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)(專(zhuān)業(yè)版)

　　

【正文】 同時(shí)，應(yīng)關(guān)注技術(shù)融合發(fā)展，在 4G 技術(shù)與其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)的融合中尋找可能發(fā)展方向，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，形成有特色的產(chǎn)業(yè)集群，進(jìn)而帶動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造和核心技術(shù)領(lǐng)域的全面發(fā)展。在 4G 系統(tǒng)中，要開(kāi)發(fā)新的頻譜資源，提供頻譜利用率并選擇合適的傳輸技術(shù)，如多載波傳輸方式以及自適應(yīng)均衡等技術(shù)來(lái)對(duì)抗頻率選擇性衰。我國(guó)在 2021 啟動(dòng)了面向后三代 /四代 (B3G/4G)的移動(dòng)通信發(fā)展研究計(jì)劃 未來(lái)通用無(wú)線(xiàn)環(huán)境研究計(jì)劃 (簡(jiǎn)稱(chēng) Future 計(jì)劃 )，重點(diǎn)突破新一代移 動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，取得了系列重要成果并累計(jì)培養(yǎng)了近千名移動(dòng)通信研發(fā)人才，顯著增強(qiáng)了我國(guó)移動(dòng)通信可持續(xù)發(fā)展能力。 HTC 在 2021 美國(guó)無(wú)線(xiàn)通信展上推出了全球首款 4G 手機(jī) EVO，三星也在會(huì)上推出了XXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 4 第四代移動(dòng)通信國(guó)內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢(shì) 20 4G 樣機(jī)。日本早在 21 世紀(jì)初就為 4G 的研發(fā)工作制定了詳細(xì)的發(fā)展計(jì)劃，并作為 eJapan 計(jì)劃的一部分，提升到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度。服務(wù)質(zhì)量（ QoS）包含幾個(gè)方面的內(nèi)容。廣義上來(lái)說(shuō)，智能天線(xiàn)技術(shù)也可以算一種天線(xiàn) 分集技術(shù)。另一方面，各天線(xiàn)單元應(yīng)該盡可能接收各方向的散射達(dá)波，因此也不同于常規(guī)分集天線(xiàn)。 是 IEEE 繼 \a\g后全新的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)，速度可達(dá) 600Mbps。在 OFDM 中，導(dǎo)頻信號(hào)是時(shí)頻二維的。OFDM 由于采用了循環(huán)前綴（ CP） ，對(duì)抗碼間干擾的能力很強(qiáng)。 圖 3 OFDM 系統(tǒng)圖示 由于 OFDM信號(hào)是經(jīng)過(guò) IFFT得到的，發(fā)送的數(shù)據(jù)在頻域被充分隨機(jī)化， OFDM信號(hào)可以認(rèn)為是獨(dú)立同步分布的隨機(jī)變量的線(xiàn)性組合。 第四代 移動(dòng)通信的 軟件系統(tǒng) 第四代 移動(dòng)通信的軟件系統(tǒng)趨于標(biāo)準(zhǔn)化、復(fù)雜化、智能化。 數(shù)字化數(shù)據(jù)交易點(diǎn)是 4G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要技術(shù)。六是技術(shù)基礎(chǔ)較好。換而言之，只要能滿(mǎn)足上述指標(biāo)的任何移動(dòng)通信技術(shù)都可作為 4G 技術(shù)。 從移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的比較來(lái)看，第一代模擬式僅提供語(yǔ)音服務(wù)；第二代數(shù)字式移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸速率也只有 ，最高可達(dá) 32kbit/s，如 PHS；而第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到 2Mbit/s；預(yù)計(jì)，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)可以達(dá)到 10Mbit/s 至 20Mbit/s。隨后在北京、上海等地相繼建成模擬移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)，用戶(hù)年增長(zhǎng)率一直高達(dá) 100%。 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)由衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)和地面移動(dòng)通信網(wǎng)組成，將形成一個(gè)對(duì)全球無(wú)縫覆蓋的立體通信網(wǎng)絡(luò)，以滿(mǎn)足城市和偏遠(yuǎn)地區(qū)各種用戶(hù)密度的需求，支持高速移動(dòng)環(huán)境，提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體等多種業(yè)務(wù)（最好速率可達(dá) 2Mbits/s）的先進(jìn)移動(dòng)通信網(wǎng)，基本實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信的要求。 XXXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 2 移動(dòng)通信發(fā)展史 3 這些系統(tǒng)均采用 FDMA 接入技術(shù)，在移動(dòng)通信信道中傳輸調(diào)制模擬電話(huà)信號(hào)，所以它們具有很多相似的地方，但是并沒(méi)有發(fā)展出一個(gè)全球的公用標(biāo)準(zhǔn)。 XXXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 2 移動(dòng)通信發(fā)展史 2 2 移動(dòng)通信發(fā)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(shí)驗(yàn)證實(shí)。 又隨著電 子技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體、集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 世界電信發(fā)生了巨大的變化，移動(dòng)通信特別是蜂窩小區(qū)的迅速發(fā)展，使用戶(hù)徹底擺脫終端設(shè)備的束縛，實(shí)現(xiàn)完整的個(gè)人移動(dòng)性、可靠的傳輸手段和接續(xù)方式。然后 講述了移動(dòng)通信的發(fā)展歷程，介紹了 第四代移動(dòng)通信 產(chǎn)生的背景及 技術(shù)特點(diǎn)，主要技術(shù)、性能指標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù) 等 ，以及第四代移動(dòng)通信國(guó)內(nèi)外的發(fā)展態(tài)勢(shì)。 第 三 章為 第四代移動(dòng)通信 概述 。在移動(dòng)通信發(fā)展史上 AMPS 具有里程碑的意義。 第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)最引人矚目的優(yōu)點(diǎn)之一就是抗干擾能力和潛在的大容量，也就是說(shuō)，它可以在環(huán)境更為惡劣和需求量更大的地區(qū)使用 。 TDSCDMA：時(shí)分 同步 碼分多址接入。 2021 年 1 月 7 日，工業(yè)和信息化部宣布，批準(zhǔn)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司增加基于 TDSCDMA 技術(shù)制式的 3G 業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可，批準(zhǔn)中國(guó)電信集團(tuán)公司增加基于CDMA2021 技術(shù)制式的 3G 業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可，批準(zhǔn)中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)公司增加基于 WCDMA 技術(shù)制式的 3G 業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可。 XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 7 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)目前還只是一個(gè)基本概念，就是無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，但可以肯定的是，隨著互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展 4G 也會(huì)繼續(xù)高速發(fā)展；電腦日趨小型化、簡(jiǎn)便化，最終將所有技術(shù)整合為一個(gè)類(lèi)似 PDA 的產(chǎn)品；衛(wèi)星通信和空間技術(shù)會(huì)成為常用技術(shù)。三是兼容性好。物理層提供接入和選路功能，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層作為橋接層提供 QoS 映射、地址轉(zhuǎn)換、即插即用、安全管理、有源網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)多模式終端接入系統(tǒng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)自適應(yīng)分配頻帶，給出最優(yōu)化路由，以達(dá)到最佳通信效果。在通信的各個(gè)領(lǐng)域， OFDM利用許多并行的、低速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖虞d波來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)高速率的數(shù)據(jù)通信。當(dāng)信道條件好的時(shí)候，采用效率高的調(diào)制方式。利用這一特性，可將信號(hào)延遲后與原信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，這樣循環(huán)前綴的相關(guān)輸出就可以用來(lái)估計(jì)頻率偏差。 智能天線(xiàn) 智能天線(xiàn)是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線(xiàn)，通過(guò)一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線(xiàn)單元獲取方向性，并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。在多徑環(huán)境下，該技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，是新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的多天線(xiàn)被用來(lái)增加分集度從而克服信道衰落。 （ 2）自動(dòng)控制。移動(dòng)設(shè)備每次改變位置，都要將它的轉(zhuǎn)交地址告訴給家鄉(xiāng)地址和它所對(duì)應(yīng)的通信節(jié)點(diǎn)。北歐是部署 LTE 最快的地區(qū)。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，推廣自己的 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。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(lái)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。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(kāi)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)。 同時(shí)，在日常的研究和學(xué)習(xí)過(guò)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)。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)。華為在歐洲 LTE 市場(chǎng)上已占據(jù)約 62％的份額。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(lái) 4G 標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。T 及 Verizon 則將采用 LTE 技術(shù)，其中 ATamp。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(wú)關(guān)。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。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(xiàn)的設(shè)計(jì)是與傳播環(huán)境和天線(xiàn)的安裝位置緊密相關(guān)的。多輸入多輸出（ MIMO）無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的概念非常簡(jiǎn)單，任何一個(gè)無(wú)線(xiàn)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(xiàn)或者天線(xiàn)陣列，就構(gòu)成了一個(gè)無(wú)線(xiàn) MIMO 系統(tǒng)。 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(xiàn)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(wú)線(xiàn)電臺(tái)的功能盡可能地用軟件來(lái)定義和實(shí)現(xiàn)。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。 （ 3）傳輸數(shù)據(jù)率高。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。 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(guò)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(wú)縫連接和協(xié)作。 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(mǎn)足不同用戶(hù)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(guò)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(hù)在 2G、 3G、 4G、 WLAN、固定網(wǎng)之間無(wú)縫漫游可以實(shí)現(xiàn)。 4G 擬采用智能技術(shù)，可自適應(yīng)地進(jìn) 行資源分配。 另外，第四代移動(dòng)通信將在不同的固定和無(wú)線(xiàn)平臺(tái)和跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中提供無(wú)線(xiàn)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。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(lèi)業(yè)務(wù)（高速率數(shù)據(jù)、多媒體及對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)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。 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(chǎng)商。 1991 年， GSM 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)在歐洲問(wèn)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。這也是世界上第一個(gè)現(xiàn)在意義的、商用的、能夠滿(mǎn)足隨時(shí)隨地通信的大容量移動(dòng)通信系統(tǒng)。 第二章是 移動(dòng)通信發(fā)展史 。 教務(wù)處制 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（ 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(yǔ)： 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(lái)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。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。無(wú)線(xiàn)通信已經(jīng)走過(guò)了 100 多年的歷史。 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?lái)源于歐洲，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。本次會(huì)議通過(guò)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。 1998 年，模擬用戶(hù)數(shù)量開(kāi)始下降，2021 年 7 月，關(guān)閉模擬網(wǎng)。 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(lái)無(wú)線(xiàn)通信服務(wù)的，將多媒體包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、影像等大量信息透過(guò)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(chēng)之為多媒體移動(dòng)通信 (MultiMobile Communication)，通常也簡(jiǎn)稱(chēng)為 4G。 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(wú)線(xiàn)固定接入、廣帶無(wú)線(xiàn)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) )。七是隨時(shí)隨地的移動(dòng)接入 。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。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。由于 OFDM 系統(tǒng)各個(gè)子載波間相互正交， OFDM 系統(tǒng)另外一個(gè)缺點(diǎn)是對(duì)系統(tǒng)頻偏比較敏感。這樣，為了不失真地傳輸這些高峰均值比的 OFDM 信號(hào)，對(duì)發(fā)送端和接收端的功率放大器和 A/D 變換器的線(xiàn)性度要求較高，且發(fā)送效率較低。導(dǎo)頻信號(hào)之間的間隔取決于相干時(shí)間和相干帶寬，在時(shí)域上，導(dǎo)頻間隔應(yīng)小于相干時(shí)間。該技術(shù)最早是由 Marconi 于 1908 年提出的，它利用多天線(xiàn)來(lái)抑制信道衰落。比