通信工程专业导论报告.doc

1、2012 级通信工程专业导论报告-3G 技术的发展与应用班 级： 通信工程 12 级 1 班姓 名： 李晓婷学 号： 20121606010115指导教师： 王忠礼日 期：2014 年 5 月 12 日摘要：随着科学技术的发展，移动通信技术已经步入了 3G 时代，WCDMA 是 3G 标准中的典型代表，本课题针对目前第三代移动通信技术的关键技术以及应用进行了研究，皆在通过本课题的研究能够为致力于 3G 技术的研究学者提供帮助。关键词：通信；移动；技术；3G；WCDMA；智能天线；多用户检测一、通信工程专业发展史及基本内容：通信技术和通信产业 20 世纪 80 年代以来发展最快的领域之一。不论是

2、在国际还是在国内都是如此。这是人类进入信息社会的重要标志之一。通信工程专业是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域，尤其是数字移动通信、光纤通信、Internet 网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。它以现代的声、光、电技术为硬件基础，辅以相应软件来达到信息交流目的。上个世纪末，多媒体的广泛推广、互联网的应用极大地推动了通信工程专业的发展，展望这个世纪初期，宽带技术、光通信也已经崭露头角。它跨电子、计算机专业，所修课程兼有两者的特点，一些课程，如数据结构、操作系统、数据库等属于计算机类，另一些，如信号处理、高频电路、电路原理等属于电子类，还有本专业基础的通信原理等

3、课程，所学范围比较宽。 纵观通信的发展分为以下三个阶段：第一阶段是语言和文字通信阶段。在这一阶段，通信方式简单，内容单一。第二阶段是电通信阶段。1837 年，莫尔斯发明电报机，并设计莫尔斯电报码。1876 年，贝尔发明电话机。这样，利用电磁波不仅可以传输文字，还可以传输语音，由此大大加快了通信的发展进程。1895 年，马可尼发明无线电设备，从而开创了无线电通信发展的道路。第三阶段是电子信息通信阶段。从总体上看，通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。通信系统是指点对点通所需的全部设施，而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。而现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术

4、，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN 与 ATM 技术，宽带 IP技术，接入网与接入技术。 信息传输技术主要包括光纤通信，数字微波通信，卫星通信，移动通信以及图像通信。 下面我将主要讲述移动通信中的 3G 技术的发展与应用。二、移动通信简介通信双方有一方或两方处于运动中的通信。包括陆、海、空移动通信。采用的频段遍及低频、中频、高频、甚高频和特高频。移动通信系统的组成:蜂窝式移动通信系统由移动业务交换中心（MSC） 、基站（BS） 、移动台（MS）及与市话网相连接的中继线等组成。码分多址（CDMA）：就是利用展频的通讯技术，因而可以减少手机之间的干扰，并且可以增加用户的容量，

5、而且手机的功率还可以做的比较低，不但可以使使用时间更长，更重要的是可以降低电磁波辐射对人的伤害。采用扩频的码分多址技术。所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道。频分多址(FDMA):是采用调频的多址技术。业务信道在不同的频段分配给不同的用户。如 TACS 系统、AMPS 系统等。时分多址(TDMA):是采用时分的多址技术。业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如 GSM、DAMPS 等。目前的数字移动通信网的主要多址方式是 FDMA、TDMA 系统(GSM，DAMPS)。在频谱效率上约是模拟系统的 3 倍，容量有限；在话音质量上 13kbit/s 编码也很难达到有线电话水平

6、、FTDMA 系统的业务综合能力较高，能进行数据和话音的综合，但终端接入速率有限(最高 9.6kbit/s TDMA 系统无软切换功能，因而容易掉话，影响服务质量 z；TDMA 系统的国际漫游协议还有待进一步的完善和开发。因而 TDMA 并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入，而 CDMA 码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等。CDMA 系统的特点：1大容量 2软越区切换技术 3软容量 4低发射功率5可变速率声码器 6频率配置 7保密下面将介绍移动通信中目前最实用的、可提供移动多媒体业务的 3G 技术。 三、3G 技术:3G 是“3rdGener

7、ation“(第三代)的缩写，即第三代移动通信系统(IMT-2000)，它是高速移动数据网络通信领域的行业术语。狭义地讲，3G 就是指国际电信联盟(ITU)确定的三大主流无线接口标准：W-CDMA(宽频分码多重存取)、CDMA2000(多载波分复用扩频调制)和 TDS-CDMA(时分同步码分多址接入)。 纵观移动通讯系统的发展历史，模拟移动手机被称作“第一代“；数字移动手机被列入“第二代“；而其后的发展技术被称作“第三代“。当前全球还存在多种第一代和第二代通讯系统，它们成为全球范围内普及单一通讯终端设备的一个阻力。另外，3G 技术面临的最大挑战是系统的标准化，如何能够支持单一通讯终端设备可以在

8、全球范围内得到通用。3G 技术的设计基础是支持全系列的移动多媒体系统，其对多种数据速率提供灵活的支持，不仅可以传送语音数据，还可以根据需要传送视频数据。使用 3G 网络，我们可以传输需要高带宽的应用数据，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及 144kbps 的传输速度。 第三代移动通信技术是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G 服务能够同时传送声音及数据信息，速

9、率一般在几百 kbps 以上。目前 3G 存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。基于数字移动通信的发展趋势，第三代移动通信系统 3G 是当前最有前途、最具竞争力的技术。1、3G 简介 第三代移动通信技术（3rd-generation，3G） ，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G 服务能够同时传送声音及数据信息。目前 3G 存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，WiMAX，TD-SCDMA。 WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）是宽带码分多址技术的英文简称，是一种由 3GPP 协会具体制定的

10、一个 ITU（国际电信联盟）标准，WCDMA 是建立在 GSM MAP 核心网的基础上，并采用 UTRAN 作为无线传输接口的第三代移动通信技术。WCDMA 采用的编码方式是频分双工（FDD）以及直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）方式，码片的速率高达 3.84Mcps，其载波带宽更高达 5MHz，并且可以在 5MHz 的带宽内提供高达 384kbps 的高数据传输速率。该标准提出了 GSM（2G）-GPRS-EDGE-WCDMA（3G）的演进策略。WCDMA 不仅可以支持语音对话，还可以支持图像传输、视频通话等。是目前应用最为广泛的移动通信标准。也是当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端

11、种类最丰富的一种 3G 标准，占据全球 80%以上市场份额。 2、3G 技术发展 WCDMA 作为 3G 具备代表的移动通信标准，前沿技术具体包括以下几个： 1）智能天线技术：智能天线技术在 3G 移动通信领域的应用主要提升了以下性能：3G 系统容量得到提升；数据传输速率得到提升；系统覆盖范围更加广泛；通信质量得到改善，提高了信号干扰比例；频谱利用率得到大幅提升；成本降低、发射功率也得到了降低。 2）软件无线电技术：通过无线电通信技术，使得通信变得更加灵活、通用，使得系统的扩展性能更强，为以后的系统升级提供了更加简便的操作接口。软件无线电技术是无线通信领域发展的一个非常大的突破，将通信领域提升

12、到了一个新的高度。 3）IP 技术：宽带网络信息的发展极为迅速，电信网、广播电视网、互联网三网融合大势所趋，TCP/IP 技术便是其实现的核心技术。3G 移动通信技术致力于为用户提供一个随时随地可以开展多媒体业务的高速系统，核心网络的 IP化关键要考虑的内容是核心网整体架构变动的程度以及成本。 4）多用户检测技术：多址干扰实质上是一系列具备强烈结构性的伪随机序列信号，多用户检测技术便是利用这个特点对多个同时通信的用户同时进行解调，多用户检测接收机便是采取多用户联合检测算法同时对多个通信用户输出判决结果的一种性能较高的新型接收机。 WCDMA 的技术优势主要有以下几点： 业务灵活。WCDMA 允

13、许每个 5MHz 载波处理从 8kbit/s 到 2Mbit/s 的混合业务。另外在统一信道上既可进行电路交换业务也可以进行分组交换业务。利用在单一终端上进行多个电路和分组交换连接，实现真正的多媒体业务。可以支持不同质量要求的业务并保证高质量和完美的覆盖。 频谱效率高。由于它采用单小区复用，因此不需要频率规划。利用分层小区结构、自适应天线阵列和相干解调（双向）等技术，网络容量可以得到大幅提高。 容量和覆盖范围大。WCDMA 射频收发信机能够处理的话音用户是典型窄带收发信机的 8 倍，WCDMA 的容量差不多是窄带 CDMA 的两倍，更大的带宽能在上/下行链路中使用，相干解调和快速功率控制允许更

14、低的接收机门限。 每个连接可提供多种业务。WCDMA 符合真正的 UMTS/IMT-2000 要求，分组和电路交换业务可在不同的带宽内自由地混合，并可同时向同一用户提供。每个 WCDMA 终端能够同时接入多达 6 个不同业务，这些业务可以是话音或传真、电子邮件和视频等数据业务的组合。 无缝的 GSM/UMTS 接入。双模终端将在 GSM 网络和 UMTS/IMT-2000 网络之间提供无缝的切换和漫游。 3、3G 技术应用 那么，3G 技术的广泛应用能给我们带来什么？ 3G 就是出租车里的视频会议； 3G 就是你坐火车也不会错过的肥皂剧； 3G 就是从现场发回总部供分析用的图像； 3G 就是与

15、朋友共享你在摩洛哥的美妙假期。 中国的 3G 之路刚刚开始，而无线互联网的流媒体业务将逐渐成为主导。3G的核心应用包括： 3.1 宽带上网 宽带上网是 3G 手机的一项很重要的功能，届时我们能在手机上收发语音邮件、写博客、聊天、搜索、下载图铃等，3G 时代来了，手机变成小电脑就已不是梦。 3.2 视频通话 3G 时代被谈论得最多的是手机的视频通话功能，相信不少人都用过QQ、MSN 或 Skype 的视频聊天功能，与远方的亲人、朋友“面对面”地聊天。今后，当你用 3G 手机拨打视频电话时，不再是把手机放在耳边，而是面对手机，再戴上有线耳麦或蓝牙耳麦，你会在手机屏幕上看到对方影像，你自己也会被录制

16、下来并传送给对方。 3.3 手机电视 手机流媒体软件会成为 3G 时代最多使用的手机电视软件，在视频影像的流畅和画面质量上不断提升，突破技术瓶颈，真正大规模被应用。 3.4 无线搜索 对用户来说，这是比较实用型的移动网络服务，也能让人快速接受。随时随地用手机搜索将会变成更多手机用户一种平常的生活习惯。 3.5 手机音乐 在无线互联网发展成熟的日本，手机音乐是最为亮丽的一道风景线，通过手机上网下载音乐是电脑的 50 倍。3G 时代，只要在手机上安装一款手机音乐软件，就能通过手机网络，随时随地让手机变身音乐魔盒，轻松收纳无数首歌曲，下载速度更快，耗费流量几乎可以忽略不计。 3.6 手机购物 不少人

17、都有在淘宝上购物的经历，事实上，移动电子商务是 3G 时代手机上网用户的最爱。目前 90%的日本韩国手机用户都已经习惯在手机上消费，甚至是购买大米、洗衣粉这样的日常生活用品。专家预计，中国未来手机购物会有一个高速增长期，用户只要开通手机上网服务，就可以通过手机查询商品信息，并在线支付购买产品。 3.7 手机网游 与电脑的网游相比，手机网游的体验并不好，但方便携带，随时可以玩，这种利用了零碎时间的网游是目前年轻人的新宠，也是 3G 时代的一个重要资本增长点。 中国未来发展趋势预测 3G 在中国的未来发展将有以下几个特点： 1）与全球发展趋势一样，在技术上将向高速率化、宽带化、IP 化方向发展。

18、2）网络不断向后 3G 演进，当然在这个过程中，如果 4G 的 LTE 发展迅速，也可能国内运营商会跳过某一阶段，直接向前演进。 3）对比韩、日的成功经验，3G 数据业务在中国的发展具有强劲的用户基础，未来发展前景明确，预计运营商未来几年增值业务（数据业务）收入占比将快速增长。 4）2G 和 3G 网络将长期共存，尤其在发展初期，2G/3G 双模手机将成为重要过渡期产品。 4、总结 WCDMA 是第三代移动通信的代表，具备非常强大的多媒体移动通信功能，此外其具备的高速数据传输以及高效的频谱利用率等诸多优势都是应用成功的主导因素，已经成为未来移动通信技术发展的核心基础。但是，移动通信网络是个发展

19、极为迅速的产物，科学技术勇往直前，发展毫无止境，随着人类的多媒体移动通信的需求不断激增，WCDMA 也在不断发展。不断完善，不断的更新，以满足现有人类的各种需求，WCDMA 的扩展是依靠先进的技术实现的，因此，WCDMA 的技术永远都处在一个不断发展的过程，WCDMA 技术的研究也是目前移动通信领域关注的重点，经过众多学者的不断研究，WCDMA 系统在技术上取得了非常多的成就。本课题研究的重点内容便是目前第三代移动通信技术的关键技术的发展以及应用。 四、结束语：通信工程是应用性非常强的一门学科。如今它已被应用到人们通讯生活的各个领域，成为人们生活不可分割的一部分。如日常的手机、网络、电子邮件等

20、等，都是通信技术为人类提供方便的表现方面。在学习这门学科时也要从生活中领悟其中所蕴含的知识和技术。在这之前首先要把课本上相关的理论知识理解透彻，真正的弄明白各个名词的含义、各种通信原理、通讯方式原理等，再理论联系实际，将专业知识与实际相结合，更加透彻的理解其原理。现今科技日新月异，发展非常迅速，跨学科的技术应用也在与通信技术相辅相成，一些边缘学科都可以应用到通信中来，所以在学习的时候也要有方向性的涉猎和学习一些相关领域的知识，帮助本学科的学习。而且平时也要多多了解现在这些领域的发展进程，以及相关科技的更新，查找和了解相关科技产品的工作机理和应用范围。通信工程是一门不断发展和变化的学科，我要时时保持不断学习的渴望和激情，与时俱进，同时代一起发展，共同进步。参考文献通信专业概论 北方交大出版社通信与信息系统 北京邮电大学出版社3G 技术的发展与未来 北京邮电大学出版社3G 技术现状与发展趋势 刘萍浅谈国内 3G 技术的现状和前景 陈莉莉