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1、 毕业设计（论文）题 目： 3G向4G的演化 学生姓名 * 指导教师 系（部） 机电工程系 专 业 电子信息工程技术班级 学 号3G向4G的演化摘要：本论文先是由单个的3G技术和4G技术进行论述在将两者进行综合论述并得出结论。目前3G还处于起步阶段，但其发展前景十分看好。随着通信网络和技术的不断发展，3G技术环境下电信增值业务进入了高速发展，业务范围持续扩大，经营主体趋向多元，经营模式日益创新的新阶段。论文介绍了3G（第三代移动通信系统）的含义及技术的基本特点，分析了3G技术在通信中的应用。并且对4G的网络结构和4G的关键技术，在此基础上详细讨论了目前全球以及我国的4G技术进展及面临的问题，并
2、对4G的前景进行了预测。 关键词：3G技术；通信；技术标准；功率；速率；4G关键技术；OFDM SAMIMO SDR4G发展现状目录1 3G的含义22 3G技术基本特点23 3G的技术标准3三种标准比较和在中国的境况4三个技术标准的比较5移动运营商的3G策略84 3G技术的应用95 4G网络中的关键技术125.1 OFDM技术被认为是第4代移动通信的核心技术125.2.0 OFDM的关键技术135.2.1信道估计135.2.2信道编码和交织135.2.3信道分配145.2.4分组信道145.2.5自适应跳频155.2.6多天线155.2.7同步技术15智能天线(SA)与多入多出天线(MIMO)
3、技术1664G技术的发展现况及其挑战17我国正在加快4G关键技术研究步伐1774G移动通信技术未来预测178 总结18致 谢19参考文献19前言自有近代通信以来，人们就一直追求通信的自由。无线通信的大众化，如第1代移动通信（1G）、第2代移动通信（2G）部分的满足了人们的这种愿望。但随着互联网和多媒体技术的兴起，人们对移动通信提出了更高的要求。于是第3代移动通信（3G）引弓待发，而第4代移动通信（4G）的理论与实践方面的报道已可谓热烈。2009年1月7日，国家工业和信息化部颁发3G牌照，标志着移动通信市场的3G移动互联网时代正式在中国拉开帷幕。它是将无线通信、互联网等和多媒体通信结合的新一代移
4、动通信技术。这是2009年至今一个炙手可热的话题。一项新的科学技术往往改变一个时代。新技术的出现和应用往往也是媒体产生变革原始的、也是最重要的推动力，几百年来人类传播领域的变化已经充分证明了这一点：印刷术的推广使报纸由少数人的消遣成为大众传媒；电报的出现让通讯社得以产生并发展到今天；无线广播技术的广泛应用让受众由读者变成了听众，广播也因此成为了它那个时代影响力最大的大众传媒；近十多年来，互联网技术的广泛应用，已经而且正在深刻影响和改变着人们的传播方式。而现在3G业务的风靡全球，也迫使我们不得不重新定位人际传播，进一步分析人际传播媒介变化对人际传播造成的影响。根据国际电联的工作安排，2009年将
5、集中征集4G技术标准，2010年会推出第一个4G版本，并在2011年世界无线电通信大会上通过。4G预计2015年左右投入商用。4G技术的飞速发展，使得广大用户享受更新、更快捷、更丰富的通信生活成为可能。 1 3G的含义 3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机一般的讲，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。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也
6、就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2MBps（兆字节/秒）、384KBps（千字节/秒）以及144KBps的传输速度。 2 3G技术基本特点 从目前已确立的3G标准分析，其网络特征主要体现在无线接口技术上。蜂窝移动通信系统的无线技术包括小区复用、多址/双工方式、应用频段、调制技术、射频信道参数、信道编码及纠错技术、帧结构、物理信道结构和复用模式等诸多方面。纵观3G无线技术演变，一方面它并非完全抛弃了2G，而是充分借鉴了2G网络运营经验，在技术上兼顾了2G的成熟应用技术，另一方面，根据IMT-2000确立的目标，未来3G系统所采用无线技术应具有高频谱利用率、高业务质量、适应多业务环
7、境，并具有较好的网络灵活性和全覆盖能力。3G在无线也是很超前。3 3G的技术标准国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件2000年国际移动通讯计划（简称IMT-2000）。 W-CDMA即Wide-bandCDMA，也称为CDMADirectSpread，意为宽频分码多重存取，其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。 CDMA200
8、0也称为CDMAMulti-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，日前，中国电信集团公司获得增加基于CDMA2000技术制式的3G业务经营许可，中国电信在收购了中国联通CDMA网络之后，启动了44个重点城市的网络优化工程，并于去年年底前完成了340多个城市的CDMA网络建设工作，满足了82个无线城市的无线上网需求。中国电信还发布了“天翼”品牌并启动了189号段放号。由于之前所采购的设备都支持CDMA2000制式，中国电信不需要重新建设网络，在3G牌照发放后，只需进行软件升级，中国电信就会在第
9、一时间里建设起一个全国覆盖的3G网络。 TD-SCDMA是由中国大陆独自制定的3G标准，该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。 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（F
10、DMA）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。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
11、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。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）GPRSEDGEWCDMA（
12、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2.5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、 CDMA2000CDMA2000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）CDMA20001xCDMA20003x（3G）的演进策略。CDMA20001x被称为2.
13、5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2.5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WCDMA、CDMA2000与TDSCDMA都属于宽带CDMA技术。宽带CDMA进一步拓展了标准的C
14、DMA概念，在一个相对更宽的频带上扩展信号，从而减少由多径和衰减带来的传播问题，具有更大的容量，可以根据不同的需要使用不同的带宽，具有较强的抗衰落能力与抗干扰能力，支持多路同步通话或数据传输，且兼容现有设备。WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA都能在静止状态下提供2Mbit/s的数据传输速率，但三者的一些关键技术仍存在着较大的差别，性能上也有所不同。1、 双工模式WCDMA与CDMA2000都是采用FDD（频分数字双工）模式，TD-SCDMA采用TDD（时分数字双工）模式。FDD是将上行（发送）和下行（接收）的传输使用分离的两个对称频带的双工模式，需要成对的频率，通过频率来区分上、下
15、行，对于对称业务（如语音）能充分利用上下行的频谱，但对于非对称的分组交换数据业务（如互联网）时，由于上行负载低，频谱利用率则大大降低。TDD是将上行和下行的传输使用同一频带的双工模式，根据时间来区分上、下行并进行切换，物理层的时隙被分为上、下行两部分，不需要成对的频率，上下行链路业务共享同一信道，可以不平均分配，特别适用于非对称的分组交换数据业务（如互联网）。TDD的频谱利用率高，而且成本低廉，但由于采用多时隙的不连续传输方式，基站发射峰值功率与平均功率的比值较高，造成基站功耗较大，基站覆盖半径较小，同时也造成抗衰落和抗多普勒频移的性能较差，当手机处于高速移动的状态下时通信能力较差。WCDMA与CDMA2000能够支持移动终端在时速500公里左右时的正常通信，而TD-SCDMA只能支持移动终端在时速120公里左右时的正常通信。TD-SCDMA在高速公路及铁路等高速移动的环境中处于劣势。2、 码片速率与载波带宽WCDMA(FDD-DS)采用直接序列扩频方式，其码
