4G移动通信技术

《能力拓展训练》报告题目：4G移动通信技术专业班级：通信0702班学生姓名：刘磊指导教师：撒继铭武汉理工大学信息工程学院2010年7月11日武汉理工大学《基础强化训练》报告《能力拓展训练》任务书学生姓名：刘磊专业班级：通信0702班指导教师：撒继铭工作单位：信息工程学院题目:4G移动通信技术课程设计目的：《能力拓展训练》主要目的是安排学生进行与专业有关的综合性设计和研究，开展专题调研、探索、研究和设计，培养学生综合应用所学知识分析问题、解决问题的能力；锻炼学生查询文献资料、灵活运用知识、有效开展科学研究的能力；提高学生的综合素质。根据本专业需求和特点，需要在通信专业知识、实验技能和研究能力方面进行综合提高，使学生对专业综合及专业前沿知识有较为全面的了解和掌握，能够运用相关仪器和软件进行实验和模拟分析专业问题。课程设计内容和要求：对4G移动通信技术的发展与现状相关课题和问题进行调研，查阅资料，分析问题，设计和比较方案，进行综合分析、实验或仿真并得出结论，写出研究报告。初始条件：武汉理工大学图书馆及图书馆网站上的“电子资源导航”。中国期刊网。时间安排：第19周，安排设计任务；第20周，完成课题研究、报告书写以及答辩；指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《基础强化训练》报告目录摘要........................................................................IAbstract....................................................................II1概述......................................................................124G移动通信网络............................................................133G和4G的比较.............................................................13.1技术指标方面的对比...................................................13.2技术方面的对比.......................................................244G移动通信的关键技术......................................................34.1OFDM.................................................................34.1.1OFDM原理简介...................................................34.1.2OFDM技术的优点.................................................44.1.3OFDM技术存在的不足.............................................64.2软件无线电...........................................................64.3智能天线技术(SA).....................................................84.4多输入多输出(MIMO)技术...............................................94.4.1空间复用技术...................................................104.4.2发送分集和接收分集.............................................1154G面临的困难.............................................................126我国4G的发展............................................................127总结（心得体会）..........................................................148参考文献..................................................................15武汉理工大学《基础强化训练》报告I摘要4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。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。在还没有完全享受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。该文简要分析了：(1)4G的网络结构；(2)比较了3G和4G不同指标，分析了3G和4G采用的不同技术。(3)4G的关键技术，如OFDM，软件无线电，智能天线技术，MIMO技术。(4)初步探讨了4G的现状和发展。关键词：3G；4G；OFDM；软件无线电；智能天线；MIMO技术；网络武汉理工大学《基础强化训练》报告IIAbstract4Gisthefourthgenerationmobilecommunicationandtechnologyforshort,isa3GandWLANinoneandbeabletotransmithighqualityvideoimagesandimagetransmissionqualitycomparabletohigh-definitiontelevisiontechnologyproducts.4Gsystemisableto100Mbpsspeeddownload2000timesfasterthandial-up,uploadspeedcanreach20Mbps,andcansatisfyalmostanyuserdemandforwirelessservices.Whiletheuserismostconcernedaboutprice,4Gandfixedbroadbandnetworkscomparableinprice,andbillingmoreflexible,theusercandeterminebasedontheirneedstheservicesrequired.Inaddition,4GDSLandcablemodeminplacenotcoveredbythedeployment,andthenextendedtotheentireregion.Intheabsenceoffullenjoymentof3Gmobilecommunicationsystemsbroughtaboutbyserviceprovidersatthesametime,4Gmobilecommunicationstechnologyhasbeencarriedoutinstep-by-step.Inthispaper,abriefanalysisof:(1)4Gnetworkstructure;(2)comparisonofdifferentindicatorsof3Gand4G,3Gand4Ganalysisofthedifferenttechnologiesused.(3)4GkeytechnologiessuchasOFDM,softwareradio,smartantennatechnology,MIMOtechnology.(4)discussedthecurrentsituationanddevelopmentof4G.Keywords:3G;4G;OFDM;SoftwareDefinedRadio;IntelligentAntenna;MIMOTechnology;Network武汉理工大学《基础强化训练》报告11概述第三代移动通信(3G)的各种标准和规范已逐步形成，并开始应用，但目前大多数国家运营的仍然是2G或2．5G的移动通信系统。3G系统实际所能提供的速率为384kbps，远低于标称的最高速率2Mbps，难以满足用户13益增长的需求。因此在3G系统还没有大规模投入使用的情况下，国内外移动通信领域的专家已经开始进行4G(或B3G)系统的研究和开发工作。24G移动通信网络可以从以下几方面来描述第四代移动通信系统：a．新的频段(比如5—8GHz或更高)上的无线通信系统，基于分组数据的高速率传输(50Mbps以上)，承载大量的多媒体信息，具有非对称的上下行链路速率等功能；b．“全球统一”(包括卫星部分)的通信系统，基于全新网络体制的系统，能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝”链接，使得用户能够自由地在各种网络环境间无缝漫游；c．融合了数字通信、数字音／视颇接收(点播)／和因特网介入的崭新的系统，用户能够自由的选择协议、应用和网络，让应用业务提供商(ASP)及内容提供商(SP)提供独立于操作的业务及内容。33G和4G的比较由于目前3G采用很多先进性的技术,将来4G在很大程度上进一步融合3G现有的技术。比如，智能天线，软件无线电，联合检测，功率控制等。虽然4G继承了3G的许多技术，但是在指标和技术方面有诸多区别。3.1技术指标方面的对比3G提供了高速数据,在图象传输上，其静止传输速率达到2Mbps,高速移动时武汉理工大学《基础强化训练》报告2的传输速率达到114Kbps,慢速移动时的传输速率达到384kbps,带宽可以达5MHz以上UMT采用WCDMA技术,利用正教码区分用户,有FDD和TDD两种双工方式。4G的性能指标是:a)数据速率从2Mbps到100Mpbs；b)容量达到第3代系统的5～10倍,传输质量相当于甚至优于第3代系统。广带局域网应能与宽带综合业务数据网(B-ISDN)和异步传送模式(ATM)兼容,实现广带多媒体通信,形成综合广带通信网；c)条件相同时小区覆盖范围等于或大于第3代系统；d)具有不同速率间的自动切换能力,以保证通信质量；e)网络的每比特成本要比第3代低。3.2技术方面的对比a)3G的关键技术是CDMA技术，而4G采用的是OFDM技术。OFDM可以提高频谱利用率，能够克服CDMA在支持高速率数据传输时信号间干扰增大的问题；b)在软件无线电方面，4G对3G中的软件无线电技术进行升级，满足4G中无线接入多样化要求，使得3G中无线接入标准不统一的问题得以解决。同时在4G中，实现软切换和硬切换相结合，对3G中的软件无线电基础上通过增加相应的硬件模块,对相应的软件进行升级使他们最终都融合到一起,成为一个统一的标准,实现各种需求的功能；c)3G网络采用的主要是蜂窝组网,4G采用全数字全IP技术，支持分组交换，将WLAN，Bluetooth等局域网融入广域网中。在4G中提高智能天线的的处理速度和效率。在TD－SCDMA采用智能天线的基础上，对相关的软件和算法加以升级，增加一些接口协议来满足4G的要求；d)4G系统也使用了许多新技术,包括超链接(ultra2connectivity)和特定无线网络技术、动态自适应网络技术、智能频谱动态分配技术以及软件无线电技术；e)在功率控制上,4G比3G要求更加严格,其目的是为了满足高速