通信技术4G论文

4G 移动通信摘要：4G指的是第四代移动通信技术。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种 制式。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量音频、视频和 图像等。4G能够以1 OOMbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL (4兆) 快20倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL 和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显， 4G 有着不可比拟的优越性。关键词：第四代，高速，广域Abstract： 4G refers to the fourth gen eration mobile commu ni catio n tech no logy.The tech no logy in eludes TD-LTE and FDD-LTE sta ndard two. 4G is a set of 3G and WLAN in one, and can fast data transfer, high quality audio, video and imageetc. 4G to 100Mbps above the download speed, than the home broadband ADSLcurrent (4000000000000) 20 times as fast, and able to satisfy almost all user requireme nts for wireless service. In additi on, 4G in the DSL and cable modemareas not covered by the deployment, and then extended to the entire area.Obviously, 4G has the in comparable superiorityKeyword: the fourth generation, high speed,wide area目录一、移动通信发展的背景II1、第一代移动通信技术(1G)12、第二代移动通信技术(2G)13、第三代移动通信技术(3G)1二、4G移动通信简介1三、4G系统网络结构2四、4G网络系统的关键技术2(4.1) 0FDMA 技术2(4.2) 软件无线电 2(4.3) 智能天线(SA) 3五、4G网络系统的技术标准35.1 WiMAX(802.16e)35.2 LTE(Long TermEvolution)35.3 UMB(Ultra MobileBroadband)5六、4G网络的发展趋势5七、心得体会6参考文献：6桂林航天工业学院电子工程系通信工程概论课程报告题目： 4G移动通信专业：通信工程姓名：学号： 2012041B0237指导教师：邓莉一、移动通信发展的背景移动通信是移动用户之间，或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技 术的发展，特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展，移动通信得到了迅速 的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上和 理论上向更高水平发展。20世纪 80 年代以来，移动通信已成为现代通信网中不 可缺少并发展最快的通信方式之一。1、第一代移动通信技术（1G）主要采用的是模拟技术和频分多址（FDMA）技术。由于受到传输带宽的限制， 不能进行移动通信的长途温游，只能是一种区域性的移动通信系统。2、第二代移动通信技术（2G）主要采用的是数字的时分多址（TDMA）技术和码分多址（CDMA）技术。主要 业务是语音，其主特性是提供数字化的话音业务及低速数据业务。它克服了模拟 移动通信系统的弱点，话音质量、保密性能得到大的提高，并可进行省内、省际 自动漫游。3、第三代移动通信技术（3G）与从前以模拟技术为代表的第一代和目前正在使用的第二代移动通信技术 相比，3G将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M,带宽可达5MHz 以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无 线接入Internet。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信 的另一个主要特点。二、4G移动通信简介第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbit/s 的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽第1页带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准拥有更多的功能。 第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无 线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信)，能 够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移动通信系统 是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入ip系统。第四代移动通信系统 的提供便是希望能满足提供更大的频宽需求，满足第三代移动通信尚不能达到的 在覆盖、质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。三、4G系统网络结构4G 移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。 物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中 间环境层的功能有 QoS 映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境 层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为 容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。这一服务能自适应多 个无线标准及多模终端能力，跨越多个运营者和服务，提供大范围服务。四、4G 网络系统的关键技术(1) OFDMA 技术OFDMA 是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是 非平坦的，其主要思想就是在频域内将给定通道分成许多正交子信道，在每个子 信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输，这样尽管总的通道是非平 坦的，但每个子通道是相对平坦的。且在各子通道上进行的是窄带传输，信号带 宽小于信道带宽，大大消除信号波形间的干扰。OFDMA技术的最大优点是能对抗 频率选择性衰落和窄带干扰，从而减小各子载波间的相互干扰，提高频谱利用率。(2)软件无线电软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用硬件平台，利用软 件加载方式来实现各类无线电通信系统的一种开放式结构的技术。通过不同软件 第2页程序，在硬件平台上实现在不同系统中利用单一终端漫游。其核心思想是在尽可 能靠近天线的地方使用宽带 A/D 和 D/A 变换器，尽可能多地用软件来定义无线功 能。智能天线(SA)智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能，被认为是未 来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰，增强特 殊范围内想要的信号，既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无 线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发，同时，通过基 带数字信号处理器，对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上 行波束赋形。(4)MIMO 技术MIMO是指在基站和移动终端都有多个天线。MIMO技术为系统提供空间复 用增益和空间分集增益。空间复用是在接收端和发射端使用多副天线，充分利用 空间传播中的多径分量，在同一频带上使用多个子信道发射信号，使容量随天线 数量的增加而线性增加。五、4G网络系统的技术标准目前4G系统以LTE、WiMAX及UMB三大标准为主，主要移动WiMAX、LTE及UMB 这三个阵营，以下将就这三个标准做介绍及比较：1. WiMAX(802.16e)移动WiMAX，在移动WiMAX中，WiMAX Forum在兼具模块化、弹性、扩展性 与延伸性，并满足安全性、移动性、服务质量(QoS)与服务应用等功能的考虑下， 定义WiMAX端对端的网络系统架构，以网络关联模块作为逻辑上的呈现。功能组 件包括有客户端(SS/MS)、存取服务网络(Access Service Net work, ASN)及 连接服务网络(Connec tivi ty Service Net work, CSN)，基准关联点 R1-R5 将分别描述各组件间的通信协议与程序，客户端可以透过ASN或CSN享受无线宽 带服务或是与另一客户端进行通信。值得注意的是，MIMO及OFDMA是其重要发 展趋势。MIMO技术的核心概念主要是利用多根发射天线与多根接收天线所提供 的多重传输途径，以提升传输速率与改善通信质量，与传统的AAS天线相较，不 仅传输速度增加，其成本也大幅下降。而OFDMA则是指同时利用多个窄频传送数 字信号之技术，可同时支持多个使用者传输数据，有利多媒体数据传输，使无线 传输流量更大、更快速。除此之外，OFDM技术能有效抑制无线信号经NLOS路径 传输时，因多径因素而产生的干扰问题，因此对WiMax来说，使用MIMO-OFDMA 技术，将有助于WiMax之通信质量达到未来4G所要求的“优质、宽带、高速、 高频谱效率”之通信质量。2. LTE(Long Term Evolution)LTE全名是Long Term Evolution,是由3GPP组织所制订的规格，是从 GSM、GPRS、EDGE、WCDMA、HSDPA、HSUPA、MBMS 一脉相承的技术体系，符合 3GPP Release 8的技术规范。LTE标准的发展过程可分为研究项目(study item)和工作项目(work item)两 个阶段。(1) 、研究项目(study item)阶段在2006年中结束，主要完成目标需求的定 义，明确LTE的概念等，然后征集候选技术提案，并对技术提案进行评估，确定 其是否符合目标需求。对有可能融合的提案进行讨论，甚至还可能对某些技术的 优越性进行辩论，最终选择出适合未来LTE的技术方案。(2) 、工作项目(work item)阶段在2006年中以前建立，并着手标准的建立。 该阶段将对未来LTE标准细节的各个方面展开讨论和起草，并一直持续到2007 年中。LTE在技术提案征集上有6个选项，按照双工方式可FDD和TDD两种，而按照无 线链路的调制方式或多址方式主要可分为CDMA及OFDMA两种。随着LTE标准化 工作的不断推进，业界也提出了 WCDMA、TD-SCDMA等现有3G技术标准向LTE演 进的明确路线。(a) WCDMA-LTE演进路线从WCDMA向LTE的演进，首先是实现HSDPA(P1)，上行和下行速率分别达到 1.8Mbit/s和3.6Mbit/s。HSDPA(P 1)技术已经在2005年开始商用，2006年开始 进入大规模商用部署阶段；其后是实现HSDPA(P2)和HSUPA，上行和下行速率分 别达到8Mbit/s和14.4Mbit/s,商用时间将在2007年2008年。1tSPA+是 HSDPA(P2)和HSUPA技术向LTE的中间过渡方案，其上行和下行速率分别达到 10Mbit/s和40Mbit/s,并开始采用OFDM技术，其商用时间将在20082010年 之间。最后从HSPA+演进到LTE。(b) TD-SCDMALTE 演进路线从TD-SCDMA向LTE的演进，首先是在TD-SCDMA的基础上采用单载波的HSDPA 技术，速率达到2.8Mbit/s；其后采用多载波的HSDPA，速率达到7.2MMbit/s； 到HSPA+阶段，速率将超过10Mbit/s，并继续逐步提高它的上行接入能力。最终 在2010年之后，从HSPA+演进到LTE。由上可知，可发展LTE的规格目标是下行 传输速率达100Mbps以上，上行传输速率50Mbps，足以与现在的WiMAX及