通信工程畢業設計-第四代移動通信及發展趨勢預測-文庫吧

【正文】 方式之一。 本文主要內容和結構安排 本文的主要 介紹了移動通信的概念，移動通信的發展史，及每個階段的技術指標。主要介紹了第四代移動通信的產生背景，相關技術內容和特點，及國內外發展態勢等。 主要內容和結果如下： 第一章為緒論。 對移動通信的概念和移動通信的終極目標進行了介紹。 第二章是 移動通信發展史 。 本章主要介紹了移動通信產生的背景及發展史 ，和每個階段的技術要求和特點。 第 三 章為 第四代移動通信 概述 。 本 章主要介紹了第四代移動通信 的產生背景、第四代移動通信的概念及特點，以及第四代移動通信的網絡結構、系統；和第四代移動通信所用的關鍵技術 。 第 四 章第四代移動通信國內外發展態勢。 本章主要介紹了第四代移動通信目前國內外的發展態勢及發展趨勢。 第 五 章 對第四代移動通信的思考和展望。 本章主要介紹對于第四代移動通信的發展思考，和對未來的美好展望。 第 六 章對本文主要的貢獻和研究工作進行總結 。 XXXXXXXXX 學院畢業論文 2 移動通信發展史 2 2 移動通信發展史 1864 年， MAXWELL 從理論上證明了電磁波的存在，這一理論在 1876 年被赫茲用電磁波輻射的實驗證實。 到 1896 年，意大利人馬可尼首次用人造電磁波傳遞信息，并建立了第一座無線電發射和接收電臺。無線通信已經走過了 100 多年的歷史。現在意義上的無線通信的概念最早出現在 20 世紀 40 年代，無線電臺在第二次世界大戰中的廣泛應用開創了移動通信的第一步。 到 20 世紀 70 年代，美國貝爾實驗室最早提出了蜂窩的概念，解決了頻分復用的問題。 80 年代，大規模集成電路技術及計算機技術獲得了突飛猛進的發展，長期困擾移動通信的終端小型化的問題得到了初步解決，給移動通信的發展打下了基礎。 于是，美國為了滿足用戶增長的需求，提出了建立在小區 制上的第一個蜂窩移動通信系統 —— 先進移動電話系統 (AMPS， Advanced Mobile Phone Service）。這也是世界上第一個現在意義的、商用的、能夠滿足隨時隨地通信的大容量移動通信系統。該系統在頻分復用的技術上，解決了頻譜資源受限的問題，并擁有更大的容量和更好的話音質量。在移動通信發展史上 AMPS 具有里程碑的意義。AMPS 系統在北美商業上獲得的巨大成功，有力的促進了蜂窩移動通信技術的研究和發展。 隨后，歐洲各國和日本都開發了自己的蜂窩移動通信網絡，如歐洲的TACS(Total Access Communication System, 完 全 接 入 通 信 系 統 ) 、北歐的NMT(Nordic Mobile Telephone System，北歐移動電話系統 )和日本的 NTT(Nippon Telegraph and Telephone,日本電報與電話系統 )等。這些系統都是基于頻分多址(FDMA)的模擬制式的系統，一般統稱為第一代蜂窩移動通信系統，到目前為止已經出現了四代移動通信系統。 第一代模擬移動通信系統 第一代模擬移動系統主要建立在頻分多址接入和蜂窩頻分復用的理論基礎上，在商業上取得了巨大的成 功。但是，該系統主要問題是所支持的業務（主要是語音）單一、頻譜效率低、保密性差等，特別是在歐洲，一個國家有一個自己的標準和體制，無法解決跨國家的漫游問題。模擬移動通信系統經過 10 余年的發展后，終于在 20 世紀 90 年代初逐步被先進的數字蜂窩移動通信系統所代替。 XXXXXXXXX 學院畢業論文 2 移動通信發展史 3 這些系統均采用 FDMA 接入技術，在移動通信信道中傳輸調制模擬電話信號，所以它們具有很多相似的地方，但是并沒有發展出一個全球的公用標準。各個國家和地區都選擇了與其國情相適用的系統進行研究和無線網絡配置，包括各個國家采用不同的通信頻段。 第二代數字 移動通信系統 推動第二代移動通信發展的主要動力來源于歐洲，歐洲國家比較小，要解決標準和制式的統一才可能解決跨國家漫游。從 20 世紀 80 年代開始，歐洲就展開了數字蜂窩移動通信系統的研究，一般稱其為第二代移動通信系統。它是隨著超大規模集成電路和計算機技術的飛速發展，語音數字處理技術的成熟而發展起來的。 1982 年，歐洲郵電管理協會（ CEPT）成立了移動通信特別小組（ GSM），開發數字蜂窩式移動通信技術，即全球通移動通信系統（ GSM:Global System for Mobile Communication）。 1987 年， GSM 就泛歐數字蜂窩系統的 GSM 協議達成一致意見。 1991 年， GSM 數字蜂窩移動通信系統在歐洲問世，緊接著以 TDMA 標準為基礎的其它第二代數字蜂窩移動通信系統如 DAMPS/JDC 等也相繼投入使用。同時以 IS95 技術標準為基礎的 COMA 上用系統已分別在香港、韓國等地區和國家投入使用，取得了良好的用戶反應。 第二代數字蜂窩移動通信系統最引人矚目的優點之一就是抗干擾能力和潛在的大容量，也就是說，它可以在環境更為惡劣和需求量更大的地區使用 。 第二代 移動通信在發展的過程中沒有形成全球統一的標準系統。在歐洲建立了以 TDMA 為基礎的 GSM 系統；日本成立了以 TDMA 為基礎的 JDC 系統；美國建立了以 FDMA 和以數字 TDMA 為基礎的 IS136 混合系統以及以 NCDMA 為基礎的 IS95 系統。所以這些系統之間無法實現全球漫游，并且主要是話音服務只能傳遞間斷消息，同時面臨 著 嚴重的通信容量不足等問題。 第三代移動通信系統 移動通信經歷了第一代與第二代的發展，特別在 GSM 和窄帶 CDMA 第二代移動通信時期，可以實現全球漫游，用戶急劇上升，不過也出現了一些有待 解決的問題，主要有以下幾點：系統容量依然比較小、頻率利用率不高、抗干擾能力不強，并且不適合傳輸高數據及多媒體業務等。隨著信息社會的發展，移動 IP、寬帶數據和多媒體業務也在迅速地增加，第二代移動通信系統的缺點和局限也開XXXXXXXXX 學院畢業論文 2 移動通信發展史 4 始暴露出來。人們在信息時代的召喚下研究出了新的通信系統，也就是第三代移動通信系統（ 3G）。 第三代移動通信系統由衛星移動通信網和地面移動通信網組成，將形成一個對全球無縫覆蓋的立體通信網絡，以滿足城市和偏遠地區各種用戶密度的需求，支持高速移動環境，提供語音、數據和多媒體等多種業務（最好速率可達 2Mbits/s）的先進移動通信網，基本實現個人通信的要求。 1999 年 11 月 5 日國際電聯 ITU12 TG8/1 最后一次會議 —— 第 18 次會議在芬蘭首都赫爾辛基落下帷幕。本次會議通過了第三次移動通信系統（ IMT2021 Radio interface Specification）；為今后全球第三代移動通信產業的發展指明了方向。第三代無線接口技術規范為簡介、范圍定義、相關建議、說明、地面部分建議、衛星部分建議、發射限制建議等共七個章節。該建議的通過標志著第三代移動通信系統的開發和應用進入實質階段。 IMT— 2021 核心網絡部分的標準化工作到 2021年底才最終完成。 ITU 在 2021 年 5 月確定了 WCDMA(UMTS)、 CDMA2021 和 TDSCDMA 三大主流無線接口標準，寫入 3G 技術指導性文件《 2021 年國際移動通信計劃》（簡稱 IMT— 2021）。 WCDMA：它可支持從 384Kbps 到 2Mbps 不等的數據傳輸速率，支持者主要以 GSM 系統為主的歐洲廠商。 CDMA2021：由美國高通北美公司為主導提出，摩托羅拉、 Lucent 和韓國三星公司都有參與，后來加入的韓國現在成為該標準的主導者。 TDSCDMA：時分 同步 碼分多址接入。該標準是由中國獨自制定的 3G 標準，由于中國的龐大市場，該標準受到各大主要電信設備商的重視，全球一半以上的設備廠商宣布支持 TDSCDMA 標準。 我國移動通信發展史 我國移動通信起步較晚，其中大致經歷了一下幾個階段。 (1) 1982 年 ~2021 年 —— “無線尋呼”發展階段 1982 年，上海首先使用 150mhz 頻段開通了我國第一個型模擬尋呼系統。 1984 年，廣州用同樣的頻段開通了一個數字尋呼系統。尋呼系統應用大約十幾年時間，到 2021 年，據不完全統計，全國尋呼用戶已超過 5000 萬。 (2) 無線移動電話 —— 移動通信發展階段 —— 模擬移動電話 1987 年，我國第一個模擬移動電話網在廣東珠江三角洲開通，采用的體制為XXXXXXXXX 學院畢業論文 2 移動通信發展史 5 TACS。隨后在北京、上海等地相繼建成模擬移動電話系統，用戶年增長率一直高達 100%。 —— 數字移動電話 1994 年 11 月，我國開始建成 GSM 數字網。 1998 年，模擬用戶數量開始下降，2021 年 7 月，關閉模擬網。 隨后， 2021 年開始建成 CDMA 數字網（ IS95 標準）， CDMA 是一種碼分多址，是由多個碼分信道共享在頻頻道的多址連接方式。 目前 使用的第二代數字移動通信系統可以提供話音及低速數據業務，能夠基本滿足人們信息交流的需要。截止到 2021 年 6 月，中國的手機用戶已經達到 6 億多，并且仍然以較高的速度發展。 三 代移動通信 手持機的迅速普及驅動通信向個人化方向發展，互聯網用戶數以翻番的速度膨脹又帶來了移動數據通信的發展機遇。特別是移動多媒體和高速數據業務的迅速發展，迫切需要設計和建設一種新的網絡以提供更寬的工作頻帶、支持更加活潑的多種類業務（高速率數據、多媒體及對稱或非對稱業務等），并使移動終端能在不同的網絡間進行漫游。 3G 由此產生。 2021 年 1 月 7 日，工業和信息化部宣布，批準中國移動通信集團公司增加基于 TDSCDMA 技術制式的 3G 業務經營許可，批準中國電信集團公司增加基于CDMA2021 技術制式的 3G 業務經營許可，批準中國聯合網絡通信集團公司增加基于 WCDMA 技術制式的 3G 業務經營許可。中國 3G 的拍照正式發放，由此，中國 3G 大幕正式拉開 TDSCDMA 第三代移動通信標準是信息產業部電信科學技術研究院在國家有關部門的支持下，根據多年的研究而提出的具有一定特色的 3G 通信標準，是中國百年通信史上第一個具有完全自主產權的國際通信標準，在我國通 信發展史上具有里程碑的意義并將產生深遠的影響，是整個中國通信業的重大突破。 XXXXXXXX 學院畢業論文 3 第四代移動通信 概述 6 3 第四代移動通 信概述 第四代移動通信 產生的背景 隨著人們的生活空間、活動空間和參與領域在不斷地擴大，對手機的功能要求，已不僅僅是對話和通信，還有許許多多其他方面的功能。要實現這些功能，就必須要有新型的通信技術來做保證，在這種情況下各種新興的通信技術就應運而生了，但是，因為各個通信商家的利益得不到很好的協調，這些新興的通信技術如今被分化成了三大陣營 。 然而，統一的呼聲在業界仍然留存，希望在未來能夠統一。這種趨勢 迫使人們考慮新一代的系統，它能在所有的環境和各種移動狀態中傳送無線多媒體服務，滿足用戶服務質量 (QoS)的要求。目前相互兼容的第四代 移動通信標準（亦稱為后三代移動通信標準）已在業界萌動 。 從移動通信系統數據傳輸速率的比較來看，第一代模擬式僅提供語音服務；第二代數字式移動通信系統傳輸速率也只有 ，最高可達 32kbit/s，如 PHS；而第三代移動通信系統數據傳輸速率可達到 2Mbit/s；預計，第四代移動通信系統可以達到 10Mbit/s 至 20Mbit/s。雖然第三代移動通信可以比現有傳輸速率快上 千倍，但是未來仍無法滿足多媒體的通信需求，第四代移動通信系統的提出便是希望能滿足更大的頻寬需求。 第四代移動通信系統與第三代移動通信系統都是為未來無線通信服務的，將多媒體包括語音、數據、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去，我們可暫且將第四代移動通信系統稱之為多媒體移動通信 (MultiMobile Communication)，通常也簡稱為 4G。第四代移動通信不僅是為了因應用戶數的增加，更重要的是，必須要因應多媒體的傳輸需求，當然還包括通信品質的要求。總的來說，必須可以容納龐大的用戶數、改善現有通信品質以 及達到高速數據傳輸的要求。第四代移動通信系統在業務、功能、頻帶上都將不同于第三代系統，第四代移動通信的概念也可稱為寬帶接入和分布式網絡，具有非對稱的超過 2Mbit/s 的數據傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網、移動寬帶系統和互操作的廣播網絡 (基于地面和衛星系統 )。 另外，第四代移動通信將在不同的固定和無線平臺和跨越不同頻帶的網絡運行中提供無線服務，可以在任何地方寬帶接入因特網，包含衛星通信，能提供信息通信之外的定位、數據采集、遠程控制等綜合功能。同時，第四代移動通信系統將是多功能集成的寬帶移動通 信系統，是寬帶接入 IP 系統。 XXXXXXXX 學院畢業論文 3 第四代移動通信 概述 7 第四代移動通信系統技術目前還只是一個基本概念，就是無線互聯網技術，但可以肯定的是，隨著互聯網高