【正文】 ； 采用編碼方法將峰值功率控制和信道編 碼結(jié)合起來(lái)，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。這里所采用的典型方法為 PTS(Partial Transmit Sequence)和 SLM(Selective Mapping)。 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。移動(dòng)無(wú)線信道存在時(shí)變性，在傳輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)無(wú)線信號(hào)的頻率偏移，這會(huì)使 OFDM 系統(tǒng)子載波間的正交性遭到破壞，使子信道間的信號(hào)相互干擾，因此頻率同步是 OFDM 系統(tǒng)的一個(gè)重要問(wèn)題。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。 可采用循環(huán)前綴方法對(duì)頻率進(jìn)行估 計(jì)，即通過(guò)在時(shí)城內(nèi)把 OFDM 符號(hào)的后面部分插入到該符號(hào)的開始部分，形成循環(huán)前綴。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(lái)估計(jì)頻率偏差。 （ 3） 信道編碼和交織 為了對(duì)抗無(wú)線衰落信道中的隨機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤，通常采用信道編碼和交織技術(shù)。 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(lái)，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 )。 （ 4） 訓(xùn)練序列 /導(dǎo)頻及信道估計(jì)技術(shù) 接收端使用差分檢測(cè)時(shí)不需要信道估計(jì)，但仍需要一些導(dǎo)頻信號(hào)提供初始的相位參考，差分檢測(cè)可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜度和導(dǎo)頻的數(shù)量，但卻損失了信噪比。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)。 在系統(tǒng)使用相干檢測(cè)時(shí)，信道估計(jì)是必須的。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)。在 OFDM 中，導(dǎo)頻信號(hào)是時(shí)頻二維的。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。導(dǎo)頻信號(hào)之間的間隔取決于相干時(shí)間和相干帶寬，在時(shí)域上，導(dǎo)頻間隔應(yīng)小于相干時(shí)間。在頻域上，導(dǎo)頻間隔應(yīng)小于相干帶寬。實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)頻的模式的設(shè)計(jì)要根據(jù)具體情況而定。 軟件無(wú)線電 技術(shù) 所謂軟件無(wú)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(lái)定義實(shí)現(xiàn)無(wú)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。即整個(gè)無(wú)線電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來(lái)完成。 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(wú)線電臺(tái)的功能盡可能地用軟件來(lái)定義和實(shí)現(xiàn)?？傊?，軟件無(wú)線電是一種基于數(shù)字信號(hào)處理 (DSP)芯片，以軟件為核心的嶄新的無(wú)線通信體系結(jié)構(gòu) 。 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(guò)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。在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，使用智能天線可滿足服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的需要。 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。多波束天線在一個(gè)扇區(qū)中使用多個(gè)固定波束，而在自適應(yīng)陣列中，多個(gè)天線的接收信號(hào)被加權(quán)并且合成在一起使信噪比達(dá)到最大。 智能天線可以提高信噪比，提升系統(tǒng)通信質(zhì)量，緩解無(wú)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)。 多處天線（ MIMO）技術(shù) (1)MIMO 簡(jiǎn)介 MIMO(MultipleInput MultipleOutput)即是 多輸入多輸出技術(shù) ， 是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，信號(hào)通過(guò)發(fā)射端和接收端的多個(gè)天線傳送和接收，從而改善每個(gè)用戶的服務(wù)質(zhì) 量（誤比特率或數(shù)據(jù)速率） ，其原理如圖 5 所示 。 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)。 是 IEEE 繼 \a\g后全新的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，速度可達(dá) 600Mbps。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 。該技術(shù)最早是由 Marconi 于 1908 年提出的，它利用多天線來(lái)抑制信道衰落。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)。 MIMO 技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)的單天線系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，能夠大大提高頻譜利用率，使得系統(tǒng)能在有限的無(wú)線頻帶下傳輸更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 隨著無(wú)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(wú)線通信事業(yè)的瓶頸。如何充分開發(fā)利用有限的頻譜資源，提高頻譜利用率，是當(dāng)前通信界研究的熱點(diǎn)課題之一。多輸入多輸出（ MIMO）無(wú)線通信技術(shù)的概念非常簡(jiǎn)單，任何一個(gè)無(wú)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(wú)線 MIMO 系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用空時(shí)處理技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理。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)。實(shí)驗(yàn)室的研究證明 ,采用 M IMO 技術(shù)在室內(nèi)傳播環(huán)境下的頻譜效率可以達(dá)到 20~ 40 b it / s/H z, 而使用傳統(tǒng)無(wú)線通信技術(shù)在移動(dòng)蜂窩中的頻譜效率僅為 1~ 5 b it / s /H z, 在點(diǎn)到點(diǎn)的固定微波系統(tǒng)中也只有 10~ 12 b it / s/H z。 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?lái)越多的關(guān)注。 (2)MIMO 天線設(shè)計(jì) 發(fā)射與接收多天線系統(tǒng)是 MIMO 無(wú)線系統(tǒng)的重要組成部分，其性能直接影響MIMO 信道的性能。多天線發(fā)出的信號(hào)在無(wú)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(guò)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)。因此，實(shí)現(xiàn) MIMO 系統(tǒng)的高性能除依賴于多徑傳播的豐富度外，還依賴于多天線單元的合理設(shè)計(jì)。 MIMO 無(wú)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 。另一方面，各天線單元應(yīng)該盡可能接收各方向的散射達(dá)波，因此也不同于常規(guī)分集天線。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。比如，對(duì)于基站天線，其天線數(shù)目限制較小，但由于安裝位置較高而散射擴(kuò)展較小，要求天線單元間距較大 。對(duì)于便攜終端天線，其數(shù)目與位置要求都較嚴(yán) 。對(duì)于手機(jī)天線，天線數(shù)目與間距要求尤為嚴(yán)格。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。比如，偏遠(yuǎn)地區(qū)的宏小區(qū)環(huán)境可能需要若干個(gè)波長(zhǎng)間隔才能獲得天線解相關(guān)，而豐 富散射的室內(nèi)環(huán)境可能只需半個(gè)波長(zhǎng)間距。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。 (3)MIMO 的核心技術(shù) MIMO 技術(shù)大致可以分為兩類：發(fā)射 /接收分集和空間復(fù)用。傳統(tǒng)的多天線被用來(lái)增加分集度從而克服信道衰落。具有相同信息的信號(hào)通過(guò)不同的路徑被發(fā)送出去，在接收機(jī)端可以獲得數(shù)據(jù)符號(hào)多個(gè)獨(dú)立衰落的復(fù)制品，從而獲得更高的接收可靠性。舉例來(lái)說(shuō)，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(guò) n 個(gè)不同的路徑。如果各個(gè)天線之間的衰落是獨(dú)立的，可以獲得最大的分集增益為 n，平均誤差概率可以減小到 ，單天線衰落信道的平均誤差概率為 。對(duì)于發(fā)射 分集技術(shù) 來(lái)說(shuō)，同樣是利用多條路徑的增益來(lái)提高 系統(tǒng)的可靠性 。在一個(gè)具有 m 根發(fā)射天線 n 根接收天線的系統(tǒng)中，如果天線對(duì)之間的路徑增益是獨(dú)立均勻分布的瑞利衰落，可以獲得的最大分集增益為 mn。 智能天線技術(shù) 也是通過(guò)不同的發(fā)射天線來(lái)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。廣義上來(lái)說(shuō)，智能天線技術(shù)也可以算一種天線 分集技術(shù)。 分集技術(shù)主要用來(lái)對(duì)抗信道衰落。相反， MIMO 信道中的衰落特性可以提供額外的信息來(lái)增加通信中的自由度 (degrees of freedom)。從本質(zhì)上來(lái)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。如果在這些并行的子信道上傳輸不同的信息流，可以提供傳輸數(shù)據(jù)速率，這被成為空間復(fù)用。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。 IPv6 技術(shù) 第四代 通信系統(tǒng)選擇了采用基 于ＩＰ的全分組的方式傳送數(shù)據(jù)流，因此 IPv6技術(shù)將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。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。在一段可預(yù)見的時(shí)期內(nèi)，它能夠?yàn)樗锌梢韵胂癯龅木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個(gè)全球惟一的地址。 （ 2）自動(dòng)控制。 IPv6 還有另一個(gè)基本特性就是它支持無(wú)狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動(dòng)配置的方式。無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置方式是獲得地址的關(guān)鍵。在這種方式下，需要配置地址的節(jié)點(diǎn)使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制獲得一個(gè)局部連接地址。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。有狀態(tài)配置機(jī)制，如 DHCP(動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議 )，需要一個(gè)額外的服務(wù)器，因此也需要很多額外的操作和維護(hù)。 （ 3）服務(wù)質(zhì)量。服務(wù)質(zhì)量（ QoS）包含幾個(gè)方面的內(nèi)容。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)。這些優(yōu)點(diǎn)來(lái)自于 IPv6 報(bào)頭中新增加的字段 流標(biāo)志 。有了這個(gè) 20 位長(zhǎng)的字段，在傳輸過(guò)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。盡管對(duì)這個(gè)流標(biāo)志的準(zhǔn)確應(yīng)用還沒有制定出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但將來(lái)它用于基于服務(wù)級(jí)別的新計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。 （ 4）移動(dòng) 性。移動(dòng) IPv6（ MIPv6）在新功能和新服務(wù)方面可提供更大的靈活性。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(wú)關(guān)。當(dāng)設(shè)備在家鄉(xiāng)以外的地方使用時(shí)，通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)交地址（ careof address）來(lái)提供移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的位置信息。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)。在家鄉(xiāng)以外的地方，移動(dòng)設(shè)備傳送數(shù)據(jù)包時(shí)，通常在 IPv6 報(bào)頭中將轉(zhuǎn)交地址作為源地址。 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。為搶占未來(lái)全球市場(chǎng)，目前各國(guó)政府紛紛投入巨資進(jìn)行 4G 研發(fā)和布局。 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(wú)線網(wǎng)絡(luò)，在移動(dòng)創(chuàng)新上領(lǐng)先。歐盟的 框架計(jì)劃 (EU Pramework Programme)將 4G 技術(shù)作為了重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容。第七框架計(jì)劃 (20212013 年 )將投資 7 億歐 元用于未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的研究和發(fā)展，其中一半資金用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，著力推動(dòng) 4G 技術(shù)的發(fā)展。日本早在 21 世紀(jì)初就為 4G 的研發(fā)工作制定了詳細(xì)的發(fā)展計(jì)劃，并作為 eJapan 計(jì)劃的一部分，提升到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度。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。 二是運(yùn)營(yíng)商正以主體身份推進(jìn) 4G 技術(shù)商業(yè)化運(yùn)作。美國(guó)的 4G 網(wǎng)絡(luò)布局主要以 Sprint、 ATamp。T 及 Verizon 等電信運(yùn)營(yíng)商為主。 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)。 ATamp。T 及 Verizon 則將采用 LTE 技術(shù)，其中 ATamp。T 已推出了 4G Access 網(wǎng)絡(luò)， Verizon 則是與 Vodafone 進(jìn)行合作，并在 2009 年開始進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。北歐是部署 LTE 最快的地區(qū)。 2021 年 1 月，北歐最大的電信運(yùn)營(yíng)商 TeliaSonera 與華為和愛立信合作，分別在奧斯陸和斯德哥爾摩部署 LTE 商用網(wǎng)絡(luò)。西班牙電信在 202