第一篇：4G移動通信技術要點

信息科學與技術學院

現代通信技術論文

題目名稱： 4G的技術與發展

專業班級：電子信息工程2011級(2)班

學生姓名：

學生學號：

指導教師： 張瑞敏

目錄

一 4G通信網絡的定義....................................................................................................................3 二 理想中的4G通訊技術...............................................................................................................3 四 4G網絡與傳統網絡的區別........................................................................................................6 五 4G網絡的主要優勢....................................................................................................................7

1、通信速度更快.....................................................................................................................8

2、網絡頻譜更寬.....................................................................................................................8

3、通信更加靈活.....................................................................................................................8

4、智能性能更高.....................................................................................................................8

5、兼容性能更平滑.................................................................................................................9

6、提供各種增殖服務.............................................................................................................9

7、實現更高質量的多媒體通信...........................................................................................10

8、頻率使用效率更高...........................................................................................................10

9、通信費用更加便宜...........................................................................................................10 六 4G網絡存在的缺陷..................................................................................................................11 七 4G網絡未來的發展展望..........................................................................................................13 八 4G網絡的研究現狀..................................................................................................................14 九 4G網絡的成功..........................................................................................................................15 十 心得體會...................................................................................................................................15

4G的技術與發展

一 4G通信網絡的定義

4G是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質量視頻圖像，它的圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。

二 理想中的4G通訊技術

今日，3G通訊的技術標準與規范已進入商業用途。然而到目前為主，在應用上也發現3G通信的許多缺點，例如缺乏全球統一的標準。3G所採用的語音交換架構仍承襲了2G的“電路交換模式”（Circuit Switch Mode），而非採用純IP方式，也因此容易受到多用戶的干擾，導致傳輸速率無法大幅提高。面對這些應用上的缺點，理想中的4G通訊技術應該具備以下的特色：

（1）更大傳輸頻寬

對大范圍高速移動的使用者（最高250km/h）頻寬需求為2Mbps，中速移動的使用者（60km/h）頻寬需求為20Mbps，低速移動或室內靜止的使用者頻寬需求為100Mbps；

（2）更高儲存容量

由于傳輸頻寬增大，因此資料儲存容量至少需求為3G系統的10倍以上；

（3）更高相容性

4G通信技術必須具備向下相容、開放介面、全球漫游、與網路互聯、多元終端應用等，并能從3G通信技術平穩過渡至4G；

（4）不同系統的無縫連接

行動使用者在移動中，特別是高速移動，也都能順利使用通信系統，并在不同系統間進行無縫轉換（Seamless Transitions），傳送高速多媒體資料等；

（5）高度智慧化網路系統

4G網路必須是高度智慧、能隨狀況自行調整的網路系統，它須具備良好的彈性以滿足不同環境與不同用戶的通信需求；

（6）整合性的便利服務

4G系統將個人通信、資訊傳輸、廣播服務與多媒體娛樂等各項應用整合，提供更為廣泛、便利、安全與個性化的服務。

綜上所述，4G移動通信其技術的根本目的說穿了，主要是能夠在各終端產品間發送、接收來自另一端的信號，并在多個不同的網路系統、平臺與無線通訊介面之間找到最快速與最有效率的通信路徑，以進行最即時的傳輸、接收與定位等動作。

而當在通信過程進行中，4G通訊還必須保持良好的無縫連接能力，透過不同網路確保資料傳輸過程不中斷，并維持高品質與高頻寬。4G通訊的多層式蜂巢結構，可透過不同無線介面接收網路營運商與內容供應商所提供的內容服務。接下來將介紹4G通信的幾項關鍵技術。

三 4G的核心技術

1、接入方式和多址方案

(正交頻分復用)是一種無線環境下的高速傳輸技術，其主要思想就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，各子載波并行傳輸。盡管總的信道是非平坦的，即具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，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。OFDM技術的優點是可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，可實現低成本的單波段接收機。OFDM的主要缺點是功率效率不高。

2、調制與編碼技術

4G移動通信系統采用新的調制技術，如多載波正交頻分復用調制技術以及單載波自適應均衡技術等調制方式，以保證頻譜利用率和延長用戶終端電池的壽命。4G移動通信系統采用更高級的信道編碼方案(如Turbo碼、級連碼和LDPC等)、自動重發請求(ARQ)技術和分集接收技術等，從而在低Eb/N0條件下保證系統足夠的性能。

3、高性能的接收機 4G移動通信系統對接收機提出了很高的要求。Shannon定理給出了在帶寬為BW的信道中實現容量為C的可靠傳輸所需要的最小SNR。按照Shannon定理，可以計算出，對于3G系統如果信道帶寬為5MHz，數據速率為2Mb/s，所需的SNR為l.2dB；而對于4G系統，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mb/s的數據，則所需要的SNR為12dB。可見對于4G系統，由于速率很高，對接收機的性能要求也要高得多。

4、智能天線技術

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。智能天線應用數字信號處理技術，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。

5、MIMO技術

(多輸入多輸出)技術是指利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經證明，當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時，MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。例如：當接收天線和發送天線數目都為8根，且平均信噪比為20dB時，鏈路容量可以高達42bps/Hz，這是單天線系統所能達到容量的40多倍。因此，在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術是實現高數據速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。在無線頻譜資源相對匱乏的今天，MIMO系統已經體現出其優越性，也會在4G移動通信系統中繼續應用。

6、軟件無線電技術

軟件無線電是將標準化、模塊化的硬件功能單元經過一個通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現各種類型的無線電通信系統的一種具有開放式結構的新技術。軟件無線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，并盡可能多地用軟件來定義無線功能，各種功能和信號處理都盡可能用軟件實現。其軟件系統包括各類無線信令規則與處理軟件、信號流變換軟件、信源編碼軟件、信道糾錯編碼軟件、調制解調算法軟件等。軟件無線電使得系統具有靈活性和適應性，能夠適應不同的網絡和空中接口。軟件無線電技術能支持采用不同空中接口的多模式手機和基站，能實現各種應用的可變QoS。

7、基于IP的核心網

移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網絡，同已有的移動網絡相比具有根本性的優點，即：可以實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種空中接口接入核心網；同時核心網能把業務、控制和傳輸等分開。采用IP后，所采用的無線接入方式和協議與核心網絡(CN)協議、鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入協議相兼容，因此在設計核心網絡時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協議。

8、多用戶檢測技術

多用戶檢測是寬帶通信系統中抗干擾的關鍵技術。在實際的CDMA通信系統中，各個用戶信號之間存在一定的相關性，這就是多址干擾存在的根源。由個別用戶產生的多址干擾固然很小，可是隨著用戶數的增加或信號功率的增大，多址干擾就成為寬帶CDMA通信系統的一個主要干擾。傳統的檢測技術完全按照經典直接序列擴頻理論對每個用戶的信號分別進行擴頻碼匹配處理，因而抗多址干擾能力較差；多用戶檢測技術在傳統檢測技術的基礎上，充分利用造成多址干擾的所有用戶信號信息對單個用戶的信號進行檢測，從而具有優良的抗干擾性能，解決了遠近效應問題，降低了系統對功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統容量。隨著多用戶檢測技術的不斷發展，各種高性能又不是特別復雜的多用戶檢測器算法不斷提出，在4G實際系統中采用多用戶檢測技術將是切實可行的。

四 4G網絡與傳統網絡的區別 4G通信技術并沒有脫離以前的通信技術，而是以傳統通信技術為基礎，并利用了一些新的通信技術，來不斷提高無線通信的網絡效率和功能的。如果說現在的3G能為我們提供一個高速傳輸的無線通信環境的話，那么4G通信將是一種超高速無線網絡，一種不需要電纜的信息超級高速公路，這種新網絡可使電話用戶以無線及三維空間虛擬實境連線。與傳統的通信技術相比，4G通信技術最明顯的優勢在于通話質量及數據通信速度。然而，在通話品質方面，目前的移動電話消費者還是能接受的。隨著技術的發展與應用，現有移動電話網中手機的通話質量還在進一步提高。數據通信速度的高速化的確是一個很大優點，它的最大數據傳輸速率達到100Mbit/s，簡直是不可思議的事情。另外由于技術的先進性確保了成本投資的大大減少，未來的4G通信費用也要比目前的通信費用低。

4G通信技術將是繼第三代以后的又一次無線通信技術演進，其開發更加具有明確的目標性：提高移動裝置無線訪問互聯網的速度--據3G市場分三個階段走的的發展計劃，3G的多媒體服務在10年后將進入第三個發展階段，此時覆蓋全球的3G網絡已經基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動通信系統。在發達國家，3G服務的普及率更將超過60%，那么這時就需要有更新一代的系統來進一步提升服務質量。

為了充分利用4G通信給我們帶來的先進服務，我們還必須借助各種各樣的4G終端才能實現，而不少通信營運商正是看到了未來通信的巨大市場潛力，他們現在已經開始把眼光瞄準到生產4G通信終端產品上，例如生產具有高速分組通信功能的小型終端、生產對應配備攝像機的可視電話以及電影電視的影像發送服務的終端，或者是生產與計算機相匹配的卡式數據通信專用終端。有了這些通信終端后，我們手機用戶就可以隨心所欲的漫游了，隨時隨地的享受高質量的通信了。

五 4G網絡的主要優勢

如果說2G、3G通信對于人類信息化的發展是微不足道的話，那么未來的4G通信卻給了我們真正的溝通自由，并將徹底改變我們的生活方式甚至社會形態。目前正在構思中的4G通信具有下面的特征：

1、通信速度更快

由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信給人印象最深刻的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。從移動通信系統數據傳輸速率作比較，第一代模擬式僅提供語音服務；第二代數位式移動通信系統傳輸速率也只有9.6Kbps，最高可達32Kbps，如PHS；而第三代移動通信系統數據傳輸速率可達到2Mbps；專家則預估，第四代移動通信系統可以達到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以達到每秒高達100Mbps速度傳輸無線信息，這種速度將相當于目前手機的傳輸速度的1萬倍左右。

2、網絡頻譜更寬

要想使4G通信達到100Mbps的傳輸，通信營運商必須在3G通信網絡的基礎上，進行大幅度的改造和研究，以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的蜂窩系統的帶寬高出許多。據研究4G通信的AT&T的執行官們說，估計每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA 3G網路的20倍。

3、通信更加靈活

從嚴格意義上說，4G手機的功能，已不能簡單劃歸“電話機”的范疇，畢竟語音資料的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已，因此未來4G手機更應該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機從外觀和式樣上，將有更驚人的突破，我們可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋，以方便和個性為前提，任何一件你能看到的物品都有可能成為4G終端，只是目前我們還不知應該怎么稱呼它。未來的4G通信將使我們不僅可以隨時隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像，當然更可以和從未謀面的陌生人網上聯線對打游戲。也許你將有被網上定位系統永遠鎖定無處遁形的苦惱，但是與它據此提供的地圖帶來的便利和安全相比，這簡直可以忽略不計。

4、智能性能更高 第四代移動通信的智能性更高，不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，例如對菜單和滾動操作的依賴程度將大大降低，更重要的4G手機可以實現許多難以想象的功能。例如4G手機將能根據環境、時間以及其他設定的因素來適時地提醒手機的主人此時該做什么事，或者不該做什么事，4G手機可以將電影院票房資料，直接下載到PDA之上，這些資料能夠把目前的售票情況、座位情況顯示得清清楚楚，大家可以根據這些信息來進行在線購買自己滿意的電影票；4G手機可以被看作是一臺手提電視，用來看體育比賽之類的各種現場直播。

5、兼容性能更平滑

要使4G通信盡快地被人們接受，不但考慮的它的功能強大外，還應該考慮到現有通信的基礎，以便讓更多的現有通信用戶在投資最少的情況下就能很輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，未來的第四代移動通信系統應當具備全球漫游，接口開放，能跟多種網絡互聯，終端多樣化以及能從第二代平穩過渡等特點。

6、提供各種增殖服務

4G通信并不是從3G通信的基礎上經過簡單的升級而演變過來的，它們的核心建設技術根本就是不同的，3G移動通信系統主要是以CDMA為核心技術，而4G移動通信系統技術則以正交多任務分頻技術(OFDM)最受矚目，利用這種技術人們可以實現例如無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等方面的無線通信增殖服務；不過考慮到與3G通信的過渡性，第四代移動通信系統不會在未來僅僅只采用OFDM一種技術，CDMA技術將會在第四代移動通信系統中，與OFDM技術相互配合以便發揮出更大的作用，甚至未來的第四代移動通信系統也會有新的整合技術如OFDM/CDMA產生，前文所提到的數字音訊廣播，其實它真正運用的技術是OFDM/FDMA的整合技術，同樣是利用兩種技術的結合。因此未來以OFDM為核心技術的第四代移動通信系統，也將會結合兩項技術的優點，一部分將是以CDMA的延伸技術。

7、實現更高質量的多媒體通信

盡管第三代移動通信系統也能實現各種多媒體通信，但未來的4G通信能滿足第三代移動通信尚不能達到的在覆蓋范圍、通信質量、造價上支持的高速數據和高分辨率多媒體服務的需要，第四代移動通信系統提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此未來的第四代移動通信系統也稱為“多媒體移動通信”。第四代移動通信不僅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。總結來說，首先必須可以容納市場龐大的用戶數、改善現有通信品質不良，以及達到高速數據傳輸的要求。

8、頻率使用效率更高

相比第三代移動通信技術來說，第四代移動通信技術在開發研制過程中使用和引入許多功能強大的突破性技術，例如一些光纖通信產品公司為了進一步提高無線因特網的主干帶寬寬度，引入了交換層級技術，這種技術能同時涵蓋不同類型的通信接口，也就是說第四代主要是運用路由技術(Routing)為主的網絡架構。由于利用了幾項不同的技術，所以無線頻率的使用比第二代和第三代系統有效得多。按照最樂觀的情況估計，這種有效性可以讓更多的人使用與以前相同數量的無線頻譜做更多的事情，而且做這些事情的時候速度相當快。研究人員說，下載速率有可能達到5Mbps到10Mbps。

9、通信費用更加便宜

由于4G通信不僅解決了與3G通信的兼容性問題，讓更多的現有通信用戶能輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端的通信技術，這些技術保證了4G通信能提供一種靈活性非常高的系統操作方式，因此相對其他技術來說，4G通信部署起來就容易迅速得多；同時在建設4G通信網絡系統時，通信營運商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運行者和用戶的費用。據研究人員宣稱，4G通信的無線即時連接等某些服務費用將比3G通信更加便宜。六 4G網絡存在的缺陷

對于現在的人來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認為第四代無線通信網絡系統是人類有史以來發明的最復雜的技術系統，的確第四代無線通信網絡在具體實施的過程中出現大量令人頭痛的技術問題，大概一點也不會使人們感到意外和奇怪，第四代無線通信網絡存在的技術問題多和互聯網有關，并且需要花費好幾年的時間才能解決?？偟膩碚f，要順利、全面地實施4G通信，將可能遇到下面的一些困難：

1、標準難以統一

雖然從理論上講，3G手機用戶在全球范圍都可以進行移動通信，但是由于沒有統一的國際標準，各種移動通信系統彼此互不兼容，給手機用戶帶來諸多不便。因此，開發第四代移動通信系統必須首先解決通信制式等需要全球統一的標準化問題，而世界各大通信廠商將會對此一直在爭論不休。

2、技術難以實現

盡管未來的4G通信能夠給人帶來美好的明天，但是別指望立刻就能用上這種技術，大約還需要5年左右的時間這項技術才能發布。據研究這項技術的開發人員而言，要實現4G通信的下載速度還面臨著一系列技術問題。例如，如何保證樓區、山區，及其它有障礙物等易受影響地區的信號強度等問題。日本DoCoMo公司表示，為了解決這一問題，公司將對不同編碼技術和傳輸技術進行測試。另外在移交方面存在的技術問題，使手機很容易在從一個基站的覆蓋區域進入另一個基站的覆蓋區域時和網絡失去聯系。由于第四代無線通信網絡的架構相當復雜，這一問題顯得格外突出。不過，行業專家們表示，他們相信這一問題可以得到解決，但需要一定的時間。

3、容量受到限制

人們對未來的4G通信的印象最深的莫過于它的通信傳輸速度將會得到極大提升，從理論上說其所謂的每秒100MB的寬帶速度，比目前手機信息傳輸速度每秒10KB要快1萬多倍，但手機的速度將受到通信系統容量的限制，如系統容量有限，手機用戶越多，速度就越慢。據有關行家分析，4G手機將很難達到其理論速度。如果速度上不去，4G手機就要大打折扣。

4、市場難以消化

有專家預測在10年以后，第三代移動通信的多媒體服務將進入第三個發展階段，此時覆蓋全球的3G網絡已經基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動通信系統，第三代技術仍然在緩慢地進入市場，到那時整個行業正在消化吸收第三代技術，對于第四代移動通信系統的接受還需要一個逐步過渡的過程。另外，在過渡過程中，如果4G通信因為系統或終端的短缺而導致延遲的話，那么號稱5G的技術隨時都有可能威脅到4G的贏利計劃，此時4G漫長的投資回收和贏利計劃將變得異常的脆弱。

5、設施難以更新

在部署4G通信網絡系統之前，覆蓋全球的大部分無線基礎設施都是基于第三代移動通信系統建立的，如果要向第四代通信技術轉移的話，那么全球的許多無線基礎設施都需要經歷著大量的變化和更新，這種變化和更新勢必減緩4G通信技術全面進入市場、占領市場的速度。而且到那時，還必須要求3G通信終端升級到能進行更高速數據傳輸及支持4G通信各項數據業務的4G終端，也就是說4G通信終端要能在4G通信網絡建成后及時提供，不能讓通信終端的生產滯后于網絡建設。但根據目前的事實來看，在4G通信技術全面進入商用之日算起的二三年后，消費者才有望用上性能穩定的4G通信手機。

6、其他相關困難

因為手機的功能越來越強大，而無線通信網絡也變得越來越復雜，同樣4G通信在功能日益增多的同時，它的建設和開發也將會遇到比以前系統建設更多的困難和麻煩。例如每一種新的設備和技術推出時，其后的軟件設計和開發必須及時能跟上步伐，才能使新的設備和技術得到很快推廣和應用，但遺憾的是4G通信目前還只處于研究和開發階段，具體的設備和用到的技術還沒有完全成型，因此對應的軟件開發也將會遇到困難；另外費率和計費方式對于4G通信的移動數據市場的發展尤為重要，例如WAP手機推出后，用戶花了很多的連接時間才能獲得信息，而按時間及信息內容的收費方式使用戶難以承受，因此必須及早慎重研究基于4G通信的收費系統，以利于市場發展。還有4G通信不僅需要區分語音流量和互聯網數據，還需要具備能到數據傳輸速度很慢的第三代無線通信網絡上平穩使用的性能，這就需要通信營運商們必須能找到一個很好的解決這些問題的方法，而要解決辦法就必須首先在大量不同的設備上精確執行4G規范，要做到這一點，也需要花費好幾年的時間。況且到了4G通信真正開始推行時，熟悉4G通信業務的經驗和專門技術人才還不多，這樣同樣也會延緩4G通信在市場上迅速推廣的速度，因此到時對于設計、安裝、運營、維護4G通信的專門技術人員還須早日進行培訓。

七 4G網絡未來的發展展望

在新一代技術剛推出市場之后，更高的技術應用已經在實驗室進行研發。目前日本的NTT DoCoMo公司已經表示，4G通信的試驗網絡已經部署在公司的橫須賀研發園內，該網絡集結了試驗基站和移動終端，同時NTT DoCoMo公司還表示，4G通信服務將于2010年推出，網絡的下載速度可以達到100Mbps，上載速度為20Mbps。美國AT&T公司推出的4G通信網絡的試驗，據說可以配合目前的EDGE進行無線上傳，并通過OFDM技術達到快速下載的目的。

美國AT&T公司聲稱大約還需要五年，這項技術才能發布；再有十年左右的時間，4G才能真正投入到商用階段。在去年二月份，歐洲的四家移動設備生產商——阿爾卡特、愛立信、諾基亞和西門子組成了世界無線研究論壇(WWRF)，以研究3G以后的發展方向。

WWRF預計4G技術將在2010年開始投入應用。這一代通信技術可以將不同的無線局域網絡和通信標準，手機信號，無線電通信和電視廣播以及衛星通信結合起來，這樣手機用戶就可以隨心所欲的漫游了。目前在歐洲地區，無線區域回路與數字音訊廣播已針對其室內(Indoor)應用而進行相關的研發，測試項目包括10Mbps與MPEG影像傳輸應用，而第四代移動通信技術則將會是現有兩項研發技術的延伸，先從室內技術開始，再逐漸擴展到室外的移動通信網路。愛立信公司的一位高級官員表示，該公司在經濟不景氣的情況下不會減少研發第四代無線通訊技術的預算的，該公司的負責人同時表示，該公司的研發工作具有3-10年的前瞻性，暫時的需求不振不會使該公司放慢研究的速度。

國際電信聯盟無線電通信部也已經達成共識，將把移動通信系統同其他系統結合起來，在2010年之前是數據傳輸數率達到100Mbps。對于更高級的3G系統，ITU決定同時發展IMT-2000的兩個標準——提高數據包和聲音文件的傳輸速率——被日本NTT DoCoMo和J-Phone兩家公司采用的WCDMA將能最大達到8Mbps的下在速率，而CDMA2000系統也將達到2.4Mbps的速率。同時ITU對外發表聲明說目前第四代移動通信的頻段尚未被討論與制訂，不過原則上將會是以高頻段頻譜為主，另外也將會使用到微波相關的技術與頻段。

八 4G網絡的研究現狀

中國、日本、韓國以及歐洲等國家對第四代移動通信的研究工作已經啟動，歐洲的項目為“第六框架”，日韓兩國都是自己獨立研究，目前對4G的研究還處于初級階段，并沒有進入實質部分，還談不上頻段的劃分，ITU計劃在2004年征求第四代移動通信的方案，2010年制定出全世界統一的第四代移動通信標準。

在世界各國都在積極的對4G研究時，我們國家也不甘落后，我國對第四代移動通信的研究已經正式列入863項目，并啟動了“FuTURE計劃”。具體分3個階段實施：

2001年12月～2003年12月，開展Beyond 3G/4G蜂窩通信空中接口技術研究，完成Beyond 3G/4G系統無線傳輸系統的核心硬、軟件研制工作，開展相關傳輸實驗，向ITU提交有關建議；2004年1月～2005年12月，使Beyond 3G/4G空中接口技術研究達到相對成熟的水平，進行與之相關的系統總體技術研究(包括與無線自組織網絡、游牧無線接入網絡的互聯互通技術研究等)，完成聯網試驗和演示業務的開發，建成具有Beyond 3G/4G技術特征的演示系統，向ITU提交初步的新一代無線通信體制標準；2006年1月～2010年12月，設立有關重大專項，完成通用無線環境的體制標準研究及其系統實用化研究，開展較大規模的現場試驗。

在近幾年的研究中，我國已經取得了喜人的成果，武漢漢網高技術有限公司、華中科技大學和上海交通大學聯手攻克的全IP蜂窩移動技術是國際公認的第四代移動通信技術的核心，其數據傳輸速率是3G移動電話的50倍，能同時傳輸語音、文字、視頻圖像等不同數據類型。這使歐美移動通信技術在中國市場獨領風騷的局面將有所改變。

九 4G網絡的成功

“TD-LTE試驗網建設已經啟動，預計在今年9月份完成網絡建設和優化工作?！?011年3月25日，記者從廣東移動相關人士處了解到，年內廣州、深圳兩地的4G試驗網將達到商用水準。這意味著，在3G牌照發放兩年后，4G（第四代移動通信技術）又將粉墨登場。如果說2G時代我們被牽著走，3G時代我們跟著走，這一次，中國提出的4G技術標準（TD-LTE）將與歐美標準同步，一同引領潮流。

4G通訊的核心技術尚在研發階段，且以目前3G通訊技術應用現況為如預期熱絡的情況來看，要使3G通訊成為主流通訊應用技術還得等一等，專家便預測市場消化并完全吸收3G技術的時間約需十年左右，而接踵而至的還有往后的5G以上技術。盡管4G比起3G有著更強大的應用優勢，但目前已可見到4G在發展與往后實際應用上所以面臨的問題，但是市場不變的趨勢是，新技術和新需求將不斷出現，有朝一日4G必然會取代3G，成為新一代行動通訊的主流技術。

十 心得體會

經過這次論文的編寫，讓我了解了4G通信網絡的發展與未來，上課時雖然有大致的了解，但是還是不夠深入。對各種通信技術知識大致的了解，并不能透徹，這就要求我們在課余時間用各種實驗科技來豐富我們的事業和眼見。無論如何，現今社會發展越來越快，日新月異，我們需要與時俱進，開闊創新，好好學習，利用現有的資源學習研究，理論聯系實際才能更好地加強我們的理論學習，這樣才能更好更快的發展我們的國家，只有這樣，我們的生活才能更加幸福美好。

第二篇：移動通信技術

移動通信技術

1、移動通信的概念

2、移動通信的特點（4點）

3、移動通信的工作方式

4、移動通信系統的組成5、移動通信中編號北京

6、移動通信中發射信號的處理

7、數字信號調制

8、移動通信系統的業務

9、移動通信的組網制式

10、小區制的特點

11、小區的形狀選擇

12、信道的分類

13、信道的概念

14、頻譜分配的基本原則

15、影響頻率選擇的因素

16、同頻費用

17、多信道公用

18、話務量

19、

第三篇：移動通信技術

GSM:全球移動通訊系統Global System of Mobile communication

GPRS---General Packet Radio Service，通用無線分組業務

EDGE---Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的縮寫，即增強型數據速率GSM演進技術

UMTS---通信系統（Universal Mobile Telecommunications System）HSPA---High-Speed Packet Access高速數據信息包接入/存取技術

LTE---Long Term Evolution的縮寫，全稱應為3GPP Long Term Evolution，中文一般翻譯為3GPP長期演進技術，為第三代合作伙伴計劃（3GPP）標準，使用“正交頻分復用”（OFDM）的射頻接收技術，以及2×2和4×4 MIMO的分集技術規格。同時支援FDD（頻分雙工）和TDD（時分雙工）。

第四篇：移動通信分集技術

移動通信報告

設計題目： 分集技術 班 級： 11通信 姓 名： 學 號： 指導教師：

2014 年 12 月 10 日

分集技術

Diversity Techniques

【摘要】無線移動通信因其信道的特殊性，使得多徑現象及各種衰落極大地影響通信質量，衰落效應是影響無線通信質量的主要因素之一。為了提高系統的抗多徑性能，最有效的方法是對信號采用分集技術。分集技術因為他的良好的抗衰落性能而被視為一種有效的方法應用在移動通信系統中。分集基本思想是在相關性很小的若干個支路上載有同一消息的信號，然后通過合并技術再將各個支路信號合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。分集技術通常利用無線傳播環境中同一信號的獨立樣本之間不相關的特點，使用一定的信號合并技術改善接收信號，來抵抗衰落引起的不良影響。在第三代和第四代移動通信系統中，分集技術都已得到了廣泛應用。Abstract: Multipath phenomenon and attenuation make great effects on the quality of wireless mobile communication because of its special channel.The attenuation effect is one of the main reasons that affect the quality of wireless communication.In order to improve the anti-multipath performance of the system, the most effective method is the use of diversity techniques to signals.Because of its good resistance to attenuation, diversity has been regarded as an effective method in a mobile communication system.Diversity techniques mean carrying the same messages on different branches which have little correlation between each other, and then it will output the signal from those branches by the combining techniques, so it can reduce the probability of deep attenuation greatly in receiving terminal.Diversity techniques usually make use of the uncorrelated characteristics of same signal’s independent samples in wireless propagating environment, and improve the received signals by signal combining techniques to resist attenuation effects.In the third and forth generation mobile communication system, diversity techniques have been widely used.【關鍵詞】空間分集；合并技術；MIMO技術

Keywords: Space Diversity;Combining Techniques;MIMO Techniques

【正文】

一、分集技術基本原理

“分集”背后的主要思想是提供發射到接收機信號的不同復制信號。如果不同復制信號獨立的衰落，所有發射信號的復制信號同時深衰落的可能性就會降低[1]。因此分集的基本原理就是通過多個信道（時間、頻率或者空間）接收到承載相同信息的多個復制信號，由于多個信道的傳輸特性不同，信號多個復制信號的衰落就不會相同。這樣，接收機就可以可靠地用這些接收信號解碼發射信號。

分集技術實現的必要條件是在接收端必須能夠接收到承載相同信息且在統計上相互獨立(或近似獨立)的若干不同的復制信號。而不同復制信號的獲得可以通過不同的方式，比如空間、頻率、時間等，它主要是指使用不同的方法有效的區分接收到的含同一信息內容但統計上獨立的信號。發射的復制信號可以通過不同的方式發送，例如，它可以在不同的時間間隙，以不同的頻率，不同的極化或不同的天線發射。目的是通過獨立的衰落發送兩個或更多的復制信號。既然所有的獨立路徑同時遭受深衰落的可能性減小，那么只要使用適當的合并方法，就會降低誤差概率。

整體看來，分集技術主要包括兩個方面的內容：一是分散傳輸,即研究如何把要發送的信號分散了開來，使接收機能夠獲得多個互不相關的、攜帶同一信息的信號；二是集中處理,即研究如何把接收機收到的多個互不相關的衰落信號進行恰當的合并以獲得最大信噪比，降低衰落的影響。

二、分集技術主要分類

分集技術包括分散發射技術和合并接收技術，分散發射技術主要包括空間分集技術（Space Diversity Techniques），時間分集技術（Time Diversity Techniques），頻率分集技術(Frequency Diversity Techniques)。合并接收技術主要包括選擇式合并技術(SC: Selection Combining Techniques)，最大比合并技術（MRC: Maximal Ratio Combining Techniques），等增益合并技術(EGC: Equal Gain Combining Techniques)等。

（一）、分散發射技術

（1）空間分集

使用多個天線來獲得分集的方法是空間分集，空間分集正是利用不同信道上衰落統計特性上的差異來實現抗信道選擇性衰落的功能。

空間分集分為空間分集發送和空間分集接收兩個系統。其中空間分集接收是在空間不同的垂直高度上設置幾副天線，它是利用多副接收天線來實現的。接收端天線之間的距離條件要求d≥λ/2（λ為工作波長）[2]，這樣就降低了信道衰落的影響，并在一定程度上改善了傳輸的可靠性。

圖1-1 空間分集結構

空間分集接收的優點是分集增益高，缺點是還需另外單獨的接收天線。為了克服這個缺點，又生產出定向雙極化天線。利用兩個在同一地點、極化方向相互正交的天線發出的信號呈現出互不相關衰落特性的特點，在發射端同一處裝上垂直極化和水平極化兩副發射天線，在接收端同一地點裝上垂直極化和水平極化兩副接收天線，就可以得到兩路衰落特性互不相關的極化分量Ex和Ey。

圖1-2 極化分集結構

這種方法的優點是它只需一根天線，結構緊湊，節省空間，缺點是它的分集接收效果低于空間分集接收天線。（2）時間分集

用不同的時間間隙來形成分集，叫做時間分集。時間分集是將同一信號在相隔一定的時間內多次重發，只要各次發送時間間隔足夠大，則各次發送降格出現的衰落將是相互獨立統計的。時間分集正是利用時間上衰落統計特性上的差異來實現抗時間選擇性衰落的功能。為了保證重復發送的數字信號具有獨立的衰落特性，重復發送的時間間隔應該滿足：

公式中：fm為衰落頻率，v為移動臺運動速度。

時間分集與空間分集相比較，優點是減少了接收天線及相應設備的數目，缺點是占用時隙資源增大了開銷，降低了傳輸效率。（3）頻率分集

頻率分集使用不同的載波頻率獲得分集，復制信號從不同的載波頻率上發射，然后在接收端對接收信號進行合成或選擇，以減輕衰落影響。頻率分集正是利用不同頻段衰落統計特性上的差異，來實現抗頻率選擇性衰落的功能。所謂頻率不相關的載波是指當不同的載波之間的間隔大于頻率相干區間，即載波頻率的間隔應滿足:

公式中：△f為載波頻率間隔，Bc為相關帶寬，△Tm為最大多徑時延差。同空間分集系統一樣，在頻率分集系統中要求頻率相關性較小，這樣才可以獲得較好的頻率分集改善效果。在一定的范圍內兩個微波頻率f1與f2相差，即頻率間隔△ f=f2-f1越大，兩個不同頻率信號之間衰落的相關性越小。頻率分集與空間分集相比較，其優點是在接收端可以減少接受天線及相應設備的數量，缺點是要占用更多的頻帶資源。

無論何種分集方式，都是利用在不同的傳播條件下，幾個微波信號同時發生深衰落的概率小于單一微波信號同一衰落深度的概率來取得分集改善效果的。

（二）、合并接收技術 合并方法都可以歸結為下面的公式 由公式可知：合并技術的關鍵就是確定加權值。合并時采用的準則與方式主要分為四種：選擇式合并(SC: Selection Combining)、最大比值合并（MRC: Maximal Ratio Combining）、等增益合并(EGC: Equal Gain Combining)等。（1）選擇式合并（擇優錄?。3]

選擇式合并系統采用選擇式合并技術時，N 個接收機的輸出信號先送入選擇邏輯，選擇邏輯再從N 個接收信號中選擇具有最高基帶信噪比的基帶信號作為輸出。選擇式合并的特點是實現簡單。（2）最大比值合并（區別對待）

在接收端由多個分集支路，經過相位調整后，按照適當的增益系數，同相相加，再送入檢測器進行檢測。在接收端各個不相關的分集支路經過相位校正，并按適當的可變增益加權再相加后送入檢測器進行相干檢測。其譯碼過程簡單、易實現。

（3）等增益合并（一視同仁）

等增益合并原理等增益合并也稱為相位均衡，僅僅對信道的相位偏移進行校正而幅度不做校正。等增益合并不是任何意義上的最佳合并方式，只有假設每一路信號的信噪比相同的情況下，在信噪比最大化的意義上，它才是最佳的。

三、MIMO分集

鑒于分集技術的抗衰落特性，它成為MIMO技術的重要組成部分。MIMO多輸入多輸出技術（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）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，使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質量[4]。它能充分利用空間資源，通過多個天線實現多發多收而不會增加頻譜資源，并減小了以往增加天線發射功率對其他接收電臺造成嚴重干擾的情況。分集技術的使用不僅可以成倍的提高系統信道容量，而且極大的減弱了多徑衰落對無線通信造成的影響，顯示出明顯的優勢、因此它被視為下一代移動通信的核心技術[5]。

四、總結

總體看來，移動通信的傳輸效率主要還是受到多徑衰落的制約，這嚴重影響了無線通信質量。通過對上述多種發射分集技術的介紹和分析可知，在復雜的無線信道下各發射分集技術的目的均對信息傳輸的有效性起到了重大作用。在對分集技術有了大致的了解之后，我覺得抗衰落的解決思想和方法還是比較好理解的，也是容易想到的，但是困難的是我們如何把這些想法運用到科研領域中去，可能一個簡單的想法在科技領域得到實施之后都會是一項重大的技術突破。本次學習中遇到的難點主要是對一些關鍵技術，核心技術上的理解和認識還不夠。

了解了分集技術之后，我想到：由于工作特點和性能不盡相同，因此各發射分集技術在不同的環境條件下所起的作用也有所不同。為了在不同的條件下使用相應較有效的分集技術，我覺得可以在發送有效信息之前，先向接收設備發送一段簡單的測試信息，即判斷移動接收臺所處環境條件，對反饋回來的測試信息進行分析，選擇當前環境下的最優發射分集技術?；蛟S可以通過其他比較先進的技術手段檢測移動接收機的環境位置，大致的思想就是多個分集方式可以靈活多變，自由切換，略有貼近智能選擇的意思，而不必某個站點或者某項技術方案中只含有特定的一種分集技術。

[1] 龔建民，劉崇春.多入多出通信系統原理 [M] 科學出版社 2010：09 [2] 鄧明.無線通信系統中的空間分集技術研究[D] 科技信息 2006：13 [3] 閻毅.無線通信與移動通信技術［M］清華大學出版社2013： [4] 林云.MIMO技術原理及應用［M］.人民郵電出版社.2010:216 [5] 胡健棟.現代無線通信技術［M］.機械工業出版社.2003:13

第五篇：移動通信技術復習題

一、填空：

1.移動通信可采用的多址技術有FDMA、TDMA、CDMA SDMA。

2、按無線設備工作方式的不同，移動通信可分為單工、雙工和單雙工三種方式。

3.CDMA系統有硬切換、軟切換和更軟切換換三種切換方式。

4、移動通信網按服務區域覆蓋的大小可分為兩大類：小容量的大區制和 大容量的小區制。

5、大容量移動電話系統的信道共用方式為專用呼叫信道方式。

6.第三代移動通信采用IMT-2000系統，工作在2000MHZ頻段；其三大技術體制為 W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。

7.GSM基站子系統由 BSC和 BTS組成，它通過 UM接口直接與移動臺相連。

8.第三代移動通信的速率要求是：車載環境，最高速率應達 144kb/s；步行環境，最高速率應達348kb/s，室內環境，最高速率應達 2m/s。

9、第三代移動通信采用 IMT-2000系統，其三大技術體制為 W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。

10、GSM系統從MS切換至SDCCH信道時開始進行通話測量，并在SACCH信道上傳送移動臺的測量報告和BSC對MS的功率調節及TA值信令信號，在FACCH信道上完成切換。

11.我國GSM系統采用頻段為900M時，可分為 124個頻道，每個頻道收、發頻差為 45MHZ，跳頻速率為217次/s。

12、GSM網絡中唯一識別移動臺的號碼是IMSI，而在公共電話交換網中唯一識別移動臺的號碼是MSISDN。

13.GSM的網絡子系統NSS由MSC、HLR、VLR和 AUC等部分組成。和

14、GSM網絡交換子系統由MSC、HLR、VLR、AUC、EIR組成15.GPRS核心網最重要和最基本的兩個網元是 SGSN 和GGSN。

16、GPRS的含義是通用無線分組任務。

17、分集技術的作用是抗衰落，主要有時間分集、頻率分集、空間分集等。

二、選擇題

1.GSM系統采用TDMA，每個載波分為（B）時隙。

A、4B、8C、16D、322、交織編碼屬于無線通信的（B）

A、信源編碼B、信道編碼C、調制D、解調

3.惡意呼叫識別屬于（C）補充業務。

A、呼叫提供類 B、呼叫完成類 C、號碼類 D、呼叫限制類

4、當基站收發信天線采用120度定向天線時，一個小區分為（B）個扇區。

A、1B、3C、6D、12

5.GSM1800收發頻率間隔為（A）。

A、95MHz B、45MHz C、35MHz D、25MHz6、移動用戶漫游到一個新的編號區時，由VLR給它分配

（A）號碼。

A、MSRNB、MSISDNC、TMSID、IMSI

7.GSM系統中對全網進行監控和操作的功能實體是（D）。

A、HLRB、OSSC、AUCD、OMC8、語音編碼屬于無線通信的（A）

A、信源編碼B、信道編碼

C、調制D、解調

9.WAP不能提供的服務為（A）。

A、無線電話應用 B、移動互聯網接入及內容服務 C、基于PUSH技術的主動服務 D、視頻信息傳輸

10、基站控制器與基站收發信臺之間的接口稱為（C）接口。

A、A接口B、B接口

C、Abis接口D、Um接口

11.移動臺可以任意移動但不需要進行位置更新的區域稱為（C）。

A、小區 B、基站區 C、位置區 D、MSC區

12、用戶鑒權鍵是指（B）。

A、KcB、KiC、RANDD、SRES

13.IS-95 CDMA系統的雙模式含義是能以（C）方式工作。

A、模擬時分 B、模擬頻分C、碼分擴頻 D、頻分雙工

14、由我國自主研發并被（ITU）采納的3G標準是(C)

A、WCDMAB、CDMA2000

C、TD-SCDMAD、CDMA

15.GPRS系統可以提供高達（C）的理論數據傳輸速率。

A、14.4Kb/s B、115.2Kb/sC、171.2Kb/s D、384Kb/s16、位置更新過程是由下列誰發起的(C)

A、移動交換中心B、VLR

C、MS(移動臺)D、基站收發信臺

17.CDMA系統中，軟切換是指（A）。

A、不同基站NodeB間切換 B、同基站不同扇區間切換C、不同RNC間切換 D、異頻切換

18、移動臺可以任意移動但不需要進行位置更新的區域稱為（C）。

A、小區 B、基站區 C、位置區 D、MSC區

19.第3代移動通信系統與第2代移動通信系統的主要區別是（C）。

A、傳播的開放性 B、信道的時變性 C、業務的多媒性 D、多個用戶之間的干擾

20、GSM1800收發頻率間隔為（A）。

A、95MHz B、45MHz C、35MHz D、25MHz

21.在GSM系統中，基站（BTS）與手機（MS）之間接口是：（C）

A、A接口 B、Abis接口 C、Um接口 D、E接口

22、GSM系統采用TDMA，每個載波分為（B）時隙。

A、4B、8C、16D、3223、當基站收發信天線采用120度定向天線時，一個小區分為（B）個扇區。

A、1B、3C、6D、1224、為了對抗小區之間的同道干擾和鄰道干擾，主觀上限定了接收質量的指標，即射頻信號對于干擾信號的比值。稱為（C）。

A、信噪比B、再用距離C、射頻防護比D、保護比

25、在時分雙工（TDD）方式中，上下行幀都在（C）的頻率上。

A、不同B、25kHzC、相同D、9個

26、在時分雙工（TDD）方式中，上下行幀都在（C）的頻率上

A、不同B、25kHzC、相同D、9個

27、交織編碼與糾錯編碼都屬于無線通信的（B）

A、源編碼B、信道編碼

C、調制D、解調

28、當漫游用戶進入某個MSC區域時，必須想與該MSC相關的（A）登記，并分配一個移動用戶漫游號碼。

A、VLRB、HLRC、AUCD、OMC29、使MS保持頻率同步的邏輯信道是（D）

A、BCCHB、CCCHC、FACCHD、FCCH30、每個基站采用三副120。扇形定向天線，分別覆蓋三個相鄰小區的各三分之一區域。這就是所謂（B）。

A、中心激勵B、小區分裂C、角度分集D、頂點激勵

三、判斷題

1.在移動通信系統中，相鄰小區不允許使用相同頻率，否則會產生同頻干擾。（×）

2.完成城市高密度區室內覆蓋最好的方法是建筑物內設直放站。（∨）

3、TDD稱為時分雙工，收發信號在時間上分開互不干擾，被廣泛地用于GSM系統。（×）

4、一個BSC可以連接到多個MSC上。（×）

5.CDMA為干擾受限系統，當系統中增加一個通話用戶時，所有用戶的信噪比會下降。（∨）

6.在實際工程建設中，GSM1800基站和GSM900基站一般都不能共址建設。（×）

7、GPRS采用分組數據計費功能，即根據數據量來計費。（∨）

8、在GSM向WCDMA的演進過程中，核心網和無線接入網部分都可以平滑演進。(×)

9.光纖在機柜外走線的時候，如果兩個機柜距離很近，可以不采用保護套管進行防護。(×)

10.在GSM向WCDMA的演進過程中，核心網和無線接入網部分都可以平滑演進。(×)

11、CDMA網的無線同步通過GPS接收天線，采用GPS同步方式。（∨）

12、移動臺的位置更新是由網絡發起的。（×）

13.小區是移動網絡中最小的區域單位，每個小區都會被分配一個全球唯一的識別碼。（∨）

14.在移動通信中通常將陰影效應造成的衰落稱為慢衰落，多徑效應造成的衰落稱為快衰

落。（∨）

15、同一無線通信系統的收發信機有隔離度要求，不同系統間則沒有要求。(×)

16、GSM中鑒權和加密是兩個獨立的處理過程，兩者之間沒有任何的關聯。(×)

17、GSM系統的A接口定義為移動臺與基站收發信臺之間的通信接口。（×）

18、GSM采用與GPRS相同的頻段。（∨）

19、GSM系統中，鑒權的目的是防止無權用戶接入系統，及認證用戶識別卡SIM卡的有效性。（∨）

20、臨時移動用戶識別碼（TMSI）只限于在移動用戶當前訪問位置區使用。（∨）

21、GSM中，話音激活技術采用一種自適應門限話音檢測算法。當發端判斷出通話者暫停通

話時，就關閉發射機。（∨）

22、GSM系統中的用戶在越區時也可以采用軟切換。（×）

23、一個區群內的不同小區頻率可以重復使用。（×）

24、GSM900和DCS1800的載頻間隔和雙工距離都是一樣的。（×）

25、在CDMA系統中隨著用戶數量的增加，用戶通話質量隨之下降。（∨）

26、GPRS是GSM向3G系統演進的重要一環，故又把它稱為“2.5代技術”。（∨）

27、在實際工程建設中，GSM1800基站和GSM900基站一般都不能共址建設。（×）

28、MSC具有交換、計費、業務提供的功能。(∨)

29、GSM900和DCS1800的載頻間隔和雙工距離都是一樣的。（×）

30、CDMA為干擾受限系統，當系統中增加一個通話用戶時，所有用戶的信噪比會下降。（∨）

四、簡答題：

1.說明GSM系統中MSC的作用。

2、什么是動態信道分配，有何優點

3、為什么CDMA系統容量稱為“軟容量”

4.移動通信的切換由哪三個步驟來完成五、計算應用題：

1、某移動通信系統，每天每個用戶平均呼叫10次，每次占用信道平均時間80s，呼損率要求10%，忙時集中率K=0.125。

問：（1）給定14個信道能容納多少用戶數？（取整數）

（2）系統的信道利用率是多少？（保留兩位小數）

愛爾蘭表

2、在GSM系統中，語音信道的信道編碼采用了（2，1，5）卷積編碼器，已知生成多項式為g1(x)=(31)8，g2(x)=(33)8，試畫出此編碼器的電路圖，其編碼效率是多少？