通信信号处理第一次作业
第一次作业
1 概述5G无线通信技术的发展概况并与4G无线通信技术进行比较
1.1  5G无线通信技术概念
5G无线通信技术实际上就是无线互联网网络（见图1），这个技术将支持OFDM（正交频分复用）、MC-CDMA（多载波码分多址）、LAS-CDMA（大区域同步码分多址）、UWB（超宽带）、NETWORK-LMDS（区域多点传输服务）和IPv6（互联网协议）。事实上，IPv6是4G和5G技术的基础协议。5G技术是一个完整的无线通信系统，没有任何限制，所以我们将5G称为真正无线世界者WWWW（Worldwide Wireless Web，世界级无线网）。
李千欢
1.2  5G无线通信技术发展概况
《5G无线通信技术发展跟踪与分析》一文将5G的关键技术分为4个类别进行阐述，即新型多天线传输技术、高频段传输关键技术、密集网络关键技术和新型网络架构。
1.2.1  新型多天线传输技术
随着通信产业的发展，频谱资源日益稀少，因此，提高频谱利用率成为未来通信技术发展的重要方向。在这种背景之下，基于大规模天线阵列（LSAS：Large Scale Antenna System） 和大规模MIMO（Massive MIMO）等通信技术被相继提出。其中，利用LSAS技术可以带来巨大的阵列增益和干扰抑制增益，使小区总的频谱效率和边缘用户的频谱效率得到极大的提升。同时，LSAS技术还可以实现对空间位置的划分，利用空分多址，同时服务多个用户。
1.2.2  高频传输技术
由于各类无线通信和无线应用的快速发展，各国的低频段频谱资源都已经十分紧张，很难到适合5G技术应用的新频段。同时，为了保证5G技术所需要的更大传输带宽，各种射
频器件也势必要调整到更好的工作频率上。因此，未来5G技术须向高频段扩展，尤其是毫米波频段，该频段频谱资源丰富，具有连续的大带宽，可以满足短距离高速传输的需求。
但是，由于电磁传播的特性，高频传输目前还面临很多实际的困难。由于空气的吸收作用，频段越高的电磁波路径损耗越大。例如，60GHz的电磁波路径损耗要比5GHz的电子波高出20多个dB。同时，高频段传输以直射路径为主，绕射能力较差，当与用户间的直视径受到阻挡，传输性能将显著下降。另外，高频段器件的技术难度较大，相关工艺还不成熟，因此，高频段相关器件较少且价格较贵，给高频段通信带来很大的技术挑战。
1.2.3  密集网络技术
为应对未来持续增长的数据业务需求，采用更加密集的小区部署将成为 5G 提升网络总体性能的一种方法。通过在网络中引入更多的低功率节点可以实现热点增强、消除盲点、改善网络覆盖、提高系统容量的目的。但是，随着小区密度的增加，整个网络的拓扑也会变得更为复杂，会带来更加严重的干扰问题。因此，密集网络技术的一个主要难点就是要进行有效的干扰管理，提高网络抗干扰性能，特别是提高小区边缘用户的性能。
1.2.4  新型网络架构
未来的 5G 网络必将是多种网络共存的局面，融合多种通信方式将成为一个显著的特点。由于移动通信网络的演进特性，未来的网络将包括 3G、4G以及 WLAN 网络等多种制式，是无缝、异构、融合的网络。因此，未来 5G 将形成蜂窝与 Wi-Fi 融合组网的新型网络架构，可以有效利用非授权频段实现业务分流。家有诡女初长成
另一方面，随着移动通信业务量的不断增长，所承担的业务量和计算量也越来越大。为了减轻压力，提高传输速度，D2D（Device to Device）网络的概念被提出。目前，在 LTE Rel-13 中已经开始讨论 D2D 技术，未来也将成为 5G 中的关键技术。D2D 技术即终端直通技术，指终端之间通过复用小区资源直接进行通信的一种技术。D2D 技术无需转接而直接实现数据交换或服务提供（如图 6 所示），可以有效减轻蜂窝网络负担，减少移动终端的电池功耗、增加比特速率、提高网络基础设施的鲁棒性。然而，在蜂窝通信系统与 D2D 通信系统融合的系统中，网络需要决定何时启用 D2D 通信模式，以及 D2D 通信如何与蜂窝通信共享资源，是采用正交的方式，还是复用的方式，是复用系统的上行资源，还是下行资源，这些问题也增加了 D2D 辅助通信系统资源调度的复杂性。
重生之门先生
1.3  5G无线通信技术与4G通信技术的比较
1.3.1  LTE-Advanced：4G和5G之间的桥梁
LTE-Advanced（简称LTE-A）是原始LTE技术朝着更高带宽的演变，承诺带来三倍于基本LTE网络的速度。
LTE-A主要由5个部分所组成，分别是载波聚合、提升的的MIMO、协调式多点（COMP）、中继站、异构网络或HetNet。
1.3.2  4G与5G网络的区别和相似之处
载波聚合或新道具和是一种传输方案，可允许来自不同频谱的最多20个信号结合成单独一股数据流。接下来，LTE-A会把MIMO的天线配置提升至8x8，以增加使用波束转向技术的无线电流的数量。
随后，协调式多点技术可让移动设备从多个单元（Cell，指代信号覆盖的地理区域）发送和接收无线电信号，以减少来自其他单元的串扰，并确保单元边缘也能拥有最优性能。韩国运营商SK Telecom在2012年夏天率先推出了世界首个LTE-A网络，他们当时就使用了CoMP的一种早期形式。
LTE-A设置中的中继是一种在单元边缘使用多跳通信的。它会接收较弱的信号，然后增强其质量并重发。
HetNet是最后也是最关键的一个环节，这是一套由大小单元所层叠的多层系统，可产生廉价带宽。作为蜂窝架构的逐步演变，HetNet的复杂程度要高得多。在这套网络下，小单元会在蜂窝系统当中添加数百甚至数千个接入点。
值得注意的是，虽然LTE-A标准架起了4G和5G之间的桥梁，从很多方面来说，HetNet的概
念可以说是LTE-A和5G网络之间的粘合剂。这也就是为什么那么多的无线产业观察者会把5G网络称作是LTE-A的增强形式。
下一代移动通信网络（NGMN）联盟对5G的定义如下：
“5G是一个端对端的生态系统，可带来一个全面移动和联网的设备。通过由可持续商业模式开启的、具备连贯体验的现有和新型的用例，它增强了面向消费者合作者的价值创造。”
基本上讲，LTE-A是6GHz以下5G无线电接入网络（RAN）的基础，而从6GHz到100GHz的频率则会同时进行新技术的探索。就拿MIMO来说，5G将该技术升级成了Massive MIMO，当中的天线配置从16x16猛增至256x256，这将会带来无线网络速度和覆盖的飞跃。
2  从以下几个方面论述4G无线移动通信技术
2.1  应用背景如何写欠条
目前世界发达国家都正在积极进行第四代移动通信技术规格的研究制定工作,以期在全球第
四代移动通信规格制定中能享有发言权。第四代移动通信设备“智能化”程度极高,移动通信面向个人、正反馈良好循环发展的特性,决定其市场潜力仍非常巨大。移动通信与互联网的结合,给移动通信与互联网的发展都将注入更大的活力。随着互联网高速发展,第四代移动通信系统将会得到更快的发展。据预测,这种以宽带、接入因特网、具有多种综合功能第四代移动通信技术在2010年将成为移动通信市场主流技术。
2.2  系统网络结构
在第四代移动通信系统中,为了满足不同用户对不同业务的需求,将各种针对不同业务的接入系统通过多媒体接入系统连接到基于IP的核心网中,形成一个公共的、灵活的、可扩展的平台,网络的连接所示。
从图1中可以看出基于IP技术的网络架构使得用户在2G,3G,4G,WLAN,固定网之间无缝漫游可以实现。我们可将系统网络体系结构分为3层,如图2所示。从图2可以看出,第四代移动通信系统的网络体系结构可以由下而上分为:物理层、网络业务执行技术层、应用层等3层。物理层提供接入和选路功能,网络业务执行技术层作为桥接层提供QoS映射、地址转换、即插即用、安全管理、有源网络。物理层与网络业务执行技术层提供开放式IP接口。应用层与网络业务执行技术层之间也是开放式接口,用于第三方开发和提供新业务。
2.3  关键技术
2.3.1  4G网络结构分层
4G 移动通信系统网络结构分为物理网络层、中间环境层、应用环境层三层。物理网络层提供网络接入和网络路由选择功能。中间环境层提供QOS机制、地址转换和安全管理等功能。应用环境层提供各种应用编程接口。淡斑精华液排行榜
2.3.2  OFDM技术
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4G 移动通信系统采用了正交频分复用（OFDM）技术，OFDM技术具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，支持高速率、小时延的无线数据传输技术，在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输。OFDM的主要缺点是功率效率不高。

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