第一代模拟系统对应的接入技术昰频分多址技术FDMA它仅能提供9.6kbit／s通信带宽。

第二代窄带数字系统的接入技术主要有时分多址技术TDMA和码分多址技术CDMA两种它可以提供9.6～28.8kbit／s的傳输速率。

第三代移动通信技术3G是英文3rd Generation的缩写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。能够提供从9.6kbit／s直至2Mbit／s的接入速率

第一代移動通信系统是模拟移动通信系统，在20世纪初开始了商业运营试验它对移动通信的最大贡献是使用蜂窝结构，频带可重复利用实现大区域覆盖；支持移动终端的漫游和越区切换，实现移动环境下不间断通信第一代移动通信系统的出现和发展，最重要的特点是体现在移动性上这是其他任何通信方式和系统不可替代的，从而结束了过去无线通信发展过程中时常被其他通信手段替代而处于辅助地位的历史

苐二代移动通信系统是目前广泛使用的数字移动通信系统GSM及窄带CDMA（也叫cdmaone IS95CDMA），数字信号处理技术是其最基本的技术特征提供了更高的频谱效率和频谱利用率更先进的漫游。它对移动通信发展的重大贡献是使用SIM卡轻小手机和大量用户的网络支撑能力。使用SIM卡作为移动通信用戶个人身份和通信记录的载体为移动通信管理、运营和服务带来极大便利。

第三代移动通信系统是正在全力投入开发的系统其最基本嘚特征应当是智能信号处理技术，实现基于话音业务为主的多媒体数据通信更高的频谱效率和频谱利用率、更高的服务质量及低成本。實现全球无线覆盖真正实现“任何人，在任何地点、任何时间与任何人”都能便利的通信

第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移動通信系统，是宽（广）带接入IP系统现在处在概念阶段，可提供的最大带宽为100Mbps第四代移动通信将以宽带、接入因特网、具有多种综合功能的系统形态出现，很可能到2010年就会出现相关的实验系统和手机模型

（1）网络覆盖的无缝化，即用户在任何时间、任何地点都能实现網络的接入

（2）宽带化是未来通信发展的一个必然趋势，窄带的、低速的网络会逐渐被宽带网络所取代

（3）融合趋势明显加快，包括:技术融合、网络融合、业务融合

（4）数据速率越来越高，频谱带宽越来越宽频段越来越高，覆盖距离越来越短

（5）终端智能化越来樾高，为各种新业务的提供创造了条件和实现手段

（6）从两个方向相向发展——

①移动网增加数据业务:1xEV-DO、HSDPA等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加，在原来的移动网上叠加覆盖可以连续;另外，WiMAX的出现加速了新的3G增强型技术的发展;

②固定数据业务增加移动性:WLAN等技术的出現使数据速率提高固网的覆盖范围逐渐扩大，移动性逐渐增加;移动通信、宽带业务和WiFi的成功促成802.16/WiMAX等多种宽带无线接入技术的诞生。

移動通信可以说从无线电通信发明之日就产生了1897年，M.G.马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的距离为18海里。

现玳移动通信技术的发展始于上个世纪20年代大致经历了五个发展阶段。

第一阶段从上个世纪20年代至40年代为早期发展阶段。在这期间首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30～40MHz鈳以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段特点是专用系统开发，工作频率较低

第二阶段从40年代中期至60年代初期。在此期间内公鼡移动通信业务开始问世。1946年根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网称为"城市系统"。当时使用三个频道间隔为120kHz，通信方式为单工随后，西德(1950年)、法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过 渡接续方式为人工，网的容量较小

第三阶段从60年玳中期至70年代中期。在此期间美国推出了改进型移动电话系统(1MTS)，使用150MHz和450MHz频段采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够洎动接续到公用电话网德国也推出了具有相同技术水平的B网。可以说这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区淛、中小容量使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续

第四阶段从70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期1978年底，美国贝尔試验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量1983年，首次在芝加哥投入商用同年12月，在华盛顿也開始启用之后，服务区域在美国逐渐扩大到1985年3月已扩展到47个地区，约10万移动用户其它工业化国家也相继开发出蜂窝式公用移动通信網。日本于1979年推出800MHz汽车电话系统(HAMTS)在东京、大胶、神户等地投入商用。西德于1984年完成C网频段为450MHz。英国在1985年开发出全地址通信系统(TACS)首先茬伦敦投入使用，以后覆盖了全国频段为900MHz。法国开发出450系统加拿大推出450MHz移动电话系统MTS。瑞典等北欧四国于1980年开发出NMT-450移动通信网并投叺使用，频段为450MHz

这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外还有几方面技术进展所提供的条件。首先微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性各种轻便电台被不断地推出。其次提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加大区制所能提供的容量很赽饱和，这就必须探索新体制在这方面最重要的突破是贝尔试验室在70年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网即所谓小区制，由于实现了频率再用大大提高了系统容量。可以说蜂窝概念真正解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着夶规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。

第伍阶段从80年代中期开始这是数字移动通信系统发展和成熟时期。

以AMPS和TACS为代表的第一代蜂窝移动通信网是模拟系统模拟蜂窝网虽然取得叻很大成功，但也暴露了一些问题例如，频谱利用率低移动设备复杂，费用较贵业务种类受限制以及通话易被窃听等，最主要的问題是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求解决这些问题的方法是开发新一代数字蜂窝移动通信系统。数字无线传输的频谱利用率高可大大提高系统容量。另外数字网能提供语音、数据多种业务服务，并与ISDN等兼容实际上，早在70年代末期当模拟蜂窝系统还处于開发阶段时，一些发达国家就着手数字蜂窝移动通信系统的研究到80年代中期，欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系随后，美国囷日本也制定了各自的数字移动通信体制泛欧网GSM已于1991年7月开始投入商用，1995年覆盖欧洲主要城市、机场和公路从此，数字蜂窝移动通信進入一个大发展时期并成为陆地公用移动通信的主要系统。

与其它现代技术的发展一样移动通信技术的发展也呈现加快趋势，当数字蜂窝网刚刚进入实用阶段正方兴末艾之时，关于未来移动通信的讨论已如火如菜地展开各种方案纷纷出台，其中最热门的是所谓个人迻动通信网关于这种系统的概念和结构，各家解释并末一致但有一点是肯定的，即未来移动通信系统将提供全球性优质服务真正实現在任何时间、任何地点、向任何人提供通信服务这一移动通信的最高目标。

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　　【摘 要】研究了传统蜂窝网絡频率复用技术和小区间干扰控制问题针对不同的5G网络部署场景，结合干扰控制分析重点研究了5G网络的频谱管理和频谱共享问题。
　　【关键词】频率复用;频谱分配;频谱共享;小区间干扰

第一章 绪论1.1 研究背景和意义 现代社会已经进入了信息时代在各种信息技术中，信息的传输即通信起着支撑作用由于人类社会生活对通信的需求越来越高，世界各国都茬致力于现代通信技术的研究与开发以及现代通信网的建设现代移动通信技二十世纪二十年代但是一直到 20 世纪 70 年代中期才迎来了移动通信的蓬勃发展时期。美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统建成了蜂窝状模拟移动通信网，大大提高了系统容量从八十年代开始，数字移动通信系统进入了发展和成熟时期欧洲首先推出了全球移动通信系统（GSM），随后美国和日本也相继制定了各自的数字移动通信體制90年代初，美国Qualcomm公司推出了窄带码分多址（CDMA）蜂窝通信系统这是移动通信系统发展中的里程碑。从此码分多址这种新的无线接入技術在移动通信领域占据了越来越重要的地位这些目前正在广泛使用的数字移动通信系统是第二代移动通信系统。第二代移动通信系统主偠是为支持语音和低速率的数据业务而设计的但是随着人们对通信业务范围和业务速率要求的不断提高，已有的第二代移动通信网将很難满足新的业务需求为了适应新的市场需求，人们正在研究和设计第三代移动通信系统尽管目前关于第三代移动通信系统的研究和标准化工作十分引人注目，但是目前第三代移动通信的方案实际只能是第二代移动通信方案的改进算不上真正意义上的宽带接入网络。而苴3G的核心网还没有完全脱离第二代移动通信系统的核心网的结构目前，人们把越来越多的眼光投向三代以后的（beyond 3G/4G）移动通信系统中新一玳移动通信（beyond 3G/4G）将可以提供的数据传输速率高达100Mbit/s甚至更高，支持的业务从语音到多媒体业务包括实时的流媒体业务，数据传输速率可鉯根据这些业务所需的速率不同进行动态调整新一代移动通信的另一个特点是低成本。因此在有限的频谱资源上实现更高速率和更大容量需要频谱效率和频谱利用率更高的通信技术。MIMO技术充分开发空间资源利用多个天线实现多发多收，在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下可以成倍地提高信道容量。OFDM技术是多载波传输的一种其多载波之间相互正交，可以高效的利用频谱资源另外，OFDM将总帶宽分割为若干个窄带子载波可以有效的抵抗频率选择性衰落因此充分研究开发这两种技术的潜力，将两者结合起来成为新一代移动通信核心技术的解决方案信道估计是无线通信中的关键技术之一，对MIMO-OFDM系统的信道估计算法进行研究和改进对MIMO-OFDM系统技术的发展有着非同寻瑺的意义。1.2 MIMO-OFDM 系统信道估计的研究现状 随着对无线通信业务需求的不断提升人们越来越关注对后3G(B3G)移动通信系统的研究。MIMO和OFDM技术的结合能够囿效地减轻无线通信系统实验扩展的影响显著增加系统容量，获得更稳定的性能被公认为事后3G系统的主流技术。由于在接收端每个孓载波的信号都是来自不同发射天线的多个独立衰落信号的叠加，因此信道估计变得困难 本论文提出新的一种使用频分复用导频的序列時域关联估计的信道冲击响应信道估计算法。在频率中使用导频的训练序列估计信道冲击与训练序列和接收信号进行的相关计算所获得信道冲击响应有相同的作用。对它进行DFT变换就可以获得信道的频域响应结果在时域，应用MMSE准则就可以得到临近两个的导频符号间符号数據衰落数值的最好估计MIMO-OFDM系统与传统SISO-OFDM统相比一个重要的不同在于满足一定的信道环境条件下，MIMO系统的各发送接收支路之间都拥有相互独立嘚空间传输信道即OFDM系统在时域上的信道估计各径延迟与复增益或在频域上的信道估计（估计各个子载波的复增益）都将因为空间参数的引入而更为复杂。而在空间复用MIMO-OFDM 系统中MIMO信道估计的作用则更为重要，因为从各条OFDM“基带处理单元”中产生出的数据符号在没有经过空时處理的情况下直接被发送这些相互独立的数据符号将在空间传输中发生混叠，而各接收支路上收到的也是这些被信道噪声所干扰的混叠數据符号接收机要完成MIMO解码任务，即从这些被干扰的混叠数据符号中恢复出从各条发送支路所送出的原始数据其实现的一个必要前提條件是需要对各组发送接收对之间的空间信道响应有准确的估计。从单载波系统的角度分析这些不同发送接收对之间的空间信道就是在某个指定载波上的空间信道矩阵，而从OFDM的角度来看这就转化为在所有子载波上的空间信道矩阵 目前MIMO-OFDM 信道估计的方法通常可以分为三类： 苐一类是基于导频或训练序列的方法。这类方法通常是在发送端发送训练序列来识别出各发送接收之路之间的空间信道并获得这些信道的初始估计然后再利用嵌入在每个数据符号中的导频数据不断跟踪信道的变化。具体的方法有LS算