通信工程概述

1、專業(yè)導論結(jié)課論文 學 院 信息工程學院 專 業(yè) 信息工程（通信方向） 年級班別 2008級1班 課程名稱 現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ) 學 號 3108002795 學生姓名 彭萬里 授課教師 韓一石 2008 年 11 月 27日通信工程概述通過網(wǎng)上的查看，我認為移動通信技術(shù)（韋惠民、李國民、暴宇等）編的這本書不錯，因其全面、系統(tǒng)地闡述現(xiàn)代蜂窩移動通信的基本原理、基本技術(shù)和當今廣泛使用的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)以及即將投入商用的第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)，較充分地反映了當代移動通信的最新技術(shù)。全書共9章，內(nèi)容包括移動通信概論、移動信道、移動通信的組網(wǎng)技術(shù)、抗衰落技術(shù)、語音編碼與信道編碼、移動通信用調(diào)制技術(shù)、GS

2、M數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)和GPRS技術(shù)、IS-95 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)及cdma2000-1x和第三代移動通信系統(tǒng)。通過通信導論課的學習，使我們了解到通信不僅僅是對話、聯(lián)系這么簡單，而是具有許許多多的其它方面，并且這些都與我們的生活緊密聯(lián)系，它是經(jīng)濟、工商和行政管理三方面必不可少的關(guān)鍵因素。通信工程專業(yè)是一門學習通信技術(shù)、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)等方面的知識的課程，其專業(yè)學生會在通信領(lǐng)域內(nèi)從事研究、設(shè)計、制造、運營、技術(shù)引進和技術(shù)開發(fā)工作。故對一名學生的我而言，在專業(yè)導論課上想多一點了解該專業(yè)的一些基礎(chǔ)知識（初學者必備并可以學習的）和一些本專業(yè)的一些發(fā)展狀況。正如大家所知道，通信專業(yè)是一門路子

3、較寬的專業(yè)，后期的發(fā)展的方向是根據(jù)個人興趣與專長所決定的，而基礎(chǔ)知識的進一步了解和學習不僅能在以后更好學習專業(yè)知識，還能讓我們更熟悉本專業(yè)的一些基本技能需求，讓我們更早地更好地做好準備，以便能獲得更強的專業(yè)技能，成為高技術(shù)的通信人員，這是因為該行業(yè)的發(fā)展速度太快，對知識、技能的要求會不斷提高，若不能與時代并進，就會在行業(yè)上失去競爭力。即使我們現(xiàn)時的學習速度是幾乎完全不可能跟上世界技術(shù)進步的速度，我們學的很可能很快就會被社會拋棄，但是基礎(chǔ)的知識是不會輕易改變的；專業(yè)的發(fā)展狀況的介紹能為我們這些初學者進一步地了解專業(yè)本身，尋找自己真正感興趣的專業(yè)或?qū)I(yè)的某個方向，更早地做好準備，并希望在這個專業(yè)上

4、做到有一特長，并能夠涉獵其他相關(guān)方面知識，而對于發(fā)展方向的介紹希望能夠做到更清楚地簡述，能適當?shù)亟榻B一點基礎(chǔ)知識，令我們能大概了解到其情況，還希望能大概了解到其就業(yè)狀況，因為現(xiàn)在的大學生就業(yè)問題是一我們都關(guān)心的，它是關(guān)系到我們四年大學畢業(yè)后路途。通信技術(shù)的未來發(fā)展方向。信息時代不久就會來臨，那時信息對社會將起到越來越重要的作用。由于通信、計算機和自動化是信息時代的重要支柱，因此，未來的發(fā)達的城市一定會有眾多的通信設(shè)施和計算機以及各種各樣的自動化。當然，通信的發(fā)展趨勢也是多種多樣的，通信技術(shù)在今后的發(fā)展的主要方向有：（1）以數(shù)字化為基礎(chǔ)、綜合化為核心的電信網(wǎng)（以往的通信網(wǎng)）技術(shù)和計算機網(wǎng)、電視網(wǎng)

5、技術(shù)的發(fā)展速度將逐年提高。這是因為通信網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)和電視網(wǎng)融合成的新穎通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)確是一種必然的發(fā)展趨勢；（2）通信網(wǎng)絡(luò)是向數(shù)字化、綜合化、寬帶化發(fā)展，就是說信號數(shù)字化，將話音、數(shù)據(jù)、圖像等數(shù)字信號綜合傳輸，將成批數(shù)字信號高速傳輸從而要求擴大帶寬，形成B-ISDN（寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)）。這由于隨著社會的發(fā)展與進步，人們對生活的要求變得越來越高。而ATM（異步轉(zhuǎn)移模式）將是解決“實施B-ISDN目標”的傳遞方式，所用交換機就由程控交換發(fā)展到ATM交換，ATM能將網(wǎng)絡(luò)中種類繁多、速率不一的視頻、話音、數(shù)據(jù)等信號進行綜合交換和傳輸，是一種具有適應各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境能力的交換機，它將是一門非常有發(fā)展前途的

6、技術(shù)；（3）衛(wèi)星通信和陸地接力通信所用微波傳輸、光纖通信所用光波（在光纖中）的傳輸和激光通信的激光傳輸、各自發(fā)展，且互相配合。新的時代、新的需求，通信的無界限已成為人們的迫切的要求，故此這“天與地”的聯(lián)合成為了必然的事，以便能滿足我們?nèi)祟?；?）由移動通信和固定通信結(jié)合運用、組成個人通信網(wǎng)（PCN），PCN將向全球化、綜合化、智能化和多媒體方向發(fā)展。個人網(wǎng)的發(fā)展也是大勢所趨，這是由于我們都希望能做到通信的自由性；（5）廣播電視技術(shù)的發(fā)展將會是從數(shù)字化帶來廣播式的多元化。例如HDTV（高清晰度電視）在數(shù)字傳輸方面已獲成功；DAB（數(shù)字無聲廣播）當前已確認為下一代的廣播，并且結(jié)合市場的反應來看，它

7、是大有發(fā)展前途；（6）互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Internet），主要是計算機通信所必需的全球性通信網(wǎng)，隨著電腦的廣泛普及，以及聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)增長很快，使這成為一種擁有巨大發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)方向；（7）標準化是指隨著通信網(wǎng)的演變不斷制定或修訂網(wǎng)絡(luò)標準的過程，通信網(wǎng)是一個龐大復雜的系統(tǒng)，不僅對一個國家來說是全程全網(wǎng)的，對全球也應是全程全網(wǎng)暢通無阻的，因而要有一個統(tǒng)一的標準，故此標準化也是一通信技術(shù)的一個發(fā)展發(fā)展方向，使全球能更緊密地聯(lián)系起來，成為真真正正的“地球村”。NGN新技術(shù)的簡述。新的技術(shù)隨著新時期的人們對通信技術(shù)的要求而不斷地出現(xiàn)在我們的眼前，不斷地更新我們的舊觀念，許多我們以前不敢想的事現(xiàn)在已經(jīng)普遍出現(xiàn)在

8、我們的生活當中，通信的要求已經(jīng)不再僅僅是簡單、可靠的通話，而是更高級的享受與追求，現(xiàn)代新技術(shù)NGN的出現(xiàn)就是一種體現(xiàn)和它為我們達到目的提供了可能性。NGN是指下一代網(wǎng)絡(luò)。所謂“下一代網(wǎng)絡(luò)”，從字面上理解，應該是以當前網(wǎng)絡(luò)為基點的下一代網(wǎng)絡(luò)。具體準確來講，NGN 是“下一代網(wǎng)絡(luò)(Next Generation Network)”或“新一代網(wǎng)絡(luò)(New Generation Network)”的縮寫。它是以軟交換為核心的，能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、視頻和多媒體業(yè)務的基于分組技術(shù)的綜合開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，代表了通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。NGN具有分組傳送、控制功能從承載、呼叫/會話、應用/業(yè)務中分離、業(yè)務提供與

9、網(wǎng)絡(luò)分離、提供開放接口、利用各基本的業(yè)務組成模塊、提供廣泛的業(yè)務和應用、端到端QoS和透明的傳輸能力通過開放的接口規(guī)范與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互通、通用移動性、允許用戶自由地接入不同業(yè)務提供商、支持多樣標志體系，融合固定與移動業(yè)務等等特征。從網(wǎng)絡(luò)特征和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展上看，它源于傳統(tǒng)智能網(wǎng)的業(yè)務和呼叫控制相分離的基本理念，并將承載網(wǎng)絡(luò)分組化、用戶接入多樣化等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)思路在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)下實現(xiàn)。因此，準確地說NGN并不是一場技術(shù)革命，而是一種網(wǎng)絡(luò)體系的革命。它不僅繼承了現(xiàn)有電信技術(shù)的優(yōu)勢，還以軟交換為控制核心、以分組交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺、結(jié)合多種接入方式（包括固定網(wǎng)、移動網(wǎng)等），成為一種新的、先進的網(wǎng)絡(luò)體系。N

10、GN與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢。它是電信史一塊里程碑，標志著新一代電信網(wǎng)絡(luò)時代的到來。對于NGN來講，他所有的特點都來源于它所擁有的新生技術(shù)。NGN的技術(shù)主要包括了以下四點：（1）NGN的核心技術(shù)軟交換是一種基于軟件的分布式交換和控制平臺。軟交換的概念基于新的網(wǎng)絡(luò)功能模型分層（分為接入層、媒體/傳送層、控制層與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務層四層）概念，從而對各種功能作不同程度的集成，把它們分離開來，通過各種接口協(xié)議，使業(yè)務提供者可以非常靈活地將業(yè)務傳送和控制協(xié)議結(jié)合起來，實現(xiàn)業(yè)務融合和業(yè)務轉(zhuǎn)移，非常適用于不同網(wǎng)絡(luò)并存互通的需要，也適用于從話音網(wǎng)向多業(yè)務/多媒體網(wǎng)的演進；（2）高速路由/交換技術(shù)，高速路由器處于N

11、GN的傳送層，實現(xiàn)高速多媒體數(shù)據(jù)流的路由和交換，是NGN的交通樞紐，NGN的發(fā)展方向處理大容量、高帶寬的傳輸/路由/交換以外，還必須提供大大由于目前IP網(wǎng)絡(luò)的QoS。IPv6和MPLS提供了這個可能性。作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，NGN將基于IPv6。IPv6相對于IPv4的主要優(yōu)勢是：擴大了地址空間，提高了網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量，服務質(zhì)量得到很大改善，安全性有了更好的保證，支持即插即用和移動性，更好地實現(xiàn)了多播功能。MPLS是一種將網(wǎng)絡(luò)第三層的IP選路/尋址與網(wǎng)絡(luò)第二層的高速數(shù)據(jù)交換相結(jié)合的新技術(shù)。它集電路交換和現(xiàn)有選路方式的優(yōu)勢，能夠解決當前網(wǎng)絡(luò)中存在的很多問題，尤其是QoS和安全性問題；（3）大容量光傳送技

12、術(shù)有以下兩點：光纖傳輸：NGN需要更高的速率，更大的容量。但到目前為止，能夠看到的，并能實現(xiàn)的最理想的傳送媒介仍然是光。因為只有利用光譜才能帶來充裕的帶寬。光纖高速傳輸技術(shù)現(xiàn)正沿著擴大單一波長傳輸容量、超長距離傳輸和密集波分復用(DWDM)系統(tǒng)3個方向在發(fā)展；光交換與智能光網(wǎng)：只有高速傳輸是不夠的，NGN需要更加靈活、更加有效的光傳送網(wǎng)。組網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)正從具有分插復用和交叉連接功能的光聯(lián)網(wǎng)向利用光交換機構(gòu)成的智能光網(wǎng)發(fā)展，即從環(huán)形網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展，從光-電-光交換向全光交換發(fā)展。智能光網(wǎng)能在容量靈活性、成本有效性、網(wǎng)絡(luò)可擴展性、業(yè)務提供靈活性、用戶自助性、覆蓋性和可靠性等方面，比點到點傳輸系統(tǒng)和光聯(lián)

13、網(wǎng)具有更多的優(yōu)越性；（4）寬帶接入技術(shù)，NGN必須有寬帶接入技術(shù)的支持，因為只有接入網(wǎng)的帶寬瓶頸被打開，各種寬帶服務與應用才能開展起來，網(wǎng)絡(luò)容量的潛力才能真正發(fā)揮。這方面的技術(shù)五花八門，其中主要技術(shù)有高速數(shù)字用戶線(VDSL)，基于以太網(wǎng)無源光網(wǎng)(EPON)的光纖到家(FTTH)，自由空間光系統(tǒng)(FSO)、無線局域網(wǎng)(WLAN)。既然NGN擁有這么多的新技術(shù)，必然其具有不一樣的特點。它主要具有了如下特點：（1）分布式控制：軟交換是NGN的控制功能實體，適應IP網(wǎng)絡(luò)分布處理的結(jié)構(gòu)特點，為其提供具有實時性要求得業(yè)務的呼叫控制和連接控制功能，是NGN呼叫與控制的核心；（2）開放式結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)控制接口開

14、放，網(wǎng)絡(luò)部件間的協(xié)議接口基于相應的標準；（3）業(yè)務和網(wǎng)絡(luò)分離：推出獨立于網(wǎng)絡(luò)運營商的業(yè)務提供商，使得業(yè)務和應用的提供有較大的靈活性。（4）一體化的綜合業(yè)務網(wǎng)絡(luò)：在統(tǒng)一的管理平臺下，實現(xiàn)音頻、視頻、數(shù)據(jù)信號的傳輸和管理，提供各種寬帶應用和傳統(tǒng)電信業(yè)務；（5）具有端到端QoS：為所承載的話音及視頻等實時業(yè)務提供所需的QoS服務保證；（6）完善的安全機制：這是由于在開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，必須保證業(yè)務提供者的可信任性，保證網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的安全運行，使它必須擁有這一點。 移動通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)與最具發(fā)展前景的技術(shù)。簡單來講它的核心技術(shù)包括：（1）程控技術(shù)；（2）調(diào)制技術(shù)；（3）信道技術(shù)；（4）多用戶檢測；（5

15、）擴頻技術(shù);（6）微電子技術(shù)等。由于新技術(shù)隨著人們的需求不斷出現(xiàn)，移動通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)將會進一步發(fā)展。我認為它的最據(jù)前景的核心技術(shù)有以下兩點：數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)和MIMO信道技術(shù)。一、數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)。移動通信中調(diào)制解調(diào)技術(shù)優(yōu)勢在發(fā)展速度和新應用數(shù)目方面，給人非常深刻的印象。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，調(diào)制技術(shù)一直再更新和完善著，與此同時，移動通信走過了第一代移動通信、第二代移動通信并即將進入第三代移動通信（）。在此之間，調(diào)制技術(shù)的發(fā)展在里面起著非常重要的作用。 隨著我們移動通信業(yè)務迅猛發(fā)展，其已深入到社會生活的各個方面，面對移動用戶群的持續(xù)增長和新業(yè)務的層出不窮，移動通信體系要及時適應甚至超前于市場

16、需求的步伐。而作為移動通信核心技術(shù)之一的數(shù)字調(diào)制技術(shù)是實現(xiàn)高速、高效的移動通信系統(tǒng)的重要保證。數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)在數(shù)字通信中占有非常重要的地位，常用的數(shù)字調(diào)制有：移頻鍵控（FSK）和移相鍵控（PSK）等。目前已用于移動通信系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)可分為兩大類:線性調(diào)制技術(shù)和恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)線性調(diào)制技術(shù)主要有: PSK-BPSK QPSK OQPSK/ 4 - Q P S K Q A M 1 6 Q A M 6 4 Q A M 2 5 6 Q A M恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)主要有:MSK TFM GMSK。而選擇一種調(diào)制技術(shù)是根據(jù)信道特性和應用來確定的。功率效率和頻譜效率一般不能兩全齊美。高的頻譜效率要以犧牲一定的功率

17、效率來獲得;同樣，高的功率效率也要犧牲一定的頻譜效率。隨著調(diào)制技在不斷的發(fā)展，新的調(diào)制技術(shù)將可以帶來更好的頻譜效率和更高的功率效率。例如FSK和PSK已在數(shù)字移動通信中獲得應用，其中FSK早已在模擬移動通信的數(shù)字信令中得到采用。QAM在固定的點對點數(shù)字微波系統(tǒng)中應用較廣泛，它具有很高的頻譜利用率。但是移動通信的環(huán)境對于傳統(tǒng)的QAM調(diào)制是嚴重的挑戰(zhàn)，不過在教字移動通信系統(tǒng)中也有使用QAM的。并且近年來由于放大器設(shè)計技術(shù)的進展，實現(xiàn)了調(diào)制方法成為可能?；仡櫼苿油ㄐ诺陌l(fā)展歷程，調(diào)制解調(diào)技術(shù)和個人通信的移動性以及無縫隙覆蓋多媒體綜合業(yè)務需求將愈來愈突出。頻譜延伸至毫米波、亞毫米波的電磁“無線光纖”乃至

18、激光與粒子通信范疇的無線通信將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發(fā)展前景。更何況市場是發(fā)展的驅(qū)動力，盡管我國的移動通信和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展十分迅速，但我國目前的移動電話和網(wǎng)絡(luò)用戶普及率還很低，面對我國龐大的人口，我國在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量方面有很大的發(fā)展空間。與此同時，競爭局面的形成，促使運營企業(yè)積極拓展新業(yè)務、新應用，向用戶提供豐富的選擇，以滿足用戶多方面、多層次的需求，故數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)將會是未來的一種技術(shù)核心。二、多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)。它是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，信號通過發(fā)射端和接收端的多個天線傳送和接收，從而改善每個用戶的服務質(zhì)量（誤比特率或數(shù)據(jù)速率）。MIMO技術(shù)對于

19、傳統(tǒng)的單天線系統(tǒng)來說，能夠大大提高頻譜利用率，使得系統(tǒng)能在有限的無線頻帶下傳輸更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務，這與上面提到的數(shù)字調(diào)制技術(shù)是互相配合的。并且目前，許多國家已開始或者計劃進行新一代移動通信技術(shù)（后3G或者4G）的研究，爭取在未來移動通信領(lǐng)域內(nèi)占有一席之地。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來移動通信寬帶和無線接入融合系統(tǒng)將成為熱門的研究課題，而MIMO系統(tǒng)是人們研究較多的方向之一。為了更好地利用MIMO技術(shù)，必須深入研究MIMO信道特性，尤其是空間特性。與傳統(tǒng)信道不同的是，MIMO信道大多數(shù)情況下具有一定的空間相關(guān)性，而不是相互獨立的。3GPP和3GPP2推薦的鏈路級MIMO信道的建模方法有兩個：基于相關(guān)（C

20、orrlrationBased）的方法和基于子徑（EAGCA14H）的方法。盡管3GPP和3GPP2對鏈路級的信道參數(shù)進行了定義，但是對于如何實現(xiàn)并沒有達成共識。研究信道的相關(guān)性對系統(tǒng)容量的影響成為MIMO技術(shù)的研究方向之一。早期關(guān)于MIMO技術(shù)的研究大多數(shù)集中在單用戶點到點的環(huán)境中，而沒有考慮其他用戶的共信道干擾。最近，人們將研究重點逐漸轉(zhuǎn)移到多用戶MIMO信道中。在多用戶MIMO系統(tǒng)的下行鏈路中采用空分多址（SCDMA）可以給系統(tǒng)吞吐量帶來可觀的收益。這樣的多用戶MIMO系統(tǒng)的技術(shù)難點在于如何設(shè)計發(fā)射向量以消除用戶間共信道的干擾。典型的“最佳問題”包括功率受限時的容量問題（最大化和信息速率）或用以滿足每個用戶特定QoS的功率控制問題（最小化發(fā)射功率）。雖然對于一般的多用戶MIMO信道，這兩個問題都沒有閉環(huán)解決方案，但是強加某些特定的限制時可以得到閉環(huán)解決方案。最常見的包括：塊對角化、逐次最優(yōu)化、波束成形法以及結(jié)合