現代通信理論與新技術緒論概述衛星通信簡介光纖通信簡介移動通信簡介光纖傳輸網技術基本概念基本原理(全反射)SDH光傳輸網大容量光傳輸技術波分復用WDM光時分復用OTDM光碼分復用OCDM光交換技術數字微波通信技術移動通信網絡基本概念多址接入技術OFDM技術的基本原理多輸入多輸出MIMO技術的基本原理無線網絡的媒體接入控制層MAC協議ALOHA協議CSMA協議寬帶無線行動網路中的自組織網絡無線傳感網絡綜述WSN的路由協議TD-LTE移動通信網絡
現代通信理論與新技術
緒論
概述
通信分類
按傳輸媒質分：有線通信、無線通信按傳輸信號分：數字通信、模擬通信按工作頻段分：長波通信、中波通信、短波通信按消息傳送方向和時間分：單工通信、半雙工通信、全雙工通信按應用場景分：衛星通信、光纖通信、移動通信調製：將低頻信號搬移到高頻信號上去（載波信號）
解調：將有用信號從載波信號中分離出來
多路復用技術：頻分多路復用（FDM）、時分多路復用（TDM）、統計時分多路復用（STDM）、波分多路復用（WDM）
頻分多路復用FDM：
優點：多用戶共享傳輸線路資源缺點：線路傳輸能力不能充分利用
統計時分多路復用STDM ：根據用戶實際需要動態地分配線路資源
優點：線路傳輸的利用率高，特別適合於計算機通信中突發性或斷續性數據傳輸波分復用WDM：在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號
分類：粗波分復用（CWDM)、1550nm波段的密集波分復用(DWDM)構成形式：雙纖單向傳輸、單纖雙向傳輸
通信的性能指標
有效性指標碼元傳輸速率信息傳輸速率頻帶利用率可靠性指標誤碼率誤比特率噪聲：信道中不需要的電信號的統稱，是一種加性幹擾。會使模擬信號失真，使數位訊號錯碼，且限制傳輸速率。
加性噪聲來源：人為噪聲、自然噪聲、熱噪聲
隨機噪聲的分類：單頻噪聲、脈衝噪聲、起伏噪聲
高斯白噪聲：在很寬的頻率範圍內具有平坦的功率譜密度
衛星通信簡介
發射頻率：一般4~6GHz，屬於微波波段
根據軌道劃分：同步軌道衛星通信系統、中軌道衛星通信系統MEO、低軌道衛星通信系統LEO
優點：
應用範圍廣通信距離遠覆蓋面積大傳輸容量大傳輸質量高，通信線路穩定可靠缺點：
投資昂貴，技術含量高有星蝕和日凌中斷現象光纖通信簡介
光的折射和反射
優點
傳輸頻帶寬，通信容量大損耗低，中繼距離遠抗幹擾能力強，無串話保密性強線徑細，重量輕缺點
質地脆，機械強度低要求比較好的切斷、連接技術分路、耦合比較麻煩移動通信簡介
蜂窩式公眾行動電話系統
主要特點：
利用無線電波進行信息傳輸位置不受束縛易受路徑損耗，陰影衰落，多徑幹擾的影響易受都卜勒頻移的影響複雜的幹擾環境外部幹擾系統本身和不同系統之間的幹擾頻譜資源和業務需求量的矛盾網絡結構多種多樣，網絡管理和控制必須有效必須處於移動環境中使用第一代移動通信系統：AMPS，ETSCS，TACS
第二代移動通信系統：GSM，DAMPS
第三代移動通信系統：WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA
第四代移動通信系統：TD-LTE(OFDM，MIMO)
5G核心技術至少包括：高密度異構網絡，大規模MIMO，同時同頻全雙工通信，毫米波、可見光傳輸，傳輸波形設計，網絡架構虛擬化，頻譜效率和能量效率提升技術
TD-SCDMA關鍵技術：
智能天線技術上行同步技術多用戶聯合檢測技術動態信道分配技術軟體無線電技術大規模MIMO：實現小區內空間復用、小區間幹擾抑制，提高頻譜效率和能量效率
光纖傳輸網技術
基本概念
光纖通信：以光波為載體，以光導纖維為傳輸媒介的通信方式
光纖通信元年：1970年
電磁波譜
光波波譜：波譜在~ 之間，波長在0.8um~1.8um之間，是近紅外波段
短波長波段：0.85um
長波長波段：1.31um和1.55um
光源器件：發光二極體LED、半導體雷射器LD
光收器件：PIN光電二極體、APD雪崩光電二極體
基本原理(全反射)
折射率：n=光在真空中的速度/光在該媒質中的速度
調製方式：直接調製、外調製(產生和調製分開)
光纖的損耗特性：
彎曲損耗：宏彎、微彎散射損耗：瑞利、結構缺陷吸收損耗：本徵、雜質光纖損耗：dB/km。除雜質吸收峰外，損耗隨波長的增加而減小
衰減係數： ；
光纖的色散：不同波長的光在相同傳輸介質中的傳播速度不同的現象，包括模式色散、材料色散、波導色散
光纖的模式：光纖中不同的傳播光束被稱為模式
模式數量：
和分別為纖芯和包層的折射率
模式色散：
減少模式色散的措施：
採用漸變折射率光纖的結構採用單模光纖材料色散：
SDH光傳輸網
準同步數字系列（PDH）
同步數字系列（SDH）：將復接、線路傳輸、交換功能融為一體的、由統一網管系統操作的綜合信息傳送網絡
SDH等級與速率 ：
SDH設備：終端復用器TM、分插復用器ADM、再生器REG
SDH復用特點：
字節間插復用淨負荷指針技術同步復用設備的特點：
一步復用較強的交叉連接能力強大的OAM能力靈活的組網能力網絡具有很強的生存性交叉連接方式：
單向連接雙向交叉連接廣播方式環回方式分離接入方式SDH自愈網的實現手段：
線路保護倒換環狀網保護：單向、雙向DXC保護及混合保護SDH網絡管理系統：
故障管理功能：實時告警監視、告警顯示、告警的過濾與屏蔽、告警日誌管理、故障定位性能管理功能：性能數據收集、性能報告配置管理功能：指配功能、網元管理、網元狀態監控、網元安裝功能安全管理功能：操作者的級別與權限、登錄管理、訪問控制、操作日誌管理、數據安全管理計費管理功能：計費信息提供、計費信息輸出大容量光傳輸技術
光纖放大器：對光信號直接進行放大的光放大器件
光復用技術分類：
波分復用WDM光時分復用OTDM光碼分復用OCDM波分復用WDM
WDM系統光纖帶寬：
WDM工作原理
WDM系統基本結構：光發送機、光中繼放大、光接收機、波分復用器、光監控通道、網絡管理系統
光時分復用OTDM
多個電信道信號調製具有同一個光頻的不同光信道，經復用後在一根光纖中傳輸的擴容技術，使用寬帶光電器件代替高速電子器件
OTDM關鍵器件和技術：
超短脈衝光源光時分復用/解復用技術光定時提取技術高速信號傳輸技術光碼分復用OCDM
光交換技術
不經過任何光電轉換，在光域直接將輸入光信號交換到不同的數據端
分類：
光電路交換OCS：採用光器件設置光通路，空分、時分、波分、碼分光分組交換OPS：分組、突發、標記基本器件：半導體放大器、耦合波導開關
數字微波通信技術
現代通信手段：光纖通信、微波通信、衛星通信
微波：一種電磁波，射頻為300MHz~300GHz，波長在1mm至1m
微波通信的理論基礎：電磁場理論
數字微波通信系統
分類：
微波接力通信對流層散射通信衛星通信空間通信微波傳輸容量：
PDH：16E1、32E1、48E1SDH：1或2個STM-1(155Mb/s)，單獨的一個IDU最大支持400Mbps機架式SDH：SDH5000S可支持8個STM-1數字微波設備分類：分體式微波、全室內型微波、全是外型微波
數字微波抗衰落技術：頻率分集、空間分集
第一菲涅爾區半徑：
K因子：
標準大氣條件下K=4/3，真實地球半徑
K值分類：
無折射，dn/dh=0，此時k=1或R0=Re負折射，dn/dh>0，此時k<1或R0>Re，射線彎曲方向與地球彎曲方向相反正折射，dn/dh<0，此時k>1或R0<Re，射線彎曲方向與地球彎曲方向相同標準等效地球半徑：我國選用K標準：4/3、2/3、考慮越站幹擾時∞
數字微波系統抗衰落技術
微波網絡組網方式：鏈型、星型、樹型、環型
微波保護模式：
1+0 無保護方式：1個ODU+1個合路器+1個IDU+1面天線1+1 HSB 熱備份：2個ODU+1個合路器+1面天線，室內設備雙備份，1個頻點1+1 SD 空分：2個ODU+2面天線，，室內設備雙備份，1個頻點（多於平坦地勢或跨水面鏈路）1+1 FD 頻分：2個ODU+1個合路器+1面天線，室內設備雙備份，2個頻點（不常見）PDH全是1+0，SDH全是1+1有源中繼站：
射頻直放站：直接在射頻上將信號放大再生中繼站無源中繼站：
雙拋物面無源中繼站：兩面天線背對背反射板式無源中繼站主要發展：
提高QAM調製階數及嚴格限帶網格編碼調製及維特比檢測技術自適應時域均衡技術多載波並行傳輸其他技術移動通信網絡
基本概念
網絡結構：
空中網絡多址接入切換和位置更新頻率復用和蜂窩小區地面網絡服務區內各基站的相互連接基站與固定網絡蜂窩式組網理論：無線蜂窩式小區覆蓋(正六邊形)、小功率發射、頻率復用(同頻幹擾)、多信道共用、越區切換
移動通信網基本組成
PSTN公眾通信網BSS基站子系統MSS移動交換子系統MSC移動業務交換中心VRL訪問用戶位置寄存器MS用戶移動臺OMS操作維護管理子系統各子系統功能：
移動臺MS：由移動終端設備和用戶數據兩部分組成基站子系統BSS和移動交換子系統MSS共同建立呼叫操作維護管理子系統OMS負責管理控制整個移動網多址接入技術
定義：是解決在網絡中多個用戶如何高效共享一個物理鏈路的技術，設計多址信道的分割、接入方式、分配策略、控制機制等多方面內容
核心問題：對於一個共享信道，當信道的使用產生競爭時，如何採用有效的協調機制或服務準則來分配信道的使用權
方法：頻分多址FDMA、時分多址TDMA、碼分多隻CDMA、空分多址SDMA(定向波束天線)、極化多址以及其他利用信號統計特性復用的多址技術
自適應式陣列天線：
無窮小波束寬度無窮大快速搜索能力提供在本小區內不受其他用戶幹擾的唯一信道克服多徑幹擾和同信道幹擾智能天線的性能改進：
減少了幹擾基於每一用戶的信噪比得以增加降低發射功率提高接收靈敏度增加了容量及小區覆蓋半徑TD-SCDMA系統更適合採用智能天線
TD-SCDMA信道單元：
一個信道就是載波/時隙/擴頻碼的組合，也叫一個資源單位一個16位擴頻碼劃分的信道是最基本的資源單位BRU下行信道固定（擴頻因子，SF）=1，16上行依據業務不同，SF可取1,2,4,8,16OFDM技術的基本原理
OFDM技術：各子載波之間滿足正交性
OFDM技術優越性：
可變帶寬的OFDMA能夠平衡抗多徑能力和都卜勒的影響可擴展的結構，支持可變帶寬從1.25到20MHz靈活的子信道分配，偽隨機子信道可增加分集，連續排列子信道可增加多用戶選擇性多用戶接入保證正交，可減少幹擾增加容量精確的帶寬分配OFDM原理：將高速的數據流分解為N個並行的低速數據流，在N個子載波上同時進行傳輸(頻率間隔)。這些同時傳輸的數據符號，構成一個OFDM符號
OFDM優點：
利用多載波傳送方式，可在有限頻帶內有效提高傳輸速率，且可提高對ISI的抵抗能力正交特性可比傳統FDM有較高頻譜效率加入了GI來修正ISI，使得信號不收ISI影響在GI內加入循環前綴的觀念，降低了信道均衡的複雜度信號從寬頻信號轉為多個窄頻信號，對於頻率選擇性衰落有很好的抵抗能力OFDM的ISI：
由於信道多徑效應帶來的碼間串擾，子載波之間不再保持良好的正交狀態發送前需要在碼元間插入保護間隔。保護間隔大於最大時延擴展，則所有時延小於保護間隔的多徑信號不會延伸到下一個碼元期間循環前綴：將信號後面部分複製到前面當GI用。原本信號與信道做線性卷積，現在是循環卷積，利於信號均衡的設計
OFDM信道估計：在發射信號中插入導頻符號，接收機通過插值技術得到每個子載波的信道衰落
導頻插入方式TDM插入FDM插入離散插入
FFT比DFT快204.8倍
OFDM技術缺點：高峰均比、頻偏敏感、相位敏感
OFDM同步問題：
載波同步符號同步採樣時鐘同步OFDM中的同步：定時偏移和載波頻率偏移都會嚴重影響OFDM性能的檢測性能，頻率同步和時間同步對OFDM系統來說是必須的
找出符號便捷和最優定時，以使載波間幹擾ICI和符號間幹擾ISI最小糾正接收信號的載波頻偏，因為任何頻偏都會導致ICIOFDM時間同步需要估計：
塊的起始位置採樣頻率同步幀的起始時刻OFDM的時頻同步處理分為捕獲和跟蹤兩個階段：
捕獲階段：使用比較複雜的同步算法，對較長時段的同步信息進行處理，獲得初步的系統同步跟蹤階段：使用比較簡單的同步算法，對於小尺度的變化進行糾正同步算法分類：
基於同步導頻的同步算法基於循環前綴CP的同步算法其他不需要導頻的盲同步算法OFDM的鏈路自適應技術：由於可以在頻域劃分空口資源，AMC自適應調製和編碼和功率控制技術在OFDM系統中更容易使用
OFDM系統的多小區多址和幹擾抑制：可能的解決方案包括跳頻OFDMA、加擾、小區間頻域協調、幹擾消除等
多輸入多輸出MIMO技術的基本原理
MIMO優勢：提高頻譜效率
技術特點：採用空時處理技術進行信號處理，在不增加帶寬的情況下成倍的提高通信系統的容量和頻譜利用率；但對頻率選擇性衰落無能為力
MIMO信道容量：
SISO信道容量：
MIMO系統的增益類型：
陣列增益：對接受信號平均信噪比的改善分集增益：減少衰落信道下接收信號信噪比的波動空間復用增益幹擾對消增益MIMO技術領域的研究熱點之一：空時編碼
空時編碼技術：
空間傳輸信號和時間傳輸信號的結合空間上：採用多發多收天線的空間分集來提高無線通信系統的容量和信息率時間上：把不同信號在不同時隙內使用同一個天線發射，使接收端可以分集接收空時塊編碼STBC：良好的分集增益，但不適用信道變化快的場合；相同子載波，不同t時刻空頻塊編碼SFBC：良好的分集增益，但不適用頻率選擇性信道；不同子載波，相同t時刻；對移動性支持更好空時格碼STTC：優良的分集增益和編碼增益分層空時碼LST：可獲得較高的復用增益MIMO-OFDM結合：
有效對抗MIMO中的頻率選擇性衰落提高OFDM中的系統容量和頻譜利用率無線網絡的媒體接入控制層MAC協議
TDMA的兩種協調機制：
完全自由方式完全排序方式：確定傳輸順序、時間長短、分配策略和方式等規則是最重要的問題MAC層作用：
定義以一定的順序和有效的方式分配節點訪問媒體的規則為用戶分配無線信道資源，實現用戶的接入實現寬帶接入與QoS保證解決安全問題對物理層的支持MAC協議分類：
固定分配：固定將信道劃分為不同的子信道，並在通信過程中按照預定的規則將子信道分配隨機分配：站點競爭接入信道。站點根據衝突分解算法CRA定義的規則有序解決衝突按需分配：按某種循環順序詢問每個終端是否有數據發送。包括集中式控制和分布式控制面臨的主要問題：
資源有限信道為時變信道半雙工操作突發信道錯誤指標與要求：
延遲吞吐量公平性穩定性支持多媒體吞吐量指標：單位時間內在信道上成功傳送的信息量，單位是bit/s、Kbit/s、Mbit/s。若在1秒內成功傳送的幀數為n，每幀長度為L比特，則吞吐量為nL(bit/s)。歸一化S=nL/R=nT，R為信道傳輸速率
總業務量G：網絡信道上所有站在單位時間內要求傳送的幀的信息量的總和；歸一化G=λL/R=λT，λ為按泊松分布幀的到達率
ALOHA協議
純ALOHA原理：在時間上不劃分時間片的ALOHA協議。不管信道忙與閒，立即發送出去，若碰撞則延遲後再發；碰撞窗口為2T
分時隙ALOHA原理：將信道傳輸時間按一幀時長T劃分成時間片；碰撞窗口為T
CSMA協議
載波監聽多址接入協議
類型：
1-堅持：若空閒，則發出；若忙碌，則繼續監測P-堅持：若空閒，以概率P發出，以概率1-P延遲後再檢測信道非堅持：若空閒，則發出；若忙碌，則隨機延遲後再繼續監測CSMA/CD：IEEE802.3建議的總線乙太網使用協議CSMA/CA：IEEE802.11建議的無線區域網基本協議寬帶無線行動網路中的自組織網絡
移動無線網絡的分類：
有固定的基礎設施的網絡：通過中心節點來傳輸信息，典型的應用是無線區域網、蜂窩無線網絡無線自組織網絡：沒有任何中心實體、自組織、自愈的網絡，又稱Ad-hoc網絡自組織網絡的顯著特點：
網絡拓撲結構動態變化採用分布式控制方式具有自組織性多跳通信節點的處理能力李和能源受限信道質量較差安全性面臨挑戰自組織網絡的節點結構：
主機功能：完成普通移動終端的功能路由器功能：負責維護網絡的拓撲結構和路由信息，完成報文轉發功能電臺：為信息傳輸提供無線信道支持拓撲結構：
中心式控制結構分層中心式控制結構完全分布式控制結構分層分布式控制結構無線Mesh網絡主要優點：
可靠性大大增加具有衝突保護機制簡化鏈路設計網絡的覆蓋範圍增大組網靈活、維護方便投資成本低、風險小路由算法的概念：
定義：網絡層軟體的一部分，負責確定一個進來的分組應該被傳送到哪條輸出線路上特性：正確性、簡單性、健壯性、穩定性、公平性、最優性路由算法的分類：
非自適應路由：靜態路由自適應路由：動態路由，根據當前測量或估計的流量拓撲結構來改變它們的路由決策，以反映出拓撲結構的變化，通常也會反映出流量的變化情況自組織路由技術：
設計能自適應網絡拓撲動態變化的分布式路由協議避免產生路由環路，儘可能減小路由開銷，具有一定的可擴展性，使網絡節點能根據網絡情況的變化，具備分布式管理的路由功能通過多跳數據轉發機制進行數據交換，需要按路由協議進行分組轉發決策無線Mesh網絡路由的特點：
移動性：很小的移動性能量約束：不以電池為動力，不需要考慮能量約束業務模式：來往於Internet網關的業務無線Mesh網絡路由協議分類：
多判決路由多信道路由：包括單收發器多信道、多收發器多信道等方式多徑路由：在源節點和目的節點之間選擇多條路徑進行數據傳輸分級路由：確定特殊的自組織分簇算法；通過分級技術，在簇內核簇間使用不同的路由跨層路由：使路由協議收集到節點底層的實際數據傳輸情況，從而做出正確的路徑選擇QoS路由：選擇滿足用戶各種QoS要求的到達目的節點的路徑，若不滿足則尋找新的路由基於地理位置信息的路由多判決路由：
常用判據：跳數HOP，期望傳輸次數ETX，往返時間RTT，數據對延遲時間PktPair性能對比：當節點完全靜止時，ETX性能最好，RTT和PktPair由於衝突的影響性能稍差。在網絡節點移動時，HOP優於其他判據單一的路由判據很難反映出鏈路質量給各個性能指標帶來的影響，應使用多路由準則解決此矛盾動態源路由DSR協議：包括路由發現和路由維護兩大部分，允許節點動態地發現到目的地的多跳路由
DSR協議優缺點：
優點：中間節點不用維護去往全網所有節點的路由信息，而且可以避免出現路由環路缺點：每個數據分組都攜帶了路徑信息，協議開銷大，不適合網絡直徑大的自組網，網絡可擴展性不強無線傳感網絡
綜述
傳感網絡：
解釋：由一組傳感器以特定方式構成的無線網絡，目的是協作地感知、採集、處理網絡覆蓋的地理區域中感知對象的信息，並發布給觀察者三個基本要素：傳感器、感知對象、觀察者基本功能：協作地感知、採集、處理、發布感知信息傳感器網絡的實體：
傳感器節點：傳感器模塊、處理器模塊、無線通訊模塊、能量供應模塊sink節點傳感器網絡的特點：
大規模網絡：地理區域大，部署密集，提高信噪比、檢測精度，增強容錯性，減少盲區自組織網絡：不確定性，拓撲結構變化資源受限：計算、存儲、通訊、能量動態拓撲：節點故障，通訊故障，移動性，節點加入可靠網絡：適應環境條件，魯棒性，容錯性應用相關：沒有統一的通信協議平臺以數據為中心傳感器節點的限制：
電源能量有限通信能力有限計算和存儲能力有限挑戰性問題：
通信能力有限：節點帶寬窄且常變；通信覆蓋範圍只有幾十到幾百米且常邊多源、多跳是主要通信方式：如何優化通信路徑節點移動、斷接頻繁：通信路徑重構；路由算法必須具有自適應性傳感器數量大、分布範圍廣：如何使傳感器網絡的軟硬體具有高強壯型和容錯性信號的協作處理時鐘同步問題傳感器定位問題傳感器的投放或撒播理論與技術...傳感器網絡的協議棧：
能源管理平臺移動管理平臺任務管理平臺
傳感器網絡物理層：
傳輸媒體ISM頻段紅外光頻率選擇、載波發生、信號檢測、調製、數據加密信號傳播：採用多跳通信，最小發送功率和傳輸距離d的n次方成正比，2<=n<=4傳感器網絡MAC協議的功能：
功能：無線信道的使用簡歷傳感器網絡的基礎結構考慮因素節省能量可擴展性鏈路帶寬分配的公平性、帶寬利用率、演示性能等MAC協議的能量浪費因素：
空閒偵聽：無效能耗的主要來源衝突：同時向同一節點發送多個數據幀串擾：接收和處理髮往其他節點的數據，屬於無效功耗控制開銷：控制報文不傳送有效數據，對用戶來說是無效功耗MAC協議的節能策略：
儘量讓傳感器節點處於睡眠狀態減少傳感器節點之間的碰撞減少接收到自己不需要接收的數據分組減少控制消息的開銷WSN路由協議：
已有網絡：Ad hoc、蜂窩主要目標：通信服務質量、帶寬利用率傳感器網絡主要目標：高效使用能源、延長網絡系統的生存期特點基於局部拓撲信息數據為中心要求能量高效（協議簡單、開銷小、節省能量、均衡消耗）可擴展性（網絡範圍、節點密度）魯棒性（節點變化、拓撲變化）快速收斂性能量感知路由：能量路由/能量多徑路由查詢路由：定向擴散路由DD/謠言路由地理路由：GPRS/GEAT/GEM/邊界定位路由可靠路由：ReInform/SPEED/多徑路由WSN應用層：
傳感器管理協議SMP任務分配和數據通告協議TADAP傳感器詢問和數據分發協議SQDDPWSN時間同步：
時間同步是傳感器網絡的基本功能：MAC/跟蹤/檢測時間同步的性能參數最大誤差同步期限同步範圍效率代價和體積WSN定位機制：
定位是傳感器網絡的基本功能報告事件發生的地點目標跟蹤和定位協助路由進行網絡管理特殊性體積、成本（GPS不能普遍適用）能耗有限、可靠性差節點的規模大、隨機布放無線模塊通信距離有限環境要求（室內、室外）基於距離的定位機制到達時間定位算法TOA不同到達時間定位算法TDOA到達角度定位算法AOA接收信號強度定位算法RSSI距離無關的定位機制質心定位算法Centroid距離向量-跳段定位算法DV-HOP自組織定位算法Amorphous Positioning近似的點在三角形中定位算法APITWSN關鍵技術：
關鍵技術拓撲控制網絡協議網絡安全時間同步定位技術數據融合數據管理無線通信技術嵌入式系統應用層技術核心問題能源傳感器封裝部署資源受限下的網絡機制大規模下的網絡機制WSN的路由協議
功能：
尋找源節點和目的節點的優化路徑將數據分組沿著優化路徑正確轉發WSN特點及對路由設計的影響：
網絡業務的方向性傳感器節點的低能量和不可靠性形式多樣的信息報告模式事件觸發周期觸發基於查詢混合模式多對一和一對多為主的業務模式數據為中心的設計理念該理念對網絡層的一個重要影響是節點的地址分配該理念還影響分組轉發的過程動態變化的網絡拓撲密集布設的大規模網絡路由協議的關鍵問題分析：
能量有效性節能：減少路由建立和維護的控制開銷，提高路由可靠性能耗均衡：從空間上調度能量資源，使網絡中節點能量均衡消耗可擴展性分層路由：網絡分成若干層，第一層的群首構成高一層的網絡，群首為局部控制中心地理路由數據傳輸可靠性影響的原因解決方法建立多徑路由選擇可靠鏈路無線信道上的碰撞導致分組無法正確接收節點故障使路由不可用，導致分組丟失鏈路不可靠，導致分組傳輸出錯或丟失路由協議的分類：
基於聚簇的路由協議：LEACH，PEGASIS，TEEN等基於地理位置的路由協議：GEM，MAP，LCR等以數據為中心的路由協議：DD，Rumor-routing，TTDD等能量感知路由協議：GEAR等容錯路由協議：MORE等洪泛路由：
優點實現簡單不需要為保持網絡拓撲信息和實現複雜的路由發現算法而消耗計算資源適用於健壯性要求高的場合缺點存在信息爆炸問題出現部分重疊現象盲目使用資源應用情況網絡資源過於浪費，實際很少直接採用具有極好的健壯性，可用於軍事應用作為衡量標準評價其他路由算法DD定向擴散路由協議是以數據為中心的路由協議，突出特點是引入了梯度來描述網絡中間節點對該方向繼續搜索獲得匹配數據的可能性
LEACH路由協議是一種基於聚類路由協議，分為類準備階段和就緒階段。為了使能耗最小化，就緒階段持續時間比類準備階段長。在類準備階段，隨機選擇一個傳感器階段作為類頭節點。一旦處於就緒階段，類頭節點開始接收類內個節點採集的數據，然後採用數據融合和數據壓縮等技術進行匯聚，並傳輸給Sink節點
TD-LTE移動通信網絡
LTE：長期演進LTE(Long Term Evolution)是3GPP主導的無線通信技術的演進
LTE設計目標：
帶寬靈活配置：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz，20MHz（FDD和TDD）峰值速率(20MHz帶寬)：下行100Mbps，上行50Mbps（OFDM和MIMO技術）控制面延時小於100ms，用戶面延時小於5ms（扁平、全IP網絡架構）能為速度>350km/h的用戶提供100kbps的接入服務取消CS域，CS域業務在PS域實現，如VOIP系統結構簡單化，低成本建網無線技術演進路徑：
LET網絡結構：
LTE各網元功能：
上下行資源單位：
LTE多址方式概述：
OFDM特點：同相位的子載波的波形在時域上直接疊加。因子載波數量多，造成峰均比PAPR較高，調製信號的動態範圍大，提高了對功放的要求
下行多址方式OFDMA：將傳輸帶寬劃分成一系列正教的子載波資源，將不同的子載波資源分配給不同的用戶實現多址。因為子載波相互正交，所以小區內用戶之間沒有幹擾
上行多址方式SC-FDMA：和OFDMA相同，將傳輸帶寬劃分成一系列正教的子載波資源，將不同的子載波資源分配給不同的用戶實現多址。不同的是，任一終端使用的子載波必須連續
SC-FDMA特點：
考慮到多載波帶來的搞PAPR會影響終端的射頻成本和電池壽命，LTE上行採用SC-FDMA以改善峰均比SC-FDMA在採用IFFT將子載波轉換為時域信號之前，先對信號進行了FFT轉換，從而引入部分單載波特性，降低了峰均比多天線技術：
多天線技術分類：MIMO，SISO，SIMO，MISO
多碼字傳輸：
多碼字傳輸即復用到多根天線的數據流可以獨立進行信道編碼和調製單碼字傳輸即一個數據流進行信道編碼和調製之後再復用到多根天線上LTE支持最大的碼字數目為2波束賦形技術：
要求使用小間距的天線陣列，且天線單元數目要足夠多實現方式是將一個單一的數據流通過加權形成一個指向用戶方向的波束，從而使得更多的功率可以集中在用戶的方向上可以充分地利用TDD系統的信道對稱性傳輸模式：
HARQ技術：
ARQ自動請求重傳即當前一次嘗試傳輸失敗時，就要求重傳數據分組HARQ即ARQ和FEC相結合的方案關鍵詞是存儲、請求重傳、合併解調HARQ定時關係：
重傳與初傳的定時關係：同步HARQ、異步HARQLTE上行為同步HARQ協議：重傳在預先定義好的時間進行，接收機不需要顯示告知進程號LTE下行為異步HARQ協議：重傳在上一次傳輸之後的任何可用時間上進行，需要顯示告知進程號自適應HARQ：重傳時可以改變初傳的一部分或全部屬性，如調製方式、資源分配等，這些屬性的改變需要信令額外通知
非自適應HARQ：重傳時改變的屬性是發射機與接收機事先協商好的，不需要額外信令通知
LTE下行採用自適應HARQ，LTE上行同時支持自適應HARQ和非自適應HARQ
AMC自適應調製編碼：基於信道質量，選擇最合適的調製方式（好的信道條件=》減少冗餘，高階調製；壞的信道條件=》增加冗餘，低階調製）。在發送功率恆定的情況下，通過調整無線鏈路傳輸的調製方式與編碼速率，確保鏈路的傳輸質量
ICIC小區間幹擾協調：降低鄰區幹擾；提升小區邊緣數據吞吐量，改善小區邊緣用戶體驗；可以改善小區邊緣用戶吞吐率達到40%以上
ICIC實現：
LTE支持頻段：
支持兩種雙工模式：FDD、TDD支持多種頻段：從700MHz到2.6GHz支持多種帶寬配置，協議規定以下貸款配置：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz，20MHzLTE幀結構：
TD-LTE幀結構特點：
幀長度均為1ms。Fdd子幀長度也是1ms一個無線幀分為兩個5ms半幀，幀長10ms。和FDD LTE的幀長一樣特殊子幀DwPTS+GP+UpPTS=1msTD-LTE幀結構和TD-SCDMA幀結構對比：
時隙長度不同：TD-LTE的子幀長度和FDD-LTE保持一致，有利於產品實現以及藉助FDD的產業鏈TD-LET的特殊時隙有多種配置方式，DwPTS，GP，UpPTS可以改變長度，以適應覆蓋、容量、幹擾等不同場景的需要在某些配置下，TD-LET的DwPTS可以傳輸數據，能夠進一步增大小區容量TD-LTE的調度周期為1ms，即每1ms都可以指示終端接收或發送數據，保證更短的時延。而TD-SCDMA為5ms物理信道簡介：
LTE終端測量量：
LTE終端需要報告以下標準化測量量RSRP：信號強度，-70dBm到-120dBm，類比於TD-SCDMA的RSCPRSRQ：信號質量，TD-SCDMA裡沒有對應測量量使用場景小區選擇：基於RSRP值（Release9中也可基於RSRQ）小區重選：基於RSRP值（Release9中也可基於RSRQ）切換：基於RSRP或RSRQ(避免TD-SCDMA中只能基於RSCP帶來的信道質量未知的問題)RS-CINR：真正的RS信號質量。因為RS在所有RE資源中均勻分布，所以RS-CINR一定程度上可以表徵業務信道PDSCH的信號質量
物理層過程——小區搜索：是UE實現與E-UTRSN下行時頻同步並獲取服務小區ID的過程
過程UE解調主同步信號實現符號同步，並獲取小區組內IDUE解調次同步信號實現幀同步，並獲取CP長度和小區組ID物理層過程——下行同步：是UE進入小區後要完成的第一步，只有完成下行同步，才能開始接收其他信道並進行其他活動
物理層過程——隨機接入：在UE收取了小區廣播信息之後，當需要接入系統時，UE即在PRACH信道發送Preamble碼，開始出發隨機接入流程
LTE功率控制：
目的：降低小區間幹擾；補償路徑損耗和陰影衰落，適應信道變化信道：PUSCH/PUCCH/SRS/PRACH方案：開環功控（補償路徑損耗和陰影衰落）：確定UE發射功率的一個起始發射功率，作為閉環功控調整的基礎閉環功控（適應信道變化）：eNodeB通過測量PUCCH/PUSCH/SRS信號的SINR，和目標值SINRtarget比較，調整相應子幀的上行發送信號的發射功率外環功控：根據BLER的統計值動態調整閉環功控中使用的目標值SINRtarget流程：UE發射PUSCH和PUCCH信息eNB收到鏈路質量反饋，通過X2接口考慮臨近小區的負載eNB發送發射信號控制指令TPC，將此作為PDCCH下行控制信息DCI的一部分UE調整PUCCH或PUSCH的發射功率水平，之後重複流程下行功率控制：
功率分配信道：PDSCH功率控制信道：PBCH/PDCCH/PCFICH/PHICH功率分配方式：靜態、半靜態LTE網絡幹擾來源：
小區間幹擾抑制技術：
小區間幹擾隨機化：通過小區特定加擾、小區特定交織、小區特定跳頻等手段隨機化幹擾信號進行幹擾抑制的一類技術。幹擾的特性近似「白噪聲」。在LTE通信系統中，使用504個小區擾碼和504個小區ID綁定方案進行幹擾隨機化處理小區間幹擾消除：通信節點在收到小區幹擾信號後，在接收端利用處理增益來消除幹擾進行幹擾抑制。一般只能消除一些比較強的幹擾。主流的ICIC有：基於多天線的空間幹擾消除技術 或叫 幹擾抑制合併接收技術IRC、基於幹擾重構的幹擾消除技術小區間幹擾協調/避免：對系統資源使用設置一定的限制，以協調多個小區的動作，從而達到避免或降低小區間幹擾的目的。主要體現在對頻域資源調度的限制。是小區間幹擾抑制的主流技術三種幹擾抑制技術對比：
LTE-Advanced關鍵技術：
載波聚合技術CA通過聯合調度和使用多個成員載波上的資源，使得LTE-Advanced系統可以支持最大100MHz的帶寬，從而實現更高的系統峰值速率連續和非連續載波聚合成員載波指可配置的LTE系統載波，每個成員載波的帶寬都不大於LTE系統的上限20MHz協作多點傳輸技術協調的多點發射/接收技術，多點指地理上分離的多個天線接入點通過網絡中多節點（基站、用戶、中繼節點等）協作傳輸意義核心想法：當終端位於小區邊界區域時，它能同時接收到來自多個小區的信號，同時它自己的傳輸也能被多個小區同時接收按照進行協調的節點間關係分類按照基站端是否共享用戶數據分類反饋機制顯示反饋：用戶觀測到信道情況後，不對信息處理，直接反饋給基站隱式反饋：將信息處理轉化為特定的量化數值反饋給基站基於SRS的反饋：利用信道互易性，在eNB端通過UE發送的SR估計上行CSI，進而獲得下行CSI聯合傳輸：聯合傳輸技術（用戶一次接收多個基站發送的PDSCH信息）、動態小區選擇技術（用戶每次只能接收一個基站發送的PDSCH信息）協作調度/波束成型：用戶只由單個基站提供服務，通過對系統資源有效分配，減小相鄰小區邊緣區域使用的資源在時間、頻率、空間上的衝突Intra-site CoMP協作：發生在一個站點內Inter-site CoMP協作：發生在多個站點間突破了單點傳輸對頻譜效率的限制降低小區間幹擾提升小區邊緣吞吐量提高系統吞吐量中繼技術
中繼在LTE中的應用
分類異構網絡技術Femto/Home eNodeBFemto：毫微微小區，是解決是被覆蓋的有效手段之一，也是固定和移動融合的一種方式；設備發射功率小，最大功率20mW為室內用戶提供很高的吞吐量擴展室內覆蓋增加室內和室外的容量