4G技术综述-夕蓝外链网

对第四代移动通信产生的背景、现状和未来趋势进行探讨。通过分析第四代移动通信的基本内涵，第四代移动通信的优劣势和 4G的可选方案对第四代移动通信进行详细阐述．并对正变频分复用、智能天线、多入多出技术和软件无线电等第四代移动通信的关键技术进行探讨．以实例展现未来移动通信的应用前景。文章表明，第四代移动通信不仅延续了上几代移动通信的优点，更通过其独有的技术，开拓了无线通信的新领域。

1．4G通信基本概念

4G通信即第四代移动通信的简称％I到目前为止4G的定义、它的技术参数、国际标准、网络结构、乃至业务内容依然没有完全确定下恕但不管人们对4G通信怎样进行定义．有一点能够肯定，4G通信将是一个比3G通信更完美的新无线世界．它将可创造出许多消费者难以想象的应用。4G通信技术是以传统通信技术为基础．并利用了一些新的通信技术．来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说现在的 3G能提供一个高速传输的无线通信环境的话。那么4G通信将是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线l删。

1．1 4G通信的特点。与传统的通信技术相比．4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度，同时具有更高的数据率、更好的业务质量、更高的频谱利用率、更高的安全性．更高的智能性、更高的传输质量和更高的灵活性：她还能支持非对称性业务，并能支持多种业务。从传输速率上看．第一代模拟通信仅能提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9．6Kbps,最高可达32Kbps，如小灵通：第i代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；而第四代移动通信系统可以达到 10Mbps至20Mbps．甚至以每秒]00Mbps速度传输无线信息。这相当于目前手机的传输速度的l万倍左右嘲。从网络频谱看．每个4G信道将占有100Mlk的频谱．相当于w— CDMA 3G网路的20倍．从频率资源上看．3G使用1．8—2．5GHz的频率．其频谱效率只有 2bps珊z，频率资源不够丰富．而4G使用2—8Gl-k的频率，其频谱效率能达到5bps／Hz，能够满足手机用户的日益增长。因此。4G灵活性要比 3G强得多．能自适应地进行资源分配。从覆盖性能上看．目前3G的地区覆盖方面存在着许多技术问题．而4G可在不同接人技术之间进行全球漫游与互通．实现无缝通信．另外4G还可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。从IP网络兼容性看．3G系统不是基于IP的．如CDMA2000基于美国国家标准局_4l，WCDMA基于GSM一移动应用层。而4G则支持下一代的intemet和所有的信息设备．将能在11％6网络上实现话音和多媒体业务。另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少．未来的4G 通信费用也要比目前的通信费用低闷。同时．第碉代无线通信网络系统是—个非常复杂的技术系统。在具体实施的过程中会出现大量令人头痛的技术问题．这些问题可能需要花费好几年的时间才能解决。主要表现为标准难以统一．市场难以消化．设施难以更新，技术难以实现和容量受到限制等五个问题n。例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度．如何使手机很容易的从—个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖Ⅸ域时和网络保持联系。

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1．2 4G的可选方案移动通信的发展和定义．不是基于技术本身的．而是基于专门术语的描述．更多是技术分支的体现。例如WCDMA R99版本等等．用以表明，某项技术处于何种阶段M。据此。国际电信联盟已将4G技术正 j‘命名为IMT-Advaneed目n。在美国高通被迫放弃超移动宽带．而WiMAX又无法继续成为新的4G标准之后．LTE很有可能成为唯一的4G单选方案。这样一来，就可以看出和3G时代的差别。

3G时期，在IMT一2000框架下。陈列了WCDMA、CDMA 2000、 TD—SCDMA、WiM．6X四个分支标准．这些标准又各成体系、庞大而复杂．甚至成为新的标准群集。

4G时期．在ITu目前命名的“IMT—Advanced”框架下，只有LTE 是一个成型的可选方案。包括中国移动、沃达丰在内的全球主流移动运营商都已宣布支持LTE作为未来的4G技术。而所有之前的移动通信标准中．从未像4C这样强调“融合”的重要性。从现有情形看．这一融合必然会在全IP和正交频分复用上得到最终体现．而这恰恰这也正是LTE的方向110l。

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LTE的技术指标与4G的技术指标非常接近。但其最大带宽、上行峰值速率两个指标都略低于4G要求。而LTE—A的技术整体设计则远超过了4G的最小需求。LTE—A是LTE的演进，前者包含后者。作为 LTE技术的后续演进，所有LTE技术的相关要求同样适用于LTE—A。同时LTE—A的复杂度和成本也将降低。

2008年6月．第三代合作伙伴计划完成了LTE—A的技术需求报告．提出了LTE—A的最小需求：下行峰值速率1Gbps。上行峰值速率 500Mbps，上下行峰值频谱利用率分别达到15Mbps／Hz和30Mbps／Hz。

2．4G技术的应用和发展前景

目前口本的Nrrr公司称4G通信服务将于2010年推出．网络的下载速度可以达到100Mbps。上载速度为20Mbps。美国AT&T公司也推出了4G通信网络的试验，可以配合目前的EDGE进行无线上传。并通过正交频分复用技术达到快速下载的目的。在2008年二月份，欧渊的四家移动设备生产商——阿尔卡特、爱立信、诺基亚和西门子组成了世界无线研究论坛，以研究3G以后的发展方向。论坛预计4G技术将在2010年开始投入应用。这一代通信技术可以将不同的无线局域网络和通信标准，手机信号．无线电通信和电视广播以及卫星通信结合起来．过样手机用户就可以随心所欲的漫游了。国际电信联盟无线电通信部也已经达成共识．将把移动通信系统同其他系统结合起来．在2010年之前是数据传输数率达到100mb#珥。

2．1高智能终端 4G手机的功能．已不能简单划归“电话机”的范畴，未来4c手机应该算得上是一只小型电脑．而且4G手机从外观和式样上，将有更惊人的突破。未来的4G通信将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入冈上联线对打游戏。

第四代移动通信的智能性更高．不仅表现在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将大大降低．更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如4G手机可以将电影院票房资料．直接下载到PDA之上。这些资料能够把目前的售票情况、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p巳

2．2高质量的多媒体通信尽管第i代移动通信系统也能实现各种多媒体通信．但未来的 4c通信能满足第i代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、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将包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去．为此未来的第四代移动通信系统也称为。多媒体移动通信”。

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