4g通信技术4g通信技术论文Word格式.docx
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3、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）OFDMA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...........................................3
5.1WiMAX（802.16e）............................................3
5.2LTE（LongTermEvolution）..................................3
5.3UMB（UltraMobileBroadband）...............................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
题目：
专业：
通信工程
姓名：
学号：
2021041B0237
指导教师：
邓莉
通信工程概论（4G移动通信）
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
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
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。
（3）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，WiMAXForum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（AccessServiceNetwork,ASN）及连接服务网络（ConnectivityServiceNetwork,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（LongTermEvolution）
LTE全名是LongTermEvolution，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3GPPRelease8的技术规范。
LTE标准的发展过程可分为研究项目（studyitem）和工作项目（workitem）两个阶段。
（1）、研究项目（studyitem）阶段在2021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（workitem）阶段在2021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2021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（P1）技术已经在2021年开始商用，2021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2021年～2021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2021～2021年之间。
最后从HSPA+演进到LTE。
（b）TD-SCDMA→LTE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2021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ADSL相提并论，尤其在存取时间、频谱效率及数据传输量都有改善，网络投资成本也能因此降低。
3.UMB（UltraMobileBroadband）
UMB是CDMA2000系列标准的演进升级版本，可以在1.25MHz和20MHz间以约150KHz的频率增量灵活部署，支持频段包括450MHz、700MHz、850MHz、1700MHz、1900MHz、1700/2100MHz、1900/2100MHz（IMT）和2500MHz（3G扩展频段），主要由CDMA业界所主导，其可与现有的CDMA20001X和1xEV-DO系统兼容，但在数据传输速率、延迟性、覆盖度、移动能力及布建弹性等方面都更具优势。
UMB是CDMA2000标准家族中的最新成员，属于OFDMA解决方案;
该标准使用先进的控制与信令机制、无线电资源管理（RRM）、适应性反向链路（RL）干扰管理和先进的天线技术，如MIMO、SDMA和波束形成技术。
UMB解决方案可提供先进的移动宽带服务，在频谱的一端提供经济、低潜伏时间的语音业务，而在另一端提供潜伏时间敏感、宽带的数据通信。
另外UMB也能够带来更大的频宽、频段和波段选择范围，以及网络的可升级性和灵活性，并能使纯IP以及各类可变包长的数据传输速度达到比目前商用系统更高的数量级，能够从根本上提高用户体验和增强运营商的赢利能力。
六、4G网络的发展趋势
从4G的发展前景看，0FDM和智能天线等核心技术外还包含一些相关技术：
（1）除交互干扰抑制和多用户识别：
待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分。
它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动电话系统，消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰，确保接收高质量信号。
这种组合将满足更大用户容量和覆盖范围，大大减少网络基础设施的部署，确保服务质量。
（2）可重构性自愈网络：
4G无线网络中将采用智能处理器，可处理节点故障或基站超载。
网络各部分采用基于知识解答装置，可纠正网络故障。
（3）微无线电接收器：
未来4G中要研究的另一重点，它是嵌入式无线电采用此技术，功耗是采用现有技术的l/10～1/100。
目前世界发送国家都正在积极进行4G技术规格的研究制定，以期在全球4G规格制定中享有发言权。
4G的各项运行标准将由国际电信联盟（ITU）电信标准局决定。
新一代无线通信技术在美国及日本等发达国家已经进入密集的研发和市场化阶段。
新的研究包括网络结构、用户切换和漫游等移动环境下的系统实现方案，从而实现用户的大范围移动，这种技术路线是当前国际上设计第四代移动通信系统的主要思路。
七、心得体会
要使第四代移动通信系统能投入实际应用，就需要对现有的移动通信基础设施进行更新改造，首先需要解决无线系统中的移动性管理和核心网的移动IP技术等问题，当然还有4G的标准问题。
网络层移动性是4G移动性管理的关键，移动性通常涉及到在不同网段间漫游的移动用户，数据链路层的移动性支持通常限制在同类网络之间。
移动IP代表了一种简单而且可以升级的全球移动性方案。
但是，对于第四代移动通信系统而言，它缺乏实时位置管理和快速无缝切换机制的支持。
要解决这些问题，必须采用新的网络结构和管理路由优化方案，需要采用高效的发送和切换协议，这些协议必须能很好地解决数据丢失和延迟的问题。
4G是人类有史以来最复杂的技术系统。
要顺利全面地实施4G通信还将遇到一些困难，其发展将面临极大的市场压力。
目前世界发达国家正积极进行4G技术规格的研究制定，研究包括网络结构、用户切换和漫游等移动环境下的系统实施方案，从而实现用户的大范围移动。
因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。
[1].李引凡.OFDM技术原理及其应用.网络通信,2021
[2].赵婧华.OFDM——第四代移动通信的技术核心.电信建设，2001
[3].谢新梅,黄俊钦,4G无线通信系统及其关键技术分析,2021
[4].昊薇,王晟.第四代移动通信系统,电信工程技术与标准化,2002
4G网络通信技术研究
摘要
通信技术日新月异，给人们带来不少享受。
随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、在我们还没有完全享受3G移动通信系统商所带来服务的同时，4G移动通信技术的研究已经在逐步的进行着。
本文简要分析了：
（1）4G的网络结构：
（2）4G的关键技术，如OFDM，软件无线电，只能天线技术，MIMO技术。
（3）比较了3G和4G不同指标，分析了3G和4G采用的不同技术。
（4）初步探讨了4G的现状和发展。
4G，网络通信
AbstractThecommunicationtechnologyadvances,tobringalotofenjoyment.Withthedemandfordatacommunicationsandthedevelopmentofmultimediaservicestomeetthemobiledata,aswehavenotfullyenjoythe3Gmobilecommunicationsystemsbroughtaboutbytheserviceprovidersatthesametime,4GMechnologyCommunicationTechnologieshasbeenengagedingradually.Thispaperanalyzes:
（1）4Gnetworkstructure;
（2）4GKeytechnologiessuchasOFDM,softwareradio,smartantennatechnology,MIMOtechnology,（3）tocomparethedifferentindicatorsof3Gand4G,3Gand4Gareanalyzedusingdifferenttechniques.（4）discussedthestatusanddevelopmentof4G.
Keywords:
4G,networkcommunication
摘要..........................................................................................................错误!
未定义书签。
目录............................................................................................................................................2
前言............................................................................................................................................2
第一章4G网络结构.......................................................................................错误!
1.1三层网结构................................................................................错误!
1.2物理层.......................................................................................错误!
第二章4G网络中的关键技术......................................................................错误!
2.1OFDM..........................................................................................错误!
2.2软件无线电..............................................................................错误!
2.3智能无线技术（SA）..............................................................错误!
2.4多输入多输出（MIMO）技术...............................................错误!
2.5基于IP的核心网.....................................................................错误!
第三章3G与4G的比较6
3.1核心阅读...................................................................................错误!
3.2技术指标方面............................................................................错误!
3.3技术方面...................................................................................错误!
3.4速度方面......................
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