集美大學畢業(yè)設計(論文)--新一代移動通信-在線瀏覽
2024-07-30 21:34本頁面
【正文】 將會用到的關鍵技術做出了分析，包括 OFDM、智能天線、 MIMO、軟件無線電、基于 IP 核心網(wǎng)，展望了 4G 通信在未來一些領域的應用并做出了總結。到 4G，除 蜂窩電話系統(tǒng) 外，寬帶 無線接入 系統(tǒng)、毫米波 LAN、智能傳輸系統(tǒng)（ ITS）和同溫層平臺（ HAPS）系統(tǒng)將投入使用。實現(xiàn)這些要求在技術上將面臨更大的挑戰(zhàn)?？紤]到這些技術問題，有的系統(tǒng)將側重提供高數(shù)據(jù)速率，有的系統(tǒng)將側重增強機動性或擴大覆蓋范圍 。 新一代移動通信標準比第三代標準具有更多的功能，新一代移動通信可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡中提供無線服務，可以在任何地方用 寬帶接入互聯(lián)網(wǎng) (包括衛(wèi)星通信和平流層通信 )，能夠提供定位定時，數(shù)據(jù)采集、遠程控制等綜合功能。 ２ 圖 1：新一代移動通信系統(tǒng)構架及接入方式 ① （一） 信息傳播速率更快 由于人們研究現(xiàn)代移動通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問 Inter 的速率，因此 4G 通信的特征莫過于他具有更快的無線通信速度。 （二） 多種業(yè)務的完整融合 4G 應能集成不同模式的無線通信從無線局域網(wǎng)和藍牙等室內(nèi)網(wǎng)絡、蜂窩信號、廣播電視到衛(wèi)星通信，移動用戶 可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。 4G 技術能提供各種標準的通信業(yè)務，從而滿足寬帶和綜合多種業(yè)務需求。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環(huán)境進行結合的正常發(fā)送與接收，有很強的智能性、適應性和靈活性。 （四） 兼容性能更強 要使 4G 通信盡快地被人們接受，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到 4G 通信。 （五） 高速移動中不同系統(tǒng)間的無縫連接和隨時隨地的移動接入 用戶在高速移動中也能接入到系統(tǒng)中，并在不同系統(tǒng)間無縫切換，進行高速率的多媒體業(yè)務數(shù)據(jù)傳送。 圖 2：各公司目前的網(wǎng)速和未來可實現(xiàn)網(wǎng)速 三、移動通信的網(wǎng)絡體系結構 ４ 圖 3： 第四代移動通信網(wǎng)絡體系結構 新一代移動通信在寬帶移動通信系統(tǒng)中，為了滿是不同用戶對不同業(yè)務的需求，將各種針對不同業(yè)務的接入系統(tǒng)通過多媒體接入系統(tǒng)連接到基于 IP 的核心網(wǎng)中，形成一個公共的、靈活的、可擴展的平臺，寬帶無線移動通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的網(wǎng)絡體系分為三層：物理層（接入層）、網(wǎng)絡層（承載層）以及應用層。物理層與網(wǎng)絡業(yè)務執(zhí)行技術層提供開放式 IP 接口。結合移動通信市場發(fā)展和用戶需求，寬帶無線移動網(wǎng)絡的根本任務是能夠接收、獲取到終端的呼叫，在多個運行網(wǎng)絡（平臺）之間或者多個無線接口之間，建立其最有效的通信路徑，并對其進行實時的定位和跟蹤。此移動網(wǎng)絡將基于多層蜂窩結 構，通過多個無線接口，由多個業(yè)務提供者和眾多網(wǎng)絡運營者提供多媒體業(yè)務。如下圖所示。 高速率，高容量 對于高速移動用戶數(shù)據(jù)速率為 2 Mbit/s，對于中速移動用戶數(shù)據(jù)速率為 20 Mbit/s，對于低速移動用戶 (室內(nèi)或步行者 )，數(shù)據(jù)速率為 100 Mbit/s； 兼容性更加平滑 第四代移動 通信系統(tǒng)應該接口開放、能夠跟多種網(wǎng)絡互聯(lián)，并且具備很強的 2G、 3G手機的兼容性，以完成對多種用戶的融合。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環(huán)境進行信號的正常收發(fā)。 高度自治的自適應網(wǎng)絡 能對其結構進行自適應管理，可采用分布式管理和多跳結構，從而 滿足用戶在業(yè)務和容量上的變化和演進。理論和計算機仿真表明：在信道狀態(tài)已知的情況下，基于 MIMO 的無線系統(tǒng)信道容量可隨著收、發(fā)端天線的增加而線性增大， 因此具有廣泛的應用價值。 圖 5： MIMO 系統(tǒng)框圖 （二） 先進的信號處理及傳輸技術 OFDM 技術 在無線通信中，高速移動會產(chǎn)生較大的多普勒頻移，會導致嚴重的頻率選擇性衰落。 OFDM 是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術。OFDM 技術的最大優(yōu)點是能對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。自適應無線傳輸技術是指移動通信設備能夠根據(jù)無線網(wǎng)絡的不同情況選取 不同的傳輸方式來獲得最佳的無線傳輸效果。其中信源信道聯(lián)合編碼技術、 OFDM 子載波自適應調(diào)制技術就是自適應技術的很好體現(xiàn)。 迭代接收技術是提高接收系統(tǒng)可靠性的主要手段之一。迭代技術從 1993 年提出的 Turbo 碼迭代譯碼技術發(fā)展而來， Turbo 迭代信道估計和解碼、波束形成和解碼的聯(lián)合迭代接收、面向 MIMO 的迭代接收技術都是迭代接收技術具體應用的體現(xiàn)。除此之外，高性能的前向糾錯（ FEC）編碼如 Turbo 編碼、 LDPC 編碼技術等、自動重發(fā)請求（ ARQ）和分集接收技術也是未來移動通信網(wǎng)絡信號處理使用的主要技術。智能天線應用數(shù)字信號處理技術，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。 和傳統(tǒng)的幾種常用的多址接入方式相比，即時分多址 (TDMA)、頻分多址 (FDMA)和碼分多址 (CDMA)，智能天線引入空分多址 (SDMA)接入方式。智能天線在消除干擾、擴大小區(qū)半徑、降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)容量等方面具有獨特的優(yōu)越性。 軟件無線電技術 ８ 軟件無線電是將標準化、模塊化的硬件功
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