3G和4G時代的多媒體通信

1、3G和4G時代的多媒體通信摘要：隨著多媒體通信的普及，第四代移動通信（4G）將會掀起移動通信新的篇章。本文首先分析了3G面臨的問題及其技術(shù)局限性，比較了3G與4G的特征，介紹了4G的優(yōu)勢和發(fā)展趨勢，探討了我國4G的現(xiàn)狀和發(fā)展，最后提出了4G所面臨的問題。引言移動通信已成為當(dāng)代通信領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展?jié)摿ψ畲?、市場前景最廣的熱點技術(shù)。盡管第三代移動通信（3G）標(biāo)準(zhǔn)比現(xiàn)有無線技術(shù)更強大，但也將面臨競爭和標(biāo)準(zhǔn)不兼容等問題?，F(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展事實上就是圍繞5W（whoever、wherever、whenever、whomever、whatever，即任何人可在任何時候、任何地方與任何人進(jìn)行任何形式的通信）這一

2、目標(biāo)逐步向前推進(jìn)的過程。無線和數(shù)據(jù)的融合，就是個人化的通信模式和寬帶的通信能力以及豐富的通信內(nèi)容的融合，是通信邁向5W發(fā)展的必然途徑，也是當(dāng)前通信發(fā)展朝著寬帶化、智能化和個人化的發(fā)展的主要潮流和必然趨勢。第三代移動通信的目標(biāo)是面向高速數(shù)據(jù)和多媒體應(yīng)用。使用時，終端在室內(nèi)可達(dá)2Mb/s，步行時速率為384kb/s，高速車輛行走時為144kb/s。第三代移動通信在國際電信聯(lián)盟IMT-2000的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求下，目前已通過了幾項主要的3G標(biāo)準(zhǔn)。在發(fā)展3G的同時，全球已開始研究開發(fā)第四代移動通信（4G）和第五代移動通信（5G）。4G的傳輸速率可達(dá)10Mb/s，可以把藍(lán)牙、無線局域網(wǎng)和3G技術(shù)等結(jié)合在一起

3、組成無縫的通信解決方案及相應(yīng)的產(chǎn)品。5G的手機除了通話，接收豐富的多媒體信息外，還可以演示三維立體游戲，參與三維立體電視會議。1. 3G移動通信系統(tǒng)1.1 第三代移動通信概況盡管發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟發(fā)展處于衰退的邊沿，導(dǎo)致移動通信產(chǎn)業(yè)在全世界范圍內(nèi)的發(fā)展速度放緩，用戶平均收入（ARPU）也日趨下降，但用戶總量仍保持兩位數(shù)以上的增長。發(fā)達(dá)國家的移動通信用戶覆蓋率大多已達(dá)到70-80，已接近飽和，為了維持移動通信產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，急需推出能夠吸引用戶的高附加值數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。第三代移動通信系統(tǒng)采用智能信號處理技術(shù)，除了能夠支持更高速率的移動多媒業(yè)務(wù)外，還能提供更高的頻譜效率和服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)基于話音業(yè)務(wù)為主的多

4、媒體數(shù)據(jù)通信，并將具有更強的多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)能力和極大通信容量，對于新興的移動運營商具有較大的吸引力；另一方面，歐洲的各大運營商已經(jīng)耗費了巨額資金獲得了第三代移動通信運營執(zhí)照，為了應(yīng)對來自資本市場的壓力，紛紛采取合作與重組的方式，逐步推進(jìn)3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測：進(jìn)入21世紀(jì)移動通信的發(fā)展，將以第三代移動通信的應(yīng)用和運營為起點，走向多媒體通信。隨著移動通信與信息家電、消費性電子產(chǎn)品的結(jié)合成為未來的發(fā)展趨勢，第三代移動通信系統(tǒng)將實現(xiàn)寬帶和綜合多種業(yè)務(wù)需求，不僅能提供高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù)，而且能提供高速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。第三代移動通信系統(tǒng)正在成為世界各國全力投入開發(fā)的系統(tǒng)。第三代移動通信系統(tǒng)最早1

5、985年由國際電信聯(lián)盟（ITU）提出，當(dāng)時稱為未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)（FPLMTS），1996年更名為IMT-2000（國際移動通信-2000），意即該系統(tǒng)工作在2000MHz頻段，最高業(yè)務(wù)速率可達(dá)2000kb/s，預(yù)期在2000年左右得到商用。從1997年開始，由于第二代移動通信系統(tǒng)的巨大成功，用戶的高速增長與有限的系統(tǒng)容量和有限的業(yè)務(wù)之間的矛盾漸趨明顯，第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作開始逐漸進(jìn)入實質(zhì)階段。目前，第三代移動通信系統(tǒng)的框架已確定，將以衛(wèi)星移動通信網(wǎng)與地面移動通信網(wǎng)結(jié)合，形成一個對全球無縫覆蓋的立體通信網(wǎng)絡(luò)，滿足城市和偏遠(yuǎn)地區(qū)不同密度用戶的通信需求，支持話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，實現(xiàn)

6、人類個人通信的理想。目前，第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)有四種：美國的CDMA2000，歐洲的WCDMA，我國的TD-SCDMA與LAS-CDMA。ITU對第三代陸地移動通信系統(tǒng)的基本要求是：在室內(nèi)、手持機及移動三種環(huán)境下，支持話音和各種多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（速率達(dá)2Mb/s），實現(xiàn)高質(zhì)量、高頻譜利用率、低成本的無線傳輸技術(shù)以及全球兼容的核心網(wǎng)絡(luò)。一般來說，3G的主要特性有三個：其一就是可以使用同一部手機實現(xiàn)全球漫游，使任意時間、任意地點、任何人之間的交流成為可能；其二是具有高速傳輸速率，在靜止或步行情況下，數(shù)據(jù)傳輸速率能達(dá)到2Mbit/s，在車速情況下，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到384kbit/s；另外一點就是能提供各

7、項標(biāo)準(zhǔn)的通信業(yè)務(wù)。1.2 3G發(fā)展面臨的問題根據(jù)國內(nèi)外多數(shù)預(yù)測，在21世紀(jì)前十余年，第三代移動通信的市場發(fā)展可能至少分為如下三個階段： 初期，2001-2005年。其特點為：第二代移動通信繼續(xù)發(fā)展和擴大，在第二代移動通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，在局部地區(qū)（城市等用戶集中地區(qū)）提供第三代移動通信業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率限制在384kbps及以下，地區(qū)或國際漫游依賴于第二代移動通信系統(tǒng)：中期，20042010年。它是第三代移動通信系統(tǒng)的高速成長期，其特點為：第二代移動通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)停止發(fā)展，建設(shè)成功全國或全球覆蓋的第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)，全面達(dá)到IMT2000的各項要求。后期，2010年以后，全球25以上人口使用第三

8、代移動通信系統(tǒng)，第四代移動通信設(shè)備開始進(jìn)入市場，提供更高速率的多媒體業(yè)務(wù)。目前3G的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入后期階段，3G的兩個主要標(biāo)準(zhǔn)WCDMA（由3GPP制定）和CDMA2000（由3GPP2制定）都有3個版本，每個版本內(nèi)容都有一定差別，還有TD-SCDMA。標(biāo)準(zhǔn)的不穩(wěn)定勢必帶來產(chǎn)品不成熟的后果。目前已經(jīng)推向市場的3G系統(tǒng)都是低版本的，要不了多久就需要更新。3G手機產(chǎn)品的滯后現(xiàn)已成為困擾3G發(fā)展的重要問題之一。3G走向商用需要大量資金。僅在歐洲，移動運營商要為3G頻率支付近2000億美元的許可證費，這使一些主要電信運營商普遍陷入了財務(wù)危機，很難在短時間內(nèi)再花費數(shù)千億美元去建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)。3G是定位于移動

9、數(shù)據(jù)和移動多媒體業(yè)務(wù)的。迄今我們都不能很好回答：人們真正的寬帶需求是什么？移動寬帶多媒體業(yè)務(wù)中最具吸引力的是什么？不同國家的不同切入點又是什么？什么能使人們愿意為寬帶付錢，使運營商獲利？回答這些問題是3G目前遇到的最大困難。據(jù)芬蘭研究機構(gòu)VTT公司預(yù)計，十年內(nèi)3G移動電話網(wǎng)絡(luò)就將被一個新的第五代（5G）網(wǎng)絡(luò)所取代。VTT研究教授Pertti Raatikainen說：“在未來5-10年里，人們可以通過多網(wǎng)絡(luò)終端、GPRS、3G和無線局域網(wǎng)實現(xiàn)連接，而這種在不同網(wǎng)絡(luò)之間的漫游就被成為4G/但是，2010年以后，一種被稱為5G的網(wǎng)絡(luò)將會使3G變得過時。1.3 3G技術(shù)的局限性盡管3G要比2G優(yōu)越得

10、多，但3G仍然遺留了一些尚未解決或僅解決了一部分的問題，在支持爆炸式增長的多媒體方面，3G系統(tǒng)還存在著一定的局限性。3G的局限性和困難主要體現(xiàn)在如下幾個方面：難以支持更高速率的業(yè)務(wù)。3G移動通信系統(tǒng)采用CDMA技術(shù)，CDMA是一干擾受限各種不同QoS和性能要求的高速業(yè)務(wù)之間過多的干擾，使得采用CDMA技術(shù)的3G移動通信系統(tǒng)難以支持更高速率的業(yè)務(wù)，無法滿足人們對未來高速多媒體業(yè)務(wù)的爆炸性要求。頻譜資源的缺乏和帶寬飽和。在12GHz頻段附近分配給3G系統(tǒng)使用的可用帶寬不久將飽和，而使用時分多址方式又受到無線管理部門的限制。在支持下一代的因特網(wǎng)協(xié)議（IPv6）方面存在困難。根據(jù)人們預(yù)測，IPv4能支

11、持的因特網(wǎng)地址在2005年就會被耗盡。為了解決IP地址不足的問題，必須采用新版本的因特網(wǎng)協(xié)議IPv6，IPv6能滿足龐大的3G設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)地址的需求。但在現(xiàn)有3G系統(tǒng)中難以實現(xiàn)支持新版本的因特網(wǎng)協(xié)議（IPv6）。要實現(xiàn)在不同頻段間的不同業(yè)務(wù)環(huán)境中的漫游顯得非常困難。無法提供全范圍的多速率業(yè)務(wù)。由于受到3G空中接口標(biāo)準(zhǔn)的限制，3G系統(tǒng)難以提供具有不同QoS和性能要求的各種多速率業(yè)務(wù)。缺乏端到端的無線傳輸機制。用戶在跨越一個可移動的子網(wǎng)（如藍(lán)牙、PAN等）和固定網(wǎng)絡(luò)時，3G缺乏端到端的無縫傳輸機制。費用高昂。由于3G運營商們在3G許可證上花費了數(shù)十億美元的巨額費用，而且在構(gòu)建3G網(wǎng)絡(luò)時，為了克服一系

12、列技術(shù)難題，提供吸引人的商業(yè)服務(wù)模式等方面又要花費一筆不小的開支。因此，運營商將會把這些費用轉(zhuǎn)嫁到用戶身上，使得3G的費用就變得格外高昂。據(jù)初步估計，在不包括用戶下載的數(shù)據(jù)費用時，3G業(yè)務(wù)月租費也將在90100美元左右，這樣高的價格將很難吸引用戶。2. 3G和4G的比較（1）傳輸速率的比較目前用戶對移動通信系統(tǒng)的速率要求越來越高，3G系統(tǒng)實際所能提供的最高速率也只有384kbps（雖然標(biāo)稱最高速率為2Mbps），不能滿足用戶的需求，而4G移動通信系統(tǒng)的目標(biāo)速率是100Mbps，預(yù)期在2010左右投入商用。（2）系統(tǒng)容量的比較4G系統(tǒng)的容量至少為3G系統(tǒng)的10倍。4G系統(tǒng)下行信道的最高速率將達(dá)1

13、00Mbps，因此移動終端下載文件的速度將比3G系統(tǒng)快得多。4G系統(tǒng)也可把高清晰度的視頻圖像實時地傳送給動終端用戶，從而使用戶產(chǎn)生身臨其境的感覺。（3）頻率資源的比較3G使用1.8-2.5GHz的頻率，其頻譜效率只有2bps/Hz，頻率資源不夠豐富，而4G使用2-8GHz的頻率，其頻譜效率應(yīng)達(dá)到5bps/Hz，能夠滿足手機用戶的日益增長。因此，4G靈活性要比3G強得多，能自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配。（4）覆蓋性能的比較從目前3G的標(biāo)準(zhǔn)來看，地區(qū)覆蓋方面存在著許多技術(shù)問題，而4G可在不同接入技術(shù)之間進(jìn)行全球漫游與互通，實現(xiàn)無縫通信，另外4G還可以在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

14、展到整個地區(qū)。（5）服務(wù)費用的比較4G網(wǎng)絡(luò)的每比特成本要比3G低，無線連接服務(wù)費用將比3G便宜。4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。（6）與IP網(wǎng)絡(luò)兼容性的比較3G系統(tǒng)不是基于IP的，如CDMA2000基于ANSI-41，WCDMA基于GSM-MAP。而4G則支持下一代的Internet（IPv6）和所有的信息設(shè)備，將能在IPv6網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務(wù)。通過上面的比較可以看出，同3G等已有的數(shù)字移動通信系統(tǒng)相比，4G系統(tǒng)應(yīng)具有更高的數(shù)據(jù)率、更好的業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）、更高的頻譜利用率、更高的安全性，更高的智能性、更高的傳輸

15、質(zhì)量、更高的靈活性；4G系統(tǒng)應(yīng)能支持非對稱性業(yè)務(wù)，并能支持多種業(yè)務(wù)；4G系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢，因此4G系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是一個全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。3. 4G通信技術(shù)的優(yōu)勢3.1 4G的技術(shù)特點4G是多功能集成寬帶移動通信系統(tǒng)，比3G更接近于個人通信。其特點主要有：（1）高速率4G的信息傳輸速率要比3G高一個等級，從2Mbit/s提高到10Mbit/s。（2）靈活性強4G擬采用智能技術(shù)，可自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配。采用智能信號處理技術(shù)對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行信號的正常收發(fā)。有很強的智能性、適應(yīng)性和靈活性。（3）兼容性好目前ITU承認(rèn)的、已有

16、相當(dāng)規(guī)模的移動通信標(biāo)準(zhǔn)有GSM、CDMA和TDMA三大分支，可通過4G標(biāo)準(zhǔn)的制定來解決兼容問題。（4）用戶共存性4G能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況和信道條件進(jìn)行自適應(yīng)處理，使低、高速用戶和各種用戶設(shè)備能夠并存與互通從而滿足多類型用戶的需求。（5）業(yè)務(wù)多樣性未來通信中所需的是多媒體通信：個人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等將結(jié)合成一個整體。4G能提供各種標(biāo)準(zhǔn)的通信業(yè)務(wù)，滿足寬帶和綜合多種業(yè)務(wù)需求。（6）技術(shù)基礎(chǔ)較好4G將以幾項突破性技術(shù)為基礎(chǔ)，如OFDM、無線接入、軟件無線電等，能大幅提高頻率使用效率和系統(tǒng)可實現(xiàn)性。（7）隨時隨地的移動接入4G利用無線接入技術(shù)，提供話音、高速信息業(yè)務(wù)、廣播及娛樂等多媒體業(yè)務(wù)接入方

17、式，用戶可隨時隨地接入系統(tǒng)。（8）自治的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4G網(wǎng)絡(luò)將是一個完全自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。可自動管理、動態(tài)改變自己的結(jié)構(gòu)以滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。3.2 4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4G 系統(tǒng)針對各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)，通過多媒體接入連接到基于IP的核心網(wǎng)中，基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶可實現(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，如圖1所示。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層是直接為應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)的 其作用是在實現(xiàn)多個系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程相互通信的同時 完成一系列業(yè)務(wù)處理所需的服務(wù)物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射 地址變換和完全性管理等圖1

18、4G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3.2 4G通信的接入系統(tǒng)4G移動通信接入系統(tǒng)的顯著特點是，智能化多模式終端(multi mode terminal)基于公共平臺，通過各種接入技術(shù)，在各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(平臺)之間實現(xiàn)無縫連接和協(xié)作。在4G移動通信中，各種專門的接入系統(tǒng)都基于一個公共平臺，相互協(xié)作，以最優(yōu)化的方式工作，來滿足不同用戶的通信需求。當(dāng)多模式終端接入系統(tǒng)時，網(wǎng)絡(luò)會自適應(yīng)分配頻帶、給出最優(yōu)化路由，以達(dá)到最佳通信效果。目前，4G移動通信的主要接入技術(shù)有：無線蜂窩移動通信系統(tǒng)（例如2G、3G）、無繩系統(tǒng)（如DECT）、短距離連接系統(tǒng)（如藍(lán)牙）、WLAN系統(tǒng)、固定無線接入系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、平流層通信（STS）、廣播電

19、視接入系統(tǒng)（如DAB、DVB-T、CATV）。3.3 4G通信中的關(guān)鍵技術(shù)從前面對4G通信系統(tǒng)的描述中可看出，它是一個遠(yuǎn)比3G更加復(fù)雜的通信系統(tǒng)，它的實現(xiàn)需要依托于很多新興技術(shù)。在4G通信系統(tǒng)中可能采用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括OFDM、軟件無線電、智能天線、MIMO、基于IP的核心網(wǎng)等，下面分別介紹這幾種4G通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。（1）正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFMD）第四代移動通信以O(shè)FDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）為核心技術(shù)，OFDM技術(shù)是多載波調(diào)制技術(shù)(MCM)中的一種，其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低

20、速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ICI)。OFDM有很多獨特的優(yōu)點：頻譜利用率很高，頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍；抗衰落能力強；適合高速數(shù)據(jù)傳輸；抗碼間干擾(ISI)能力強。鑒于以上的特點OFMD被認(rèn)為是4G通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。（2）軟件無線電技術(shù)軟件無線電(Software Defined Radio,簡稱SDR) 被認(rèn)為是可以將不同形式的通信技術(shù)有效聯(lián)系在一起的唯一技術(shù)。在4G移動通信系統(tǒng)中，軟件將會變得非常繁雜。為此專家們提議引入軟件無線電技術(shù)，將其作為從第二代移動通信通向第三代和第四代移動通信的橋梁

21、。軟件無線電技術(shù)能夠?qū)⒛M信號的數(shù)字化過程盡可能地接近天線，即將A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近RF前端，利用DSP進(jìn)行信道分離、調(diào)制解調(diào)和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺，在平臺上運行各種軟件系統(tǒng)，以實現(xiàn)多通路、多層次和多模式的無線通信。因此應(yīng)用軟件無線電技術(shù)，一個移動終端就可以實現(xiàn)其在不同系統(tǒng)和平臺之間暢通無阻的使用。（3）智能天線技術(shù)智能天線也叫自適應(yīng)陣列天線它由天線陣、波束形成網(wǎng)絡(luò)波未形成算法三部分組成。它通過滿足某種準(zhǔn)則的算法去調(diào)節(jié)各陣元信號的加權(quán)幅度和相位。從而調(diào)節(jié)天線陣列的方向圖形狀。達(dá)到增強所需信號抑制干擾信號的目的。智能天線(SA)具有抑制信號干擾，自動跟蹤以及

22、數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，被認(rèn)為是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)。（4）MIMO技術(shù)MIMO技術(shù)是指在發(fā)射端和接收端分別設(shè)置多副發(fā)射天線和接收天線，其出發(fā)點是將多發(fā)送天線與多接收天線相結(jié)合以改善每個用戶的通信質(zhì)量(如差錯率)或提高通信效率(如數(shù)據(jù)速率)。MIMO技術(shù)實質(zhì)上是為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益，空間復(fù)用技術(shù)可以大大提高信道容量，而空間分集則可以提高信道的可靠性，降低信道誤碼率。MIMO技術(shù)的關(guān)鍵是能夠?qū)鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)中存在的多徑衰落影響因素變成對用戶通信性能有利的增強因素，有效地利用隨機衰落和可能存在的多徑傳播來成倍地提高業(yè)務(wù)傳輸速率，因此它能夠在不增加所占用的信號帶寬的前提下使無線通信的

23、性能改善幾個數(shù)量級。（5）基于IP的核心網(wǎng) 4G移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。核心網(wǎng)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(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)，能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)；同時核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、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(wǎng)絡(luò)(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(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)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。3.4 4G的應(yīng)用基于4G通信有通信速度更快、網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬、通信更加靈活、智能性更高、兼容性更平滑 、提

24、供各種增值服務(wù) 、實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信、頻率使用效率更高、通信費用更加便宜等性能優(yōu)勢，4G在移動通信將會有非常廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。下面介紹幾種4G通信可能的應(yīng)用：（1）4G在智能手機中的應(yīng)用4G在智能手機中的應(yīng)用是4G使用在可移動終端很有效的體現(xiàn)。如果你的朋友或者同事在語音通話的時候，還想向你發(fā)送文件、圖像或者與你視頻，這些在固定終端上是可以實現(xiàn)的，但如果在可移動環(huán)境下，就很麻煩了，以現(xiàn)有的GSM乃至GPRS網(wǎng)速顯然無法承載，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。除此之外，4G手機可以實現(xiàn)許多難以想象的功能，例如4G手機將能根據(jù)環(huán)境、時間以及其他設(shè)定的因素來適

25、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手機可以將電影院票房資料，直接下載下來，這些資料能夠把目前的售票情況、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)行在線購買自己滿意的電影票以及可以在4G手機上根據(jù)自己需要直接購買車票、機票，為我們節(jié)省了大量時間。（2）4G在移動/便攜游戲中的應(yīng)用游戲玩家特別期待4G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的速度和優(yōu)勢，從長遠(yuǎn)來看，在線玩家將是便攜式 Overdrive和Clear Spot等Wi-Fi路由器的最大消費群體，Overdrive等可以通過無線網(wǎng)絡(luò)，接受4G信息并傳輸?shù)接螒蛟O(shè)備中。雖然現(xiàn)在3G Wi-Fi路由器才開始慢慢推入市場，但有很多用戶已經(jīng)在生活中

26、使用了這項無線電技術(shù)，如有一些車族將3G Wi-Fi路由器裝備在自己的愛車上，從而可以隨時隨地的將帶有WiFi的手機、筆記本電腦等便攜移動設(shè)備接入到網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到4G時候，不僅僅是網(wǎng)絡(luò)速度的提升，對終端設(shè)備接入更是提供了更大的便捷，瞬息萬變的世界盡在手中。（3）4G在射頻測量技術(shù)中的應(yīng)用射頻測量技術(shù)包括射頻信號源、射頻功率計、射頻頻譜或射頻信號分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。其中射頻矢量信號發(fā)生器則可以產(chǎn)生模擬和數(shù)字調(diào)制信號，其關(guān)鍵是任意波形發(fā)生器（ARB）。ARB是由調(diào)制帶寬和有效存儲容量決定的，在容量充足，當(dāng)帶寬足夠大時就可以產(chǎn)生任意波形，能夠滿足對各種通信信號的測試需求。矢量信號分析儀性能的關(guān)

27、鍵在于測量帶寬，信號捕捉帶寬越大，在一定時間內(nèi)能夠捕捉到的信號頻譜就越多，如果必須對很大一部分信號頻譜進(jìn)行分析，那么采用較大的信號捕捉帶寬并結(jié)合數(shù)字處理技術(shù)，就可以大大縮短頻譜掃描的時間。隨著射頻技術(shù)的發(fā)展，對于射頻測量提出更快速度，更高精度的要求。4G網(wǎng)絡(luò)擁有的頻譜帶寬更寬，可以很大程度上滿足射頻測量的需求。（4）其它應(yīng)用投資4G網(wǎng)絡(luò)，可以提供更好、更快和更便宜的醫(yī)療和應(yīng)急服務(wù)，在救洪搶險、地震災(zāi)害中都會有非常重要的意義。此外將來還可以建設(shè)鄉(xiāng)村無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無線網(wǎng)路一體化，達(dá)到真正的隨時隨地暢想便捷的4G無線網(wǎng)絡(luò)。4. 4G的發(fā)展4.1國際上第四代移動通信發(fā)展?fàn)顩r世界發(fā)達(dá)國家都正在積極進(jìn)行4

28、G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的各項運行標(biāo)準(zhǔn)將由國際電信聯(lián)盟（ITU）電信標(biāo)準(zhǔn)局決定。新一代無線通信技術(shù)在美國及日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)進(jìn)入密集的研發(fā)和市場化階段。新的研究包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶切換和漫游等移動環(huán)境下的系統(tǒng)實現(xiàn)方案，從而實現(xiàn)用戶的大范圍移動，這種技術(shù)路線是當(dāng)前國際上設(shè)計第四代移動通信系統(tǒng)的主要思路。阿爾卡特、愛立信、諾基亞和西門子已共同建立了旨在推動4G技術(shù)開發(fā)的世界無線研究論壇。美國AT&T公司已在實驗室中研究第四代移動通信技術(shù)，其研究目的是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問因特網(wǎng)的速率，這項技術(shù)約需五年才能發(fā)布。AT&T已推出了4GAccess網(wǎng)絡(luò)，它

29、能配合目前的EDGE技術(shù)進(jìn)行上傳，并利用寬帶OFDM技術(shù)進(jìn)行下載。目前AT&T的4GAccess網(wǎng)絡(luò)升級分為兩個階段，第一階段是移動電話基地臺的軟件構(gòu)建，第二階段則估計在兩年后進(jìn)行智能型天線的硬件構(gòu)建。北電網(wǎng)絡(luò)則努力使IP的4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度達(dá)到20Mbps，因此必須進(jìn)行SoftwareRadio、寬帶接收器、新型功率放大器等相關(guān)行動技術(shù)的開發(fā)。日本的DoCoMo移動通信公司也已在日本進(jìn)行第四代移動通信的研究，力圖成為第四代移動通信領(lǐng)頭羊。DoCoMo計劃在2006年推出第四代移動通信系統(tǒng)，在2010年左右首度推出4G業(yè)務(wù)，并企圖使它成為全球的標(biāo)準(zhǔn)。日本政府決定從2002年財政預(yù)算中撥款12億日

30、元，支持速度更快、功能更齊備的“第四代移動通信系統(tǒng)”的研究與開發(fā)，使它成為全球的標(biāo)準(zhǔn)。日本政府與主要的移動通信業(yè)企業(yè)已為超高速移動通信技術(shù)擬定了基礎(chǔ)計劃，這項4G移動通信技術(shù)將于2005年成形。為了能夠搶占未來移動電話技術(shù)的先機，日本郵電部已向日本電氣通信技術(shù)審議會提交制定第四代（4G）移動電話規(guī)格的提案。日本電氣通信技術(shù)審議會負(fù)責(zé)審核4G技術(shù)的相關(guān)規(guī)格，決定其使用頻率、系統(tǒng)技術(shù)、開發(fā)日程等。日本已完成了繼第三代移動通信系統(tǒng)“IMT-2000”之后的第四代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)提案，該提案將4G的實用期定在2010年。4G將速率提高到了100Mbit/秒，對4G的目標(biāo)是2010年之前達(dá)到實用化水平。

31、日本電氣通信技術(shù)審議會估計，20012010年日本3G市場規(guī)模將達(dá)到42兆日元，僅2010年的營收就將達(dá)到9300億日元，而4G移動電話的市場潛力更遠(yuǎn)勝于3G。日本和韓國在IMT-2000之后的第四代移動通信領(lǐng)域也進(jìn)行合作，兩國將共同建立因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、例行兩國之間的有線無線通訊結(jié)合環(huán)境，并進(jìn)行超高速衛(wèi)星通信實驗。4.2我國4G發(fā)展的狀況我國在4G領(lǐng)域也取得得大成果。漢網(wǎng)公司研制出的漢網(wǎng)“寬帶無線IP通信系統(tǒng)”要用了4G技術(shù)和IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以漢網(wǎng)特有的包分多址（PDMA）接入技術(shù)為核心，上下行數(shù)據(jù)速率采用不對稱設(shè)計，可為無線用戶提供高達(dá)近2Mbps的高速無線互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，同時提供高速率的文字、圖像、視頻、話音等不同類型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)?？蓪崿F(xiàn)手機、PDA、PC之間的自由通信和組播、多點通信等擴展業(yè)務(wù)。4.3 4G的發(fā)展趨勢從4G的發(fā)展前景看，除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）交互干擾抑制和多用戶識別：待開發(fā)的交互干擾抑制和多用戶識別技術(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