浅析3G与4G移动通信技术

信息技术　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏ———　ｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄＬ—　兰　　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　浅析３　Ｇ与４　Ｇ移动通信技术　乔明月　摘　要：随着３Ｇ牌照的下发，中国移动ＴＤ项目如火如荼的进行中，在第三代移动通信系统开展应用的同时，关于第四代移动通信　系统的讨论也已全面展开。本文先介绍中国移动通信发展的现状，然后又对３Ｇ的技术做了相关介绍并加以比较进而深入的讨论了　４Ｇ里的一些关键技术，最后对第四代移动通信系统的发展进行了展望。　关键词：３Ｇ；４Ｇ；ＩＰ网络；移动通信；ＣＤＭＡ；ＴＤ—ＳＣＤＭＡ　１我国移动通信发展现状　ＴＤ—ＳＣＤＭＡ：ＴＤ—ＳＣＤＭＡ也就是在这种　大加快，系统升级变得十分便捷。　随着社会的发展，人们期望能随时随地、　环境下诞生的，它综合ＴＤＤ和ＣＤＭＡ的所有　２．４对４Ｇ的展望　不受时空限制地进行各类信息交流与通信，　技术优势，具有灵活的空中接口，并采用了智　作为新的移动通信系统，４Ｇ将不仅应用　而只有移动通信才能满足这种要求。　近几年来，中国的移动通信以几乎每年　翻一番的速度突飞猛进，已挤身于世界发达　国家水平之列。移动通信发展日新月异，新业　务、新技术层出不穷，第三代移动通信系统　（３Ｇ）的出现更使移动通信前进了一大步。到　目前为止，３Ｇ各种标准和规范已达成协议，　并已开始商用。但也应该看到３Ｇ系统尚有很　多需要改进的地方，所以，在第三代移动通信　还没有完全铺开，距离完全实用化还有一段　时间的时候，已经有不少国家开始了对下一　代移动通信系统（４Ｇ）的研究。相对于３Ｇ而　言，４Ｇ在技术和应用上将有质的飞跃，而不　仅仅是在第三代移动通信的基础上再加上某　些新的改进技术。　到目前为止，第四代移动通信系统技术　还只是一个主题概念，即无线互联网技术。人　们虽然还无法对４Ｇ通信进行精确定义，但可　以肯定的是，４Ｇ通信将是一个比３Ｇ通信更　完美的新无线世界，它将可创造出许多难以　想象的应用。　２　３Ｇ技术及其比较　２．１　３Ｇ技术　ＷＣＤＭＡ：ｗＣＤＭＡ最初主要有Ｅｒｉｃｓｓｏｎ、　Ｎｏｋｉａ公司为代表的欧洲通信厂商提出。以　Ｎ１Ｔｒ　ＤｏＣｏＭｏ为主的各个公司提出的技术与　欧洲的ＷＣＤＭＡ比较相似，二者相融合，成为　现在的ＷＣＤＭＡ系统。　ＷＣＤＭＡ主要采用了带宽为５ＭＨｚ的宽　带ＣＤＭＡ技术、上下行快速功率控制、下行发　射分集、基站间可以异步操作等技术特点；　ＣＤＭＡ２０００：ＣＤＭＡ２０００是在Ｉｓ一９５系统的基　础上由Ｑｕａｌｃｏｍｍ、Ｌｕｃｅｎｔ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ和Ｎｏｒｔｅｌ　等公司一起提出的，ＣＤＭＡ２０００技术的选择　和设计最大限度地考虑和Ｉｓ一９５系统的后向　兼容，很多和信道估计比较困难；前相链路可　采用发射分集方式，提高了信道的抗衰落能　力；增加了前向快速功控，提高了前向信道的　容量。在Ｉｓ一９５系统中，前向链路只支持慢速　功控；业务信道可采用比卷积码更高效的　Ｔｕｒｂｏ码，使容量进一步提高；引入了快速寻　呼信道，减少了移动台功耗，提高了移动台的　待机时间。　ＷＣＤＭＡ和ＣＤＭＡ２０００都是采用ＦＤＤ　模式的技术，而ＴＤＤ技术由于本身固有的特　点突破了ＦＤＤ技术的很多限制，如：上下行　工作于同一频段，不需要大段的连续对称频　段，在频率资源日紧张的今天，这一点尤显重　要。　因此，随着技术的发展，国际上对使用　ＴＤＤ的ＣＤＭＡ技术１３益关注。　能天线、联合检测等先进技术（这些在后面的　章节中陆续将有阐述），使得ＴＤ—ＳＣＤＭＡ具　有相当高的技术先进性，并且在三个标准中　具有最高的频谱效率。　２－２技术七匕较　通过对ＴＤ—ＳＣＤＭＡ和ＷＣＤＭＡ的多址　方式结构对比。可以得出，ＴＤ—ＳＣＤＭＡ方式　采用了ＴＤＭＡ技术，有利于传输非对称数据　业务。　通过对ＷＣＤＭＡ、ＴＤ—ＳＣＤＭＡ和ＣＤ—　ＭＡ２０００三种主流标准的主要技术性能进行　了比较。发现仅有ＴＤ—ＳＣＤＭＡ方式使用了智　能天线、联合检测和同步ＣＤＭＡ等先进技术，　所以在系统容量、频谱利用率和抗干扰能力　方面具有突出的优势。　３Ｇ在经过了多年的研究和开发以后，在　应用时仍然碰到了许多问题，并且距离个人　通信的５个“ｗ”还有一段距离，因此才会提　前出现对４Ｇ的研究，在４Ｇ中将会采用以下　一些新技术。　２．３　４Ｇ中的关键技术　核心技术：３Ｇ系统主要是以ＣＤＭＡ为核　心技术。４Ｇ系统则以正交频分对ＯＦＤＭ技术　最受瞩目。另外ＭＣ—ＣＤＭＡ（多载波ＣＤＭＡ）技　术也将会载４Ｇ中得到应用。　网络结构：３Ｇ采用的主要是蜂窝组网，　４Ｇ将突破这个概念，发展以数字广带（Ｂｒｏａｄ　ｂａｎｄ）为基础的网络，成为一个集无线ＬＡＮ和　基站宽带网络的混合网络，这种基于ＩＰ技术　的网络架构使得在３Ｇ，４Ｇ，Ｗ—ＬＡＮ，固定网　之间的漫游得以实现。　交换方式：３Ｇ采用的是电路交换和分组　交换并存的方式，而４Ｇ将完全采用基于ＩＰ　的分组交换，使网络能根据用户需要分配带　宽。　天线技术：智能天线技术将在４Ｇ中得到　普遍的应用。智能天线具有抑制信号干扰、自　动跟踪以及数字波束调节等智能功能，能满　足数据中心、移动ＩＰ网络的性能要求，并且，　智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干　扰，增强特殊范围内想要的信号，所以这种技　术既能改善信号质量又能增加传输容量。　无线ＱｏＳ资源控制：由于４Ｇ将采用纯　ＩＰ方式来进行交换，但无线系统资源是有限　的且易阻塞，有必要采用无线ＱｏＳ资源控制，　以保证业务质量和支持各种级别的应用。　新的调制技术：新的调制技术要求数据　速率从２Ｍｂ／Ｓ提高到１００Ｍｂ／Ｓ，对全速移动　用户能够提供１　５０Ｍｂ／Ｓ的高质量影象服务。　软件无线电技术：软件无线电技术可使　移动终端和基站从３ｃ到４Ｇ的发展速度大　于蜂窝电话通信领域，它还能够提供全息录　音、远程控制卡以及移动虚拟实现等功能。但　这样的系统要得到广泛的应用，尽快地被人　们接受，还应该考虑到让更多地用户在投资　最少地情况下轻易地过渡到４Ｇ通信。展望　４Ｇ，可以预见。　信息传输速率更快：专家预估，第四代移　动通信系统的速度可达到１０—２０Ｍｂｉｔ／ｓ，最高　可达２Ｍｂｉｔ／ｓ；带宽更宽：要想使４Ｇ通信达到　很高的传输速度，其所需要的带宽比３Ｇ网络　高出许多。据研究，每个４Ｇ信道将占　１００ＭＨｚ或更多带宽。４Ｇ的使用频段将在　２—８ＧＨｚ的范围内。　容量更大：据估计，１Ｏ年后３Ｇ的容量将　不能满足这种增长的业务量需求，所以在４Ｇ　里将采用新的网络技术来极大地提高系统的　容量，如ＳＤＭＡ（空分多址）技术等，来满足未　来大信息量的需求；智能性更高：４Ｇ系统的　智能性更高，它将能自适应地进行资源分配，　处理变化的业务流和适应不同的信道环境。　在４Ｇ网络中的智能处理器，将能够处理节点　故障或基站超载；４Ｇ通信终端设备的设计和　操作也将具有智能化。　兼容性强：４Ｇ将采用大区域覆盖，与　３Ｇ、无线ＬＡＮ（Ｗ—ＬＡＮ）和固定网络之间无缝　隙漫游，实现真正意义的全球漫游；能实现更　高质量的多媒体通信：４Ｇ通信能提供的无线　多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，　大量信息透过宽频信道传送出去，因此４Ｇ也　是一种实时的、宽带的以及无缝覆盖的多媒　体无线通信。技术的发展将使４Ｇ能实现３Ｇ　未能实现的功能，实现真正意义上的个人通　信。　３结论　以上对４Ｇ的网络结构、关键技术和发展　方向进行了一些探讨，但具体的实现还面临　着许多问题。随着技术的发展、网络的发展，　现在看来困难的事情可能因为某一关键技术　的突破而实现。所以，现在对网络结构的可行　性、灵活性的研究，对这些体系结构中的关键　技术的研究将对４Ｇ的尽快实现有十分重要　的意义。　参考文献　［１】吴伟陵．移动通信中的关键技术．北京邮　电大学出版社，２０００．　『２１谢显中．基于ＴＤＤ的第四代移动通信技　术．电子工业出版社２００５　ｆ３１谢新梅，黄俊钦，宋荣方４Ｇ无线通信系　统及其关键技术分析２００３．　【４】昊薇，王晟．第四代移动通信系统．电信　工程技术与标准化２００２　中国新技术新产品　一１９—