
GSM, (Global System for Mobile Communications) ,是由欧洲组织制定的一个通信标准。
GSM系统结构,由四大部分组成,移动台MS、无线基站子系统BSS、交换网络子系统NSS和OMC操作维护中心。MS就是终端,通过空中接口和无线基站子系统BSS连接,无线基站子系统BSS包括基站收发机BTS和基站控制器BSC,负责无线发送接收和无线资源管理。一群BSS向MSC(移动交换中心)报告,MSC(移动交换中心)与HLR(归属位置寄存器)、VLR(访客位置寄存器)等位置寄存器和AUC(鉴权中心)、EIR(基站收发机相连),可以知道用户和手机是否合法。还与操作维护中心(OMC)、公共电话交换网(PSTN)连接。
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无线通信是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。常见的”无线通信“传输技术“有长距离通信的蜂窝技术:2G、3G、4G等。短距离通信有:Zig-Bee、蓝牙(Bluetooth)、无线宽带(Wi-Fi)、超宽带(UWB)和近场通信(NFC)。
蜂窝技术
我们首先来看蜂窝技术。没写出来的是1G大哥大时代,是模拟系统,频谱利用率低,移动设备复杂,费用高,业务种类受限,易被窃听,最主要问题是容量不能满足日益增长的移动用户需求。
于是我们来到2G,以数字语音传输技术为核心,因为是数字通信,所以在抗干扰能力上大大增强。
GSM是欧洲组织制定的标准,也是应用最广的2G标准,PDC,是日本的2G标准,iden是美国摩托罗拉的标准。(IS-95A CDMA-是高通发起的基于CDMA的标准。)2G到3G之间还有两个过渡技术,一个是2.5G的GPRS速度比2G更快一点,建立连接的时间更短,所以更适合我们的手机。然后再到2.75G的EDGE, 速度又更快了一些。
随着移动多媒体发展,人们对于数据业务使用率依赖度更高了,于是更高带宽、支持移动多媒体通信为目标的3G呼之欲出。3G标准主要有欧洲的W-CDMA, 中国的TD-SCDMA和美国的CDMA2000都是用的码分多址的技术, 也就是说从3G开始,传统的频分多址时分多址被取代了。3G演变到4G过程中,这几个CDMA之间是互相竞争的。
如果说3G满足了人们对多媒体数字通信的基本需求,那么4G就代表了人们对更极致的移动网络的体验的追求。LTE引入了正交频分复用,显著提高了频谱利用率和数据传输速率。他的一个原理后面等下会再展开讲。再到4G的LTE-A,它是LTE的演进,不是技术革命,向后兼容LTE,它增加了载波聚合的技术, 多载波传输的技术。
然后来到我们万众瞩目的5G。但5G的登场并不意味着4G的谢幕,4G LTE仍然是全球最为主流、最广泛使用的通信技术,5G不会完全替代4G、wifi,而是将他们融入其中,为用户带来更丰富的体验,实现无缝切换。
与此同时IEEE的无线连接技术也在不断的发展。最新的802.11be已经达到了30Gbps的速度。
技术的不断演变,对仪器的要求上来讲,分析带宽要越来越大,对于2G 信道200K, 到了3G就上M了, 到LTE就是信道到了20M, 然后分析的时候肯定还要看谐波杂波这些,所以一般都要3~5倍,到100M。还有就是调制方式有要求,GSM采用的是GSMK, 到LTE传输运用到了64QAM, 调制技术越高,频谱效率越高,所以相同带宽内传输速率更高。但是带来的问题就是对测试要求更高,因为对误码率的要求就会提高。就是EVM。还有到了LTE就会涉及到MIMO, 所以对于信号源的端口数就会有要求。(但是我们的信号源和频谱仪都是单口,但是RS是双端口的信号源。)我们的EXM就可以支持MIMO)。
从2G到3G之间还有GPRS和EDGE。GPRS与GSM系统最根本的区别是,GSM是一种电路交换系统,而GPRS是一种分组交换系统。
GSM只能使用短信形式传送数据,无法做到“实时在线”、“按量计费”。与GSM比较,GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势,更有效的利用无线网络信道资源,特别适用于间歇、非周期数据传输、少量的数据传输,较大容量数据不频繁传输等。随着后来的发展,大家对于速率的要求越来越高,就演变到了EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的缩写),即增强型数据速率GSM演进技术,也是从GSM到3G之间的一个过渡技术,可以被认为是2.75G。
然后我们来到3G。WCDMA是3G三大标准中最具竞争力和影响力,占据最大份额的。全称是Wideband CDMA,也称为CDMA Direct Spread。这里是WCDMA的系统网络架构,分为三部分,UE、接入网、核心网,接入网分为Node B(3G移动基站),RNC(无线网络控制器),跟GSM网络的BTS、BSC相似,核心网兼容GSM。WCDMA CDMA2000频分双工,TD-SCDMA时分双工。信道带宽从200k上升到M级别了。宽/窄带的分水岭数据是这样的,骨干网传输速率在2.5Gbyte以上、接入网传输速率达到1Mbyte的网络定义为宽带,所以显然所有2G和2.5G的产品和技术都不是宽带技术,而能称得上宽带技术的只有3G及其后续技术。
3G的信道带宽从200k上升到M级别了。
WCDMA CDMA2000频分双工,上下行独享相应的带宽,上下行之间需要一定的频率间隔做“隔离带”以避免干扰;TD-SCDMA时分双工,上下行采用同一频谱,上下行之间需要时间间隔做“红绿灯:以避免干扰。
RNC无线网络控制器,Radio Network Controller)是第三代(3G)无线网络中的主要网元,是接入网络的组成部分,负责移动性管理、呼叫处理、链路管理和移交机制。
Keysight加入6G旗舰集团,开发2030年蜂窝标准
Keysight Technologies早于2019年就加入了由芬兰奥卢大学(University of Oulu)牵头的6G旗舰集团,旨在推动超越5G的无线技术。
6G旗舰小组目前包括来自澳大利亚、中国、欧洲和美国大学的专家,他们共同致力于标准化通信技术,提供近乎即时、无限的无线连接。就像4G到5G的转型一样,该集团正计划大规模扩张带宽,这一次是5G容量的1000倍,主要是通过开发使用“超高频率”无线电频谱的技术。
Keysight帮助启动了美国早期的6G研究工作,这是NYU Wireless历史上最大的一笔捐赠——一种尖端设备,可以产生和分析高达110GHz的频率,超过当今24-48GHz毫米波蜂窝设备的传输能力。研究人员目前预计,“亚毫米波”范围内的频率——从300GHz到3THz,将在2030年左右驱动6G网络,之后将驱动7G网络。
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“本应用指南介绍了频谱分析的基本原理和频谱仪的主要功能以及最新进展。内容包括基本原理、谐波混频、预选、相位噪声和信号辨识等信息,此外还附有频谱分析术语表。"
