通信工程畢業設計-第四代移動通信及發展趨勢預測(更新版)

　　

【正文】 己的 技術標準。可以看出，無論是 4G 設備和終端，還是運營商的測試進程， LTE 商用條件已經具備， 4G 的商用時間表逐漸清晰。北歐是部署 LTE 最快的地區。韓國也已將 4G 列入政府的研究課題，并制定了中長期發展規劃。移動設備每次改變位置，都要將它的轉交地址告訴給家鄉地址和它所對應的通信節點。從協議的角度看，IPv6 與目前的 IPv4 提供相同的 QoS，但是 IPv6 的優點體現在能提供不同的服務。 （ 2）自動控制。 分集技術主要用來對抗信道衰落。傳統的多天線被用來增加分集度從而克服信道衰落。天線單元數目、天線單元間距與天線安裝位置等都是至關重要的因素。在多徑環境下，該技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率，是新一代移動通信系統必須采用的關鍵技術。同時，專有 MIMO 技術可改進已XXXXXXXX 學院畢業論文 3 第四代移動通信 概述 16 有 。 智能天線 智能天線是一種安裝在基站現場的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。為了提高估計的精度，可以插入連續導頻和分散導頻，導頻的數量是估計精度和 系統復雜度的折衷。利用這一特性，可將信號延遲后與原信號進行相關運算，這樣循環前綴的相關輸出就可以用來估計頻率偏差。 （三） OFDM 關鍵技術 （ 1） 峰值平均功率 (PAPR) 由于 OFDM 信號在時域上為 N 個正交子載波信號的疊加，當這 N 個信號恰好都以峰值出現并將相加時， OFDM 信號也產生最大 峰值，該峰值功率是平均功率的 N 倍。當信道條件好的時候，采用效率高的調制方式。當子載波非常大時，由中心極限定理知 OFDM 信號近似服從復高斯分布，從而 OFDM 信號具有較大的峰值平均功率比（ PAPR），此為 OFDM 系統的一個缺點。在通信的各個領域， OFDM利用許多并行的、低速率數據傳輸的子載波來實現一個高速率的數據通信。軟件系統的首要任務是，創建一個公共的軟件平臺，使不同通信系統和終端的應用軟件，通過此平臺“互聯互通”；并且，通過此軟件平臺，實現對不同通信系統和終端的管理和監控。當多模式終端接入系統時，網絡會自適應分配頻帶，給出最優化路由，以達到最佳通信效果。它用于預處理各個不同網絡平臺之間的呼叫。物理層提供接入和選路功能，網絡業務執行技術層作為橋接層提供 QoS 映射、地址轉換、即插即用、安全管理、有源網絡。 4G 將以幾項突破性技術為基礎，如 OFDM(0rthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用 )、無線接入、軟件無線電等，從而大幅提高頻率使用效率和系統可實現性。三是兼容性好。 目前國際電信聯盟已經公布了 4G 網絡的五大標準制式，即 WiMax， HSPA+， LTE，以及之前的 LTEAdvanced 和 WirelessMANAdvcanced。 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，隨著互聯網高速發展 4G 也會繼續高速發展；電腦日趨小型化、簡便化，最終將所有技術整合為一個類似 PDA 的產品；衛星通信和空間技術會成為常用技術。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。 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。 —— 數字移動電話 1994 年 11 月，我國開始建成 GSM 數字網。 TDSCDMA：時分 同步 碼分多址接入。 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。 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 。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。在移動通信發展史上 AMPS 具有里程碑的意義。 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。 第 三 章為 第四代移動通信 概述 。 隨著其應用領域的擴大和對性能要求的提高，促使 移動通信在技術上和理論上向更高水平發展 。然后 講述了移動通信的發展歷程，介紹了 第四代移動通信 產生的背景及 技術特點，主要技術、性能指標和關鍵技術 等 ，以及第四代移動通信國內外的發展態勢。本文 首先介紹 移動通信的 概念 。 又隨著電 子技術的發展，特別是半導體、集成電路和計算機技術的發展， 世界電信發生了巨大的變化，移動通信特別是蜂窩小區的迅速發展，使用戶徹底擺脫終端設備的束縛，實現完整的個人移動性、可靠的傳輸手段和接續方式。 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。 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。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。 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。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。 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。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%。 3G 由此產生。 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。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。換而言之，只要能滿足上述指標的任何移動通信技術都可作為 4G 技術。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環境進行信號的正常收發，有很強的智能性、適應性和靈活性。六是技術基礎較好。我們可將系統網絡體系結構分為三層，如圖 2 所示： 圖 2 4G 系統的網絡分層 從圖 2 可看出，第四代移動通信系統的網絡體系結構可以由下而上分為：物理層、網絡業務執行技術層、應用層等 3 層。 數字化數據交易點是 4G 移動網絡的一個重要技術。在 4G 移動通信中，各種專門的接入系統都基于一個公共平臺，相互協作，以最優化的方式工作，來滿足不同用戶的通信需求。 第四代 移動通信的 軟件系統 第四代 移動通信的軟件系統趨于標準化、復雜化、智能化。由此， OFDM 技術開始被人們所接收和重視。 圖 3 OFDM 系統圖示 由于 OFDM信號是經過 IFFT得到的，發送的數據在頻域被充分隨機化， OFDM信號可以認為是獨立同步分布的隨機變量的線性組合。 OFDM 自適應調制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調制方式。OFDM 由于采用了循環前綴（ CP） ，對抗碼間干擾的能力很強。 可采用循環前綴方法對頻率進行估 計，即通過在時城內把 OFDM 符號的后面部分插入到該符號的開始部分，形成循環前綴。在 OFDM 中，導頻信號是時頻二維的。總之，軟件無線電是一種基于數字信號處理 (DSP)芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結構 。 是 IEEE 繼 \a\g后全新的無線局域網技術，速度可達 600Mbps。該系統采用空時處理技術進行信號處理。另一方面，各天線單元應該盡可能接收各方向的散射達波，因此也不同于常規分集天線。 (3)MIMO 的核心技術 MIMO 技術大致可以分為兩類：發射 /接收分集和空間復用。廣義上來說，智能天線技術也可以算一種天線 分集技術。在一段可預見的時期內，它能夠為所有可以想像出的網絡設備提供一個全球惟一的地址。服務質量（ QoS）包含幾個方面的內容。當設備在家鄉以外的地方使用時，通過一個轉交地址（ careof address）來提供移動節點當前的位置信息。日本早在 21 世紀初就為 4G 的研發工作制定了詳細的發展計劃，并作為 eJapan 計劃的一部分，提升到了國家戰略的高度。T 已推出了 4G Access 網絡， Verizon 則是與 Vodafone 進行合作，并在 2009 年開始進行網絡測試。 HTC 在 2021 美國無線通信展上推出了全球首款 4G 手機 EVO，三星也在會上推出了XXXXX 學院畢業論文 4 第四代移動通信國內外發展態勢 20 4G 樣機。 四是研究論壇成為引領 4G 研發的重要風向標。我國在 2021 啟動了面向后三代 /四代 (B3G/4G)的移動通信發展研究計劃 未來通用無線環境研究計劃 (簡稱 Future 計劃 )，重點突破新一代移 動通信系統關鍵技術，取得了系列重要成果并累計培養了近千名移動通信研發人才，顯著增強了我國移動通信可持續發展能力。在專利方面， 2021 年 ABI Research 公司的報告顯示：高通在 LTE 中的專利份額為 24％，華為 10％， LG9％，諾基亞 9％，三星 7％。在 4G 系統中，要開發新的頻譜資源，提供頻譜利用率并選擇合適的傳輸技術，如多載波傳輸方式以及自適應均衡等技術來對抗頻率選擇性衰。 21 世紀我國移動通信還有一個巨大的發展空間同，這為我國移動通信的發展提供了前所未有的機遇，同時也帶來了嚴峻的挑戰。同時，應關注技術融合發展，在 4G 技術與其他無線技術的融合中尋找可能發展方向，拓展應用領域，形成有特色的產業集群，進而帶動網絡設備制造和核心技術領域的全面發展。 在此，向所有關心和幫助過我的領導、老師、同學和朋友表示由衷的謝意！ 衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位 老師 ！ XXX 二 O 一一 年 四 月 于 XX XXXXXXXXX 學院畢業論文 參考文獻 26 參 考 文 獻 [1] 李建東 ． 移動通信 [M]． 西安電子科技大學出版社 ， 2021 ： 5~9 [2] 張克平 ． LTE— B3G/4G 移動通信系統無線技術 [M]． 電子工業出版社 ， 2021： 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