多中继去噪重传物理层网络编码自适应分集策略

2017年2月 Journal on Communications February 2017 2017031-1

第38卷第2期

通信学报 V ol.38 No.2多中继去噪重传物理层网络编码自适应分集策略

高锐锋1，吉晓东1,2，包志华1,2，张士兵1，徐晨1,2

（1. 南通大学电子信息学院，江苏南通 226019；2. 南通先进通信技术研究院，江苏南通 226019）

摘要：研究了频率非选择性瑞利衰落信道中的物理层网络编码系统容量问题。理论推导了基于解噪重传协议的

系统容量，根据容量解析式给出了系统和容量最大化的2个条件表达式，提出了一种最大化系统和容量的自适应

分集策略。在瑞利衰落信道环境下，通过理论分析给出所有中继链路特性均属于同一情况下的中断概率闭合解析

式，同时也理论推导了一般放大重传和直接传输系统中断概率解析式。在此基础上，完成了数值仿真实验，结果

表明所提策略的中断性能与非自适应系统、一般放大重传和直接传输系统相比有较大优势。

关键词：物理层网络编码；自适应分集；中继选择；中断概率

中图分类号：TN925 文献标识码：A

Denoise-and-forward based adaptive diversity scheme for

physical-layer network coding with multiple relay node

GAO Rui-feng 1,2, JI Xiao-dong 1,2, BAO Zhi-hua 1,2, ZHANG Shi-bing 1, XU Chen 1,2

(1. School of Electronics and Information, Nantong University, Nantong 226019, China;

2. Nantong Research Institute for Advanced Communication Technologies, Nantong 226019, China)

Abstract: The capacity issue of a denoise-and-forward(DNF) protocol was focused on based PNC system of frequency

non-selective Rayleigh fading channel. First, the total sum-rate of the system was derived. With the derived sum-rate expression,

two policies maximizing the system sum-rate are proposed. On this basis, a novel adaptive diversity scheme was proposed.

Closed-form expressions of the system outage probability with the new proposed scheme as well as the amplify-and-forward

(AF) based PNC system and the conventional direct transmission were derived over frequency-nonselective Rayleigh fading

channels. Simulation experiments are conducted and the results show that the outage performance of the system can be im-

proved significantly compared to the AF based PNC system and the conventional direct transmission scheme.

Key words: physical-layer network coding, adaptive diversity, relay selection, outage probability

1 引言

网络编码(NC, network coding)区别于传统的通

信网络数据传输方式，它对节点从多条链路上接收

到的信息进行线性或非线性处理，再转发给下游节

点[1]。文献[1]研究发现NC 可以使多播流达到最大

流最小割的多播速率。借鉴NC 技术思想，Zhang 等[2]提出了可应用于物理层的NC 技术，即物理层网络编码(PNC, physical-layer network coding)。文献[2]指出，在具有理想的幅度和相位补偿机制下，PNC 能大大提高系统容量。文献[3]应用放大重传(AF, amplify-and-forward)协议，研究网络的吞吐量，并与解码重传(DF, decode-and-forward)协议进行了比较。文献[4]提出一种解噪重传(DNF, denoise- 收稿日期：2016-05-11；修回日期：2016-11-28

通信作者：包志华，bao.zh@https://www.360docs.net/doc/7d12372529.html,

基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.61371111, No.61371112, No.61401238）；江苏省自然科学基金资助项目（No.BK20140433）；江苏省研究生创新课题基金资助项目（No.KYZZ16-0353）

Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China (No.61371111, No.61371112, No.61401238), The Natural Science Foundation of Jiangsu Province (No.BK20140433), The Postgraduate Innovation Program of Scientific Research of Jiangsu Province (No.KYZZ16-0353)

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017031

万方数据

物理层网络编码的研究

网（凡新雷 2011 通信与信息系统学号：112201149）摘要：介绍网络编码在无线中继网络中应用的研究进展，指出其2个典型应用场景是双向对传网络和组播重传网络。阐述研究中需要解决的关键问题：(1)设计具体的实现协议；(2)在实际网络条件下，采用网络编码后的网络容量及可达该容量的传输策略；(3)针对物理层网络编码，从混合信号中分离出需要的信号。关键词：网络编码；无线中继网络；吞吐量 Applications Research of Network Coding Abstract：This paper introduces an overview of the applications of network coding in wireless relaying networks. Two typical scenarios of wireless network coding are two-way relay networks and multicast retransmission networks. Some key problems of network coding in wireless relaying networks are as follows: (1)Design implementations of wireless network coding; (2)Analyze the capacity of network coding and the corresponding transmission schemes in actual network environments; (3)Investigate how to separate the required signal from the mixed signal for physical layer network coding. Future work on network coding is also summarized. Key words：network coding; wireless relay networks; throughput 1 概述网络编码[1]的核心思想是突破传统网络中只允许中继节点转发数据的限制，允许中继节点对接收到的数据包进行组合、编码等智能化处理。这种处理通常以编码的方式在网络层实现，因此，被称为网络编码。网络编码的优势是能有效提高网络的吞吐量，使有线组播网络的吞吐量达到其理论上界——网络的最大流最小割容量。目前，网络编码已成为网络领域、信息论领域以及编码领域最受关注的研究课题之一，其应用范围也从有线网络向无线网络，尤其是无线中继网络扩展。无线信道具有广播特性，因此，在无线网络中的信息传输存在大量的数据冗余。使用网络编码技术能减少冗余数据并进行数据压缩，从而提高网络的总吞吐量，达到提高频率资源利用效率和提高能量利用效率的目的。此外，在无线网络中，网络编码的思想还可以应用在物理层，这种技术被称为物理层网络编码技术。利用物理层网络编码技术可以在一定条件下解决节点间相互干扰的问题，进一步提高网络吞吐量，以及无线频谱资源的利用效率。目前国内已有大量关于网络编码的研究，如文献[2-3]等。本文以网络编码的应用为重点，综述无线网络编码技术的最新研究进展以及在研究中需要解决的关键问题。 2 网络编码的基本概念首先[1]以“蝶形图”为例，解释了网络编码的基本原理。如图1 所示，S是源节点，R1和R2是2个目的节点。各链路的信道容量均为1。根据最大流最小割定理，S到R1或R2的最大流为2。如果采用转发技术，传输过程如图1(a)所示。其中，2条传输路径在链路(3, 4)交迭，节点3无法在单位时间内传送2bit数据a和b，使用转发技术无法达到网络的理论容量。如果采用网络编码技术，允许中继节点对信息进行编码处理，传输过程如图1(b)所示。节点3对数据a和b进行编码处理，得到a+b，并在一个单位时间内将a+b发送出去。于是，R1接收到a和a+b后，通过解码得到b。类似的，R2可以得到比特a和b。于是，S在单位时间内向2个目的节点发送了2bit信息，信息传输速率达到网络流量的理论上限。该例说明了网络编码技术能充分利用信息流的特性，有效提高有线网络的吞吐量。下文将重点介绍网络编码在无线中继

计算机网络物理层复习题(带答案)

计算机网络物理层复习题一、单选 1、网络接口卡的基本功能包括：数据转换、通信服务和 A、数据传输 B、数据缓存 C、数据服务 D、数据共享 2、在中继系统中，中继器处于 A、物理层 B、数据链路层 C、网络层 D、高层 3、各种网络在物理层互连时要求 A、数据传输率和链路协议都相同 B、数据传输率相同，链路协议可不同 C、数据传输率可不同，链路协议相同 D、数据传输率和链路协议都可不同 4、下面关于集线器的缺点描述的是. A 集线器不能延伸网络可操作的距离 B 集线器不能过滤网络流量 C 集线器不能在网络上发送变弱的信号 D 集线器不能放大变弱的信号 5、在同一个信道上的同一时刻，能够进行双向数据传送的通信方式是 C 。 A. 单工 B. 半双工 C. 全双工 D. 上述三种均不是 6、能从数据信号波形中提取同步信号的典型编码是 A.归零码 B.不归零码 C.定比码 D.曼彻斯特编码 7、计算机网络通信采用同步和异步两种方式，但传送效率最高的是 A．同步方式 B．异步方式C．同步与异步方式传送效率相同 D.无法比较 8、有关光缆陈述正确的是 A.光缆的光纤通常是偶数，一进一出 B.光缆不安全 C.光缆传输慢 D.光缆较电缆传输距离近 9、通过改变载波信号的相位值来表示数字信号1、0的方法叫做 A. ASK B. FSK C. PSK D. A TM 10、同轴电缆与双绞线相比，同轴电缆的抗干扰能力。 A、弱 B、一样 C、强 D、不能确定 11、ATM采用的线路复用方式为。 A、频分多路复用 B、同步时分多路复用 C、异步时分多路复用 D、独占信道 12、数据传输速率是描述数据传输系统的重要指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制 A.比特数 B.字符数 C.桢数 D.分组数 13、将一条物理信道按时间分成若干时间片轮换地给多个信号使用，每一时间片由复用的一个信号占用，这样可以在一条物理信道上传输多个数字信号，这就是 A．频分多路复用 B．时分多路复用 C．空分多路复用 D．频分与时分混合多路复用 14.在同一个信道上的同一时刻，能够进行双向数据传送的通信方式是 A.单工 B.半双工 C.全双工 D.上述三种均不是 15、下面叙述正确的是 A．数字信号是电压脉冲序列 B．数字信号不能在有线介质上传输 C．数字信号可以方便地通过卫星传输 D．数字信号是表示数字的信号 16、数字传输的优点不包括 A．设备简单

多中继去噪重传物理层网络编码自适应分集策略

2017年2月 Journal on Communications February 2017 2017031-1 第38卷第2期通信学报 V ol.38 No.2多中继去噪重传物理层网络编码自适应分集策略高锐锋1，吉晓东1,2，包志华1,2，张士兵1，徐晨1,2 （1. 南通大学电子信息学院，江苏南通 226019；2. 南通先进通信技术研究院，江苏南通 226019）摘要：研究了频率非选择性瑞利衰落信道中的物理层网络编码系统容量问题。理论推导了基于解噪重传协议的系统容量，根据容量解析式给出了系统和容量最大化的2个条件表达式，提出了一种最大化系统和容量的自适应分集策略。在瑞利衰落信道环境下，通过理论分析给出所有中继链路特性均属于同一情况下的中断概率闭合解析式，同时也理论推导了一般放大重传和直接传输系统中断概率解析式。在此基础上，完成了数值仿真实验，结果表明所提策略的中断性能与非自适应系统、一般放大重传和直接传输系统相比有较大优势。关键词：物理层网络编码；自适应分集；中继选择；中断概率中图分类号：TN925 文献标识码：A Denoise-and-forward based adaptive diversity scheme for physical-layer network coding with multiple relay node GAO Rui-feng 1,2, JI Xiao-dong 1,2, BAO Zhi-hua 1,2, ZHANG Shi-bing 1, XU Chen 1,2 (1. School of Electronics and Information, Nantong University, Nantong 226019, China; 2. Nantong Research Institute for Advanced Communication Technologies, Nantong 226019, China) Abstract: The capacity issue of a denoise-and-forward(DNF) protocol was focused on based PNC system of frequency non-selective Rayleigh fading channel. First, the total sum-rate of the system was derived. With the derived sum-rate expression, two policies maximizing the system sum-rate are proposed. On this basis, a novel adaptive diversity scheme was proposed. Closed-form expressions of the system outage probability with the new proposed scheme as well as the amplify-and-forward (AF) based PNC system and the conventional direct transmission were derived over frequency-nonselective Rayleigh fading channels. Simulation experiments are conducted and the results show that the outage performance of the system can be im- proved significantly compared to the AF based PNC system and the conventional direct transmission scheme. Key words: physical-layer network coding, adaptive diversity, relay selection, outage probability 1 引言网络编码(NC, network coding)区别于传统的通信网络数据传输方式，它对节点从多条链路上接收到的信息进行线性或非线性处理，再转发给下游节点[1]。文献[1]研究发现NC 可以使多播流达到最大流最小割的多播速率。借鉴NC 技术思想，Zhang 等[2]提出了可应用于物理层的NC 技术，即物理层网络编码(PNC, physical-layer network coding)。文献[2]指出，在具有理想的幅度和相位补偿机制下，PNC 能大大提高系统容量。文献[3]应用放大重传(AF, amplify-and-forward)协议，研究网络的吞吐量，并与解码重传(DF, decode-and-forward)协议进行了比较。文献[4]提出一种解噪重传(DNF, denoise- 收稿日期：2016-05-11；修回日期：2016-11-28 通信作者：包志华，bao.zh@https://www.360docs.net/doc/7d12372529.html, 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.61371111, No.61371112, No.61401238）；江苏省自然科学基金资助项目（No.BK20140433）；江苏省研究生创新课题基金资助项目（No.KYZZ16-0353） Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China (No.61371111, No.61371112, No.61401238), The Natural Science Foundation of Jiangsu Province (No.BK20140433), The Postgraduate Innovation Program of Scientific Research of Jiangsu Province (No.KYZZ16-0353) doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017031 万方数据

计算机网络课后习题答案：第2章物理层

第二章物理层 2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？答：物理层要解决的主要问题：（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。物理层的主要特点： ①由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程特性。 ②由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。 2-02 归层与协议有什么区别？答：规程专指物理层协议。 2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。答：源点：源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站。发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站。传输系统：信号物理通道。 2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。答：数据：是运送信息的实体。信号：则是数据的电气的或电磁的表现。模拟数据：运送信息的模拟信号。模拟信号：连续变化的信号。基带信号（即基本频带信号）：来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。带通信号：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。数字数据：取值为不连续数值的数据。数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。码元(code)：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。

常用网络设备设备

物理层设备 1.调制解调器调制解调器的英文名称为modem，来源于Modulator/Demodulator，即调制器/解调器。 ⑴工作原理调制解调器是由调制器与解调器组合而成的，故称为调制解调器。调制器的基本职能就是把从终端设备和计算机送出的数字信号转变成适合在电话线、有线电视线等模拟信道上传输的模拟信号；解调器的基本职能是将从模拟信道上接收到的模拟信号恢复成数字信号，交给终端计算机处理。 ⑵调制与解调方式调制，有模拟调制和数字调制之分。模拟调制是对载波信号的参量进行连续地估值；而数字调制使用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端对载波信号的离散参量进行检测。调制是指利用载波信号的一个或几个参数的变化来表示数字信号的一种过程。调制方式相应的有：调幅、调频和调相三种基本方式。调幅：振幅调制其载波信号将随着调制信号的振幅而变化。调频：载波信号的频率随着调制信号而改变。调相：相位调制有两相调制、四相调制和八相调制几种方式。 ⑶调制解调器的分类按安装位置：调解解调器可以分为内置式和外置式按传输速率分类：低速调制解调器，其传输速率在9600bps以下；中速调制解调器，其传输速率在9.6～19.2kbps之间；高速调制解调器，传输速率达到19.2～56kbps。 ⑷调制解调器的功能 ?差错控制功能：差错控制为了克服线路传输中出现的数据差错，实现调制解调器至远端调制解调器的无差错数据传送。 ?数据压缩功能：数据压缩功能是为了提高线路传输中的数据吞吐率，使数据更快地传送至对方。 ⑸调制解调器的安装调制解调器的安装由两部分组成，线路的连接和驱动程序的安装。线路连接： ?将电话线引线的一端插头插入调制解调器后面LINE端口。

无线通信系统物理层的传输方案设计

（无线局域网场景）一、PBL问题二：试设计一个完整的无线通信系统物理层的传输方案，要求满足以下指标: 1. Data rate ：54Mbps, Pe<=10-5 with Eb/N0 less than 25dB 2. 20 MHz bandwidth at 5 GHz frequency band 3. Channel model ：设系统工作在室内环境，有4条径，无多普勒频移，各径的相对时延为：[0 2 4 6]，单位为100ns ，多径系数服从瑞利衰落，其功率随时延变化呈指数衰减：[0 -8 -16 -24]。请给出以下结果： A. 收发机结构框图，主要参数设定 B. 误比特率仿真曲线（可假定理想同步与信道估计）二、系统选择及设计设计 1、系统要求 20MHz带宽实现5GHz频带上的无线通信系统；速率要求: R=54Mbps；误码率要求: Pe <=10^ (-5)。 2、方案选取根据参数的要求，选择802.11a作为方案的基准，并在此基础上进行一些改进，使实际的系统达到设计要求。 802.11a中对于数据速率、调制方式、编码码率及OFDM子载波数目的确定如表 1 所示。

与时延扩展、保护间隔、循环前缀及OFDM符号的持续时间相关的参数如表 2 所示。的参数参考标准选择OFDM系统来实现，具体参数的选择如下述。 3、OFDM简介 OFDM的基本原理是将高速信息数据编码后分配到并行的N个相互正交的子载波上，每个载波上的调制速率很低(1/N)，调制符号的持续间隔远大于信道的时间扩散，从而能够在具有较大失真和突发性脉冲干扰环境下对传输的数字信号提供有效的保护。OFDM系统对多径时延扩散不敏感，若信号占用带宽大于信道相干带宽，则产生频率选择性衰落。OFDM的频域编码和交织在分散并行的数据之间建立了联系，这样，由部分衰落或干扰而遭到破坏的数据，可以通过频率分量增强的部分的接收数据得以恢复，即实现频率分集。 OFDM克服了FDMA和TDMA的大多数问题。OFDM把可用信道分成了许多个窄带信号。每个子信道的载波都保持正交，由于他们的频谱有1/2重叠，既不需要像FDMA那样多余的开

国内主要网络设备厂商

得益于国家对信息化建设的大力投入，国内网络市场非常繁荣，目前市场中有着数量众多的网络设备提供商，常见的厂商包括：思科（CISCO），瞻博网络（Juniper）、华三通信（H3C）、Force 10、博科（Brocade）、Exterme、HP Procuve、华为、中兴、迈普、博达、神州数码、锐捷、D-LINK、TP-LINK、联想、NetGear、华硕、TCL、腾达、`金星等。针对这些常见的网络设备厂商，根据厂商实力、技术研发实力、服务能力等，进行简单的分析：第一梯队：ciscoJuniperH3C 在网络设备厂商中，思科、瞻博、华三是目前市场上的最主流供应商，三家厂商各有擅长，在各自领域内都有非常出色的业绩。思科作为一家传统的网络通信产品供应商，占据了全球60%以上的网络设备份额，其产品做工精良、运行稳定，在网设备最长记录为12年，是当之无愧的网络通信老大。优势：全球第一批网络厂商，和施乐、3COM等以太网始祖为同一时代公司，技术积累深厚，对行业理解深刻，引领技术潮流，产品技术过硬；劣势：在国内不提供原厂服务（在北美和欧洲都是提供原厂服务），全部依靠渠道完成服务交付；设备价格高，基本为国内最高价格，性价比不足。 Juniper Juniper为思科部分员工离开后创办的网络通信公司，具有良好的市场口碑和技术品牌，在行业内突出的产品不是其网络设备而是安全设备，号称全球技术最先进，其实Juniper的网络产品在全球骨干都拥有非常大的份额，约35%的骨干路由器为Juniper提供，国内很多厂家也通过OEM方式销售Juniper路由器，其交换机产品线为新推出，正在加强对企业网的投入，意图获取更多份额；优势：良好的技术品牌和口碑，相对而言，产品线较全；劣势：在国内没有原厂服务，国内渠道资源不足，在产品及服务交付方面存在较大缺陷；

5G无线通信网络物理层技术研究

5G无线通信网络物理层技术研究发表时间：2019-08-14T13:19:17.590Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：粟茜 [导读] 现阶段，随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。中时讯通信建设有限公司广东广州 510000 摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。现代信息技术的应用实践也在很大程度上促进了无线通信领域的技术进步，如今4G通信技术在无线通信领域的应用已经比较成熟，而我国计划在2020年以后基本实现5G通信，这一计划对于我国5G 无线通信网络技术的研究提出了更高的要求。由此，本文将深入探究5G无线通信网络关于物理层的关键技术，以期促进我国5G无线通信网络的建设和发展。关键词：5G无线通信网络；物理层技术；研究引言在目前的现状下，各地表现为迅速增多的移动通信用户，并且移动通信网络也呈现不断升级的总体趋势。作为现阶段的全新无线通信手段，5G无线通信构成了无线通信领域的发展目标。然而实质上，5G通信网络包含较为复杂的网络内部构成，尤其是其中的网络物理层需要依赖多种5G关键技术才能得以建成。对于健全5G通信网络而言，全面保障无线网络通信实效的着眼点就在于改进物理层性能，据此达到提升整个通信网络运行效能的宗旨。 1构建5G无线通信网络的意义 1.1频谱资源得到了更好的利用从以往的无线通信网络频谱资源利用得出，无线通信网络的频谱资源集中化，会使无线通信网络在传输过程中影响信息传递的速率，影响信息传递的整体质量，不利于网络构建。4G无线通信网络发展以来，技术人员为了能够提高信息传输速率，对频谱资源的使用量不断增加。5G无线通信网络可以合理、科学利用频谱资源，信息传输速率更加迅速。 1.2拥有更大的系统容量随着互联网的快速发展，社会以迅猛的速度不断发展，已经进入到全新的数字化时代。相关数据显示，全球使用通信数据的数量呈千倍的趋势持续增长。随着社会的不断发展，使用通信数据的数量会不断增加，数量增加后，当前的4G技术在网络性能方面已经无法满足现代的网络需求。因此，只有5G无线通信网络技术才能够有效保证数据传输的稳定性，不管使用通信数据的数量增加多少，5G技术都可以实现信息的快速传播且不会受到影响。 1.3使用户得到更好的网络体验用户对数据传输速率的需求不断增长，当数据传输速率能够充分满足用户的业务需求和应用需求时，人们就会追求更高的用户体验。无线网络环境需要实现高效、安全以及稳定发展，让用户能够随时随地体会网络的便利，这种无线通信网络技术在未来的发展中将会成为网络发展的主流。 25G无线通信网络信息技术 4G网络技术虽然具有较强的优势，但在具体的利用过程中，在频谱效率、用户数量、网络流量等方面，仍存在一定的问题。这就在一定程度上，推动了5G无线通信网络信息技术的发展。5G无线通信网络信息技术，主要是利用高频段进行通信，并为用户提供了高效的、稳定的、安全的、实时的无线通信方式。与4G网络技术相比，5G无线通信网络信息技术具有较为明显的优势，集中表现在以下三方面：首先，提升了频谱资源的利用率。就目前而言，全球可以利用的频谱资源主要集中在300MHz-3GHz，尤其是随着移动用户设备的持续增加，无线通信网络频谱出现资源过度集中的现象，这就在一定程度上影响了信息传递的速率，以及信息传递的整体质量。5G网络信息技术的研究，更进一步拓展了频率段，使其拓展为3-300GHz，实现了频谱资源的有效利用。其次，扩展了系统的容量。伴随着互联网信息技术的迅猛发展，人类社会已经全面进入到信息时代，且其使用数量已经出现千倍的增长趋势，信息社会也逐渐进入到大数据时代。在这种情况下，4G网络通信技术无法满足当前的需求。而5G无线通信网络技术的应用，提高了数据传输的稳定性，保证视频、音频、图片等信息的快速传播。最后，更加注重了用户的体验。网络通信技术的发展和应用，改变了人的生活方式，丰富了人们的日常。5G网络通信技术与4G网络技术相比，给用户提供了一个更加高效、流畅、便捷和稳定的无线互联网环境，不仅有效保证了技术的先先进行，更加重视用户随时随地体验。 3优化措施 3.1大规模MIMO技术 MIMO技术的应用，能够有效提高数据传输速率，提高系统的频谱效率、增加信号的覆盖范围，提高信号的传输质量，以及解决热点地区的高容量问题，对无线通信网络的建设是至关重要的，当前该技术在无线通信网络的构建中，已经得到了普遍的应用，但是5G无线通信网络在构建的过程中，对于信号的要求会更高，传统的MIMO技术已经无法满足其要求，在这种情况下，就必须要加强大规模MIMO技术的研究，通过对基站的改造，有效提高系统的容量和频谱效率。该技术在应用的过程中，只需要增加基站的天线数目，就能够增加系统容量，改造的过程十分便利；而且系统在应用的过程中成本比较低，输出功率却比较大，能够降低系统的运行成本；最后经过实验证明，天线数量增大，能在一定程度上解决噪声和干扰问题，所以该技术的应用能够有效提高信号的传输速率和质量。与原有的无线通信方式进行对比，MIMO的大规模技术具有传输容量较大、区域尺寸小以及传输速度更快的优势。这是由于，大规模技术针对利用通信频率的效率能够实现全面提高，并且确保覆盖于更广的移动通信范围。 3.2毫米波通信技术任何无线通信网络在发展的过程中，都需要依赖频谱资源，频谱资源的利用率直接影响着无线通信网络的运行速率，现有无线通信网络在应用的过程中，频谱资源较为集中，而这有限的频谱资源在应用的过程中，必然会存在一定的漏洞和缺陷，影响无线通信的质量，所以在5G无线通信网络的物理层研究过程中，必须要提高频谱资源的利用率，解决频谱资源短缺问题。毫米波通信技术是针对频谱资源短缺

第二章计算机网络物理层 (1)

（答案仅供参考如有不对请自己加以思考）第二章计算机网络物理层一、习题 1.电路交换的优点有（）。 I 传输时延小 II 分组按序到达 III 无需建立连接 IV 线路利用率高 A I III B II III C I III D II IV 2 下列说法正确的是（）。 A 将模拟信号转换成数字数据称为调制。 B 将数字数据转换成模拟信号称为调解。 C 模拟数据不可以转换成数字信号。 D 以上说法均不正确。 3 脉冲编码调制（PCM）的过程是（）。 A 采样，量化，编码 B 采样，编码，量化 C 量化，采样，编码 D 编码，量化，采样 4 调制解调技术主要使用在（）通信方式中。 A 模拟信道传输数字数据 B 模拟信道传输模拟数据 C 数字信道传输数字数据 D 数字信道传输模拟数据 5 在互联网设备中，工作在物理层的互联设备是（）。 I 集线器 II 交换机 III 路由器 IV 中继器 A I II B II IV C I IV D III IV 6一个传输数字信号的模拟信道的信号功率是0.26W，噪声功率是0.02W，频率范围为3.5 ～ 3.9MHz，该信道的最高数据传输速率是（）。 A 1Mbit/s B 2Mbit/s C 4Mbit/s D 8Mbit/s 7 在采用1200bit/s同步传输时，若每帧含56bit同步信息，48bit控制位和4096bit数据位，那么传输1024b需要（）秒。 A 1 B 4 C 7 D 14 8 为了是模拟信号传输的更远，可以采用的设备室（）。 A中继器 B放大器 C 交换机 D 路由器 9 双绞线由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成，线对扭在一起的目的是（）。 A 减少电磁辐射干扰 B 提高传输速率 C 减少信号衰减 D减低成本 10 英特网上的数据交换方式是（）。 A 电路交换 B 报文交换 C 分组交换 D异步传输 11 （）被用于计算机内部的数据传输。 A 串行传输 B 并行传输 C同步传输 D 异步传输 12 某信道的信号传输速率为2000Baud，若想令其数据传输速率达到8kbit/s,则一个信号码元所取的有效离散值个数应为（）。 A 2 B 4 C 8 D 16

IEEE.802.15.4网络协议栈及物理层

IEEE.802.15.4网络协议栈及物理层 IEEE 802.15.4网络协议栈基于开放系统互连模型（OSI），如图5-4所示，每一层都；实现一部分通信功能，并向高层提供服务。 IEEE 802.15.4标准只定义了PHY层和数据链路层的MAC子层。PHY层由射频收发器以及底层的控制模块构成。MAC子层为高层访问物理信道提供点到点通信的服务接口。 MAC子层以上的几个层次，包括特定服务的聚合子层（service specific convergence sublayer, SSCS），链路控制子层（logical link control , LLC）等，只是IEEE 802.15.4标准可能的上层协议，并不在IEEE 802.15.4标准的定义范围之内。SSCS为IEEE 802.15.4的MAC层接入IEEE 802.2标准中定义的LLC子层提供聚合服务。LLC子层可以使用SSCS的服务接口访问IEEE 802.15.4网络，为应用层提供链路层服务。 5.3.1物理层物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务从无线物理信道上收发数据，物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层数据服务包括以下五方面的功能：（1）激活和休眠射频收发器；（2）信道能量检测（energy detect）；（3）检测接收数据包的链路质量指示（link quality indication , LQI）；（4）空闲信道评估（clear channel assessment, CCA）；（5）收发数据。信道能量检测为网络层提供信道选择依据。它主要测量目标信道中接收信号的功率强度，由于这个检测本身不进行解码操作，所以检测结果是有效信号功率和噪声信号功率之和。链路质量指示为网络层或应用层提供接收数据帧时无线信号的强度和质量信息，与信道能量检测不同的是，它要对信号进行解码，生成的是一个信噪比指标。这个信噪比指标和物理层数据单元一道提交给上层处理。空闲信道评估判断信道是否空闲。IEEE 802.15.4定义了三种空闲信道评估模式：第一种简单判断信道的信号能量，当信号能量低于某一门限值就认为信道空闲；第二种是通过判断无线信号的特征，这个特征主要包括两方面，即扩频信号特征和载波频率；第三种模式是前两种模式的综合，同时检测信号强度和信号特征，给出信道空闲判断。 1.物理层的载波调制

网络原理物理层分析

第 2 章物理层2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.3 物理层下面的传输媒体2.4 信道复用技术 2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术

2.1 物理层的基本概念物理层的功能：在通信链路中传送比特流。任务： ?机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。 ?电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 ?功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。 ?过程特性指明对于不同功能的各种可能事件

第 2 章物理层2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.2.1 数据通信系统的模型 2.2.2 有关信道的几个基本概念 2.2.3 信道的极限容量 2.2.4 信道的极限信息传输速率2.3 物理层下面的传输媒体 2.4 信道复用技术 2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术

2.2 数据通信的基础知识 2.2.1 数据通信系统的模型传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器 PC 机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息 PC 机

几个术语 ?数据(data)——运送消息的实体。 ?信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 ?“模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连续的。 ?“数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。 ?码元(code)——在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。二进制编码时：码元0、码元1

常见的网络设备(详细)

常见的网络设备 1、中继器repeater：定义：中继器是网络物理层上面的连接设备。功能：中继器是一种解决信号传输过程中放大信号的设备，它是网络物理层的一种介质连接设备。由于信号在网络传输介质中有衰减和噪声，使有用的数据信号变得越来越弱，为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，要用中继器把接收到的弱信号放大以保持与原数据相同。使用中继器就可以使信号传送到更远的距离。优点： 1.过滤通信量中继器接收一个子网的报文，只有当报文是发送给中继器所连的另一个子网时，中继器才转发，否则不转发。 2.扩大了通信距离，但代价是增加了一些存储转发延时。 3.增加了节点的最大数目。 4.各个网段可使用不同的通信速率。 5.提高了可靠性。当网络出现故障时，一般只影响个别网段。 6.性能得到改善。缺点： 1.由于中继器对接收的帧要先存储后转发，增加了延时。 2.ＣＡＮ总线的ＭＡＣ子层并没有流量控制功能。当网络上的负荷很重时，可能因中继器中缓冲区的存储空间不够而发生溢出，以致产生帧丢失的现象（３）中继器若出现故障，对相邻两个子网的工作都将产生影响。

2、集线器hub：定义：作为网络中枢连接各类节点，以形成星状结构的一种网络设备。作用：集线器虽然连接多个主机，但不是交换设备，它面对的是以太网的帧，它的工作就是在一个端口收到的以太网的帧，向其他的所有端口进行广播(也有可能进行链路层的纠错)。只有集线器的连接，只能是一个局域网段，而且集线器的进出口是没有区别的。优点：在不计较网络成本的情况下面，网络内所有的设备都用路由器可以让网络响应时间和利用率达到最高。缺点： 1.共享宽带，单通道传输数据，当上下大量传输数据时，可能会出现塞车，所以交大网络中，不能单独用集线器，局限于十台计算机以内。 2.它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。

lte物理层介绍-中文版

一、介绍正当人们惊讶于WiMAX技术的迅猛崛起时，3GPP也开始了UMTS技术的长期演进（Long Term Evolution，LTE）技术的研究。这项受人瞩目的技术被称为“演进型3G”（Evolved 3G，E3G）。但只要对这项技术稍作了解，就会发现，这种以OFDM为核心的技术，与其说是3G技术的“演进”（evolution），不如说是“革命”（revolution），它和3GPP2 AIE（空中接口演进）、WiMAX以及最新出现的IEEE 802.20 MBFDD/MBTDD等技术，由于已经具有某些“4G”特征，甚至可以被看作“准4G”技术。自2004年11月启动LTE项目以来，3GPP以频繁的会议全力推进LTE的研究工作，仅半年就完成了需求的制定。2006年6年，3GPP RAN（无线接入网）TSG已经开始了LTE 工作阶段（WI），但由于研究阶段（SI）上有个别遗留问题还没有解决，SI将延长到9月结束。按目前的计划，将于2007年9月完成LTE标准的制定（测试规范2008年3月完成），预计2010年左右可以商用。虽然工作进度略滞后于原计划，但经过艰苦的讨论和融合，终于确定了大部分基本技术框架，一个初步的LTE系统已经逐渐展示在我们眼前。二、LTE的需求指标 LTE项目首先从定义需求开始。主要需求指标包括： ●支持1.25MHz-20MHz带宽； ●峰值数据率：上行50Mbps，下行100Mbps。频谱效率达到3GPP R6的2-4倍； ●提高小区边缘的比特率； ●用户面延迟（单向）小于5ms，控制面延迟小于1OOms； ●支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作； ●支持增强型的广播多播业务； ●降低建网成本，实现从R6的低成本演进； ●实现合理的终端复杂度、成本和耗电； ●支持增强的IMS（IP多媒体子系统）和核心网；

常用的网络设备与功能

人们常用的网络设备及其功能目录一、路由器 (2) 1、路由器的功能及特点 (2) 2、路由器的种类 (2) （1）．接入路由器 (2) （2）．企业级路由器 (2) （3）．骨干级路由器 (3) （4）．太比特路由器 (3) （5）、无线路由器 (4) 二、HUB 集线器 (5) 1、集线器的功能及特点 (5) 2、集线器的种类 (5) （1）独立型HUB： (5) （2）模块化HUB： (5) （3）可堆叠式HUB： (5) 三、交换机 (7) 1、交换机的功能及特点 (7) 2、交换机的种类 (7) 四、网关（Gatway) (8) 1、网关的功能及特点 (8) 2、网关的种类 (8) （1）语音网关 (8) （3）家用网关 (8)

常用的网络设备及其功能一、路由器 1、路由器的功能及特点路由器工作在OSI体系结构中的网络层，这意味着它可以在多个网络上交换和路由数据数据包。路由器通过在相对独立的网络换具体协议的信息来实现这个目标。比起网桥，路由器不但能过滤和分隔网络信息流、连接网络分支，还能访问数据包中更多的信息。并且用来提高数据包的传输效率。路由表包含有网络地址、连接信息、路径信息和发送代价等。路由器比网桥慢，主要用于广域网或广域网与局域网的互连。 2、路由器的种类（1）．接入路由器接入路由器连接家庭或ISP的小型企业客户。接入路由器已经开始不只是提供SLIP或PPP 连接，还支持诸如PPTP和IPSec等虚拟私有网络协议。这些协议要能在每个端口上运行。诸如ADSL等技术将很快提高各家庭的可用带宽，这将进一步增加接入路由器的负担。由于这些趋势，接入路由器将来会支持许多异构和高速端口，并在各个端口能够运行多种协议，同时还要避开交换网。（2）．企业级路由器企业或校园级路由器连接许多终端系统，其主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互联，并且进一步要求支持不同的服务质量。许多现有的企业网络都是由Hub或网桥连接起来的以太网段。尽管这些设备价格便宜、易于安装、无需配置，但是它们不支持服务等级。相反，有路由器参与的网络能够将机器分成多个碰撞域，并因此能够控制一个网络的大小。此外，路由器还支持一定的服务等级，至少允许分成多个优先级别。但是路由器的每端口造价要贵些，并且在能够使用之前要进行大量的配置工作。因此，企业路由器的成败就在于是否提供大量端口且每端口的造价很低，是否容易配置，是否支持QoS。另外还要求企业级路

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