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移动通信技术演进综述

移动通信技术演进综述
移动通信技术演进综述

移动通信技术演进综述

(华中科技大学电子与信息工程系通信1002班丁秋林u201013043 )

【摘要】本文介绍了移动通信的发展概况,对3G与4G进行了比较,分析了第三代移动通信系统(3G)向第四代移动通信系统(4G)演化的原因和主要体现方面,并详细介绍了第四代移动通信系统(4G)向第五代移动通信系统(5G)演进中主要要完成的技术突破。论述了5G的概念和新技术,同时对5G的发展趋势进行了简单的的分析。

【关键词】3G;4G;5G;移动通信;

一.引言

随着移动用户的增多,以及人们对移动通信业务的追求已从单纯的语音业务扩展到多媒体业务,因此,移动通信技术变得越来越重要,为了满足人们不断增加的需求,这使得人们努力改进和发展一些新的技术。现在移动通信技术的热点是3G、4G和5G技术。4G不仅是对3G的困难和局限的突破和演进,而且增强了服务质量、增加了带宽和降低了成本,而5G是一种完美的无线通信系统。

二.基本术语

1. 第三代移动通信系统(3G):

第三代移动通信系统(3rd Generation Mobile System,3G),最早由国际电信联盟(International Telecommunication union,ITU)于1985年提出的。1996年,ITU将其更名为全球移动通信系统(International Mobile Telecommunication,IMT-2000),后缀指其工作在2000MHZ频段,且预计于2000年商用。

2.第四代移动通信系统(4G):

4G是第四代移动通信及其技术的简称,是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的概念可称为广带(Broad-band)接入和分布网络.具有超过2Mbps的非对称数据传输能力。对全速移动用户能提供150Mbps的高质量的影像服务,并首次实现三维图像的高质量传输,无线用户之间可以进行三维虚拟现实通信。它包括广带无线固定接人、W-LAN、移动广带系统和互操作的广播网络。在不同的固定无线平台和跨越不同频带的网络中,4G可提供无线服务,并在任何地方宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信),提供信息通信以外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。同时,4G系统还是多功能集成的宽带移动通信系统,是宽带接入IP系统。

三.3G向4G的演进

1.3G向4G演化的原因

经ITU认可的3G标准有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。虽然3G和2G 相比,有很多优点,但是3G还是存在着很多不尽人意的地方,如:3G缺乏全球统的标准;3G所采用的语音交换架构仍承袭了2G系统的电路交换,而不是纯IP 的方式;3G的业务提供和业务管理不够灵活;流媒体(视频)的应用不尽如人意;3G的高速数据传输不成熟,接入速率有限;安全方面存在算法过多、认证协议容易被攻击等安全缺陷。

伴随着无线技术的种类越来越多,迫切需要将这些无线技术整合到一个统一的网络环境中去,这就是正在形成的超三代移动通信系统(B3G)通信系统和未来的4G通信系统。B3G和4G通信系统将是未来提供宽带接入,全球无缝漫游和无处不在的数据,语音业务等方面的最合适和最好的技术。

2.3G与4G的比较

(1)核心技术:

3G系统以码分多址(CDMA)为技术基础。码分多址是将相互正交的不同的码分配给不同用户调制信号,实现多用户同时使用同一频率接入系统。由于利用相互正交(或尽可能正交)的码去调制信号,会将原用户信号频谱带宽扩展,因此

CDMA通信系统足一种典型的扩频通信技术的应用。

4G系统的核心技术正交频分复用技术(OFDM)属于多载波调制(MCM),它将指配的信道分成许多正交子信道,在每个子信道上进行窄带调制和传输,间时要求信号带宽小于信道的相关带宽。

(2)通信系统的结构

3G采用的主要是蜂窝组网,它的核心网是在GSM系统的核心网GSM-MAP 和AMPS,IS-95的核心网ANSI-41的基础发展而来的,其空中接口与相应的2G 系统后向兼容。它的3种工作模式为:单载波频分双工、多载波频分双工和时分双工方式。

4G发展为数字广带(broad band)为基础的网络。4G系统的核心网是一个基于全IP的网络,因此核心网独立于各种具体的无线接入方案,能提供端到端的IP 业务,能同已有的核心网和PSTN共存。

3. 3G向4G演化的路径

3G向4G的演进路径主要有3条:

一是WCDMA和TD-SCDMA,均从HSPA演进至HSPA+,进而到LTE。全世界大多数电信运营商,以及爱立信、诺基亚西门子、华为等主要电信设备生产商均坚定支持这一路线。

二是CDMA2000沿着EV-DO Rev.0/Rev.A/Rev.B,最终到UMB。近年来,全球CDMA投资趋于萎缩,主要的CDMA运营商美国Verizon+Alltel、Sprint、中国电信、日本KDDI、韩国SK电讯等均已明确表示将选择LTE建设后3G网络;世界最大的CDMA设备商阿尔卡特朗讯和北电网络均已裁减了CDMA部门,且UMB技术至今没有一家运营商宣布采用或测试,因此产业链主要只有高通一家。(现高通已宣布放弃)

三是802.16m的WiMAX路线。以英特尔、三星电子、阿尔卡特朗讯、奥维通等为代表的WiMAX厂商,和一些新兴运营商仍然在这一路线坚持探索。

四.5G技术的发展

1. 5G的提出

仅管4G相对于3G具有更高的数据率和频谱利用率,更高的安全性、智慧

性和灵活性,更高的传输质量和服务质量(QoS),但是4G高速移动时网络速度问题等方面还存在问题,有待研究解决。

在4G问题的基础上,人们开始考虑5G来解决。如美国纽约理工大学的科学家们近日正投入5G网络的研发,希望在2020年能够投人使用。在针对4G网络速度问题方面,科研人员将利用频谱技术研发比4G快1000倍的网络,将来利用5G网络处理的信息量将提升50-100倍。近来报道韩国成功研发的第五代移动通信技术,手机利用该技术无线下载速度可以达到3.6G/s。这一新的通信技术名为Nomadic Local Area Wireless Aeeess,简称NoLA。NoLA可作为铺设5G网络的基础技术,使用NoLA技术下载一部DVD格式标准电影只需要几秒时间。目前世界上最快的无线通讯技术是由三星公司研发的,使用三星的这一技术可实现每秒1G的下载速度。韩国电子通信研究院代表称,他们投入1960万美元开始研发这一技术,通过同三星、LG等大公司的合作成功研发NoLA技术。

2.第五代移动通信特点

第五代移动通信会满足高移动性、无缝漫游和无缝覆盖(实现系统间如HAPS、HDR与ITS之间的切换,可以达到真正的无缝覆盖)。从原理上讲,实现宽带高速数据率和高移动性是比较困难的。还有系统性能(如小区的大小、传输数据率等)很大部分要都要取决于频带。考虑到这些因素,第五代移动通信系统将会包括很多个不同的系统,其中将会有专门为提供高速数据率的业务系统,也会研究出专门解决覆盖和移动性问题的其他系统。把几个系统集成在另一个系统内,就可能同时提供高速数据和移动性业务。作为未来系统之间的无缝漫游乃是一个极为重要的概念。这里的无缝漫游将兼有高速数据、高速移动性和宽带固定接续等。

5G技术包括几乎所有以前几代移动通信的先进功能。用户可以把5G技术用于手机和其他移动通信设备上网,就好像笔记本电脑宽带上网一样。通过5G技术,相机拍照、MP3录音、视频播放器、手机内存、拨号速度、音频播放器的高质量更好。5G网络中使用的路由器和交换机技术将会提供高连通性。5G技术分发网络连接建筑物内的节点,可以部署各种有线或无线网络连接。它将会拥有一个全球统一的标准,用户可以同时连接到多个无线接人技术之间,实现无缝地移动。5G网络将是以用户为中心的网络。对用户的服务质量将会成为其考虑的一个重方向,用户能同时连接多个无线接入技术并可以在它们之间切换。

3.5G中可能涉及的核心技术

在第四代移动通信还没有在全球全面展开的时候,已经有不少国家和组织已经开始了对第五代移动通信系统的研究。5G接人和服务区域没有限制,其传输速率不会有太大的提高。但是5G被认为是一种更加完美的无线通信,它将成为真正的无线世界。5G会有重大的突破,有更多的业务和更多的智能技术被应用。5G 中可能涉及的核心技术有认知无线电技术和高空平流层平台站系统技术等。(1)认知无线电技术

认知无线电(Cognitive Radio,CR)是一种新型无线电,它能够在宽频带上可靠地感知频谱环境,探测合法的授权用户的出现,能自适应地占用即时可用的本地频谱,同时在整个通信过程中不给用户带来有害干扰。认知无线电具备频率感知、频谱分析和频谱判决选择的认知功能。CR设备对周围环境感知、探测、分析。这种探测和感知是全方位的,对地形、气象等综合信息也有所了解。

CR是智能设备,应包含一个智能收发器。有了足够的人工智能,它就能吸取过去的经验对实际情况响应,过去的经验包括对死区、干扰和使用模式等的了解。认知无线电又被称为智能无线电,它以灵活、智能、可重配置为显著特征,通过感知外界环境,并使用人工智能技术从环境中学习,有目的地实时改变某些操作参数(比如传输功率、载波频率和调制技术等),使其内部状态适应接收到的无线信号的统计变化,从而实现任何时间、任何地点的高可靠通信以及对异构网络环境有限的无线频谱资源进行高效地利用。有效的发现未使用的频谱和自适应调整传输方案和共享频率。它适用于未来移动通信所要求的非常高的频带。估计5G能达到千兆位,有效的解决了频谱资源馈乏的问题。

(2)高空平流层平台站系统技术

高空平流层平台(High Altitude Platform stations,HAPS)系统,为陆地无线通信和卫星通信之后的第三个通信系统。平台站建在离开地面20Km的同温层,若干个HAPS通过光互联链路可以在空中组成网状网。宽带接人链路为平台站与用户站之间的链路,接入频率拟采用毫米波。可提供超视距、大容量、机动灵活的通信服务。信道损耗方面,HAPS距离地面的距离相当于同步卫星的1/1800;和蜂窝通信的信道损耗比较,HAPS到地面通常可以近似为自由空间,损耗约为20dB/10倍里程,蜂窝通信信道损耗能达50dB/10倍里程,所以HAPS的信道损耗

只有蜂窝通信的2/5。低损耗对获得高的通信容量以及终端设备的小型化很有利。延时部分来说,HAPS大约为0.5ms左右,比同步卫星的27Oms小的多,足以能够满足语音通信要求;覆盖范围方面,一个HAPS的通信距离能达到l000Km,几乎能覆盖整个城市,比蜂窝通信距离大约提高了20倍。成本方面,一个HAPS的造价约为通信卫星的l/10,并且每个平台可以独立运行,不像中低轨卫星需要数十颗卫星组成星座才可以工作。而且建设以及发射周期都很短,空中滞留工作时间很长。HAPS可以支持各种用户终端:固定终端、便携终端、移动终端。改善接人平台的HAPS技术很有可能在第五代无线通信中能够被广泛应用。

【参考文献】:

1.廖晓滨,赵熙.第三代移动通信网络系统技术、应用及演进[M]. 北京:人民邮电

出版社,2008.18

2.第五代移动通信技术的简称[EB/OL].(2012-10-10)https://www.wendangku.net/doc/459345998.html,/view/1050589.html.

3.董利、陈金鹰.第五代移动通信初探.

移动通信技术1G~4G发展史

第1章移动通信现状问题与基本解决方法 1.1移动通信1G—4G简述 现在,人们普遍认为1897年是人类移动通信的元年。这一年意大利人.马可尼在相距18海里的固定站与拖船之间完成了一项无线电通信实验,实现了在英吉利海峡行驶的船只之间保持持续的通信,从而标志着移动通信的诞生,也由此揭开了世界移动通信辉煌发展的序幕错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。。 现代意义上的移动通信系统起源于20世纪20年代,距今已有90余年的历史。本文主要简述移动通信技术从1G到4G的发展。移动通信大发展的原因,除了用户需求的迅猛增加这一主要推动力外,还有技术进展所提供的条件,如微电子技术的发展、移动通信小区制的形成、大规模集成电路的发展、计算机技术的发展、通信网络技术的发展、通信调制编码技术的发展等。1.1.1第一代移动通信系统(1G) 20世纪70年代中期至80年代中期是第一代蜂窝网络移动通信系统发展阶段。第一代蜂窝网络移动通信系统(1G)是基于模拟传输的,其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。1G主要基于蜂窝结构组网,直接使用模拟语音调制技术,传输速率约s错误!未找到引用源。。 1978年底,美国贝尔实验室成功研制了先进移动电话系统(Advanced Mobile Phone System, AMPS),建成了蜂窝状移动通信网,这是第一种真正意义上的具有随时随地通信的大容量的蜂窝状移动通信系统。蜂窝状移动通信系统是基于带宽或干扰受限,它通过小区分裂,有效地控制干扰,在相隔一定距离的基站,重复使用相同的频率,从而实现频率复用,大大提高了频谱的利用率,有效地提高了系统的容量错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。。

4G5G移动通信中的网络技术综述论文

《通信网》课程综述论文 4G移动通信中的核心网技术与 5G移动通信技术展望 摘要:本论文是东南大学信息科学与工程学院大四第一个长学期的研讨课《通信网》的期末专题研讨的综述论文。通过一个学期的研讨学习,我们认识了各种网络技术和协议,并对部分协议的细节做了细致的探究,通过抓包软件分析我们日常生活中所用的网络产生的协议数据包,加深了我们对于网络相关知识的理解。期末专题研讨,我所在的小组选择了“4G5G 移动通信中的网络技术”的课题,通过前期调研,提出了“4G移动通信中的核心网技术与5G移动通信技术展望”的题目,希望通过文献检索和归纳了解移动通信网络的技术变迁、现行移动通信网络的总体结构尤其是核心网的构成,并对5G移动通信的标志性技术做一个展望。 关键词:核心网 LTE EPS EPC 4G 5G 报告时间:2015年1月10日

2 / 13 图1.0 大量资料检索后总结出的移动通信技术发展框图ITU GSM GPRS/EDGE 3GPP (6个标准化组织)UMTS R99R4R5R6R7EPS R8R9 5GPPP (欧盟)无线/光通信物联网安全智能终端 软件 政府+民间 IT+CT=ICT

ITU: International Telecommunication Union 国际电信联盟,联合国专门机构,管理无线电频谱和卫星轨道资源,制定全球电信标准。 3GPP: 3rd Generation Partnership Project 第三代合作伙伴计划,标准化机构,3GPP主要是制订以GSM核心网为基础,UTRA(FDD为W-CDMA技术,TDD为TD-CDMA技术)为无线接口的第三代技术规范。3GPP的组织伙伴包括欧洲的ETSI、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA美国的T1和中国通信标准化协会六个标准化组织。 5GPPP: 5rd Generation Public-Private Partnership 欧盟为维持其在移动通信方面的领先优势(欧洲ETSI是3GPP的主导)率先在其Horizon 2020计划中成立了5G PPP(Public-Private Partnership)(5G政府民间合作计划)。5GPPP由政府出资管理项目吸引民间企业和组织参加,计划在2014-2020年期间投资7亿欧元,拉动5-10倍企业投资,其机制类似我国的重大科技专项。5G PPP计划发展800个成员,包括ICT的各个领域:无线/光通讯、物联网、IT(虚拟化、SDN、云计算、大数据)、软件、安全、终端和智能卡等。 UMTS: Universal Mobile Telecommunications System 通用移动通信系统,3GPP制定的全球3G标准之一,主体包括CDMA接入网络和分组化的核心网络等一系列技术规范和接口协议。3GPP的UMTS标准的4个版本:R99、R4、R5、R6。 UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS 陆地无线接入网,由NODE B(3G移动基站)和RNC(无线网络控制器)构成。 RNC: Radio Network Controller 无线网络控制器,关键网元,接入网的组成部分,提供移动性管理,管理用于传输数据的无线接入载波。 IMS: IP Multimedia Subsystem IP多媒体子系统,本质上说是一种网络结构。该项技术植根于移动领域,最初是3GPP为移动网络定义的,而在NGN的框架下,IMS应同时支持固定接入和移动接入。 EPS: Evolved Packet System 演进的分组域系统,EPS=SAE核心网(EPC)+LTE接入网(E-UTRAN)+用户设备UE。 LTE: Long Time Evolution 项目名称,研究的是无线接入网络的长期演进,新的无线接入系统称为演进的UTRAN (E-UTRAN)。 SAE: System Architecture Evolution 项目名称,研究的是3GPP核心网络的长期演进,目的是定义一个新的全IP 分组核心网,称为演进的分组核心网EPC(Evolved Packet Core)。2004年12月,3GPP在希腊雅典会议上启动了面向全IP的分组域核心网的演进项目SAE,其核

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网络。 应用更广泛。 4G 手机智能化程度更高,通话只是最最基本的功能 之一,更多的功能体现在多媒体应用方面。 二、4G 通信的关键技术 4G 通信技术综述 移动通信技术已经历了三个主要发展阶段。每一代的发展都是技术的突破和观念的创新。第一代起源于 20 世纪80年代,主要采用模拟和频分多址 (FDMA 技术。第二代(2G )起源于90年代初期,主要采用时分多址 仃DMA )和码分多址(CDMA 技术。第三代移动通信系统(3G )可以提供更宽的频带,不仅传输话音,还能传输 高速数据,从而提供快捷方便的无线应用。然而,第三代移动通信系统仍是基于地面标准不一的区域性通 信系统,尽管其传输速率可高达 2 Mb/s ,但仍无法满足多媒体通信的要求, 因此,第四代移动通信系统(4G ) 的研究随之应运而生。 一、 4G 通信技术的概念 4G 的定义到目前为止依然有待明确,它的技术参数、国际标准、网络结构、乃至业务内容均未有明确说法。 在2002年底Wi-Fi 热潮中,Wi-Fi 被视作4G 技术。但4G 技术的提倡者认为,4G 与Wi-Fi 不同。 2004年6月,市场研究公司 Forrester 的分析师预测,4G 移动服务将是3G 与WiMax 结合在一起的技术。 4G 将提供以太网的接入速度(如 10Mb/s ),并且通过在一部手机中把 3G 和WiMax 技术结合在一起,提供集 成无线局域网和广域网的服务。 WiMax (或者说是802.16标准)能够提供无线宽带网服务,最远距离可达 30英里,速率大约是10 Mb/s 。在2004年富士通发布的白皮书中,将 WiMAX 旨为“ 4G'无线技术。 另外,也有很多专家对 LAS-CDMA 十分看好,认为LAS-CDMA 弋表着4G 水平。 4G 到底是什么样的技术呢?目前普遍描述如下: 4G 是集3G 与WLAf 于一体,并能够传输高质量视频图像,它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。 4G 系统能够以100Mb/s 的速率下载,比目前的拨号上网快 2000倍,上传的速度也能达到 20Mb/s ,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。很明显,4G 有着不可比拟的优越性。 4G 与3G 之间的主要区别在于终端设备的类型、网络拓扑的结构以及构成网络的技术类型。终端设备除了 手机之外应当包括头戴式话机、 PDA 终端、膝上机、手表式话机、电视机、游戏机、 DVD 零售机,甚至宠 物机等等,凡是人所能构想的和能够识别 IP 地址的无线电收发信机。其次, 4G 是由多种技术组成的,包 括彼此似乎不相干的技术,如 Wi-Fi 、 超宽带无线电、便携式电脑、软件无线电等技术构成的高速全球通 与3G 手机相比,4G 手机的功能更强大,

移动通信发展史概述

● ●移动通信发展史概述 ●2013年12月4日工信部宣布向三大运营商发放4G牌照,根据工信部的公告,我国发放4G牌照,三家运营商将同步获得首批4G 牌照,为TD-LTE制式。对于为何向三家运营企业只发放TD-LTE牌照,工信部发布了相关解读,并称“工信部收到三家运营企业申请TD-LTE牌照的相关材料,并且三家运营企业均已开展TD-LTE规模网络试验,TD-LTE技术完善和产业发展的成熟程度已具备规模商用的条件”。 ●这样的解释只是解释了为什么发TD-LTE牌照,而没有解释为什么不发FD-LTE牌照。按照上述解释,我们完全可以这样套读“工 信部收到两家运营企业申请FD-LTE牌照的相关材料,并且国外运营企业均已开展FD-LTE规模网络运行,FD-LTE技术完善和产业发展的成熟程度已具备规模商用的条件”。 ●实际上,FD-LTE和TD-LTE技术都趋于完善,产业发展的成熟程度也已具备规模商用的条件。但为什么只是中国移动一家作好了规 模商用的准备,中国联通和中国电信均未准备就绪呢?这就必需从LTE的前世到今身详细说起。 ●从标准的角度来看,到目前为止,移动通信已经发展了3代。 ●一、1G移动通信标准 ●第一代是模拟蜂窝移动通信网,时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期。 ●1978年,美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统(AMPS),建成了蜂窝状移动通信系统。而其它工业化国家也相继开发出蜂窝 式移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统,最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网,即小区制,由于实现了频率复用,大大提高了系统容量。 ●第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统TACS,以及NMT和NTT等。AMPS(先进的移动电话系统) 使用模拟蜂窝传输的800MHz频带,在北美,南美和部分环太平洋国家广泛使用;TACS(总接入通信系统)使用900MHz频带,分ETACS(欧洲)和NTACS(日本)两种版本,英国,日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。 ●1987年11月18日,第一个模拟蜂窝移动电话系统在广东省建成并投入商用。 ●第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用,语音信号为模拟调制,每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。第一代系统在商 业上取得了巨大的成功,但是其弊端也日渐显露出来: ●(1)频谱利用率低 ●(2)业务种类有限 ●(3)无高速数据业务 ●(4)保密性差,易被窃听和盗号 ●(5)设备成本高 ●(6)体积大,重量大。 ●第一代移动通信最大特点是语音终端移动化。 ●二、2G移动通信标准 ●第二代移动通信系统是为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷,通过数字移动通信技术发展起来的,以GSM和IS-95为 代表,时间是从八十年代中期开始。欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系。随后,美国和日本也制订了各自的数字移动通信体制。数字移动通网相对于模拟移动通信,提高了频谱利用率,支持多种业务服务,并与ISDN等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的,因此又称为窄带数字通信系统。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统,IS-95和欧洲的GSM系统。 ●(1)GSM(全球移动通信系统)发源于欧洲,它是作为全球数字蜂窝通信的DMA标准而设计的,支持64Kbps的数据速率,可与ISDN 互连。GSM使用900MHz频带,使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式,每载频支持8个信道,信号带宽200KHz。GSM标准体制较为完善,技术相对成熟,不足之处是相对于模拟系统容量增加不多,仅仅为模拟系统的两倍左右,无法和模拟系统兼容。 ●(2)DAMPS(先进的数字移动电话系统)也称IS-54(北美数字蜂窝),使用800MHz频带,是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的 一种,指定使用TDMA多址方式。

移动通信技术演进综述

移动通信技术演进综述 (华中科技大学电子与信息工程系通信1002班丁秋林u201013043 ) 【摘要】本文介绍了移动通信的发展概况,对3G与4G进行了比较,分析了第三代移动通信系统(3G)向第四代移动通信系统(4G)演化的原因和主要体现方面,并详细介绍了第四代移动通信系统(4G)向第五代移动通信系统(5G)演进中主要要完成的技术突破。论述了5G的概念和新技术,同时对5G的发展趋势进行了简单的的分析。 【关键词】3G;4G;5G;移动通信; 一.引言 随着移动用户的增多,以及人们对移动通信业务的追求已从单纯的语音业务扩展到多媒体业务,因此,移动通信技术变得越来越重要,为了满足人们不断增加的需求,这使得人们努力改进和发展一些新的技术。现在移动通信技术的热点是3G、4G和5G技术。4G不仅是对3G的困难和局限的突破和演进,而且增强了服务质量、增加了带宽和降低了成本,而5G是一种完美的无线通信系统。 二.基本术语 1. 第三代移动通信系统(3G): 第三代移动通信系统(3rd Generation Mobile System,3G),最早由国际电信联盟(International Telecommunication union,ITU)于1985年提出的。1996年,ITU将其更名为全球移动通信系统(International Mobile Telecommunication,IMT-2000),后缀指其工作在2000MHZ频段,且预计于2000年商用。

2.第四代移动通信系统(4G): 4G是第四代移动通信及其技术的简称,是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的概念可称为广带(Broad-band)接入和分布网络.具有超过2Mbps的非对称数据传输能力。对全速移动用户能提供150Mbps的高质量的影像服务,并首次实现三维图像的高质量传输,无线用户之间可以进行三维虚拟现实通信。它包括广带无线固定接人、W-LAN、移动广带系统和互操作的广播网络。在不同的固定无线平台和跨越不同频带的网络中,4G可提供无线服务,并在任何地方宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信),提供信息通信以外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。同时,4G系统还是多功能集成的宽带移动通信系统,是宽带接入IP系统。 三.3G向4G的演进 1.3G向4G演化的原因 经ITU认可的3G标准有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。虽然3G和2G 相比,有很多优点,但是3G还是存在着很多不尽人意的地方,如:3G缺乏全球统的标准;3G所采用的语音交换架构仍承袭了2G系统的电路交换,而不是纯IP 的方式;3G的业务提供和业务管理不够灵活;流媒体(视频)的应用不尽如人意;3G的高速数据传输不成熟,接入速率有限;安全方面存在算法过多、认证协议容易被攻击等安全缺陷。 伴随着无线技术的种类越来越多,迫切需要将这些无线技术整合到一个统一的网络环境中去,这就是正在形成的超三代移动通信系统(B3G)通信系统和未来的4G通信系统。B3G和4G通信系统将是未来提供宽带接入,全球无缝漫游和无处不在的数据,语音业务等方面的最合适和最好的技术。 2.3G与4G的比较 (1)核心技术: 3G系统以码分多址(CDMA)为技术基础。码分多址是将相互正交的不同的码分配给不同用户调制信号,实现多用户同时使用同一频率接入系统。由于利用相互正交(或尽可能正交)的码去调制信号,会将原用户信号频谱带宽扩展,因此

移动通信技术的现状与发展

移动通信技术的现状与发展-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

下一代互联网技术大作业 题目移动通信技术的现状与发展 姓名 专业网络工程 班级 1402班 学号

1. 移动通信技术的概念及相关知识 1.1 移动通信的基本概念 移动通信是指通信中的移动一方通过无线的方式在移动状态下进行的通信,这种通信方式可以借助于有线通信网,通过通信网实现与世界上任何国家任何地方任何人进行通信,因此,从某种程度上说,移动通信是无线通信和有线通信的结合。移动通信的发展先后经历了第一代蜂窝模拟通信,第二代蜂窝数字通信,以及未来的第三代多媒体传输、无线Internet等宽带通信,它的最终目标是实现任何人在任何时间任何地点以任何方式与任何人进行信息传输的个人通信。 1.2移动通信的发展 目前,移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段,并且正朝着个人通信这一更高级阶段发展。未来移动通信的目标是,能在任何时间、任何地点、向任何人提供快速可靠的通信服务。1978年底,美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统(AMPS),建成了蜂窝状模拟移动通信网,大大提高了系统容量。与此同时,其它发达国家也相继开发出蜂窝式公共移动通信网。这一阶段的特点是蜂窝移动通信网成为实用系统,并在世界各地迅速发展,这个系统一般被当作是第一代移动通信系统。 从20世纪80年代中期开始,数字移动通信系统进入发展和成熟时期。蜂窝模拟网的容量已不能满足日益增长的移动用户的需求。80年代中期,欧洲首先推出了全球移动通信系统(GSM:Global System for Mobile)。随后美国和日本也相继指定了各自的数字移动通信体制。20世纪90年代初,美国Qualcomm 公司推出了窄带码分多址(CDMA:Code-Division Multiple Access)蜂窝移动通信系统,这是移动通信系统中具有重要意义的事件。从此,码分多址这种新的无线接入技术在移动通信领域占有了越来越重要的地位。些目前正在广泛使用的数字移动通信系统是第二代移动通信系统。

移动通信G技术概述

移动通信3G技术概述 2004-3-14 中国移动与中国联通在移动通信市场的竞争日趋激烈,竞争领域从原先的话音业务发展到增值业务。伴随着移动增值业务的不断发展,迈向3G(3rd Generation,第三代移动通信)则是两大移动运营商的必然选择。与前两代系统相比,第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务,其传输速率在高速移动环境中支持144kb/s,步行慢速移动环境中支持384kb/s,静止状态下支持2Mb/s。其设计目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量,而且要能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务,同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。 目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种:WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。CDMA是Code Division Multiple Access(码分多址)的缩写,是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式,这种系统的主要缺点是频谱利用率低,信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式,提高了系统容量,并采用独立信道传送信令,使系统性能大为改善,但TDMA 的系统容量仍然有限,越区切换性能仍不完善。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。 1、WCDMA 全称为Wideband CDMA,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。该标准提出了GSM(2G)—GPRS—EDGE—WCDMA(3G)的演进策略。GPRS是General Packet Radio Service(通用分组无线业务)的简称,EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution (增强数据速率的GSM演进)的简称,这两种技术被称为代移动通信技术。目前中国移动正在采用这一方案向3G过渡,并已将原有的GSM网络升级为GPRS网络。 2、CDMA2000 CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,由美国主推,该标准提出了从CDMA IS95(2G)—CDMA20001x—CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x被称为代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高。目前中国联通正在采用这一方案向3G过渡,并已建成了CDMA IS95网络。 3、TD-SCDMA 全称为Time Division-Synchronous CDMA(时分同步CDMA),是由我国大唐电信公司提出的3G标准,该标准提出不经过代的中间环节,直接向3G过渡,非常适用于GSM系统向3G升级。但目前大唐电信公司还没有基于这一标准的可供商用的产品推出。 三个技术标准的比较

通信类开题报告范文.doc

通信类开题报告范文 通信类开题报告范文篇1: 一、毕业设计的内容和意义: 移动通信已成为当代通信领域内的发展潜力最大、市场前景最广的热点技术。目前全球已具有相当规模的移动通信标准有GSM、CDMA和TDMA三大分支,每个分支都在抢占市场。全球无线技术各自为营,各厂商都在不断推出新技术,以迅速抢占行业标准的主导地位。尽管第三代移动通信(3G)标准比现有无线技术更强大,但也将面积竞争和标准不兼容等问题。人们开始呼吁移动通信标准的统一,以期通过第四代移动通信标准的制定来解决兼容问题。国际电信联盟(ITU)目前已经开始研究制订第四代移动通信标准,并已达成共识:把移动通信系统同其他系统(例如无限局域网,W-LAN,等)结合起来,产生4G技术,2010年之前使数据传输数率达到100Mbps,以提供更有效的多种业务。目前相互兼容移动通信技术的第四代移动通信标准(4G)已在业界萌动。 第四代移动通信技术是以传统通信技术为基础,利用了一些新的通信技术,来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话,那么4G通信会是一种超高速无线网络,一种不需要电缆的信息超级高速公路,这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少,未来的4G通信费用也要比2010年通信费用低。4G必然会取代3G,成为未来移动通信领域的主导技术,4G一定会给我们带来美好的移动通信事业前景。 主要内容如下: 第一章为绪论。对移动通信的概念和移动通信的终极目标进行了介绍。

第二章是移动通信发展史。本章主要介绍了移动通信产生的背景及发展史,和每个阶段的技术要求和特点。 第三章为第四代移动通信概述。本章主要介绍了第四代移动通信的产生背景、第四代移动通信的概念及特点,以及第四代移动通信的网络结构、系统;和第四代移动通信所用的关键技术。 第四章第四代移动通信国内外发展态势。本章主要介绍了第四代移动通信目前国内外的发展态势及发展趋势。 第五章对第四代移动通信的思考和展望。本章主要介绍对于第四代移动通信的发展思考,和对未来的美好展望。 第六章对本文主要的贡献和研究工作进行总结。 二、文献综述: 在第三代移动通信逐步商业化之际,第四代移动通信技术已成为行业关注的焦点。相信不久的将来4G将将成为移动通信的主流,会使我们未来的生活更加美好。 论文是在经过多次查询和搜索,找到许多关于第四代移动通信技术方面的文献和参考资料的情况下,通过认真分析,总结概括了第四代移动通信的相关知识。 论文首先介绍了移动通信的概念,和移动通信的发展史,以及每个阶段的优缺点。主要详细介绍了第四代移动通信的产生背景、概念、特点、网络结构和系统。 技术决定着未来的发展趋势,论文着重介绍了第四代移动通信的关键技术,正交频分复用(OFDM)技术,其主要思想是在频域内将给定信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,并且各子载波并行传输,这样不仅减少了子载波间的相互干扰,同时又提高了频谱利用率;软件无线电技术;智能天线与多处天线(MIMO)技术,智能天线可以提高信噪比,提升系统通信质量,缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾,降低系统整体造价;IPv6技术等。

国内外移动通信发展现状及未来4G网络

移动通信发展及未来主流技术4G网络6xx1我国移动通信发展 移动通信是我国最具发展活力的产业之一。1987年至2000年的十余年间,我国移动通信用户总数以年均100%增长速率迅猛发展,目前已拥有2.1亿用户,年产值约为2000亿人民币,其规模已超过占美国,成为世界上规模最大的电信市场。据有关部门预测,2005年我国移动通信用户数将达到3.5亿,普及率将由现在的10%增加至20%。与世界上移动通信普及率最高的国家相比,我国移动通信的发展潜力巨大。 GSM是占据我国移动通信市场绝大部分份额的移动通信技术,目前约占我国移动通信用户总数的97%。2001年初,中国联通在全国范围内开始规模发展800MHzIS-95A CDMA网络。根据其规划,至2001年CDMA网络容量将达到1400万,至2004年CDMA网络容量将达到4000万,用户数将达2800万。与此同时,中国移动开始在全国主要城市部署支持分组数据业务的GSM GPRS系统。 与我国其它领域的研究状况类似,我国信息领域大型的研究计划基本处于相对比较封闭的状态。一方面,由于体制方面的原因,位于国际一流水平的国外研究机构和生产厂商无法直接参与我国信息领域的大型科研计划。另一方面,我国信息领域的大型研究计划常常无法直接与国际技术发展与标准化进程相衔接,参研人员走向国际舞台的程度不高,研究成果对国际主流技术发展的影响不够。 2未来移动通信发展 随着第三代移动通信系统逐渐进入商用,国内外有关第四代移动通信的研究已初见端倪。日本和韩国于2002年启动了面向第四代移动通信的mTIF和 K4G研究计划。欧盟在前期研究计划(第五框架研究计划)的基础上,成立了世界无线通信研究论坛(WWRF),着手进行“IMT2000”之后的第四代移动通信研究的概念、需求与基本框架研究,并将把第四代移动通信系统列入将于2003

移动通信技术专业简介

移动通信技术专业简介 专业代码610302 专业名称移动通信技术 基本修业年限三年 培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展,具有良好职业道德和人文素养,掌握移动通信技术原理、设备、工程等专业知识,具备移动基站工程建设与维护、无线网络规划与优化、移动业务管理与服务、微波与卫星通信系统维护等能力,从事移动基站勘察与设计、移动基站维护、无线网络室内分布设计、无线网络优化、通信工程项目管理、移动业务支撑与管理、移动终端维修等工作的高素质技术技能人才。 就业面向 主要面向通信行业企业,在移动基站建设与维护、无线网络规划与优化、移动业务支撑与终端维护等岗位群,从事移动基站勘察与设计、移动基站维护、无线网络室内分布设计、无线网络优化、通信工程项目管理、移动业务支撑与管理、移动终端维修、微波与卫星通信系统维护等工作。 主要职业能力 1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力; 2.具备移动通信技术专业基本素质与能力; 3.具备计算机操作应用能力; 4.具备基站系统设备开通与调测、运行与维护能力; 5.具备无线网络规划设计、优化能力; 6.具备移动通信工程项目管理能力; 7.具备移动通信业务营销与服务能力;

8.具备移动终端维修、营销及售后服务能力; 9.具备微波与卫星通信系统维护能力。 核心课程与实习实训 1.核心课程 移动通信技术基础、现代通信技术及应用、光传输技术与设备、基站建设与维护、通信工程制图与概预算、无线网络规划与优化、移动室内覆盖工程、电信业务应用与营销、移动终端维修等。 2.实习实训 在校内进行电子技术基础、移动通信原理、基站建设与维护、通信工程制图、通信工程概预算、无线网络优化、移动终端维修等实训。 在移动通信类企业进行实习。 职业资格证书举例 电信机务员(三级、四级)通信网络管理员(三级)用户通信终端维修员(四级)移动通信助理工程师无线网络优化助理工程师 衔接中职专业举例 通信技术通信系统工程安装与维护通信运营服务 接续本科专业举例 通信工程电子信息工程

移动通信技术发展及展望

移动通信技术发展及展望 Mobile communication technology development and prospects 电子通信与物理学院 专业、班级:通信14-1 报告人:杜超 论文结题时间:2014.1

摘要:在过去的10年中,世界电信发生了巨大的变化,移动通信特别是蜂窝小区的迅速发展,使用户彻底摆脱终端设备的束缚、实现完整的个人移动性、可靠的传输手段和接续方式。进入21世纪,移动通信将逐渐演变成社会发展和进步的必不可少的工具。移动通信技术日新月异,先后经历了第一代、第二代移动通信技术的兴起与淘汰,完成了第三代移动通信技术的快速覆盖与普及,目前正在 进行第四代移动通信技术的尝试与推广,以及第五代移动通信技术的研究与探索。相信在越来越先进的科学技术的强有力支持下,以及未来移动数据通信与多媒体业务需求发展的需求下,第四代移动通信技术会给人们带来更加美好的未来。 关键词:移动通信;发展历程;发展趋势 Abstract:I n the past ten years, great changes have taken place in the world telecom, mobile communications, especially the rapid development of the cell, the user completely get rid of the bondage of terminal equipment, to achieve a complete personal mobility, reliable transmission means and ways. Entering the 21st century, mobile communication will gradually evolve into the tools of social development and progress. Mobile communication technology, has experienced the rise of the first generation and second generation of mobile communication technology and eliminated, completed the rapid coverage and popularity of the third generation mobile communication technology, is currently in the fourth generation mobile communication technology to try and promotion, as well as the fifth generation of mobile communication technology research and exploration. Believe that there are more and more advanced under the strong support of science and technology, and the future development of mobile data communication and multimedia business requirements, under the requirements of the fourth generation mobile communication technology will bring people a better future. Key words:Mobile communication; The development course; The development trend

移动通信4G技术

4G是集3G与WLAN于一体,并能够传输高质量视频图像,它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载,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。 (1)接入方式和多址方案 (正交频分复用)是一种无线环境下的高速传输技术,其主要思想就是在频域内将给定信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。尽管总的信道是非平坦的,即具有频率选择性,但是每个子信道是相对平坦的,在每个子信道上进行的是窄带传输,信号带宽小于信道的相应带宽。OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰,对多径衰落和多普勒频移不敏感,提高了频谱利用率,可实现低成本的单波段接收机。OFDM的主要缺点是功率效率不高。 (2)调制与编码技术 4G移动通信系统采用新的调制技术,如多载波正交频分复用调制技术以及单载波自适应均衡技术等调制方式,以保证频谱利用率和延长用户终端电池的寿命。4G移动通信系统采用更高级的信道编码方案(如Turbo码、级连码和LDPC等)、自动重发请求(ARQ)技术和分集接收技术等,从而在低Eb/N0条件下保证系统足够的性能。 (3)高性能的接收机 4G移动通信系统对接收机提出了很高的要求。Shannon定理给出了在带宽为BW的信道中实现容量为C的可靠传输所需要的最小SNR。按照Shannon定理,可以计算出,对于3G 系统如果信道带宽为5MHz,数据速率为2Mb/s,所需的SNR为l.2dB;而对于4G系统,要在5MHz的带宽上传输20Mb/s的数据,则所需要的SNR为12dB。可见对于4G系统,由于速率很高,对接收机的性能要求也要高得多。 (4)智能天线技术 智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能,被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。 (5)MIMO技术 (多输入多输出)技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术,它采用的是分立式

手机发展史[完全版]

手机发展的历史 1.手机的概念 移动电话,通常称为手机,旧称手提电话、手提、大哥大,是便携的、可以在较大范围内移动的电话终端。 目前在全球范围内使用最广的手机是GSM手机和CDMA手机。在中国大陆及台湾以GSM最为普遍,CDMA和小灵通(PHS)手机也很流行,这些都是所谓的第二代手机(2G),它们都是数字制式的,除了可以进行语音通信以外,还可以收发短信(短消息、SMS)、MMS(彩信、多媒体短信)、无线应用协议(WAP)等。 手机外观上一般都应该包括至少一个液晶显示屏和一套按键(部分采用用触摸屏的手机减少了按键)。 部分手机除了典型的电话功能外,还包含了PDA、游戏机、MP3、照相、录音、摄像、GPS等更多的功能,有向带有手机功能的PDA发展的趋势。 2.手机的由来 1973年4月的一天,一名男子站在纽约街头,掏 出一个约有两块砖头大的无线电话,并打了一通,引 得过路人纷纷驻足侧目。这个人就是手机的发明者马 丁?库帕。当时,库帕是美国著名的摩托罗拉公司的工 程技术人员。 这世界上第一通移动电话是打给他在贝尔实验室 工作的一位对手,对方当时也在研制移动电话,但尚 未成功。库帕后来回忆道:“我打电话给他说:‘乔, 我现在正在用一部便携式蜂窝电话跟你通话。’我听 到听筒那头的‘咬牙切齿’——虽然他已经保持了相 当的礼貌。” 到今年4月,手机已经诞生整整30周年了。这个当年科技人员之间的竞争产物现在已经遍地开花,给我们的现代生活带来了极大的便利。 3.手机时代划分图1当年库帕使用的手机—摩托罗拉3200

1)1G 第一代手机(1G)是指模拟的移动电话,也就是在20世纪八九十年代香港美国等影视作品中出现的大哥大。最先研制出大哥大的是美国摩托罗拉公司的Cooper博士。由于当时的电池容量限制和模拟调制技术需要硕大的天线和集成电路的发展状况等等制约,这种手机外表四四方方,只能成为可移动算不上便携。很多人称呼这种手机为“砖头”或是黑金刚等。 这种手机有多种制式,如NMT,AMPS,TACS,但是基本上使用频分复用方式只能进行语音通信,收讯效果不稳定,且保密性不足,无线带宽利用不充分。此中手机类似于简单的无线电双工电台,通话是锁定在一定频率,所以使用可调频电台就可以窃听通话。 2)2G 第二代手机也是最常见的手机。通常这些手机使用PHS,GSM或者CDMA 这些十分成熟的标准,具有稳定的通话质量和合适的待机时间。在第二代中为了适应数据通讯的需求,一些中间标准也在手机上得到支持,例如支持彩信业务的GPRS和上网业务的WAP服务,以及各式各样的Java程序等。 3)3G 用于第三代移动通信系统(3G)的手机也已经研制出来了,但是由于相关网络没有普及,并未得到广泛的应用。第三代手机的开始的目标之一是开发一种可以全球通用的无线通讯系统,但是实际最终的结果是出现了多种不同的制式,主要有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA在竞争。这些新的制式都基于CDMA(码分多址)技术,在带宽利用和数据通信方面都有进一步发展。 4.手机发展时间轴 5.手机发展的具体历程

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