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浅谈4G技术

专业前沿课程论文

论文题目:浅谈4G技术

课程名称专业方向前沿课

学院信息工程学院

专业班级通信工程

学号

姓名 xxx 联系方式

任课教师

20年月日

浅谈4G技术

摘要:

随着通信技术的逐步发展,通信技术从2G的蜂窝移动网络到3G以至于现在4G技术的兴起,通信技术的发展正处于一个高速的上升期。我们有理由相信随着社会科技的继续发展,更多更快速,更稳定,更可靠的技术将会被研发出来然后投入日常使用。这篇论文主要讨论的有三个方面:一是4G的关键技术,二是比较4G与3G技术的不同之处,三是探讨4G技术的发展前景。

目录

摘要........................................................................................................ - 1 -

一、4G技术的简介 .............................................................................. - 2 -

二、4G网络中的关键技术 .................................................................. - 2 -

2.1 OFDM ..................................................................................... - 2 -

2.2 软件无线电 ............................................................................ - 3 -

2.3 智能天线技术(SA) ................................................................. - 3 -

2.4 多输入多输出(MIMO)技术 .................................................. - 3 -

2.5 基于IP的核心网..................................................................... - 4 -

三、3G与4G的比较 ............................................................................ - 4 -

3.1技术指标方面 ........................................................................... - 4 -

3.2 技术方面 .................................................................................. - 5 -

四、4G技术的发展前景 ...................................................................... - 6 -

五、结语................................................................................................ - 7 -

一、4G技术的简介

3G是第三代移动通信技术,是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息,速率一般在几百kbps以上。3G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。4G技术支持100Mbps~150Mbps的下行网络带宽,也就是4G意味着用户可以体验到最大12.5MB/s~18.75MB/s的下行速度。这是当前国内主流中国移动3G(TD-SCDMA)2.8Mbps的35倍,中国联通3G(WCDMA)7.2Mbps的14倍。

支持4G技术的移动设备可以提供高性能的汇流媒体内容,通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目,从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。

此外,4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。还有,4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。

二、4G网络中的关键技术

2.1 OFDM

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术,实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多载波调制的一种。其主要原理是:将待传输的高速串行数据经串并变换, 变成在子信道上并行传输的低速数据流, 再用相互正交的载波进行

调制, 然后叠加一起发送。接收端用相干载波进行相干接收, 再经并串变换恢复为原高速数据。

2.2 软件无线电

软件无线电(SDR)是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用硬件平台,利用软件加载方式来实现各类无线电通信系统的一种开放式结构的技术。其中心思想是使宽带模数转换器(A/D)及数模转换器(D/A)等先进的模块尽可能地靠近射频天线的要求。尽可能多地用软件来定义无线功能。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件等。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件(DSPH)、现场可编程器件(FPGA)、数字信号处理(DSP)等。

2.3 智能天线技术(SA)

智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能,被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发,同时,通过基带数字信号处理器,对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并,实现上行波束赋形。

2.4 多输入多输出(MIMO)技术

多输入多输出技术(MIM0)是指在基站和移动终端都有多个天线。MIM0技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空间复用

是在接收端和发射端使用多副天线,充分利用空间传播中的多径分量,在同一频带上使用多个子信道发射信号,使容量随天线数量的增加而线性增加。空间分集有发射分集和接收分集两类。基于分集技术与信道编码技术的空时码可获得高的编码增益和分集增益,已成为该领域的研究热点。MIM0技术可提供很高的频谱利用率,且其空间分集可显著改善无线信道的性能,提高无线系统的容量及覆盖范围。

2.5 基于IP的核心网

4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络,可以实现不同网络间的无缝互联。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兼容。核心网具有开放的结构,能允许各种空中接口接入核心网;同时核心网能把业务、控制和传输等分开。IP与多种无线接入协议相兼容,因此在设计核心网络时具有很大的灵活性,不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。

在4G通信系统中将取代IPv4协议,主要采用全分组方式IPv6技术,IPv6具有许多的优点,如:有巨大的地址空间;支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式;能够提供不同水平的服务质量;更具有移动性。

三、3G与4G的比较

3.1技术指标方面

3G提供了高速数据,在图象传输上,其静止传输速率达到2Mbps,

高速移动时的传输速率达到114Kbps,慢速移动时的传输速率达到384kbps, 带宽可以达到5MHz以上UMT采用WCDMA技术,利用正教码区分用户,有FDD和TDD两种双工方式。

4G的性能指标是:

(1)数据速率从2Mbps到100Mpbs

(2)容量达到第 3 代系统的5~10 倍,传输质量相当于甚至优于第3 代系统。广带局域网应能与宽带综合业务数据网(B - ISDN)和异步传送模式(ATM)兼容,实现广带多媒体通信,形成综合广带通信网

(3)条件相同时小区覆盖范围等于或大于第 3 代系统。

(4)具有不同速率间的自动切换能力,以保证通信质量。e) 网络的每比特成本要比第3 代低。

3.2 技术方面

(1)3G的关键技术是CDMA技术,而4G采用的是OFDM技术。OFDM可以提高频谱利用率,能够克服CDMA 在支持高速率数据传输时信号间干扰增大的问题。

(2)在软件无线电方面,4G对3G中的软件无线电技术进行升级,满足4G中无线接入多样化要求,使得3G中无线接入标准不统一的问题得以解决。同时在4G中,实现软切换和硬切换相结合,对3G中的软件无线电基础上通过增加相应的硬件模块,对相应的软件进行升级使他们最终都融合到一起,成为一个统一的标准, 实现各种需求的功能。

(3)3G 网络采用的主要是蜂窝组网,4G采用全数字全IP技术,支持分组交换,将WLAN,Bluetooth 等局域网融入广域网中。在4G中提高智能天线的的处理速度和效率。在TD-SCDMA采用智能天线的基础上,对相关的软件和算法加以升级,增加一些接口协议来满足4G的要求。

(4)4G系统也使用了许多新技术, 包括超链接(ultra2connectivity)和特定无线网络技术、动态自适应网络技术、智能频谱动态分配技术以及软件无线电技术,等等。

(5)在功率控制上,4G比3G要求更加严格,其目的是为了满足高速通信的要求。不仅频率资源限制移动用户信号的传输速率,而且基站和终端的发射功率也限制了用户信号的传输速率。在3G中,采用切换技术来减少对其它小区的干扰,提高话音质量,不过在4G中,切换技术的应用更加广阔,并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。

四、4G技术的发展前景

4G网络的建设会带动整个的产业链景气将上升,也会使我们的生活有着很大的变化。4G的优质技术已经能从真正意义上弥补3G的不足。目前部分的手机商也在积极的研究,由于移动通信的发展,其手机的流量,数据的安全成为人们关注的焦点。对于网络规划、主机站、射频器件、传输设备、小基站等等相关的公司也都在这个建设期

间有所受益,等到网络越来越成熟后,移动终端以及内容提供商,运营商它们将会获得更多的机会,随之业绩也会有所提高。4G可以给我们带来十分丰富的体验,但是其技术发展并非易事,我国该注重优良技术的研究发展,才有可能参与国际市场的竞争。

五、结语

现在是一个科技高速发展的时代,这些年来人们对移动通信网络的依赖性越来越强。纵观全球移动通信技术也在发生着历史性的变革,他在逐渐的改变着人们的生活,面对技术的层出不穷,4G网络技术通信快、性能高、等等优点正满足着用户的要求。移动通信技术高速的发展,现在世界很多的国家都在进行4G网络技术的研制,望在将来可以得到普及可以得到市场的认可。

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