寬帶無線通信的發(fā)展XXXX115

寬帶無線通信的發(fā)展DevelopmentofBroadbandWirelessCommunications易克初西安電子科技大學(xué)

綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室kchyi@主要內(nèi)容一.無線通信的歷史和現(xiàn)狀二.寬帶無線通信的關(guān)鍵技術(shù)三.第4代移動(dòng)通信系統(tǒng)舉例一.無線通信的歷史和現(xiàn)狀無線通信業(yè)務(wù)的成長1990年全世界總共只有1000萬無線通信用戶,基本屬于第一代(FM)技術(shù),到2002年/2007年手機(jī)用戶總數(shù)突破10億/20億(第2代);2008~2012年,3G業(yè)務(wù)逐步推開,支持完善的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)的智能手機(jī)(3G)逐步普及;以wifi為代表的無線局域網(wǎng)逐步實(shí)現(xiàn)地域覆蓋,無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的流量開始大大超過話音業(yè)務(wù).3G向4G的過渡WCDMA\CDMA2000\TD-SCDMA三個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)從2000年開始籌備,到2008年開始逐步推廣應(yīng)用,目前支持智能手機(jī)運(yùn)行,證明它也具有一定的生命力,應(yīng)用效果甚至超過預(yù)期;雖然最終可能被4G取代(現(xiàn)在已開始),或擠壓到難于占領(lǐng)更大市場,但4G的全面覆蓋尚需一定時(shí)日,二者共存的局面不一定可能短暫,究竟它在移動(dòng)性區(qū)域覆蓋方面存在優(yōu)勢.3GPPLTE和向4G的過渡公共無線局域網(wǎng)(PublicWLAN)以IEEE802.11A(/B/N)國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議為代表的寬帶局域網(wǎng)，能以微小蜂窩支持寬帶互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成了相當(dāng)好的地域覆蓋，寬帶無線接入無處不在，用戶最高下載信息速率可以達(dá)到幾十兆，能支持良好的視頻業(yè)務(wù)。SmartBuilding，Smartcity已成為現(xiàn)實(shí)。我國在覆蓋方面還存在一定差距，但也在快速發(fā)展之中。

二.無線通信的關(guān)鍵技術(shù)2.1高頻帶效率高速數(shù)據(jù)無線傳輸技術(shù)2.2多址接入和雙工方式2.3OFDM傳輸技術(shù)2.4超寬帶(UWB)通信技術(shù)2.5高效信道編碼技術(shù)2.6MIMO系統(tǒng)及技術(shù)2.7多用戶協(xié)作通信技術(shù)2.1高頻帶效率高速數(shù)據(jù)無線傳輸技術(shù)1）實(shí)際應(yīng)用對傳輸速率的要求：室內(nèi)通信（靜止）希望達(dá)到1Gbps數(shù)量級;如電視車載移動(dòng)業(yè)務(wù)100Mbps2）提高頻帶利用率是實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)年P(guān)鍵；在多徑衰落信道條件下實(shí)現(xiàn)高頻帶效率的高速傳輸，

主要關(guān)鍵技術(shù)有：OFDM技術(shù)、MIMO技術(shù)、抗多徑衰落的超寬帶技術(shù)2.2多址接入和雙工技術(shù)3G中采用CDMA方式和多用戶檢測，很好地解決了多徑條件下基站能很好支持大量用戶順利通信的問題；但當(dāng)用戶速率很高時(shí)，CDMA完全失去了優(yōu)越性，因此在向4G演進(jìn)時(shí)出現(xiàn)了像OFDMA這樣特別的多址方式，并得到很好應(yīng)用。2.3OFDM傳輸技術(shù)OFDM多載波調(diào)制的主要特點(diǎn)：①抗多徑衰落能力強(qiáng)：由于串并轉(zhuǎn)換使符號周期擴(kuò)大了N倍，每個(gè)符號又有循環(huán)前綴，因此不僅可以有效地減小無線信道的時(shí)間彌散所帶來的ISI，避免時(shí)延較大的多徑引起碼間干擾的問題，還可以免除進(jìn)行均衡的必要性或減少均衡器的復(fù)雜度。②頻帶效率高：對于頻率選擇性衰落信道，OFDM系統(tǒng)可通過子載波的動(dòng)態(tài)比特分配、自適應(yīng)功率分配和調(diào)制方式的改變，使不均勻的信道各子帶分別得到最合理的利用，達(dá)到最大信道容量，還便于結(jié)合MIMO技術(shù)大幅度提高信道容量，改善傳輸質(zhì)量。③實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低：可以采用FFT快速實(shí)現(xiàn)；④OFDM可以在某種程度上抵抗窄帶干擾。2.4超寬帶(UWB)通信技術(shù)按照FCC定義超寬帶數(shù)字調(diào)制為：調(diào)制信道的1）絕對帶寬大于500MHz；2）相對帶寬大于20%；UWB調(diào)制方式分為兩大類：1）脈沖型調(diào)制；2）多載波調(diào)制；為實(shí)現(xiàn)頻譜重疊的通信，

要求發(fā)送功率譜密度<-41dBm/MHz2.5高效信道編碼技術(shù)1）LDPC碼可以在較高的的解調(diào)誤碼率下獲得較高編碼增益，這是對抗多徑衰落非常有效的措施；多徑衰落使接收解調(diào)誤碼率很高，而且常常是突發(fā)錯(cuò)誤，因此若采用常規(guī)的RS與卷積碼級聯(lián)得不到良好的接收性能，而LDPC結(jié)合交織編碼可顯著改善系統(tǒng)性能。2）Tuebo均衡將Turbo譯碼與信道均衡有機(jī)地相結(jié)合，可在惡劣多徑衰落信道條件下獲得良好的性能。2.6MIMO系統(tǒng)及技術(shù)多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)是指具有多個(gè)發(fā)送、接收天線的通信系統(tǒng)[6,7]。多個(gè)發(fā)射和接收天線聯(lián)合起來進(jìn)行傳輸，形成多條空間傳輸通道，同時(shí)結(jié)合陣列信號處理，可在嚴(yán)重多徑衰落的無線通信信道環(huán)境下利用多信道的空分復(fù)用、空間分集和空時(shí)聯(lián)合編碼，大幅度改善傳輸特性和提高系統(tǒng)的通信容量。MIMO系統(tǒng)能方便地與OFDM技術(shù)相結(jié)合，結(jié)合信道反饋、資源調(diào)度，可利用空間信息最大限度地挖掘頻率資源，大幅度提高頻帶效率，增大信道容量。2.7多用戶協(xié)作通信技術(shù)

MIMO系統(tǒng)可以利用多天線以及多徑效應(yīng)大幅度提高系統(tǒng)的信道容量和頻帶效率，但是每個(gè)用戶都配有多個(gè)天線常常是難于做到的，特別是小型移動(dòng)用戶。如果多個(gè)各自只有一個(gè)天線的用戶互相協(xié)作，構(gòu)成分布式的虛擬MIMO系統(tǒng)，則可以達(dá)到類似MIMO系統(tǒng)的傳輸效果，這就是用戶協(xié)作通信；可在一定條件下獲得協(xié)作分集增益。一個(gè)最基本的協(xié)作通信系統(tǒng)由一個(gè)源節(jié)點(diǎn)

、一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)

和一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)

構(gòu)成。(1)源節(jié)點(diǎn)

以廣播方式發(fā)送信息，中繼節(jié)點(diǎn)

和目的節(jié)點(diǎn)

同時(shí)接收來自

的信號；(2)中繼節(jié)點(diǎn)

將處理后的信號轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點(diǎn)。根據(jù)

到

直達(dá)鏈路的不同，這兩個(gè)階段的傳輸有三種不同的中繼策略，其性能各不相同，都能設(shè)法能獲得協(xié)作分集增益。更一般的協(xié)作通信模型，中繼節(jié)點(diǎn)可能有多個(gè)，而且可能進(jìn)行多級中繼協(xié)作通信。中繼節(jié)點(diǎn)信號的接收和發(fā)送，可以采用時(shí)分雙工(TDD)方式，也可采用頻分雙工(FDD)方式，前者實(shí)現(xiàn)較簡單而得到更廣泛的應(yīng)用。三.第四代移動(dòng)通信舉例無線接入的目標(biāo)和要求寬帶分組無線接入系統(tǒng)4G無線接入總結(jié)寬帶無線通信在最近十幾年得到了迅速發(fā)展，一方面基于電信行業(yè)無線蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信，逐步提高傳輸速率；另一個(gè)是基于無線局域網(wǎng)在提高傳輸速率的同時(shí)，不斷改善移動(dòng)性。兩方面的發(fā)展最終在較高水平上匯合，來滿足人們對于高速無線互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求。寬帶無線傳輸環(huán)境存在嚴(yán)重的多徑衰落現(xiàn)象，這對于提高信息速率和頻率資源的利用率，本來是一個(gè)制約性的消極因素；但近年來找到有效途徑，研究出許多關(guān)鍵技術(shù)，突破了這個(gè)難題，化腐朽為神奇，使通信產(chǎn)業(yè)在滿足信息化社會(huì)急劇增長的需要中夢幻般地向前發(fā)展。謝謝大家！謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH安全閥基本知識如果壓力容器(設(shè)備/管線等)壓力超過設(shè)計(jì)壓力…1.盡可能避免超壓現(xiàn)象堵塞(BLOCKED)火災(zāi)(FIRE)熱泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的發(fā)生?2.使用安全泄壓設(shè)施爆破片安全閥如何避免事故的發(fā)生?01安全閥的作用就是過壓保護(hù)!一切有過壓可能的設(shè)施都需要安全閥的保護(hù)!這里的壓力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!設(shè)定壓力(setpressure)安全閥起跳壓力背壓(backpressure)安全閥出口壓力超壓(overpressure)表示安全閥開啟后至全開期間入口積聚的壓力.幾個(gè)壓力概念彈簧式先導(dǎo)式重力板式先導(dǎo)+重力板典型應(yīng)用電站鍋爐典型應(yīng)用長輸管線典型應(yīng)用罐區(qū)安全閥的主要類型02不同類型安全閥的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高適用范圍廣價(jià)格經(jīng)濟(jì)對介質(zhì)不過分挑剔彈簧式安全閥的優(yōu)點(diǎn)預(yù)漏--由于閥座密封力隨介質(zhì)壓力的升高而降低,所以會(huì)有預(yù)漏現(xiàn)象--在未達(dá)到安全閥設(shè)定點(diǎn)前,就有少量介質(zhì)泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE彈簧式安全閥的缺點(diǎn)過大的入口壓力降會(huì)造成閥門的頻跳,縮短閥門使用壽命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle彈簧式安全閥的缺點(diǎn)彈簧式安全閥的缺點(diǎn)=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通產(chǎn)品平衡背壓能力差.在普通產(chǎn)品基礎(chǔ)上加裝波紋管,使其平衡背壓的能力有所增強(qiáng).能夠使閥芯內(nèi)件與高溫/腐蝕性介質(zhì)相隔離.平衡波紋管彈簧式安全閥的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)異的閥座密封性能,閥座密封力隨介質(zhì)操作壓力的升高而升高,可使系統(tǒng)在較高運(yùn)行壓力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先導(dǎo)式安全閥的優(yōu)點(diǎn)平衡背壓能力優(yōu)秀有突開型/調(diào)節(jié)型兩種動(dòng)作特性可遠(yuǎn)傳取壓先導(dǎo)式安全閥的優(yōu)點(diǎn)對介質(zhì)比較挑剃,不適用于較臟/較粘稠的介質(zhì),此類介質(zhì)會(huì)堵塞引壓管及導(dǎo)閥內(nèi)腔.成本較高.先導(dǎo)式安全閥的缺點(diǎn)重力板式產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)目前低壓儲罐呼吸閥/緊急泄放閥的主力產(chǎn)品.結(jié)構(gòu)簡單.價(jià)格經(jīng)濟(jì).重力板式產(chǎn)品的缺點(diǎn)不可現(xiàn)場調(diào)節(jié)設(shè)定值.閥座密封性差,并有較嚴(yán)重的預(yù)漏.受背壓影響大.需要很高的超壓以達(dá)到全開.不適用于深冷/粘稠工況.幾個(gè)常用規(guī)范ASMEsectionI-動(dòng)力鍋爐(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低壓安全閥設(shè)計(jì)(LowpressurePRV)API520-火災(zāi)工況計(jì)算與選型(FireSizing)API526-閥門尺寸(ValveDimension)API527-閥座密封(SeatTightness)介質(zhì)狀態(tài)(氣/液/氣液雙相).氣態(tài)介質(zhì)的分子量&Cp/Cv值.液態(tài)介質(zhì)的比重/黏度.安全閥泄放量要求.設(shè)定壓力.背壓.泄放溫度安全閥不以連接尺寸作為選型報(bào)價(jià)依據(jù)!如何提供高質(zhì)量的詢價(jià)?彈簧安全閥的結(jié)構(gòu)彈簧安全閥起跳曲線彈簧安全閥結(jié)構(gòu)彈簧安全閥結(jié)構(gòu)導(dǎo)壓管活塞密封活塞導(dǎo)向不平衡移動(dòng)副(活塞)導(dǎo)管導(dǎo)閥彈性閥座P1P1P2先導(dǎo)式安全閥結(jié)構(gòu)先導(dǎo)式安全閥的工作原理頻跳安全閥的頻跳是一種閥門高頻反復(fù)開啟關(guān)閉的現(xiàn)象。安全閥頻跳時(shí)，一般來說密封面只打開其全啟高度的幾分只一或十幾分之一，然后迅速回座并再次起跳。頻跳時(shí)，閥瓣和噴嘴的密封面不斷高頻撞擊會(huì)造成密封面的嚴(yán)重?fù)p傷。如果頻跳現(xiàn)象進(jìn)一步加劇還有可能造成閥體內(nèi)部其他部分甚至系統(tǒng)的損傷。安全閥工作不正常的因素頻跳后果1、導(dǎo)向平面由于反復(fù)高頻磨擦造成表面劃傷或局部材料疲勞實(shí)效。2、密封面由于高頻碰撞造成損傷。3、由于高頻振顫造成彈簧實(shí)效。4、由頻跳所帶來的閥門及管道振顫可能會(huì)破壞焊接材料和系統(tǒng)上其他設(shè)備。5、由于安全閥在頻跳時(shí)無法達(dá)到需要的排放量，系統(tǒng)壓力有可能繼續(xù)升壓并超過最大允許工作壓力。安全閥工作不正常的因素A、系統(tǒng)壓力在通過閥門與系統(tǒng)之間的連接管時(shí)壓力下降超過3%。當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，閥門入口處的壓力是相對穩(wěn)定的。閥門入口壓力與系統(tǒng)壓力相同。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥的起跳壓力時(shí)，閥門迅速打開并開始泄壓。但是由于閥門與系統(tǒng)之間的連接管設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成連接管內(nèi)局部壓力下降過快超過3%，是閥門入口處壓力迅速下降到回座壓力而導(dǎo)致閥門關(guān)閉。因此安全閥開啟后沒有達(dá)到完全排放，系統(tǒng)壓力仍然很高，所以閥門會(huì)再次起跳并重復(fù)上述過程，既發(fā)生頻跳。導(dǎo)致頻跳的原因?qū)е陆庸軌航蹈哂?%的原因1、閥門與系統(tǒng)間的連接管內(nèi)徑小于閥門入口管內(nèi)徑。2、存在嚴(yán)重的渦流現(xiàn)象。3、連接管過長而且沒有作相應(yīng)的補(bǔ)償（使用內(nèi)徑較大的管道）。4、連接管過于復(fù)雜（拐彎過多甚至在該管上開口用作它途。在一般情況下安全閥入口處不允許安裝其他閥門。）導(dǎo)致頻跳的原因B、閥門的調(diào)節(jié)環(huán)位置設(shè)置不當(dāng)。安全閥擁有噴嘴環(huán)和導(dǎo)向環(huán)。這兩個(gè)環(huán)的位置直接影響安全閥的起跳和回座過程。如果噴嘴環(huán)的位置過低或?qū)颦h(huán)的位置過高，則閥門起跳后介質(zhì)的作用力無法在閥瓣座和調(diào)節(jié)環(huán)所構(gòu)成的空間內(nèi)產(chǎn)生足夠的托舉力使閥門保持排放狀態(tài)，從而導(dǎo)致閥門迅速回座。但是系統(tǒng)壓力仍然保持較高水平，因此回座后閥門會(huì)很快再次起跳。導(dǎo)致頻跳的原因C、安全閥的額定排量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需排量。

由于所選的安全閥的喉徑面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需，安全閥排放時(shí)過大的排量導(dǎo)致壓力容器內(nèi)局部壓力下降過快，而系統(tǒng)本身的超壓狀態(tài)沒有得到緩解，使安全閥不得不再次起跳頻跳的原因閥門拒跳：當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥的起跳壓力時(shí)，閥門不起跳的現(xiàn)象。安全閥工作不正常的因素1、閥門整定壓力過高。2、閥門內(nèi)落入大量雜質(zhì)從而使閥辦座和導(dǎo)套間卡死或摩擦力過大。3、彈簧之間夾入雜物使彈簧無法被正常壓縮。4、閥門安裝不當(dāng)，使閥門垂直