通信工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-第四代移動(dòng)通信及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)(完整版)

　　

【正文】 間的干擾。因此 ，建立一個(gè)統(tǒng)一的軟件標(biāo)準(zhǔn)和互聯(lián)協(xié)議，是 4G 移動(dòng)通信軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵。目前， 4G 移動(dòng)通信的主要接入技術(shù)有：無線蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) (例如 2G、 3G)、無繩系統(tǒng) (如 DECT)、短距離連接系統(tǒng) (如藍(lán)牙 )、 WLAN 系統(tǒng)、固定無線接入系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、平流層通信 (STS)、廣播電視接入系統(tǒng) (如 DAB、 DVBT、 CATV)。在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之間的特定協(xié)議條件下，幫助業(yè)務(wù)供應(yīng)者提供高質(zhì)量、低費(fèi)用的業(yè)務(wù)應(yīng)用。物理層與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層提供開放式 IP 接口。七是隨時(shí)隨地的移動(dòng)接入 。目前 ITU 承認(rèn)的、已有相當(dāng)規(guī)模的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)有 GSM(Global System for Mobile Communications，全球移動(dòng)通訊系統(tǒng) )、 CDMA(CodeDivision Multiple Access，碼分多址 )和 TDMA(Time Division Multiple Access，時(shí)分多址 )三大分支，可通過 4XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 8 G 標(biāo)準(zhǔn)的制定來解決它們之間的兼容問題。 通俗而言， 4G 可理解為廣帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動(dòng)廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò) (基于地面衛(wèi)星系統(tǒng) )。而移動(dòng)通信應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)，如更高頻寬的應(yīng)用、智能信號(hào)處理技術(shù)、業(yè)務(wù)功能綜合能力、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及衛(wèi)星技術(shù)等亦急速發(fā)展 。 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)與第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)都是為未來無線通信服務(wù)的，將多媒體包括語音、數(shù)據(jù)、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(dòng)通信系統(tǒng)稱之為多媒體移動(dòng)通信 (MultiMobile Communication)，通常也簡(jiǎn)稱為 4G。中國(guó) 3G 的拍照正式發(fā)放，由此，中國(guó) 3G 大幕正式拉開 TDSCDMA 第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)是信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院在國(guó)家有關(guān)部門的支持下，根據(jù)多年的研究而提出的具有一定特色的 3G 通信標(biāo)準(zhǔn)，是中國(guó)百年通信史上第一個(gè)具有完全自主產(chǎn)權(quán)的國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)通 信發(fā)展史上具有里程碑的意義并將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，是整個(gè)中國(guó)通信業(yè)的重大突破。 1998 年，模擬用戶數(shù)量開始下降，2021 年 7 月，關(guān)閉模擬網(wǎng)。該標(biāo)準(zhǔn)是由中國(guó)獨(dú)自制定的 3G 標(biāo)準(zhǔn)，由于中國(guó)的龐大市場(chǎng)，該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備商的重視，全球一半以上的設(shè)備廠商宣布支持 TDSCDMA 標(biāo)準(zhǔn)。本次會(huì)議通過了第三次移動(dòng)通信系統(tǒng)（ IMT2021 Radio interface Specification）；為今后全球第三代移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。 第二代 移動(dòng)通信在發(fā)展的過程中沒有形成全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。 第二代數(shù)字 移動(dòng)通信系統(tǒng) 推動(dòng)第二代移動(dòng)通信發(fā)展的主要?jiǎng)恿碓从跉W洲，歐洲國(guó)家比較小，要解決標(biāo)準(zhǔn)和制式的統(tǒng)一才可能解決跨國(guó)家漫游。AMPS 系統(tǒng)在北美商業(yè)上獲得的巨大成功，有力的促進(jìn)了蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)的研究和發(fā)展。無線通信已經(jīng)走過了 100 多年的歷史。 本 章主要介紹了第四代移動(dòng)通信 的產(chǎn)生背景、第四代移動(dòng)通信的概念及特點(diǎn)，以及第四代移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)；和第四代移動(dòng)通信所用的關(guān)鍵技術(shù) 。進(jìn)入 21 世紀(jì)， 移動(dòng)通信已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)中不可缺少并發(fā)展最快的通信方式之一。 而 第四代移動(dòng)通信技術(shù)還不夠成熟，但是它是不可忽視的，可能 在未來它會(huì)給我們的生活 帶來又一次的革新。 教務(wù)處制 指導(dǎo)教師評(píng)語（ 包含學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)期間的表現(xiàn) ） : 成績(jī)（平時(shí)成績(jī)） : 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)語： 成績(jī)（評(píng)閱成績(jī)） : 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 總評(píng)成績(jī) : 畢 業(yè) 論 文 第四代移動(dòng)通信 及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè) 學(xué) 生： XXXX 指 導(dǎo)教師 ： XXXX XXXXXX 學(xué)院通信工程系 二 O 一一 年 四 月 Paper of graduated Fourth Generation Mobile Communication and Development Trends Student: XXXXXX Supervisor: XXXXXX Telemunication Engineering Dept. XXXXXXXXXXXXXXXXXXX April 2021 XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 中文摘要 I 摘 要 移動(dòng)通信技術(shù)在現(xiàn)代人們的生活中起到了越來越重要的作用，改變了人們的生活方式 ,在通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合，使通信技術(shù)的發(fā)展日新月異。 移動(dòng) 通信 的最終目標(biāo)是通信個(gè)人化， 簡(jiǎn)稱為 5W，即無論任何人 (Whoever)，在任何時(shí)候 (Whenever)和任何 地方 (Wherever)，都能自由地與世界上其他任何人(Whomever)進(jìn)行任何情勢(shì) (Whatever)的通訊。 第二章是 移動(dòng)通信發(fā)展史 。 第 六 章對(duì)本文主要的貢獻(xiàn)和研究工作進(jìn)行總結(jié) 。這也是世界上第一個(gè)現(xiàn)在意義的、商用的、能夠滿足隨時(shí)隨地通信的大容量移動(dòng)通信系統(tǒng)。模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)經(jīng)過 10 余年的發(fā)展后，終于在 20 世紀(jì) 90 年代初逐步被先進(jìn)的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)所代替。 1991 年， GSM 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)在歐洲問世，緊接著以 TDMA 標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的其它第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)如 DAMPS/JDC 等也相繼投入使用。人們?cè)谛畔r(shí)代的召喚下研究出了新的通信系統(tǒng)，也就是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（ 3G）。 WCDMA：它可支持從 384Kbps 到 2Mbps 不等的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持者主要以 GSM 系統(tǒng)為主的歐洲廠商。 (2) 無線移動(dòng)電話 —— 移動(dòng)通信發(fā)展階段 —— 模擬移動(dòng)電話 1987 年，我國(guó)第一個(gè)模擬移動(dòng)電話網(wǎng)在廣東珠江三角洲開通，采用的體制為XXXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 2 移動(dòng)通信發(fā)展史 5 TACS。特別是移動(dòng)多媒體和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，迫切需要設(shè)計(jì)和建設(shè)一種新的網(wǎng)絡(luò)以提供更寬的工作頻帶、支持更加活潑的多種類業(yè)務(wù)（高速率數(shù)據(jù)、多媒體及對(duì)稱或非對(duì)稱業(yè)務(wù)等），并使移動(dòng)終端能在不同的網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行漫游。目前相互兼容的第四代 移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)（亦稱為后三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)）已在業(yè)界萌動(dòng) 。 另外，第四代移動(dòng)通信將在不同的固定和無線平臺(tái)和跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中提供無線服務(wù)，可以在任何地方寬帶接入因特網(wǎng)，包含衛(wèi)星通信，能提供信息通信之外的定位、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。 2021 年 10 月， ITU 正式制定了 4G 技術(shù)規(guī)范 IMTAdvanced(International MobileTelemunications Advanced)：靜態(tài)傳輸速率達(dá)到 1Gbit/s，高速移 動(dòng)狀態(tài)下傳輸速率達(dá)到 100Mbit/s。 4G 擬采用智能技術(shù)，可自適應(yīng)地進(jìn) 行資源分配。 4G 能夠提供各種標(biāo)準(zhǔn)的通信業(yè)務(wù)，滿足多種業(yè)務(wù)需求。 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 在第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為了滿足不同用戶對(duì)不同業(yè)務(wù)的需求，將各種針對(duì)不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)通過多媒體接入系統(tǒng)連接到基于 IP 的核心網(wǎng)中，形成一個(gè)公共的、靈活的、可擴(kuò)展的平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)的連接如圖 1 所示： XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 9 圖 1 4G 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 從圖 1 中可看出基于 IP 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使得用戶在 2G、 3G、 4G、 WLAN、固定網(wǎng)之間無縫漫游可以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的需求，將加快并實(shí)現(xiàn)目前的計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)融為一體，寬帶 IP 技術(shù)和光網(wǎng)絡(luò)將成為多網(wǎng)融合的支撐和結(jié)合點(diǎn)。 第四代移動(dòng)通信的接入系統(tǒng)和軟件系統(tǒng) 第四代移動(dòng)通信的接入系統(tǒng) 第四代 移動(dòng)通信接入系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是，智能化多模式終端基于公共平臺(tái)，通過各種接入技術(shù)，在各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) (平臺(tái) )之間實(shí)現(xiàn)無縫連接和協(xié)作。 (3)提高和擴(kuò)展 IP 技術(shù)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用；加強(qiáng)軟件無線電技術(shù)；優(yōu)化無線電傳輸技術(shù)，如支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、無縫連接和網(wǎng)絡(luò)安全。直到 70 年代采用 DFT 實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制算法的提出，實(shí)現(xiàn) IFFT/FFT 快速算法芯片的出現(xiàn)，使得多載波調(diào)制的實(shí)現(xiàn)變得非常簡(jiǎn)單。接收端接收到的信號(hào)是時(shí)域信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后移去CP，如果 CP 長(zhǎng)度大于信道的記憶長(zhǎng)度時(shí)， ISI 僅僅影響 CP，而不影響有用數(shù)據(jù)，去掉 CP 也就去掉了 ISI 的影響。 （ 3）傳輸數(shù)據(jù)率高。造成碼間干擾的原因有很多，實(shí)際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會(huì)造成一定的碼間干擾。為了不破壞子載波間的正交性，在接收端進(jìn)行 FFT 變換前，必須對(duì)頻率偏差進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償。此時(shí)可以使用訓(xùn)練序列和導(dǎo)頻作為輔助信息，訓(xùn)練序列通常在非時(shí)變信道中，在時(shí)變信道中一般使用導(dǎo)頻信號(hào)。 XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 15 其核心思想 是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的 數(shù)字 /模擬 轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號(hào)的數(shù)字化，從而使得無線電臺(tái)的功能盡可能地用軟件來定義和實(shí)現(xiàn)。 圖 5 MIMO 系統(tǒng)原理 MIMO 系統(tǒng)是一項(xiàng)運(yùn)用于 的核心技術(shù)。多輸入多輸出（ MIMO）無線通信技術(shù)的概念非常簡(jiǎn)單，任何一個(gè)無線通信系統(tǒng)，只要其發(fā)射端和接收端均采用了多個(gè)天 線或者天線陣列，就構(gòu)成了一個(gè)無線 MIMO 系統(tǒng)。 MIMO 無線系統(tǒng)的多天線，一方面，其天線單元間距較大，必須 具有分集功能，不同于常規(guī)智能天線 。對(duì)于極化域而言，交叉極化耦合度決定了能否提供極化分集，或能否提供近似正交的并行信道，因此， MIMO 多XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 17 天線的設(shè)計(jì)是與傳播環(huán)境和天線的安裝位置緊密相關(guān)的。 智能天線技術(shù) 也是通過不同的發(fā)射天線來發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，形成指向某些用戶的賦形波束，從而有效的提高天線增益，降低用戶間的干擾。選擇 IPv6 協(xié)議主要基于以下幾點(diǎn)的考慮： （ 1）巨大的地址空間。 （ 3）服務(wù)質(zhì)量。每個(gè)移動(dòng)設(shè)備設(shè)有一個(gè)固定的家鄉(xiāng)地址（ home address），這個(gè)地址與設(shè)備當(dāng)前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無關(guān)。第七框架計(jì)劃 (20212013 年 )將投資 7 億歐 元用于未來網(wǎng)絡(luò)的研究和發(fā)展，其中一半資金用于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，著力推動(dòng) 4G 技術(shù)的發(fā)展。T 及 Verizon 則將采用 LTE 技術(shù)，其中 ATamp。摩托羅拉公司推出了最新、容量最高的 LTE 解 決方案，愛立信公司也成功演示了其最新的 采用多載波技術(shù)和 MIMO(MultipleInput MultipleOutput)技術(shù)的 LTE/4G 系統(tǒng)。摩托羅拉、三星、華為則采取雙邊發(fā)展的策略，以應(yīng)對(duì)未來 4G 標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)發(fā)展 4G 技術(shù)及產(chǎn)業(yè)大致取得以下進(jìn)展： 一方面，啟動(dòng)實(shí)施了一批重大計(jì)劃。華為在歐洲 LTE 市場(chǎng)上已占據(jù)約 62％的份額。另外，移動(dòng) IP 環(huán)境下的 QoS 所使用的綜合業(yè)務(wù) /RSVP 技術(shù) (IntSev/RSVP)和區(qū)別型業(yè)務(wù)技術(shù) (DifServ)也需解決。據(jù)預(yù)測(cè)，這種以寬帶、接入因特網(wǎng)、具有多種綜合功能第四代移動(dòng)通信技術(shù)在 2021 年將成為移動(dòng)通信市場(chǎng)主流技術(shù)。 中國(guó) 應(yīng)以應(yīng)用為導(dǎo)向，大力開展 4G 應(yīng)用技術(shù)開發(fā)， 以重點(diǎn)軟件產(chǎn)業(yè)園區(qū)為依托，大力支持 4G 應(yīng)用軟件開發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，爭(zhēng)取在應(yīng)用領(lǐng)域的研究方面搶得先機(jī)。 同時(shí)，在日常的研究和學(xué)習(xí)過程中，感謝我的家人默默的關(guān)心與支持，也感謝我的朋友給我的幫助與鼓勵(lì)。 XXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 6 總結(jié) 24 6 總結(jié) 現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)包括了很多深?yuàn)W的高科技技術(shù)，在此之前，我還對(duì)這些技術(shù)不了解，但是通過我努力查找這方面的知識(shí)， 隨著目前 3G 移動(dòng)通信技術(shù)的全面商用化的開始，我國(guó)大部分的手機(jī)用戶將感受到 3G 技術(shù)給我們帶來的便捷，同時(shí)也能明顯的感到 3G 技術(shù)的不足與缺陷。為此，我們有必要在大力發(fā)展第三代移動(dòng)通信的同時(shí)，掌握世界移動(dòng)通信技術(shù)的研究動(dòng)向和最新 成果，加強(qiáng)國(guó)際合作，積極XXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 5 對(duì)第四代移動(dòng)通信的思考和展望 23 進(jìn)行第四代移動(dòng)通信技術(shù)的研究與開發(fā)工作，加快我國(guó)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使我國(guó)的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)外擁有強(qiáng)大的市場(chǎng)。利用 RAKE 接收、跳頻以及 Turbo 碼等技術(shù)來增強(qiáng)系統(tǒng)的性能，提高信干比 。中興通訊一直全力投入 TDSCDMA 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在技術(shù)和市場(chǎng)方面一直處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的位置，尤其是近年來在TDLTE 領(lǐng)域中，中興通訊也創(chuàng)造了多項(xiàng)業(yè)界第一的測(cè)試記錄。 2021 年， 新一代寬帶無線移動(dòng)通信網(wǎng) 重大專項(xiàng)啟動(dòng)，這將進(jìn)一步提升我國(guó)無線移動(dòng)通信的綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和創(chuàng)新能力，推動(dòng)我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)向世界先進(jìn)水平跨越。各國(guó)組織了各種 4G 研究論壇，致力于在 4G 標(biāo)準(zhǔn)確立之前，聯(lián)合更多的力量，推廣自