现代通信新技术

第十三章现代通信新技术2025/5/30121世纪通信技术的发展趋势面向21世纪通信的两大通信平台

光纤通信平台：

无线通信平台：超大容量、超长距离 宽带、移动关键技术：波分复用、 关键技术：CDMA、智光纤放大器 能天线、软件无线电IPover?2025/5/30221世纪电信网的发展趋势

无线通信热点之一：个人通信1986年CCIR制订FPLMTS，以个人全球通信为目标，首次提出个人通信概念 1986年CCITT讨论UPT（全球通用个人通信）1989年英国政府发放许可证建立双向个人通信网，首次出现PCN名词90年代以来，美国提出个人通信业务（PCS），或个人通信系统（PCS）但是，到底什么是个人通信？CCITT

－个人的移动性和终端移动性分开 －着重于个人的移动性，用户号码可以在任何终端上使用 －无线接入不是必要的条件 CCIR、欧洲PCN、美国PCS

－个人的移动性靠终端的移动性实现－移动通信网作为个人通信网的底层网络结构－无线接入是必要的条件以无线接入为基础的个人通信叫做无线个人通信

WirelessPersonalCommunications

2025/5/303通信的发展目标---个人通信目标是实现：个人通信系统(PCN)无论任何人

(Whoever)在任何时候

(Whenever)在任何地方

(Wherever)与另一个人

(Whomever)进行任何类型

(Whatever)2025/5/304个人通信是新的挑战个人通信(PC)：任何人在任何时间与任何地点以任何形式的通信“任何时间”要求支持动中通:无线通信是前提

“任何人”要求支持巨大用户量:频谱资源有限

“任何地点”要求无缝覆盖:传输能力有限

“任何形式”要求多媒体:处理能力有限

2025/5/305个人通信的发展基础新一代集成电路新一代信息处理新一代卫星通信新一代移动通信新一代广播电视新一代无线接入新一代信息网络与服务新一代光纤通信2025/5/306信息社会的PC时代第一个PC时代1980年～2000年PersonalComputer第二个PC时代2001～2020年PersonalCommunication第三个PC时代2020～2040PowerChip(?)2025/5/307卫星通信 高轨道卫星通信特点：同步轨道、静止卫星、容量大、质量好、功率受限信道用途： －国际长途 －海事卫星 －电视广播 －军事通信 中低轨道卫星通信特点：距离近、地面设备简单灵活，非静止轨道，要求跟踪用途： －非实时信息传送 －遥感 －侦测 －卫星移动通信2025/5/308卫星通信导航和定位

四大卫星导航系统中国的北斗导航系统和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。北斗卫星定位导统系北斗卫星定位导统系由四颗(两颗工作卫星、两颗备用卫星)北斗定位卫星、地面控制中心、北斗用户终端三部分组成。2025/5/309移动卫星通信系统卫星通信的概念

卫星通信是指地球站（也可能是手持终端）之间或地球站与航天器之间利用通信卫星转发器实现的无线电通信。主要包括：卫星固定通信(FSS)

卫星移动通信(MSS)

卫星直接广播(BSS)

卫星中继通信2025/5/3010卫星通信系统组成空间段：转发无线电信号，要求放大，且尽量无失真，无噪声；地面段：放大、发射、接收信号等；监控中心：保证通信卫星正常运转，通信网络正常工作，对地球站的方向图、功率和频率进行监测。2025/5/3011空间段2025/5/3012地面段2025/5/3013用户段2025/5/3014卫星通信系统工作方式A）双星双跳：用于国际通信，两个地球站看不到同一颗卫星，传输时延大；B）单星双跳：用于星形网，平时不通信，需要时进行通信，不允许国内话音通信，用于数据通信。2025/5/3015卫星通信的业务类型

ITU(InternationalTelecommunicationUnion)定义三种业务类型：固定卫星业务FSS(Fixedsatelliteservice)移动卫星业务MSS(Mobilesatelliteservice)广播卫星业务BSS(Broadcastingsatelliteservice)2025/5/3016世界卫星通信的发展1997年世界卫星市场销售额512亿美圆，预计2007年达到1900亿美圆截止1999年底，全球300颗同步卫星提供60%的州际通信和100%国际电视转播全球在轨转发器4467个，正在建造的转发器1793个发展经历了：从模拟→数字;从窄带话音→宽带综合业务;从FSS→MSS;从C波段→Ku、Ka波段。2025/5/3017世界通信卫星的发展-亚洲区2025/5/3018移动卫星通信系统早期：同步卫星（国际海事卫星组织IMASSAT-A、B、C、M）卫星信号弱，主要为船载或车载终端。近期：中、低轨道卫星“铱”（Iridium）星系统(Motorola)77（66）颗卫星组成，50亿美圆全球用户5.5万（中国900个）终端：$3500,通话费，7$/分

1998投入使用，2000.3.18停止服务“全球星”（Globalstar）系统

48颗卫星组成，17亿美圆终端：￥1，5800,通话费，10￥/分2025/5/3019卫星导航系统

四大卫星导航系统中国的北斗导航系统和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。北斗卫星定位导航系统北斗卫星定位导航系统由四颗(两颗工作卫星、两颗备用卫星)北斗定位卫星、地面控制中心、北斗用户终端三部分组成。2025/5/3020四大卫星导航系统

中国的北斗导航系统和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。美国的第二代GPS卫星导航系统欧盟的伽利略卫星导航系统俄罗斯的“格洛纳斯”导航系统北斗二号导航卫星导航系统2025/5/3021中国卫星通信的发展中国第一颗试验卫星“东方红一号”于1970年4月24日发射成功，重37Kg，运转周期110分钟，绕地球一周，以旋极化的全球波束向全球广播“东方红乐曲”。1972年我国邮电部租用国际第四代卫星(IS-IV)，引进国外设备，在北京和上海建立了四座大型地球站(30m)，首次开展了商业性的国际卫星通信业务。1975年后建成了北京，南京，乌鲁木齐，昆明，拉萨等地球站。先后利用法国，德国提供的交响乐卫星和国际IS-V卫星成功地进行了各种通信业务的传输试验。证明研制的地球站主要技术性能达到国际标准。1984年4月8日成功发射第一颗同步轨道试验通信卫星“东方红二-1”定位在125°E，重433Kg，携带2个8W的C频段转发器，以全球波束辐射，中心波束为23.4dBW，工作在C(6/4GHz)频段。通过这颗卫星开通了北京至乌鲁木齐，昆明，拉萨三个方向的数字电话，中央人民广播电台和中央电视台对新疆、西藏、云南等边远地区传送了广播和电视节目。2025/5/3022中国卫星发展史（续）1986年2月1日“东方红二号-2”成功定位在103°E，携带2个C频转发器，以区域椭圆波束(中国地形)辐射传送，重433Kg，中心波束为34.5dBW。携带2个8W的C频段转发器，以全球波束辐射，中心波束为23.4dBW。通过这颗卫星开通了电视，广播，数字电话，电报，传真等各项国内卫星通信业务。标志着我国的卫星通信从试验、试用阶段进入实用阶段。1988年3月7日“东方红二号甲-1“简称“东二甲-1”，对外称“中卫一号“定位在87.5°E，波束中心指向101.7°E，34.11°N，中心波束为36dBW。4个C频段转发器，二个8W，二个10W，以区域椭圆波束辐射传送。卫星重441Kg，寿命7年。1988年12月22日，在110.5°E发射了相同的一颗卫星。这两颗卫星的定位精度，通信容量和工作寿命都有所提高。1990年2月4日“东方红二号甲3“简称“东二甲3“，对外称“中卫三号“定位在98°E，波束中心指向103.23°E，33.84°N，中心波束36dBW。4个C频段转发器以区域椭圆波束辐射传送。卫星重441Kg。1991年12月28日“东方红三号”发射但卫星定位失败。1993年7月“中星五号”卫星启用，定位115.5o，播出8个省级节目。2025/5/3023中国卫星发展史（续）1996年7月3日『亚太一A』在西昌发射中心成功发射，本卫星和『亚太一号』相同为C频段双极星，定位于东经134°E，台湾地区信号覆盖强度为37dBm，接收容易。1997年5月11日新的“东方红三号”又称为“中卫6号”发射成功，它是新型大功率的卫星，携带24个C频段转发器，定位125°E。1998年5月30日新的“中卫一号”发射成功。它是第一颗携带Ku频段的新型大功率的卫星，携带18个

C频段转发器，定位在87.5°E。1998年7月18日“鑫诺一号”发射成功。携带14个Ku频段转发器和24个C频段转发器和一对C-Ku频段互联转发器，定位在110.5°E。

2003年5月23日“北斗一号”第三颗卫星发射成功，预计用户30万。

2003年10月21日11时16分，太原卫星发射中心用“长征”四号乙运载火箭成功地将中国与巴西联合研制的第二颗“资源一号”卫星和中国科学院研制的“创新一号”小卫星送入太空。火箭发射13分钟后，“资源一号”卫星进入太阳同步轨道。火箭继续飞行约40秒后，“创新一号”卫星与火箭分离，进入预定轨道。2009年4月15日“北斗二号”卫星发射成功2025/5/3024中国卫星发展史（续）

2003年，我国已建成：(1)国际卫星通信地面站二十座；(2)国际双向电路万余条；(3)国内卫星地球站四十多座；(4)国内双向电路30000条；(5)通信使用的转发器36个；(6)卫星专用通信网近百个；(7)VSAT地球站万余个；(8)广播电视节目四十余套；(9)与通信合计使用约80个转发器。台湾：“中华一号”，“中华二号”和“中华三号”“中华一号”：

1999年12月由雅典娜一型火箭运载的“中华一号”卫星在佛州卡纳维拉尔角46号发射场发射升空，并顺利进入任务轨道。该卫星用于科学研究“中华二号”：对地观测，2004年6月发射“中华三号”：军事应用2025/5/3025卫星应用通信广播中继卫星导航卫星遥感（对空和对地遥感）气象观测地球资源勘探、海洋监视侦察（包括照相侦察和电子侦察）、预警支持载人航天远程教育、远程医疗2025/5/3026卫星应用实例卫星视频广播业务

(1)点对多点的TV节目分配

(2)点到点的传输

(3)点对多点的直接到户(DTH)广播方式电话等交互式业务在地面网无法覆盖的地区使用。信号传输时延长。必须有回波抑制器。发展方向：支持高数据传输速率；支持多路电话信道；支持电视会议和可视电话；可传输图像；提供语音/数据/视频综合业务。数据通信和Internet业务采用分组交换的模式。典型例子为VSAT系统用于主站和小站之间的数据通信。卫星链路差错率高，采用FEC和数据交织。

移动通信业务具有大范围的无缝覆盖能力，为“唯星用户”服务，发展中国家的基本通信。2025/5/3027移动通信 蜂窝系统无线通信最成功的应用第一代：模拟 第二代：数字 第三代：多媒体

寻呼系统无线通信最大众化的应用 其它无线移动系统集群系统无绳电话系统无线数据系统无线ATM系统无线IP系统2025/5/3028移动通信系统---以蜂窝移动通信系统为例2025/5/302921世纪电信网的发展趋势

20世纪 21世纪业务方式 以音频为主的单媒体 以视频为主的多媒体干线传输 微波 光纤用户传输 有线 无线复接方式

PDH SDH交换模式

STM ATM网络方式 三网鼎立 三网合一2025/5/303021世纪电信网的发展趋势

面向21世纪通信的三大革命以干线（包括部分支线）传输光纤化为标志的光纤革命以SDH、ATM和IP为标志的数字革命以个人通信和无线接入为标志的无线革命2025/5/303121世纪电信网的发展趋势

面向21世纪通信的两大通信平台光纤通信平台： 无线通信平台：超大容量、超长距离 宽带、移动关键技术：波分复用、 关键技术：CDMA、智光纤放大器 能天线、软件无线电IPover?2025/5/303221世纪电信网的发展趋势

——个人通信1986年CCIR制订FPLMTS，以个人全球通信为目标，首次提出个人通信概念 1986年CCITT讨论UPT（全球通用个人通信）1989年英国政府发放许可证建立双向个人通信网，首次出现PCN名词90年代以来，美国提出个人通信业务（PCS），或个人通信系统（PCS）但是，到底什么是个人通信？CCITT

－个人的移动性和终端移动性分开 －着重于个人的移动性，用户号码可以在任何终端上使用 －无线接入不是必要的条件 CCIR、欧洲PCN、美国PCS

－个人的移动性靠终端的移动性实现－移动通信网作为个人通信网的底层网络结构－无线接入是必要的条件以无线接入为基础的个人通信叫做无线个人通信

WirelessPersonalCommunications2025/5/303321世纪电信网的发展趋势

——无线接入技术关键－多址 －有效性与可靠性 －组网－蜂窝 －信令与空间接口高层无线接入 特点：－蜂窝范围大－复杂的信道处理（纠错、均衡、分集）－快速移动 －无线交换 －功率大－成本高－低速语音编码低层无线接入特点：－蜂窝范围小－简单的信道处理－慢速移动 －有线交换－功率小－成本低－中速语音编码（32Kb/sADPCM）2025/5/303421世纪电信网的发展趋势

——无线ATM无线ATM的发展背景－－ATM方式是未来通信网发展的必然趋势－－可移动多媒体业务的发展与普及－－无线频谱资源的更加合理利用无线ATM的技术关键－－窄带化技术（低到几Mb/s）－－抗误码技术－－按信源的信息量动态地分配带宽无线ATM的应用前景－－军事通信、多媒体通信2025/5/303521世纪电信网的发展趋势

——扩频技术扩频多址技术的缺点：非正交性(Non-orthogonality)

优点：坚韧性(Robustness)

坚韧性体现在：－－抗多径

－－抗干扰－－蜂窝分割的频率再用－－扇区分割的频率再用前沿技术：时空联合处理、智能天线、多用户检测

2025/5/303621世纪电信网的发展趋势

——软件无线电当前无线系统在硬件及软件上存在的问题：－多种标准、多种制式、多种协议、多种方案－困难:－－互连互通难

－－设备更新难－－研制开发难能否搞成一个通用的无线系统： －－硬件是公用的，除了天线和RF前端外，其它都是DSP

－－所有无线通信过程都用软件实现，而软件环境是开放的 －－无线协议都遵循一个公共的WirelessOSI分层结构软件无线电的关键技术－－多频段天线及RF前端技术－－直接式数字上、下变频技术－－高速DSP技术－－标准化无线协议及协议转换技术软件无线电的应用前景 －－多模手机－－通用无线平台－－通用抗干扰军用电台2025/5/303721世纪电信网的发展趋势

——第三代移动通信第一代 －模拟话音 －NMT，AMPS，TACS第二代 －数字话音＋低速数据（小于64Kbps)

－GSM,PDC，IS-95，IS-136（D-AMPS）第三代 －多媒体业务（小于2Mbps） ＋第二代业务 －UMTS/IMT-2000

IMT－2000简介

1985年国际电联就开始研究FPLMTS，1996年正式更名为IMT－2000

国际移动通信系统，工作频段2000MHz，使用日期2000年

IMT－2000特点 全球性综合性兼容性灵活性

2025/5/303821世纪电信网的发展趋势

——第三代移动通信RTT标准的主要建议WCDMA

欧洲把二个标准溶合成TDD/FDD，得到日本、美国、韩国支持，将会成为主流cdma2000

美国提出，和IS-95兼容TD-SCDMA

中国提出关于市场定向

电话？多媒体？视频业务？Internet？关于体制标准 全球一个标准？还是一个标准族？关于上下兼容 要和第二代兼容。关于知识产权 各国都希望国际标准中涉及的技术必须是开放的。2025/5/3039WLAN标准IEEE802.11（97年，草案，1/2Mbps）IEEE802.11a（99年，54Mbps，正交频分复用）IEEE802.11b（99年，11Mbps，主要标准）IEEE802.11g（20Mbps）无线传输媒体访问技术：CSMA/CA适应环境：小范围慢速移动、不宜布线的场合应用场合：有线LAN的扩展；建筑物之间的互连，特殊的网络应用（无线对等网络）

无线局域网WLAN2025/5/30402.4GHz频率跳动扩展频谱1Mbps2Mbps2.4GHz直接序列扩展频谱1Mbps2Mbps红外线IR1Mbps2Mbps

2.4GHz扩展5.5/11Mb

5GHz频率扩展6-54Mb分布式协调功能（DCF）点协调功能（PCF）本地链路控制无竞争服务竞争服务MAC层PHY层无线局域网WLAN2025/5/3041传输技术红外线（定向光束、全方位发射、漫反射）扩频（直扩DSSS和跳扩FHSS）窄带微波正交频率调制OFDM无线局域网WLAN2025/5/3042基本服务集BSS（basicserviceset）WLAN的最小构成模块，包括一些使用相同MAC协议和竞争共享介质的站点BSS可独立，也可通过一个访问点（AP）连到主干网上BSS一般对应一个单元（一个覆盖区域）扩展访问集ESS（extendedserviceset）包括多个BSS。它们由AP和一个分布式系统（如以太网）连接。相对于LLC层，ESS是一个单独的逻辑网络。WLAN的有关名词2025/5/3043AP1AP2f1f2ABSSBSSDSESS基本服务集BSS扩展访问集ESSWLAN的基本服务2025/5/3044WLAN主要的网络结构形式无中心的对等网络（自组WLAN：Ad-hoc)接入点连接的网络(多区WLAN：AP接入）（目前使用的主要形式）无线网桥桥接的网络WLAN主要的网络结构形式2025/5/3045 —所有站点共享和竞争同一个无线信道（CSMA/CA）

—任意站点间经无线信道直接通信

—逻辑上为共享信道的以太网虽共享信道，但数据不一定能到达所有站点存在隐藏终端的问题ABCDE频率f无中心的自组WLAN——Ad-hoc2025/5/3046存在无线覆盖范围外的站点网中的站点“看不到”这些站点（称为隐藏终端）侦听不到隐藏终端的载波信号，无法避免冲突发生CSMA失效，信道吞吐率严重下降ABCD隐藏终端频率f频率fA、D、C分别都能与B通信，由于没有全覆盖，结果导致：

A、D侦听不到C的载波；

C侦听不到A、D的载波；当C、A或C、D同时发送时，彼此认为没有冲突，实际上冲突会在B处发生隐藏终端问题2025/5/3047AP接入的无线网络AP(AccessPoint)，是一个可设定地址的站点，它提供接口到分布式系统，其位置固定带有无线网卡的站点可移动一个移动站点可以从一个AP移到另一个AP通信范围覆盖整个网络用于有线LAN的扩充AP1AP2f1f2AAP接入的无线网络2025/5/3048——AP类似于蜂窝通信网基站，移动站点类似于手机每个AP覆盖一定范围，在此范围的移动站点接入此AP，AP接收所辖范围站点的信息，可通过有线网将信号（根据目的地址）传到有线终端或另一个AP的无线用户站点可从一个AP漫游到另一个APAP接入方式中，站点之间不直接通信，只考虑站点到AP之间的通信AP实现所辖各站与有线网的接入，完成有、无线的桥接，不进行站之间的直接转发AP完成有线LAN与无线LAN帧格式的转换AP接入的无线网络2025/5/3049吞吐量：信道速率、介质访问效率节点数：同时容纳的无线站点数覆盖范围：无线通信的距离（几十米、几百米、或几公里）传输安全：抗干扰能力、防入侵、防窃取漫游：移动站从多个AP接入的能力动态配置：网络本身是动态的，允许动态、自动地对站点进行加入、删除或者重新定位而不影响其他站频率资源：占用的频率带宽、需许可证的频段或可自由使用的频段WLAN的性能指标2025/5/305054OFDM5GHz802.11a半双工通信方式100m～20km(依天线定）距离11/542/5.5/111/2速率(Mbps)DSSS/OFDMDSSSDSSS/FHSS扩频方式2.4GHz2.4GHz2.4GHz工作频段802.11g802.11b802.11参数规范WLAN的协议标准2025/5/3051无线个域网技术技术分类蓝牙技术(Bluetooth)IEEE802.15IEEE802.15.1/1aWPAN标准IEEE802.15.2共存性IEEE802.15.3/3a高速率IEEE802.15.4低速率IEEE802.15SG4a低速率其它物理层技术目前最成熟的是蓝牙技术！最新发展是UWB技术！2025/5/3052蓝牙技术(续)简介1994年瑞典L.M.Ericsson发明1998年2月，Ericsson、IBM、Nokia和Toshiba发起成立蓝牙特别利益集团SIG，目前有超过2000家公司加入2003年11月发布最新标准1.2版，采用自适应跳频技术，解决与WLAN的相互干扰问题蓝牙与中国蓝牙SIG成立了中国工作小组TF9计划在TF9基础上成立中国工作委员会2025/5/3053蓝牙技术(续)技术特点涵盖从物理层导应用层的多层协议网络拓扑最多8个设备构成微微网(Piconet)多个微微网构成ScatternetMSSSMMSSSS2025/5/3054蓝牙技术(续)技术特点基本参数工作频段2.4GHzISM频段，2.400-2.4835GHz信道带宽

1MHz，79个

抗干扰通信机制

FHSS，1600跳/秒，自适应跳频(AFH)双工方式

TDD调制方式

GFSK，BT=0.5最高数据速率

723.2kb/s语音编码方式

对数PCM或CSVD编码方式

1/3FEC(3bit重复编码)，2/3FEC(截短汉明码)，CRC-16覆盖范围

1-10m(0dBm)，100m(20dBm)链路类型

SCO(话音，电路交换，预留时隙)；ACL(分组数据，分组交换，轮询)安全机制

链路级的安全。认证基于共享链路密钥的询问/响应机制；认证和加密密钥的生成基于SAFER+算法

2025/5/3055蓝牙技术(续)应用前景发展比预想慢，但巨大的应用潜力没有消失，只是滞后在下述领域仍具有优势替代电缆连接多种设备以adhoc方式构建人域网发展趋势蓝牙SIG分析来自工业界的反馈，针对下述不足制订新的规范数据率不高、覆盖范围小不提供微微网间的漫游机制存在安全漏洞2025/5/3056IEEE802.15IEEE802.15WPANTMIEEE802.15.1(BluetoothV1.1)IEEE802.15.1a(BluetoothV1.2)IEEE802.15.2(共存性)IEEE802.15.3(高速率MAC和2.4GHz物理层)IEEE802.15.3a(其它高速率物理层，UWB)IEEE802.15.4(低速率WPAN)IEEE802.15.4a(WPAN低速率其它高速率物理层)2025/5/3057IEEE802.15(续)标准内容状态IEEE802.15.1与Bluetooth1.1完全一致2002年7月标准化IEEE802.15.2WPAN与WLAN间的共存性建议。如：自适应干扰压缩自适应分组选择等

2003年8月标准化IEEE802.15.32.4GHz频段高速率WPANIEEE标准。基本特点：带宽：15MHz；调制方式：QPSK，DQPSK，16、32、64-QAM；数据速率：11，22，33，44和55Mbps；2003年9月标准化IEEE802.15.4低速率WPANIEEE标准。基本特包括：频段：在2.4GHzISM频段有16个信道，在915MHz频段10个信道，在868MHz频段1个信道数据率：250kbps、40kbps和20kbps；调制方式：BPSK，OQPSK2003年10月标准化已经标准化的802.15系列标准2025/5/3058IEEE802.15(续)其它标准化活动标准内容状态IEEE802.15.1a对应Bluetooth1.2版新规范修订IEEE802.15.1标准目前正在评估草案IEEE802.15.4a（AlternativePHYStudyGroup）

低速率WPAN替代物理层研究，对IEEE802.15.4进行修订，目标包括：提供更高精度的定位能力更高的吞吐率更加灵活的速率、范围和功耗正在进行需求研究2025/5/3059IEEE802.15.3a基于UWB技术，是IEEE802.15.3的替代物理层技术基本技术需求在10m覆盖范围时，至少能够提供不低于110Mbps的速率。在4m覆盖范围时，至少能够提供不低于200Mbps的速率；当覆盖范围进一步缩小时，数据速率可以高达480Mps。低功耗以共享的方式提供高容量高伸缩性IEEE802.15(续)2025/5/3060WLAN的技术定位WALN在无线通信技术中的位置4G?2025/5/3061UWB的定义UWB－UltraWideband，超宽带从信号带宽的角度来定义的概念，并没有指明相应的实现方式

FCC给出的定义（FCC02-48Report&Order）：信号的相对带宽大于0.2或绝对带宽大于500MHz式中，fH和fL分别为系统的高端频点和低端频点（按-10dB计算）这里相对带宽的定义为：

绝对带宽定义为：2025/5/3062什么是超宽带超宽带(Ultra-WideBand）简称UWB-10dB相对带宽大于0.2或在传输的任何时刻带宽大于500MHz2025/5/3063UWB的各种用途及所占用的频段（FCC）探地雷达：<960MHz，3.1GHz~10.6GHz墙内成像系统：<960MHz，3.1GHz~10.6GHz穿墙成像系统：<960MHz，1.99GHz~10.6GHz监视系统：1.99GHz~10.6GHz医疗成像系统：3.1GHz~10.6GHz室内通信系统（必须确定在室外不能使用）：3.1GHz~10.6GHz手持设备间通信：3.1GHz~10.6GHz车载雷达系统：22GHz~29GHz1.61.92.4Bluetooth,802.11bCordlessPhonesMicrowaveOvensGPSPCS5802.11a-41dBm/Mhz“Part15Limit”Frequency(Ghz)信号发射功率10.63.1UWBSpectrum2025/5/3064FCC对发射功率的限制室内和室外通信系统频谱范围为3.1GHz~10.6GHz在这一频率范围内，等效各向同性发射功率EIRP不能超过

-41.3dBm/MHz2025/5/3065实现方式2025/5/3066UWB标准化工作标准制定IEEE802.15.3a任务组正在进行高速UWB物理层的标准制定工作，MB-OFDM和DS-UWB两种方案相持不下，时间表一再延迟Intel、TI等公司组成了MBOA联盟，推动以MB-OFDM方案为基础的标准化工作Motorola等公司成立了UWB论坛（UWBForum），推动DS-UWB方案的发展IEEE802.15.4a任务组正在进行低速、低成本、低功耗UWB物理层的标准制定工作IEEE802.15WPAN工作组TG1WPAN蓝牙V1.1TG2共存TG3高速WPAN（10Mbps+）TG4低速WPANTG3a甚高速（50~480Mbps）两个方案斗争激烈TG4a低速UWBWPAN2025/5/3067技术领先未必市场成功产业化的成功者胜出两种方案的竞争技术市场芯片模块系统产品UWB技术研究只是万里长征的第一步产业链的建立UWBForumMBOA芯片组网协议应用协议自动配置与现有上层协议的兼容…2025/5/30683G-4G1974年Bell实验室提出蜂窝移动通信概念

蜂窝小区系统设计解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾1980s第一代移动通信系统（1G）美国AMPS、北欧NMT、日本NAMTS、英国TACS模拟传输，话音业务，FM调制多址方式：FDMA大量不兼容制式并存移动通信的发展史2025/5/3069移动通信的发展史1990s第二代移动通信系统（2G）GSM、IS-54、PDC、IS-95(N-CDMA或称cdmaOne)数字传输，话音业务与传真等低速率数据业务多址方式：TDMA（GSM）、CDMA（IS-95）微蜂窝小区结构，频谱利用率高，系统容量大新的调制方式GMSK、QPSK等标准化提高2025/5/3070移动通信的发展史2000s第三代移动通信（3G）UMTS/IMT-2000：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA数字传输，移动多媒体业务、多速率、多种QoS要求多址方式：CDMA为主高速率： 室内或静止（<10km/h）：2.048Mbps； 市内（60km/h）： 384kbps； 郊区（200km/h）： 144kbps;微蜂窝结构，QPSK/自适应调制，分组交换（IPv4）标准化进一步提高2.5G标准：GSM对应的GPRS/EDGE IS95对应的CDMA1X2025/5/3071ITU定义的3G目标IMT-2000多媒体能力个人化服务智能化功能多速率和高级业务(2Mb/s)固定网的质量更简单的蜂窝结构容易进行信道规划和管理大容量:>60路话/小区/MHz低的发射功率室外<300mw,室内<20mW2025/5/3072北美欧洲IS-95AIS-95BIS-95Ccdma2000GSMTDMAGSM+GPRS,HSCSDGSM++EDGEWCDMA普通分组数据业务高速电路交换数据GSM增强数据率IMT2000的演进2025/5/3073IMT2000的发展和超越第一阶段（3GEnhancement）3GPP&3GPP2cdma20001xEV-DO/DV

1-10Mbps2005年下行链路达到30Mbps2010年左右实用化第二阶段（B3G/4G）

2010年初步实现有效载荷移动接入峰值100Mbps慢速移动/WLL峰值1Gb/s全球漫游WRC-2006确定频谱分配2025/5/30743G面临的应用问题制式标准仍然不统一，标准间不兼容核心网络不基于IPv6，无法实现全球漫游不支持高速流媒体业务不支持与WLAN、FWA、PAN的互联2025/5/3075第四代移动通信4G的提出

——未来的无线应用在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无缝的无线服务与应用在任何地方宽带接入互联网:提供Real-timevideo、VoD、VoIP、MMS、VirtualReality、Tele-conference、Internetbrowser、Audio/Videomail、chatting、Interactivegame等多媒体业务提供增值业务如银行转帐、移动支付、股票交易、信用卡、保险、教育等提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能与服务2025/5/3076第四代移动通信的提出更高速率的空中接口，移动Internet接入，更先进的多媒体应用个性化服务更大的系统容量，更便捷的接入技术更有效的频谱利用率自适应网络优化配置／可重新配置能力All-IPv6-based全球统一的标准体系，多种系统、多种服务的兼容性SatelliteBroadband／S-UMTSBroadcasting：DVB-S／DVB-T／DABCellular：GSM／GPRS／EDGE,UMTS／UMTS+WLL：BroadbandFWA／MWS／XmdsLAN：HyperLAN／WLAN／Bluetooth／IRPAN／Body-LAN2025/5/3077WirelessIPSocietyS-UMTSSatelliteBroadbandDVB-SDVB-TDABGSMGPRS/EDGEDECTIRBroadbandW-LANUMTSSatellite/HAPSBroadcastingCellularIndoorMBS40xMDSBroadbandWFAWirelessLocalLoopBodyLANsPersonalAreaNetworksUMTS++4thGenerationLocalAreaNetworksMBS60MWSBluetoothQuasi-CellularReconfigurableRadio4G—未来无线应用的总体框架4GCapabilities1000PeakUsefulDataRate(Source:ITU-R)2025/5/3079第四代移动通信的提出

——未来无线应用的需求新的空中接口蜂窝移动通信接口慢速／本地无线接入接口接口速率蜂窝移动通信接口：upto100Mbps慢速／本地无线接入接口：upto1000Mbps移动性的定义低速：步行，3km/h