3G智能天线技术研究及应用

精品毕业论文、毕业设计，优质的论文服务： 精品论文网提供毕业设计（论文）和图文教程、视频教程等一揽子解决方案I毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 3G 系统 TD-SCDMA 中的 智能天线技术研究及应用 学生姓名 学 号 系 别 计算机科学系 届 别 2011 届 指导教师 职 称 2010 年 4 月 26 日精品毕业论文、毕业设计，优质的论文服务： 精品论文网提供毕业设计（论文）和图文教程、视频教程等一揽子解决方案II摘 要随着全球移动通信用户的不断增加和无线新业务的开发，如何有效地利用有限的频谱资源，提高系统容量，改善通信质量，已成为第三代移动通信系统要解决的关键问题。因此，研究如何在 TD-SCDMA 系统中有效地解决这些问题，具有十分重要的意义。论文在分析第三代移动通信发展状况的基础上，对 TD-SCDMA 系统的关键技术和天馈系统进行了研究。通过对智能天线基本原理的论述，分析了智能天线对移动通信系统的影响，以及智能天线技术在提高系统的容量和质量方面的优势。并通过本文作者参与的实际工程案例来说明智能天线技术的优势。关键词：TD-SCDMA，天馈系统，智能天线精品毕业论文、毕业设计，优质的论文服务： 精品论文网提供毕业设计（论文）和图文教程、视频教程等一揽子解决方案IIIABSTRACTThe number of global subscribers for mobile communications has been increasing rapidly, and the research of new wireless services has been made in recent years. How to use the limited frequency resource effectively and to improve system capacity and also the quality of communication has been the key matter of the third generation communication. Therefore, it is of great significance to explore the ways to effectively solving these problems in antenna and feeder system of TD-SCDMA.In this paper, the key technologies of TD-SCDMA as well as antenna and feeder system are studied, based on the introduction of the current development of the third mobile communication. After introducing the basic principles of smart antennas, this paper analyzes the impact of smart antenna on mobile communication systems as well as the advantages of smart antenna technology in improving the capacity and quality of the system. And through the practical projects which the author participated in, to illustrate the advantages of smart antenna technologyKey words：TD-SCDMA, antenna and feeder system, smart antenna精品毕业论文、毕业设计，优质的论文服务： 精品论文网提供毕业设计（论文）和图文教程、视频教程等一揽子解决方案IV目 录摘 要 IIABSTRACTIII目 录 IV第 1 章 绪论 11.1 引言 11.2 国内外移动通信发展概况 11.3 研究的背景与意义 21.4 设计实现的主要目标、实现的技术路线和方法 31.5 本文结构 3第 2 章 TD-SCDMA 技术 42.1 TD-SCDMA 系统概述 42.2 TD-SCDMA 技术 52.2.1 TD-SCDMA 系统中的关键技术 52.2.2 TD-SCDMA 系统的技术优势 7第 3 章 TD-SCDMA 中的智能天线技术 93.1 智能天线概述 93.2 智能天线的基本原理 103.3 智能天线对移动通信系统的影响 123.3.1 智能天线对动态信道分配的影响 123.3.2 智能天线对功率控制的影响 143.3.3 智能天线对分组调度的影响 153.3.4 智能天线对切换控制的影响 153.3.5 智能天线对全向波束和成型波束的影响 163.3.6 智能天线对帧结构及有关物理层技术的影响 173.4 智能天线技术的优点分析 173.5 实际工程案例 193.5.1 测试方法，测试要求，测试设备 193.5.2 测试网络介绍与现状分析 193.5.3 测试软件介绍，测试模板配置 203.5.4 测试过程 233.5.5 测试结果与分析 24精品毕业论文、毕业设计，优质的论文服务： 精品论文网提供毕业设计（论文）和图文教程、视频教程等一揽子解决方案V3.5.6 测试存在的事件及分析 29结论 32参考文献 33致谢 34精品毕业论文、毕业设计，优质的论文服务： 精品论文网提供毕业设计（论文）和图文教程、视频教程等一揽子解决方案1第 1 章 绪论1.1 引言随着全球经济一体化和社会信息化的进程，移动通信业务和移动通信用户呈高速增长的趋势，这使 2G 系统在系统容量和业务种类上趋于饱和，为了满足对移动通信个人化、智能化、多媒体化的要求，第三代移动通信系统应运而生。而天馈系统中的智能天线（Smart Antennas）以其灵活的波束赋形能力、大幅度提高无线系统通信容量、缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾、以及降低系统整体造价和改善系统管理方面所具有的独特优点，成为了无线系统扩容的关键技术。智能天线是TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）移动通信系统采用的关键技术之一，它的应用必将在无线通信领域引起一场新的革命。移动通信 1从 20 世纪 20 年代开始，先后经历了由模拟通信向数字通信的发展过程。20 世纪 90 年代以来，随着阵列处理技术和数字信号处理技术（DSP）的迅速发展，使得原来性价比很低，只能应用于军事领域的智能天线很快成为一个新的研究热点。智能天线应用广泛，它是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线可减少小区间干扰和小区内干扰，显著提高移动通信系统的频谱使用效率，可降低运营商投资和提高其经济收益。1.2 国内外移动通信发展概况20 世纪末，移动通信技术和 Internet 技术发展极大地影响了人们生活、学习和工作，两者的结合是信息产业发展的必由之路。由于制式、技术以及其他各方面的原因，2G 系统在支持全球漫游、频谱利用率以及数据业务方面都有较大的不足。而第三代移动通信系统 2能够很好的解决这些问题。第三代移动通信系统具有以下特点：提供全球无缝覆盖和漫游；能提供窄带和宽带多媒体业务；适应多种运行环境，如陆地、航空和海域；服务质量达到固定网水平，收费合理；系统管理和配置灵活，业务组织灵活；移动终端轻便，成本低；支持系统精品毕业论文、毕业设计，优质的论文服务： 精品论文网提供毕业设计（论文）和图文教程、视频教程等一揽子解决方案2平滑升级和现有系统的演进；频谱利用率高。从移动通信业务发展的角度来看，虽然目前的移动电话网主要以话音业务为主，而且相当长的时间内话音业务仍占据主导地位，但移动通信和 IP 两大发展最快的领域的结合，也就是移动多媒体通信，无疑是移动通信的发展方向，要实现移动中的多媒体业务，现有的第二代技术能力仅能满足语音和低、中速数据业务的需求，难以满足高速数据业务的需求。而以提供移动多媒体业务为特征的第三代移动通信，恰恰能适应这一发展方向，提供高达 2Mb/s 的业务，第三代移动通信在频谱利用率和业务能力上都有明显的提高，运营者会争取尽早提供第三代业务，以取得竞争优势。可见，第三代移动通信将是通信发展的必然趋势。1999 年 11 月召开的国际电联芬兰会议确定了 3G 无线接口技术标准 3，并于2000 年 5 月举行的 ITU-R2000 年全会上最终批准通过，标准包括码分多址（CDMA）和时分多址（TDMA）两大类 5 种技术，它们分别是：WCDMA、CDMA2000、CDMA TDD、UWC-136 和 EP-DECT，其中，前 3 种基于 CDMA 的技术是目前所公认的主流技术，有频分双工（FDD）和时分双工（TDD）两种工作方式。CDMA TDD 包括欧洲提出的UTRA（UMTS 陆地无线接入）和中国提出的 TD-SCDMA（时分同步码分多址）技术。2001 年 3 月，3GPP 通过 R4 版本，由中国提出的 TD-SCDMA 被接纳为正式标准。由于UTRA TDD 的欧洲主要提出者西门子公司已经宣布放弃对其继续进行研发，转而全力支持 TD-SCDMA 系统，TD-SCDMA 因此成为当前 3G 系统中事实上的唯一 TDD 标准。中国已于 2008 年正式发放 TD-SCDMA 的牌照，并于 2009 年起由中国移动正式开始商业化运营。WCDMA、CDMA2000 和 TD-SCDMA 三种主流标准都采用了 CDMA 技术，但 WCDMA和 CDMA2000 并没有本质上的差别，基本上是 IS-95 技术的改进，而 TD-SCDMA 则是新的，采用了 TDD 双工方式、基于智能天线的同步 CDMA 技术。相对其他第三代移动通信标准，TD-SCDMA 具有更高的频谱利用率和更低的成本。我国在第一代和第二代移动通信系统中都是空白的，现在提出的 TD-SCDMA 系统能作为国际第三代移动通信系统的主流标准，是我国移动通信历史上的重大突破，标志着我国在移动通信技术领域已经进入世界先进行列。1.3 研究的背景与意义近年来全球通信事业飞速发展，无线通信需求越来越大，无线通信得到蓬勃发展。精品毕业论文、毕业设计，优质的论文服务： 精品论文网提供毕业设计（论文）和图文教程、视频教程等一揽子解决方案3截止到 2007 年 1 月，我国的移动电话用户已经超过 4 亿。在今后五年内，中国的无线通讯服务市场渗透率将从 34.8%增长至 69.1%。中国移动通信用户总数已跃居世界第一，快速发展的中国通信业已成为世界瞩目的市场。可见,通信技术和产品已渗透到人们生活的每一个角落,特别是个人移动通信更是以不可阻挡的势头蓬勃发展,用户数量迅速增加。频谱资源随之变得越来越紧张,同时人们对个人通信服务的内容和质量要求也越来越高，所以如何提高频谱利用率,如何消除多址干扰（MAI） 、共信道干扰（CCI）和多径衰落的影响以提高通信质量,如何满足市场的需求已成为个人移动通信领域亟待解决的问题,天馈系统中的智能天线（Smart Antenna）技术的引入使问题得到满意解决。智能天线最初应用于雷达、声纳及军用通信领域。20 世纪 90 年代后,民用移动通信系统逐步开始采纳智能天线。数字信号处理（DSP）技术的迅速发展及计算机处理能力的不断提高使得利用数字技术在基带形成天线波束变为现实,从而促使智能天线技术在无线通信中得以广泛应用。因此，深入研究 TD-SCDMA 智能天线以及天馈系统的组成和关键技术，具有重要的理论意义和实用价值。1.4 设计实现的主要目标、实现的技术路线和方法本文通过研究 TD-SCDMA 系统中的关键技术，重点研究智能天线的基本原理和技术优势，以及智能天线对移动通信系统的影响。在实际工程案例（长沙市移动 3G 三网话音对比测试）中使用路测软件 Pilot Pioneer 对长沙市区的 3G 网络进行对比测试。并用 Pilot Pioneer 对路测数据进行分析，得出智能天线在第三代移动通信系统中对网络质量，容量的影响，以及智能天线技术的优势。在实际工程案例中，本文作者使用鼎利 Pilot Pioneer 软件，鼎星 188，NOKIA N85,LG KX206 三款终端对长沙市区进行路测。1.5 本文结构本文共分三章：第 1 章绪论是描述国内外动态、选题的意义、设计实现的主要目标、实现的技术路线和方法、论文结构。精品毕业论文、毕业设计，优质的论文服务： 精品论文网提供毕业设计（论文）和图文教程、视频教程等一揽子解决方案4第 2 章 TD-SCDMA 技术与天馈系统是详细讲解 TD-SCDMA 系统的技术以及其技术优势，天馈系统的概述。第 3 章 TD-SCDMA 系统中的智能天线技术是对智能天线基本原理，其对移动通信系统的影响以及实际工程案例。第 2 章 TD-SCDMA 技术 2.1 TD-SCDMA 系统概述TD-SCDMA 不仅采用了 TDD 时分双工模式，还综合使用 TDMA（时分多址）,CDMA（码分多址）,FDMA（频分多址）和 SDMA（空分多址）四种多址方式。充分发挥码分、时分、频分和空分制式的技术优势，最大限度的提高系统容量。TD-SCDMA 多址技术原理如图 2.1 所示，其二维空间分别为 CDMA 码道、频率和时间。每个载波带宽为 1.6MHz。用 TDMA 方式将每个载波分为 7 个业务时隙。5 个下行时隙,2 个上行时隙和 1 个隔离时隙。采用 CDMA 技术将每个时隙扩频，扩频后的码片速率大约为1.3542M chip/s,最多可以得到 16 码道，每个码道可以传输一路用户信息。 TD-SCDMA 的基本信元由频率、时隙、码道定义。其最重要的特点是同步码分多址技术，它意味着代表所有用户的伪随机码在到达基站时是同步的。由于伪随机码之间是同步正交性，因而这一系统可有效地消除码间干扰，在系统容量方面将带来极大的好处。功率载波 3载波 2时间CDMA 码道精品毕业论文、毕业设计，优质的论文服务： 精品论文网提供毕业设计（论文）和图文教程、视频教程等一揽子解决方案51.6MHz频率 TS3 TS4 TS5 TS6 TS0 UL/DL TS1 TS2隔离时间图