4g通信技術(shù)論文
4g通信技術(shù)論文
有些網(wǎng)友覺得4g通信技術(shù)論文難寫，可能是因?yàn)闆]有思路，所以小編為大家?guī)砹讼嚓P(guān)的例文，希望能幫到大家!
4G移動(dòng)通信篇一
4G移動(dòng)通信
摘要：4G指的是第四代移動(dòng)通信技術(shù)。該技術(shù)包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL(4兆)快20倍，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。
關(guān)鍵詞：第四代，高速，廣域
Abstract: 4G refers to the fourth generation mobile communication technology.The technology includes TD-LTE and FDD-LTE standard two. 4G is a set of 3G and WLAN in one, and can fast data transfer, high quality audio, video and imageetc.. 4G to 100Mbps above the download speed, than the home broadband ADSLcurrent (4000000000000) 20 times as fast, and able to satisfy almost all user requirements for wireless service. In addition, 4G in the DSL and cable modemareas not covered by the deployment, and then extended to the entire area.Obviously, 4G has the incomparable superiority
Keyword: the fourth generation, high speed,wide area
目錄
一、移動(dòng)通信發(fā)展的背景............................................. II
1、第一代移動(dòng)通信技術(shù)(1G)................................... 1
2、第二代移動(dòng)通信技術(shù)(2G)................................... 1
3、第三代移動(dòng)通信技術(shù)(3G)................................... 1
二、4G移動(dòng)通信簡(jiǎn)介 ................................................. 1
三、4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ................................................. 2
四、4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) ........................................... 2
(4.1)OFDMA技術(shù) .............................................. 2
(4.2)軟件無線電 .............................................. 2
(4.3)智能天線(SA) .......................................... 3
五、4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ........................................... 3
5.1 WiMAX(802.16e)............................................ 3
5.2 LTE(Long Term Evolution).................................. 3
5.3 UMB(Ultra Mobile Broadband)............................... 5
六、4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì) ............................................... 5
七、心得體會(huì)........................................................ 6
參考文獻(xiàn)：.......................................................... 6
桂林航天工業(yè)學(xué)院
電子工程系
題目：
專業(yè)： 通信工程
姓名：
學(xué)號(hào)： 2012041B0237
指導(dǎo)教師：鄧?yán)?/p>
通信工程概論(4G移動(dòng)通信)
一、移動(dòng)通信發(fā)展的背景
移動(dòng)通信是移動(dòng)用戶之間，或移動(dòng)用戶與固定用戶之間的通信。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體、集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信得到了迅速的發(fā)展。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和對(duì)性能要求的提高，促使移動(dòng)通信在技術(shù)上和理論上向更高水平發(fā)展。20世紀(jì)80年代以來，移動(dòng)通信已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)中不可缺少并發(fā)展最快的通信方式之一。
1、第一代移動(dòng)通信技術(shù)(1G)
主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址(FDMA)技術(shù)。由于受到傳輸帶寬的限制，不能進(jìn)行移動(dòng)通信的長(zhǎng)途溫游，只能是一種區(qū)域性的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
2、第二代移動(dòng)通信技術(shù)(2G)
主要采用的是數(shù)字的時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)和碼分多址(CDMA)技術(shù)。主要業(yè)務(wù)是語音，其主特性是提供數(shù)字化的話音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它克服了模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)的弱點(diǎn)，話音質(zhì)量、保密性能得到大的提高，并可進(jìn)行省內(nèi)、省際自動(dòng)漫游。
3、第三代移動(dòng)通信技術(shù)(3G)
與從前以模擬技術(shù)為代表的第一代和目前正在使用的第二代移動(dòng)通信技術(shù)相比，3G將有更寬的帶寬，其傳輸速度最低為384K，最高為2M，帶寬可達(dá)5MHz以上。不僅能傳輸話音，還能傳輸數(shù)據(jù)，從而提供快捷、方便的無線應(yīng)用，如無線接入Internet。能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務(wù)是第三代移動(dòng)通信的另一個(gè)主要特點(diǎn)。
二、4G移動(dòng)通信簡(jiǎn)介
第四代移動(dòng)通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對(duì)稱的超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網(wǎng)、移動(dòng)寬
通信工程概論(4G移動(dòng)通信)
帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)。第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)比第三代標(biāo)準(zhǔn)擁有更多的功能。第四代移動(dòng)通信可以在不同的固定、無線平臺(tái)和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無線服務(wù)，可以在任何地方用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)(包括衛(wèi)星通信和平流層通信)，能夠提供定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。此外，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)是集成多功能的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，是寬帶接入IP系統(tǒng)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的提供便是希望能滿足提供更大的頻寬需求，滿足第三代移動(dòng)通信尚不能達(dá)到的在覆蓋、質(zhì)量、造價(jià)上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要。 三、4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4G移動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能，它們由無線和核心網(wǎng)的結(jié)合格式完成。中間環(huán)境層的功能有QoS映射、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放的，它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及服務(wù)變得更為容易，提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶。這一服務(wù)能自適應(yīng)多個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端能力，跨越多個(gè)運(yùn)營(yíng)者和服務(wù)，提供大范圍服務(wù)。 四、4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
(1)OFDMA技術(shù)
OFDMA是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，其主要思想就是在頻域內(nèi)將給定通道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，各子載波并行傳輸，這樣盡管總的通道是非平坦的，但每個(gè)子通道是相對(duì)平坦的。且在各子通道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道帶寬，大大消除信號(hào)波形間的干擾。OFDMA技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是能對(duì)抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾，從而減小各子載波間的相互干擾，提高頻譜利用率。
(2)軟件無線電
軟件無線電是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)一通用硬件平臺(tái)，利用軟件加載方式來實(shí)現(xiàn)各類無線電通信系統(tǒng)的一種開放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)。通過不同軟件
程序，在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)中利用單一終端漫游。其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，盡可能多地用軟件來定義無線功能。
(3)智能天線(SA)
智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機(jī)來實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的收發(fā)，同時(shí)，通過基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。
(4)MIMO技術(shù)
MIMO是指在基站和移動(dòng)終端都有多個(gè)天線。MIMO技術(shù)為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益?？臻g復(fù)用是在接收端和發(fā)射端使用多副天線，充分利用空間傳播中的多徑分量，在同一頻帶上使用多個(gè)子信道發(fā)射信號(hào)，使容量隨天線數(shù)量的增加而線性增加。
五、4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
目前4G系統(tǒng)以LTE、WiMAX及UMB三大標(biāo)準(zhǔn)為主，主要移動(dòng)WiMAX、LTE及UMB這三個(gè)陣營(yíng)，以下將就這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)做介紹及比較：
1.WiMAX(802.16e)
移動(dòng)WiMAX，在移動(dòng)WiMAX中，WiMAX Forum在兼具模塊化、彈性、擴(kuò)展性與延伸性，并滿足安全性、移動(dòng)性、服務(wù)質(zhì)量(QoS)與服務(wù)應(yīng)用等功能的考慮下，定義WiMAX端對(duì)端的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)，以網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)模塊作為邏輯上的呈現(xiàn)。功能組件包括有客戶端(SS/MS)、存取服務(wù)網(wǎng)絡(luò)(Access Service Network, ASN)及連接服務(wù)網(wǎng)絡(luò)(Connectivity Service Network, CSN)，基準(zhǔn)關(guān)聯(lián)點(diǎn)R1-R5將分別描述各組件間的通信協(xié)議與程序，客戶端可以透過ASN或CSN享受無線寬帶服務(wù)或是與另一客戶端進(jìn)行通信。值得注意的是，MIMO及OFDMA是其重要發(fā)展趨勢(shì)。MIMO技術(shù)的核心概念主要是利用多根發(fā)射天線與多根接收天線所提供的多重傳輸途徑，以提升傳輸速率與改善通信質(zhì)量，與傳統(tǒng)的AAS天線相較，不僅傳輸速度增加，其成本也大幅下降。而OFDMA則是指同時(shí)利用多個(gè)窄頻傳送數(shù)字信號(hào)之技術(shù)，可同時(shí)支持多個(gè)使用者傳輸數(shù)據(jù)，有利多媒體數(shù)據(jù)傳輸，使無線傳輸流量更大、更快速。除此之外，OFDM技術(shù)能有效抑制無線信號(hào)經(jīng)NLOS路徑傳輸時(shí)，因多徑因素而產(chǎn)生的干擾問題，因此對(duì)WiMax來說，使用MIMO-OFDMA技術(shù)，將有助于WiMax之通信質(zhì)量達(dá)到未來4G所要求的“優(yōu)質(zhì)、寬帶、高速、高頻譜效率”之通信質(zhì)量。
2.LTE(Long Term Evolution)
LTE全名是Long Term Evolution，是由3GPP組織所制訂的規(guī)格，是從GSM、GPRS、EDGE、WCDMA、HSDPA、HSUPA、MBMS一脈相承的技術(shù)體系，符合3GPP Release 8的技術(shù)規(guī)范。
LTE標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過程可分為研究項(xiàng)目(study item)和工作項(xiàng)目(work item)兩個(gè)階段。
(1)、研究項(xiàng)目(study item)階段在2006年中結(jié)束，主要完成目標(biāo)需求的定義，明確LTE的概念等，然后征集候選技術(shù)提案，并對(duì)技術(shù)提案進(jìn)行評(píng)估，確定其是否符合目標(biāo)需求。對(duì)有可能融合的提案進(jìn)行討論，甚至還可能對(duì)某些技術(shù)的優(yōu)越性進(jìn)行辯論，最終選擇出適合未來LTE的技術(shù)方案。
(2)、工作項(xiàng)目(work item)階段在2006年中以前建立，并著手標(biāo)準(zhǔn)的建立。該階段將對(duì)未來LTE標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)的各個(gè)方面展開討論和起草，并一直持續(xù)到2007年中。
LTE在技術(shù)提案征集上有6個(gè)選項(xiàng)，按照雙工方式可FDD和TDD兩種，而按照無線鏈路的調(diào)制方式或多址方式主要可分為CDMA及OFDMA兩種。隨著LTE標(biāo)準(zhǔn)化工作的不斷推進(jìn)，業(yè)界也提出了WCDMA、TD-SCDMA等現(xiàn)有3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)向LTE演進(jìn)的明確路線。
(a)WCDMA→LTE演進(jìn)路線
從WCDMA向LTE的演進(jìn)，首先是實(shí)現(xiàn)HSDPA(P1)，上行和下行速率分別達(dá)到
1.8Mbit/s和3.6Mbit/s。HSDPA(P1)技術(shù)已經(jīng)在2005年開始商用，2006年開始進(jìn)入大規(guī)模商用部署階段;其后是實(shí)現(xiàn)HSDPA(P2)和HSUPA，上行和下行速率分別達(dá)到8Mbit/s和14.4Mbit/s，商用時(shí)間將在2007年～2008年。1tSPA+是HSDPA(P2)和HSUPA技術(shù)向LTE的中間過渡方案，其上行和下行速率分別達(dá)到10Mbit/s和40Mbit/s，并開始采用OFDM技術(shù)，其商用時(shí)間將在2008～2010年之間。最后從HSPA+演進(jìn)到LTE。
(b)TD-SCDMA→LTE演進(jìn)路線從TD-SCDMA向LTE的演進(jìn)，首先是在TD-SCDMA的基礎(chǔ)上采用單載波的HSDPA技術(shù)，速率達(dá)到2.8Mbit/s;其后采用多載波的HSDPA，速率達(dá)到7.2MMbit/s;到HSPA+階段，速率將超過10Mbit/s，并繼續(xù)逐步提高它的上行接入能力。最終在2010年之后，從HSPA+演進(jìn)到LTE。由上可知，可發(fā)展LTE的規(guī)格目標(biāo)是下行傳輸速率達(dá)100Mbps以上，上行傳輸速率50Mbps，足以與現(xiàn)在的WiMAX及ADSL相提并論，尤其在存取時(shí)間、頻譜效率及數(shù)據(jù)傳輸量都有改善，網(wǎng)絡(luò)投資成本也能因此降低。
3.UMB(Ultra Mobile Broadband)
UMB是CDMA2000系列標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)升級(jí)版本，可以在1.25MHz和20MHz間以約150KHz的頻率增量靈活部署，支持頻段包括450MHz、700MHz、850MHz、1700MHz、1900MHz、1700/2100MHz、1900/2100MHz(IMT)和2500MHz(3G擴(kuò)展頻段)，主要由CDMA業(yè)界所主導(dǎo)，其可與現(xiàn)有的CDMA20001X和1xEV-DO系統(tǒng)兼容，但在數(shù)據(jù)傳輸速率、延遲性、覆蓋度、移動(dòng)能力及布建彈性等方面都更具優(yōu)勢(shì)。
UMB是CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)家族中的最新成員，屬于OFDMA解決方案;該標(biāo)準(zhǔn)使用先進(jìn)的控制與信令機(jī)制、無線電資源管理(RRM)、適應(yīng)性反向鏈路(RL)干擾管理和先進(jìn)的天線技術(shù)，如MIMO、SDMA和波束形成技術(shù)。UMB解決方案可提供先進(jìn)的移動(dòng)寬帶服務(wù)，在頻譜的一端提供經(jīng)濟(jì)、低潛伏時(shí)間的語音業(yè)務(wù)，而在另一端提供潛伏時(shí)間敏感、寬帶的數(shù)據(jù)通信。另外UMB也能夠帶來更大的頻寬、頻段和波段選擇范圍，以及網(wǎng)絡(luò)的可升級(jí)性和靈活性，并能使純IP以及各類可變包長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到比目前商用系統(tǒng)更高的數(shù)量級(jí)，能夠從根本上提高用戶體驗(yàn)和增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)商的贏利能力。
六、4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)
從 4G 的發(fā)展前景看，0FDM 和智能天線等核心技術(shù)外還包含一些相關(guān)技術(shù)：
(1)除交互干擾抑制和多用戶識(shí)別：待開發(fā)的交互干擾抑制和多用戶識(shí)別技術(shù)應(yīng)成為4G的組成部分。它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動(dòng)電話系統(tǒng)，消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾，確保接收高質(zhì)量信號(hào)。這種組合將滿足更大用戶容量和覆蓋范圍，大大減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署，確保服務(wù)質(zhì)量。
(2)可重構(gòu)性自愈網(wǎng)絡(luò)：4G 無線網(wǎng)絡(luò)中將采用智能處理器，可處理節(jié)點(diǎn)故障或基站超載。網(wǎng)絡(luò)各部分采用基于知識(shí)解答裝置，可糾正網(wǎng)絡(luò)故障。
(3)微無線電接收器：未來 4G 中要研究的另一重點(diǎn)，它是嵌入式無線電采用此技術(shù)，功耗是采用現(xiàn)有技術(shù)的 l/10～1/100。目前世界發(fā)送國(guó)家都正在積極進(jìn)行4G技術(shù)規(guī)格的研究制定，以期在全球4G規(guī)格制定中享有發(fā)言權(quán)。4G的各項(xiàng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)將由國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)電信標(biāo)準(zhǔn)局決定。新一代無線通信技術(shù)在美國(guó)及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入密集的研發(fā)和市場(chǎng)化階段。新的研究包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶切換和漫游等移動(dòng)環(huán)境下的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，從而實(shí)現(xiàn)用戶的大范圍移動(dòng)，這種技術(shù)路線是當(dāng)前國(guó)際上設(shè)計(jì)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要思路。
七、心得體會(huì)
要使第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)能投入實(shí)際應(yīng)用，就需要對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行更新改造，首先需要解決無線系統(tǒng)中的移動(dòng)性管理和核心網(wǎng)的移動(dòng)IP技術(shù)等問題，當(dāng)然還有4G的標(biāo)準(zhǔn)問題。網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)性是4G移動(dòng)性管理的關(guān)鍵，移動(dòng)性通常涉及到在不同網(wǎng)段間漫游的移動(dòng)用戶，數(shù)據(jù)鏈路層的移動(dòng)性支持通常限制在同類網(wǎng)絡(luò)之間。移動(dòng)IP代表了一種簡(jiǎn)單而且可以升級(jí)的全球移動(dòng)性方案。但是，對(duì)于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，它缺乏實(shí)時(shí)位置管理和快速無縫切換機(jī)制的支持。要解決這些問題，必須采用新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理路由優(yōu)化方案，需要采用高效的發(fā)送和切換協(xié)議，這些協(xié)議必須能很好地解決數(shù)據(jù)丟失和延遲的問題。 4G是人類有史以來最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)。要順利全面地實(shí)施4G通信還將遇到一些困難，其發(fā)展將面臨極大的市場(chǎng)壓力。目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家正積極進(jìn)行4G技術(shù)規(guī)格的研究制定，研究包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶切換和漫游等移動(dòng)環(huán)境下的系統(tǒng)實(shí)施方案，從而實(shí)現(xiàn)用戶的大范圍移動(dòng)。因此有理由期待這種第四代移動(dòng)通信技術(shù)給人們帶來更加美好的未來。
參考文獻(xiàn)：
[1]. 李引凡.OFDM技術(shù)原理及其應(yīng)用.網(wǎng)絡(luò)通信,2004
[2]. 趙婧華.OFDM——第四代移動(dòng)通信的技術(shù)核心.電信建設(shè)，2001
[3]. 謝新梅,黃俊欽,4G 無線通信系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)分析,2003
[4]. 昊薇,王晟.第四代移動(dòng)通信系統(tǒng),電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2002
4G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)研究篇二
4G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)研究
摘 要
通信技術(shù)日新月異，給人們帶來不少享受。隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，適應(yīng)移動(dòng)數(shù)據(jù)、在我們還沒有完全享受3G移動(dòng)通信系統(tǒng)商所帶來服務(wù)的同時(shí)，4G移動(dòng)通信技術(shù)的研究已經(jīng)在逐步的進(jìn)行著。本文簡(jiǎn)要分析了：(1)4G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：(2)4G的關(guān)鍵技術(shù)，如OFDM，軟件無線電，只能天線技術(shù)，MIMO技術(shù)。(3)比較了3G和4G不同指標(biāo)，分析了3G和4G采用的不同技術(shù)。(4)初步探討了4G的現(xiàn)狀和發(fā)展。
關(guān)鍵詞：4G，網(wǎng)絡(luò)通信
AbstractThe communication technology advances,to bring a lot of enjoyment. With the demand for data communications and the development of multimedia services to meet the mobile data, as we have not fully enjoy the 3G mobile communication systems brought about by the service providers at the same time, 4G Mechnology Communication Technologies has been engaged in gradually. This paper analyzes:(1)4G network structure;(2)4G Key technologies such as OFDM, software radio,smart antenna technology, MIMO technology,(3) to compare the different indicators of 3G and 4G, 3G and 4G are analyzed using different techniques.(4)discussed the status and development of 4G.
Keywords: 4G, network communication
目 錄
摘要.......................................................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
目錄............................................................................................................................................ 2
前言............................................................................................................................................ 2
第一章 4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ....................................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
1.1三層網(wǎng)結(jié)構(gòu) ................................................................................ 錯(cuò)誤!未定義書簽。
1.2 物理層 ....................................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
第二章 4G網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù) ...................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
2.1 OFDM .......................................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
2.2 軟件無線電 .............................................................................. 錯(cuò)誤!未定義書簽。
2.3 智能無線技術(shù)(SA) .............................................................. 錯(cuò)誤!未定義書簽。
2.4 多輸入多輸出(MIMO)技術(shù) ............................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
2.5 基于IP的核心網(wǎng) ..................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
第三章 3G與4G的比較 6
3.1 核心閱讀 ................................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
3.2技術(shù)指標(biāo)方面 ............................................................................ 錯(cuò)誤!未定義書簽。
3.3 技術(shù)方面 ................................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
3.4速度方面 .................................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
3.5 4G是什么 .................................................................................. 錯(cuò)誤!未定義書簽。
3.6 4G會(huì)采用什么標(biāo)準(zhǔn) .................................................................. 錯(cuò)誤!未定義書簽。
3.7 4G手機(jī)怎么樣 .......................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
3.8 公眾何時(shí)能用上4G ................................................................. 錯(cuò)誤!未定義書簽。
3.9 4G會(huì)取代3G嗎 ....................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
第四章 4G的主要優(yōu)勢(shì) 27
4.1網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬 ............................................................................ 錯(cuò)誤!未定義書簽。
4.2 通信更加靈活 ........................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
4.3 智能性能更高 ........................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
4.4兼容性能更平滑 ........................................................................ 錯(cuò)誤!未定義書簽。
4.5 提供各種增值服務(wù) ................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
4.6 實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信 ................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
4.7頻率使用效率更高 .................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
4.8 通信費(fèi)用更加便宜 ................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
第五章 4G存在缺陷 30
5.1標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一 ............................................................................ 錯(cuò)誤!未定義書簽。
5.2 技術(shù)難以實(shí)現(xiàn) ........................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
5.3 容量受到限制 ........................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
5.4 市場(chǎng)難以消化 ........................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
5.5 設(shè)施難以更新 ........................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。
第六章 總結(jié) .................................................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。 參考文獻(xiàn).......................................................................................................... 錯(cuò)誤!未定義書簽。 致謝 ........................................................................................................ 錯(cuò)誤!未定義書簽。
4G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)研究
1.1 背景描述
隨著3G在我國(guó)的商用以來，用戶在使用手機(jī)電視和視頻通話方面，出現(xiàn)信號(hào)不穩(wěn)，視頻通話效果不好等問題。人們開始期望4G能夠解決這些問題，能夠提供更高的數(shù)據(jù)速率，更大的容量和寬帶。從而使4G比3G更接近個(gè)人通信，在技術(shù)上比3G更完善。 所謂4G技術(shù)是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是集3G與WLAN與一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的需求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng)，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方不熟，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)，很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。
4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
1.1 三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4G系統(tǒng)針對(duì)各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)，通過多媒體介入連接到基于IP的核心網(wǎng)中?；贗P技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶可實(shí)現(xiàn)在3G、4G、WLAN及固定網(wǎng)間無縫漫游。4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。
1)物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能。
2)中間環(huán)境曾的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射、地址變換和完全性管理等。
3)無力網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放的，使發(fā)展
和提供新的服務(wù)變得更容易，提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù)，并運(yùn)行
于多個(gè)頻帶，著一服務(wù)能自適應(yīng)與多個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端，跨越多
個(gè)運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)商，提供更大范圍服務(wù)。
對(duì)人們來說，未來的4G通信的卻顯得很神秘，不少人都認(rèn)為第四代
無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是人類有史以來發(fā)明的最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，的卻第
四代無線通信網(wǎng)絡(luò)在具體實(shí)施的過程中出現(xiàn)大量令人頭疼的技術(shù)問
題，大概一點(diǎn)也不會(huì)使人們感到意外和奇怪，第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)存
在的技術(shù)問題多和互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)，并且需要花費(fèi)好幾年的時(shí)間才能解
決?？偟膩碚f，要順利、全面地實(shí)施4G通信可能遇到下面一些困難：
近年來3G演進(jìn)技術(shù)的發(fā)展異常迅速，但無線技術(shù)是否已經(jīng)打法哦完
美的地步?國(guó)家836計(jì)劃專家組成員、未來移動(dòng)通信論壇秘書長(zhǎng)尤肖
虎的答案是否定的。在他看來，線有無限技術(shù)有待解決的問題還很多，
需要改進(jìn)的空間也很大。
1.2 物理層
從物理層的傳輸技術(shù)看，雖然在目前LTE、 UMB、 WiMAX系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)很完善，但在此基礎(chǔ)上還需要進(jìn)一步的改造，尤其在多用戶層面上。“目前，4G
中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)將接近理論值，但多用戶傳輸技術(shù)還有很大的改進(jìn)空間，多校區(qū)傳輸技術(shù)的差距更大。”諸如多用戶或多校區(qū)之間的協(xié)調(diào)、干擾的抑制抵消以及無線資源的分配等眾多問題，都還沒有系統(tǒng)的解決方案。另外跨層的設(shè)計(jì)和優(yōu)化也是需要解決的問題之一。“原先的分層理論需要避免跨層聯(lián)動(dòng)的問題，而跨層設(shè)計(jì)的思想則恰恰相反，所以這是否是一個(gè)可能的發(fā)展方向還需進(jìn)一步討論。”尤肖虎指出。
尤肖虎認(rèn)為組網(wǎng)層面上同樣存在很大的改進(jìn)空間。
第二章 4G網(wǎng)路中的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 OFDM
OFDM(Prthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實(shí)際上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多載波調(diào)制的一種。其主要原理是：將待傳輸?shù)母嬖V串行數(shù)據(jù)經(jīng)串并變換，變成在子信道上并行傳輸?shù)牡退贀?jù)流，再用相互正交的載波進(jìn)行調(diào)制，然后疊加一起發(fā)送。接受端用想干載波進(jìn)行相干接收，再經(jīng)并串變換恢復(fù)為原高速數(shù)據(jù)。
OFDM技術(shù)的有很多優(yōu)點(diǎn)：可以消除或減小信號(hào)波形間的干擾，對(duì)多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率;適合高速數(shù)據(jù)傳輸;抗衰落能力強(qiáng);抗碼間干擾(ISI)能力強(qiáng)。
2.2 軟件無線電
軟件無線電(SDR)是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)一通用硬件平臺(tái)，利用軟件加載方式來實(shí)現(xiàn)各類無線電通信系統(tǒng)的一種開放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)。其中心思想是使寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)及數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)等先進(jìn)的模塊盡可能地靠近射頻天線的要求。盡可能多地用軟件來定義無線功能。其軟件系統(tǒng)包括各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號(hào)流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、信源編碼軟件等。軟件無線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號(hào)處理硬件(DSPH)、現(xiàn)場(chǎng)可編程器件(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)等。
2.3 只能天線技術(shù)(SA)
只能天線定義為波束間沒有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線。只能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，被成為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。只能天線成型波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機(jī)來實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的手法，同時(shí)，通過基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。
2.4 多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)
多輸入多輸出技術(shù)(MIMO)是指在基站和移動(dòng)終端有多個(gè)天線。MIMO技術(shù)為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益?？臻g復(fù)用是在接受端和發(fā)射端使用多副天線，充分利用空間傳播中的多徑分量，在同一頻帶上使用多個(gè)子信道發(fā)射心海，使容量隨天線數(shù)量的增加而線性增加?？臻g分集有發(fā)射分集合接受分集兩類。基于分集技術(shù)與信道編碼技術(shù)的空間碼可獲得高的編碼增益和分集增益，已成為
該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。MIMO技術(shù)可提供很高的頻譜利用率，且其空間分集可顯著改善無線信道的性能，提高無線系統(tǒng)的容量及覆蓋范圍。
2.5 基于IP的核心網(wǎng)
4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個(gè)機(jī)遇全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端得IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu)，能潤(rùn)需各種空中接口接入核心網(wǎng);同時(shí)核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計(jì)核心網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)調(diào)。
在4G通信系統(tǒng)中將取代IPV4協(xié)議，主要采用全分組方式IPV6技術(shù)，IPV6具有許多的優(yōu)點(diǎn)，如：有巨大的地址空間;支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動(dòng)配置的方式;能夠提供不同水平的服務(wù)質(zhì)量;更具有移動(dòng)性。
第三章 3G與4G的比較
正當(dāng)?shù)谌苿?dòng)通信(3G)正在國(guó)內(nèi)全國(guó)鋪開的時(shí)候，比3G提速十倍以上的新一代移動(dòng)通信技術(shù)TD-LTE，在上海世博會(huì)上閃亮登場(chǎng)：高清視頻通話，實(shí)時(shí)展會(huì)直播，高速移動(dòng)上網(wǎng)，多種移動(dòng)寬帶服務(wù)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)5.28平方公里的世博園區(qū)的完整覆蓋，而且還實(shí)現(xiàn)了黃浦江睡眠以及信息通信館、世博中心等11個(gè)重要場(chǎng)館室內(nèi)覆蓋。
在這個(gè)全球首個(gè)“準(zhǔn)4G”TD-LTE規(guī)模演示網(wǎng)獲得成功之后，中國(guó)移動(dòng)又計(jì)劃下半年在國(guó)內(nèi)三個(gè)城市進(jìn)行擴(kuò)大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)試用。引人注目的是，TD-LTE已聚集了大批中外企業(yè)，如大唐、華為、中型、上海內(nèi)爾、摩托羅拉，以及創(chuàng)毅視訊、海思等國(guó)內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商與芯片廠商。
種種跡象表明,3G尚在發(fā)力，4G已悄然逼近，且伸手可及。
由于目前3G采用很多先進(jìn)性的技術(shù)，將在4G在很大程度上進(jìn)一步融合3G現(xiàn)在的技術(shù)。比如，只能天線，軟件無線電，聯(lián)合檢測(cè)，功率控制等。雖然4G繼承了3G的許多技術(shù)，但是在指標(biāo)和技術(shù)方面有諸多區(qū)別。
3.2 技術(shù)指標(biāo)方面
3G 提供了高速數(shù)據(jù)，在圖像傳輸上，其靜止傳輸速率達(dá)到2Mbps，高速移動(dòng)時(shí)的傳輸速率達(dá)到114Kbps，慢速移動(dòng)時(shí)的傳輸速率達(dá)到384Kbps，寬帶可以達(dá)到5MHz以上UMT采用WCDMA技術(shù)，利用正教碼區(qū)分用戶，有FDD和TDD兩種雙工方式。
4G 的性能指標(biāo)是：
a) 數(shù)據(jù)速率從2Mbps到100Mpbs
b) 容量達(dá)到第3代系統(tǒng)的5~10倍，傳輸質(zhì)量相當(dāng)于甚至優(yōu)于第3代系統(tǒng)。
廣帶局域網(wǎng)應(yīng)能與寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)(B-ISDN)和異步傳送模式(ATM)兼容，實(shí)現(xiàn)廣帶多媒體通信，形成綜合廣帶通信網(wǎng)
c) 條件相同時(shí)校區(qū)覆蓋范圍等于或大于第3代系統(tǒng)。
d) 具有不同速率間的自動(dòng)切換能力，以保證通信質(zhì)量。
e) 網(wǎng)絡(luò)的每比特成本要比第3代低。
3.3 技術(shù)方面
a)3G的關(guān)鍵技術(shù)是CDMA技術(shù)，而4G采用的是OFMD技術(shù)。OFMD可以提高頻譜利用率，能夠克服CDMA在支持高速率數(shù)據(jù)傳輸時(shí)信號(hào)間干擾增大的問題。 b)在軟件無線電方面，4G對(duì)3G中的軟件無線電技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，滿足4G中無限接入多樣化要求，使得3G著那個(gè)無限接入標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題得以解決。同時(shí)在4G中，實(shí)現(xiàn)軟切換和硬切換箱結(jié)合，對(duì)3G中的軟件無線電基礎(chǔ)上通過增加相應(yīng)的硬件模塊，對(duì)相應(yīng)的軟件進(jìn)行升級(jí)使他們最終都融合到一起，成為一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)各種需求的功能。
C)3G網(wǎng)絡(luò)采用的主要是蜂窩組網(wǎng)，4G采用全數(shù)字全I(xiàn)P技術(shù)，支持分組交換，將WLAN,Bluetooth等局域網(wǎng)融入廣域網(wǎng)中。在4G中提高只能天線的處理速度和效率。在TD-SCDMA采用智能天線的基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)的軟件和算法加以升級(jí)，增加一些接口協(xié)議來滿足4G的要求。
d)4G系統(tǒng)也使用了許多新技術(shù)，包括超鏈接和特定無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、動(dòng)態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、只能頻譜動(dòng)態(tài)分配技術(shù)以及軟件無線電技術(shù)等等。
e)在功率控制上，4G比3G要求更加嚴(yán)格，其母的是為了滿足高速通信的要求，不僅頻率資源限制移動(dòng)用戶信號(hào)的傳輸速率，而且基站和終端的發(fā)射功率也限制了用戶信號(hào)的傳輸速率。在3G中，采用切換技術(shù)來減少其他小區(qū)的干擾，提高話音質(zhì)量，不過在4G中，切換技術(shù)的應(yīng)用更加廣闊，并朝著軟卻換和硬卻換相結(jié)合的方向發(fā)展。
3.4 速度方面
通信委員會(huì)最新研究顯示，在使用同樣數(shù)量頻譜的情況下，下一代移動(dòng)技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸能力將是現(xiàn)有3G技術(shù)的兩倍以上。
傳輸能力的增強(qiáng)對(duì)滿足英國(guó)迅速增加的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量來說至關(guān)重要，而移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的增加主要受只能手機(jī)和移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)服務(wù)增長(zhǎng)的帶動(dòng)。
顯著提高-接近目前的ADSL家寬帶速度。這一目標(biāo)有望通過4G技術(shù)更為有效地利用頻譜而得以部分地實(shí)現(xiàn)。
通信委員會(huì)的首席技術(shù)官指出：“在頻譜數(shù)量相同的情況下，4G移動(dòng)通信技術(shù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比3G多。而效率的提高意味著4G網(wǎng)絡(luò)將能夠支持更改的數(shù)據(jù)速率和更多的用戶。我們的研究表明，早期4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)配置將是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)3G網(wǎng)絡(luò)3.3倍。鑒于此，早期4G網(wǎng)絡(luò)的用戶在下載一段視頻時(shí)，所使用的時(shí)間只有目前3G網(wǎng)絡(luò)的三分之一。預(yù)計(jì)到2020年，這一比率將擴(kuò)大至5.5倍。
相關(guān)部門在對(duì)現(xiàn)有理論預(yù)測(cè)和實(shí)地部署實(shí)驗(yàn)進(jìn)行審核與分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了上述研究，而這項(xiàng)研究的目的是希望勒戒在引入4G技術(shù)后，頻譜效率可能提高的程度。這些信息為通信辦公室的戰(zhàn)略頻譜管理工作的提供了重要依據(jù)。 這項(xiàng)研究分析了多種4G技術(shù)，其中包括長(zhǎng)期演進(jìn)及LTE后續(xù)技術(shù)，研究還探討了新出現(xiàn)的和后繼的WiMAX無線技術(shù)，這中技術(shù)與WI-FI類似，但其覆蓋范圍更大，可達(dá)數(shù)公里。
這項(xiàng)研究顯示，盡管通過采用4G技術(shù)提高了品皮效率，進(jìn)而增加了4G網(wǎng)絡(luò)的容量，但這并不足以滿足用戶對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)的需求預(yù)期增長(zhǎng)。出了更為有效地利用現(xiàn)有的頻譜，還需要更多的頻譜，其中部分將通過2012年拍賣800MHz和
2.6GHz新頻譜獲得。2012將得拍賣將是英國(guó)有史以來為移動(dòng)服務(wù)分派額外頻譜而舉行的規(guī)模最大單詞拍賣活動(dòng)，預(yù)計(jì)拍賣的頻譜數(shù)量相當(dāng)于目前所使用的移動(dòng)
頻譜總量的四分之三。
此外，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)還需要巧妙的設(shè)計(jì)，以確保頻譜能夠得到最有效地利用。該研究預(yù)計(jì)，為了滿足特定地區(qū)的用戶需求，更多小基站將會(huì)大展身手。
3.5 4G是什么
速度比3G快10倍以上，讓互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)終端溶為一體，3G是手機(jī)通話為主，附帶上網(wǎng);4G是移動(dòng)上網(wǎng)為主，附帶通話
“其實(shí)叫4G并不太準(zhǔn)去，這是一種同屬的說法，4G到目前并沒有完整的定義“中興通訊LTE終端負(fù)責(zé)人張亮告訴記者：“4G是相對(duì)于4G說的，是指第四代移動(dòng)通信技術(shù)，目前國(guó)際電聯(lián)還沒有確定統(tǒng)一的彼岸準(zhǔn)，但是;TE技術(shù)應(yīng)該是主要的方向。
3.6 4G會(huì)采用什么標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)自主研制的TD-SCDMA的“升級(jí)版”—TD-LTE Advanced,已經(jīng)被國(guó)際電聯(lián)納入4G候選國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，有望最終入選
3.6 4G手機(jī)怎么樣
超大屏幕，視頻可實(shí)現(xiàn)視頻通話、高清電視、在線戲等無線寬帶服務(wù)。4G終端的本質(zhì)，其實(shí)是電腦做小，而不是手機(jī)做大
3.7 4G 會(huì)取代3G嗎
4G將首先覆蓋熱點(diǎn)和發(fā)達(dá)地區(qū)，未來我國(guó)將形成2G、3G和4G并存的局面，而不是簡(jiǎn)單升級(jí)替換
第四章 4G的主要優(yōu)勢(shì)
4.1 網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬
由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動(dòng)裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信給人印象最深刻的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。從移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率作比較，第一代模擬式僅提供語音服務(wù);第二代數(shù)位式移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸速率也只有9.6Kbps，最高可達(dá)32Kbps，如PHS;而第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2Mbps，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)可達(dá)到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以達(dá)到每秒高達(dá)100Mbps速度傳輸無線信息，這中速度會(huì)相當(dāng)于2009年最新手機(jī)的傳輸速度的1萬倍左右。
要想使4G通信達(dá)到100Mbps的傳輸，通信營(yíng)運(yùn)商必須在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大幅度的改造和研究，以便使4G網(wǎng)絡(luò)在通信寬帶上比3G網(wǎng)絡(luò)的蜂窩系統(tǒng)的帶寬高出許多。據(jù)研究4G通信的執(zhí)行官們說，估計(jì)每個(gè)4G信道會(huì)占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA 4G網(wǎng)絡(luò)的20倍。
4.2通信更加靈活
從嚴(yán)格意義上說，4G手機(jī)的功能，已不能簡(jiǎn)單劃歸“電話”的范疇，畢竟語音資料的傳輸只是4G移動(dòng)電話的功能之一而已，因此未來4G手機(jī)更應(yīng)該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機(jī)從外觀和式樣上，會(huì)有更驚人的突破，人們可以想象的是，眼睛、手表、化妝盒、旅游鞋，以方便和個(gè)性為前提，任何一件
能看到的物品都有可能成為4G終端，只是人們還不知應(yīng)該怎么稱呼它，未來的4G通信使人們不僅可以隨時(shí)隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影響，當(dāng)然更可以和從未謀面的陌生人網(wǎng)上連線對(duì)打游戲。也許有被網(wǎng)上定位西戎永遠(yuǎn)鎖定無處遁形的苦惱，但是與它據(jù)此提供的地圖帶來的便利和安全相比，這簡(jiǎn)直可以忽略不計(jì)。
4.3 只能性能更高
第四代移動(dòng)通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)于4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化，例如對(duì)菜單和滾動(dòng)操作的依賴程度會(huì)大大降低，更重要的4G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)許多難以想象的功能。例如4G手機(jī)能根據(jù)環(huán)境、時(shí)間以及其他設(shè)定的因素來適時(shí)地提醒手機(jī)的主人此時(shí)該做什么事，或者不該做什么事，4G手機(jī)可以把電影院票房資料，直接下載到PDA紙上，這些資料能夠把售票情況、座位情況顯示得清清楚楚，大家可以根據(jù)這些信息來進(jìn)行在線購(gòu)買自己滿意的電影票;4G手機(jī)可以被看做是一臺(tái)手提電視，用來看體育比賽之類的各種現(xiàn)場(chǎng)直播。 4.4 兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接受，不但考慮的它的功能強(qiáng)大外，還應(yīng)該考慮到現(xiàn)有通信的基礎(chǔ)，以便讓更多的現(xiàn)有通信用花在投資最少的情況下就能很輕易地過渡到4G通信。因此，從這個(gè)角度來看，未來的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備全球漫游，接口開放，能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，終端多樣化以及能從第二代平穩(wěn)過渡等特點(diǎn)。
4.5 提供各種增值服務(wù)
4G 通信并不是從3G通信的基礎(chǔ)上經(jīng)過簡(jiǎn)單升級(jí)而演變過來的，它們的核心建設(shè)技術(shù)根本就就是不同的，3G移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，而4G移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)則以正交多任務(wù)分頻技術(shù)最受矚目，利用這種技術(shù)人們可以實(shí)現(xiàn)例如無線區(qū)域環(huán)路、數(shù)字音訊廣播等反面的無線通信增值服務(wù);不過考慮到與3G通信的過渡性，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)不會(huì)再未來僅僅只采用ODSM一種技術(shù)，CDMA技術(shù)會(huì)在第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，與OFDM技術(shù)相互配合以便發(fā)揮出更大的作用，甚至未來的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)也會(huì)有新的整合技術(shù)。
4.6 實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信
盡管第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)各種多媒體通信，但未來的4G通信能滿足第三代移動(dòng)通信尚不能達(dá)到的再覆蓋范圍、通話質(zhì)量、造價(jià)上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)提供的無線多媒體通信服務(wù)包括語音、數(shù)據(jù)、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此未來的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)也成為：“多媒體移動(dòng)通信”。第四代移動(dòng)通信不僅僅是為了因應(yīng)用戶數(shù)的增加，更重要的是，必須要因應(yīng)多媒體的傳輸需求，當(dāng)然還包括通信品質(zhì)的要求?？偨Y(jié)來說，首先必須可以容納市場(chǎng)龐大的用戶數(shù)、改善現(xiàn)有通信品質(zhì)不良以及達(dá)到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?/p>
4.7 頻率使用效率更高
相比第三代移動(dòng)通信技術(shù)來說，第四代移動(dòng)通信技術(shù)在開發(fā)研制過程中使用和引入許多功能強(qiáng)大的突破性技術(shù)，例如一些光纖通信產(chǎn)品公司為了進(jìn)一步提高無線因特網(wǎng)的主干帶寬寬度，引入了交換層級(jí)技術(shù)，這種技術(shù)能同時(shí)涵蓋不同類型的通信接口，也就是說第四代主要是運(yùn)用路由技術(shù)為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。由于利用了幾項(xiàng)不同的技術(shù)，所以無線頻率的使用比第二代和第三代系統(tǒng)有效得多。按照最樂觀的情況估計(jì)，這種有效性可以讓更多的人使用與以前相同數(shù)量的無線跑頻譜作更多的事情，而且做這些事情的時(shí)候速度相當(dāng)快。研究人員說，下載速率有可能達(dá)到5Mbps到10Mbps。
4.8通信費(fèi)用更加便宜
由于4G通信不僅解決了與3G通信的兼容性問題，讓更多的現(xiàn)有通信用戶能輕易地升級(jí)到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端的通信技術(shù)，這些技術(shù)保證了4G通信能提供一種靈活性非常高的系統(tǒng)操作方式，因此相對(duì)其他技術(shù)來說，4G通信不熟起來就容易迅速得多;同時(shí)在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，通信營(yíng)運(yùn)商們會(huì)考慮直接在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施紙上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運(yùn)行者和用戶的費(fèi)用。據(jù)研究人員宣布，4G通信的無線即時(shí)連接等某些服務(wù)費(fèi)用會(huì)不3G通信更加便宜。
第五章 4G存在缺陷
5.1 標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一
雖然從理論上講，3G手機(jī)用戶在全球范圍都可以進(jìn)行移動(dòng)通信，但是由于沒有同意的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，各種移動(dòng)通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機(jī)用戶帶來諸多不便。因此，開發(fā)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)必須首先解決通信制式等需要全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化問題，而世界各大通信廠商會(huì)對(duì)此一直在爭(zhēng)論不休。
5.2技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)
盡管4G通信能夠給人帶來美好的明天，但是別指望立刻就能用上這種技術(shù)，大約還需要5年左右的時(shí)間這項(xiàng)技術(shù)才能發(fā)布。據(jù)研究這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)人員而言，要實(shí)現(xiàn)4G通信的下載速度還面臨著一系列技術(shù)問題。例如，如何保證樓區(qū)、山區(qū)，及其它有障礙物等易受影響地區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度等問題。日本DoCoMo公司表示，為了解決這一問題，公司會(huì)對(duì)不同的編碼技術(shù)和傳輸技術(shù)進(jìn)行測(cè)試。另外在移交方面存在的技術(shù)問題，使手機(jī)很容易在從一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系。由于第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，這一問題顯得格外突出。不過，行業(yè)專家們表示，他們相信這一問題可以得以解決，但需要移動(dòng)的時(shí)間。
5.3容量受到限制
人們對(duì)4G通信的印象最深的莫過于它的通信傳輸速度會(huì)得到極大提升，從理論上說其所謂的每秒100MB的寬帶速度，比2013年最新手機(jī)信息傳輸速度每秒10KB要快1萬多倍，但手機(jī)的速度會(huì)受到通信系統(tǒng)容量的限制，如系統(tǒng)容量有限，手機(jī)用戶越多，速度就越慢。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)會(huì)很難達(dá)到其理論速度。如果速度上不去，4G手機(jī)就要大打折。Heavy Reading 4G/LTE Insider發(fā)布的最新報(bào)告顯示，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)向4G技術(shù)的同時(shí)，他們將不得不采取其他措施來控制無線接入網(wǎng)絡(luò)的擁堵狀況，從而大大提高網(wǎng)絡(luò)性能，其中包括更為積極采用政策調(diào)控產(chǎn)品。Heavy Reading 4G/LTE Insider的研究分析師兼該報(bào)告的作者蒂姆.克倫德爾指出：“無線接入網(wǎng)絡(luò)的擁堵并不是一個(gè)剛剛出現(xiàn)的、令世界各地的無線運(yùn)營(yíng)商頭疼的新問題，而是個(gè)早就存在的大麻煩。除非移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也能采取積極措施，減少和控制無線接入網(wǎng)絡(luò)的擁堵問題，否則就算轉(zhuǎn)向4G也不會(huì)明顯改善網(wǎng)絡(luò)的性能、”
令運(yùn)營(yíng)商及其客戶欣慰的是，目前并不缺乏減少無線接入網(wǎng)擁堵的工具?？藗惖聽柋硎荆?ldquo;一種很樂觀的解決方案是政策調(diào)控確定廣泛的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品類別，能夠讓運(yùn)營(yíng)商更深刻、直觀地認(rèn)識(shí)其網(wǎng)絡(luò)流量，同時(shí)擁有更強(qiáng)的能力來管理這一流量。政策調(diào)控產(chǎn)品的成本一般在100萬-500萬美元之間，與部署相比成百上千個(gè)蜂窩基站、更多的補(bǔ)貼家用基站、將以太網(wǎng)回程引入每個(gè)城市和郊區(qū)基站，或建設(shè)Wi-Fi熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)等做法相比，這根本就是小菜一碟。”
5.4市場(chǎng)難以消化
有專家預(yù)測(cè)在10年以后，第三代移動(dòng)通信的多媒體服務(wù)會(huì)進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展階段，此時(shí)覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，第三代技術(shù)仍然在緩慢地進(jìn)入市場(chǎng)，到那時(shí)整個(gè)行業(yè)正在消化吸收第三代技術(shù)，對(duì)于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的接受海需要一個(gè)逐步過渡的過程。另外，在過渡過程中，如果4G通信因?yàn)橄到y(tǒng)或終端的短缺而導(dǎo)致延遲的話，那么號(hào)稱5G的技術(shù)隨時(shí)都有可能威脅到4G的盈利計(jì)劃，此時(shí)4G漫長(zhǎng)的投資回收和盈利計(jì)劃會(huì)變得異常的脆弱。
5.5設(shè)施難以更新
在部署4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之前，覆蓋全球的大部分無線基礎(chǔ)設(shè)置都是基于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)建立的，如果要想第四代通信技術(shù)轉(zhuǎn)移的話，那么全球的許多無線基礎(chǔ)設(shè)置都需要經(jīng)歷著大量的變化和更新，這種變化和更新勢(shì)必減緩4G通信技術(shù)全面進(jìn)入市場(chǎng)、占領(lǐng)市場(chǎng)的速度。而且到那時(shí)，還必須要求3G通信終端升級(jí)到能進(jìn)行更高速數(shù)據(jù)傳輸及至此4G通信各項(xiàng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的4G終端，也就是說4G通信終端要能在4G通信網(wǎng)絡(luò)建成后及時(shí)提供，不能讓通信終端的生產(chǎn)滯后于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。但根據(jù)某些事實(shí)來看，在4G通信技術(shù)全面進(jìn)入商用之日算起的二三年后，消費(fèi)者才能有望用上性能穩(wěn)定的4G通信手機(jī)。
因?yàn)槭謾C(jī)的功能越來越強(qiáng)大，而無線通信網(wǎng)絡(luò)也變得越來越復(fù)雜，同樣4G通信在功能日益增多的同時(shí)，它的建設(shè)和開發(fā)也會(huì)遇到比以前系統(tǒng)建設(shè)更多的困難和麻煩。例如每一種新的設(shè)備和技術(shù)退出時(shí)，其后的軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)必須及時(shí)能跟上步伐，才能使性的設(shè)備和技術(shù)得到很快推廣和應(yīng)用，但遺憾的是4G通信還只處于研究和開發(fā)階段，具體的設(shè)備和用到的技術(shù)還沒有完全成型，因此對(duì)應(yīng)的軟件開發(fā)也會(huì)遇到困難，另外費(fèi)率和計(jì)費(fèi)方式對(duì)于4G通信的移動(dòng)數(shù)據(jù)市場(chǎng)的發(fā)展尤為重要，例如WAP手機(jī)推出后，用戶花了很多的連接時(shí)間才能獲得信息，而按時(shí)間及信息內(nèi)同的收費(fèi)方式使用戶難以接受，因此必須及早慎重研究基于4G通信的收費(fèi)系統(tǒng)，以利于市場(chǎng)發(fā)展。還有4G通信不僅需要區(qū)分語言流量和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，還需要具備能到數(shù)據(jù)傳輸速度很慢的第三代無線通信網(wǎng)絡(luò)上平穩(wěn)使用的性能，這就需要通信營(yíng)運(yùn)商們必須能找到一個(gè)很好的解決這些問題的方法，而要解決辦法就必須首先在大量不同的設(shè)備商精確執(zhí)行4G規(guī)范，要做到這一點(diǎn)，也需要花費(fèi)好幾年的時(shí)間。況且到了4G通信真正開始推進(jìn)式，熟悉4G通信業(yè)務(wù)的經(jīng)驗(yàn)和專門技術(shù)人才還不多，這樣同時(shí)也會(huì)延緩4G通信在市場(chǎng)上迅速推廣的速度，因此到時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)4G通信的專門技術(shù)人員還須進(jìn)行培訓(xùn)。
第六章 總結(jié)
本文分析了4G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架以及其關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)4G和3G采用的技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比，解讀了五大5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，展望了4G的市場(chǎng)，并分析了4G的主要優(yōu)勢(shì)和存在缺陷。我們可以看出4G中除了核心網(wǎng)絡(luò)之外，其他的很多設(shè)備和技術(shù)，都可以利用3G中所采用的技術(shù)資源和設(shè)備，改進(jìn)原有的硬件設(shè)置，對(duì)原有的軟件濟(jì)寧升級(jí)融合，再加上4G的關(guān)鍵技術(shù)，使得3G平滑過渡到4G，并且能夠最大限度的降低通信建設(shè)的投資資本。雖然我國(guó)在4G研究上已經(jīng)取得可喜的成果，但仍有很多難題有待解決。對(duì)于我國(guó)能否從現(xiàn)有的TD-CDMA平滑到4G，形成4G標(biāo)準(zhǔn)并商用化，讓我們拭目以待。
參考文獻(xiàn)：
【1】Mobile Ad boc Networks. http://www.ietf.org/html.charters/Ad hoc network-charter.html.May,2000
【2 】Power Aware Communications for wireless OptiMised personal Area Network,PACWOMAN(ISI-2001-34157);http://www.imec.be/pacwoman
【3】Protocols for Heterogeneous Multi-Hop Wireless IPv6 Networks,6HOP(IST-2001-34157);http://www.cwc.oulu.fi/projects/6hop/
【4】D.S.J.De Couto et al., “Performance of Multihop Wireless Networks:Shortest path is Not Enough,”Proc.1st Wksp. Hot Topic in Networks,Princeton,NJ,Oct.2002.
[5] IETF Network Mobility (NEMO); http://www.ietf.org/heml.charters/nemo-charter.heml。
[6]J.Border et al.,“Performance Enhancing Proxies Intended to Mitigate Link-Related Degradations”RFC 3135，June 2001.
[7]D.C Feldmeier et al., “protocol Boosters,”IEEE JSAC, vol. 16,no.3,Apr.1998,pp.437-44.
[8]米志超，鄭少仁。無線戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)控制器通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000年第1卷第6期
[9]李云 陳前斌 隆克平 吳詩其 無線自組織網(wǎng)絡(luò)中TCP穩(wěn)定性的分析與改進(jìn)，軟件學(xué)報(bào)，Vol.14.No.6
致謝
電大的讀書生活在這個(gè)季節(jié)即將畫上一個(gè)句號(hào)。而于我的人生確是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開始，幾年的電大學(xué)習(xí)生涯在師長(zhǎng)、親友、同學(xué)的大力支持下，走的辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將完成之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切的要把我的敬意和贊美獻(xiàn)給一個(gè)平凡的人—我的導(dǎo)師。我不是您最優(yōu)秀的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的導(dǎo)師。感謝您百忙之中抽取時(shí)間輔導(dǎo)我的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我再次領(lǐng)略到您的治學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)。
特別感謝導(dǎo)致的耐心指導(dǎo)，幫助我解決課題研究中遇到的難題。
深切感謝院領(lǐng)導(dǎo)及導(dǎo)師為我們提供良好優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境，感謝領(lǐng)導(dǎo)和所有教員在生活上和學(xué)習(xí)上孜孜不倦的教導(dǎo)。