通信工程畢業設計-第四代移動通信及發展趨勢預測-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 、遠程控制等綜合功能。 第四代移動通信系統技術與第三代移動通信系統技術相比，除了通信速度大為提高之外 ,還可以借助 IP 進行 通話。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。 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。 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。 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。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。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。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。 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。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。 第 四 章第四代移動通信國內外發展態勢。 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。不管怎樣， 這些技術在正以驚 人速度發展，特別是 第四代移動通信系統 將會給人們帶來很大的方便和無窮的利益。 指導教師評語（ 包含學生在畢業實習期間的表現 ） : 成績（平時成績） : 指導教師簽名： 年 月 日 評閱教師評語： 成績（評閱成績） : 指導教師簽名： 年 月 日 答辯情況記錄 : 答辯成績 : 答辯委員會主任 (或答辯教師小組組長 )簽名 : 年 月 日 總評成績 : 畢業設計（論文） 成績評定記錄 表 注： 畢業設計（論文）成績評定 ； 40%、卷面評閱成績占 60%，在上面的評分表中，可分別按 40 分、 60 分 來量化評分，二項相加所得總分即為總評成績，總評成績請轉換為優秀、良好、中等、及格、不及格五等級計分。 1897 年， ．馬可尼所完成的無線通信試驗就是在固定站 與一艘拖船之間進行的，距離為 18 海里。 對移動通信的概念和移動通信的終極目標進行了介紹。 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。 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）。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。 1987 年， GSM 就泛歐數字蜂窩系統的 GSM 協議達成一致意見。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。 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）。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。 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。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。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 )。國際電信聯盟 (ITU)認為： 4G 是基于 IP 協議的高速蜂窩移動通信網，是現有的各種無線通信技術從 3G 的進一步演進和提升。二是靈活性強。未來通信中所需的是多媒體通信，個人通信、信息系統、廣播和娛樂等將結合成一個整體。可自動管理、動態改變自己的結構以滿足系統變化和發展的要求。 4G 移動網絡將基于多層蜂窩結構，通過多個無線接口，由多個業務提供者和眾多網絡運營者提供多媒體業務。未來的全球互聯網系統和骨干網系統，將以結合寬帶 IP 技術和光纖網技術為主 。 XXXXXXXX 學院畢業論文 3 第四代移動通信 概述 11 (2)為提高網絡性能， 在接入系統的高層協議方面，研究網絡自我優化和自動重構技術，動態頻譜分配和資源分配技術，網絡管理和不同接入系統間協作。 第四代移動通信 的關鍵技術 OFDM 技術 （一） OFDM 的基本原理 正交頻分復用（ OFDM）技術在 20 世紀 50 年代就已經提出來了，在當時由于實現等原因，未能引起人們廣泛的重視。M 個并行的子數據信元編碼交織后進行 IFFT 變換，將頻域信號轉換到時域， IFFT塊的輸出是 N 個時域的樣 點，再將長為 Lp 的 CP(循環前綴 )加到 N 個樣點前，形成循環擴展的 OFDM 信元，因此，實際發送的 OFDM 信元的長度為 Lp＋ N，經過并 /串轉換后發射。 每個子載波的數據速率遠遠小于相干帶寬，符號間干擾 ISI 很小。碼間干擾是數字通信系統中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性的干擾。移動無線信道存在時變性，在傳輸過程中會出現無線信號的頻率偏移，這會使 OFDM 系統子載波間的正交性遭到破壞，使子信道間的信號相互干擾，因此頻率同步是 OFDM 系統的一個重要問題。 在系統使用相干檢測時，信道估計是必須的。即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協議部分全部由軟件編程來完成。 多處天線（ MIMO）技術 (1)MIMO 簡介 MIMO(MultipleInput MultipleOutput)即是 多輸入多輸出技術 ， 是指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，信號通過發射端和接收端的多個天線傳送和接收，從而改善每個用戶的服務質 量（誤比特率或數據速率） ，其原理如圖 5 所示 。如何充分開發利用有限的頻譜資源，提高頻譜利用率，是當前通信界研究的熱點課題之一。因此，實現 MIMO 系統的高性能除依賴于多徑傳播的豐富度外，還依賴于多天線單元的合理設計。比如，偏遠地區的宏小區環境可能需要若干個波長間隔才能獲得天線解相關，而豐 富散射的室內環境可能只需半個波長間距。在一個具有 m 根發射天線 n 根接收天線的系統中，如果天線對之間的路徑增益是獨立均勻分布的瑞利衰落，可以獲得的最大分集增益為 mn。 IPv6 技術 第四代 通信系統選擇了采用基 于ＩＰ的全分組的方式傳送數據流，因此 IPv6技術將成為下一代網絡的核心協議。有狀態配置機制，如 DHCP(動態主機配置協議 )，需要一個額外的服務器，因此也需要很多額外的操作和維護。移動 IPv6（ MIPv6）在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。歐盟的 框架計劃 (EU Pramework Programme)將 4G 技術作為了重點發展內容。 ATamp。值得關注的是，在 2021 世界移動通信大會 (NWC)上，全球領先的通信設備商紛紛推出了 4G 設備。T、 Verizon、中國移動、 NTT DoCoMo 等大型電信營運商支持的情況下，思科、諾基亞西門子通信 (NSN)、阿爾卡特朗訊等電信設備制造商也已撤出或縮減對 WiMAX 技術的投資，從而轉向 LTE 技術陣營。這些論壇在引領全球 4G 研發、產業發展、標準制定，以及加強全球合作等方面起到了重要作用，對 ITU 的相關工作也產生了重要影響。 2021 年， 中國移動承建的全球首個 TDLTE 演示網絡開通，為上海世博會運營提供服務支持。要解決這些問題，必須采用新的網絡結構和管理路由優化方案，需要采用高效的發送和切換協議，這些協議必須能很好地解決數據丟失和延遲的問題。隨著互聯網高速發展，第四代移動通信系統將會得到更快的發展。當前，一批跨國企業在 4G 相關技術掌握和網絡設備的制造方面已搶占先機，深圳華為、中興等企業也在基礎網絡設備制造及相關技術領域與國際同 步。在此我要向我的導師致以最誠摯的感謝和深深的敬意。 但 3G 技術目前的不足與缺陷將成為推動4G 技術的重要力量，我們有理由相信 4G 將成為未來移動通信領域的主導技術，會使我們未來的生活更加美好。 為了搶占 第四代移動通信 時代的發展機遇，促進 中國 通信 產業發展， 我們應該 加大 4G 關鍵技術研發的投入 ， 推動相關通信骨干企業、研究機構和高校聯合攻關，盡快突破 OFDMA(0rthogonal FrequencyDivisionMultiple Access，正交頻分多址接入 )、軟件無線電、智能天線、 MIMO 等技術壁壘，力求掌握更多的知識產權，推動 中國 4G 通信設備和終端形成產業規 模，在國際產業分工體系中占據有利地位。提高檢測可用的資源以及信號質量、動態分配頻率資源和信號發射功率、增加移動通信系統容量、降低信號發射功率 。 XXXXXXX 學院畢業論文 5 對第四代移動通信的思考和展望 22 5 對第四代移動通信的思考和展望 對第四代移動通信的思考 要使第四代移動通信系統能投入實際應用，就需要對現有的移動通信基礎設施進行更新改造，首先需要解決無線系統中的移動性管理 和核心網的移動 IP 技術等問題，當然還有 4G 的標準問題。經過多年的積累和布局，我國在 4G 技術研發和標準制定方面已在國際占有重要一席。其中，世界無線研究論壇 (WWRF)由阿爾卡特、愛立信、諾基亞和西門子于 2021 年成立， 與歐盟第六框架計劃 (20212021 年 )共同成為歐洲 4G 研究的整體代表， 目前已發展成為全球 4G 研發的重要國際性學術組織。 三是技術標準是各國 4G 技術競爭的焦點。 2021 年 1 月，北歐最大的電信運營商 TeliaSonera 與華為和愛立信合作，分別在奧斯陸和斯德哥爾摩部署 LTE 商用網絡。 二是運營商正以主體身份推進 4G 技術商業化運作。在家鄉以外的地方，移動設備傳送數據包時，通常在 IPv6 報頭中將轉交地址作為源地址。這些優點來自于 IPv6 報頭中新增加的字段 流標志 。 IPv6 還有另一個基本特性就是它支持無狀態和有狀態兩種地址自動配置的方式。相反， MIMO 信道中的衰落特性可以提供額外的信息來增加通信中的自由度 (degrees of freedom)。具有相同信息的信號通過不同的路徑被發送出去，在接收機端可以獲得數據符號多個獨立衰落的復制品，從而獲得更高的接收可靠性。比如，對于基站天線，其天線數目限制較小，但由于安裝位置較高而散射擴展較小，要求天線單元間距較大 。實驗室的研究證明 ,采用 M IMO 技術在室內傳播環境下的頻譜效率可以達到 20~ 40 b it / s/H z, 而使用傳統無線通信技術在移動蜂窩中的頻譜效率僅為 1~ 5 b it / s /H z, 在點到點的固定微波系統中也只有 10~ 12 b it / s/H z。該技術最早是由 Marconi 于 1908 年提出的，它利用多天線來抑制信道衰落。在不增加系統復雜度的情況下，使用智能天線可滿足服務質量和網絡擴容的需要。導頻信號之間的間隔取決于相干時間和相干帶寬，在時域上，導頻間隔應小于相干時間。 （ 3） 信道編碼和交織 為了對抗無線衰落信道中的隨機錯誤和突發錯誤，通常采用信道編碼和交織技術。這樣，為了不失真地傳輸這些高峰均值比的 OFDM 信號，對發送端和接收端的功率放大器和 A/D 變換器的線性度要求較高，且發送效率較低。當信道條件差的時候，采用抗干擾能力強的調制方式。由于 OFDM 系統各個子載波間相互正交， OFDM 系統另外一個缺點是對系統頻偏比較敏感。 其主要思想是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，并且各子載波并行傳輸，這樣，盡管總的信道是非平坦的，即具有頻率選擇性，但是每個自信道是相對平坦的，并且在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應帶寬，因此就可以大大消除信號波形