第一篇：移动通信3G技术论文
移动通信3G技术分析浅谈
2008080304133 谭绍维
3G第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是第三代移动通信技术的简称是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。代表特征是提供高速数据业务。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA等数字手机(2G)，第三代手机（3G）一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统,未来的3G必将与社区网站进行结合，WAP与web的结合是一种趋势，目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。3G third generation mobile communication technology(3rd-generation, 3G), is the third generation of mobile communication technology is the support for high-speed data transmission in cellular mobile communication technology.The 3G service can simultaneously transmit voice and data information, rate of hundreds of more than kbps.A representative feature is to provide high-speed data business.Relative to the first generation analog mobile phone(1G)andthe second generation of GSM, CDMA and other digital mobile phone(2G), the third generation mobile phone(3G)generally speaking, refers to the wireless communication and Internet and other multimedia communications with a new generation of mobile communication system, the future 3G will and community website, WAP and web combination is a kind of trend, at present there are four kinds of standard 3G: CDMA2000, WCDMA, TD-SCDMA, WiMAX.W-CDMA也称为WCDMA，全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。
CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，它是由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。
TD-SCDMA全称为Time Division-Synchronous CDMA(时分同步CDMA)，该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出，但技术发明始祖于西门子公司，TD-SCDMA具有辐射低的特点，被誉为绿色3G。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内地庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD—SCDMA标准。该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。军用通信网也是TD-SCDMA的核心任务。
WiMAX 的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，又称为802•16无线城域网，是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后，由于成本较低，将扩大宽带无线市场，改善企业与服务供应商的认知度。
随着3G技术的快速发展，越来越多的传统互联网用户开始使用移动互联网服务，甚至于一些不用互联网的用户也开始享用移动互联网服务。因为移动互联网的出现正在极大的改变人们在信息时代的社会生活。移动音乐、手机游戏、视频应用、手机支付、GPS定位等丰富多彩的移动互联网应用正在飞速的发展。3G网络发展体现了宽带化和融合的趋势。3G终端发展则体现了应用平台的开放性、低功耗高能量、双多/模终端、智能终端等趋势。3G业务发展则体现了与2G/2.5G业务的继承性，及向其他无线网络、固网及广播电视网业务领域的扩张性特点,必将领跑移动通信技术的新革命。
第二篇：移动通信技术
GSM:全球移动通讯系统Global System of Mobile communication
GPRS---General Packet Radio Service，通用无线分组业务
EDGE---Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的缩写，即增强型数据速率GSM演进技术
UMTS---通信系统（Universal Mobile Telecommunications System）HSPA---High-Speed Packet Access高速数据信息包接入/存取技术
LTE---Long Term Evolution的缩写，全称应为3GPP Long Term Evolution，中文一般翻译为3GPP长期演进技术，为第三代合作伙伴计划（3GPP）标准，使用“正交频分复用”（OFDM）的射频接收技术，以及2×2和4×4 MIMO的分集技术规格。同时支援FDD（频分双工）和TDD（时分双工）。
第三篇：移动通信技术
移动通信技术
1、移动通信的概念
2、移动通信的特点（4点）
3、移动通信的工作方式
4、移动通信系统的组成5、移动通信中编号北京
6、移动通信中发射信号的处理
7、数字信号调制
8、移动通信系统的业务
9、移动通信的组网制式
10、小区制的特点
11、小区的形状选择
12、信道的分类
13、信道的概念
14、频谱分配的基本原则
15、影响频率选择的因素
16、同频费用
17、多信道公用
18、话务量
19、
第四篇：移动通信技术论文
浅谈5G移动通信技术
摘要
2013年12月，我国工信部正式向三大运营商发放4G牌照，4G在中国正式走向商用。在4G技术刚刚走向商用，全球4G建设部署方兴未艾之时，5G的研发工作已经如火如荼，2013年2月，欧盟宣布，将拨款5000万欧元，加快5G移动技术的发展，计划到2020年推出成熟的标准。三星表示，其5G网络已成功在28千兆赫（GHz）波段下达到了1Gbps，相比之下，当前的第四代长期演进（4GLTE）服务的传输速率仅为75Mbps。2013年4月8日博鳌亚洲论坛，中国移动战略决策咨询委员会主任王建宙表示，从全球情况来看，4G快速发展已成为现实，5G的研究也在快速展开和成熟。
关键词 5G、性能特点、发展动力、演进、无线传输、无线网络
A Brief Introduction of the Fifth Generation Mobile Communication
Abstract：In December 2013, our industry and issuing 4G licenses in China, 4G officially into the commercial formally to the three operators Ministry of Information.4G technology is only in business, construction rising global deployment of 4G, 5G research work has been in full swing, in February 2013, the EU announced 50 million euros in funding to accelerate the development of 5G mobile technology, plans to launch a mature standard 2020.Samsung said it has successfully issued 5G network to 1Gbps 28000 MHz band(GHz), compared to the current fourth-generation Long Term Evolution(4GLTE)transfer rate of service is only just 75Mbps.Boao Forum for Asia, April 8, 2013 were, director Wang China Mobile said the strategic decision of the Advisory Committee, from a global perspective, the rapid development of 4G has become a reality, 5G research is still in the rapid expansion and maturation.Key Words: 5G, performance characteristics, the development of dynamic evolution, wireless transmission, wireless network
1、简要介绍
二十一世纪以来，智能终端的普及以及移动业务应用的蓬勃发展，促使移动互联网呈现出爆炸式发展趋势，统计数据表明，无线业务流量以每年接近100%的速度增长，这意味着未来十年，无线数据流量将增长1000倍。数据表明，2020年后，现阶段正在部署的4G技术已经无法满足日益增长的移动互联网和物联网业务的发展需求。这正是5G发展的主要驱动力，未来的5G将服务于人们日常学习工作生活的方方面面，如：无线支付、移动办公、智能家居、位置服务、远程医疗等等。同时，也将与电网、交通、医疗、家居等传统行业深度融合，衍生出大量以物为主体的终端。这些都对未来的5G的性能指标提出了更多，更高的要求，与4G相比，除了速率、时延等传统的空口性能指标需要进一步提升外，还需要考虑用户体验速率、连接数密度、频谱效率、能效以及成本等进一步体现5G系统的先进性的指标。1.1 频带利用率高
在 5G 移动通信技术中，高频段的频谱资源将被应用的更为广泛，但是在目前科技水平条件下，由于会受到高频段无线电波的穿透能力影响，高频段频谱资源的利用效率还是会受到某种程度的限制，但这不会影响光载无线组网、有线与无线宽带技术的融合等技术的普遍应用。1.2.通信系统性能有很大提高
传统的通信系统理念，是将信息编译码、点点之间的物理层面传输等技术作为核心目标，而 5G 移动通信技术的不同之处在于，它将更加广泛的多点、多天线、多用户、多小区的相互协作、相互组网作为重点的研究突破点，以大幅度提高通信系统的性能。1.3.设计理念先进
在通信业务中，占据主导地位的是室内通信业务的应用，5G 移动通信系统的优先设计目标定位在室内无线网络的覆盖性能及其业务支撑能力上，这将改变传统移动通信系统的设计理念。1.4.能耗和运营成本降低
5G 无线网络的“软”配置设计，将是未来该技术的重要研究、探索方向，网络资源可以由运营商根据动态的业务流量变化而实时调整，这样，可以有效降低能耗和网络资源运营成本。1.5 主要的考量指标
5G 通信网络技术的研究，将更为注重用户体验，交互式游戏、3D、虚拟实现、传输延时、网络的平均吞吐速度和效率等指标将成为考量 5G 网络系统性能的关键指标。1.6 5G 移动通信技术的优点
5G 移动通信技术，作为最新一代的移动通信技术，其应用必将大大提高频谱利用效率及其能效，在资源利用和传输速度效率方面较 4G 移动通信技术能提高至少一个等级，在系统安全、传输时延、用户体验、无线覆盖的性能等各个方面也将得到显著的提升。5G 移动通信技术结合其他无线通信技术后，将构成新一代高效、完美的移动信息网络，可以满足未来十年的移动信息网络的发展需求。不久的将来，5G 移动通信系统一定程度上还将具备较大的灵活性，实现自我调整、网络自感知等智能化功能，可以有充分的准备应对未来移动网络信息社会的不可预测的飞速发展。
2、主要推动力
2.1互联网的快速发展
移动互联网的快速发展是推动5G移动通信技术发展的主要动力，移动互联网技术是各种新兴业务的基础平台，目前现有的固定互联网络的各种服务业务将通过无线网络的方式提供给用户，后台服务及云计算的广泛应用势必会对5G移动通信技术系统提出较高的要求，尤其是在系统容量要求与传输质量要求上。5G移动通信技术的发展目标主要定位在要密切衔接其他各种无线移动通信技术上，为快速发展的网络通信技术提供全方位和基础性的业务服务。
就世界各国的初步估计，包括5G移动通信技术在内的无线移动网络，其在网络业务能力上的提升势必会在三个维度上同步进行：第一，引进先进的无线传输技术之后，网络资源的利用率将在4G移动通信技术的基础上提高至少10倍以上；第二，新的体系结构（如高密集型的小区结构等）的引入，智能化能力在深度上的扩展，有望推进整个无线网络系统的吞吐率提升大概25倍左右；第三，深入挖掘更为先进的频率资源，频谱资源是推动移动通信与信息产业发展的核心资源，4G时代频谱资源已经很紧缺，未来的5G不得不考虑这个严峻的问题，故需要深入挖掘更为先进的频率资源，比如可见光、毫米波、高频段等，使得未来的无线移动通信资源较4G时代扩展4倍左右。
为了提升5G移动通信技术的业务支撑能力，其在网络技术方面和无线传输技术方面势必会有新的突破。在网络技术方面，将采用更智能、更灵活的组网结构和网络架构，比如采用控制与转发相互分离的软件来定义网络架构、异构超密集的部署等。在无线传输技术方面，将会着重于提升频谱资源利用效率和挖掘频谱资源使用潜能，比如多天线技术、编码调制技术、多址接入技术等等。2.2商业发展
技术与商业发展是相辅相成的关系有时候是技术推动商业发展，有时候是商业竞争推动技术进步。在韩国，引入5G的一个主要原因就是助推经济发展，通过5G，韩国政府希望能够加大韩国运营商与制造商的投资和合作，实现国家基础设施设备业的发展。而在国内，运营企业和知名设备制造商对此也是摩拳擦掌，以期取得市场先机。据了解，华为早在2009年就启动了5G研究，并表示将在2013年~2018年间至少投资6亿美元进行5G研发。3、5G的演进路线
目前，4G已经进入规模商用阶段，5G是继4G后新一代的移动通信技术，从移动通信发展现状以及技术、标准与产业的演进趋势来看，未来5G移动通信技术的演进存在三条重要的演进路线，分别为以LTE/LTE-Advanced为代表的蜂窝演进路线、WLAN演进路线和革命性演进路线。3.1 LTE/LTE-Advanced LTE/LTE-Advanced已经是事实上的全球统一的4G标准，由于LTE的大规模技术革新已经大量使用了近20年来学术界积累的先进信号处理技术，如OFDM，MIMO，自适应技术等，在继续完善技术应用的同时，LTE-Advanced的技术发展将更多地集中在RRM（无线资源管理）技术和网络层的优化方面。并将会在5G阶段继续演进。在产业化方面，LTE在全球范围内的商用化进程在不断加快。标准化方面，虽然由于LTE与现有3Gpp版本存在版本兼容性差，导致4G商用在LTE方面需要投入较大的部署成本和较长的普及时间，但是3GPP R12版本的标准化工作正在对小小区增强技术、新型多天线技术、终端直通技术、机器间通信等新技术开展研究和标准化工作，新技术的投入带来的是更快，更好的LTE版本完善。随着更多的先进技术融入到LTE/LTE-Advanced技术标准中，给蜂窝移动通信带来了强大的生命力和发展潜力。3.2 WLAN 无线局域网（WLAN）是当今全球应用最为普及的宽带无线接入技术之一，拥有良好的产业和用户基础，巨大的市场需求推动了WLAN技术的发展，大量的非授权频段也给WLAN技术提供了巨大的发展空间。在强大的市场需求推动下，WLAN与移动通信系统逐渐走向全方位的融合，在终端方面，WLAN已成为智能手机的必备功能，智能手机支持手机流量和WLAN之间的自动切换。在网络方面，越来越多地厂商开始提供完整地“蜂窝+WLAN”解决方案，实现了WLAN和蜂窝资源共享，不仅方便网络部署、运营、管理和维护、也可节约大量开支。由此可见，在移动数据业务快速增长的有力推动下，WLAN与移动通信走向广泛深入地融合已是未来的趋势，也许会在5G发展中出现根本性的变化。
目前，IEEE已经启动了下一代WLAN标准“High-efficiency WLAN”的研究，将进一步提升运营商业务能力，推动WLAN技术与蜂窝网络的融合。3.3革命性技术
此外，我们还应当特别关注可能出现的革命性5G技术。从蜂窝移动通信的演进路线来看，每一代演进都有革命性技术出现，从2G的GSM到3G的CDMA，再到4G的OFDM，那么，5G是否会出现新一代的革命性技术，而这种革命性技术是否需要与LTE演进采用不同的技术路线，进而产生新一代的空中接口技术，将成为我们重点关注的内容。4、5G关键性技术
为提升其业务支撑能力, 5G 在无线传输技术和网络技术方面将有新突破。在无线传输技术方面, 将引入能进一步挖掘频谱效率提升潜力的技术，如先进的多址接入技术、多天线技术、编码调制技术、新的波形设计技术等;在无线网络方面, 将采用更灵活、更智能的网络架构和组网技术, 如采用控制与转发分离的软件定义无线网络的架构、统一的自组织网络(SON)、异构超密集部署等。5G移动通信标志性的关键技术主要体现在超高效能的无线传输技术和高密度无线网络(high den-sity wireless network)技术。其中基于大规模 MIMO 的无线传输技术将有可能使频谱效率和功率效率在4G的基础上再提升一个量级, 该项技术走向实用化的主要瓶颈问题是高维度信道建模与估计以及复杂度控制。全双工(full duplex)技术将可能开辟新一代移动通信频谱利用的新格局。超密集网络(ultra dense network, UDN)已引起业界的广泛关注, 网络协同与干扰管理将是提升高密度无线网络容量的核心关键问题。
体系结构变革将是新一代无线移动通信系统发展的主要方向.现有的扁平化 SAE/LTE(systemarchitecture evolution/long term evolution)体系结构促进了移动通信系统与互联网的高度融合, 高密度、智能化、可编程则代表了未来移动通信演进的进一步发展趋势, 而内容分发网络(CDN)向核心网络的边缘部署, 可有效减少网络访问路由的负荷, 并显著改善移动互联网用户的业务体验。
1)超密集组网: 未来网络将进一步使现有的小区结构微型化、分布化, 并通过小区间的相互协作,化干扰信号为有用信号, 从而解决小区微型化和分布化所带来的干扰问题, 并最大程度地提高整个网络的系统容量。
2)智能化: 未来网络将在已有 SON 技术的基础上, 具备更为广泛的感知能力和更为强大的自优化能力, 通过感知网络环境及用户业务需求, 在异构环境下为用户提供最佳的服务体验.3)可编程: 未来网络将具备软件可定义(SDN)能力, 数据平面与控制平面将进一步分离, 集中控制、分布控制或两者的相互结合, 将是网络演进发展中需要解决的技术路线问题。基站与路由交换等基础设施具备可编程与灵活扩展能力, 以统一融合的平台适应各种复杂的及不同规模的应用场景。
4)内容分发边缘化部署: 移动终端访问的内容虽然呈海量化趋势, 但大部分集中在一些热点内容和大型门户网站, 在未来的 5G 网络中采用 CDN 技术将是提高网络资源利用率的重要潜在手段。4.1无线传输技术（1）大规模MOMI技术
多天线技术作为提高系统频谱效率和传输可靠性的有效手段, 已经应用于多种无线通信系统, 如3G系统、LTE、LTE-A、WLAN 等。根据信息论, 天线数量越多, 频谱效率和可靠性提升越明显。尤其是, 当发射天线和接收天线数量很大时, MIMO 信道容量将随收发天线数中的最小值近似线性增长。因此, 采用大数量的天线, 为大幅度提高系统的容量提供了一个有效的途径。由于多天线所占空间、实现复杂度等技术条件的限制, 目前的无线通信系统中, 收发端配置的天线数量都不多, 比如在 LTE 系统中最多采用了 4 根天线, LTE-A 系统中最多采用了 8 根天线但由于其巨大的容量和可靠性增益, 针对大天线数的 MIMO 系统相关技术的研究吸引了研究人员的关注, 如单个小区情况下, 基站配有大大超过移动台天线数量的天线的多用户 MIMO 系统的研究等进而, 2010 年, 贝尔实验室的Marzetta研究了多小区、TDD(time division duplexing)情况下, 各基站配置无限数量天线的极端情况的多用户 MIMO 技术, 提出了大规模 MIMO(large scale MIMO, 或者称 Massive MIMO)的概念发现了一些与单小区、有限数量天线时的不同特征。之后, 众多的研究人员在此基础上研究了基站配置有限天线数量的情况.在大规模 MIMO 中, 基站配置数量非常大(通常几十到几百根, 是现有系统天线数量的 1∼2 个数量级以上)的天线, 在同一个时频资源上同时服务若干个用户。在天线的配置方式上, 这些天线可以是集中地配置在一个基站上, 形成集中式的大规模 MIMO, 也可以是分布式地配置在多个节点上, 形成分布式的大规模 MIMO。值得一提的是, 我国学者在分布式 MIMO 的研究一直走在国际的前列。
大规模 MIMO 带来的好处主要体现在以下几个方面: 第一, 大规模 MIMO 的空间分辨率与现有MIMO相比显著增强, 能深度挖掘空间维度资源, 使得网络中的多个用户可以在同一时频资源上利用大规模 MIMO 提供的空间自由度与基站同时进行通信, 从而在不需要增加基站密度和带宽的条件下大幅度提高频谱效率。第二, 大规模 MIMO 可将波束集中在很窄的范围内, 从而大幅度降低干扰。第三, 可大幅降低发射功率,从而提高功率效率.第四, 当天线数量足够大时, 最简单的线性预编码和线性检测器趋于最优, 并且噪声和不相关干扰都可忽略不计。
（2）基于滤波器组的多载波技术
由于在频谱效率、对抗多径衰落、低实现复杂度等方面的优势, OFDM(orthogonal frequency di-vision multiplexing)技术被广泛应用于各类无线通信系统,如 WiMaX、LTE和LTE-A系统的下行链路,但 OFDM 技术也存在很多不足之处。比如, 需要插入循环前缀以对抗多径衰落,从而导致无线资源的浪费；对载波频偏的敏感性高, 具有较高的峰均比;另外, 各子载波必须具有相同的带宽, 各子载波之间必须保持同步, 各子载波之间必须保持正交等, 限制了频谱使用的灵活性。此外,由于OFDM技术采用了方波作为基带波形,载波旁瓣较大,从而在各载波同步不能严格保证的情况下使得相邻载波之间的干扰比较严重。在 5G 系统中, 由于支撑高数据速率的需要, 将可能需要高达 1 GHz 的带宽。但在某些较低的频段, 难以获得连续的宽带频谱资源, 而在这些频段, 某些无线传输系统, 如电视系统中, 存在一些未被使用的频谱资源(空白频谱).但是, 这些空白频谱的位置可能是不连续的, 并且可用的带宽也不一定相同, 采用 OFDM 技术难以实现对这些可用频谱的使用。灵活有效地利用这些空白的频谱, 是 5G 系统设计的一个重要问题。
为了解决这些问题, 寻求其他多载波实现方案引起了研究人员的关注其中, 基于滤波器组的多载波(FBMC, filter-bank based multicarrier)实现方案是被认为是解决以上问题的有效手段, 被我国学者最早应用于国家 863 计划后 3G 试验系统中。滤波器组技术起源于 20 世纪 70 年代, 并在20世纪 80 年代开始受到关注, 现已广泛应用于图像处理、雷达信号处理、通信信号处理等诸多领域。在基于滤波器组的多载波技术中, 发送端通过合成滤波器组来实现多载波调制, 接收端通过分析滤波器组来实现多载波解调.合成滤波器组和分析滤波器组由一组并行的成员滤波器构成, 其中各个成员滤波器都是由原型滤波器经载波调制而得到的调制滤波器与 OFDM 技术不同, FBMC 中, 由于原型滤波器的冲击响应和频率响应可以根据需要进行设计, 各载波之间不再必须是正交的, 不需要插入循环前缀；能实现各子载波带宽设置、各子载波之间的交叠程度的灵活控制, 从而可灵活控制相邻子载波之间的干扰, 并且便于使用一些零散的频谱资源；各子载波之间不需要同步, 同步、信道估计、检测等可在各资载波上单独进行处理, 因此尤其适合于难以实现各用户之间严格同步的上行链路。但另一方面, 由于各载波之间相互不正交, 子载波之间存在干扰；采用非矩形波形, 导致符号之间存在时域干扰, 需要通过采用一些技术来进行干扰的消除。（3）全双工技术
全双工通信技术指同时、同频进行双向通信的技术.由于在无线通信系统中, 网络侧和终端侧存在固有的发射信号对接收信号的自干扰, 现有的无线通信系统中, 由于技术条件的限制, 不能实现同时同频的双向通信, 双向链路都是通过时间或频率进行区分的, 对应于 TDD 和 FDD 方式.由于不能进行同时、同频双向通信, 理论上浪费了一半的无线资源(频率和时间)。
由于全双工技术理论上可提高频谱利用率一倍的巨大潜力, 可实现更加灵活的频谱使用, 同时由于器件技术和信号处理技术的发展, 同频同时的全双工技术逐渐成为研究热点, 是 5G 系统充分挖掘无线频谱资源的一个重要方向但全双工技术同时也面临一些具有挑战性的难题.由于接收和发送信号之间的功率差异非常大, 导致严重的自干扰(典型值为 70 dB), 因此实现全双工技术应用的首要问题是自干扰的抵消近年来, 研究人员发展了各类干扰抵消技术, 包括模拟端干扰抵消、对已知的干扰信号的数字端干扰抵消及它们的混合方式、利用附加的放置在特定位置的天线进行干扰抵消的技术等以及后来的一些改进技术通过这些技术的联合应用, 在特定的场景下, 能消除大部分的自干扰。研究人员也开发了实验系统, 通过实验来验证全双工技术的可行性。在部分条件下达到了全双工系统理论容量的 90%左右。虽然这些实验证明了全双工技术是可行的, 但这些实验系统都基本是单基站、小终端数量的, 没有对大量基站和大量终端的情况进行实验验证, 并且现有结果显示, 全双工技术并不能在所有条件下都获得理想的性能增益。比如, 天线抵消技术中需要多个发射天线, 对大带宽情况下的消除效果还不理想, 并且大都只能支持单数据流工作, 不能充分发挥 MIMO、的能力, 因此, 还不能适用于 MIMO 系统；MIMO 条件下的全双工技术与半双工技术的性能分析还大多是一些简单的、面向小天线数的仿真结果的比较, 特别是对大规模 MIMO 条件下的性能差异还缺乏深入的理论分析需要在建立更合理的干扰模型的基础上对之进行深入系统的分析；目前,对全双工系统的容量分析大多是面向单小区、用户数比较少, 并且是发射功率和传输距离比较小的情况,缺乏对多小区、大用户数等条件下的研究结果, 因此在多小区大动态范围下的全双工技术中的干扰消除技术、资源分配技术、组网技术、容量分析、与 MIMO 技术的结合, 以及大规模组网条件下的实验验证, 是需要深入研究的重要问题。4.2无线网络技术
（1）超密集异构网络技术
由于5G系统既包括新的无线传输技术,也包括现有的各种无线接入技术的后续演进, 5G网络必然是多种无线接入技术, 如 5G, 4G, LTE, UMTS(universal mobile telecommunications system)和 WiFi(wireless fidelity)等共存, 既有负责基础覆盖的宏站, 也有承担热点覆盖的低功率小站, 如Micro, Pico,Relay和Femto 等多层覆盖的多无线接入技术多层覆盖异构网络在这些数量巨大的低功率节点中, 一些是运营商部署, 经过规划的宏节点低功率节点；更多的可能是用户部署, 没有经过规划的低功率节点, 并且这些用户部署的低功率节点可能是 OSG(open subscriber group)类型的,也可能是CSG(closed subscriber group)类型的, 从而使得网络拓扑和特性变得极为复杂。
在超密集异构网络中, 网络的密集化使得网络节点离终端更近, 带来了功率效率、频谱效率的提升, 大幅度提高了系统容量, 以及业务在各种接入技术和各覆盖层次间分担的灵活性。虽然超密集异构网络展示了美好的前景, 由于节点之间距离的减少, 将导致一些与现有系统不同的问题。在 5G 网络中, 可能存在同一种无线接入技术之间同频部署的干扰、不同无线接入技术之间由于共享频谱的干扰、不同覆盖层次之间的干扰, 如何解决这些干扰带来的性能损伤, 实现多种无线接入技术、多覆盖层次之间的共存, 是一个需要深入研究的重要问题由于近邻节点传输损耗差别不大, 可能存在多个强度接近的干扰源, 导致更严重的干扰, 使现有的面向单个干扰源的干扰协调算法不能直接适用于 5G 系统；由于不同业务和用户的 QoS(quality of service)要求的不同, 不同业务在网络中的分担、各类节点之间的协同策略、网络选择、基于用户需求的系统能效最低的小区激活、节能配置策略是保证系统性能的关键问题。为了实现大规模的节点协作, 需要准确、有效地发现大量的相邻节点。由于小区边界更多、更不规则, 导致更频繁、更为复杂的切换, 难以保证移动性性能, 因此, 需要针对超密集网络场景发展新的切换算法。由于用户部署的大量节点的突然、随机的开启和关闭, 使得网络拓扑和干扰图样随机、大动态范围地动态变化, 各小站中的服务用户数量往往比较少,使得业务的空间和时间分布出现剧烈的动态变化, 因此, 需要研究适应这些动态变化的网络动态部署技术；站点的密集部署将需要庞大、复杂的回传网络, 如果采用有线回传网络, 会导致网络部署的困难和运营商成本的大幅度增加.为了提高节点部署的灵活性, 降低部署成本, 利用和接入链路相同的频谱和技术进行无线回传传输, 是解决这个问题的一个重要方向.无线回传方式中, 无线资源不仅为终端服务, 而且为节点提供中继服务, 使无线回传组网技术非常复杂, 因此, 无线回传组网关键技术, 包括组网方式、无线资源管理等是重要的研究内容。（2）自组织网络技术
在传统的移动通信网络中, 网络部署、运维等基本依靠人工的方式, 需要投入大量的人力, 给运营商带来巨大的运行成本。根据分析各大运营商的运营成本基本上占各自收入的 70%左右。并且,随着移动通信网络的发展, 依靠人工的方式难以实现网络的优化.因此, 为了解决网络部署、优化的复杂性问题, 降低运维成本相对总收入的比例, 使运营商能高效运营、维护网络, 在满足客户需求的同时,自身也能够持续发展, 由 NGMN(next generation mobile network)联盟中的运营商主导, 联合主要的设备制造商提出了自组织网络(SON)的概念自组织网络的思路是在网络中引入自组织能力(网络智能化), 包括自配置、自优化、自愈合等实现网络规划、部署、维护、优化和排障等各个环节的自动进行, 最大限度地减少人工干预。目前, 自组织网络成为新铺设网络的必备特性, 逐渐进入商用, 并展现出显著的优势。
5G将是融合、协同的多制式共存的异构网络。从技术上看, 将存在多层、多无线接入技术的共存,导致网络结构非常复杂, 各种无线接入技术内部和各种覆盖能力的网络节点之间的关系错综复杂, 网络的部署、运营、维护将成为一个极具挑战性的工作。为了降低网络部署、运营维护复杂度和成本, 提高网络运维质量, 未来 5G 网络应该能支持更智能的、统一的 SON 功能, 能统一实现多种无线接入技术、覆盖层次的联合自配置、自优化、自愈合。目前, 针对 LTE、LTE-A 以及 UMTS、WiFi 的 SON 技术发展已经比较完善, 逐渐开始在新部署的网络中应用。但现有的 SON 技术都是面向各自网络, 从各自网络的角度出发进行独立的自部署和自配置、自优化和自愈合, 不能支持多网络之间的协同.因此, 需要研究支持协同异构网络的 SON 技术, 如支持在异构网络中的基于无线回传的节点自配置技术, 异系统环境下的自优化技术, 如协同无线传输参数优化、协同移动性优化技术, 协同能效优化技术, 协同接纳控制优化技术等, 以及异系统下的协同网络故障检测和定位, 从而实现自愈合功能。
5、结束语
当代科学技术的飞速发展，尤其是网络通信技术的迅猛发展，将有力推动 5G 移动通信技术的发展进程，依据移动通信技术的发展规律，在 2020 年后，5G 移动通信技术将有望实现商用，能够满足未来移动互联网业务的发展需求，并带给移动互联网用户一种前所未有的全新体验。目前，5G移动通信技术的科研尚处于起步阶段，并即将迈入发展的关键时期，其关键指标和技术需求都会在未来几年内陆续出台，届时将引领我国移动通信行业的新一轮变革。
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第五篇：移动通信论文
3G与4G技术标准概论
3G是第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。3G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，目前3G存在3种标准：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。
1．三种标准的简单介绍
WCDMA，全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。因此WCDMA具有先天的市场优势。WCDMA已是当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种3G标准，占据全球80%以上市场份额。CDMA2000是由窄带CDMA（CDMA IS95）技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，韩国成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。虽然CDMA2000的支持者不如W-CDMA多但是CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。该标准提出了从CDMAIS95（2G）-CDMA20001x-CDMA20003x（3G）的演进策略。TD—SCDMA全称为Time Division-Synchronous CDMA（时分同步CDMA），该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，TD-SCDMA具有辐射低的特点，被誉为绿色3G。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。，非常适用于GSM系统向3G升级。军用通信网也是TD-SCDMA的核心任务。相对于另两个主要3G标准CDMA2000和WCDMA它的起步较晚，技术不够成熟。
2.三种标准的对比
WCDMA、CDMA2000与TD—SCDMA都属于宽带CDMA技术。宽带CDMA进一步拓展了标准的CDMA概念，在一个相对更宽的频带上扩展信号，从而减少由多径和衰减带来的传播问题，具有更大的容量，可以根据不同的需要使用不同的带宽，具有较强的抗衰落能力与抗干扰能力，支持多路同步通话或数据传输，且兼容现有设备。WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA都能在静止状态下提供2Mbit/s的数据传输速率，但三者的一些关键技术仍存在着较大的差别，性能上也有所不同。
1、双工模式
WCDMA与CDMA2000都是采用FDD(频分数字双工)模式，TD-SCDMA采用TDD(时分数字双工)模式。WCDMA与CDMA2000能够支持移动终端在时速500公里左右时的正常通信，而TD-SCDMA只能支持移动终端在时速120公里左右时的正常通信。TD-SCDMA在高速公路及铁路等高速移动的环境中处于劣势。
2、码片速率与载波带宽
码片速率高能有效地利用频率选择性分集以及空间的接收和发射分集，可以有效地解决多径问题和衰落问题，WCDMA在这方面最具优势。载波带宽方面，带宽越高，支持的用户数就越多，在通信时发生网塞的可能性就越小。在这方面WCDMA具有比较明显的优势。TD-SCDMA系统采用TDD双工模式，因此只需占用单一的1.6M带宽，因而TD-SCDMA对频率资源的利用率是最高的。
3、智能天线技术
智能天线技术是TD-SCDMA采用的关键技术，已由大唐电信申请了专利，目前WCDMA与CDMA2000都还没有采用这项技术。智能天线是一种安装在基站现场的双向天线获取方向性，还可以减少小区间及小区内的干扰。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率。
4、越区切换技术
WCDMA与CDMA2000都采用了越区“软切换”技术，即当手机发生移动或是目前与手机通信的基站话务繁忙使手机需要与一个新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系，而是先与新的基站连接后，再中断与原基站的联系。而TD-SCDMA则是采用了越区“接力切换”技术，智能天线可大致定位用户的方位和距离，基站和基站控制器可根据用户的方位和距离信息，判断用户是否移动到应切换给另一基站的临近区域，如果进入切换区，便由基站控制器通知另一基站做好切换准备，达到接力切换目的。
在切换的过程中，需要两个基站间的协调操作。WCDMA无需基站间的同步，通过两个基站间的定时差别报告来完成软切换。CDMA2000与TD-SCDMA都需要基站间的严格同步，因而必须借助GPS等设备来确定手机的位置并计算出到达两个基站的距离。由于GPS依赖于卫星，CDMA2000与TD-SCDMA的网络布署将会受到一些限制，而WCDMA的网络在许多环境下更易于部署，即使在地铁等GPS信号无法到达的地方也能安装基站，实现真正的无缝覆盖。而且GPS是美国的系统，若将移动通信系统建立在GPS可靠工作的基础上，将会受制于美国的GPS政策，有一定的风险。
3.三种标准的优缺点
3G标准的确定 , 也就意味着其采用的一些关键技 术的确定。由于目前 3G采用很多技术的先进性 , 将来 4G在很大程度上将继续沿用 3G的很多关键技术。下 面从 3G和 4G都要采用的核心技术和其他一些关键技 术来对它们进行分析。
3.1 核心技术的比较
在 3G中 ,采用的核心技术是 CDMA 技术;在 4G中 采用 OFDM(正交频分复用)技术。对于 CDMA 技术 ,由 于已经比较成熟 ,这儿就不再做介绍。由于 OFDM技术 是一种可以有效对抗信号间干扰的高速传输技术 , 具 有良好的抗干扰性能 , 所以逐渐在通信领域得到广阔 的运用。由于无线信道传输特性的不理想 ,各类无线和 移动通信普遍存在着符号间干扰(ISI)。对这种符号间 干扰通常采用自适应均衡器来加以克服 , 但是在高速 数字通信系统中 , 为了保证克服符号间干扰 , 往往要求 均衡器的抽头数很大 , 尤其是在城市环境 , 可能使得均 衡器的抽头数上百 , 这样就必然大大增加均衡器的复 杂程度 ,提高设备造价和成本。为了能在下一代移动通 信中有效解决这一问题 ,OFDM技术因其频谱利用率高 和抗多径衰落性能好而被普遍看好 , 以取代复杂而昂 贵的自适应均衡器。近年来 , 由于 DSP技术的飞速发 展 ,OFDM作为一种可以有效对抗符号间干扰的高速传 输技术 ,引起了广泛关注。OFDM技术在未来第四代移 动通信系统中的运用 , 将会使现在普遍使用的自适应 均衡器在 4G中退出历史舞台。
3.2 智能天线
智能天线是一种基于自适应天线原理的移动通信 新技术。它结合了自适应天线技术的优点 ,利用天线阵 列的波束汇成和指向 , 产生多个独立的波束 , 可以自适 应地调整其方向图以跟踪信号的变化。接收时 ,每个阵 元的输入被自适应地加权调整 , 并与其他的信号相加 , 以达到从混合的接收信号中解调出期望信号和抑制干 扰信号的目的 , 它对干扰方向调零以减少甚至抵消干 扰信号。发射时 ,根据从接收信号中获知的 UE信号方 位图 , 通过自适应地调整每个辐射阵元输出的幅度和 相位 , 使得它们的输出在空间迭加而产生指向目标 UE 的赋形波束。智能天线的特点是能够以较低的代价换 得天线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和抗掉话等性能的提高。智能天线在消除干扰、扩大小区半径、降低系统成 本、提高系统容量等方面具有不可比拟的优越性。正因 为如此 , 在 IMT-2000 家族中 , WCDMA 和 CDMA2000 都希望能够在系统中采用智能天线 , 但是因为其算法 复杂度高 , 因此 , 在 3G 系统标准中 , 仅仅只有 TD-SCDMA 系统采用了这种技术。在 TD-SCDMA 系统中 的上、下行信道使用同一载频 , 上下行射频信道完全对 称 ,从而有利于智能天线的使用(目前仅用于基站)。智 能天线系统由一组天线阵及相连的收发信机和先进的 数字信号处理算法构成。在发送端 ,智能天线根据接收 到的终端到达信号在天线阵产生的相位差 , 利用先进 的数字信号处理算法提取出终端的位置信息 , 根据终 端的位置信息 , 有效地产生多波束赋形 , 每个波束指向 一个特定终端并自动地跟踪终端移动 , 从而有效地减 少了同信道干扰 ,提高了下行容量。空间波束赋形的结 果使得在保持小区覆盖不变的情况下 , 可以极大地降 低总的射频发射功率 , 一方面改善了空间电磁环境 , 另 一方面也降低了无线基站的成本。在接收端 ,智能天线 通过空间选择性分集 , 可大大提高接收灵敏度 , 减少不 同位置同信道用户的干扰 , 有效合并多径分量 , 抵消多 径衰落 ,提高上行容量。在 4G中 , 为了达到高速通信的目的 , 必须更加有 效的使用智能天线。智能天线无法解决的问题是时延 超过码片宽度的多径干扰和高速移动的多普勒效应造成的信道 ,这些问题在 4G中将得到有效的解决。因此 , 在多径干扰严重的高速移动环境下 , 智能天线必须和 其它抗干扰的数字信号处理技术同时使用 , 才可能达 到最佳效果。这些数字信号处理技术包括联合检测、干 扰抵消及 Rake 接收等。
3.3 联合检测
联合检测技术的核心思想就是利用均衡技术 , 将 来自其他用户的 ISI也当作 MAI而一并消除之。系统干 扰包括多径干扰、小区内多用户干扰和小区间干扰。这 些干扰破坏各个信道的正交性 , 降低 CDMA 系统的频 谱利用率。传统的 Rake 接收机技术把小区内的多用户 干扰当作噪声处理 , 而没有利用该干扰不同于噪声干 扰的独有特性。联合检测技术即“多用户干扰”抑制技 术 ,是消除和减轻多用户干扰的主要技术 ,它把所有用 户的信号都当作有用信号处理 , 这样可充分利用用户 信号的扩频码、幅度、定时、延迟等信息 ,从而大幅度降 低多径多址干扰 , 但同时也存在多码道处理过于复杂 和无法完全解决多址干扰等问题。将智能天线技术和 联合检测技术相结合 ,可获得较为理想的效果。在 3 个 3G标准中 , TD-SCDMA 系统采用的低码片速率有利 于各种联合检测算法的实现。4G中的联合检测技术为了获得更加理想的效果 , 可能会采用低码片速率 , 这样有利于将智能天线和联 合检测技术相结合 , 4G的联合检测原理相同于 3G的 原理图 ,如图 2 所示。
3.4 软件无线电
软件无线电是利用数字信号处理软件实现传统上 由硬件电路来完成的无线功能的技术 , 通过加载不同 的软件 ,可实现不同的硬件功能。在 3G和 4G系统中 , 软件无线电可用来实现智能天线、同步检测、载波恢复 和各种基带信号处理等功能模块。可以预料 ,在 4G中 , 软件无线电的使用将会比 3G中更加广阔。其优点主要 表现在 :(1)通过软件方式 ,灵活完成硬件功能;(2)良好的灵活性及可编程性;(3)可代替昂贵的硬件电路 ,实现复杂的功能;(4)对环境的适应性好 ,不会老化;(5)便于系统升级 ,降低用户设备费用。
3.5 功率控制
功率控制技术是 3G系统的核心技术。在 3G中 , CDMA 系统是一个自扰系统 , 所有移动用户都占用相 同带宽和频率 ,“远近效用”问题特别突出。CDMA 功率 控制的目的就是克服“远近效用” , 使系统既能维护高 质量通信 ,又不对其他用户产生干扰。功率控制分为前 向功率控制和反向功率控制 , 反向功率控制又可分为 仅由移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时 参与的闭环功率控制。(l)反向开环功率控制。它是移动台根据在小区中 接收功率的变化 , 调节移动台发射功率以达到所有移 动台发出的信号在基站时都有相同的功率。它主要是 为了补偿阴影、拐弯等效应 , 所以它有一个很大的动态 范围 ,根据 IS-95 标准 ,它至少应该达到正负 32 dB 的 动态范围。(2)反向闭环功率控制。闭环功率控制的设计目标 是使基站对移动台的开环功率估计迅速做出纠正 , 以 使移动台保持最理想的发射功率。(3)前向功率控制。在前向功率控制中 ,基站根据 测量结果调整每个移动台的发射功率 , 其目的是对路 径衰落小的移动台分派较小的前向链路功率 , 而对那 些远离基站的和误码率高的移动台分派较大的前向链 路功率。在 4G系统中 , 功率控制的使用将会比 3G更加精 确 , 移动台和基站都将同时使用功率控制 , 现在 3G中 比较显著的“远近效用”问题 ,通过 4G的严格的功率控 制将得到比较圆满的解决。3.6 Turbo 编/ 译码(Turbo Encode/ Decode)自从 1993 年 C·Berrou 等学者在国际通信会议上 提出 Turbo 码以来 , 有关 Turbo 码设计及其性能的研究 已成为国际信息与编码理论界最为重要的研究领域之 一。Turbo 码在低信噪比下所表现出的近Shannon 限的 性能 , 使得它在深空通信、移动通信等系统中有广阔的 应用前景。Turbo 码之所以具有如此诱人的性能 , 主要 是由于 Turbo 码译码器采用了软输出迭代译码算法 ,充 分利用了译码输出的软信息。另外 , Turbo 码还采用了 伪随机交织器分隔的递归系统卷积码(RSC)作为分量码。交织器除了抗信道突发错误外 ,还改变了码的重量 分布 , 控制编码序列的距离特性 , 使重量谱窄带化 , 从 而使 Turbo 码的整体纠错性能得以提高。鉴于 Turbo 码 的优点 , 3GPP 协议已明确要求所有的系统都应支持 Turbo 编/ 译码。在 4G中 , 虽然现在还没有明确表示采用那种编码 方式 ,但是鉴于 Turbo 码的优越的性能 ,可以预见 ,在未 来的 4G系统中 ,采用 Turbo 码的可能性会很大。
4.4G在我国的发展现状
4G 移动通信技术发展到现在，在移动通信领域占据了重要地位，分析其技术发展现状对于未来改善探索有重要意义。现行应用的 4G 通信技术主要以通信服务为主，比如IPv6为该技术提供统一地址支持，通过自动配置功能实现地址唯一，其高级别的服务能力满足移动用户不同位置同等通信信号的服务质量，保障了信息传输速率与质量；4G 通信技术中 SA（智能天线）技术可有效屏蔽外界干扰信号，保障技术运行的健康环境，还可对相关数据信号做自动跟踪，有利于通信定位服务；OFDM（正交频分复用技术）利用信息算法通过改变正交分割信道完成高速信号的转化，形成具有低速特性的信息流完成信道的合理分配，在增强信号传递能力的同时也保障了高速传输效率，避免了不同信道之间的交叉干扰。的联合运用共同构成了现今的 4G 移动通信技术，引领着当前通信领域行业发展，不仅超越 3G 技术带来更加优越的用户体验，且为通信服务的升级、服务形式多样化提供了更多可能性，是未来移动领域通信技术实践的主要方向。4G 技术当前的基本应用可以从移动通信行业的发展历程中窥见一二，对 4G 技术的应用认知更多的还是集中在通信领域，虽然目前还存在不少问题影响该技术的推广、普及与应用效率，但是假以时日，通过改善探索那些阻碍 4G 技术发展的瓶颈必然会被突破。比如当前移动通信行业备受关注的 4G 通信服务，以移动、电信、联通等为代表的通信运营商在取得 4G 牌照后展开了激烈的市场竞争，几大运营商对于4G 通信技术高度重视，在OTT 业务发展影响下用户黏性的降低意味着 4G 技术应用竞争必然会面临更加严酷的挑战，因此如何与 OTT 业务发展保持平衡、解决收费问题成为了未来竞争的关键，也是真正发挥 4G 通信技术经济价值与社会价值的实践探索核心。4G移动通信技术改善探索鉴于 4G 移动通信技术的诸多优势，在未来其必然有更多的技术突破，对通信行业产生变革式影响，诸多运营商在体验到 4G 技术的巨大发展潜力时无疑将会持续推出更好的通信产品，以改善用户体验，提升通信市场份额，在竞争中占据优势地位。比如移动通信 4G 基站的建立，越来越多的 4G 基站代表着不断提升的通信服务水准，也意味着 4G 技术的应用发展与市场需求、用户体验密切相关，这意味着未来更多的先进技术会被投入到4G研究中，为通信领域行业变革服务。4G 技术将会更好的实现用户的精准识别，在保障技术工作效率的同时，在用户识别方面持续升级，尤其是精准识别的应用，在用户信息管理方面将会发挥更大价值，通过拓展终端设备储存量可逐步缩减基础装置数量，实现网络基站的升级变革。4G 技术在自动报错与修复方面表现出众，通过利用相关处理器完成节点故障处理，避免信号过敏，还可利用自动修复技术及时排除故障，保障通信质量与效率，这也是未来该技术的改革探索重点。4G 技术在抗干扰方面的卓越表现促使通信零干扰成为发展主流，确保了通信质量有利于营造良性的通信环境，是未来技术探索改革的一大侧重点。除此之外，4G 技术在多区域漫游、技术节能降耗等方面的实践探索也是未来持续改革探索的主要方面，最终目的还是为提升通信服务质量与效率，保障用户体验。综上所述，4G 移动通信技术的发展与应用目前正经历着诸多考验，作为一种具有诸多优势的全面通信技术，其发展过程中面临着巨大压力，研究技术应用现状将对于技术未来的改善探索提供了诸多参考助益。
参考资料
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