下一代移動(dòng)通信完成

下一代移動(dòng)通信（4G）—第六小組

下一代移動(dòng)通信（4G）的基本概念和要求

4G的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

移動(dòng)通信未來(lái)的發(fā)展方向隨著對(duì)帶寬的需求的增加，通信技術(shù)的發(fā)展一度出現(xiàn)2.5G和2.75G的中間過(guò)渡代。當(dāng)3G移動(dòng)業(yè)務(wù)剛剛邁出腳步，就出現(xiàn)了支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻三種格式的傳輸技術(shù)高速下行鏈路分組接入技術(shù)。與此同時(shí)，真正意義上的寬帶數(shù)據(jù)速率標(biāo)準(zhǔn)4G概念也開(kāi)始出現(xiàn)，它包括寬帶無(wú)線固定接入、寬帶無(wú)線局域網(wǎng)、移動(dòng)寬帶系統(tǒng)、互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星系統(tǒng)等，將是多功能集成的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，可以提供的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)100Mbit/s甚至更高，也是寬帶接入IP系統(tǒng)。簡(jiǎn)單而言，4G是一種超高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，一種不需要電纜的信息超級(jí)高速公路。這種新網(wǎng)絡(luò)可使電話用戶以無(wú)線形式實(shí)現(xiàn)全方位虛擬連接。4G最突出的特點(diǎn)之一，就是網(wǎng)路傳輸速率達(dá)到了前所未有的100Mbit/s，完全能夠滿足用戶的上網(wǎng)需求。4G系統(tǒng)總的技術(shù)目標(biāo)和特點(diǎn)可以概括為：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、更高的傳輸質(zhì)量、更高的靈活性;4G系統(tǒng)應(yīng)能支持非對(duì)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(dòng)與無(wú)線接入網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢(shì)。 以下從不同的角度討論4G系統(tǒng)的要求。4G的基本概念和要求從網(wǎng)絡(luò)角度統(tǒng)一的移動(dòng)性和安全性管理，要求考慮不同網(wǎng)絡(luò)對(duì)等實(shí)體的交互。主要解決的問(wèn)題是漫游時(shí)會(huì)話的不間斷性和服務(wù)的流動(dòng)性，目前已經(jīng)出現(xiàn)一些解決方案來(lái)完成此項(xiàng)功能，如移動(dòng)IP技術(shù)和會(huì)話初始協(xié)議(SIP)。端到端的QoS協(xié)商支持，涉及到網(wǎng)絡(luò)層及以上的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議體系。3GPP起草了UMTS網(wǎng)絡(luò)的綜合QoS架構(gòu)，現(xiàn)在正致力于通用的QoS架構(gòu)的研究。采用中介服務(wù)器進(jìn)行用戶認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)。隨著IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商需要必需為上千并發(fā)用戶經(jīng)由不同技術(shù)同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)提供AAA服務(wù)，還必須能安全地支持跨網(wǎng)AAA服務(wù)，且應(yīng)具有良好的擴(kuò)展性，這就要求擴(kuò)展現(xiàn)有AAA協(xié)議的功能。鑒此，IETF正著手開(kāi)發(fā)下一代AAA協(xié)議，即Diameter協(xié)議。Diameter是一個(gè)輕型的對(duì)等式的AAA協(xié)議，采用了改進(jìn)的重發(fā)機(jī)制，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，同時(shí)還提供一種新的端到端的安全機(jī)制。下圖示為Diameter新引入的中介服務(wù)器向漫游用戶提供AAA服務(wù)。采用中介服務(wù)器可以減少訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器的配置工作量，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展時(shí)只需要更新中介服務(wù)器的配置，有利于提高協(xié)議的可擴(kuò)展性。4G的基本概念和要求4G的基本概念和要求從終端角度

支持多種通信模式，具有適應(yīng)能力和重配置能力。終端可以通過(guò)自身的重配置來(lái)改變接入方式，開(kāi)放式的軟件無(wú)線電架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境為此提供可能。軟件無(wú)線電使得系統(tǒng)具有靈活性和適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)和空中接口。軟件無(wú)線電技術(shù)能支持采用不同空中接口的多模式手機(jī)和基站，能實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的可變QoS。軟件無(wú)線電技術(shù)有助于不同標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)的融合。采用軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)的基站可同時(shí)為多個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù);當(dāng)終端移動(dòng)時(shí)，可重新配置，如當(dāng)移動(dòng)終端移動(dòng)到一個(gè)采用不同標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)系統(tǒng)中時(shí)，終端可按照該系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)重新自動(dòng)配置該終端。ABC連接。ABC(AlwaysBestConnected)使終端在不同無(wú)線接入網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換，通過(guò)給每個(gè)用戶提供最合適的服務(wù)來(lái)達(dá)到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)性能和資源利用率。實(shí)現(xiàn)ABC業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)在于接入網(wǎng)絡(luò)的選擇，影響 接入網(wǎng)選擇的QoS因子有：可達(dá)性、吞吐量、時(shí)間集、可靠性、安全性 和成本。我們用X代表越小越好的因子集，如功率，誤碼率等，用Y代表越大越好的因子集，如安全性，可靠性，吞吐量等。Sb代表大于門限值Ts才符合要求的元素集合，如帶寬、覆蓋面積，Ss代表小于門限值Tb才符合要求的元素集合，如抖動(dòng)、時(shí)延。這樣網(wǎng)絡(luò)選擇就可歸結(jié)為基于約束的優(yōu)化問(wèn)題：4G的基本概念和要求 -W1，W2是權(quán)重，用戶可以通過(guò)改變形W1，W2和Ts，Tb的值來(lái)選擇滿足自己要求的接入網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化服務(wù)。 -接入網(wǎng)的發(fā)現(xiàn)和選擇。在GSM網(wǎng)中，基站通過(guò)周期性地廣播信號(hào)到終端進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，但在4G異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，如圖2所示，由于不同的接入?yún)f(xié)議和無(wú)線技術(shù)，需要用到比較復(fù)雜的技術(shù)，這里提供兩種參考方案：一種是使用軟件無(wú)線電技術(shù)掃描可用網(wǎng)絡(luò);另一種是使用無(wú)線廣播信道廣播終端用戶所能到達(dá)的接入網(wǎng)。4G的基本概念和要求從用戶角度用戶信息管理。在ABC服務(wù)中，需要考慮用戶的參數(shù)選擇來(lái)決定網(wǎng)絡(luò)的選擇。通過(guò)廣播自己的配置參數(shù)，用戶可以接入相同的無(wú)線廣播信道并發(fā)現(xiàn)可達(dá)接入網(wǎng)。單識(shí)別機(jī)制。每個(gè)用戶分配一個(gè)獨(dú)立于終端和接入網(wǎng)的唯一標(biāo)識(shí)碼和動(dòng)態(tài)的移動(dòng)IP地址，并且運(yùn)用動(dòng)態(tài)的移動(dòng)IP地址管理架構(gòu)方便內(nèi)部用戶交互式地實(shí)時(shí)通信管理。4G的基本概念和要求從業(yè)務(wù)角度在有限的接入網(wǎng)和終端資源條件下，業(yè)務(wù)相對(duì)于接入網(wǎng)和終端的適應(yīng)性以及復(fù)雜環(huán)境中的業(yè)務(wù)部署和實(shí)施，需要充分利用終端和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的可配置性，才可以使資源利用率達(dá)到最優(yōu)?？梢允褂孟嗤臒o(wú)線廣播信道，完成接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)廣播和檢測(cè)功能。這樣做有利于業(yè)務(wù)的快速建立，保證業(yè)務(wù)連續(xù)性和ABS(AlwaysBestService)。根據(jù)前面提到的ABC技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)總是能給用戶提供一個(gè)在相對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)的最好服務(wù)。4G的基本概念和要求4G的IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在4G中網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)架構(gòu)將會(huì)簡(jiǎn)化。對(duì)于基于IP網(wǎng)絡(luò)的寬帶無(wú)線接入，可以有兩種設(shè)計(jì)架構(gòu)：一種是全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在這種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型中，基站不僅可以具有信號(hào)的物理傳輸功能，還可以對(duì)無(wú)線資源進(jìn)行管理，扮演接入路由器的功能，缺點(diǎn)是會(huì)引入較大的開(kāi)銷，尤其是在移動(dòng)終端進(jìn)行切換時(shí)對(duì)移動(dòng)IP地址進(jìn)行的配置的過(guò)程。4G的基本概念和要求另一種是基于于子網(wǎng)的IP架構(gòu)，如圖4所示，其中幾幾個(gè)相鄰基站站組成子網(wǎng)接接入基于IP接入網(wǎng)的路由由器。這時(shí)，，基站和接入入路由器分別別負(fù)責(zé)管理第第二層和第三三層的協(xié)議，，當(dāng)用戶在相相鄰基站間發(fā)發(fā)生切換時(shí)，，只涉及到第第二層的切換換協(xié)議，不需需要改變第三三層的移動(dòng)IP的地址。表1是兩種網(wǎng)絡(luò)的的比較。4G的基本概念和和要求4G的基本概念和和要求兩種構(gòu)架的比比較下一代移動(dòng)通通信（4G）中的

關(guān)鍵技術(shù)術(shù)OFDM技技術(shù)智能天天線軟件無(wú)無(wú)線電電MIMO技技術(shù)基于IP的的核心心網(wǎng)正交頻頻分復(fù)復(fù)用（（OFDM）技技術(shù)OFDM的的特點(diǎn)點(diǎn)為了提提高頻頻率利利用率率和增增大傳傳輸速速率，，各路路子載載波的的已調(diào)調(diào)信號(hào)號(hào)頻譜譜有部部分重重疊；；各路已已調(diào)信信號(hào)是是嚴(yán)格格正交交的，，以便便接收收端能能完全全地分分離各各路信信號(hào)；；每路子子載波波的調(diào)調(diào)制是是多進(jìn)進(jìn)制調(diào)調(diào)制；；每路子子載波波的調(diào)調(diào)制制制度可可以不不同，，根據(jù)據(jù)各個(gè)個(gè)子載載波處處信道道特性性的優(yōu)優(yōu)劣不不同采采用不不同的的體制制。并且可可以自自適應(yīng)應(yīng)地改改變調(diào)調(diào)制體體制以以適應(yīng)應(yīng)信道道特性性的變變化。。對(duì)對(duì)信道道產(chǎn)生生的頻頻率偏偏移和和相位位噪聲聲很敏敏感；；信號(hào)峰峰值功功率和和平均均功率率的比比值較較大，，這將將會(huì)降降低射射頻功功率放放大器器的效效率。。正交頻頻分復(fù)復(fù)用（（OFDM）技技術(shù)正交頻頻分復(fù)復(fù)用(OFDM)的的基基本原原理—OFDM的的基本本原理理是將將高速速的數(shù)數(shù)據(jù)流流分解解為多多路并并行的的低速速數(shù)據(jù)據(jù)流，，在多多個(gè)載載波上上同時(shí)時(shí)進(jìn)行行傳輸輸。對(duì)對(duì)于低低速并并行的的子載載波而而言，，由于于符號(hào)號(hào)周期期展寬寬，多多徑效效應(yīng)造造成的的時(shí)延延擴(kuò)展展相對(duì)對(duì)變小小。當(dāng)當(dāng)每個(gè)個(gè)OFDM符號(hào)號(hào)中插插入定定的保保護(hù)時(shí)時(shí)間后后，碼碼間干干擾幾幾乎就就可以以忽略略。表示式式設(shè)在一一個(gè)OFDM系系統(tǒng)中中有N個(gè)子信信道，，每個(gè)個(gè)子信信道采采用的的子載載波為為式中，，Bk－第第k路子載載波的的振幅幅，它它受基基帶碼碼元的的調(diào)制制fk－第第k路子載載波的的頻率率k－第第k路子載載波的的初始始相位位正交頻頻分復(fù)復(fù)用（（OFDM）技技術(shù)則在此此系統(tǒng)統(tǒng)中的的N路子信信號(hào)之之和可可以表表示為為上式可可以改改寫(xiě)成成式中，，Bk是一個(gè)個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)，為為第k路子信信道中中的復(fù)復(fù)輸入入數(shù)據(jù)據(jù)。因因此，，上式式右端端是一一個(gè)復(fù)復(fù)函數(shù)數(shù)。但但是，，物理理信號(hào)號(hào)s(t)是實(shí)實(shí)函數(shù)數(shù)。所所以若若希望望用上上式的的形式式表示示一個(gè)個(gè)實(shí)函函數(shù)，，式中中的輸輸入復(fù)復(fù)數(shù)據(jù)據(jù)Bk應(yīng)該使使上式式右端端的虛虛部等等于零零。OFDM信信號(hào)的的產(chǎn)生生碼元分分組：：先將將輸入入碼元元序列列分成成幀，，每幀幀中有有F個(gè)碼元元，即即有F比特。。然后后將此此F比特分分成N組，每每組中中的比比特?cái)?shù)數(shù)可以以不同同，如如下圖圖所示示。圖8-165碼元的分組tttB0B1B2B3BN-1F比特F比特F比特幀tB0B1BNb0比特b1比特b3比特b2Tf………………Ts正交頻頻分復(fù)復(fù)用（（OFDM）技技術(shù)OFDM調(diào)調(diào)制原原理方方框圖圖分幀分組串/并變換編碼映射......IDFT...并/串變換D/A變換上變頻OFDM信號(hào)二進(jìn)制輸入信號(hào)正交頻頻分復(fù)復(fù)用（（OFDM）技技術(shù)正交頻頻分復(fù)復(fù)用（（OFDM）技技術(shù)OFDM收收發(fā)發(fā)信機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)智能天天線智能天線的的基本本概念念:智能天天線利利用數(shù)數(shù)字信信號(hào)處處理(DSP)技術(shù)術(shù)，在在空間間產(chǎn)生生指向向性波波束，，使陣陣列主主瓣對(duì)對(duì)準(zhǔn)用用戶信信號(hào)到到達(dá)方方向，，旁瓣瓣或零零陷對(duì)對(duì)準(zhǔn)干干擾信信號(hào)到到達(dá)方方向，，從而而可以以高效效地利利用移移動(dòng)用用戶信信號(hào)的的空域域信息息最大大化接接收期期望信信號(hào)并并刪除除或抑抑制干干擾信信號(hào)的的目的的。智能天天線的的分類類智能天天線分分為兩兩大類類：多多波束束天線線與自自適應(yīng)應(yīng)天線線陣列列。1.多波束束天線線利用用多個(gè)個(gè)并行行波束束覆蓋蓋整個(gè)個(gè)用戶戶區(qū)，，每個(gè)個(gè)波束束的指指向是是固定定的，，波束束寬度度也隨隨天線線元數(shù)數(shù)目而而確定定。。當(dāng)用用戶在在小區(qū)區(qū)中移移動(dòng)時(shí)時(shí)，基基站在在不同同的相相應(yīng)波波束中中進(jìn)行行選擇擇，使使接收收信號(hào)號(hào)最強(qiáng)強(qiáng)。因因?yàn)橛糜脩粜判盘?hào)并并不一一定在在波束束中心心，當(dāng)當(dāng)用戶戶位于于波束束邊緣緣及干干擾信信號(hào)位位于波波束中中央時(shí)時(shí)，接接收效效果最最差，，所以以多波波束天天線不不能實(shí)實(shí)現(xiàn)信信號(hào)最最佳接接收，，一般般只用用作接接收天天線。。2.自自適應(yīng)應(yīng)天線線陣列列一般般采用用天線線陣元元結(jié)構(gòu)構(gòu)，陣陣元間間距為為半個(gè)個(gè)波長(zhǎng)長(zhǎng)。天天線陣陣元分分布方方式有有直線線型、、圓環(huán)環(huán)型和和平面面型。。自適適應(yīng)天天線陣陣列是是智能能天線線的主主要類類型，，可以以完成成用戶戶信號(hào)號(hào)接收收和發(fā)發(fā)送。。自適適應(yīng)天天線陣陣列系系統(tǒng)采采用數(shù)數(shù)字信信號(hào)處處理技技術(shù)識(shí)識(shí)別用用戶信信號(hào)到到達(dá)方方向，，并在在此方方向形形成天天線主主波束束。智能天線線3.與自自適應(yīng)天天線陣列列相比，，多波束束天線具具有結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單、、無(wú)須判判定用戶戶信號(hào)號(hào)到達(dá)方方向的的優(yōu)點(diǎn)。。智能天線線具有如如下技術(shù)術(shù)優(yōu)勢(shì)：抗衰落，，減少多多徑效應(yīng)應(yīng)：采用用智能天天線控制制接收方方向，天天線能自自適應(yīng)地地在用戶戶方向形形成波束束，并對(duì)對(duì)接收到到的信號(hào)號(hào)進(jìn)行自自適應(yīng)加加權(quán)處理理，使有有用接收收信號(hào)的的增益最最大，延延遲波方方向的增增益最小小，減小小了信號(hào)號(hào)衰落的的影響。?？垢蓴_：：抗干擾擾技術(shù)的的實(shí)質(zhì)是是空間域域?yàn)V波。。智能天天線波束束具有方方向性，，可區(qū)別別不同入入射角的的無(wú)線電電波，可可調(diào)整控控制天線線陣單元元的激勵(lì)勵(lì)“權(quán)值值”。智智能天線線的調(diào)整整方式與與具有時(shí)時(shí)域?yàn)V波波特性的的自適應(yīng)應(yīng)均衡器器類似，，可以自自適應(yīng)電電波傳播播環(huán)境的的變化，，優(yōu)化天天線陣列列方向圖圖，將天天線“零零點(diǎn)”自自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)干擾方方向，大大大提高高陣列的的輸出信信噪比，，提高系系統(tǒng)可靠靠性。增加系統(tǒng)統(tǒng)容量：：自適應(yīng)應(yīng)陣列天天線另外外一個(gè)好好處是增增加系統(tǒng)統(tǒng)容量。。首先，，由于自自適應(yīng)陣陣列天線線波束變變窄，提提高了天天線增益益及載干干比(CIR)指標(biāo)，，減少了了移動(dòng)通通信系統(tǒng)統(tǒng)的同頻頻干擾，，降低了了頻率復(fù)復(fù)用系數(shù)數(shù)，提高高了頻譜譜利用效效率。增加基站站覆蓋面面積：采采用自適適應(yīng)陣列列天線的的基站由由于改進(jìn)進(jìn)了系統(tǒng)統(tǒng)CIR和信干干噪比（（SINR）指指標(biāo)，同同時(shí)對(duì)單單個(gè)或某某組用戶戶的覆蓋蓋定向增增強(qiáng)，可可以大大大提高蜂蜂窩小區(qū)區(qū)的覆蓋蓋面積，，并使基基站之間間的距離離可以更更遠(yuǎn)。提高頻譜譜利用效效率：由由于使用用了自適適應(yīng)智能能天線技技術(shù)，基基站通過(guò)過(guò)上行信信息分析析每個(gè)用用戶及干干擾源的的位置，，為每個(gè)個(gè)用戶波波束賦形形，以增增強(qiáng)用戶戶的信號(hào)號(hào)增益，，同時(shí)最最大限度度地降低低對(duì)其他他用戶的的干擾。。這樣，，網(wǎng)絡(luò)的的頻率復(fù)復(fù)用模式式可以從從傳統(tǒng)的的（7,3）復(fù)復(fù)用，改改為（4,3））復(fù)用，，甚至（（1,3）復(fù)用用，頻率率的復(fù)用用距離可可以縮短短1倍或或縮短數(shù)數(shù)倍，且且網(wǎng)絡(luò)的的服務(wù)質(zhì)質(zhì)量不變變。在此此基礎(chǔ)上上，SDMA技技術(shù)的應(yīng)應(yīng)用，可可以使得得系統(tǒng)增增加多達(dá)達(dá)1倍的的空分信信道，使使系統(tǒng)的的總?cè)萘苛慨a(chǎn)生成成倍的增增加。提高通信信的安全全性：通通信技術(shù)術(shù)中，在在整個(gè)小小區(qū)內(nèi)都都可以攔攔截用戶戶的空中中接口無(wú)無(wú)線信號(hào)號(hào)。由于于自適應(yīng)應(yīng)無(wú)線技技術(shù)對(duì)某某個(gè)特定定用戶形形成的波波束方向向性很強(qiáng)強(qiáng)，且可可以跟隨隨用戶移移動(dòng)，這這樣就提提高了竊竊聽(tīng)的難難度，使使采用自自適應(yīng)陣陣列無(wú)線線技術(shù)后后，通信信的安全全性得到到大大增增強(qiáng)。智能天線線實(shí)現(xiàn)移動(dòng)動(dòng)臺(tái)定位位業(yè)務(wù)：：在移動(dòng)動(dòng)通信中中，如果果基站采采用智能能天線陣陣，一旦旦收到信信號(hào)，即即可對(duì)每每個(gè)天線線元所連連接收機(jī)機(jī)產(chǎn)生的的響應(yīng)作作相應(yīng)處處理，獲獲得該信信號(hào)的空空間特征征矢量及及矩陣，，由此獲獲得信號(hào)號(hào)的功率率估值和和到達(dá)方方向，從從而計(jì)算算出用戶戶終端的的方位。。智能天線線軟件無(wú)線線電軟件無(wú)線線電的基基本概念念：軟件無(wú)線線電(SWR)是指指一種全全部可軟軟件編程程、具有有最大靈靈活性無(wú)無(wú)線電平平臺(tái)的無(wú)無(wú)線電。。全部可可編程包包括：可可編程射射頻(RF)波波段、信信道接入入方式和和信道調(diào)調(diào)制。理理想的軟軟件無(wú)線線電應(yīng)當(dāng)當(dāng)具有射射頻(RF)數(shù)數(shù)字接接入能力力。因此此，軟件件無(wú)線電電（SWR）是是一個(gè)理理想的概概念，即即希望在在一個(gè)開(kāi)開(kāi)放的公公共硬件件平臺(tái)上上利用不不同可編編程的軟軟件方法法實(shí)現(xiàn)所所需要的的無(wú)線電電系統(tǒng)。。但是，，在目前前技術(shù)條條件下，，做不到到全部可可編程的的要求。。因此，，軟件無(wú)無(wú)線僅是是一個(gè)理理想境界界。軟件無(wú)線線電的基基本組成成：軟件無(wú)線線電主要要由天線線、射頻頻前端、、寬帶A/D-D/A轉(zhuǎn)換器器、通用用和專用用數(shù)字信信號(hào)處理理器以及及各種軟軟件組成成。軟件無(wú)線線電的基基本框圖圖：軟件無(wú)線線電在軟件無(wú)無(wú)線電中中的關(guān)鍵鍵技術(shù)主主要有：：寬帶/分分頻段天天線：軟軟件無(wú)線線電臺(tái)要要求能夠夠從短波波到微波波相當(dāng)寬寬的頻段段內(nèi)進(jìn)行行工作，，最好能能研究一一種新型型的全向向?qū)拵焯炀€，可可以根據(jù)據(jù)實(shí)際需需要用軟軟件智能能地構(gòu)造造其工作作頻段和和輻射特特性。多載波功功率放大大器（MCPA）：理理想的軟軟件無(wú)線線電在發(fā)發(fā)射方向向上把多多個(gè)載波波合成一一路信號(hào)號(hào)，通過(guò)過(guò)上變頻頻后，用用一種MCPA對(duì)寬帶帶的模擬擬混合信信號(hào)進(jìn)行行低噪音音放大。。高速寬帶帶A/D，D/A變變換：：A/D的主主要性能能是采樣樣速率和和采樣精精度，理理想的軟軟件無(wú)線線電臺(tái)是是直接在在射頻上上進(jìn)行A/D變變換，，要求必必須具有有足夠的的采樣速速率。高速并行行DSP：數(shù)字字信號(hào)處處理（DSP））芯片片是軟件件無(wú)線電電所必須須的最基基本的器器件。軟件無(wú)線線電的算算法：軟軟件的構(gòu)構(gòu)造，自自然是把把對(duì)設(shè)備備各種功功能的物物理描述述建立起起數(shù)學(xué)模模型（建建模），，再用計(jì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)語(yǔ)言描述述的算法法，最后后轉(zhuǎn)換成成用計(jì)算算機(jī)語(yǔ)言言編制的的程序。。軟件無(wú)線線電MIMO技術(shù)MIMO（Multiple-InputMultiple-Output）該技術(shù)是是指在發(fā)發(fā)射端和和接收端端分別設(shè)設(shè)置多副副發(fā)射天天線和接接收天線線，其出出發(fā)點(diǎn)是是將多發(fā)發(fā)送天線線與多接接收天線線相結(jié)合合以改善善每個(gè)用用戶的通通信質(zhì)量量（如差差錯(cuò)率））或提高高通信效效率（如如數(shù)據(jù)速速率）。。MIMO技術(shù)術(shù)實(shí)質(zhì)上上是為系系統(tǒng)提供供空間復(fù)復(fù)用增益益和空間間分集增增益，空空間復(fù)用用技術(shù)可可以大大大提高信信道容量量，而空空間分集集則可以以提高信信道可靠靠性，降降低信道道誤碼率率。4G無(wú)線通信信中的MIMO-OFDM技術(shù)MIMO與OFDM的結(jié)結(jié)合MIMO系統(tǒng)統(tǒng)在一定程度度上可以利用用傳播中多徑徑分量，也就就是說(shuō)MIMO可以抗多多徑衰落，但但是對(duì)于頻率率選擇性深衰衰落，MIMO系統(tǒng)依然然是無(wú)能為力力。目前解決決MIMO系系統(tǒng)中的頻率率選擇性衰落落的方案一般般是利用均衡衡技術(shù)，還有有一種是利用用OFDM。。大多數(shù)研究究人員認(rèn)為OFDM技術(shù)術(shù)是4G的核核心技術(shù)，4G需要極高高頻譜利用率率的技術(shù)，而而OFDM提提高頻譜利用用率的作用畢畢竟是有限的的，在OFDM的基礎(chǔ)上上合理開(kāi)發(fā)空空間資源，也也就是MIMO-OFDM，可以提提供更高的數(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率率。另外ODFM由于碼碼率低和加入入了時(shí)間保護(hù)護(hù)間隔而具有有極強(qiáng)的抗多多徑干擾能力力。由于多徑徑時(shí)延小于保保護(hù)間隔，所所以系統(tǒng)不受受碼間干擾的的困擾，這就就允許單頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（SFN）可以用于于寬帶OFDM系統(tǒng)，依依靠多天線來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即采采用由大量低低功率發(fā)射機(jī)機(jī)組成的發(fā)射射機(jī)陣列消除除陰影效應(yīng)，，來(lái)實(shí)現(xiàn)完全全覆蓋。MIMO技術(shù)術(shù)MIMO技技術(shù)MIMO-OFDM系統(tǒng)框框圖MIMO技技術(shù)的優(yōu)缺缺點(diǎn)：多用戶MIMO具有有很多優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，比如利利用多天線線的復(fù)用增增益來(lái)擴(kuò)大大系統(tǒng)的吞吞吐量，利利用多天線線的分集增增益來(lái)提高高系統(tǒng)性能能，利用天天線的方向向性增益來(lái)來(lái)區(qū)分用戶戶而消除用用戶間的干干擾等等。。然而，如如果聯(lián)系實(shí)實(shí)際應(yīng)用的的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題題，則必須須把算法實(shí)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜雜度也考慮慮進(jìn)來(lái)，需需要在性能能和復(fù)雜度度之間找一一個(gè)折衷點(diǎn)點(diǎn)。復(fù)雜度度可以說(shuō)是是多用戶MIMO技技術(shù)所帶來(lái)來(lái)的眾多優(yōu)優(yōu)點(diǎn)所必需需付出的代代價(jià)。前面面提到的空空時(shí)處理方方法和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)調(diào)度都面面臨著同樣樣的問(wèn)題。。MIMO的的相關(guān)應(yīng)用用：多用戶MIMO的典典型應(yīng)用就就是多天線線基站的無(wú)無(wú)線通信，，即多天線線基站同時(shí)時(shí)和多個(gè)移移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行行通信。另另外，向多多個(gè)移動(dòng)臺(tái)臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)的多個(gè)蜂蜂窩小區(qū)基基站的協(xié)調(diào)調(diào)也受到關(guān)關(guān)注。許多多發(fā)射終端端能夠合作作而MIMO信道接接收端卻不不能夠協(xié)作作的情形，，都可以應(yīng)應(yīng)用這種模模型來(lái)分析析。比如，，每個(gè)用戶戶存在線間間串?dāng)_的DSL系統(tǒng)統(tǒng)下行鏈路路就是這樣樣一種情形形，基站合合作的多包包多接入信信道，高速速電路的片片對(duì)片互聯(lián)聯(lián)，以及頻頻率選擇性性信道中用用于多址接接入的正交交頻率復(fù)復(fù)用(OFDM)等等等都可以以。和蜂窩窩系統(tǒng)中的的多徑一樣樣，在這些些情形下，，如果在發(fā)發(fā)射和接收收端進(jìn)行適適當(dāng)?shù)男盘?hào)號(hào)處理，串串?dāng)_和衰落落就能提供供額外的分分集度。MIMO技技術(shù)目前，虛擬擬MIMO技術(shù)已逐逐漸向著商商品化的方方向邁進(jìn)。。2006年10月月，北電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了了業(yè)界首次次利用虛擬擬MIMO技術(shù)的無(wú)無(wú)線傳輸試試驗(yàn)。這一一技術(shù)可以以幫助移動(dòng)動(dòng)運(yùn)營(yíng)商大大幅度增加加寬帶用戶戶。對(duì)于4G運(yùn)營(yíng)商商來(lái)說(shuō)，這這一技術(shù)意意味著同樣樣的投資可可以換來(lái)更更大的收入入。2007年5月月，諾基亞亞西門子合合資公司目目前已經(jīng)與與德國(guó)Fraunhofer電信研究究所共同完完成了虛擬擬多入多出出技術(shù)(VirtualMIMO)的測(cè)試，，大大提高高手機(jī)數(shù)據(jù)據(jù)傳輸速度度，下一代代無(wú)線高速速LTE(長(zhǎng)期演進(jìn)進(jìn))手機(jī)的的數(shù)據(jù)上傳傳速度能夠夠達(dá)到108Mb/s。這些些無(wú)疑都為為運(yùn)營(yíng)商向向4G移動(dòng)動(dòng)通信技術(shù)術(shù)演化提供供了更加明明確的途徑徑。MIMO技技術(shù)基于IP的的核心網(wǎng)4G移動(dòng)通通信系統(tǒng)的的核心網(wǎng)是是一個(gè)基于于全I(xiàn)P的的網(wǎng)絡(luò)，可可以實(shí)現(xiàn)不不同網(wǎng)絡(luò)間間的無(wú)縫互互聯(lián)。核心心網(wǎng)獨(dú)立于于各種具體體的無(wú)線接接入方案，，能提供端端到端的IP業(yè)務(wù)，，能同已有有的核心網(wǎng)網(wǎng)和PSTN兼容。。核心網(wǎng)具具有開(kāi)放的的結(jié)構(gòu)，能能允許各種種空中接口口接入核心心網(wǎng)；同時(shí)時(shí)核心網(wǎng)能能把業(yè)務(wù)、、控制和傳傳輸?shù)确珠_(kāi)開(kāi)。采用IP后，所所采用的無(wú)無(wú)線接入方方式和協(xié)議議與核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(CN)協(xié)議、、鏈路層是是分離獨(dú)立立的。IP與多種無(wú)無(wú)線接入?yún)f(xié)協(xié)議相兼容容，因此在在設(shè)計(jì)核心心網(wǎng)絡(luò)時(shí)具具有很大的的靈活性，，不需要考考慮無(wú)線接接入究竟采采用何種方方式和協(xié)議議。IPV6技技術(shù)IPV6簡(jiǎn)簡(jiǎn)介IPv6是是InternetProtocolVersion6的的縮寫(xiě)，其其中InternetProtocol譯為為“互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)協(xié)議”。。IPv6是IETF（互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)工程任任務(wù)組，InternetEngineeringTaskForce）設(shè)設(shè)計(jì)的用于于替代現(xiàn)行行版本IP協(xié)議（IPv4））的下一代代IP協(xié)議議。目前IP協(xié)議的的版本號(hào)是是4（簡(jiǎn)稱稱為IPv4），它它的下一個(gè)個(gè)版本就是是IPv6。目前的的全球因特特網(wǎng)所采用用的協(xié)議族族是TCP/IP協(xié)協(xié)議族。IP是TCP/IP協(xié)議族中中網(wǎng)絡(luò)層的的協(xié)議，是是TCP/IP協(xié)議議族的核心心協(xié)議?；贗P的的核心網(wǎng)單從數(shù)字上上來(lái)說(shuō)，IPv6所所擁有的地地址容量是是IPv4的約8××10^28倍，達(dá)達(dá)到2^128-1個(gè)。這不不但解決了了網(wǎng)絡(luò)地址址資源數(shù)量量的問(wèn)題，，同時(shí)也為為除電腦外外的設(shè)備連連入互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)在數(shù)量上上提供保障障。如果說(shuō)說(shuō)IPv4實(shí)現(xiàn)的只只是人機(jī)對(duì)對(duì)話，而IPv6則則擴(kuò)展到任任意事物之之間的對(duì)話話，它不僅僅可以為人人類服務(wù)，，還將服務(wù)務(wù)于眾多硬硬件設(shè)備，，如家用電電器、傳感感器、遠(yuǎn)程程照相機(jī)、、汽車等，，它將是無(wú)無(wú)時(shí)不在，，無(wú)處不在在的深入社社會(huì)每個(gè)角角落的真正正的寬帶網(wǎng)網(wǎng)。而且它它所帶來(lái)的的經(jīng)濟(jì)效益益將非常巨巨大。IPv6并非非十全十美美、一勞永永逸，不可可能解決所所有問(wèn)題。。IPv6只能在發(fā)發(fā)展中不斷斷完善，也也不可能在在一夜之間間發(fā)生，過(guò)過(guò)渡需要時(shí)時(shí)間和成本本，但從長(zhǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)看，IPv6有有利于互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)續(xù)和長(zhǎng)久發(fā)發(fā)展。IPV6特特點(diǎn)（1）IPV6地址址長(zhǎng)度為128比特特，地址空空間增大了了2的96次方倍；；（2）靈活活的IP報(bào)報(bào)文頭部格格式。使用用一系列固固定格式的的擴(kuò)展頭部部取代了IPV4中中可變長(zhǎng)度度的選項(xiàng)字字段。IPV6中選選項(xiàng)部分的的出現(xiàn)方式式也有所變變化，使路路由器可以以簡(jiǎn)單路過(guò)過(guò)選項(xiàng)而不不做任何處處理，加快快了報(bào)文處處理速度。。（3））IPV6簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化了了報(bào)報(bào)文文頭頭部部格格式式，，字字段段只只有有7個(gè)個(gè)，，加加快快報(bào)報(bào)文文轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)，，提提高高了了吞吞吐吐量量；；（4））提提高高安安全全性性。。身身份份認(rèn)認(rèn)證證和和隱隱私私權(quán)權(quán)是是IPV6的的關(guān)關(guān)鍵鍵特特性性。。（5））支支持持更更多多的的服服務(wù)務(wù)類類型型；；（6））允允許許協(xié)協(xié)議議繼繼續(xù)續(xù)演演變變，，增增加加新新的的功功能能，，使使之之適適應(yīng)應(yīng)未未來(lái)來(lái)技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展。。IPV6包包的的組組成成IPv6包包由由IPv6包包頭頭（（40字字節(jié)節(jié)固固定定長(zhǎng)長(zhǎng)度度））、、擴(kuò)擴(kuò)展展包包頭頭和和上上層層協(xié)協(xié)議議數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)單單元元三三部部分分組組成成。。IPv6數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)包包：：包包頭頭IPv6包包頭頭長(zhǎng)長(zhǎng)度度固固定定為為40字字節(jié)節(jié)，，去去掉掉了了IPv4中中一一切切可可選選項(xiàng)項(xiàng)，，只只包包括括8個(gè)個(gè)必必要要的的字字段段，，因因此此盡盡管管IPv6地地址址長(zhǎng)長(zhǎng)度度為為IPv4的的四四倍倍，，IPv6包包頭頭長(zhǎng)長(zhǎng)度度僅僅為為IPv4包包頭頭長(zhǎng)長(zhǎng)度度的的兩兩倍倍。?；谟贗P的的核核心心網(wǎng)網(wǎng)IPv6數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)包包：：擴(kuò)擴(kuò)展展包包頭頭IPv6包包頭頭設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中對(duì)對(duì)原原IPv4包包頭頭所所做做的的一一項(xiàng)項(xiàng)重重要要改改進(jìn)進(jìn)就就是是將將所所有有可可選選字字段段移移出出IPv6包包頭頭，，置置于于擴(kuò)擴(kuò)展展頭頭中中。。由由于于除除跳跳段段選選項(xiàng)項(xiàng)擴(kuò)擴(kuò)展展頭頭外外，，其其他他擴(kuò)擴(kuò)展展頭頭不不受受中中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)路路由由器器檢檢查查或或處處理理，，這這樣樣就就能能提提高高路路由由器器處處理理包包含含選選項(xiàng)項(xiàng)的的IPv6分分組組的的性性能能。。IPv6數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)包包：：上上層層協(xié)協(xié)議議數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)單單元元上層層數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)單單元元即即PDU，，全全稱稱為為ProtocolDataUnit。。PDU由由傳傳輸輸頭頭及及其其負(fù)負(fù)載載（（如如ICMPv6消消息息、、或或UDP消消息息等等））組組成成。。而而IPv6包包有有效效負(fù)負(fù)載載則則包包括括IPv6擴(kuò)擴(kuò)展展頭頭和和PDU，，通通常常所所能能允允許許的的最最大大字字節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)為為65535字字節(jié)節(jié)，，大大于于該該字字節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)的的負(fù)負(fù)載載可可通通過(guò)過(guò)使使用用擴(kuò)擴(kuò)展展頭頭中中的的巨巨量量負(fù)負(fù)載載選選項(xiàng)項(xiàng)進(jìn)進(jìn)行行發(fā)發(fā)送送。。基于于IP的的核核心心網(wǎng)網(wǎng)基于于IP的的核核心心網(wǎng)網(wǎng)IPV6優(yōu)優(yōu)勢(shì)勢(shì)IPv6具具有有更更大大的的地地址址空空間間。。IPv4中中規(guī)規(guī)定定IP地地址址長(zhǎng)長(zhǎng)度度為為32，，即即有有2^32-1（（符符號(hào)號(hào)^表表示示升升冪冪，，下下同同））個(gè)個(gè)地地址址；；而而IPv6中中IP地地址址的的長(zhǎng)長(zhǎng)度度為為128，，即即有有2^128-1個(gè)個(gè)地地址址。。IPv6使使用更更小的的路由由表。。IPv6的地地址分分配一一開(kāi)始始就遵遵循聚聚類（（Aggregation））的原原則，，這使使得路路由器器能在在路由由表中中用一一條記記錄（（Entry））表示示一片片子網(wǎng)網(wǎng)，大大大減減小了了路由由器中中路由由表的的長(zhǎng)度度，提提高了了路由由器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)數(shù)據(jù)包包的速速度。。IPv6增增加了了增強(qiáng)強(qiáng)的組組播（（Multicast））支持持以及及對(duì)流流的支支持（（FlowControl），，這使使得網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上上的多多媒體體應(yīng)用用有了了長(zhǎng)足足發(fā)展展的機(jī)機(jī)會(huì)，，為服服務(wù)質(zhì)質(zhì)量（（QoS，，QualityofService）控控制提提供了了良好好的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平平臺(tái)。。IPv6加加入了了對(duì)自自動(dòng)配配置（（AutoConfiguration）的的支持持。這這是對(duì)對(duì)DHCP協(xié)議議的改改進(jìn)和和擴(kuò)展展，使使得網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（（尤其其是局局域網(wǎng)網(wǎng)）的的管理理更加加方便便和快快捷。。IPv6具具有更更高的的安全全性。。在使使用IPv6網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中中用戶戶可以以對(duì)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層層的數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行加加密并并對(duì)IP報(bào)報(bào)文進(jìn)進(jìn)行校校驗(yàn)，，極大大的增增強(qiáng)了了網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的安安全性性。下一代代移動(dòng)通通信（4G）移動(dòng)通通信發(fā)發(fā)展方方向移動(dòng)通通信發(fā)發(fā)展方方向移動(dòng)通通信是是國(guó)家家發(fā)展展的基基礎(chǔ)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，，也是是國(guó)內(nèi)內(nèi)目前前發(fā)展展最為為迅速速的少少數(shù)幾幾個(gè)行行業(yè)之之一，，從對(duì)對(duì)國(guó)民民經(jīng)濟(jì)濟(jì)的發(fā)發(fā)展具具有重重要的的推動(dòng)動(dòng)作用用?？煽梢哉f(shuō)說(shuō)，移移動(dòng)通通信的的發(fā)展展，牽牽動(dòng)著著我們們每個(gè)個(gè)人的的切身身利益益，以以我的的觀點(diǎn)點(diǎn)，移移動(dòng)通通信的的發(fā)展展方向向可以以簡(jiǎn)要要的用用四個(gè)個(gè)字來(lái)來(lái)概括括：多多、快快、好好、省省。多———多業(yè)務(wù)務(wù)的融融合快———更寬的的通道道和更更快的的速度度好———節(jié)能健健康環(huán)環(huán)保省——