g通信系統(tǒng)中的智能天線技術(shù)學(xué)習(xí)報告

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1、沈陽航空航天大學(xué)學(xué)科前沿知識講座暨關(guān)于4G網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)報告學(xué)院：電子信息工程學(xué)號：2012040201061姓名：陳欣超4G網(wǎng)絡(luò)在生活中的應(yīng)用—《4G帶給我們生活的變化以及網(wǎng)絡(luò)的影響綜述》講座學(xué)習(xí)報告2015年4月，在我校期間聽了中興的老師關(guān)于“4Gw網(wǎng)絡(luò)方面”的學(xué)術(shù)講座，對4G通信中的智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的技術(shù)印象深刻，后加查閱資料，逐步了解了智能網(wǎng)絡(luò)的特性和應(yīng)用。下面將根據(jù)了解知識探討一下智能天線技術(shù)極其在4G通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。一.移動通信發(fā)展歷程第一代移動通信技術(shù)（1G）主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多

2、址（FDMA）技術(shù)。由于受到傳輸帶寬的限制，不能進(jìn)行移動通信的長途溫游，只能是一種區(qū)域性的移動通信系統(tǒng)。第一代移動通信有多種制式，我國主要采用的是TACS。第一代移動通信有很多不足之處，比如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、不能提供自動溫游等?！　〉诙苿油ㄐ偶夹g(shù)（2G）主要采用的是數(shù)字的時分多址（TDMA）技術(shù)和碼分多址（CDMA）技術(shù)。主要業(yè)務(wù)是語音，其主特性是提供數(shù)字化的話音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它克服了模擬移動通信系統(tǒng)的弱點，話音質(zhì)量、保密性能得到大的

3、提高，并可進(jìn)行省內(nèi)、省際自動漫游。第二代移動通信替代第一代移動通信系統(tǒng)完成模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變，但由于第二代采用不同的制式，移動通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，用戶只能在同一制式覆蓋的范圍內(nèi)進(jìn)行漫游，因而無法進(jìn)行全球漫游，也無法實現(xiàn)高速率的業(yè)務(wù)?！　〉谌苿油ㄐ偶夹g(shù)（3G）　　3G的帶寬將更寬，其傳輸速度最低為384K，最高為2M，帶寬可達(dá)5MHz以上。不僅能傳輸話音，還能傳輸數(shù)據(jù)，從而提供快捷、方便的無線應(yīng)用，如無線接入Internet。能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務(wù)是第三代移動通信的另個主要特點。

4、第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)能將高速移動接入和基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)結(jié)合起來，提高無線頻率利用效率。提供包括衛(wèi)星在內(nèi)的全球覆蓋并實現(xiàn)有線和無線以及不同無線網(wǎng)絡(luò)之間業(yè)務(wù)的無縫連接。滿足多媒體業(yè)務(wù)的要求，從而為用戶提供更經(jīng)濟(jì)、內(nèi)容更豐富的無線通信服務(wù)。但第三代移動通信仍是基于地面、標(biāo)準(zhǔn)不的區(qū)域性通信系統(tǒng)。雖然第三代移動通信可以比現(xiàn)有傳輸率快上千倍，但是未來仍無法滿足多媒體的通信需求。第四代移動通信及其性能第四代移動通信系統(tǒng)的提供便是希望能滿足提供更大的頻寬需求，滿足第三代移動通信尚不能達(dá)到的在覆蓋、質(zhì)量、造價上支

5、持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要。就ITU對4G的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)定義，主要是集3G與WLAN于一體，能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，傳輸速率達(dá)到100Mbps，上傳速度20Mbps，并能夠滿足所有用戶對于無線服務(wù)的要求，實現(xiàn)商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、藍(lán)牙、廣播、電視衛(wèi)星通信等的無縫連接并相互兼容。4G具有更高的數(shù)據(jù)率和頻譜利用率，更高的安全性、智慧性和靈活性，更高的傳輸質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量（QoS）。4G系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)及IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢。4G移動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、

6、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能，它們由無線和核心網(wǎng)的結(jié)合格式完成。中間環(huán)境層的功能有QoS映射、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放的，它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及服務(wù)變得更為容易，提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù)，并運行于多個頻帶。這一服務(wù)能自適應(yīng)多個無線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端能力，跨越多個運營者和服務(wù)，提供大范圍服務(wù)。二.智能天線智能天線是一種安裝于基站的雙向天線，它通過一組帶可編程電子相位的固定天線單元獲取針對覆蓋的方向，同時能夠獲取基站和手機(jī)之間各鏈路的方

7、向特性。智能天線技術(shù)是一種能夠提高無線通信系統(tǒng)容量和抗干擾能力的技術(shù)，利用天線陣列中各個單元之間的位置關(guān)系，也就是利用了信號的相位關(guān)系來克服多址干擾和多徑干擾。：智能天線技術(shù)主要可以分為兩大類。分別是波束轉(zhuǎn)換技術(shù)(SwitchedBeamTechnology)，即波束轉(zhuǎn)換天線和自適應(yīng)空間數(shù)字處理技術(shù)（adaptivespatialdigitalprocessingtechnology)，即自適應(yīng)天線陣列。MIMO系統(tǒng)(Multiple-InputMultiple-Output，多輸入多輸出技術(shù))是

8、指在發(fā)射端和接收端同時使用多個天線的通信系統(tǒng)。MIMO系統(tǒng)能夠有效的利用隨機(jī)衰落和可能存在的多徑傳播成倍的提高業(yè)務(wù)傳輸速率。核心技術(shù)是空時信號的處理，也就是利用多個時間域和空間域的結(jié)合進(jìn)行信號處理。因此，MIMO系統(tǒng)可以看作是智能天線技術(shù)的擴(kuò)展。多輸入多輸出的智能天線收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)比特流經(jīng)過編碼、調(diào)制和空時處理（波束成行或空時編碼）后，轉(zhuǎn)換成不同的信息符號，從幾個天線同時發(fā)射出去，經(jīng)過無線信道空中傳播后，在接收端用多根天線進(jìn)行接收，同時相應(yīng)的解調(diào)、解碼和空時處理，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)。三