【正文】 同時(shí)，在日常的研究和學(xué)習(xí)過程中，感謝我的家人默默的關(guān)心與支持，也感謝我的朋友給我的幫助與鼓勵(lì)。在整個(gè)論文的完成過程中，我得到了導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)，讓我不僅學(xué)到了扎實(shí)、廣泛的專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)了自己的科研能力，也學(xué)到了做人的道理。在技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí)，我們應(yīng)該意識(shí)到，對(duì)待通信新技術(shù)我們更應(yīng)該冷靜、理智， 4G 演進(jìn)的道路絕不會(huì)一帆風(fēng)順，前面的路仍是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。 XXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 6 總結(jié) 24 6 總結(jié) 現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)包括了很多深?yuàn)W的高科技技術(shù)，在此之前，我還對(duì)這些技術(shù)不了解，但是通過我努力查找這方面的知識(shí)， 隨著目前 3G 移動(dòng)通信技術(shù)的全面商用化的開始，我國(guó)大部分的手機(jī)用戶將感受到 3G 技術(shù)給我們帶來的便捷，同時(shí)也能明顯的感到 3G 技術(shù)的不足與缺陷。 中國(guó) 應(yīng)以應(yīng)用為導(dǎo)向，大力開展 4G 應(yīng)用技術(shù)開發(fā)， 以重點(diǎn)軟件產(chǎn)業(yè)園區(qū)為依托，大力支持 4G 應(yīng)用軟件開發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，爭(zhēng)取在應(yīng)用領(lǐng)域的研究方面搶得先機(jī)。 三 是大力發(fā)展 4G 應(yīng)用軟件產(chǎn)業(yè)。 二是圍繞終端芯片設(shè)計(jì)及解決方案盡快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。為此，我們有必要在大力發(fā)展第三代移動(dòng)通信的同時(shí)，掌握世界移動(dòng)通信技術(shù)的研究動(dòng)向和最新 成果，加強(qiáng)國(guó)際合作，積極XXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 5 對(duì)第四代移動(dòng)通信的思考和展望 23 進(jìn)行第四代移動(dòng)通信技術(shù)的研究與開發(fā)工作，加快我國(guó)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使我國(guó)的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)外擁有強(qiáng)大的市場(chǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，這種以寬帶、接入因特網(wǎng)、具有多種綜合功能第四代移動(dòng)通信技術(shù)在 2021 年將成為移動(dòng)通信市場(chǎng)主流技術(shù)。移動(dòng)通信與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，給移動(dòng)通信與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展都將注入更大的活力。提高通信的覆蓋范圍，并支持多媒體通信、無線接入寬帶固定網(wǎng)以及在不同系統(tǒng)之間的漫游等。利用 RAKE 接收、跳頻以及 Turbo 碼等技術(shù)來增強(qiáng)系統(tǒng)的性能，提高信干比 。另外，移動(dòng) IP 環(huán)境下的 QoS 所使用的綜合業(yè)務(wù) /RSVP 技術(shù) (IntSev/RSVP)和區(qū)別型業(yè)務(wù)技術(shù) (DifServ)也需解決。 但是，對(duì)于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，它缺乏實(shí)時(shí)位置管理和快速無縫切換機(jī)制的支持。網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)性是 4G 移動(dòng)性管理的關(guān)鍵，移動(dòng)性通常涉及到在不同網(wǎng)段間漫游的移動(dòng)用戶，數(shù)據(jù)鏈路層的移動(dòng)性支持通常限制在同類網(wǎng)絡(luò)之間。中興通訊一直全力投入 TDSCDMA 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在技術(shù)和市場(chǎng)方面一直處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的位置，尤其是近年來在TDLTE 領(lǐng)域中，中興通訊也創(chuàng)造了多項(xiàng)業(yè)界第一的測(cè)試記錄。華為在歐洲 LTE 市場(chǎng)上已占據(jù)約 62％的份額。在政府的積極推動(dòng)下， 中國(guó)移動(dòng)、大唐、中興、華為、普天等國(guó)內(nèi)企業(yè)在 4G 技術(shù)的研發(fā)和商業(yè)化中均取得一定的進(jìn)展。如 TDLTEAdvanced(LTEAdvanced 的 TDD 模式 )是中國(guó)繼 TDSCDMA(TimeXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 4 第四代移動(dòng)通信國(guó)內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢(shì) 21 DivisionSynchronous Code Division Multiple Access，時(shí)分同步碼分多址 )之后，提出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第四代移動(dòng)通信技術(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)在 2021 年進(jìn)入 ITU 的 4G 候選標(biāo)準(zhǔn)之列，并已獲得歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織 3GPP 和亞太地區(qū)通信企業(yè)的認(rèn)可與支持。 2021 年， 新一代寬帶無線移動(dòng)通信網(wǎng) 重大專項(xiàng)啟動(dòng)，這將進(jìn)一步提升我國(guó)無線移動(dòng)通信的綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和創(chuàng)新能力，推動(dòng)我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)向世界先進(jìn)水平跨越。 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)發(fā)展 4G 技術(shù)及產(chǎn)業(yè)大致取得以下進(jìn)展： 一方面，啟動(dòng)實(shí)施了一批重大計(jì)劃。中國(guó)也在 2021年成立了未來移動(dòng)通信論壇 (Future Forum)，引領(lǐng)國(guó)內(nèi) 4G 技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。日本的移動(dòng) IT 論壇 (mITF)組織協(xié)調(diào)具體的 4G 技術(shù)研究工作， 旨在推動(dòng)包括 4G 和移動(dòng)商務(wù)在內(nèi)的發(fā)展，在業(yè)務(wù)和應(yīng)用方面發(fā)揮著巨大的作用。各國(guó)組織了各種 4G 研究論壇，致力于在 4G 標(biāo)準(zhǔn)確立之前，聯(lián)合更多的力量，推廣自己的 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。摩托羅拉、三星、華為則采取雙邊發(fā)展的策略，以應(yīng)對(duì)未來 4G 標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。但在 LTE 技術(shù)受到 ATamp。隨著 2021 年 10 月國(guó)際電信聯(lián)盟 (ITU)確定 LTEAdvanced 和 WiMAX 作為 4G 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)候選技術(shù)，兩大標(biāo)準(zhǔn)陣營(yíng)的角逐 也越來越激烈。可以看出，無論是 4G 設(shè)備和終端，還是運(yùn)營(yíng)商的測(cè)試進(jìn)程， LTE 商用條件已經(jīng)具備， 4G 的商用時(shí)間表逐漸清晰。摩托羅拉公司推出了最新、容量最高的 LTE 解 決方案，愛立信公司也成功演示了其最新的 采用多載波技術(shù)和 MIMO(MultipleInput MultipleOutput)技術(shù)的 LTE/4G 系統(tǒng)。韓國(guó)三星和LG 等公司正率先研制支持 4G 的芯片、設(shè)備和基站。西班牙電信在 2021 年 2 月也宣布開始進(jìn)行 LTE/SAE (Long Term Evolution/System Architecture Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn) /系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn) )技術(shù)試驗(yàn)，在西班牙、德國(guó)、英國(guó)等 6 個(gè)不同國(guó)家部署 LTE/SAE 試驗(yàn)網(wǎng)。北歐是部署 LTE 最快的地區(qū)。T 及 Verizon 則將采用 LTE 技術(shù)，其中 ATamp。 Sprint 以 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微 波互聯(lián)接入 )作為其 4G 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將投資大約 50 億美元構(gòu)建 4G 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。美國(guó)的 4G 網(wǎng)絡(luò)布局主要以 Sprint、 ATamp。韓國(guó)也已將 4G 列入政府的研究課題，并制定了中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃。第七框架計(jì)劃 (20212013 年 )將投資 7 億歐 元用于未來網(wǎng)絡(luò)的研究和發(fā)展，其中一半資金用于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，著力推動(dòng) 4G 技術(shù)的發(fā)展。 2021 年 3 月， 美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)向國(guó)會(huì)提交了國(guó)家寬帶計(jì)劃 (National Broadband Plan)強(qiáng)調(diào)：美國(guó)將以比其他國(guó)家運(yùn)行更快、分布更廣泛的無線網(wǎng)絡(luò)，在移動(dòng)創(chuàng)新上領(lǐng)先。 XXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 4 第四代移動(dòng)通信國(guó)內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢(shì) 19 4 第四代移動(dòng)通信國(guó)內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢(shì) 國(guó)外發(fā)展態(tài)勢(shì)及狀 況 目前，世界各國(guó)都積極開展了 4G 的研究，大致呈現(xiàn)以下特點(diǎn)： 一是政府在 4G 技術(shù)研發(fā)中的投入力度不斷加大。移動(dòng)設(shè)備每次改變位置，都要將它的轉(zhuǎn)交地址告訴給家鄉(xiāng)地址和它所對(duì)應(yīng)的通信節(jié)點(diǎn)。每個(gè)移動(dòng)設(shè)備設(shè)有一個(gè)固定的家鄉(xiāng)地址（ home address），這個(gè)地址與設(shè)備當(dāng)前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無關(guān)。 （ 4）移動(dòng) 性。有了這個(gè) 20 位長(zhǎng)的字段，在傳輸過程中，中國(guó)的各節(jié)點(diǎn)就可以識(shí)別和分開處理任何 IP 地址流。從協(xié)議的角度看，IPv6 與目前的 IPv4 提供相同的 QoS，但是 IPv6 的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在能提供不同的服務(wù)。 （ 3）服務(wù)質(zhì)量。一旦得到這個(gè)地址之后，它使用另一種即插即用的機(jī)制，在沒有任何人工干預(yù)的情況下，獲XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 18 得一個(gè)全 球惟一的路由地址。無狀態(tài)地址自動(dòng)配置方式是獲得地址的關(guān)鍵。 （ 2）自動(dòng)控制。選擇 IPv6 協(xié)議主要基于以下幾點(diǎn)的考慮： （ 1）巨大的地址空間。需要特別指出的是在高 SNR 的情況下 ，傳輸速率是自由度 受限的，此時(shí)對(duì)于 m 根發(fā)射天線 n 根接收天線，并且天線對(duì)之間是獨(dú)立均勻分布的瑞利衰落的。從本質(zhì)上來講，如果每對(duì)發(fā)送接收天線之間的衰落是獨(dú)立的，那么可以產(chǎn)生多個(gè)并行的子信道。 分集技術(shù)主要用來對(duì)抗信道衰落。 智能天線技術(shù) 也是通過不同的發(fā)射天線來發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，形成指向某些用戶的賦形波束，從而有效的提高天線增益，降低用戶間的干擾。對(duì)于發(fā)射 分集技術(shù) 來說，同樣是利用多條路徑的增益來提高 系統(tǒng)的可靠性 。舉例來說，在慢 瑞利衰落 信道中，使用 1 根發(fā)射天線 n 根接收天線，發(fā)送信號(hào)通過 n 個(gè)不同的路徑。傳統(tǒng)的多天線被用來增加分集度從而克服信道衰落。對(duì)于極化域而言，交叉極化耦合度決定了能否提供極化分集，或能否提供近似正交的并行信道，因此， MIMO 多XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 17 天線的設(shè)計(jì)是與傳播環(huán)境和天線的安裝位置緊密相關(guān)的。實(shí)驗(yàn)表明，由于散射傳播環(huán)境不同，提供空間低相關(guān)的衰落信號(hào)所需要的天線單元間距也不一樣。對(duì)于便攜終端天線，其數(shù)目與位置要求都較嚴(yán) 。天線單元數(shù)目、天線單元間距與天線安裝位置等都是至關(guān)重要的因素。 MIMO 無線系統(tǒng)的多天線，一方面，其天線單元間距較大，必須 具有分集功能，不同于常規(guī)智能天線 。多天線發(fā)出的信號(hào)在無線信道中經(jīng)散射傳播而混合在一起，再經(jīng)收端多天線接收后，系統(tǒng)通過空時(shí)處理算法分離并恢復(fù)出發(fā)射數(shù)據(jù)，其性能取決于各天線單元接收信號(hào)的獨(dú)立程度，即相關(guān)性，而多天線間的相關(guān)性與散射傳播及天線特性密切相關(guān)。 M IMO 技術(shù)作為提高數(shù)據(jù)傳輸速率的 重要手段受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。在多徑環(huán)境下，該技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，是新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。多輸入多輸出（ MIMO）無線通信技術(shù)的概念非常簡(jiǎn)單，任何一個(gè)無線通信系統(tǒng)，只要其發(fā)射端和接收端均采用了多個(gè)天 線或者天線陣列，就構(gòu)成了一個(gè)無線 MIMO 系統(tǒng)。 隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，頻譜資源的嚴(yán)重不足已經(jīng)日益成為遏制無線通信事業(yè)的瓶頸。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對(duì)于普通的 SISO(SingleInput SingleOutput)系統(tǒng)， MIMO 還可以包括 SIMO(SingleInput MultipleOutput)系統(tǒng)和MISO(MultipleInput SingleOutput)系統(tǒng)。同時(shí)，專有 MIMO 技術(shù)可改進(jìn)已XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 16 有 。 圖 5 MIMO 系統(tǒng)原理 MIMO 系統(tǒng)是一項(xiàng)運(yùn)用于 的核心技術(shù)。 智能天線可以提高信噪比，提升系統(tǒng)通信質(zhì)量，緩解無線通信日益發(fā)展與頻譜資源不足的矛盾，降低系統(tǒng)整體造價(jià)。 目前智能天線定義為波束間沒有切換的多波束和 自適應(yīng)陣列天線。 智能天線 智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。 XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 15 其核心思想 是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的 數(shù)字 /模擬 轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號(hào)的數(shù)字化，從而使得無線電臺(tái)的功能盡可能地用軟件來定義和實(shí)現(xiàn)。 軟件無線電 技術(shù) 所謂軟件無線電（ Software Defined Radio,簡(jiǎn)稱 SDR），就是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來定義實(shí)現(xiàn)無線電臺(tái)的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等。在頻域上，導(dǎo)頻間隔應(yīng)小于相干帶寬。為了提高估計(jì)的精度，可以插入連續(xù)導(dǎo)頻和分散導(dǎo)頻，導(dǎo)頻的數(shù)量是估計(jì)精度和 系統(tǒng)復(fù)雜度的折衷。此時(shí)可以使用訓(xùn)練序列和導(dǎo)頻作為輔助信息，訓(xùn)練序列通常在非時(shí)變信道中，在時(shí)變信道中一般使用導(dǎo)頻信號(hào)。尤其是在 OFDM 系統(tǒng)中，系統(tǒng)對(duì)頻偏比較敏感，所以一般使用相干檢測(cè)。 OFDM 系統(tǒng)本身具有利用信道分集特性的能力，一般的信道特性信息已被OFDM 調(diào)整方式本身所利用，可以在子載波間進(jìn)行編碼，形成編碼的OFDM(COFDM)， OFDM 技術(shù)與信道編碼、頻率時(shí)間交織結(jié)合起來，提高系統(tǒng)的性能，其編碼可以采用各種碼 (如分組碼和卷積碼 )。利用這一特性，可將信號(hào)延遲后與原信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，這樣循環(huán)前綴的相關(guān)輸出就可以用來估計(jì)頻率偏差。為了不破壞子載波間的正交性，在接收端進(jìn)行 FFT 變換前，必須對(duì)頻率偏差進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償。 XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 14 （ 2） 同步 與其它數(shù)字通信系統(tǒng)一樣， OFDM 系統(tǒng)需要可靠的同步技術(shù)，包括定時(shí)同步、頻率同步和相位同步，其中頻率同步對(duì)系統(tǒng)的影響最大。解決方法一般有下述 3 種途徑 ： 信號(hào)失真技術(shù)采 用峰值修剪技術(shù)和峰值窗口去除技術(shù)，使峰值振幅值簡(jiǎn)單地非線性去除 ； 采用編碼方法將峰值功率控制和信道編 碼結(jié)合起來，選用合適的編碼和解碼方法，以避免出現(xiàn)較大的峰值信號(hào) ； 采用擾碼技術(shù)對(duì)所產(chǎn)生的 OFDM 信號(hào)的相位重新設(shè)置，使互相關(guān)性為零，這樣可以減少 OFDM 的PAPR。 （三） OFDM 關(guān)鍵技術(shù) （ 1） 峰值平均功率 (PAPR) 由于 OFDM 信號(hào)在時(shí)域上為 N 個(gè)正交子載波信號(hào)的疊加，當(dāng)這 N 個(gè)信號(hào)恰好都以峰值出現(xiàn)并將相加時(shí)， OFDM 信號(hào)也產(chǎn)生最大 峰值，該峰值功率是平均功率的 N 倍。造成碼間干擾的原因有很多，實(shí)際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會(huì)造成一定的碼間干擾。 （ 4）抗碼間干擾（ ISI）能力強(qiáng)。再有， OFDM加載算法的采用，使系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上以 高速率進(jìn)行傳送。當(dāng)信道條件好的時(shí)候，采用效率高的調(diào)制方式。 （ 3）傳輸數(shù)據(jù)率高。 OFDM 信號(hào)的相鄰子載波相互重疊，從理論上講其頻譜利用率可以接近 Nyquist 極限，如下圖 4 所示： XXXXXXXX 學(xué)院畢業(yè)論文 3 第四代移動(dòng)通信 概述 13 圖 4