4G移动通信的发展现状

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1、XX大学无线网络技术报告题目：4G无线接入技术的发展现状院系专业学号学生姓名指导教师4G无线接入技术的发展现状一、4G技术的研究现状1.1概述第三代移动通信(3G)的各种标准和规范已逐步形成，并开始应用，但目前大多数国家 运营的仍然是2G或2. 5G的移动通信系统。3G系统实际所能提供的速率为384kbps,远 低于标称的最高速率2Mbps,难以满足用户13益增长的需求。因此在3G系统还没有大规 模投入使用的情况下，国内外移动通信领域的专家已经开始进行4G(或B3G)系统的研究和 开发工作。4G是第4代移动通信及其技术的简称。对于4G的概念，它的技术参数、国际标准、 网络结构乃至业务内容仍没有

2、一个精准的定义，但国内外专家普遍认为第四代移动通信系 统应采用广带(Broadband)接入和分布网络，具有非对称超过2Mb/s的数据传输能力，对全 球移动用户能提供150Mb/s的高质量影像服务。第四代移动通信系统包括广带无线固定接 入，广带无线局域网，移动广带系统和互操作的广播网络。它可以在不固定的无线平台和 跨越不同频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方宽带接入互联网，能够提供信息通 信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。【关键词】4G无线接入技术；4G关键技术；4G的优缺点；4G发展1.2 4G技术特点1.2.1具有很高的数据传输速率。对于一般移动用户数据速率能达到10-2

3、0 Mbbit/s;最 高数据速率为lOOMbit/s。1.2.2实现真正的无缝漫游。能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接气1.2.3智能性更高。采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行结合 的正常发送与接收，在操作和技术上有很强的智能性。1.2.4良好的覆盖性能。4G系统应具有良好的覆盖并能提供高速可变速率传输。1.2.5实现更高质量的多媒体通信。4G系统将会采用IPv6, IPv6将能在IP网络上实 现话音和多媒体业务。1.2.6实现不同QoS的业务。4G系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同 质量的业务。1.3 4G在世界各国的发展现状伴随着科技的发展，在3G

4、与智能的结合尚未完全开花结果之时,4G智能终端的概念 就被推出，有关4G的话题儿年前就出现了，但一直以来很少有实质性的进展。而当前，一 些国家4G网络的日益完善，甚至在美国等一些发达国家已经呈现出发展迅速的态势。1.3. 1 日本NT T-DoCoMo在4G的领先优势日本的DoCoMo移动通信公司已在日本进行第4代移动通信的研究，力图成为第4 代移动通信领头羊。2008年日本新闻公报称，NTT DoCoMo公司在2007年底进行的4G 外场试验中，达到了 5. 3Gb/ s的下行速率，创下了纪录，并采用了该公司独有的接收信号 处理技术，使下行速率成功翻倍。DoCoMo于2010年12月24日在

5、包括东京、名古屋和 大阪在内的日本主要大城市中心推出了 LT E服务，业务品牌名为“Xi”目前来看，NTT DoCoMo的4GLTE网络能够提供的数据传输速度高达37 Mbps,这一数值将有望于2014 年上升至lOOMbpSo3.2美国的4G野心美国一贯是通信行业的“领军者”，它是4G网络发展步伐最为迅速，同时也是运营商 最多的国家。美国的高通公司，作为3G时代的霸主，一方面，它引入了 DMMX和HMMX 技术，希望借此2项技术达到4G的性能要求；另一方面，高通收购了 Flarion科技公司, 因此获得了近300项OFDM技术专利，这被业界认为是高通在4G时代的领先之举。此外, 在美国开展4

6、G网络的运营商共有5家，它们都是目前多数用户的主流选择。3.3欧盟的4G发展欧洲与美国在4G网络的建设上总是不分上下，欧盟也正是要求成员国向4G无线通 信设备开放900兆赫和1 800兆赫2个频段，大大地提高了 4G网络的使用效率，因此, 目前欧洲运营商需要做的就是积极推广其3G业务，让更多的2G用户过渡到3G用户, 从而在适当的阶段可以引导少量的3G用户向4G过渡。欧洲知名的通信公司TeliaSonera也正式先后在瑞典、芬兰、丹麦等国家推出基于4G LTE网络的商用服务。3.4印度尼西亚加快4G基础设施建设印度尼西亚人口众多，是东南亚最大的通信市场。随着3G技术和WiMAX技术在市 场主导

7、地位不断扩大，用户数量不断攀升，国家正在考虑引入LTE。由于印度尼西亚4G产 业受限于监管当局,Postel针对2. 3 G Hz和3. 3 GHz 2个频段的WiMAX标准 802. 16d,所以一直处于原地踏步的状态。印度尼西亚的运营商通过加快4G基础设施建设，能 够借此解决监管制度、频率分配等问题。3.5泰国将跳过3G进入4G时代泰国通信管制机构NTC表示，将跳过3G直接将一直用于UMTS技术的2. 1 GHz 频段供4G技术使用。随着3G牌照竞拍进入尾声,NTC认为,LTE和WiMAX等4G技 术具有更快的数据处理速度，将为消费者带来更好的服务。3.4我国的4G建设步伐3G在国内的发展

8、仅经历了 1年多，中国电信、中国移动和中国联通三大运营商的网 络刚刚成型，正在弥补终端的短板，加快应用的开发力度。然而,3G发展不如预期，拿着3G 手机使用2G功能的用户大有人在，现象非常普遍，因此，向4G演进被很多专家看成激活 3G应用的推手。业界相关人士透露，我国已初步完成了 4G技术标准的方案雏形，目前正 在进行4G关键技术的系统验证，且国内的三大运营商在3G建网时都考虑到了向4G的 平滑过渡。中国电信方面，将采用LT E作为CDMA网络下一步演进方向，积极开展LTE的网 络应用技术研究，积极推动LTE商用进程。在EVDO向LTE演进的过程中，CDMA、 EVDO和LT E网络将会共存一

9、定的时期，由于LTE对语音业务的支持还需要一段较长 时间，而且早期LTE也只是在热点地区部署，预计2G、3G、LTE 3种网络的共存期将会 比较长。在网络演进方面，中国电信开始进行CDMAREV. B实验网的建设，同时LTE实验网 的建设工作也已经开始，表明中国电信已开始对未来的4G建设进行布局。中国移动方面，随着移动互联网时代数据业务下载量的增加，目前的3G技术显然无 法支撑起庞大用户需求。因此,TD-LTE技术将可以作为中国移动发展3G的有力补充，为 用户提供更高速率、更优质的移动互联网应用环境。2010年12月31 口，工业和信息化部 正式批复同意中国移动TD-LTE规模试验总体方案，在

10、上海、杭州、南京、广州、深圳、 厦门6个城市组织开展TD-LTE规模技术试验。中国联通方面，计划建设HSPA+网络，达到21 Mbps的下行速率，来满足用户的带 宽需求cHSPA-f频谱利用率能够满足现有业务的需求，以后大规模的数据业务需考虑LTE 的商用。联通2013年或2014年计划打开42兆的限速，然后到60兆,之后可能才演进到 第4代LTE,即4G。现在中国联通一门心思发展3G认为3G做好了才能发展4G。二、4G的关键技术4G无线接入的关键技术主要包括四个：一是OFDM技术 二是智能天线；三是MIM0 技术；四是SDR技术；2.1 OFDM 技术高速移动会在无线通信中产生明显的多普勒频

11、移，造成无线信号的选择性衰落。4G系 统将采用全新的OFDM （正交频分复用）调制技术，该技术不仅有较高的频谱效率，更能 有效应对选择性衰落这一问题。3G系统的技术核心是CDMA,而4G系统则以OFDM为 核心，OFDM能在无线环境中实现信号的高速传输。OFDM的技术思想是：在频域内， 将给定信道划分为若干正交子信道，使用子载波一对一地对子信道进行调制，所有子载波 进行并行传输，这就保证了各子信道的相对平坦，从而有效解决了无线信道的不平坦问题, 同时各子信道还要负责窄带传输，这就使得信号带宽比信道带宽更小，也就能使波形间的 干扰被大大消除。对抗窄带干扰、消除选择性衰落是OFDM的最大优势。OF

12、DM技术下, 各子载波的相互正交会使其频谱互相重叠，这就能有效减少各载波的相互干扰，并能使频 谱利用率大为提高。OFDM系统的优点有：频谱利用率高；与单载波系统相比，其抗窄带 干扰和多径干扰的能力更强；能较好地应对频率的选择性衰落；对信噪比高的子信道利用 更充分；能较好地结合多种多址方式2.2智能天线技术智能天线也叫自适应天线阵列（AAA）,它的技术理论是自适应天线原理，智能天线 技术具有如数字波束调节、自动跟踪、抑制信号干扰等一系列的智能功能，故被认为将会 是下一代移动通信技术的关键内容。在空域内，智能天线的成形波束会对交互干扰进行抑 制，使特殊范围内的特定信号增强，该技术不仅可以提高信号质

13、量，还可以扩大传输容量。 智能天线技术的原理为：使用无线收发信机和天线阵在无线基站端，接收、发射射频信号, 并且利用基带数字信号处理器，使用一定算法对接收信号进行合并，以实现波束赋形。智 能天线技术在移动通信中的应用，能有效消除干扰，增加系统容量，降低成本，扩大覆盖 范围。增强信号质量、扩大传输容量是该技术的主要优势，并且其还能扩大覆盖区域，从 而降低系统成本。故在4G系统中，智能天线技术将被广泛应用。2.3 MIMO 技术在无线通信领域中，多入多出（MIMO）技术是一项十分关键的技术。MIMO技术， 是通过利用接收端、发送端的天线，来达到对抗信道衰落的目的，该技术能在不增加发射 功率和带宽前

14、提下，使无线系统容量得到有效提高，它是基于时域、空域联合分集的信号 处理技术。在理论上，若已知信道状态，MIMO技术的应用，在接收端、发送端天线数量 不断增加的情况下，系统信道容量会随之呈线性增加，故MIMO技术极具应用价值。空时 编码是MIMO技术的一项研究热点，它主要包括了 BLAST码、空时格码、空时分组码 等编码方法。MIMO技术能降低ISI （码间干扰），增加空间分集增益，提高频谱利用率和 无线信道容量。MIMO技术历经多年发展，日前己在无线通信系统中得到了广泛的应用。 在移动通信系统的无线宽带方面，3G合作计划组织已将MIMO技术的相关内容纳入了标 准中,MIMO技术也必将应用于B

15、3G、4G系统中。正在制定的无线宽带接入系统标准（如802.1 In. 802.16e、802.20等）中也加入了 MIMO技术。而其他无线通信系统，如UWB （超宽带系统）、CR （认知无线电系统），也正在考虑MIMO技术的应用。2.4 SDR技术SDR （软件无线电）技术，是指在一个可编程控制的通用硬件平台上，使用DSP （数 字信号处理）技术，通过软件加载方式来实现无线电的模块化、标准化硬件功能的开放式 结构技术。基于SDR技术的移动通信系统，其全部的功能模块（如控制协议、中频、高频、 基带处理等）均由软件来实现，也就是通过采用各种软件程序，来实现相应的模块功能， 该技术能很好地解决不同

16、系统下的移动终端工作问题SDR的中心思想：在靠近天线处尽 量使用宽带D/A、A/D变换器，尽量将无线功能以软件进行定义，尽量使用软件来实现所 有的信号处理、模块功能。SDR技术的软件系统主要包括了信源编码、信道纠错编码、调 制解调算法、信号流变换、无限信令处理等软件。三、4G的优点和缺点3.1 4G的优点技术方面：3.1.1 3G的关键技术是CDMA技术，而4G采用的是OFDM技术。OFDM可以提高 频谱利用率，能够克服CDMA在支持高速率数据传输时信号间干扰增大的问题；3.1.2在软件无线电方面，4G对3G中的软件无线电技术进行升级，满足4G中无线接 入多样化要求，使得3G中无线接入标准不统一的问题得以解决。同时在4G中，实现软切 换和硬切换相结合，对3G中的软件无线电基础上通过增加相应的硬件模块，对相应的软件 进行升级使他们最终都融合