西电通信原理大作业(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上通信原理大作业班级： 学号： 姓名： 一. 第四代移动通信技术综述（4G网络综述）第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准具有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时，数据采集、远程控制等综合功能。此外，对全速移动用户能提供150 Mbs的高质量影像服务，将首次实现三维图像的高质量传输。他包

2、括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络（基于地面和卫星系统）。其广带无线局域网（WLAN）能与B-ISDN和ATM兼容，实现广带多媒体通信，形成综合广带通信网（IBCN），他还能提供信息之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。 一 4G主要技术要求1. 通信速度提高，数据率超过UMTS，上网速率从2 Mbs提高到100 Mbs。 2. 以移动数据为主面向Internet大范围覆盖高速移动通信网络，改变了以传统移动电话业务为主设计移动通信网络的设计观念。 3. 采用多天线或分布天线的系统结构及终端形式，支持手机互助功能，采用可穿戴无线电，可下载无线电等新技术。

3、4. 发射功率比现有移动通信系统降低10100倍，能够较好地解决电磁干扰问题。 5. 支持更为丰富的移动通信业务，包括高分辨率实时图像业务、会议电视虚拟现实业务等，使用户在任何地方可以获得任何所需的信息服务，且服务质量得到保证。 第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。 二、 4G的主要特点1. 通信速度更快由于人们研究4G通信的最初目的就是提高和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。从移动通信系统数据传输速率作比较，第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbp

4、s，最高可达32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；专家则预估，第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以达到每秒高达100Mbps速度传输无线信息，这种速度会相当于2009年最新手机的传输速度的1万倍左右。 2. 网络频谱更宽要想使4G通信达到100Mbps的传输，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据研究4G通信的AT&T的执行官们说，估计每个4G信道会占有100MHz的频谱，相当于3G网络的20倍。 3. 通信更加灵活从严格意义上说，4G手机的

5、功能，已不能简单划归“电话机”的范畴，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已，因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了，而且4G手机从外观和式样上，会有更惊人的突破，人们可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，以方便和个性为前提，任何一件能看到的物品都有可能成为4G终端，只是人们还不知应该怎么称呼它。未来的4G通信使人们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。也许有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼，但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比，这简直可以忽略不计。 4. 智能性能更高第四代移动通信的智能性更高，不

6、仅表现于4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，例如对菜单和滚动操作的依赖程度会大大降低，更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如4G手机能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事，或者不该做什么事，4G手机可以把电影院票房资料，直接下载到PDA之上，这些资料能够把售票情况、座位情况显示得清清楚楚，大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票；4G手机可以被看作是一台手提电视，用来看体育比赛之类的各种现场直播。 5. 兼容性能更平滑要使4G通信尽快地被人们接受，不但考虑的它的功能强大外，还应该考虑到现有通信的基础，以便让更多的现有通信用户在投资最少的

7、情况下就能很轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，未来的第四代移动通信系统应当具备全球漫游，接口开放，能跟多种，终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点。 6. 提供各种增值服务4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的，它们的核心建设技术根本就是不同的，3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，而4G移动通信系统技术则以正交多任务分频技术(OFDM)最受瞩目，利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增殖服务；不过考虑到与3G通信的过渡性，第四代移动通信系统不会在未来仅仅只采用OFDM一种技术，CDMA技术会在第四代移动通

8、信系统中，与OFDM技术相互配合以便发挥出更大的作用，甚至未来的第四代移动通信系统也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生，前文所提到的数字音讯广播，其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术，同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统，也会结合两项技术的优点，一部分会是以CDMA的延伸技术。 7. 实现高质量通信尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务包括语音、数据、影像等大量信息透过宽

9、频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了因应用户数的增加，更重要的是，必须要因应多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。总结来说，首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。 8. 频率使用效率更高相比来说，第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术，例如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度，引入了交换层级技术，这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技术(Routing)为主的网络架构。由于利用了几项不同的技术，所以无

10、线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多。按照最乐观的情况估计，这种有效性可以让更多的人使用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情，而且做这些事情的时候速度相当快。研究人员说，下载速率有可能达到5Mbps到10Mbps。 9. 通信费用更加便宜由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端的通信技术，这些技术保证了4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式，因此相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易迅速得多；同时在建设4G时，通信营运商们会考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运行者

11、和用户的费用。据研究人员宣称，4G通信的无线即时连接等某些服务费用会比3G通信更加便宜。 三、 4G的接入系统大多数服务提供商希望通过提高现有移动通信系统的速率来达到4G标准；有的则建议在现行宽带无线系统基础上增加更多的灵活性，实现4G接入，因为如今的固定无线网已能提供数十兆的通信速率，可与DSL、Cable Modem甚至是光纤相媲美。高容量固定无线网采用点对点连接，难以进行灵活性改造：ISP用于上行传输的固定天线需要实时跟踪每个用户，也就是说发射信号需要针对每个目标用户自动定向。4G的接入解决方案之一是MMDS（多点多信道分布式系统），它运用类似于蜂窝网络的“一点对多点”体系结构，采用的频

12、谱也跟3G差不多，传输距离大致为35英里，最大数据传输率略低于10M最终数据传输率依赖于特定的服务提供商。不过由于固定无线网不够灵活（两通信终端之间不能有障碍物，相关设备体积庞大，且需要专业人安装），其应用受到很大限制。用户能对终端设备进行一些改进，但大多受开发商专有技术的限制，且不支持与基于其它技术的蜂窝网间的漫游。IEEE正在完善MMDS标准802.16a，使这些问题最终可能得以解决。802.16a能大大提升网络的互操作性。IEEE 802.16a基于OFDM技术，它能降低设备间可视要求，但用户仍需将设备调整至大致准确的方位，只是不需要精确地排成一行。但是，频谱的严重不足可能最终导致MMD

13、S淡出市场。而另一实现途径是无线LAN。固定无线网和移动通信系统都可使用未经授权频谱，如今的无线LAN速率已达数十兆，这项标准本身受行政干预少，也不会面临其它大型通信服务商的竞争。 另外在21世纪，移动通信技术和市场飞速发展。在新技术、市场需求的共同作用下，未来移动通信技术将呈现以下几大趋势：1）网络业务数据化、分组化，移动互联网逐步形成；2）网络技术数字化、宽带化；3）网络设备智能化、小型化；4）应用于更高的频段，有效利用频率；5）移动网络的综合化、全球化、个人化；6）各种网络的融合；7）高速率、高质量、低费用。这正是第四代（4G）移动通信技术发展的方向和目标。4G移动通信接入系统的显著特点

14、是，智能化多模式终端（multi-modetermina）基于公共平台，通过各种接入技术，在各种网络系统（平台）之间实现无缝连接和协作，在4G移动通信中，各种专门的接入系统都基于一个公共平台，相互协作，以最优化的方式工作，来满足不同用户的通信需求。当多模式终端接入系统时，网络会自适应分配频带、给出最优化路由，以达到最佳通信效果。目前，4G移动通信的主要接入技术有：无线蜂窝移动通信系统（例如2G、3G）；无绳系统（如DECT）；短距离连接系统（如蓝牙）；WLAN系统；固定无线接入系统卫星系统平流层通信（STS）；广播电视接入系统（如DAB、DVB-T、CATV），随着技术发展和市场需求变化，新的

15、接入技术将不断出现。不同类型的接入技术针对不同业务而设计，因此，我们根据接入技术的适用领域、移动小区半径和工作环境，对接入技术进行分层。（1）分配层：主要由平流层通信、卫星通信和广播电视通信组成，服务范围覆盖面积大。（2）蜂窝层：主要由2G、3G通信系统组成，服务范围覆盖面积较大。（3）热点小区层：主要由WLAN网络组成，服务范围集中在校园、社区、会议中心等，移动通信能力很有限。（4）个人网络层：主要应用于家庭、办公室等场所，服务范围覆盖面积很小。移动通信能力有限，但可通过网络接入系统连接其它网络层。（5）固定网络层：主要指双绞线、同轴电缆、光纤组成的固定通信系统。 网络接入系统在整个移动网络

16、中处于十分重要的位置。未来的接入系统将主要在以下三个方面进行技术革新和突破：为最大限度开发利用有限的频率资源，在接入系统的物理层，优化调制、信道编码和信号传输技术，提高信号处理算法、信号检测和数据压缩技术，并在频谱共享和新型天线方面做进一步研究。为提高网络性能，在接入系统的高层协议方面，研究网络自我优化和自动重构技术，动态频谱分配和资源分配技术，网络管理和不同接入系统间协作。提高和扩展IP技术在移动网络中的应用；加强软件无线电技术优化无线电传输技术，如支持实时和非实时业务、无缝连接和网络安全。 二. HDB3码 matlab实现一 Matlab 源代码： %对一个二进制序列进行hdb3编码运算

17、%y=hdb3(x)%x为原始序列 function y=hdb3(x) n=length(x); last_V=-1;last_one=-1;y=zeros(size(x); %初始化输出序列count=0; %连0计数器 for i=1:n if x(i)=1 %遇1则极性反转 y(i)=-last_one; last_one=y(i); count=0; else count=count+1; if count=4 count=0; y(i)=-last_V; %遇4连零则置为V，相邻的V极性反转 last_V=y(i); if y(i)*last_one=-1 %V与前一个非0符号必须

18、同极性 y(i-3)=y(i); %否则置B end last_one=y(i); end endend figure(1);subplot(2,1,1); %分区绘制子图函数a=x;i=0:n-1;stairs(i,a); %画二维阶梯图axis(0 ,n,0,2); %设定当前X轴和Y轴的范围title(原码型); %为当前坐标轴添加标题xlabel(x); %为x坐标轴命名ylabel(y); %为y坐标轴命名grid on %为当前的坐标轴添加主要的网格线 subplot(2,1,2);a=y;i=0:n-1;stairs(i,a);axis(0,n,-2,2);title(HDB3码型)xlabel(x);ylabel(y);grid on二 实验输入： s=1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1; g=hdb3(s)三 实验输出及波形：g = 1 -1 0 1 0 0 -1 1 0 0 1 0 0 -1 1 -1专心-专注-专业