1.求:移动通信技术毕业论文
本科 助理工程师) 摘 要:在移动通信系统中,切换已被作为一种关键的技术广泛应用。
本文论述了硬切换、软切换和接力切换的原理、过程及优缺点,并结合这三种主流的切换技术在GSM、CDMA和TD-SCDMA系统中的应用做了比较,并对三种切换技术的优劣做了总结。 关键词:移动通信系统; 切换 ;硬切换 ;软切换 ;接力切换。
切换是指移动用户在通话过程中,从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区时,或由于受到外界的干扰或其他原因致使通信质量下降时,使用中的话音信道就会自动发出一个请求转换信道的信号,通知移动通信业务交换中心,请求转换到另一个覆盖区基站的信道上去,或是转换到另一条接收质量较好的信道上,以保证移动用户能够正常通信。 一、硬切换 硬切换是在不同频率的基站或覆盖小区之间的切换。
这种切换是移动终端在切换状态时,先暂时断开通话,并自动向新的频率调谐,与新的基站接上联系,建立新的信道,从而完成切换的过程。 简单来说,硬切换的特点就是“先断开、后切换”,切换的过程中约有200毫秒时间的短暂中断。
因为原基站和移动到的新基站的电波频率不同,移动终端在与原基站的联系信道切断后,往往不能马上建立新基站的新信道,这时就出现一个短暂的通话中断时间。它对通话质量有影响。
硬切换一般采取辅助切换方式,即由移动台监测判决,由交换中心控制完成,在切换过程中基站和移动台均参与切换过程。其切换过程如下: 移动台在通话过程中,不断地向所在小区的基站报告小区和相邻小区基站的无线电环境参数。
本小区基站依据所接收的该移动用户无线电环境参数来判断是否应该进行切换。当满足切换条件时,基站便向移动台发出切换请求,同时将切换请示信道传送给MSC,MSC立即判断此新基站位置码是否属于本MSC辖区。
此时有两种情况:若MSC确认新基站是属于本MSC辖区的基站,则通知VLR为其寻找一个空闲信道(最佳或次最佳替换信道),然后将所找的信道及IMSI经过本区的基站发送给移动台,移动台依据信道号的频率值将工作频率切换到新的频率点上,并进行环路核准,核准信息经MSC核准后,MSC通知基站释放原信道。若MSC发现新基站是属于非本MSC辖区的基站,MSC就将切换请求转送给新MSC,再由新MSC通知它的VLR为其寻找一个空闲信道,然后将找到的基站信道号及IMSI传送给原MSC,并经由原基站发送给移动台,然后进行移动台的核准和基站的释放过程。
二、软切换 软切换是发生在同一频率的两个不同基站之间的切换。所谓软切换,就是在移动终端进入切换过程时,与原基站和新基站都有信道保持着联系,一直到移动终端进入新基站覆盖区并测出与新基站之间的传输质量已经达到指标要求时,才把与原基站之间的联系信道切断。
简单地说,软切换的特点是“先切换、后断开”。这种切换方式是在与新基站建立联系信道后,才断开与原基站的联系信道,因此在切换过程中没有中断的问题,对通信质量没有影响。
软切换可以是同一基站控制器下的不同基站或不同基站控制器下不同基站之间发生的切换。 软切换也是移动台辅助的切换。
在进行软切换时,移动台首先搜索所有导频并测量它们的强度。移动台合并计算导频的所有多径分量(最多K个)的Ec/Io(一个比特的能量Ec与接收总频谱密度--噪声加信号--Io的比值)作为该导频的强度,K是移动台所能提供的解调单元数。
当该导频强度Ec/Io大于一个特定值T_ADD时,移动台认为此导频的强度已经足够大,能够对其进行正确解调,但尚未与该导频对应的基站相联系时,它就向原基站发送一条导频强度测量消息,以通知原基站这种情况,原基站再将移动的报告送往移动交换中心,移动交换中心则让新的基站安排一个前向业务信道给移动台,并且原基站发送一条消息指示移动台开始切换。 当收到来自基站的切换指示消息后,移动台将新基站的导频纳入有效导频集,开始对新基站和原基站的前向业务信道同时进行解调。
之后,移动台会向基站发送一条切换完成消息,通知基站自己已经根据命令开始对两个基站同时解调了。 接下来,随着移动台的移动,可能两个基站中某一方的导频强度已经低于某一特定值T_DROP,这时移动台启动切换去掉计时器(移动台对在有效导频集和候选导频集里的每一个导频都有一个切换去掉计时器,当与之相对应的导频强度比特定值D小时,计时器启动)。
当该切换去掉计时器T期满时(在此期间,其导频强度应始终低于D),移动台发送导频强度测量消息。两个基站接收到导频强度测量消息后,将此信息送至MSC(移动交换中心),MSC再返回相应切换指示消息,然后基站发切换指示消息给移动台,移动台将切换去掉计时器到期的导频将其从有效导频集中去掉,此时移动台只与目前有效导频集内的导频所代表的基站保持通信,同时会发一条切换完成消息告诉基站,表示切换已经完成。
在目前商用的CDMA系统中,所用的切换技术都是软切换。由于软切换是在频率相同的基站之间进行的,因此当移动终端移动到多个基站覆盖区交界处时,移动终端将同时和多个基站保持联系,起了业。
2.求几篇“智能天线”方面的经典文献(书目或者大、小论文),英文的
发个邮箱给我
试谈移动通信中的智能天线技术 山西体育科技 2003/03 中国期刊全文数据库
2 Cyclic Music算法在智能天线中的应用 通信与广播电视 2009/03 中国期刊全文数据库
3 智能天线技术在WiMAX中的应用 西安外事学院学报 2008/03 中国期刊全文数据库
4 TD智能天线广播波束赋形与网络优化 移动通信 2010/24 中国期刊全文数据库
5 极小范数算法在智能天线AOA估计中的研究 计算机仿真 2010/12 中国期刊全文数据库
6 智能天线在电力系统中的应用研究 今日科苑 2010/22 中国期刊全文数据库
7 智能天线侧RRU通道功率告警导致的通话质差分析 通信世界 2011/02 中国期刊全文数据库
8 TD智能天线的四大趋势 通信世界 2011/02 中国期刊全文数据库
9 TD-SCDMA智能天线的自动化测试 电信网技术 2010/01 中国期刊全文数据库
10 智能天线中自适应波束形成算法的DSP实现
有这些
3.求:移动通信技术毕业论文
本科 助理工程师) 摘 要:在移动通信系统中,切换已被作为一种关键的技术广泛应用。
本文论述了硬切换、软切换和接力切换的原理、过程及优缺点,并结合这三种主流的切换技术在GSM、CDMA和TD-SCDMA系统中的应用做了比较,并对三种切换技术的优劣做了总结。 关键词:移动通信系统; 切换 ;硬切换 ;软切换 ;接力切换。
切换是指移动用户在通话过程中,从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区时,或由于受到外界的干扰或其他原因致使通信质量下降时,使用中的话音信道就会自动发出一个请求转换信道的信号,通知移动通信业务交换中心,请求转换到另一个覆盖区基站的信道上去,或是转换到另一条接收质量较好的信道上,以保证移动用户能够正常通信。 一、硬切换 硬切换是在不同频率的基站或覆盖小区之间的切换。
这种切换是移动终端在切换状态时,先暂时断开通话,并自动向新的频率调谐,与新的基站接上联系,建立新的信道,从而完成切换的过程。 简单来说,硬切换的特点就是“先断开、后切换”,切换的过程中约有200毫秒时间的短暂中断。
因为原基站和移动到的新基站的电波频率不同,移动终端在与原基站的联系信道切断后,往往不能马上建立新基站的新信道,这时就出现一个短暂的通话中断时间。它对通话质量有影响。
硬切换一般采取辅助切换方式,即由移动台监测判决,由交换中心控制完成,在切换过程中基站和移动台均参与切换过程。其切换过程如下: 移动台在通话过程中,不断地向所在小区的基站报告小区和相邻小区基站的无线电环境参数。
本小区基站依据所接收的该移动用户无线电环境参数来判断是否应该进行切换。当满足切换条件时,基站便向移动台发出切换请求,同时将切换请示信道传送给MSC,MSC立即判断此新基站位置码是否属于本MSC辖区。
此时有两种情况:若MSC确认新基站是属于本MSC辖区的基站,则通知VLR为其寻找一个空闲信道(最佳或次最佳替换信道),然后将所找的信道及IMSI经过本区的基站发送给移动台,移动台依据信道号的频率值将工作频率切换到新的频率点上,并进行环路核准,核准信息经MSC核准后,MSC通知基站释放原信道。若MSC发现新基站是属于非本MSC辖区的基站,MSC就将切换请求转送给新MSC,再由新MSC通知它的VLR为其寻找一个空闲信道,然后将找到的基站信道号及IMSI传送给原MSC,并经由原基站发送给移动台,然后进行移动台的核准和基站的释放过程。
二、软切换 软切换是发生在同一频率的两个不同基站之间的切换。所谓软切换,就是在移动终端进入切换过程时,与原基站和新基站都有信道保持着联系,一直到移动终端进入新基站覆盖区并测出与新基站之间的传输质量已经达到指标要求时,才把与原基站之间的联系信道切断。
简单地说,软切换的特点是“先切换、后断开”。这种切换方式是在与新基站建立联系信道后,才断开与原基站的联系信道,因此在切换过程中没有中断的问题,对通信质量没有影响。
软切换可以是同一基站控制器下的不同基站或不同基站控制器下不同基站之间发生的切换。 软切换也是移动台辅助的切换。
在进行软切换时,移动台首先搜索所有导频并测量它们的强度。移动台合并计算导频的所有多径分量(最多K个)的Ec/Io(一个比特的能量Ec与接收总频谱密度--噪声加信号--Io的比值)作为该导频的强度,K是移动台所能提供的解调单元数。
当该导频强度Ec/Io大于一个特定值T_ADD时,移动台认为此导频的强度已经足够大,能够对其进行正确解调,但尚未与该导频对应的基站相联系时,它就向原基站发送一条导频强度测量消息,以通知原基站这种情况,原基站再将移动的报告送往移动交换中心,移动交换中心则让新的基站安排一个前向业务信道给移动台,并且原基站发送一条消息指示移动台开始切换。 当收到来自基站的切换指示消息后,移动台将新基站的导频纳入有效导频集,开始对新基站和原基站的前向业务信道同时进行解调。
之后,移动台会向基站发送一条切换完成消息,通知基站自己已经根据命令开始对两个基站同时解调了。 接下来,随着移动台的移动,可能两个基站中某一方的导频强度已经低于某一特定值T_DROP,这时移动台启动切换去掉计时器(移动台对在有效导频集和候选导频集里的每一个导频都有一个切换去掉计时器,当与之相对应的导频强度比特定值D小时,计时器启动)。
当该切换去掉计时器T期满时(在此期间,其导频强度应始终低于D),移动台发送导频强度测量消息。两个基站接收到导频强度测量消息后,将此信息送至MSC(移动交换中心),MSC再返回相应切换指示消息,然后基站发切换指示消息给移动台,移动台将切换去掉计时器到期的导频将其从有效导频集中去掉,此时移动台只与目前有效导频集内的导频所代表的基站保持通信,同时会发一条切换完成消息告诉基站,表示切换已经完成。
在目前商用的CDMA系统中,所用的切换技术都是软切换。由于软切换是在频率相同的基站之间进行的,因此当移动终端移动到多个基站覆盖区交界处时,移动终端将同时和多个基站保持联系,起了业。
4.智能天线在WCDMA中的应用,我论文要用写的详细点
智能天线采用空分复用(SDMA)方式,利用信号在传播路径方向上的差别,将时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰的影响降低,将同频率、同时隙信号区别开来,和其他复用技术结合,最大限度的利用频率资源。
智能天线基于自适应天线阵原理,利用天线阵的波束赋形产生多个独立的波束,并自适应地调整波束方向来跟踪每一个用户,达到提高信号SINR(最大信噪比)、增加系统容量的目的。采用智能天线技术实际上是通过数字信号处理使天线阵为每个用户自适应地进行波束赋形,相当于为每个用户形成了一个可跟踪的高增益天线。
因此天线的增益不再与用户所处的位置有直接关系,用户所在方向上的增益总是最强而其他方向上的增益大大减小。由于其体积及计算复杂性的限制,目前仅适用于在基站系统中的应用。
智能天线包括两个重要组成部分一是对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角AOA(AngleOfArrival)的估计,并进行空间滤波,抑制其他移动台的干扰;二是对基站发送信号进行波束成型,使基站发送信号能够沿着移动台电波的到达方向发送回移动台,也就是信号在有限的方向区域发送和接收。充分利用了信号的发射功率,从而降低发射功率,减少对其他移动台的干扰。
从需求的角度,随着全球移动用户数量的快速增长,对于移动通信系统的需求越来越大,甚至出现容量不足的问题。增加系统容量的需求推动了数字蜂窝的开发。
在数字移动通信系统中有三种基本的多址接人方式:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。它们分别在频域、时域和码域上实现用户的多址接入,而空域资源尚未得到充分的利用。
智能天线正是致力于空域资源的开发,是一种解决目前频谱资源匮乏,无线系统容量不足的有效途径。从技术发展的角度,随着电磁学和信号处理技术的发展,近20年来自适应阵列的研究工作取得了很大进展。
20世纪90年代以来,阵列处理被引入移动通信领域,很快形成了一个新的研究热点——智能天线(smartantenna)。智能天线是基于自适应天线阵原理,利用天线阵的波束赋形产生多个独立的波束,并自适应地调整波束方向来跟踪每一个用户,达到提高信号干扰噪声比SlNR(Signal—to—),增加系统容量的目的。
采用智能天线技术,实际上是通过数字信号处理,使天线阵为每个用户自适应地进行波束赋形,相当于为每个用户形成了一个可跟踪他的高增益天线,从而既可以进行全方位通信,又可以用较小的发射功率覆盖相同的范围。对于移动通信系统,一般只考虑在基站使用智能天线。
这主要是因为CDMA系统的反向链路是弱链路,基站接收的每个用户信号不仅受到本小区的前向链路使用用户受到的干扰较小。在基站用智能天线的另一个原因是基站对天线阵列的功率、体积等没有严格的限制,而移动用户则不然。
通过在基站使用全向收发智能天线,可以为每个用户提供一个窄的定向波束,使信号在有限的方向区域发送和接收,充分利用了信号的发射功率,降低了信号全向发射带来的电磁污染与相互干扰。具体而言,智能天线将在以下几个方面提高未来移动通信系统的性能:第一,扩大系统的覆盖范围;第二,提高系统容量;第三,提高频谱利用率;第四,降低基站发射功率,节省系统成本,减少信号间干扰与电磁环境污染。
在CDMA系统中能够比较容易的产生与期望信号密切相关的参考信号,这是许多智能算法实现所必须的,因此,智能天线技术比较适用于CDMA移动通信系统。测信号的强度,从一个波束切换到另一个波束,通过区域选择来实现对用户的大致跟踪。
可以认为预多波束系统是对移动通信环境在波束空间的部分自适应。而自适应阵列系统则实现了对移动通信环境在空间域上的完全自适应。
自适应天线技术通过自适应信号处理算法,使天线阵实时地产生定向波束准确地指向移动用户,从而实现对各移动用户的自动跟踪和定位,有效地抑制了干扰信号,同时增强了对有用信号的接收。自适应天线系统不用预先形成固定波束,而是根据信号环境的改变实时地调整波束方向,这显然比波束切换系统的性能要好,但是实现上的复杂度也相对较高。
而预多波束系统与阵元空间的完全自适应相比尽管有一定的性能损失,但由于其实现的简单而受到了一定的重视。 智能天线主要用途和应用进展 智能天线可以多址干扰,而且受到相邻小区用户的干扰,相比之下明显改善无线通信系统的性能,提高系统的容量。
具体体现在下列方面:一、提高频谱利用率 采用智能天线技术代替普通天线,提高小区内频谱复用率,可以在不新建或尽量少建基站的基础上增加系统容量,降低运营商成本。二、迅速解决稠密市区容量瓶颈 未来的智能天线应能允许任一无线信道与任一波束配对,这样就可按需分配信道,保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源,等效于增加了此类地区的无线网络容量。
三、抑制干扰信号 智能天线对来自各个方向的波束进行空间滤波。它通过对各天线元的激励进行调整,优化天线阵列方向图,将零点对准干扰方向,大大提高阵列的输出信干比,改善了系统质量,提高了系统可。
5.智能天线技术的技术应用
在3G中的应用
在WCDMA和CDMA2000中的应用。第3 代系统被设计为一个可以提供相当高速的数据业务的系统。但是,它们还会像第2 代系统那样受到空中信道质量的限制。标准化组织已经认识到智能天线在改善这个矛盾方面所起的作用,并且在3G 标准中制订了相关的条款。如WCDMA 和CDMA2000 都允许在上行和下行链路为每个移动用户分配专门的导频信道,但是将要求使用智能天线系统。
对于WCDMA 和CDMA2000 系统而言,智能天线虽然是推荐配置,但是当今的一些WCDMA和CDMA2000 的基站产品已经开始支持智能天线了。
在TD- SCDMA系统中的应用。TDSCDMA(时分同步的码分多址) 智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性( 无线环境和传输条件相同) 而获得的。此外,智能天线可减少小区间干扰,也可减少小区内干扰。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率。TD- SCDMA 系统的智能天线是由8 个天线单元的同心阵列组成的,直径为25cm。同全方向天线相比,它可获得较高的增益。其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励,利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图,使用DSP( 数字信号处理器) 使主瓣自适应地指向移动台方向,就可达到提高信号的载干比,降低发射功率等目的。智能天线的上述性能允许更为密集的频率复用,使频谱效率得以显著地提高。
由于每个用户在小区内的位置都是不同的。这一方面要求天线具有多向性,另一方面则要求在每一独立的方向上,系统都可以跟踪个别的用户。通过DSP 控制用户的方向测量使上述要求可以实现。每用户的跟踪通过到达角进行测量。在TD- SCDMA系统中,由于无线子帧的长度是5ms,则至少每秒可测量200 次,每用户的上下行传输发生在相同的方向,通过智能天线的方向性和跟踪性,可获得其最佳的性能。
TDD(时分双工) 模式的TD- SCDMA 的进一步的优势是用户信号的发送和接收都发生在完全相同的频率上。因此在上行和下行2 个方向中的传输条件是相同的或者说是对称的,使得智能天线能将小区间干扰降至最低,从而获得最佳的系统性能。
6.求一篇有关于“WCDMA基站天线的选择及智能天线的应用”这个论
天线是实现电磁波传播的必备器件:信号发射端利用天线实现电磁波辐射,信号接收端利用天线实现电磁波感应。因此,不论何种通信系统,只要它采用无线传输方式,就必须使用天线,而不论该系统采用的工作频率是多少,属于何种频段,也不论采用什么多址技术或者什么调制技术。
随着通信的发展和技术的进步,对所用器件、部件的要求也越来越高。智能天线正是适应通信发展而产生的新事物——在无线接入系统、卫星通信系统和移动通信系统(不论在公众通信网中,还是在专用通信网中)以及军事通信等系统中,均有其重要应用,并由此而带来诸如抗干扰能力、频率利用率等性能大幅度提高的一系列优点。
从需求的角度,随着全球移动用户数量的快速增长,对于移动通信系统的需求越来越大,甚至出现容量不足的问题。增加系统容量的需求推动了数字蜂窝的开发。在数字移动通信系统中有三种基本的多址接人方式:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。它们分别在频域、时域和码域上实现用户的多址接入,而空域资源尚未得到充分的利用。智能天线正是致力于空域资源的开发,是一种解决目前频谱资源匮乏,无线系统容量不足的有效途径。从技术发展的角度,随着电磁学和信号处理技术的发展,近20年来自适应阵列的研究工作取得了很大进展。20世纪90年代以来,阵列处理被引入移动通信领域,很快形成了一个新的研究热点——智能天线(smartantenna)。
7.在通信中智能天线的作用
智能天线潜在的性能效益表现在多方面,例如,抗多径衰落、减小时延扩展、支
智能天线
持高数据速率、抑制干扰、减少远近效应、减小中断概率、改善BER?Bit Error Rate 性能、增加系统容量、提高频谱效率、支持灵活有效的越区切换、扩大小区覆盖范围、灵活的小区管理、延长移动台电池寿命、以及维护和运营成本较低,等等。
改善系统性能
采用智能天线技术可提高第三代移动通信系统的容量及服务质量,W-CDMA系统就采用自适应天线阵列技术,增加系统容量。我国SCDMA系统是应用智能天线技术的典型范例。SCDMA系统采用TDD方式,使上下射频信道完全对称,可同时解决诸如天线上下行波束赋形、抗多径干扰和抗多址干扰等问题。该系统具有精确定位功能,可实现接力切换,减少信道资源浪费;
欧洲在DECT基站中进行智能天线实验时,采用和评估了多种自适应算法,并验证了智能天线的功能。日本在PHS系统中的测试表明,采用智能天线可减少基站数量。由于PHS等系统的通信距离有限,需要建立很多基站,若采用智能天线技术,则可降低成本;
无线本地环路系统的基站对收到的上行信号进行处理,获得该信号的空间特征矢量,进行上行波束赋形,达到最佳接收效果。天线波束赋形等效于提高天线增益,改善了接收灵敏度和基站发射功率,扩大了通信距离,并在一定程度上减少了多径传播的影响;
FDMA系统采用智能天线技术,与通常的三扇区基站相比,C/I值平均提高约8dB,大大改善了基站覆盖效果;频率复用系数由7改善为4,增加了系统容量。在网络优化时,采用智能天线技术可降低无线掉话率和切换失败率?
TDMA系统采用智能天线技术?可提高C/I指标。据研究,用4个 30°天线代替传统的120?天线,C/I可提高6dB,提高了服务质量。在满足GSM系统C/I比最小的前提下,提高频率复用系数,增加了系统容量;
CDMA系统系统采用智能天线技术,可进行话务均衡,将高话务扇区的部分话务量转移到容量资源未充分利用的扇区;通过智能天线灵活的辐射模式和定向性,可进行软/硬切换控制;智能天线的空间域滤波可改善远近效应,简化功率控制,降低系统成本,也可减少多址干扰,提高系统性能。
提高频谱利用效率
容量和频谱利用率的问题是发展移动通信根本性的问题。智能天线通过空分多址,将基站天线的收发限定在一定的方向角范围内,其实质是分配移动通信系统工作的空间区域,使空间资源之间
智能天线接收器
的交叠最小,干扰最小,合理利用无线资源。
对于给定的频谱带宽,系统容量愈大,频谱利用率愈高。因此,增加系统容量与提高频谱效率一致。为了满足移动通信业务的巨大需求,应尽量扩大现有基站容量和覆盖范围。要尽量减少新建网络所需的基站数量,必须通过各种方式提高频谱利用效率。方法之一是采用智能天线技术,用自适应天线代替普通天线。由于天线波束变窄,提高了天线增益及C/I指标,减少了移动通信系统的同频干扰,降低了频率复用系数,提高了频谱利用效率。使用智能天线后,无须增加新的基站就可改善系统覆盖质量,扩大系统容量,增强现有移动通信网络基础设施的性能。
未来的智能天线应能允许任一无线信道与任一波束配对,这样就可按需分配信道,保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源,等效于增加了此类地区的无线网容量。采用智能天线是解决稠密市区容量难题既经济又高效的方案,可在不影响通话质量的情况下,将基站配置成全向连接,大幅度提高基站容量。
8.评估移动通信的发展与未来毕业论文
中国移动通信市场发展与3G应用前景 移动通信事业的飞速发展 回顾我国移动电话10多年的发展历程,可以看出,中国的移动通信发展史是超常规的发展史。
自1987年中国电信开始开办移动电话业务以来到1993年用户增长速度均在200%以上,从1994年移动用户规模超过百万大关,移动电话用户数每年几乎比前一年翻一番。1997年7月17日,我国移动电话第1000万个用户在江苏南京诞生,意味着中国移动电话用10年时间所发展的用户数超过了固定电话110年的发展历程。
2001年8月,中国的移动通信用户数超过美国跃居为世界第一位。2003年底移动电话用户总数已达到2.69亿户,普及率为20.8%。
而在2002年底世界上已有10个国家的移动电话普及率超过83%。其中,英国为84.4%,意大利为92.65%,卢森堡为101.34%;当时,中国为16.09%。
所以,我国移动通信业务尚具有巨大的发展潜力。 历史发展的新机遇 回顾我国移动通信发展的历程是第一代移动通信制式较多,有美国的AMPS,英国的TACS,北欧、日本的制式等。
我国科技人员分析对比根据国情选用了TACS系统,购买国外设备建设移动通信网,设备制造厂也与外国公司合作生产(装配)了部分系统设备和手机。研究部门也研制了部分设备,但由于种种原因,都没有成为气候。
到了第二代,国际上主要是GSM、CDMA两种制式。在建立第二代移动通信网之前,我国分别在嘉兴、天津进行了GSM、CDM的试验,测试了各种性能。
由于GSM标准成熟较早,我国开始选用了GSM系统,后来联通公司又引进了CDMA统,在第二代移动通信建设中我国制定了较为完整的技术体制和标准系列,为第二代移动通信网络的发展提供了有利条件。与此同时,设备制造商如华为、中兴等公司也参与标准的制定工作,这样他们就推进了产品的开发生产,使我国民族产业在国内外市场占有一些比例。
在制定第三代移动通信的标准时我国的相关领导和广大技术人员,明确认识到这是改变我国在移动通信业局面的重要机遇,组织相关技术人员积极参加3G标准制定工作,成立了IMT-2000RTT(无线传输技术)评估组,并先后向国际标准组织提出了具有自主知识产权的TD-SCDMA和LAS-CDMA。TD-SCDMA已成为国际上3G的三大主流标准之一,LAS-CDMA也成为3G国际标准组织的后备标准。
设备制造厂商在积极参加标准制定的同时,努力开发产品,取得较好进展。尤其是中兴、华为开发的产品不仅在国内可以提供运营商使用,而且在国外也占有一定位置。
3G改变中国通信格局 关于3G的发展,三年前我国政府部门已确定了“冷静、稳妥、科学、求实”和“积极跟进,先行试验,培育市场,支持发展”的3G及3G产业发展的基本方针与原则。信息产业部于2002年出台了中国第三代移动通信系统的频率规划,时分双工获得了55 100=155MHz的频谱,FDD获得了120 60 (170)=180~C350MHz的频谱。
这充分体现了我国政府对具有自主知识产权的时分双工标准体制的重视与支持。 根据政府确定的基本方针与原则,2001年6月22日信息产业部成立3G技术试验专家组(3GTEG),负责实施3G技术试验,专家组由来自国内的运营、设备制造和科研院校的专家组成。
信息产业部六个司局组成3G领导小组。试验工作分两个阶段进行:第一阶段,在MTNet(移动通信实验网)进行;第二阶段,在运营商网络和MTNet进行。
截止2003年底,已对WCDMA,TD-SCDMA,2GHzCDMA20001x完成了第一阶段试验工作,结论是系统基本成熟,终端尚存在一定问题需要改进。2004年进行第二阶段试验。
国际电联ITU-R在1985年,就开始研究第三代移动通信的技术和标准。其目标是统一全球移动通信标准和频段,实现全球漫游,提高移动通信的频谱利用率及数据传输速率,满足多媒体业务的需求。
1998年,国际电联ITU向全世界征集第三代移动通信世界标准草案,共征集了来自美、欧、中、日、韩等国家和地区的16种3GRTT(第三代移动通信无线传输技术)标准提案。在提案评审和筛选过程中,国际电联根据对3G标准的要求,对3G标准提案进行了长达两年的评估、仿真、融合、关键参数的确定工作,通过了包括中国提案在内的5个无线传输的技术规范。
目前,国际上共认的3G主流标准有3个,分别是欧洲阵营的WCDMA、美国高通的CDMA2000和中国大唐的TD-SCDMA。 三种标准一经确定,就展开激烈的争夺战。
这三种技术标准都各有自己的特点。作为中国大唐设计的TD-SCDMA标准,具有多项明显优势的特色技术。
采用TDD模式,收发使用同一频段的不同时隙,加之采用1.28Mb/s的低码片速率,只需占用单一的1.6M频带宽度,就可传送2Mb/s的数据业务。该标准是目前世界上唯一采用智能天线的第三代移动通信系统。
智能天线的采用,可有效的提高天线的增益。它特别适合于用户密度较高的城市及近郊地区,非常适用于中国国情。
2004年下半年至2005年,将是决定中国3G商用启动的重要时期。随着3G商用的日益临近,国内几大运营商首先应考虑如何针对自己既有的固定和移动网络与核心网络平台、核心业务能力,在取得3G运营执照后能。
9.智能天线的研究简史
日本最早开始智能天线的研究是在20世纪70年代。到1987年,研究人员已经指出基于最小均方误差(MMSE)准则的自适应天线能够减小多径衰落,因而可以用于高速移动通信应用中。自此,日本学者展开了大量的针对移动通信环境的智能天线研究,包括自适应处理算法、数字波束形成方案、WCDMA中的多址干扰抑制方法,以及基站和移动终端上分别适用的智能天线类型等。其中,较早的有日本邮政电信部通信研究实验室的智能天线系统和NTT-DoCoMo公司研制的用于3G的UMTS W-CDMA体制的智能天线实验系统。前者工作于1.5 GHz,针对TDMA方式采用GMSK调制,数码率可达256 kbps。系统利用4阵元天线进行多径时延对消以消除多径衰落,权值更新采用恒模(CMA)算法在东京进行的实验表明:自适应天线技术在无线高速数据传输和存在选择衰落的情况下仍能很好地对消多径时延信号。后者则采用2D-RAKE接收机结合MMSE自适应波束形成算法进行处理。实验系统有3个小区基站用以评估切换和其他的网络功能。实验结果表明,就平均误码率(BER)而言,智能天线比空间分集有明显改善。
此外,日本ATR光电通信研究所也研制了基于波束空间处理方式的多波束智能天线。天线阵元布局为间距半波长的16阵元平面方阵,射频工作频率是1.545GHz。阵元组件接收信号在经过低噪声放大、下变频和模数变换后,进行快速傅氏变换(FFT)处理,形成正交波束后分别采用恒模(CMA)算法或最大比值合并分集(MRC)算法。野外移动试验确认了采用恒模算法的多波束天线功能。理论分析及实验证明使用最大比值合并算法可以提高多波束天线在波束交叉部分的增益。在此基础上,ATR的研究人员提出了基于智能天线的软件天线概念:根据用户所处环境不同,影响系统性能的主要因素(如噪声、同信道干扰或符号间干扰)也不同,利用软件方法实现不同环境应用不同算法。比如当噪声是主要因素时,则使用多波束MRC算法,而当同信道干扰是主要因素时则使用多波束CMA算法,以此提供算法分集,利用FPGA实现实时天线配景,完成智能处理。
随后,ATR研究所又针对移动通信中移动终端上适用的智能天线形式进行了大量探讨,最终提出了单端口电激励的ESPAR天线。该天线巧妙地利用了各阵元之间的耦合,在天线处实现了空间滤波。 欧洲通信委员会(CEC)在RACE计划中实施了第一阶段智能天线技术研究,称为TSUNAMI。实验评测了采用MU-SIC算法判别用户信号方向的能力,同时,通过现场测试,表明圆环和平面天线适于室内通信环境使用,而市区环境则更适合采用简单的直线阵。
此后,欧洲通信委员会(CEC)又在ACTS计划中继续进行了第二阶段智能天线技术研究,即TSUNAMIⅡ,旨在考察第三代移动通信中采用智能天线系统的可行性和具体优势。通过大量宏蜂窝和微蜂窝的实验,用以验证智能天线系统在商用网络中的工作情况。通过对两套系统收发性能的比较,证实了实际的智能天线方向图与理论方向图的一致性,实际所能达到的干扰抑制能力与理想的干扰抑制能力相差通常在2dB以内。实验结果同时也说明,智能天线系统在郊区宏蜂窝环境下的干扰抑制水平比较理想,而在市区微蜂窝环境下的干扰抑制能力则与环境杂波有关。 美国和中国也研制出应用于无线本地环路(WLL)的智能天线系统。该产品采用可变阵元配置,有12元和4元环形自适应阵列可供不同环境选用,在日本进行的现场实验表明,在PHS基站采用该技术可以使系统容量提高4倍。此外,ArrayComm还研制出用于GSM、PHS和无线本地环路的IntelliCell天线,该天线已经在全球多个国家投入实用。除ArrayComm以外,美国Metawave、Raython以及瑞典Ericsson都有各自的智能天线产品,这些智能天线系统都是针对移动通信开发的,用于GSM、TDMA或者CDMA。由中国提出的具有自主知识产权的3G标准之一的TD-SCDMA之中就明确规定要采用智能天线。
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