术扬言比以往的无线通信网络要增速很多,但在真正投入使用后效果能否达到人们的预期,还要通过实践为证明。在投入使用的4G移动通信技术,虽然在速度方面显现一定的优越性,但这还要受到移动终端设备等条件的限制,因此其理论使用速度能否真正实现还要继续进行研究和探讨。
1.3第四代移动通信系统的研发与应用易受市场限制现在全球几乎都处于市场经济环境当中,供求关系决定着某样商品能否得到发展,4G移动通信技术也同样如此,由于近些年人们对4G移动通信技术的渴求,该技术得到了很好的发展,且发展速度较快,但如果消费者们厌倦了4G网络,或4G网络不能够再继续满足人们的使用需求,那么它将被消费者淘汰,其研究和发展也就更无从谈起。
1.4第四代移动通信系统发展的一系列配套设施完善难度大在第四代移动通信系统的发展与实际应用中,首先除了解决其中所涉及的相应关键技术之外,还必须完善4G移动通信系统的一系列配套设施,确保在4G移动通信技术在使用过程当中,其相关的领域跟踪与配合都较为完善,这就涉及了一系列的技术、资金等问题,包括基础设施的更新改造、旧有设备的兼容等等。
2.4G移动通信技术的发展
基于4G技术的发展要求,更多先进技术投入到4G研究中,其未来的发展前景简述如下:
(1)实现多个用户的精准识别。用户是4G技术服务的主体,保障4G技术的工作效率,必须确保4G技术能够准确识别服务用户,即使同时存在多个用户,4G技术仍旧需要保持精准识别。
(2)自主报错,自动修复。4G技术的运行需要借助移动网,借助相关处理器,实现4G技术的自主报错和自动修复。优化4G技术的运行环境,提高通信质量,防止4G技术受过多网络错误干扰,降低报错频率。
(3)移动通信零干扰。干扰是4G移动通信的主要影响,现代运用的交互干扰抑制技术,只能尽量降低信号干扰,不能保障通信无干扰,特殊情况下还是会对4G技术造成冲击干扰,因此,移动通信零干扰成为4G技术主流发展的内容,既要确保信号质量,又要做好防干扰工作,提高4G的整体结构,营造良性环境。
(4)漫游多区域通信网。多区域漫游,是4G技术未来发展的一大特性,在4G技术的支持下,实现多项通信网络的漫游,在网络状态下,实现双向流通,实现不同网络结构的正向发展,也可以实现逆向融合,改革4G技术的漫游服务,升级移动网,推进4G技术的换展。
(5)无线电的高效实现。4G技术的高效性,始终是发展的项目,将4G技术融入无线电发展,支持快速通信,体现节能降耗的特性。
3.结语
Hawkins给孤立点的定义是:基于数据集中及大部分正常数据当中,孤立点是非常特殊的一部分数据,因为它与正常数据存在很大的差异性,同时这些数据常表现为不属于随机偏差,而是在不相同的机制作用下而形成的,存在尤为深远的意义。基于聚类算法当中,也对孤立点下了定义,即为:孤立点是数据对象当中的噪声数据。通过孤立点检测算法,可以发现孤立点的行为和正常行为之间存在很大的差异。比如:人的身高数据呈现负数,这极有可能是在记录数据的情况下发生错误而形成的孤立点;对于职业篮球运动员来说,其身高数据通常比普通人高,因此被视为孤立点,这是因为数据自身存在的因素所呈现的结果。孤立点的研究工作极具挑战性,主要是因为:其一,在数据分析层面,由于孤立点的存在,导致分析结果会产生极大的影响。其二,在实际生产过程中,孤立点分析能够对其取得至关重要的作用。对于孤立点的检测方法,主要分为两大类:其一是,基于距离的孤立点检测方法,包括基于索引的算法、嵌套循环算法等;其二是,基于密度的孤立点检测方法。其中,对于基于密度的孤立点检测方法来说,均是以局部孤立因素的计算为依据,并且将一些拥有非常高LOF值的数据对象视为孤立点。换而言之,便是此方法是以LOF数据为依据,进一步对一个数据是否为孤立点进行判断。
二、孤立点检测在移动通信数据分析上的应用探究
2.1实验数据选取。以某无线通信网络公司的实际通信数据作为实验数据,通过孤立点检测方法对这些数据集进行分析,同时利用数据预处理功能对数据集进行选取,进一步从中选择一部分数据进行实验。在数据预处理之后,提取路测数据,并在路测数据当中选取和平均接受电平存在联系的属性,在数据的选取上使用的方面为随机取样方法。对于平均接受电平,主要包括了两个属性,其一为上行链路;其二为下行链路。它们可当作是功率控制及切换过程的参考依据,参数取值范围为(-110dBm,-48dBm),将通信信号电平数值向0至63之间的某一个RXLEV值进行映射。基于非连续性发射的情况下,RXLEV上行链路电平属性为full,下行链路电平属性为SUB。对于SUB指标来说,主要的目的是对特定通话时隙的均值进行测量;对于FULL指标来说,主要测量的是所用载频当中全部时隙的均值。因为移动用户提交的测试报告当中,FULL指标值存在不准确的缺陷,因此本次研究使用SUB指标中的数据集作为实验标本。
2.2实验结果分析。对于孤立点检测的性能指标,主要体现在两个方面:一方面,准确性。指的是能够实际检测得出的孤立点所占的比重,度量标准为准确率。另一方面,处理性能。指的是孤立点检测方法进行数据分析时的速度。本组试验将孤立点检测时间作为度量标准。对于实验结果,主要通过检测时间比较与检测准确性进行描述。在实验数据方面,分别从数据集当中以随机的方式抽取6组数据对象,且这些数据对象在规模上呈现逐渐递增的趋势,进一步采取实验。可知:第2列说明,每组数据对应的孤立点检测时间,第3列说明被剪枝数据所占的比重。利用本次研究孤立点检测方法与传统的以嵌套循环为基础的孤立点检测方法进行比较,两组检测时间的差异表明,本次研究所使用的检测方法,在检测性能方面明显由于传统检测方法;鉴于此,本次实验有效。
三、结语