调制解调技术在移动通信中的应用

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1、调制解调技术在移动通信中的应用数字调制解调技术是3G移动通信系统中空中接口标准的重要组成部分。在现实环境中,无线电波传播的空间环境非常复杂,根据不同的无线信道特点,选择合适的调制解调方式将大大提高移动通信系统的性能。软件无线电技术的出现对移动通信的发展起到了极大的推动作用,通过构建一个通用、标准、模块化的硬件平台,使用软件实现各种无线电功能,使无线通信系统具有灵活的调制解调机制,适应各种不同的通信标准。在查阅了大量的3G技术标准、软件无线电及调制解调技术国内外文献的基础上,本文对软件无线电技术在3G系统调制解调中的应用进行了研究和讨论。本文的主要工作成果有:(1)根据软件无线电的定义和特点,探

2、讨了软件无线电的体系结构及其实现问题,对软件无线电中的信号采样、多速率信号处理及数字滤波等基本数字化理论与技术进行了研究与论证。(2)分析了ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制解调技术的特点及性能,对MPSK信号的全数字化调制解调方法进行了研究与论证,并进行了相关设计与仿真。(3)依据3GPP的TD-SCDMA标准,结合软件无线电技术,提出并设计了基于QPSK方式的TD-SCDMA调制解调系统模型,进行了全过程MATLAB仿真,并对仿真系统进行了分析及总结,验证了软件无线电技术实现3G调制解调的可行性,对软件无线电技术的进一步3G应用具有一定的参考意义。移动通信系统从20世纪80年代诞生以

3、来,到2020年将大体经过5代的发展历程,而且到2010年,将从第3代过渡到第4代(4G)。到4G,除蜂窝电话系统外,宽带无线接入系统、毫米波LAN、智能传输系统(ITS)和同温层平台(HAPS)系统将投入使用。未来几代移动通信系统最明显的趋势是要求高数据速率、高机动性和无缝隙漫游。实现这些要求在技术上将面临更大的挑战。此外,系统性能(如蜂窝规模和传输速率)在很大程度上将取决于频率的高低。考虑到这些技术问题,有的系统将侧重提供高数据速率,有的系统将侧重增强机动性或扩大覆盖范围。 从用户角度看,可以使用的接入技术包括:蜂窝移动无线系统,如3G;无绳系统,如DECT;近距离通信系统,如蓝牙和DEC

4、T数据系统;无线局域网(WLAN)系统;固定无线接入或无线本地环系统;卫星系统;广播系统,如DAB和DVB-T;ADSL和Cable Modem。编辑本段特点(1)移动性。就是要保持物体在移动状态中的通信,因而它必须是无线通信,或无线通信与有线通信的结合。 (2)电波传播条件复杂。因移动体可能在各种环境中运动,电磁波在传播时会产生反射、折射、绕射、多卜勒效应等现象,产生多径干扰、信号传播延迟和展宽等效应。 (3)噪声和干扰严重。在城市环境中的汽车火花噪声、各种工业噪声,移动用户之间的互调干扰、邻道干扰、同频干扰等。 (4)系统和网络结构复杂。它是一个多用户通信系统和网络,必须使用户之间互不干扰

5、,能协调一致地工作。此外,移动通信系统还应与市话网、卫星通信网、数据网等互连,整个网络结构是很复杂的。 (5)要求频带利用率高、设备性能好。 编辑本段分类移动通信的种类繁多。按使用要求和工作场合不同可以分为以下几种。 集群移动通信集群移动通信,也称大区制移动通信。它的特点是只有一个基站,天线高度为几十米至百余米,覆盖半径为30公里,发射机功率可高达200瓦。用户数约为几十至几百,可以是车载台,也可是以手持台。它们可以与基站通信,也可通过基站与其它移动台及市话用户通信,基站与市站有线网连接。 蜂窝移动通信蜂窝移动通信,也称小区制移动通信。它的特点是把整个大范围的服务区划分成许多小区,每个小区设置

6、一个基站,负责本小区各个移动台的联络与控制,各个基站通过移动交换中心相互联系,并与市话局连接。利用超短波电波传播距离有限的特点,离开一定距离的小区可以重复使用频率,使频率资源可以充分利用。每个小区的用户在1000以上,全部覆盖区最终的容量可达100万用户。 卫星移动通信卫星移动通信。利用卫星转发信号也可实现移动通信,对于车载移动通信可采用赤道固定卫星,而对手持终端,采用中低轨道的多颗星座卫星较为有利。 无绳电话无绳电话。对于室内外慢速移动的手持终端的通信,则采用小功率、通信距离近的、轻便的无绳电话机。它们可以经过通信点与市话用户进行单向或双方向的通信。 使用模拟识别信号的移动通信,称为模拟移动

7、通信。为了解决容量增加,提高通信质量和增加服务功能,目前大都使用数字识别信号,即数字移动通信。在制式上则有时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)两种。前者在全世界有欧洲的GSM系统(全球移动通信系统)、北美的双模制式标准IS一54和日本的JDC标准。对于码分多址,则有美国Qualcomnn公司研制的IS-95标准的系统。总的趋势是数字移动通信将取代模拟移动通信。而移动通信将向个人通信发展。进入21世纪则成为全球信息高速公路的重要组成部分。移动通信将有更为辉煌的未来。 编辑本段技术发展1G:模拟制式的移动通信系统,得益于70年代的两项关键突破:微处理器的发明和交换及控制链路的数字化。AMPS

8、是美国推出的世界上第一个1G移动通信系统,充分利用了FDMA技术实现国内范围的语音通信。 2G:风靡全球十几年的数字蜂窝通信系统,80年代末开发。2G是包括语音在内的全数字化系统,新技术体现在通话质量和系统容量的提升。GSM(Globalsystemformobilecommunication)是第一个商业运营的2G系统,GSM采用TDMA技术。 2.5G:2.5G在2G基础上提供增强业务,如WAP。 3G:3G是移动多媒体通信系统,提供的业务包括语音,传真,数据,多媒体娱乐和全球无缝漫游等。NTT和爱立信1996年开始开发3G(ETSI于1998年),1998年国际电联推出WCDMA和CDM

9、A2000两商用标准(中国2000年推出TD-SCDMA标准,2001年3月被3GPP接纳,起源于李世鹤带头搞的SCDMA)第一个3G网络运营于2001年的日本。3G技术提供2MBPS标准用户速率(高速移动下提供144KBPS速率)。 4G:4G是真正意义的高速移动通信系统,用户速率20MBPS。4G支持交互多媒体业务,高质量影像,3D动画和宽带互联网接入,是宽带大容量的高速蜂窝系统。2005年初,NTTDOCOMO演示的4G移动通信系统在20KM/小时下实现1GBPS的实时传输速率,该系统采用4X4天线MIMO技术和VSF-OFDM接入技术。11移动通信发展简述 众所周知,个人通信(pers

10、onal communications)是人类通信的最高目标,它是用各种可能的网络技术实现任何人(whoever)在任何时间(whenever)、任何地点(wherever)与任何人(whoever)进行任何种类(whatever)的信息交换。个人通信的主要特点,是每一个用户有一个属于个人的唯一通信号码,取代了以设备为基础的传统通信的号码(现在的电话号码、传真号码等,是某一台电话机、传真机等的号码)。电信网随时跟踪用户并为他服务。不论被呼叫的用户是在车上、船上、飞机上,还是在办公室里、家里、公园里,电信网都能根据呼叫人所拨的个人号码找到他,接通电路提供通信,用户通信完全不受地理位置的限制。实现

11、个人通信,必须把各种技术的通信网组合到一起,把移动通信网和固定的通信网结合在一起,把有线接入和无线接入结合到一起,才能综合成一个容量极大、无处不通的个人通信网,称之为“无缝网”,形成所谓的万能个人通信网(Universal Personal Telecommunications,UPT)。这是21世纪电信技术发展的重要目标之一。 移动通信是实现个人通信的必由之路,没有移动通信,个人通信的愿望无法实现。移动通信是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。移动通信的主要应用有无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信、海事卫星移动通信等,而陆地蜂窝移动通信是当今移动通信发展的

12、主流和热点。蜂窝移动通信的飞速发展是超乎寻常的,它是20世纪人类最伟大的科技成果之一。在回顾移动通信的发展进程时不得不提起1946年第一个推出移动电话的AT&T的先驱者,正是他们为通信领域开辟了一个崭新的发展空问。然而移动通信真正走向广泛的商用,为普通大众所使用,还应该从20世纪70年代末蜂窝移动通信的推出算起。蜂窝移动通信系统从技术上解决了频率资源有限、用户容量受限、无线电波传输时的干扰等问题。20世纪70年代末的蜂窝移动通信采用的空中接入方式为频分多址接入方式,即所谓的FDMA方式。其传输的无线信号为模拟量,因此人们称此时的移动通信系统为模拟通信系统,也称为第一代移动通信系统(1G)。这种

13、系统的典型代表有美国的AMPS(AdvancedMobilePhone System)、欧洲的TACS(TotalAccessCommunicationSystem)等。我国建设移动通信系统的初期主要就是引入了这两类系统。 然而,移动通信市场的飞速发展,对移动通信技术提出了更高的要求。模拟系统本身的缺陷,如频谱效率低、网络容量有限、保密性差等,使得模拟系统无法满足人们的需求。为此,移动通信领域里的有识之士在20世纪90年代初期开发出了基于数字通信的移动通信系统,即所谓的数字蜂窝移动通信系统,称为第二代移动通信系统(2G)。 第二代数字蜂窝移动通信系统克服了模拟系统存在的许多缺陷,因此2G系统一

14、经推出就备受注目,发展迅猛。我国的2G移动通信网在短短十几年内就发展成为世界范围最大的移动通信网,完全取代了模拟移动通信系统。在当今的数字蜂窝移动通信系统中,最有代表性的是GSM系统和CDMA系统。目前,这两大系统在世界数字移动通信市场占据了主要份额。 GSM系统的空中接口采用的是时分多址(TDMA)的接入方式,到目前为止GSM是全世界最大的移动网,占移动通信市场的大部分份额。GSM是为了解决欧洲第一代蜂窝系统四分五裂的状态而发展起来的。在GSM之前,欧洲各国在整个欧洲大陆采用了不同的蜂窝标准,对用户来讲,不能用一种制式的移动台在整个欧洲进行通信。为此欧洲电信联盟在20世纪80年代初期就开始研

15、制一种覆盖全欧洲的移动通信系统,即现在的GSM系统。如今GSM移动通信系统已经遍及全世界,即所谓的全球通。引言通信技术在当今的信息时代占据着越来越重要的地位,对通信质量和传输效率日益增长的需要,激励着通信系统各自相关技术的发展。信号功率和传输频带宽度是通信系统设计中需要考虑的两个重要因素,根据这一点,可以将通信系统划分为:显而易见,在设计数字传输系统的过程中,调制方式的选择是实现高效率通信的关键。一直以来,调制技术是通信技术研究的焦点之一,并随着通信系统的更新换代而不断地改进和完善。【论文摘要】纵观全球迅猛发展的高科技,电信业必将成为21世纪世界经济的火车头,通信技术正发生着百年未遇的巨大变化。本文介绍了第三代移动通信技术的发展现状,最后展望了未来移动通信技术发展的趋势。【论文关键词】移动通信;3G;发展;展望伴随着移动通信市场的快速发展,用户对更高性能的移动通信系统提出了更高要求,希望享受更为丰富和高速的通信业务。第二代移动通信运营商发展速度趋于缓和而竞争越加激烈,为寻找新的增长点,通过发展数据业务来提高自身的服务质量和业务类型,需要3G的支持。同时由于第二代移动通信无线频率资源日趋紧张,已不能满足长期的通信需求发展需要。1移动通信的发展历程第一代移动通信系统是在20世纪80年代初提出的,它完成于20世纪90年代初。第一代移动通信系统是基于模拟传输的,其特点是业务量小、质量

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