通信工程概述.doc

你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。
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专业导论结课论文

学 院 信息工程学院
专 业 信息工程（通信方向）
年级班别 2008级1班
课程名称 现代通信技术基础
学 号 3108002795
学生姓名 彭万里
授课教师 韩一石

2008 年 11 月 27日

通信工程概述
通过网上的查看，我认为《移动通信技术》（韦惠民、李国民、暴宇等）编的这本书不错，因其全面、系统地阐述现代蜂窝移动通信的基本原理、基本技术和当今广泛使用的数字蜂窝移动通信系统以及即将投入商用的第三代蜂窝移动通信系统，较充分地反映了当代移动通信的最新技术。全书共9章，内容包括移动通信概论、移动信道、移动通信的组网技术、抗衰落技术、语音编码与信道编码、移动通信用调制技术、GSM数字蜂窝移动通信系统和GPRS技术、IS-95 CDMA数字蜂窝移动通信系统及cdma2000-1x和第三代移动通信系统。
通过通信导论课的学习，使我们了解到通信不仅仅是对话、联系这么简单，而是具有许许多多的其它方面，并且这些都与我们的生活紧密联系，它是经济、工商和行政管理三方面必不可少的关键因素。
通信工程专业是一门学习通信技术、通信系统和通信网等方面的知识的课程，其专业学生会在通信领域内从事研究、设计、制造、运营、技术引进和技术开发工作。故对一名学生的我而言，在专业导论课上想多一点了解该专业的一些基础知识（初学者必备并可以学习的）和一些本专业的一些发展状况。正如大家所知道，通信专业是一门路子较宽的专业，后期的发展的方向是根据个人兴趣与专长所决定的，而基础知识的进一步了解和学习不仅能在以后更好学习专业知识，还能让我们更熟悉本专业的一些基本技能需求，让我们更早地更好地做好准备，以便能获得更强的专业技能，成为高技术的通信人员，这是因为该行业的发展速度太快，对知识、技能的要求会不断提高，若不能与时代并进，就会在行业上失去竞争力。即使我们现时的学习速度是几乎完全不可能跟上世界技术进步的速度，我们学的很可能很快就会被社会抛弃，但是基础的知识是不会轻易改变的；专业的发展状况的介绍能为我们这些初学者进一步地了解专业本身，寻找自己真正感兴趣的专业或专业的某个方向，更早地做好准备，并希望在这个专业上做到有一特长，并能够涉猎其他相关方面知识，而对于发展方向的介绍希望能够做到更清楚地简述，能适当地介绍一点基础知识，令我们能大概了解到其情况，还希望能大概了解到其就业状况，因为现在的大学生就业问题是一我们都关心的，它是关系到我们四年大学毕业后路途。
通信技术的未来发展方向。
信息时代不久就会来临，那时信息对社会将起到越来越重要的作用。由于通信、计算机和自动化是信息时代的重要支柱，因此，未来的发达的城市一定会有众多的通信设施和计算机以及各种各样的自动化。当然，通信的发展趋势也是多种多样的，通信技术在今后的发展的主要方向有：（1）以数字化为基础、综合化为核心的电信网（以往的通信网）技术和计算机网、电视网技术的发展速度将逐年提高。这是因为通信网络与计算机网和电视网融合成的新颖通信网络技术确是一种必然的发展趋势；（2）通信网络是向数字化、综合化、宽带化发展，就是说信号数字化，将话音、数据、图像等数字信号综合传输，将成批数字信号高速传输从而要求扩大带宽，形成B-ISDN（宽带综合业务数字网）。这由于随着社会的发展与进步，人们对生活的要求变得越来越高。而ATM（异步转移模式）将是解决“实施B-ISDN目标”的传递方式，所用交换机就由程控交换发展到ATM交换，ATM能将网络中种类繁多、速率不一的视频、话音、数据等信号进行综合交换和传输，是一种具有适应各种网络环境能力的交换机，它将是一门非常有发展前途的技术；（3）卫星通信和陆地接力通信所用微波传输、光纤通信所用光波（在光纤中）的传输和激光通信的激光传输、各自发展，且互相配合。新的时代、新的需求，通信的无界限已成为人们的迫切的要求，故此这“天与地”的联合成为了必然的事，以便能满足我们人类；（4）由移动通信和固定通信结合运用、组成个人通信网（PCN），PCN将向全球化、综合化、智能化和多媒体方向发展。个人网的发展也是大势所趋，这是由于我们都希望能做到通信的自由性；（5）广播电视技术的发展将会是从数字化带来广播式的多元化。例如HDTV（高清晰度电视）在数字传输方面已获成功；DAB（数字无声广播）当前已确认为下一代的广播，并且结合市场的反应来看，它是大有发展前途；（6）互联网络（Internet），主要是计算机通信所必需的全球性通信网，随着电脑的广泛普及，以及联网的用户数增长很快，使这成为一种拥有巨大发展潜力的技术方向；（7）标准化是指随着通信网的演变不断制定或修订网络标准的过程，通信网是一个庞大复杂的系统，不仅对一个国家来说是全程全网的，对全球也应是全程全网畅通无阻的，因而要有一个统一的标准，故此标准化也是一通信技术的一个发展发展方向，使全球能更紧密地联系起来，成为真真正正的“地球村”。
NGN新技术的简述。
新的技术随着新时期的人们对通信技术的要求而不断地出现在我们的眼前，不断地更新我们的旧观念，许多我们以前不敢想的事现在已经普遍出现在我们的生活当中，通信的要求已经不再仅仅是简单、可靠的通话，而是更高级的享受与追求，现代新技术NGN的出现就是一种体现和它为我们达到目的提供了可能性。
NGN是指下一代网络。所谓“下一代网络”，从字面上理解，应该是以当前网络为基点的下一代网络。具体准确来讲，NGN 是“下一代网络(Next Generation Network)”或“新一代网络(New Generation Network)”的缩写。它是以软交换为核心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的网络架构，代表了通信网络发展的方向。NGN具有分组传送、控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离、业务提供与网络分离、提供开放接口、利用各基本的业务组成模块、提供广泛的业务和应用、端到端QoS和透明的传输能力通过开放的接口规范与传统网络实现互通、通用移动性、允许用户自由地接入不同业务提供商、支持多样标志体系，融合固定与移动业务等等特征。从网络特征和网络发展上看，它源于传统智能网的业务和呼叫控制相分离的基本理念，并将承载网络分组化、用户接入多样化等网络技术思路在统一的网络体系结构下实现。因此，准确地说NGN并不是一场技术革命，而是一种网络体系的革命。它不仅继承了现有电信技术的优势，还以软交换为控制核心、以分组交换网络为传输平台、结合多种接入方式（包括固定网、移动网等），成为一种新的、先进的网络体系。NGN与现有技术相比具有明显的优势。它是电信史一块里程碑，标志着新一代电信网络时代的到来。
对于NGN来讲，他所有的特点都来源于它所拥有的新生技术。NGN的技术主要包括了以下四点：（1）NGN的核心技术——软交换是一种基于软件的分布式交换和控制平台。软交换的概念基于新的网络功能模型分层（分为接入层、媒体/传送层、控制层与网络业务层四层）概念，从而对各种功能作不同程度的集成，把它们分离开来，通过各种接口协议，使业务提供者可以非常灵活地将业务传送和控制协议结合起来，实现业务融合和业务转移，非常适用于不同网络并存互通的需要，也适用于从话音网向多业务/多媒体网的演进；（2）高速路由/交换技术，高速路由器处于NGN的传送层，实现高速多媒体数据流的路由和交换，是NGN的交通枢纽，NGN的发展方向处理大容量、高带宽的传输/路由/交换以外，还必须提供大大由于目前IP网络的QoS。IPv6和MPLS提供了这个可能性。作为网络协议，NGN将基于IPv6。IPv6相对于IPv4的主要优势是：扩大了地址空间，提高了网络的整体吞吐量，服务质量得到很大改善，安全性有了更好的保证，支持即插即用和移动性，更好地实现了多播功能。MPLS是一种将网络第三层的IP选路/寻址与网络第二层的高速数据交换相结合的新技术。它集电路交换和现有选路方式的优势，能够解决当前网络中存在的很多问题，尤其是QoS和安全性问题；（3）大容量光传送技术有以下两点：光纤传输：NGN需要更高的速率，更大的容量。但到目前为止，能够看到的，并能实现的最理想的传送媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带来充裕的带宽。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用(DWDM)系统3个方向在发展；光交换与智能光网：只有高速传输是不够的，NGN需要更加灵活、更加有效的光传送网。组网技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机构成的智能光网发展，即从环形网向网状网发展，从光-电-光交换向全光交换发展。智能光网能在容量灵活性、成本有效性、网络可扩展性、业务提供灵活性、用户自助性、覆盖性和可靠性等方面，比点到点传输系统和光联网具有更多的优越性；（4）宽带接入技术，NGN必须有宽带接入技术的支持，因为只有接入网的带宽瓶颈被打开，各种宽带服务与应用才能开展起来，网络容量的潜力才能真正发挥。这方面的技术五花八门，其中主要技术有高速数字用户线(VDSL)，基于以太网无源光网(EPON)的光纤到家(FTTH)，自由空间光系统(FSO)、无线局域网(WLAN)。
既然NGN拥有这么多的新技术，必然其具有不一样的特点。它主要具有了如下特点：（1）分布式控制：软交换是NGN的控制功能实体，适应IP网络分布处理的结构特点，为其提供具有实时性要求得业务的呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心；（2）开放式结构：网络控制接口开放，网络部件间的协议接口基于相应的标准；（3）业务和网络分离：推出独立于网络运营商的业务提供商，使得业务和应用的提供有较大的灵活性。（4）一体化的综合业务网络：在统一的管理平台下，实现音频、视频、数据信号的传输和管理，提供各种宽带应用和传统电信业务；（5）具有端到端QoS：为所承载的话音及视频等实时业务提供所需的QoS服务保证；（6）完善的安全机制：这是由于在开放的网络结构中，必须保证业务提供者的可信任性，保证网络基础设施的安全运行，使它必须拥有这一点。
移动通信网络的核心技术与最具发展前景的技术。
简单来讲它的核心技术包括：（1）程控技术；（2）调制技术；（3）信道技术；（4）多用户检测；（5）扩频技术;（6）微电子技术等。
由于新技术随着人们的需求不断出现，移动通信网络的核心技术将会进一步发展。我认为它的最据前景的核心技术有以下两点：数字调制解调技术和MIMO信道技术。
一、数字调制解调技术。移动通信中调制解调技术优势在发展速度和新应用数目方面，给人非常深刻的印象。随着社会经济的发展，调制技术一直再更新和完善着，与此同时，移动通信走过了第一代移动通信、第二代移动通信并即将进入第三代移动通信（３Ｇ）。在此之间，调制技术的发展在里面起着非常重要的作用。 随着我们移动通信业务迅猛发展，其已深入到社会生活的各个方面，面对移动用户群的持续增长和新业务的层出不穷，移动通信体系要及时适应甚至超前于市场需求的步伐。而作为移动通信核心技术之一的数字调制技术是实现高速、高效的移动通信系统的重要保证。数字调制解调技术在数字通信中占有非常重要的地位，常用的数字调制有：移频键控（FSK）和移相键控（PSK）等。目前已用于移动通信系统的调制技术可分为两大类:线性调制技术和恒包络调制技术线性调制技术主要有: 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恒包络调制技术主要有:MSK TFM GMSK。而选择一种调制技术是根据信道特性和应用来确定的。功率效率和频谱效率一般不能两全齐美。高的频谱效率要以牺牲一定的功率效率来获得;同样，高的功率效率也要牺牲一定的频谱效率。随着调制技在不断的发展，新的调制技术将可以带来更好的频谱效率和更高的功率效率。例如FSK和PSK已在数字移动通信中获得应用，其中FSK早已在模拟移动通信的数字信令中得到采用。QAM在固定的点对点数字微波系统中应用较广泛，它具有很高的频谱利用率。但是移动通信的环境对于传统的QAM调制是严重的挑战，不过在教字移动通信系统中也有使用QAM的。并且近年来由于放大器设计技术的进展，实现了调制方法成为可能。
回顾移动通信的发展历程，调制解调技术和个人通信的移动性以及无缝隙覆盖多媒体综合业务需求将愈来愈突出。频谱延伸至毫米波、亚毫米波的电磁“无线光纤”乃至激光与粒子通信范畴的无线通信将有愈来愈广阔的活动舞台及光明的发展前景。更何况市场是发展的驱动力，尽管我国的移动通信和互联网发展十分迅速，但我国目前的移动电话和网络用户普及率还很低，面对我国庞大的人口，我国在网络规模和容量方面有很大的发展空间。与此同时，竞争局面的形成，促使运营企业积极拓展新业务、新应用，向用户提供丰富的选择，以满足用户多方面、多层次的需求，故数字调制解调技术将会是未来的一种技术核心。
二、多输入多输出（MIMO）技术。它是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而改善每个用户的服务质量（误比特率或数据速率）。MIMO技术对于传统的单天线系统来说，能够大大提高频谱利用率，使得系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务，这与上面提到的数字调制技术是互相配合的。并且目前，许多国家已开始或者计划进行新一代移动通信技术（后3G或者4G）的研究，争取在未来移动通信领域内占有一席之地。随着技术的发展，未来移动通信宽带和无线接入融合系统将成为热门的研究课题，而MIMO系统是人们研究较多的方向之一。为了更好地利用MIMO技术，必须深入研究MIMO信道特性，尤其是空间特性。与传统信道不同的是，MIMO信道大多数情况下具有一定的空间相关性，而不是相互独立的。3GPP和3GPP2推荐的链路级MIMO信道的建模方法有两个：基于相关（Corrlration－Based）的方法和基于子径（EAGC－A14H）的方法。尽管3GPP和3GPP2对链路级的信道参数进行了定义，但是对于如何实现并没有达成共识。研究信道的相关性对系统容量的影响成为MIMO技术的研究方向之一。
早期关于MIMO技术的研究大多数集中在单用户点到点的环境中，而没有考虑其他用户的共信道干扰。最近，人们将研究重点逐渐转移到多用户MIMO信道中。在多用户MIMO系统的下行链路中采用空分多址（SCDMA）可以给系统吞吐量带来可观的收益。这样的多用户MIMO系统的技术难点在于如何设计发射向量以消除用户间共信道的干扰。典型的“最佳问题”包括功率受限时的容量问题（最大化和信息速率）或用以满足每个用户特定QoS的功率控制问题（最小化发射功率）。虽然对于一般的多用户MIMO信道，这两个问题都没有闭环解决方案，但是强加某些特定的限制时可以得到闭环解决方案。最常见的包括：块对角化、逐次最优化、波束成形法以及结合空时编码来消除多用户之间的干扰。
从理论上来说，多天线多址系统的容量域已经非常清楚，但是如何让容量域满足各种用户对传输速率的要求，仍然没有很好地解决。从结构来看，这是一个非线性优化问题，采用传统的凸优化方法虽然可以解决，但是计算量会非常庞大，必须寻找简单快速的方法。在某些特殊情况下，比如，多用户和容量（所有用户的速率加权值一样）的优化问题，有文献已经提出了非常有意义的多用户注水迭代算法，这种方法充分利用了原始优化问题的结构，利用矩阵理论和凸优化理论快速迭代求解。但是这种特殊情况对于实际网络来说没有太大的意义，因为实际网络中不同用户位于网络的不同位置，采用相同速率加权值的做法会导致网络边缘用户的传输速率得不到保证，所以应对长期传输速率比较低的用户给予较大的速率加权值以提高该用户的传输速率。但是又由于存在天线间和用户间干扰，所以多天线广播信道属于非退化（non－degraded）的广播信道，并且其容量域一直不明确。对于可退化（degraded）的广播信道，比如单天线广播信道，已经有了其容量域以及各个用户的速率分配方法。近年来，对于多天线广播信道容量域的研究也取得了很大进展。其中，DPC技术是解决多天线广播信道容量域问题的关键。所以MIMO技术的发展就成为一未来必须的技术。
总而言之，通信技术路途还有很长，且充满了挑战也让人充满了期待，通信以后的状况会如何，这是你我都不能估计的，不过可以肯定的是通信会变得越来越便捷、多元化，我相信通信的未来是精彩、光明的！

附录：参考文献
《现代通信技术基础》
《现代通信新技术》——机械工业出版社 储钟圻主编 归绍升主编
《人民日报》——徐勇

命运如同手中的掌纹，无论多曲折，终掌握在自己手中
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