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浅析第四代(4G)移动通信系统
二级学院: 应用电子系
专业班级: 通信3070
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指导教师:
二○一○年四月二十八日
摘要
在21世纪,移动通信已成为当代通信领域发展潜力最大、市场前景最广的热点技术。第四代移动通信系统正向着高数据率、高度移动性和大范围覆盖方向发展。在新技术和市场需求的共同作用下,4G移动通信技术将呈现以下几大趋势:网络业务数据化、分组化,移动互联网逐步形成;网络技术数字化、宽带化;网络设备智能化、小型化;应用于更高的频段,有效利用频率;移动网络的综合化、全球化、个人化;各种网络的融合;高速率、高质量、低费用。
关键词:4G移动通信,OFDM技术,智能天线,ITU
目录
引言 1
第一章4G移动通信技术的概念 1
第二章4G移动通信技术的特点 2
(一)4G移动通信系统的特点 2
(二)4G移动通信系统应具备的基本条件 2
1. 具有很高的数据传输速率 2
2. 实现真正的无缝漫游 2
3. 高度智能化的网络 2
第三章4G移动通信系统的关键技术 3
(一)OFDM技术 3
(二)软件无线电技术 3
(三)智能天线(SA) 3
(四)MIMO技术 4
(五)全IP技术 4
第四章4G移动通信技术的研究进程 4
标准化组织对于4G的技术研究情况 5
结束语 7
参考文献 8
引言
在移动通信领域,每10年就发生一次革命性变化。80年代的第一代模拟移动通信系统和90年代的第二代蜂窝移动通信系统主要用于话音业务和支持电路交换类型的业务,这两代系统的空中接口速率只有几百kbit/s。将在21世纪初投入使用的3G系统IMT-2000在室内环境下能提供2Mbit/s的速率,在车载情况下速率至少为144kbit/s。移动通信已成为当代通信领域发展潜力最大、市场前景最广的热点技术。当今移动通信系统正向高数据率、高度移动性和大范围覆盖方向发展。
尽管3G系统标准比现有无线技术更强大,但也将面临竞争和标准不兼容等问题。人们呼吁移动通信标准的统一,期望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)目前已开始研究制定4G系统标准,并在2010年10月确定第四代移动通信技术的国际标准。把移动通信系统同其他系统(如无限局域网,WLAN)结合起来,产生4G技术。提供更有效的多种业务,实现商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信等的无缝衔接并相互兼容。4G具有更高的数据率和频谱利用率,更高的安全性、智能性和灵活性,更高的传输质量和服务质量(QoS)。4G系统体现了移动与无线接入网及IP网络不断融合的发展趋势。
第一章4G移动通信技术的概念
根据技术的发展以及对移动通信市场需求的预测,在ITU中对3G、4G系统的能力以及相互之间的关系进行了描述,如图1所示。可以看到,在IMT-2000继续发展提高的同时,为了能够更好地满足市场需求的快速发展,定义了新的超IMT-2000的体系,并且正式命名为IMT-Advanced。相比较于IMT-2000的继续发展,IMT-Advanced允许采用更多的革命性的技术来实现更高的性能,例如采用新的空中接口多址技术。
图1给出了目前ITU对于4G系统能力的整体描述,可以看到4G系统将在支持目前3G所具有的系统能力的基础上,按照未来用户需求的发展趋势,提供更高数据率的通信能力。在系统性能上,IMT-2000通过继续发展,其系统通信能力预计将达到大约30 Mbit/s,在ITU中对IMT-Advanced提出了设计目标:高速情况下100 Mbit/s,低速情况下1 Gbit/s的无线通信能力,预计将能够满足2010年左右移动通信市场的需求,为IMT-2000以及其他无线通信系统提供良好的补充。
图1 3G和4G系统能力的描述
4G通信技术并没有脱离以前的通信技术,而是以传统通信技术为基础,不断提高无线通信的网络效率和功能。与传统的通信技术相比,4G通信技术的优势在于通话质量及数据通信速度。另外,由于技术的先进性确保了投资成本的大大减少,未来的4G通信费用也要比目前低。
第二章4G移动通信技术的特点
(一)4G移动通信系统的特点
用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接入网络中来;
移动终端可以是任何类型的;
用户可以自由地选择业务、应用和网络;可以实现非常先进的移动电子商务;
新的技术可以非常容易地被引入到系统和业务中来。
(二)4G移动通信系统应具备的基本条件
1. 具有很高的数据传输速率
对于大范围高速移动用户(250km/h),数据速率为2 Mbit/s;对于中速移动用户(60km/h),数据速率为20 Mbit/s;对于低速移动用户(室内或步行者),数据速