第四代移动通信技术分析

第四代移动通信技术分析

—— 4G关键技术介绍

目录

移动通信技术的发展历程

3G通讯的瓶颈

4G通讯的要求及其特点

4G关键技术支持

4G通讯技术研究现状

移动通讯已成为当代通讯领域内的发展潜力最大、市场远景最广的热门技术。给我们的日常生活带来极大方便。

首先，让我们来了解一下移动通讯技术的发展历程吧！

移动通讯技术的发展历程

第一代移动通信技术

最早的移动通信电话用的模拟蜂窝通信技术，这种技术只能提供区域性语音业务，而且通话效果差、保密性能也不好，用户的接听范围也是很有限。(还记得大哥大吗？)

第二代移动通信技术

目前普及最广的是第二代（2G）手机，一般采用GSM或CDMA技术。可提供话音业务低速的数据业务,也就是收发短消息之类。已经不能满足人们的需求。因此3G技术的发展成为必然。

第三代移动通信技术

新兴通信技术的不断推动之下，象征着3G通信标志的技术WCDMA应运而生。该技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率，使得现在计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。

WCDMA通过有效的利用宽频带实现了：

（1）传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达5MHz以上。能传输话音，数据，快捷、方便的无线Internet;

（2）将高速移动接进和基于互联网协议的服务结合起来，进步无线频率利用效率。

（3）提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通讯服务。

3G好强大呀，那4G又是什么呢

强大的3G仍然有不足之处：

（1）速率不够。3 G支持的速率还不够高，单载波只支持最大 2 M b p s的业务。虽然传输率比现有快上千倍，但是未来仍无法满足多媒体的通讯需求。

（2）兼容性。第三代移动通信系统的通信标准共有W C D M A，C D M A 2 0 0 0 和T D —S C D M A三大分支，共同组成一个I M T 2 0 0 0 家庭，成员间存在相互兼容的问题。（3）带宽是非常稀缺的资源。3 G 的频谱利用率还比较低，不能充分地利用宝贵的频谱资

源；

提出了新的挑战

第四代移动通信技术

第四代移动通讯系统的任务是：

提供更大的频宽需求，满足第三代移动通讯尚不能达到的在覆盖、质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。

4G通讯的要求及特点

针对3G通讯存在的问题，目前正在构思中的4 G通信应当具有以下特征：

( 1 ) 网络频谱更宽。每个4 G 信道将占有1 0 0 M H z的频谱，相当于W C D M A 3 G 网络的2 0倍。

( 2 ) 通信速度更快。4 G 通信最显著的特征就是它有更快的无线传输速率。据专家估计，第四代移动通信系统的传输速率速率可以达到I O M 2 0 M b p s ，最高可以达到l O O M b p s。

( 3 ) 通信更加灵活。严格意义上4 G 手机的功能已不能简单划归“电话机”的范畴，4 G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破，可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4 G终端：

( 4 ) 智能性更高。第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4 G 通信的终端设计和操作具有智能化，更重要的是4 G 手机可以实现许多目前还难以想象的功能。

( 5 ) 兼容性更平滑。要使4 G 通信尽快地被人们接收，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下较为容易地过渡到 4 G通信。4 G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从3 G平稳过渡等特点。

4G通讯的技术支持

OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing ，正交频分复用技术）是目前进行无线高速数据传输时提高资源利用率、克服多径效应的最有效的方。他有如下特点：( 1 ) F DM技术的最大优点是对抗频率选择性衰落或窄带f扰。

( 2 )通过各子载波的联合编码，可具有很强的抗衰落能力。

( 3 )可以有效地对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。( 4 )高的频谱利用率。这点在目前频谱资源稀缺的无线环境中非常重要。当子载波个数很大时，系统的频谱利用率趋于 2 B a u d /Hz 。

( 5 )在窄带带宽下也能够发出大量的数据。

( 6 )基于DF T算法并且简化了的均衡器设计

( 7 )O F DM 还采用了功率控制和自适应调制相协调工作方式，可以适时改变调制方案。OFDM技术的难点：

OFDM技术的主要的技术难点有：

（1）系统中的频率和时间同步；

（2）基于导频符辅助的信道估计；

（3）峰平比问题和多普勒频偏的影响；

（4）基于OF DM、多载波技术的新一代蜂窝移动通信系统的多址方案的研究。

OFDM技术的缺点：

1）对频率偏移、定时和相位噪声比较敏感，容易带来衰耗。

（2）峰值与平均值比相埘较大，这个比值增大降低射频放大器的功率效率。

（3）OF DM 自适应跳频技术会相应增加发射机和接收机的复杂度。

（4）引入的保护间隔降低Ⅲ，信道利用率。

（5）对系统中的非线性问题十分敏感。

SC-FDE

频域均衡单载波调制S C—F DE

( S i n g l e Ca r r i e r Mo d u —

l a t i o n wi t h Fr e q u e n c y Do ma i n E q u a l i z a t i o n ) 采用OF DM 中的信号处理方式，大大降低了均衡的复杂度又保留了单载波调制的优势。

与OF DM 取长补短、互相融合，在第四代移动通信系统中占有一席之地。

SC-FDE技术的之于OFDM的特点：

( 1 )OF DM相比, 接收端调谐器的精度要求，也降低了功率放大器等模拟器件的成本，可以利用单载波成熟的射频技术；

( 2 )与时域均衡单载波系统相比，抗多径能力增强，但是均衡器复杂度大大降低；( 3 )与OF DM在系统结构相近，可与OFDM共存。

可以说S C—F DE融合了OF DM 调制和单载波凋制的优点，又克服了两者的不足，具有很好的应用前景。

4G通讯技术研究现状

目前世界发送国家都正在积极进行4G技术规格的研究制定，以期在全球4G规格制定中享有发言权：

美国A T&T公司已在实验室中研究第四代移动通讯技术，其研究目的是进步蜂窝电话和其他移动装置无线访问因特网的速率。目前已推出了4G Access网络，它能配合目前的EDGE 技术进行上传，并利用宽带OFDM技术进行下载。

瑞典爱立信公司已开始进行第四代移动通讯标准的研究，并着手研制第四代移动通讯系统。预计在2011年正式投进运营，2012年奥运会就可应用。已研究出的“4G眼镜”2011年也将进入市场。

日本的DoCoMo移动通讯公司也已在日本进行第四代移动通讯的研究，力图成为第四代移动通讯领头羊。DoCoMo计划在2006年推出第四代移动通讯系统，在2010年左右首度推出4G业务，并意图使它成为全球的标准。

韩国政府将斥资1350亿韩元，用于4G通讯系统的开发。这些资金将主要用于高速信息包传输技术、固定无线通讯设备以及移动软件开发和下一代网络工艺上。

参考文献：

[1] 王兴刚，纪海春《移动通信技术发展展望》

[2] 梁璟，贾崇《第四代移动通信的核心技术O FDM及SC— FD》

[3] 周云鹏《“ 第四代移动通信技术”4G概述》

[4] 金涛，王晶《移动通信技术的发展分析》

[5] Internet.