4G通信技術介紹

1、4G通信技術介紹目 錄1發(fā)展背景2主要優(yōu)勢3現(xiàn)實應用4實現(xiàn)方法 5技術解讀6存在缺陷 4G是第四代通訊技術的簡稱，G是generation（一代）的簡稱。從技術標準的角度看，按照ITU的思路，靜態(tài)傳輸速率達到1Gbps，用戶在高速移動狀態(tài)下可以達到100Mbps，比目前的撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求，就可以作為4G的技術之一。從運營商的角度看，除了與現(xiàn)有網絡的可兼容性外，4G要有更高的數(shù)據(jù)吞吐量、更低時延、更低的建設和運行維護成本、更高的鑒權能力和安全能力、支持多種QoS等級。 從融和的角度看，4G意味著更多的參與方，更多技術、

2、行業(yè)、應用的融合，不再局限于電信行業(yè)，還可以應用于金融、醫(yī)療、教育、交通等行業(yè)；通信終端能做更多的事情，例如除語音通信之外的多媒體通信、遠端控制等；或許局域網、互聯(lián)網、電信網、廣播網、衛(wèi)星網等能夠融為一體組成一個通播網，無論使用什么終端，都可以享受高品質的信息服務，向寬帶無線化和無線寬帶化演進，使4G滲透到生活的方方面面。 從用戶需求的角度看，4G能為用戶提供更快的速度并滿足用戶更多的需求。移動通信之所以從模擬到數(shù)字、從2G到4G以及將來的xG演進，最根本的推動力是用戶需求由無線語音服務向無線多媒體服務轉變，從而激發(fā)運營商為了提高ARPU、開拓新的頻段支持用戶數(shù)量的持續(xù)增長、更有效的頻譜利用率

3、以及更低的運營成本，不得不進行變革轉型。 2013年12月4日下午，國家工業(yè)和信息化部向三大電信運營商正式頒發(fā)了4G(TD-LTE)牌照，宣告我國通信行業(yè)進入4G時代。一.發(fā)展背景通信技術日新月異，給人們帶來不少享受。隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務需求的發(fā)展，適應移動數(shù)據(jù)、移動計算及移動多媒體運作需要的第四代移動通信開始興起，因此有理由期待這種第四代移動通信技術給人們帶來更加美好的未來。 所有技術的發(fā)展都不可能在一夜之間實現(xiàn)，從GSM、GPRS到第4代，需要不斷演進，而且這些技術可以同時存在。人們都知道最早的移動通信電話用的模擬蜂窩通信技術，這種技術只能提供區(qū)域性語音業(yè)務，而且通話效果差、保密性能也

4、不好，用戶的接聽范圍也是很有限。隨著移動電話迅猛發(fā)展，用戶增長迅速，傳統(tǒng)的通信模式已經不能滿足人們通信的需求，在這種情況下就出現(xiàn)了GSM通信技術，該技術用的是窄帶TDMA，允許在一個射頻(即蜂窩)同時進行8組通話。它是根據(jù)歐洲標準而確定的頻率范圍在9001800MHz之間的數(shù)字移動電話系統(tǒng)，頻率為1800MHz的系統(tǒng)也被美國采納。GSM是1991年開始投入使用的。到1997年底，已經在100多個國家運營，成為歐洲和亞洲實際上的標準。GSM數(shù)字網也具有較強的保密性和抗干擾性，音質清晰，通話穩(wěn)定，并具備容量大，頻率資源利用率高，接口開放，功能強大等優(yōu)點。不過它能提供的數(shù)據(jù)傳輸率僅為9.6kbit/

5、s，和五、六年前用固定電話撥號上網的速度相當，而當時的internet幾乎只提供純文本的信息。而時下正流行的數(shù)字移動通信手機是第二代（2G），一般采用GSM或CDMA技術。第二代手機除了可提供所謂“全球通”話音業(yè)務外，已經可以提供低速的數(shù)據(jù)業(yè)務了，也就是收發(fā)短消息之類。雖然從理論上講，2G手機用戶在全球范圍都可以進行移動通信，但是由于沒有統(tǒng)一的國際標準，各種移動通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機用戶帶來諸多不便。 針對GSM通信出現(xiàn)的缺陷，人們在2000年又推出了一種新的通信技術GPRS，該技術是在GSM的基礎上的一種過渡技術。GPRS的推出標志著人們在GSM的發(fā)展史上邁出了意義最重大的一步，GPR

6、S在移動用戶和數(shù)據(jù)網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP和X.25分組數(shù)據(jù)接入服務。 在這之后，通信運營商們又要推出EDGE技術，這種通信技術是一種介于現(xiàn)有的第二代移動網絡與第三代移動網絡之間的過渡技術，因此也有人稱它為“二代半”技術，它有效提高了GPRS信道編碼效率的高速移動數(shù)據(jù)標準，它允許高達384KbPs的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以充分滿足未來無線多媒體應用的帶寬需求。EDGE提供了一個從GPRS到第三代移動通信的過渡性方案，從而使現(xiàn)有的網絡運營商可以最大限度地利用現(xiàn)有的無線網絡設備，在第三代移動網絡商業(yè)化之前提前為用戶提供個人多媒體通信業(yè)務。 在新興通信技術的不斷推動之下，象征著3G

7、通信的標志技術WCDMA也可能成為未來通信技術的主流。該技術能為用戶帶來了最高2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，在這樣的條件下，計算機中應用的任何媒體都能通過無線網絡輕松的傳遞。WCDMA通過有效的利用寬頻帶，不僅能順暢的處理聲音、圖像數(shù)據(jù)、與互聯(lián)網快速連接；此外WCDMA和MPEG-4技術結合起來還可以處理真實的動態(tài)圖像。人們之間溝通的瓶頸會由網絡傳輸速率轉變?yōu)楦鞣N新型應用的提供：如何讓無線網絡更好的為人們服務而不是給人們帶來騷擾，如何讓每個人都能從信息的海洋中快速的得到自己需要的信息，如何能夠方便的攜帶、使用各種終端設備，各種終端設備之間如何更好的自動協(xié)同工作等等。在上述通信技術的基礎之上，無

8、線通信技術最終可能邁向4G通信技術時代。 從無線通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程來看，第一代移動通信系統(tǒng)的任務已經達成，而現(xiàn)階段是第二代移動通信系統(tǒng)的時代，今后十年會是3G移動通信系統(tǒng)正興的時期，或許到了十年以后會是第四代移動通信的天下。但人們不難發(fā)現(xiàn)每一個不同的移動通信系統(tǒng)均會有重復性的時間點，大約每十年就有一項技術更新，不過隨著通信科技的日新月異，或許轉變會更快、時間也會更短。對于移動通信服務業(yè)者、系統(tǒng)設備供貨商或其他相關產業(yè)來說，必須隨時注意移動通信技術的變化，以適應市場需求。 二.主要優(yōu)勢如果說2G、3G通信對于人類信息化的發(fā)展是微不足道的話，那么未來的4G通信卻給了人們真正的溝通自由，并徹底改變人

9、們的生活方式甚至社會形態(tài)。1、通信速度更快由于人們研究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；第二代數(shù)位式移動通信系統(tǒng)傳輸速率也只有9.6Kbps，最高可達32Kbps，如PHS；而第三代移動通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達到2Mbps；專家則預估，第四代移動通信系統(tǒng)可以達到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以達到每秒高達100Mbps速度傳輸無線信息，這種速度會相當于3G傳輸速度的5-10倍左右。 2、網絡頻譜更寬要想使4G通信達到

10、100Mbps的傳輸，通信營運商必須在3G通信網絡的基礎上，進行大幅度的改造和研究，以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的蜂窩系統(tǒng)的帶寬高出許多。據(jù)研究4G通信的AT&T的執(zhí)行官們說，估計每個4G信道會占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網絡的20倍。 3、通信更加靈活從嚴格意義上說，4G手機的功能，已不能簡單劃歸“電話機”的范疇，畢竟語音資料的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已，因此未來4G手機更應該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機從外觀和式樣上，會有更驚人的突破，人們可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋，以方便和個性為前提，任何一件能看到的物品都有可能成為4G終端，只是人

11、們還不知應該怎么稱呼它。未來的4G通信使人們不僅可以隨時隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像，當然更可以和從未謀面的陌生人網上聯(lián)線對打游戲。也許有被網上定位系統(tǒng)永遠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，這簡直可以忽略不計。 4、智能性能更高第四代移動通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)于4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，例如對菜單和滾動操作的依賴程度會大大降低，更重要的4G手機可以實現(xiàn)許多難以想象的功能。例如4G手機能根據(jù)環(huán)境、時間以及其他設定的因素來適時地提醒手機的主人此時該做什么事，或者不該做什么事，4G手機可以把電影院票房資料，直接下載到PDA之上，這些資

12、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)這些信息來進行在線購買自己滿意的電影票；4G手機可以被看作是一臺手提電視，用來看體育比賽之類的各種現(xiàn)場直播。 5、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大外，還應該考慮到現(xiàn)有通信的基礎，以便讓更多的現(xiàn)有通信用戶在投資最少的情況下就能很輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，未來的第四代移動通信系統(tǒng)應當具備全球漫游，接口開放，能跟多種網絡互聯(lián)，終端多樣化以及能從第二代平穩(wěn)過渡等特點。 6、提供各種增值服務4G通信并不是從3G通信的基礎上經過簡單的升級而演變過來的，它們的核心建設技術根本就是不同的，3G移動通信系統(tǒng)

13、主要是以CDMA為核心技術，而4G移動通信系統(tǒng)技術則以正交多任務分頻技術(OFDM)最受矚目，利用這種技術人們可以實現(xiàn)例如無線區(qū)域環(huán)路(WLL)、數(shù)字音訊廣播(DAB)等方面的無線通信增殖服務；不過考慮到與3G通信的過渡性，第四代移動通信系統(tǒng)不會在未來僅僅只采用OFDM一種技術，CDMA技術會在第四代移動通信系統(tǒng)中，與OFDM技術相互配合以便發(fā)揮出更大的作用，甚至未來的第四代移動通信系統(tǒng)也會有新的整合技術如OFDM/CDMA產生，前文所提到的數(shù)字音訊廣播，其實它真正運用的技術是OFDM/FDMA的整合技術，同樣是利用兩種技術的結合。因此未來以OFDM為核心技術的第四代移動通信系統(tǒng)，也會結合兩項

14、技術的優(yōu)點，一部分會是以CDMA的延伸技術。 7、實現(xiàn)高質量通信盡管第三代移動通信系統(tǒng)也能實現(xiàn)各種多媒體通信，但未來的4G通信能滿足第三代移動通信尚不能達到的在覆蓋范圍、通信質量、造價上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務的需要，第四代移動通信系統(tǒng)提供的無線多媒體通信服務包括語音、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通信系統(tǒng)也稱為“多媒體移動通信”。第四代移動通信不僅僅是為了因應用戶數(shù)的增加，更重要的是，必須要因應多媒體的傳輸需求，當然還包括通信品質的要求?？偨Y來說，首先必須可以容納市場龐大的用戶數(shù)、改善現(xiàn)有通信品質不良，以及達到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?8、頻率使用效率

15、更高相比第三代移動通信技術來說，第四代移動通信技術在開發(fā)研制過程中使用和引入許多功能強大的突破性技術，例如一些光纖通信產品公司為了進一步提高無線因特網的主干帶寬寬度，引入了交換層級技術，這種技術能同時涵蓋不同類型的通信接口，也就是說第四代主要是運用路由技術(Routing)為主的網絡架構。由于利用了幾項不同的技術，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，這種有效性可以讓更多的人使用與以前相同數(shù)量的無線頻譜做更多的事情，而且做這些事情的時候速度相當快。研究人員說，下載速率有可能達到5Mbps到10Mbps。 三現(xiàn)實應用想象一下你正坐在綠樹成蔭的公園草坪上，用平板電腦

16、看著流暢的高清電視。想象一下這時媽媽來電話了，你把節(jié)目暫停后轉成和媽媽進行視頻通話。第四代（4G）無線網絡將提供了10倍的速度提升，這樣的速度提升使得無線運營商將來會用與此類似的美好情景俘獲你的想象力和銀子，用新酷或者增強的應用來引誘你。1.實時移動視頻現(xiàn)在很多手機都配有能攝像的高級攝像頭，這樣的話把視頻應用引入移動網絡就不足為奇了。在初期大家可能只是簡單的用Apple的iPhone或者使用基于Google Android系統(tǒng)的設備上傳自家寶寶的一段視頻。但也有專業(yè)的應用提供者，如QiK，提供支持手機到互聯(lián)網的在線視頻流服務，理論上可以把任何帶著智能手機的人立刻變成現(xiàn)場新聞記者。盡管這樣的服務

17、不會吸引到所有的人，但專業(yè)的廣播團隊一定會在4G服務可用后轉而用之。至少在理論上，正在建設的4G網絡WiMax和LTE比起衛(wèi)星的Trunk（端口匯聚）處理起廣播級品質的數(shù)據(jù)來會成本更低且更快。開發(fā)者諾曼創(chuàng)新公司提供的基于WiMax的調制解調器，可以安裝在專業(yè)的攝像機后部，這樣就不需要現(xiàn)場有衛(wèi)星連線了。終端上自帶前置攝像頭的產品比如三星的新型MID，Mondi和即將推出的HTC EVO 4G（這兩款產品都支持Clearwire或Sprint的WiMax網絡），預示了使用Skype或OoVoo等服務的個人視頻會議的蓬勃發(fā)展。由于Verizon近來在它的終端上支持了Skype，更多的人將會有可能使用

18、這個流行的VoIP工具中的視頻功能。2.在線游戲我們認為游戲玩家們會對4G服務的速度和移動性有強烈的熱情。長期來看，在線玩家有可能是4G WiFi路由器的最大用戶群，像是Sprint的Overdrive和Clearwire的Clear Spot就是通過使用小型WiFi網絡快速接收4G信號然后將其轉到游戲終端。大部分的游戲平臺都支持WiFi連接，你可以很容易地使用便攜式調制解調器與5到8個（視你購買的調節(jié)解調器而定）不同的設備分享4G連接。在一些服務比如使用微軟的Xbox Live上使用便攜式的“口袋站點”路由器就可以玩轉臨時的游戲聚會，這是一個明顯應用4G網絡優(yōu)勢的方式。同時，4G網絡對潛伏期

19、的改善似乎也是專門為在線游戲定制的，因為對于在線游戲玩家來說更快的網絡響應速度意味著生死（虛擬的）差異。Sprint HTC EVO 4G WiMax手機內裝了WiFi路由器，它可以支持8個額外的設備，使得此款手機可以用做便攜式寬帶集線器來聚集游戲玩家。3.基于云計算的應用使用擴容的4G網絡將使得云計算用于在線存儲的數(shù)據(jù)和應用比今天更加吸引人，尤其是對企業(yè)里的專業(yè)人員來說他們需要接入網上交易繁忙的應用，如S的CRM平臺和很多實時合作平臺。如果從云到移動設備的寬帶傳輸?shù)墓艿雷兇?0倍，云服務對于移動用戶來說在可靠性，功能性和安全性方面都會有顯著的改善。很多大學已經在探索更多的能把4G網絡和便攜電

20、腦或平板電腦，如Apple的iPad，進行融合方法來取代實物教科書。雜志和報紙出版社希望4G連接和新產品的設計（如iPad）能使得他們對提供更多元素如視頻和圖片的高級內容收費，這就要求比3G連接更快的寬帶連接以用于為電子書閱讀器如Amazon的Kindle上傳數(shù)字書籍。4.應用增強現(xiàn)實技術導航魔眼（Junaio）為移動設備提供的增強現(xiàn)實技術。想象一個這樣的場景：JunaioNavigation（魔眼導航），通常都是和譬如Google Maps捆綁在一起的，是3G設備如iPhone里最流行的下載之一。有了4G網絡中更好的帶寬，導航應用的提供商們已經開始探索“現(xiàn)實技術”這個想法了，用了這個技術設備

21、就可以使用電話的實時攝像頭提供實時的視頻數(shù)據(jù)和它的位置或GPS信息。終端用戶獲益范圍從適度（比如有可以用你的手機看到最近的星巴克在那兒）到極強。舉一個比較強的例子，想象一個可以有4G功能的頭盔放映一裝大樓建筑圖到消防員的面罩上，這能幫助他們在充滿煙霧的大樓里面找到通路。增強現(xiàn)實導航技術將可能在車載系統(tǒng)中更加流行和得到廣泛的應用，如福特的Sync（同步）和通用的OnStar中。在車載系統(tǒng)中可以將增強現(xiàn)實技術應用和顯示、天線、GPS系統(tǒng)和車內供電系統(tǒng)更好的集成。5.應急響應和遠程醫(yī)學在FCC（聯(lián)邦通信委員會）為它所提倡的獨立4G網絡破土動工第一批響應站之前，你就可以看到當?shù)鼐炀郑谰趾歪t(yī)療機構

22、把大筆的投資用于4G系統(tǒng)建設，其旨在提供更快更好且更廉價的醫(yī)療和緊急救援。網絡巨人Cisco和服務提供商AT&T已經在為衛(wèi)生保健應用開發(fā)獨特的工具和服務，使用4G網絡的能力來迅速傳輸大文件（像是X光片），為醫(yī)生遠程監(jiān)督和指導提供互動視頻。4G部署的繁榮發(fā)展（相繼會帶來成本降低）也會使得農村社區(qū)更加容易的建設遠程醫(yī)療中心，醫(yī)生可以通過視頻會議為病患“看”病。正運作著的政府補助金和刺激基金應該用于資助4G技術中這樣的熱心于公益的應用。6手機由于從3G到4G最大的改變在于帶寬的提升，沒有顛覆性的改變，因此手機從形態(tài)到功能也依舊會延續(xù)3G時代的特點。從現(xiàn)在已經上市的數(shù)款支持TD-LTE的4G手機來看，

23、主要還是各廠商在3G時代主力產品的升級版，如三星NOTE2的LTE版、華為D2的LTE版，以及蘋果的iPhone 5S等。當然，今后手機產品還是會有進步和變革，例如柔性屏幕手機等，但這些變化已經與通信技術的迭代無關。工信部網站已經公布了目前獲得入網許可證的4G手機，其中既有大家熟悉的“蘋果”，也有部分價格中低端的國產品牌手機。具體品牌有：蘋果iPhone 5s、iPhone 5c，索尼、HTC、三星、LG、華為、中興、酷派等。中國移動終端公司表示，在今年將推出千元檔次TD-LTE智能手機，屆時TD-LTE智能手機會有高中低端產品線全面發(fā)展。是否要換手機？2013年9月，來自三星、索尼、中興、華

24、為的四款手機獲得了TD-LTE入網許可。蘋果發(fā)布的iPhone5S和iPhone5C也支持TD-LTE網絡，部分國內的手機廠商也已開始生產4G手機，這些手機升級4G網絡不用換號和換手機。其余不支持4G網絡制式的大部分手機，想體驗4G網絡，或者使用4G上網伴侶(MiFi)，或者直接更換4G手機。用4G要不要換號？ 用戶無需擔心換號的問題，和3G業(yè)務一樣，移動用戶在升級到4G業(yè)務時，依舊可以使用自己之前的手機號碼。四、實現(xiàn)方法2012.1.20 ITU正式審議通過的的4G（IMT-Advanced ）標準：LTE-Advanced：LTE(Long Term Evolution,長期演進)的后續(xù)研

25、究標準;WirelessMAN-Advanced(802.16m)：WiMAX的后續(xù)研究標準.而TD-LTE作為LTE-Advanced標準分支之一入選；這是由我國主要提出的。1LTELTE(Long Term Evolution,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的唯一標準。主要特點是 在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，相對于3G網絡大大的提高了小區(qū)的容量，同時將網絡延遲大大降低：內部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活

26、狀態(tài)的遷移時間小于100ms。并且這一標準也是3GPP長期演進(LTE)項目，是近兩年來3GPP啟動的最大的新技術研發(fā)項目，其演進的歷史如下：GSM-GPRS-EDGE-WCDMA-HSDPA/HSUPA-HSDPA+/HSUPA+-FDD-LTE長期演進GSM：9K -GPRS:42K- EDGE:172K -WCDMA：364k -HSDPA/HSUPA:14.4M -HSDPA+/HSUPA+:42M -FDD-LTE:300M由于目前的WCDMA網絡的升級版HSPA和HSPA+均能夠演化到FDD-LTE這一狀態(tài)，包括中國自主的TD-SCDMA網絡也將繞過HSPA直接向TD-LTE演進，

27、所以這一4G標準獲得了最大的支持，也將是未來4G標準的主流。該網絡提供媲美固定寬帶的網速和移動網絡的切換速度，網絡瀏覽速度大大提升。LTE終端設備當前有耗電太大和價格昂貴的缺點，按照摩爾定律測算，估計至少還要6年后，才能達到當前3G終端的量產成本。2.LTE-AdvancedLTE-Advanced：從字面上看，LTE-Advanced就是LTE技術的升級版，那么為何兩種標準都能夠成為4G標準呢？LTE-Advanced的正式名稱為 Further Advancements for E-UTRA，它滿足 ITU-R的IMT-Advanced技術征集的需求，是3GPP形成歐洲IMT-Advanc

28、ed技術提案的一個重要來源。LTE-Advanced是 一個后向兼容的技術，完全兼容LTE，是演進而不是革命，相當于HSPA和WCDMA這樣的關系。LTE-Advanced的相關特性如下：帶寬：100MHz峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps峰值頻譜效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz針對室內環(huán)境進行優(yōu)化有效支持新頻段和大帶寬應用峰值速率大幅提高，頻譜效率有限的改進如果嚴格的講，LTE作為3.9G移動互聯(lián)網技術，那么LTE-Advanced作為4G標準更加確切一些。LTE-Advanced的入圍，包含 TDD和FDD兩種制式，其中TD-SCDMA將能夠進化到TDD制式，而W

29、CDMA網絡能夠進化到FDD制式。移動主導的TD-SCDMA網絡期望能夠 直接繞過HSPA+網絡而直接進入到LTE。3. WiMAXWiMax：WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互聯(lián)接入，WiMAX的另一個名字是IEEE 802.16。WiMAX的技術起點較高，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，這個速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。對無線網絡來說，這的確是一個驚人的進步。WiMAX逐步實現(xiàn)寬帶業(yè)務的移動化，而3G則實現(xiàn)移動業(yè)務的寬帶化，兩種網絡的融合程度會越來越高，這也是未來移動世界和固定網絡的融

30、合趨勢。802.16工作的頻段采用的是無需授權頻段，范圍在2GHz至66GHz之間，而802.16a則是一種采用2G至11GHz無需授權頻段的寬帶無線接入系統(tǒng)，其頻道帶寬可根據(jù)需求在1.5M至20MHz范圍進行調整，目前具有更好高速移動下無縫切換的IEEE 802.16m的技術正在研發(fā)。因此，802.16所使用的頻譜可能比其它任何無線技術更豐富，WiMax具有以下優(yōu)點：（1）對于已知的干擾，窄的信道帶寬有利于避開干擾，而且有利于節(jié)省頻譜資源。（2）靈活的帶寬調整能力，有利于運營商或用戶協(xié)調頻譜資源。（3）WiMax所能實現(xiàn)的50公里的無線信號傳輸距離是無線局域網所不能比擬的，網絡覆蓋面積是3G

31、發(fā)射塔的10倍，只要少數(shù)基站建設就能實現(xiàn)全城覆蓋，能夠使無線網絡的覆蓋面積大大提升。不過WiMax網絡在網絡覆蓋面積和網絡的帶寬上優(yōu)勢巨大，但是其移動性卻有著先天的缺陷，無法滿足高速（50km/h）下的網絡的無縫鏈接，從這個意義上講，WiMax還無法達到3G網絡的水平，嚴格地說并不能算作移動通信技術，而僅僅是無線局域網的技術。但是WiMax的希望在于IEEE 802.11m技術上，將能夠有效的解決這些問題，也正是因為有中國移動、因特爾、Sprint各大廠商的積極參與，WiMax成為呼聲僅次于LTE的4G網絡手機。關于IEEE 802.16m這一技術，我們將留在最后作詳細的闡述。Wimax當前全

32、球使用用戶大約800萬，其中60%在美國。Wimax其實是最早的4G通信標準，大約出現(xiàn)于2000年。4. Wireless MANWirelessMAN-Advanced：WirelessMAN- Advanced事實上就是WiMax的升級版，即IEEE 802.16m標準，802.16系列標準在IEEE正式稱為WirelessMAN ，而WirelessMAN-Advanced極為IEEE 802.16m。其中，802.16m最高可以提供1Gbps無線傳輸速率，還將兼容未來的4G無線網絡。802.16m可在“漫游”模式或高效率/強信號模式下提供1Gbps的下行速率。該標準還支持“高移動”模式

33、，能夠提供1Gbps速率。其優(yōu)勢如下：1提高網絡覆蓋，改建鏈路預算；2提高頻譜效率；3提高數(shù)據(jù)和VOIP容量；4低時延&QoS增強；5功耗節(jié)??；目前的WirelessMAN-Advanced有5種網絡數(shù)據(jù)規(guī)格，其中極低速率為16kbps，低數(shù)率數(shù)據(jù)及低速多媒體為144kbps，中速多媒 體為2Mbps，高速多媒體為30Mbps超高速多媒體則達到了30Mbps-1Gbps。但是該標準可能會被率先被軍方所采用，IEEE方面表示軍方 的介入將能夠促使WirelessMAN-Advanced更快的成熟和完善，而且軍方的今天就是民用的明天。不論怎樣，WirelessMAN- Advanced得到ITU的

34、認可并成為4G標準的可能性極大。五、核心技術 4G通信系統(tǒng)的這些特點，決定了它將采用一些不同于3G的技術。對于4G中將使用的核心技術，業(yè)界并沒有太大的分歧?？偨Y起來，有以下幾種。 1正交頻分復用（OFDM）技術 OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術，其主要思想就是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。盡管總的信道是非平坦的，即具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應帶寬。OFDM技術的優(yōu)點是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，可實現(xiàn)低成

35、本的單波段接收機。 2軟件無線電軟件無線電的基本思想是把盡可能多的無線及個人通信功能通過可編程軟件來實現(xiàn)，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號傳輸與處理的無線電系統(tǒng)。也可以說，是一種用軟件來實現(xiàn)物理層連接的無線通信方式。 3智能天線技術智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調節(jié)等智能功能，是未來移動通信的關鍵技術。智能天線應用數(shù)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，達到充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。 4多輸入多輸出（MIMO）技術 MIMO技術是指利用多發(fā)射、

36、多接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效地將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經證明，當不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關時，MIMO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術是實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量、提高傳輸質量的空間分集技術。 5基于IP的核心網 4G移動通信系統(tǒng)的核心網是一個基于全IP的網絡，可以實現(xiàn)不同網絡間的無縫互聯(lián)。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種空中接口接入核心網；同時

37、核心網能把業(yè)務、控制和傳輸?shù)确珠_。采用IP后，所采用的無線接入方式和協(xié)議與核心網絡(CN)協(xié)議、鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設計核心網絡時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。 六、存在缺陷對于人們來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認為第四代無線通信網絡系統(tǒng)是人類有史以來發(fā)明的最復雜的技術系統(tǒng)，的確第四代無線通信網絡在具體實施的過程中出現(xiàn)大量令人頭痛的技術問題，大概一點也不會使人們感到意外和奇怪，第四代無線通信網絡存在的技術問題多和互聯(lián)網有關，并且需要花費好幾年的時間才能解決?？偟膩碚f，要順利、全面地實施4G通信，可能遇到下面的一些困

38、難：1.標準難以統(tǒng)一雖然從理論上講，3G手機用戶在全球范圍都可以進行移動通信，但是由于沒有統(tǒng)一的國際標準，各種移動通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機用戶帶來諸多不便。因此，開發(fā)第四代移動通信系統(tǒng)必須首先解決通信制式等需要全球統(tǒng)一的標準化問題，而世界各大通信廠商會對此一直在爭論不休。2.技術難以實現(xiàn)盡管未來的4G通信能夠給人帶來美好的明天，現(xiàn)已研究出來，但并未普及。據(jù)研究這項技術的開發(fā)人員而言，要實現(xiàn)4G通信的下載速度還面臨著一系列技術問題。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)的信號強度等問題。日本DoCoMo公司表示，為了解決這一問題，公司會對不同編碼技術和傳輸技術進行測試。另外在移交方面存在的技術問題，使手機很容易在從一個基站的覆蓋區(qū)域進入另一個基站的覆蓋區(qū)域時和網絡失去聯(lián)系。由于第四代無線通信網絡的