4G移動技術下的移動通信論文

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14g移動通信技術標準

目前4G移動通信技術國際標準主要有FDD-LTE、FDD-LTE-Advance、TD-LTE以及TD-LTE-Advanced，其中，TD-LTE、TD-LTE-Advanced是中國主導制定的4G國際標準。

1.1LTE

LTE（長期演進）項目是3G的演進，它改進并增強了3G的空中接入技術，采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進技術，LTE移動通信網絡系統在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbps（TD-LTE）或150Mbps（FDD-LTE）、上行50Mbps（TD-LTE）或40Mbps（FDD-LTE）的峰值速率。國際上大多數國家采用FDD-LTE制式，FDD-LTE是主流的4G標準，也是終端種類最豐富的一種4G標準。TD-LTE是我國主導的4G國際標準，TD-LTE是我國具有自主知識產權的3G國際標準TD-SCDMA的后續演進技術，中國移動就采用了TD-LTE。

1.2LTE-Advanced

LTE-Advanced后向兼容LTE，LTE-Advanced針對室內環境進行了技術優化，并采用了載波聚合等技術，載波聚合技術能夠彈性分配頻譜，可以獲得更寬的頻譜帶寬，能有效地支持新頻段和大帶寬應用。LTE-Advanced移動通信網絡系統在100MHz頻譜帶寬下能夠提供下行1Gbps、上行500Mbps的峰值速率，LTE-Advanced也分為FDD-LTE-Advance和TD-LTE-Advanced。

1.3WiMax

WiMax即IEEE802.16標準，能夠提供最高接入速度70Mbps，IEEE802.16的工作頻段范圍為無需授權的2～66GHz頻段。WiMax的優點有：（1）有利于避開已知干擾。（2）有利于節省頻譜資源。（3）靈活的帶寬調整能力有利于運營商協調頻譜資源。（4）WiMax能夠實現無線信號傳輸距離可達50km，非無線局域網或3G網絡所能比擬。WiMax在移動性能方面存在缺陷，無法滿足≥50kmph高速下無線網絡的無縫銜接，并不能算作無線移動通信技術，只算是無線寬帶局域網技術。

1.4WirelessMAN-Advanced

WirelessMAN-Advanced是WiMax的升級版，即IEEE802.16m標準，IEEE802.16m具有高速移動下無縫切換能力，能夠有效地解決WiMax的移動性能問題。IEEE802.16m兼容4G無線網絡，它可能成為4G標準，其優勢有：（1）提高網絡覆蓋，實現網絡無縫銜接。（2）提高頻譜效率。（3）在漫游模式或高效率/強信號模式下可提供1Gbps無線傳輸下行速率。（4）提高數據和VoIP容量。（5）低時延，增強QoS。（6）節省功耗。

24G移動通信系統關鍵技術

2.14G網絡結構分層

4G移動通信系統網絡結構分為物理網絡層、中間環境層、應用環境層三層。物理網絡層提供網絡接入和網絡路由選擇功能。中間環境層提供QoS機制、地址轉換和安全管理等功能。應用環境層提供各種應用編程接口。

2.2OFDM技術

4G移動通信系統采用了正交頻分復用（OFDM）技術，OFDM技術具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，支持高速率、小時延的無線數據傳輸技術，在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，各子載波并行傳輸。OFDM的主要缺點是功率效率不高。

2.3調制與信道編碼、信道傳輸技術

4G移動通信系統采用了多載波正交頻分復用調制技術以及單載波自適應均衡調制技術，提高了頻譜利用率，可延長用戶終端電池的壽命。4G移動通信系統采用了比3G系統更高級的信道編碼方案以及自動重發請求技術和分集接收技術等，在低Eb/No條件下可保證系統具有足夠的性能。

2.4高性能的接收機

4G移動通信系統由于數據速率很高，所以對接收機的性能要求也很高。按照Shannon定理，對于3G系統，如果信道帶寬為5MHz，數據速率為2Mbps，則所需的SNR為l.2dB。對于4G系統，要在5MHz帶寬上傳輸20Mbps數據，所需的SNR為12dB。

2.5智能天線技術

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數字波束調節等智能功能，智能天線技術既能改善信號質量，又能增加傳輸容量。智能天線應用數字信號處理技術，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，可實現充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。

2.6多輸入多輸出技術

MIMO（多輸入多輸出）技術又稱為多天線技術，是LTE移動通信系統為了提高吞吐量而應用的一項關鍵技術，MIMO技術是利用多發射、多接收天線進行空間分集和空間復用的技術，能夠有效地將通信鏈路分解成許多并行的子信道，能夠提高系統抗衰落與噪聲性能，提高系統通信容量、數據傳輸速率和傳輸質量。

2.7軟件無線電技術

軟件無線電技術是將標準化、模塊化的硬件功能單元經過一個通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現無線電通信系統功能的一種具有開放式結構的新技術，各種功能和信號處理盡可能利用軟件實現，包括各類無線信令規則與處理軟件、信號流變換軟件、信源編碼軟件、信道糾錯編碼軟件、調制解調算法軟件等。軟件無線電技術使無線電通信系統具有靈活性和適應性，能夠適應不同的網絡和接口，能支持不同接口的多模式手機和基站，能實現各種不同應用的可變QoS。

2.8基于IP的核心網

4G移動通信系統的核心網是基于全IP的開放式移動網絡，IP兼容多種無線接入協議，便于靈活設計核心網絡，可以實現不同網絡間的無縫互聯，能允許各種空中接口接入核心網，不必考慮無線接入究竟采用何種方式和協議，能夠提供端到端的IP業務。

2.9多用戶檢測技術

多用戶檢測技術是寬帶通信系統中抗干擾的關鍵技術，傳統的檢測技術完全按照經典直接序列擴頻理論對每個用戶信號分別進行擴頻碼匹配處理，因而抗多址干擾能力較差。多用戶檢測技術抗多址干擾能力較強，解決了遠近效應問題，可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，提高系統通信容量。

34G移動通信技術優勢

3.1通信速度更快

4G移動通信具有更快的無線通信傳輸速度，TD-LTE移動通信系統可以達到下行100Mbps峰值傳輸速度，是3G移動通信傳輸速度的50倍。

3.2網絡頻譜更寬

要使4G移動通信達到100Mbps的傳輸速度，通信運營商必須使4G網絡的頻譜帶寬高于3G網絡的頻譜帶寬，每個4G信道占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網絡的20倍。

3.3通信更加靈活

4G手機可以算得上是一臺便攜式電腦，4G移動通信使用戶不僅可以隨時隨地通信，還可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像，4G終端還可實現定位、告警等功能。4G移動通信系統會在不同的固定和無線平臺及跨越不同頻帶的網絡運行中提供無線服務，所涉及的關鍵技術包括高速移動無線信息存取技術、移動平臺的拉技術、安全密碼技術以及終端間通信技術等。

3.4智能性能更高

4G移動通信的智能性能更高，4G移動通信終端設備的設計和操作具有智能化，對菜單和滾動操作的依賴程度大大降低，4G手機能夠根據設定適時地提醒手機主人此時該做什么事或不該做什么事，4G手機還可以當作一臺手提電視機，可以用來隨時隨地觀看電視節目。

3.5兼容性能更好

4G移動通信系統接口開放兼容，能與多種網絡互聯互通。4G終端多種多樣，支持全球漫游。用戶可以使用各種各樣的移動終端接入4G系統，4G系統支持將各種不同的接入系統結合成一個公共的平臺，4G系統可成為多行業、多部門、多系統用戶溝通的橋梁，實現在任何地址寬帶接入互聯網。4G移動通信可集成不同模式的無線通信網絡，從無線局域網和藍牙等室內網絡到無線蜂窩網、移動地面廣播電視網和移動衛星通信網，移動用戶可以自由地從一個網絡標準漫游到另一個網絡標準，并能自適應資源分配，能在信道條件不同的環境下處理變化的業務流。在移動衛星通信方面能夠提供信息通信、定位定時、數據采集和遠程控制等綜合功能。

3.6可實現各種增值服務

4G移動通信系統采用空分多址（SDMA）技術和正交頻分復用（OFDM）技術，業務容量達到3G的5～10倍，可以實現無線區域環路（WLL）、數字音訊廣播（DAB）等方面的無線通信增值服務。

3.7可實現更高質量的多媒體通信

4G移動通信能夠滿足3G移動通信尚不能達到的在覆蓋范圍、通信質量、寬頻帶上支持高速數據傳輸和高分辨率多媒體服務要求，4G移動通信提供的無線多媒體通信服務包括語音、數據、影像等，4G移動通信堪稱多媒體移動通信。

3.8頻率使用效率更高

4G移動通信系統的基站天線可以發送更窄的無線電波波束，可以處理數量更多的業務。4G移動通信技術對無線頻率的使用效率比3G系統要高，且抗信號衰落性能更好，可以支持更多的用戶使用更多、更快的應用。

3.9通信費用更加便宜

4G移動通信兼容3G移動通信，可以讓現有3G用戶輕易地升級到4G移動通信。4G移動通信容易部署，能夠有效地降低運營商和用戶的費用。4G網絡與固定寬帶網絡的使用費用差不多，且4G網絡計費方式更加靈活機動，4G移動通信的無線即時連接等服務費用會比3G便宜，用戶可以根據自身需求借助各種各樣的4G終端隨時隨地享受高質量的通信服務。

44G芯片及4G手機

4.14G芯片

4G芯片目前已經具備高度集成、多模多頻以及強大的數據與多媒體處理能力，目前全球4G手機大多數采用高通芯片。中國移動2013年度支持的TD-LTE終端中采用高通芯片的比例高于60%。高通的LTE芯片強調高集成度和支持多模多頻，目前高通所有的LTE芯片組均同時支持TD-LTE和FDD-LTE。博通、Marvell、英特爾、聯發科、聯芯科技、創毅視訊、展迅、海思等芯片廠商也已推出4G基帶芯片產品。

4.24G手機

4G手機目前主要有三星、索尼、天語、酷派等品牌，多模多頻是LTE智能終端的發展方向，中國移動將重點建設發展支持5模10頻、5模12頻及Band41等LTE智能終端的TD-LTE/FDD-LTE融合網絡。

54G移動通信網絡建設及4G牌照

5.14G網絡建設

2013年中國移動啟動了4G網絡工程集采招標，4G網絡建設正在抓緊進行，2013年中國移動4G網絡將覆蓋超過100個城市，將建設完成20萬個基站，4G終端的采購將超過100萬部。中國移動在頻段上主要采用1900MHz（F頻段）、2600MHz（D頻段）、2300MHz（E頻段），其中F頻段以升級為主，D頻段以新建為主。

5.24G牌照

4G牌照是指第四代移動通信業務的經營許可權，運營商必須獲得由工信部許可、發放的4G牌照，才可經營4G業務，我國已在2013年12月4日發放4G牌照。

64G移動通信系統面臨的難題

4G移動通信系統技術復雜，4G移動通信網絡存在的技術問題大多與互聯網有關，需要花費幾年時間才能解決，要順利、全面地實施4G移動通信，將會面臨一些難題。

6.1標準難以統一

4G標準難以統一，如果沒有統一的或兼容的國際標準，將會給4G手機用戶帶來諸多不便。開發4G移動通信系統必須首先解決通信制式等全球統一或兼容的標準化問題。

6.2技術難以實現

要實現4G移動通信的下載速度還面臨著如何保證樓區、山區及其它有障礙物等易受影響地區的信號強度等一系列必須解決的技術難題。

6.3容量受到限制

4G移動通信從理論上說具備100Mbps的寬帶速度，但手機使用速度還受到通信系統容量的限制，手機用戶越多，速度就越慢，4G手機很難達到其理論速度。

6.4市場難以消化

整個移動通信市場正在消化吸收3G技術，對于4G移動通信系統的接受還需要一個逐步過渡的過程，而5G技術隨時都有可能威脅到4G系統的贏利計劃，所以4G系統漫長的投資回收和贏利計劃可能變得異常脆弱。

6.5設施難以更新

要向4G通信技術轉移，全球的許多無線基礎設施都需要經歷大量的變化和更新，這種變化和更新勢必減緩4G移動通信技術全面進入市場和占領市場的速度。

6.6其他相關難題

在4G移動通信推行之初，必定缺乏具備4G移動通信業務經驗和專門技術的人才，這種困境也會延緩4G移動通信在市場上推廣的速度，所以從現在開始就必須加大力度對4G移動通信系統的設計、安裝、運營、維護等方面專門技術人員進行培訓。

作者：徐儉工作單位：江蘇省揚州廣電傳媒集團（總臺）