浅析移动通信发展历程及5G关键技术
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)项 目 的 研 究 正 式开 始 o n ) 即第 五 代 移 动 通 信 系 统 是 4 G 的 演 进 而 且 是革 命性 的 在 技术 目标和 网 络 性 能 上有 质 的 飞 越 SG 是面 甚 至 被 认 为 是 移 动通 信 系 统 的 终 极 形 态 向 2 0 2 0 年 以后 人 类 信 息 社 会 需 求 的 第 5 代 移 动通 信 网 络 目前仍 处 于 技术 研 究 与 标 准 化 阶 段 是通 信 业界 普 遍 关注 的 主 题 1 移 动通 信 发 展 历 程 移 动通 信 发 展 至 今 共 经 历 了 以 下 几 个 主 要 的发 展 阶 段 IG 前 ( 19 8 3 年之前) 所 有 的 无线 通 信 网络 均 以 语 音 业 务 为 中心 采 用 的 是 单 边 带 调 制 ( S S B iS n g S de 一B a n d l e 一i ) 的模 拟通 信 技术 I G ( 1 9 8 3一 ) 仍 然 以 语 音业 务为 中 心 1 9 6 年 鉴 于 当时 数 字 无 线系 统 的制造 成 本 非常 昂 贵 美 国贝 尔 实 验 室 计 划 采 用 模 拟 通 信 技术 来 建 立 高 容 量 移 动 通 信 系 统 1 9 8 3 年 贝 尔 实 验 室所 研 制 的 移 动 通 信 系 统 被 l e 命 名 为 先进 移 动 电话 系 统 ( A M P s A d v a n c e d M o bi Ph o n e Sy 乱e m ) 主 要 采 用 的 技术是 模拟 调制 与频 分复 I is io n M u ltip le A e e e s ) 用 (F D M A F r e q u e n y C DV I G 现在 被 当作 是 通 信系 统 的典 型 代 表 ZG ( 1 9 1) ) 仍 然 以 语音 业 务为 中 心 提 供 不 超 过 9 6 比 p s 的 数 据通 信业 务 典 型 的通 信 系 统 主 要 由欧 洲 的 G S M 和北 美 的 I S 一 5 4 主 要 特点 是 采 用 频 分复 用 T D A T im e D iv ii s o n M u ltip le A e e e s ) 时分 复 用 ( M o de e C D A C D V t ip一 I isio n M u 一 和 码 分 复 用 ( M A c e s ) 其 容量 和功 能 相 比 I G 通 信 系 统 有 了 很 大 改进 由于 ZG 采 用 了 数 字 化 标 准 化 程 度 高频 谱利 用 率 高 具 有 保 密 性 强 等 特 点 使得 移 动通 信 得 到 了 空 前 的发 展 但 随着 时代 的发 展 满 足 不 了 日 益 增 长 的 数 据 业 务 的需 求 2 S G ( 199 5 ) 这一 阶 段 的发 展 主 题 是高 容量 和 提 供 有 限 的数 据 通 信 以 G S M 为 例 到 了 1 9 9 2 年 全 球 的 G S M 移 动用 户 已 经超过 1 0 亿 覆盖 了 1 / 7 的人 口 G S M 技 术 在 世 界 数 字 移 动 电 话领 域 所 占的 比 例 已 ; 经 超 过 7 0 % 扩 容 是 G S M 发 展 的 主题 之一 其 次 为 G S 提 供 数 据 通 信 业务 M 先 后 引 人 了 通 用 分 组 无 线服 务 技术 ( G P R S G e n e r a l P a e k e t R a d i o S e r v i e e ) 和 增 e d Da t a 强 型 数据 速 率 G S M 演 进技 术 ( E D G E E 血 a n c e r o n Ra G S M EV t o f u it ) 理 论 上二 者理 论上 的 最 O l 高 访 问速 率 可 以达到 1 7 1 2 比 p s 和 4 7 3 6kb ps 3G ( 19 9 9一 ) 这 一 阶 段 数 据 通 信 能 力得 到 了 显 著 的 提 升 采 用 的 主 流 技术 是 C D M A 国 际 电 信 联 盟 就 3 G 发 展 首 次 发布 了 全 球 标 准 分 别 是 w c D M A
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在 室 内 室 外 和 行 车 的环 境 中 能够 提 供 的 最 低 传 输 速 率 分 别 是 ZM bp S 8 4 比 p s 以及 1 4 比 p s 3 能 处理 图 像 音 乐 视 频流 等多 种 媒体 提 供 网页 浏 览 电话 会 议 电子 商 务 等多种 信息 服务 并与 现有 网 络 有 良好 的兼 容 性 4G 4G 1 3一 ) (2 0 追 求 高 速 数 据通 信 能 力 4 G 提 供 的 数 据通 信 速 率 是 3 G 的 5 0 倍 达 到 1 0 M p s 典 型 的 4 G 系 统 有 两 个 一 是 从 W IiF 演 变 而 来 采 用 正 交 。 r e n s o n i i 频 分 复 用 (O F D M O r仇g o 朋1 F qu e c y iD v t pl e X i n g ) 的 W IM A X ; 另 一 个 是 长 期 演 进 系 统 M u li l ui t o n ) (L T E L o n g T e r m E v o 两者 的 技术 特 点相 似 z H 带宽都是 2 0 M 但 大 部 分 国 家 的 电信 运 营 商 倾 向 于 采用 L T E 系 统 2 S G 移 动通 信 的关键 技 术 由 于 S G 还 出在 一 个 研 究 阶 段 究竟 何 种 技术 能满 足 S G 的需求 仍 然 还是 一 个 未 知 数 本 文 着 重 阐 述 新 型 多 址 接 人 大 规模 M 工 M O 超 密 集组 网 全频 谱 接 人 等 关 键 技术 2 1 新型 接 人 技术 为 了提 高 系 统 的 频 谱 效 率 接 人 容 量 简 化 信 令 处理 过程 和空 口 传 输延 时 S G 采 用 非正 交 多址 技术 (N O M A N o n 一O r th o g o n a l M u l ti p l e A e e e s s ) e t ip一 I isio n M u 一 如 模 分 多 址 (p D M A p a t t e r n D V a rs e o de A eees ) S C A S p C 稀 疏 码 分 多 址 ( M s s ) 和 多 用 户共 享多 址 ( M U S A M u ltip le A e e e M u lti一 u se r S h a r e d A CCe S ) 非 正 交 多 址 技术 N o M A 改 变 了 原 来 在功 率域 由 单 一 用 户独 占的策 略 功 率也 可 以 由 多 个 用 户共 享 在 接 收端 采 用 干 扰消 除 技术 将不 同 用 户 区 分 开来 2 2 超 U lt r a 一d e n s e 密 集 组 网 (UD N n e o r k n g ) i t w 超 密 集组 网通 过 高 密度 配 置 基站 显 著 地 提 高 了 系 统 的 频 谱 复 用 效率 未来 S G 网 络 将 部署 超 过 现有 站 点 0 倍 以上 的各 种 无 线 节 点 在 宏 站 覆盖 区 内 站 点 间 1 距 离 将保 持 1 0 米 以 内 并 且支 持 在 每 一 平 方 公 里 范 围 内 为 2 5 0 0 个 用 户 提 供 服务 密集 部署 的 网 络 拉 近 了 终 端 与 节 点 间 的距 离 使 得 网 络 的 功 率 和频 谱 效率 大 幅 度 提 高 同 时也 扩大 了 网 络 覆 盖 范 围 扩展 了 系 统容 量 并 且增 强 了 业务 在 不 同 接 人 技术和 各 覆 盖 层 次 间的 灵活 性 2 3 大规 模 M I M O 大 规模 M 工 Mo ) 技术指 基站 配 备 数 目庞大 的 天 线 移 动 终端 采 用 单 天 线 接收 的通 信 方 式 根 据 大 规 模 随机 矩 阵 原 理 当基 站 天 线 的 数量 超 过 终端 天线 的 数 量 时 基 站和 用 户 之 间 的 信道 将 趋 于 相 互 正 交 使 得用 户 之 间 ; 的 干 扰 趋 于 零 此 外 天 线矩 阵 增 益 能 有 效 提高 信 号 的 信 噪 比 拥有 大 量 天 线 的基 站 可 以形 成 相 当尖 锐 的波 束
科技经济信息化
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科技 经 济 导 刊
0 2
16
2 期 8
浅 析移 动 通信发 展 历程 及
张 雨
摘
要
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关键 技 术
何海 浪
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( 邵 阳 学院 信 息 工 程 系 湖南 邵 阳
:
4 22 00 0
移 动 通 信技 术 日 新 月 异 本 文 首 先 简 单介 绍 了 移 动 通 信 的 发展 历 程 然 后 重 点 阐 述 了 S G 移 动 : 通 信 几 大 关 键 技 术 包 括 新 型 接入 技 术 超 密集组 网 大 规 模 M I M o 全 频 谱接入 自组 织 网 络 : ; SG ; 关 键词 移 动 通信 发 展历 程 ; 关 键 技 术
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中 图 分 类号
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E2 7 1 7
文 献 标识 码 :
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文章编号
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2 0 9 6 一 1 9 9 : (2 0 1 6 ) 2 8 一 0 0 2 6 一 0 2
在过 去 的 4 0 多 年 里 移 动通 信 经历 了 飞 速 的 发 展 21 l es 0 2 年 欧 盟启 动 了 MEI T S ( m o b il e a n d 二 r e
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