4G移动通信系统

4G 移动通信系统
•移动通信的发展史
•4G的提出
•4G的定义
•4G的关键技术
•4G通信技术的发展展望
•1974年Bell实验室提出蜂窝移动通信概念蜂窝小区系统设计解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾•1980s 第一代移动通信系统（1G）美国AMPS、北欧NMT、日本NAMTS、英国TACS
模拟传输，话音业务，FM调制
多址方式：FDMA
大量不兼容制式并存
•1990s 第二代移动通信系统（2G）GSM、IS-54、PDC、IS-95(N-CDMA或称cdmaOne)数字传输，话音业务与传真等低速率数据业务
多址方式：TDMA（GSM ）、CDMA（IS-95）
微蜂窝小区结构，频谱利用率高，系统容量大
新的调制方式GMSK、QPSK等
标准化提高
移动通信的发展史•2000s 第三代移动通信（3G）
UMTS/IMT-2000：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA
数字传输，移动多媒体业务、多速率、多种QoS 要求
多址方式：CDMA为主
高速率：室内或静止（<10 km/h）：2.048 Mbps；
市内（60 km/h）：384 kbps；
郊区（200 km/h）：144 kbps;
微蜂窝结构，QPSK/自适应调制，分组交换（IPv4）
标准化进一步提高
• 2.5G标准：GSM 对应的GPRS/EDGE
IS95 对应的CDMA1X
移动通信系统发展总揽
3GPP
IEEE
3GPP2
3G面临的应用问题•制式标准仍然不统一，标准间不兼容
•核心网络不基于IPv6，无法实现全球漫游
•不支持高速流媒体业务
•不支持与WLAN、FWA、PAN的互联
•3G通信系统仍无法满足多媒体通信的要求，因此第四代移动通信系统（4G）应运而生
Relation between 3G and 4G
3G
市场培育作用
4G的过渡阶段
从网络的平滑演进方面来说，3G系统也是必不可少的一个阶段
4G
解决3G系统的缺陷、提供完
善理想化的技术体系
4G系统将会取代3G系统是通
信系统发展的必然趋势
从2G到4G的演进过程
第四代移动通信的提出
——未来无线应用的需求•在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无缝的无线服务与应用
•在任何地方宽带接入互联网:提供Real-time video、VoD、VoIP、MMS、Virtual Reality、Tele-conference、Internet browser、Audio/Video mail 、chatting、Interactive game等多媒体业务
•提供增值业务如银行转帐、移动支付、股票交易、信用卡、保险、教育等
•提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能与服务
第四代移动通信的提出——未来无线应用的需求
❒
更高速率的空中接口，移动Internet 接入，更先进的多媒体应用❒
个性化服务❒
更大的系统容量，更便捷的接入技术❒
更有效的频谱利用率❒自适应网络优化配置／可重新配置能力All
-IPv6
-based ❒全球统一的标准体系，多种系统、多种服务的兼容性❒Satellite Broadband ／S-UMTS
❒Broadcasting ：DVB-S ／DVB-T ／DAB ❒Cellular ：GSM ／GPRS ／EDGE,UMTS ／UMTS+❒WLL ：Broadband FWA ／MWS ／Xmds
❒LAN ：HyperLAN ／WLAN ／Bluetooth ／IR ❒PAN ／Body-LAN
第四代移动通信的提出
——未来无线应用的需求
•新的空中接口
•蜂窝移动通信接口
•慢速／本地无线接入接口
•接口速率
•蜂窝移动通信接口：up to 100Mbps
•慢速／本地无线接入接口：up to 1000Mbps
•移动性的定义
•低速：步行，3km/h以内
•中速：市内车辆，50km/h--60km/h
•高速：高速公路、火车，60km/h--250km/h及以上
•所谓4G 技术，指的是第四代移动通信技术(the 4th Generation)，
该技术能进一步提高数据传输速度，是集3G 与WLAN 于一体并能够传输高质量视频图像，且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。

•4G 是3G 技术的进一步演化，是在传统通信网络和技术的基础上不
断地提高无线通信的网络效率和功能。

同时，它包含的不仅仅是一项技术，而是多种技术的融合。

不仅仅包括传统移动通信领域的技术，还包括宽带无线接入领域的新技术及广播电视领域的技术。

最能概括4G 技术就是两句话：一是4G 能够提供高速移动网络宽带服务；二是4G 基于全球移动通信LTE 标准(即Long Term Evolution ，简称LTE ，长期演进技术)之上。

4G 的定义-----基本概念
4G的定义-----什么是4G
•4G 是下一代的移动蜂窝系统，大约在2010年投入使用•4G的12个部分
Cost reduction
User services
Wireless
Higher
bit rates
White
space
费用的降
低
更高的数
据速率
用户服务
覆盖
空间
4G的定义-----4G的直观描述图
•是在1G、2G、和3G基础上发展起来的
•是与2G 和3G共存的（目前：2.5G 代表：GPRS、Edge）•传输速率较3G提高10倍、成本降低10倍（2001年）
覆盖面积
移动性
4G定义-----4G的技术指标
•数据速率从2Mbps到100Mbps
•容量达到第三代系统的5~10倍，传输质量相当于甚至优于第三代系统，广带局域网应能与宽带综合业务数据网（B-ISDN）和异步传送模式（ATM）兼容，实现广带多媒体通信，形成综合广带通信网
•条件相同时小区域覆盖范围等于或大于第三代系统
•具有不同速率间的自动切换能力，以保证通信质量
•网络的美比特成本要比带三代低
移动4G最大优势是速度快
•4G 是第四代移动通信技术的称，其网络速度可达3G网络
速度的十几倍到几十倍，
下载1GB高清电影，只要
3分多钟。

据测试，4G上
网峰值下行速度将达到
每秒100兆。

4G网络很有
可能成为国内最牛的
4G网络。

4G移动通信系统中关键技术简介
OFDM(正交频分复用)
软件无线电
4G通信
关键技术
智能天线移动IPv6
OFDM(正交频分复用) 技术
频谱利用率很高，频谱效率比串行系统高近一倍
适合高速数据传输对频偏和相位噪声敏感
OFDM 技术优缺点
抗衰落能力强抗码间干扰(ISI)能力强功率峰值与均值比(PARR)大，导致发送端放大器功率效率较低
自适应的调制技术使系统复杂度有所增加
是4G通信网的核心技术其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制在每个子信道上进行传输。

软件无线电
系统结构通用，功能实现灵活，改进升级方便
提供了不同系统间互操作的可能性
由于通过软件实现系统的主要功能，因此更易于采用新的信号处理手段，从而提高了系统抗干扰的性能。

软件无线电的优势
拥有较强跟踪新技术的能力
软件无线电(Software Defined Radio,简称SDR)，就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台各部分功能（包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等）的一种技术。

即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。

智能天线（SA ）
提高系统容量
降低系统干扰
扩大覆盖区域
智能天线优点降低系统建设成本
智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。

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，被认为是未来移动通信的关键技术，其基本工作原理是根据信号来波的方向自适应地调整方向图，跟踪强信号，减少或
IPv6
巨大的地址空间自动控制服务质量选择IPv6协议主要基于以下几点的考虑移动性
4G通信系统选择了采用
基于IP的全分组的方式传
送数据流，因此IPv6技术
将成为下一代网络的核心
协议。

选择IPv6协议主要
基于两点的考虑，一点是
•现有的互联网绝大多数都是建立在Ipv4的协议基础上运行的，Ipv4本身有一个十分致命的缺陷，它采用的32位地址长度，大概只能够容纳43亿个地址，随着应用空间的不断扩大，有限的地址空间总有一天会被耗尽。

•作为Ipv4另一版本的Ipv6，使得这一情况得到了改善，在未来的应用中，Ipv6的地址长度扩大了四倍，即采用了128位地址长度，使得地址空间大大增大，未来用户将不再受到地址容量的限制。

•紧随着4G通信技术的发展，人们的生活、工作中将会出现越来越多的IP地址，也推动了越来越多的网络设备的使用，使得
信息得到更大范围的传播。

随着4G通信技术的应用，将在很大程度上把无线电的设计从基于硬件、面向用途的这一局限中解放出来，在未来，各项硬件的复杂程度将会逐渐减少，相反，软件的灵活性将会大大增强，且功能也将变得多样化，我们不仅可以让相同的软件在不同的硬件设备上实现不同的功能，更可以令不同的软件在相同的硬件设备上实现不同的功能，从而大大节约了硬件成本，是一种集约式开发理念在实践中的
贯彻落实。

4G 通信技术依然存在着一些暂时难以克服的困难，比如标准尚未统一、容量受到限制、设备难以更新、市场仍待消化、核心技术还未完全实现等。

4G通信技术将会推动关键技术的过度，也就是技术的融合一逐渐发展出一种以OFDM技术为主导，又吸收了CDMA 技术的双核技术。

为了满足4G系统的要求，我们必须对3G 的软件进行升级，增加3G运行的精确度、速率、平稳性。

我们需要技术的不断完善，通过3G与4G协议的转换，既保证3G资源的完整，又促使3G成为4G的一部分，
实现从三代到四代的过渡。

The end
Thanks for attention！。