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5G移动通信网络关键技术综述

5G移动通信网络关键技术综述
5G移动通信网络关键技术综述

20通信系统概述

第一章通信系统概述 1.1 通信系统模型 一、通信的定义 1.信息:对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容 ﹙包括语音、图象、文字等﹚ 人与人之间要互通情报,交换消息,这就需要消息的传递。古代的烽火台、金鼓、旌旗,现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等,都是人们用来传递信息的方式。 2.信号:与消息一一对应的电量。它是消息的物质载体,即消息是寄托在电信号的某一参量上。 3.通信就是由一地向另一地传递消息。 二、电通信 1.定义 利用“电”来传递信息,是一种最有效的传输方式,这种通信方式称为电通信。 2.特点 电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效,而又准确、可靠的传递。 电通信一般指电信,即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统,对于消息、

情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。 (1)模拟信号与数字信号:按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。 模拟信号:信号的取值是连续的。 数字信号:信号的取值是离散的。 (2)基带信号与频带信号:按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。 基带信号:发信源发出的信号。 频带信号:通过调制将基带信号变换为频带信号。 基带传输:在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。 频带传输:通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。(FM、AM、MODEM) 三、通信系统的模型 1.通信系统的一般模型 (1)通信系统:通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。 (2)通信系统的基本模型

●发信源:是消息的产生来源,其作用是将消息变换成原始电信号。变换:将 非电物理量转换为掂量。 信源可分为模拟信源和离散信源。模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号;离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。 ●发送设备:作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信 号。它要完成调制、放大、滤波、发射等。在数字通信系统中还要包括编码 和加密。 ●信道:是传输的媒介。信道的传输性能直接影响到通信质量。 ●噪声源:将各种噪声干扰集中在一起并归结为由信道引入,这样处理是为了 分析问题的方便。 ●接收设备:完成发送设备的反变换,即进行解调、译码、解密等,将接收到 的信号转换成信息信号。 ●收信者:把信息信号还原为相应的消息。 2.模拟通信系统模型。

5G移动通信发展趋势及关键技术

5G移动通信发展趋势及关键技术 摘要:第5 代移动通信系统(5G) 是面向2020 年之后的新一代移动通信系统, 其技术发展尚处于探索阶段。结合国内外移动通信发展的最新趋势, 对5G 移动通信发展的基本需求、技术特点与可能发展途径进行了展望, 并分无线传输和无线网络两个部分, 重点论述了富有发展前景的7 项5G 移动通信关键技术, 包括大规模天线阵列、基于滤波器组的多载波技术、全双工复用、超密集网络、自 组织网络、软件定义网络及内容分发网络。本文还概括性地介绍了国内5G 移动通信的相关研发活动及其近期发展目标. 关键词:5G 关键技术;发展趋势;无线传输技术;无线网络技术 1 概述与总体趋势 5G 是面向2020 年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统。根据移动通信的发展规律,5G 将具有超高的频谱利用率和能效,在传输速率和资源利用率等方面较4G 移动通信提高一个量级或更高,其无线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验也将得到显著的提高。5G 移动通信将与其他无线移动通信技术密切结合, 构成新一代无所不在的移动信息网络, 满足未来10 年移动互联网流量增加1000 倍的发展需求。5G 移动通信系统的应用领域也将进一步扩展,对海量传感设备及机器与机器(M2M) 通信的支撑能力将成为系统设计的重要指标之一。未来5G 系统还须具备充分的灵活性,具有网络自感知、自调整等智能化能力,以应对未来移动信息社会难以预计的快速变化。5G 已经成为国内外移动通信领域的研究热点。2013 年初欧盟在第7 框架计划启动了面向5G 研发的METIS (mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society) 项目,由包括我国华为公司等29 个参加方共同承担; 韩国和中国分别成立了5G 技术论坛和IMT-2020(5G)推进组,我国863 计划也分别于2013 年6 月和2014 年3 月启动了5G 重大项目一期和二期研发课题。目前, 世界各国正就5G 的发展愿景、应用需求、候选频段、关键技术指标及使能技术进行广泛的研讨,力求在2016 年后启动有关标准化进程。 移动互联网的蓬勃发展是5G 移动通信的主要驱动力。移动互联网将是未来各种新兴业务的基础性业务平台,现有固定互联网的各种业务将越来越多地通过

浅析5G移动通信技术的发展前景及应用

浅析5G移动通信技术的发展前景及应用 摘要在移动通信技术飞速发展,并且已经广泛地运用到大众的日常生活中的今天,移动通信技术为人们的生活带来了诸多便利。随着人们对互联网和移动终端的需求愈发强烈,特别是物联网的发展,对网络通信速度有着更高的要求,这些产业需求无疑是推动5G网络发展的重要动力。但是目前,5G移动通信技术依然是探索性阶段,本文将针对性阐述5G移动通信技术研究过程中的一些关键性技术,展望移动通信技术的未来发展,以期促进5G移动通信技术的发展。 关键词5G移动通信技术;发展方向;关键技术 前言 随着移动通信技术被广泛运用到大众的生活,大众对于移动通信技术也提出了更高的要求。移動通信技术在保证自身功能日趋完善的同时,也要满足用户日益复杂、多样的需求。5G技术正是在这样的前提下诞生的,并且具备高功能性和高效能,为客户提供更加丰富多样的应用体验。有科学家指出,5G技术目前还处于研究阶段,在未来的几年里,4G还将保持移动通信行业的主导地位,并依旧在持续高速发展。但5G 移动通信技术很有可能在2020 年正式进入市场,并逐渐被广大用户接受和认可。本文将以5G移动通信技术为依托,探究与5G 相关的关键性技术和其未来的发展趋势。 1 5G移动通信技术的未来发展前景 5G,是第五代移动通信技术的简称。相比于4G技术,5G将是移动通信技术革命性的转变。5G技术专为互联网而生,且相比于4G技术,它将拥有更大的容量,更快的响应速度,更多的设备支持,更短的时间消耗,更低的功耗要求[1]。从用户体验来看,在5G技术支持下,下载一部高清电影只需要几秒钟的时间。换言之,5G的出现就是要为用户提供更高效、更快捷、更方便、更全面的优质服务。该技术可以通过智能手机、可穿戴通信设备和智能物联网设备等移动设备终端实现更广泛的连续覆盖。相比于4G技术只能满足智能手机的技术需求的局限,5G移动通信技术将为未来物联网的发展提供超大的带宽,它的容量将会是目前广泛应用的4G技术的1000倍,真正实现“万物皆可联”的梦想,这为智能家居生活,智能办公需求等提供前所未有的发展空间。是21世纪最具革命性的技术变革。 2 5G移动通信技术中的关键性技术应用 5G移动通信正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。它将从前“人与人”的沟通,转变为”人与物”、“物与物”的沟通。将为人们在获取信息、感知信息、参与信息制造和控制信息的能力上带来革命性的飞跃。5G技术的研发不会孤立进行,开发过程中也将吸收4G的优秀技术特性,如wifi局域网和蜂窝网,将会形成一个更智能、更广泛的网络新体系。随着各种智能新产品

4G通信技术综述讲解

网络。 应用更广泛。 4G 手机智能化程度更高,通话只是最最基本的功能 之一,更多的功能体现在多媒体应用方面。 二、4G 通信的关键技术 4G 通信技术综述 移动通信技术已经历了三个主要发展阶段。每一代的发展都是技术的突破和观念的创新。第一代起源于 20 世纪80年代,主要采用模拟和频分多址 (FDMA 技术。第二代(2G )起源于90年代初期,主要采用时分多址 仃DMA )和码分多址(CDMA 技术。第三代移动通信系统(3G )可以提供更宽的频带,不仅传输话音,还能传输 高速数据,从而提供快捷方便的无线应用。然而,第三代移动通信系统仍是基于地面标准不一的区域性通 信系统,尽管其传输速率可高达 2 Mb/s ,但仍无法满足多媒体通信的要求, 因此,第四代移动通信系统(4G ) 的研究随之应运而生。 一、 4G 通信技术的概念 4G 的定义到目前为止依然有待明确,它的技术参数、国际标准、网络结构、乃至业务内容均未有明确说法。 在2002年底Wi-Fi 热潮中,Wi-Fi 被视作4G 技术。但4G 技术的提倡者认为,4G 与Wi-Fi 不同。 2004年6月,市场研究公司 Forrester 的分析师预测,4G 移动服务将是3G 与WiMax 结合在一起的技术。 4G 将提供以太网的接入速度(如 10Mb/s ),并且通过在一部手机中把 3G 和WiMax 技术结合在一起,提供集 成无线局域网和广域网的服务。 WiMax (或者说是802.16标准)能够提供无线宽带网服务,最远距离可达 30英里,速率大约是10 Mb/s 。在2004年富士通发布的白皮书中,将 WiMAX 旨为“ 4G'无线技术。 另外,也有很多专家对 LAS-CDMA 十分看好,认为LAS-CDMA 弋表着4G 水平。 4G 到底是什么样的技术呢?目前普遍描述如下: 4G 是集3G 与WLAf 于一体,并能够传输高质量视频图像,它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。 4G 系统能够以100Mb/s 的速率下载,比目前的拨号上网快 2000倍,上传的速度也能达到 20Mb/s ,并能够满 足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面, 4G 与固定宽带网络在价格方面不相 上下,而且计费方式更加灵活机动,用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外, 4G 可以在DSL 和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署, 然后再扩展到整个地区。很明显,4G 有着不可比拟的优越性。 4G 与3G 之间的主要区别在于终端设备的类型、网络拓扑的结构以及构成网络的技术类型。终端设备除了 手机之外应当包括头戴式话机、 PDA 终端、膝上机、手表式话机、电视机、游戏机、 DVD 零售机,甚至宠 物机等等,凡是人所能构想的和能够识别 IP 地址的无线电收发信机。其次, 4G 是由多种技术组成的,包 括彼此似乎不相干的技术,如 Wi-Fi 、 超宽带无线电、便携式电脑、软件无线电等技术构成的高速全球通 与3G 手机相比,4G 手机的功能更强大,

GSM全球移动通信系统概述

GSM全球移动通信系统概述 ?无线通信系统的基本概念、蜂窝通信 ?GSM系统组成、网络结构、接口与协议、业务功能 ?GSM无线传输原理、标准、语音编码、信道编码与调制解调?移动台登记、漫游、切换、呼叫接续过程 1 蜂窝无线通信系统的基本概念 1.1无线通信系统的定义 表1.1列出了用来描述无线通信系统基本要素的术语定义。

频分双工(FDD)中,一对有着固定频率间隔的单向信道用作系统中的特定无线信道。在美国的AMPS标准中,反向信道比前向信道的频率低45MHz(即手机的发比收低45MHz)。模拟无线系统只采用FDD。 时分双工(TDD)方式,在时间上分享一条信道,将其一部分时间用于从基站向用户发送信息,而其余的时间用于从用户向基站发送信息。如果信道内的数据传输速率远大于终端用户的数据速率,就可以存储用户数据,即使在同一时刻不存在两条同步无线传输信道,仍能给用户提供全双工操作。TDD只在数字传输和数字调制时才可以使用。 1.2 蜂窝无线通信系统 蜂窝概念是解决频率不足和用户容量问题的一个重大突破,是一种系统级的概念。其思想是用许多小功率的发射机(小覆盖区)来代替单个的大功率发射机(大覆盖区),每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。每个基站分配整个系统可用信道中的一部分,相邻基站则分配另外一些不同的信道,这样基站之间(以及在它们控制下的移动用户之间)的干扰就最小。只要基站间的同频干扰在可以接受的范围以内,可用信道就可以尽可能的复用。 1.2.1 频率复用

蜂窝无线系统依赖于整个覆盖区域内信道的分配及复用。每一个蜂窝基站分配一组无线信道,这组无线信道作用于一个小区。给相邻小区的基站分配一个信道组,所包含的信道全部不能在相邻小区内使用。通过将基站天线的覆盖范围限制在小区边界以内,相同的信道组就可用于覆盖不同的小区,只要距离足够远,相互间的干扰就可以接受。为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程就叫做频率复用(Frequency Reuse)。 现在考虑一个共有S个可用的双向信道的蜂窝系统。如果每个小区都分配k个信道(k

移动通信G技术概述

移动通信3G技术概述 2004-3-14 中国移动与中国联通在移动通信市场的竞争日趋激烈,竞争领域从原先的话音业务发展到增值业务。伴随着移动增值业务的不断发展,迈向3G(3rd Generation,第三代移动通信)则是两大移动运营商的必然选择。与前两代系统相比,第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务,其传输速率在高速移动环境中支持144kb/s,步行慢速移动环境中支持384kb/s,静止状态下支持2Mb/s。其设计目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量,而且要能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务,同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。 目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种:WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。CDMA是Code Division Multiple Access(码分多址)的缩写,是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式,这种系统的主要缺点是频谱利用率低,信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式,提高了系统容量,并采用独立信道传送信令,使系统性能大为改善,但TDMA 的系统容量仍然有限,越区切换性能仍不完善。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。 1、WCDMA 全称为Wideband CDMA,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术,它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同,目前正在进一步融合。该标准提出了GSM(2G)—GPRS—EDGE—WCDMA(3G)的演进策略。GPRS是General Packet Radio Service(通用分组无线业务)的简称,EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution (增强数据速率的GSM演进)的简称,这两种技术被称为代移动通信技术。目前中国移动正在采用这一方案向3G过渡,并已将原有的GSM网络升级为GPRS网络。 2、CDMA2000 CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,由美国主推,该标准提出了从CDMA IS95(2G)—CDMA20001x—CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x被称为代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高。目前中国联通正在采用这一方案向3G过渡,并已建成了CDMA IS95网络。 3、TD-SCDMA 全称为Time Division-Synchronous CDMA(时分同步CDMA),是由我国大唐电信公司提出的3G标准,该标准提出不经过代的中间环节,直接向3G过渡,非常适用于GSM系统向3G升级。但目前大唐电信公司还没有基于这一标准的可供商用的产品推出。 三个技术标准的比较

浅谈5G移动通信技术发展现状及未来趋势

浅谈5G移动通信技术发展现状及未来趋势 刘远石 (通信工程 1312402-11) 摘要:随着现代社会的快速发展,现代科学技术的发展也日新月异,而通信技术方面的技术变革,更是站在当今发展最快的技术变革行列的前茅。4G移动网络是我国当前正大力推广的移动通信技术,现已发展的十分成熟,而5G移动网络则是面向2020年的第五代移动通信技术。很多国家自2013年起就开始研究5G移动网络,目前我国5G移动网络正处于探索阶段。文章根据我国5G移动网络应用现状,对5G移动网络的发展趋势进行了分析与预测。 关键词:5G、移动通信、发展现状、未来趋势 1、5G发展现状及应用前景 随着社会经济以及科学技术的不断发展,移动通信技术也有突飞猛进饿进步和发展。从2G到3G,再到当前的4G,短短几年移动通信技术有质的飞跃。不同类型的通信技术具有各自的发展阶段和技术特点。接下来的通信技术朝什么方向发展,有什么创新技术,这些都是人们对移动通信技术发展的期望和关注点。5G通信技术是接下来发展的趋向,也将成为新一代的的移动通信系统。每一代网络的出现与应用都是对移动网络技术进步的充分肯定与证明。为进一步促进移动网络技术发展,加快新一代5G移动网络的来临,有需要对5G移动网络应用现状与发展趋势进行关注与分析。5G是未来十年的发展方向,在2020年以后将成为第五代的移动通信系统。根据以往的移动通信技术发展的规律分析,5G应具有着超高的频谱利用率及利用能效,在传输速率和资源的利用效率方面,将比现今的4G技术有一个高度和质的提升,在其无线信号的覆盖性能、传输时效、通信安全及用户体验方面也将会有明显的提高和进步。[1]5G移动通信技术和其他无线移动技术有着深入的联系和结合,形成了新一代的全面性的通信网络。满足未来十年互联网移动通信网速的1000倍要求。未来5G移动通信还须很强的灵活性,可实现自动化和智能化的网络调整。移动互联网技术的发展为5G移动通信提供了动力基础。移动互联网将成为未来各种技术的基础性平台。当前的移动通信技术和无线技术将成为5G通信系统的基础,但有着更高的通信传输质量和系统效率的要求。未来5G技术的发展方向将在三个方面得到提升:(1)无线传输效率;(2)通信系统的智能化和系统吞吐率;(3)无线通信频率资源。当前科学信息技术处于新的发展和变革时期,5G技术的发展将有这样的特点:一,更加注重用户的体验,提高和改善通信网络的传输速率、吞吐效率及3D等下能力,将成为5G性能的重要指标;二,完善和健全网络,实现多点、多面、多用户多无线,提高系统性能;三,5G技术将实现无处不在的无线信号覆盖,优化系统的设计目标;四,充分利用高频段频谱资源,实现5G的普遍广泛应用;五,可灵活化的配置5G移动无线通信网络,相关通信运营商科根据实时的流量动态调整网络资源,降低成本和消耗。 5G移动通信技术,已经成为移动通信领域的全球性研究热点。随着科学技术的深入发展,5G移动通信系统的关键支撑技术会得以明确,在未来几年,该技术会进入实质性的发展阶段,即标准化的研究与制定阶段。同时,5G移动通信系统的容量也会大大提升,其途径主要是进一步提高频谱效率、变革网络结构、开发并利用新的频谱资源等。2013年初,欧盟等国家的第7框架计划中启动了关于5G的研发项目,共有29个参加方,我国的华为公司也参与其中。随着该项目的启动,各种5G移动通信技术的研发组织应运而生,如韩国成立的5G技术论坛,中国成立的IMT-2020(5G)推进组等。目前,世界各个国家正积极的就5G移动通信技术的应用需求、关键技术指标、使能技术、候选频段、发展愿景等各个方面进行全面的研讨,以期在2015年召开世界无线电大会时达成共识,在2016年后积极启动关于5G移动通信技术的相关行业标准进程。 移动互联网的快速发展是推动5G移动通信技术发展的主要动力,移动互联网技术是各种新兴业务的基础平台,目前现有的固定互联网络的各种服务业务将通过无线网络的方式提供给用户,后台服务及云计算的广泛应用势必会对5G移动通信技术系统提出较高的要求,尤其是在系统容量要求与传输质量要求上。5G移动通信技术的发展目标主要定位在要密切衔接其他各种无线移动通信技术上,为快速发展的网络通信技术提供全方位和基础性的业务服务。就世界各国的初步估计,包括5G移动通信技术在内的无线移动网络,其在网络业务能力上的提升势必会在三个维度上同步进行:第一,引进先进的无线传输技术之后,网络资源的利用率将在4G移动通信技术的基础上提高至少10倍以上;[2]第二,新的体系结构(如高密集型的小区结构等)的引入,智能化能力在深度上的扩展,有望推进整个无线网络系统的吞吐率提升大概25倍左右;第三,深入挖掘更为先进的频率资源,比如可见光、毫米波、高频段等,使得未来的无线移动通信资源较4G时代扩展4倍左右。为了提升5G移动通信技术的业务支撑能力,其在网络技术方面和无线传输技术方面势必会有新的突破。在网络技术方面,将采用更智能、更灵活的组网结构和网络架构,比如采用控制与转发相互分离的软件来定义网络架构、异构超密集的部署等。在无线传输技术方面,将会着重于提升频谱资源利用效率和挖掘频谱资源使用潜能,比如多天线技术、编码调制技术、多址接入技术等等。 5G移动通信技术的发展,在移动通信技术领域掀起了新一轮的竞争热潮,加快5G技术的研发应用,力求在5G通信领域的商业竞争中脱颖而出,已成为各国信息领域发展的重要任务。5G移动通信技术,必将会得到空前的发展,并给社会的进步带来前所未有的推动力。

GSM全球移动通信系统概述-2

4 GSM全球移动通信系统的工作过程 4.1移动台的位置登记 4.1.1 第一次登记 当移动台开机后,在它所处的小区,通过空中接口搜索BCCH(广播控制信道),内含有位置区域识别码(LAI)信息(在GSM900规范中定义小区分配编码占用16bit),这个信息在BCCH上规则的广播,以便手机知道自己目前的位置小区。BCCH是个小容量信道,每0.235 S传一个23字长的消息。移动台依靠收到的频率校正本身的频率,通过同步信息校正本身的信号,锁定到一个正确频率上,从该频率的信道上接收寻呼信号和其它信息。 假如此MS在寄存器中找不到LAI,它就向该业务区的MSC/VLR发送位置更新请求消息,通知网络它是此位置区的新用户。此消息经BSS到MSC,最后到VLR。VLR对消息中含有的国际移动用户识别码(IMSI)或临时移动台识别码(TMSI)以及位置信息进行分析。此时MSC/VLR就认为该MS被激活,在其数据字段中做“附着”标记,这个标记与I MSI有关。MSC/VLR向HLR发送位置更新请求信息。HLR位置更新操作完成后,向VLR发送位置更新接受消息。最后由MSC向MS发送位置更新证实信息,这个过程就算完成,至此MS已在HLR和VLR中注册登记。 4.1.2 分离与附着程序 当一个MS被激活时,对MS标有“附着”标记(IMSI标志);当MS关机时,有IMSI分离程序能使MS通知网络该移动用户为无效用户,此后不再发送寻呼此MS的消息。因此分离与附着程序都与IMSI有关。 当MS关机时,MS向网络发送的最后一条消息是处理分离请求消息,MSC/VLR收到“分离”消息后,就在该MS对应的IMSI上作“分离”标记。归属位置寄存器(HL R)并没有得到这个分离消息,只有拜访位置寄存器(VLR)已“分离”信息作了更新。当MS再开机时,若它仍处于发送分离消息时的位置区,则只要完成附着程序即可;若不在原位置区,它仍要执行位置更新程序。 4.2移动台的漫游与位置更新 4.2.1 漫游的解释 对于处在开机但空闲状态下的MS,它要不断地移动,在某一个时刻它被锁定于一个已定义的无线频率上,即某个小区的BCCH载频上。当MS向远离此小区的方向上移动时,信号强度就会减弱,当它移动到两个小区理论边界附近的某一点时,MS就会因原来小区的信号太弱而决定转到附近信号强的新的无线频率上。为了正确选择无线频率,MS要对周围的邻近小区的BCCH载频的信号强度进行连续测量,当发现新的BTS发出的BCCH 载频信号强度优于原小区时,MS就锁定于这个新的载频上,这就是移动台的切换。MS所接收的BCCH载频的改变并没通知给网络。 移动中的MS,由于接收信号质量的原因,通过无线空中接口不时地改变与网络的连接,这种能力就称为漫游。 4.2.2移动台的位置更新 位置更新过程是由MS引发。在GSM系统中有三个地方需要知道位置信息,即HL R、VLR和MS(或SIM卡)。当这个信息发生变化时,需要保持三者的一致。MS开机后就会对周围进行测试,并连接到接收性能最好的广播信道上。如图4-1所示,移动台所处的区有三种情况:

移动通信技术演进综述

移动通信技术演进综述 (华中科技大学电子与信息工程系通信1002班丁秋林u201013043 ) 【摘要】本文介绍了移动通信的发展概况,对3G与4G进行了比较,分析了第三代移动通信系统(3G)向第四代移动通信系统(4G)演化的原因和主要体现方面,并详细介绍了第四代移动通信系统(4G)向第五代移动通信系统(5G)演进中主要要完成的技术突破。论述了5G的概念和新技术,同时对5G的发展趋势进行了简单的的分析。 【关键词】3G;4G;5G;移动通信; 一.引言 随着移动用户的增多,以及人们对移动通信业务的追求已从单纯的语音业务扩展到多媒体业务,因此,移动通信技术变得越来越重要,为了满足人们不断增加的需求,这使得人们努力改进和发展一些新的技术。现在移动通信技术的热点是3G、4G和5G技术。4G不仅是对3G的困难和局限的突破和演进,而且增强了服务质量、增加了带宽和降低了成本,而5G是一种完美的无线通信系统。 二.基本术语 1. 第三代移动通信系统(3G): 第三代移动通信系统(3rd Generation Mobile System,3G),最早由国际电信联盟(International Telecommunication union,ITU)于1985年提出的。1996年,ITU将其更名为全球移动通信系统(International Mobile Telecommunication,IMT-2000),后缀指其工作在2000MHZ频段,且预计于2000年商用。

2.第四代移动通信系统(4G): 4G是第四代移动通信及其技术的简称,是能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G的概念可称为广带(Broad-band)接入和分布网络.具有超过2Mbps的非对称数据传输能力。对全速移动用户能提供150Mbps的高质量的影像服务,并首次实现三维图像的高质量传输,无线用户之间可以进行三维虚拟现实通信。它包括广带无线固定接人、W-LAN、移动广带系统和互操作的广播网络。在不同的固定无线平台和跨越不同频带的网络中,4G可提供无线服务,并在任何地方宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信),提供信息通信以外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。同时,4G系统还是多功能集成的宽带移动通信系统,是宽带接入IP系统。 三.3G向4G的演进 1.3G向4G演化的原因 经ITU认可的3G标准有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。虽然3G和2G 相比,有很多优点,但是3G还是存在着很多不尽人意的地方,如:3G缺乏全球统的标准;3G所采用的语音交换架构仍承袭了2G系统的电路交换,而不是纯IP 的方式;3G的业务提供和业务管理不够灵活;流媒体(视频)的应用不尽如人意;3G的高速数据传输不成熟,接入速率有限;安全方面存在算法过多、认证协议容易被攻击等安全缺陷。 伴随着无线技术的种类越来越多,迫切需要将这些无线技术整合到一个统一的网络环境中去,这就是正在形成的超三代移动通信系统(B3G)通信系统和未来的4G通信系统。B3G和4G通信系统将是未来提供宽带接入,全球无缝漫游和无处不在的数据,语音业务等方面的最合适和最好的技术。 2.3G与4G的比较 (1)核心技术: 3G系统以码分多址(CDMA)为技术基础。码分多址是将相互正交的不同的码分配给不同用户调制信号,实现多用户同时使用同一频率接入系统。由于利用相互正交(或尽可能正交)的码去调制信号,会将原用户信号频谱带宽扩展,因此

4G通信技术综述讲解

4G通信技术综述 移动通信技术已经历了三个主要发展阶段。每一代的发展都是技术的突破和观念的创新。第一代起源于20世纪80年代,主要采用模拟和频分多址(FDMA)技术。第二代(2G)起源于90年代初期,主要采用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术。第三代移动通信系统(3G)可以提供更宽的频带,不仅传输话音,还能传输高速数据,从而提供快捷方便的无线应用。然而,第三代移动通信系统仍是基于地面标准不一的区域性通信系统,尽管其传输速率可高达2 Mb/s,但仍无法满足多媒体通信的要求,因此,第四代移动通信系统(4G)的研究随之应运而生。 一、4G通信技术的概念 4G的定义到目前为止依然有待明确,它的技术参数、国际标准、网络结构、乃至业务内容均未有明确说法。在2002年底Wi-Fi热潮中,Wi-Fi被视作4G技术。但4G技术的提倡者认为,4G与 Wi-Fi不同。 2004年6月,市场研究公司Forrester的分析师预测,4G移动服务将是3G与WiMax结合在一起的技术。4G将提供以太网的接入速度(如10Mb/s),并且通过在一部手机中把3G和WiMax技术结合在一起,提供集成无线局域网和广域网的服务。WiMax(或者说是802.16标准)能够提供无线宽带网服务,最远距离可达30英里,速率大约是10 Mb/s。在2004年富士通发布的白皮书中,将WiMAX指为“4G”无线技术。 另外,也有很多专家对LAS-CDMA十分看好,认为LAS-CDMA代表着4G水平。 4G到底是什么样的技术呢?目前普遍描述如下: 4G是集3G与WLAN于一体,并能够传输高质量视频图像,它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G 系统能够以100Mb/s的速率下载,比目前的拨号上网快2000倍,上传的速度也能达到20Mb/s,并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面,4G与固定宽带网络在价格方面不相上下,而且计费方式更加灵活机动,用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外,4G可以在DSL 和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署,然后再扩展到整个地区。很明显,4G有着不可比拟的优越性。4G与3G之间的主要区别在于终端设备的类型、网络拓扑的结构以及构成网络的技术类型。终端设备除了手机之外应当包括头戴式话机、PDA终端、膝上机、手表式话机、电视机、游戏机、DVD、零售机,甚至宠物机等等,凡是人所能构想的和能够识别IP地址的无线电收发信机。其次,4G是由多种技术组成的,包括彼此似乎不相干的技术,如Wi-Fi、超宽带无线电、便携式电脑、软件无线电等技术构成的高速全球通网络。 与3G手机相比,4G手机的功能更强大,应用更广泛。4G手机智能化程度更高,通话只是最最基本的功能之一,更多的功能体现在多媒体应用方面。 二、4G通信的关键技术

0移动通信系统简介

第一章移动通信实验系统简介 1、1简介 移动通信、光纤通信和卫星通信被称为是当今最为热门的三大通信技术,其中的移动通信技术是当前发展最快应用最广泛的通信领域。移动通信技术现在已经发展到以WCDMA、CDMA2000为代表的第三代技术成熟运用,第四代技术也正悄然来临的时代。天线系统,功率控制,高效调制,高效频谱利用,高性能纠错码技术等使得第三代、第四代移动通信技术的优越性能成为可能。移动通信的快速发展,使这门课程在通信、电子类的本专科专业的教学中,占有越来越重要的作用。同时,由于移动通信中的高速发展,许多新技术在移动通信中使用,使这门课程的教学也越来越困难。 为了更好的使通信、电子类的本专科专业的学生能更好的掌握这么课程的学习,因此,我们开发了这套系统用于辅助教学。本实验系统主要围绕现有移动通信的典型的信号处理过程,以及典型移动通信系统的使用和开发等专业技术来开设实验。希望通过本实验系统的使用,能使学生熟悉典型移动通信系统的信号处理、能分析典型移动通信处理技术的性能、熟悉移动通信系统的开发和应用技术。 本章将对典型移动通信系统的信号处理过程进行描述,并对本通信系统进行简单介绍。 1、2移动通信系统信号处理的过程 一、GSM系统的信号处理过程 如下图所示为GSM移动通信系统的框图,其他移动通信系统也由类似模块组成。 图1-1 GSM系统信号处理框图 模拟语音信号通过RPE-LTP编码后进行相应的编码、交织等信号处理后,经过GMSK调制后无线发

射。接收端通过解调制、解交织、解码后,通过RPE-LTP 解码后电声输出。 二、CDMA 系统的信号处理过程 由上图可以看出CDMA 的信号处理模块主要包含卷积编码器、码元重复单元、分组交织器、扰码、WALSH 码、QPSK 调制等组成。 三、移动通信系统的信号处理框图 由上述图可以看出:在移动通信系统中的基带信号均可以由下图表示,信号比特(语音、控制或数据)通过信道编码器、分组交织后、进行正交码分和PN 扩频后,再通过正交调制模块无线发送。只是在于不同的移动通信系统中采用的具体技术不同。 移动通信系统与其他通信系统的区别还在于其一由于移动通信信道的复杂性,它大量的采用了最新的现代通信技术的最新成果:如语音编码技术、扩频解扩技术、调制解调技术、码分多址技术、信道编解码技术、智能天线技术等;其二它有着与通信系统不同的组网及管理技术。因此要掌握移动通信技术,需要在通信原理的基础上,掌握这两类与其他通信技术不同的技术。为此我们的实验系统也是针对这两个方面开发了一系列相关实验;实验内容以移动通信设计的主要新技术为主,结构以上图结构为主,同时兼顾移动通信的组网技术。为增强学生对移动通信系统的掌握,整个实验系统分为验证和综合设计类实验。 1、3移动通信实验系统的介绍 一、实验箱的特点 1、 包含了大量现有移动通信系统和大多数无线通信系统中的使用的最新技术原理的相关实验。如在GSM 系统中的GMSK 调制解调技术、交织技术、线性分组码技术,及在第三代移动通信中的QPSK 4/ 调制解调技术、卷积码技术和其他无线通信系统中的技术如BCH 编解码技术、QAM 调制解调技术。包含DSP 、FPGA 等最新、最热门的通信系统的开发技术。 2、 射频部分包含了多种射频方案,如现有的CDMA 和GSM 两个频段,并且还包含了自组网的2.4G 频段, 可以实现与任意公众网的通信或者可以通过自组网实现任意两台实验箱的通信。射频部分提供二次开 图1-2 CDMA 系统信号处理框图

移动互联网的关键技术综述

移动互联网关键技术的研究 摘要:在最近几年里,移动通信和互联网成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务。根据有关方面的统计,截止2013年底,中国手机网民超过5亿,占比达81%。伴随着移动终端价格的下降及wifi的广泛铺设,移动网民呈现爆发趋势。基于对移动互联网研究现状的分析和演进趋势的预测,文章对移动互联网关键技术进行了简要的介绍。 关键词:移动互联网(MI),关键技术 1 引言 移动互联网(Mobile Internet, 简称MI)是一种通过智能移动终端,采用移动无线通信方式获取业务和服务的新兴业务,包含终端、软件和应用三个层面。终端层包括智能手机、平板电脑、电子书、MID等;软件包括操作系统、中间件、数据库和安全软件等。应用层包括休闲娱乐类、工具媒体类、商务财经类等不同应用与服务。随着技术和产业的发展,未来,LTE(长期演进,4G通信技术标准之一)和NFC(近场通信,移动支付的支撑技术)等网络传输层关键技术也将被纳入移动互联网的范畴之内。 从宏观角度来看,移动互联网是由移动终端和移动子网、接入网络、核心网络3部分组成,如图1[1], 图1 移动互联网的体系结构 移动互联网的参考模型如图2[2], 图2 移动互联网的参考模型

1.1 研究背景 在如今这个快速发展的数字时代中,最令我们惊喜的变化或许就是移动设备的大量普及。对于任何品牌或者公司营销领域的人士来说,这都是一个值得引起注意的变化。因为这一变化意味着我们需要告知自己的客户“消费者、用户接入企业网站、服务的方式已经发生了改变,而企业需要对此作出应对。”对于这一变化所发生的速度以及普及程度,我们或许可以用如下一系列数字进行说明: (1)在美国地区,如今的智能手机用户数量已经是计算机用户数量的四倍。 (2)苹果在2011年总共卖出了4800万部移动设备,而同期苹果卖出的笔记本以及Mac 机的数量则仅为490万台。 (3)48%的美国移动订阅数字内容用户都使用智能手机。 (4)2012年的智能手机用户使用率同比2011年上升了50%。 (5)91%美国人无时无刻都保持自己的移动设备在可触及的范围内(即无论去哪,都会随身带着移动设备)。 (6)2013年,移动手机将超越PC成为接入互联网的最主要途径。 (7)有大约七分之一的搜索是通过手机完成的。 (8)在2012年的“黑色星期五”期间,有24%的交易都是通过移动设备完成的。 (9)94%的用户通过智能手机查找本地商家、或本地信息,其中有90%的用户在查找完成后会进行后续动作,比如进行购物或打电话进一步询问。 (10)只有20%的企业专门建立了针对移动设备的网站。 1.2 研究意义 移动互联网继承了移动通信随时、随地、随身和互联网分享、开放、互动的优势,将互联网延伸至任何可移动通信终端,从而真正实现人类沟通和数字化生产的大解放,被视为信息产业的下一个金矿[3]。然而,移动互联网在移动终端、接入网络、应用服务、安全与隐私保护等方面还面临着一系列的挑战。其基础理论与关键技术的研究,对于国家信息产业整体发展具有重要的现实意义。 2 MI关键技术 纵览移动互联网的发展历史和演进趋势,其关键技术主要包括终端先进制造技术、终端硬件平台技术、终端软件平台技术、网络服务平台技术、应用服务平台技术和网络安全控制技术,如图3所示,

5G移动通信发展现状及其关键技术探讨

技术 Special Technology D I G I T C W 专题 58DIGITCW 2019.04 现阶段,虽然4G 移动通信技术已经非常成熟,给我们的生活、工作带来了极大的便利,但是随着信息技术的不断发展,如果4G 移动通信技术依然原地踏步的话,必然会是和当前快速发展的社会产生脱节,在这种情况下,大力发展5G 移动通信就显得尤为重要。5G 作为新一代无线移动通信网络,主要是为了能够更好的满足我国2020年以后,社会对于移动通信方面的需求。和当前已经非常完善的4G 相比较而言,5G 具有高性能、低延迟,高容量,全双工的特点,能够有效的满足未来十年互联网移动通信网速的1000倍要求,这充分彰显了5G 移动通信技术的优越性。 1 5G 移动通信概述 1.1 发展现状 现阶段,4G 已经趋于完善,为了能够更好的满足人们的需求,5G 移动通信发展提上了日程。5G 移动通信不仅仅是信息技术快速发展的产物,同时也是社会不断发展的产物。早在二零一三年的时候,我国就将5G 移动通信发展列入到了863计划当中,旨在更好的满足人们的需求。在这种背景下,国家越来越重视起对于5G 移动通信的研发,并成立了专门的研究机构,着重研究5G 移动通信接下来的发展以及在研发5G 移动通信过程当中所应用的一系列的关键技术。在整个过程当中,规划了发展的目标,为接下来的研究工作打下了良好的基础。在研发5G 移动通信的过程当中,其中大部分的研究人员,均来自于高等学府以及科研机构,在5G 移动通信的发展提供了强有力的人力支撑。在二零一六年,我国开始了5G 移动通信试验,在研究的过程当中面临着非常多的艰难险阻,可谓前途一片荆棘,但是未来的发展前景也是非常广阔的,因此我们需要充分的重视起这一项工作。1.2 优势 首先,5G 移动通信和4G 移动通信相比较而言,更加注重用户体验以及通信网络的实际吞吐率,通过创新优化网络通信功能,使得通信系统更加的安全、稳定。 其次,5G 移动通信在4G 移动通信的体系机构的基础之上,通过不断完善其功能,提升可靠性,为接下来的发展打下良好的基础。 最后,5G 移动通信技术实现了更广范围的覆盖,并且运营成本会更低,借助先进的技术来对网络资源进行有效的分配,通过这样的方式,能够在很大程度上提升用户的体验度。 综上所述,5G 移动通信技术具有高性能、低延迟,高容量,全双工的优势,这是4G 技术所并不具备的。 2 5G 关键技术分析探讨 2.1 密集网络技术 密集网络技术,不仅能够在很大程度上增加系统容量,而且还能够实现对业务的分流,进而实现对网络的灵活部署。5G 移动通信网络,更加的智能化、综合化,同时也会进一步实现对智能终端设备的普及应用,在接下来的发展过程当中,数据资源更多的是应用于室内业务当中,但是,在这里需要我们指出的是, 由于网络部署呈现出密集化的发展趋势,必然会使得网络更加的复杂化,进而使得不同的网络之间出现了相互干扰的现象。在这种情况下,我们就需要积极的应用相应的消除技术来消除干扰,进而实现在热点区域的发展。2.2 高频段的传输技术 现阶段,移动通信频谱资源呈现出拥挤的状态,这主要就是由于频段过多所导致的,并且均集中在3GHz ,但是在高频段,有着非常丰富的使用资源,因此加大对于高频段资源的研发,不仅能够有效的缓解拥挤现象,而且还能够在很大程度上提升数据传输速度。在这种情况下,5G 移动通信的研发对于高频段的传输技术必然能够得到广泛应用。但是,在这里需要我们指出的是,这一项技术的信号穿透能力,在很大程度上会受到来自于气候以及距离等一系列因素的影响的,因此在接下来的研发当中,需要更进一步的对其进行优化。2.3 网络架构的新型技术 这在接下来的发展过程当中,5G 移动通信技术会通过集中化处理的方式来进行网络架构。基于此,通过积极的应用光传输网络的中心节点和天线来进行网络信息的传输,不仅极大的降低了成本,而且能够实现在更广范围内的覆盖。不仅如此,在借助网络新型架构技术的过程当中,需要设置相应的接口协议,进而借助虚拟网络设备来进行信息数据的传输。最后,借助网络架构新型技术,能够更好的实现对一些闲置资源的充分利用,这样一来,不仅避免了重复建设的现象,而且在调度全频道的过程当中,能够确保负载均衡,这对于接下来的系统维护工作来说是极为有利的,而且运营成本也会随之降低。2.4 直接通信技术 在5G 移动通信技术的支撑之下,能够将不同设备进行有效的连接,进而实现通信。在这一过程当中,不仅极大的降低了能耗,而且频谱资源的也得到了充分的利用,5G 移动通信效率以及通信质量和传统通信技术相比较而言得到了明显的提升。在5G 移动通信网络当中,积极的借助密集网络技术,能够将数据流量提升到1000倍以上。通过在室内和热点地区均衡的分布5G 网络数据流量,不仅能够在很大程度上提升用户性能,而且还能够有效的提升网络覆盖率。但是,在这里需要我们指出的是,这一技术也存在着一定的不足,举个例子来说,下在较小的范围内,极易受到一定的干扰,因此会在一定程度上影响到网络能效的提升。在这种情况下,5G 移动通信技术在接下来的发展过程当中,通过借助云计算平台就能够实现自动智能组网。2.5 D evice to Device(D2D)技术 这一项技术在系统的控制下,借助相关资源实现能够直接通信,这不仅能够促进新蜂窝通信系统频谱效率的提升,同时也能够有效的降低终端发射功率。充分的借助终端设备,进而扩大覆盖范围,实现对频谱资源的高效利用,能够在一定程度上提升网络的可靠性以及链路的灵活性,提升工作性能,在这种情况下,基站的压力也就随之降低。(下转第78页) 5G 移动通信发展现状及其关键技术探讨 刘 强 (广东省电信规划设计院有限公司,中山 528400) 摘要:现阶段,随着我国科技研发水平的不断提升,在很大程度上促进着移动通信技术的发展进步。当前,4G 网络已经实现了大面积的覆盖,给我们的日常工作以及生活带来了极大的便利,而5G 网络已经成为移动通信发展的必然趋势。基于此,本文首先概述了5G 移动通信;其次着重探讨了5G 关键技术。 关键词:5G 移动通信;发展现状;关键技术;研究分析doi :10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.04.034中图分类号:TN929.5 文献标示码:A 文章编码:1672-7274(2019)04-0058-02

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