第8章 第四代(4G)移动通信系统

8.1 4G概述 LTE-Advanced，正式名称为Further Advancements
for E-UTRA，是LTE系统的继续演进。LTE-Advanced是一 个向后兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命， 相当于HSPA和WCDMA这样的关系。LTE-Advanced的相关特 性有：宽带100MHz；峰值速率上行1Gbps，上行500Mbps； 峰值频谱效率下行30bps/Hz，上行15bps/Hz；针对室内环 境进行优化；有效支持新频段和大宽带应用；峰值速率大 幅提高，频谱效率有效改进。
第8章 第四代（4G） 移动通信系统
8.1
4G概述
8.2
4G的网络架构
8.3
4G的关键技术
8.4
4G的业务应用
8.5 4G的无线网络规划与优化
2013年12月4日，中华人民共和国工业和信息化部发布公 告，向中国移动、中国电信和中国联通颁发“LTE/第四代数字 蜂窝移动通信业务（TD-LTE）”经营许可，4G牌照的发放，意 味着4G网络、终端、业务都进入正式商用阶段，标志着我国正 式进入4G时代。
8.1
4G概述
8.1ຫໍສະໝຸດ Baidu4G概述
4G是相对于3G的下一代通信网络。实际上，4G 在开始阶段也是由众多自主技术提供商和电信运营 商合力推出的，技术和效果也参差不齐。国际电信 联盟（ITU）定义了4G的标准——符合100Mbps传输 数据的速度。达到这个标准的通信技术，理论上都 可以称之为4G。不过由于这个极限峰值的传输速度 要建立在大于20MHz带宽系统上，所以ITU将LTETDD、LTE-FDD、WiMAX，以及HSPA+四种技术都定义 为4G的范畴。
4G又称为宽带接入和分布网络，具有超过2Mbit/s的数据 传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动 光带系统和互操作的广播网络（基于地面和卫星系统）。与已 有的数字移动通信系统相比，4G通信系统具有更高的数据速率 和传输质量；更好的业务质量（QoS），更高的频谱利用率， 更高的安全性、智能性和灵活性；可以容纳更多的用户，支持 包括非对称性业务在内的多种业务；能实现全球范围内多个移 动网络和无线网络间的无缝漫游，包括网络无缝、中断无缝和 内容无缝。
✓ FDD-LTE(Frequency Division Duplexing Long Term Evolution)是LTE技术中的FDD(Frequency Division Duplexing）频分双工模式。FDD-LTE上行理论速率为 40Mb/s，下行理论速率为150Mb/s。由于无线技术的差异、 使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素，FDD-LTE的 标准化与产业发展都领先于TD-LTE。FDD-LTE已成为当前 世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的 一种4G标准。2019全球共有285个运营商在超过93个国家 部署FDD制式的4G网络。到2019年12月份为止，采用TDD 制式的4G网络大概20个国家，其中完全采用TDD制式的4G 网络有13张，还有12个混合网；采用FDD制式的大概有92 个国家，有244张网，整体情况是FDD-LTE网络占95%， TD-LTE网络占5%。
8.1 4G概述
值得注意的是，它其实不符合国际电信联盟对 下一代无线通讯的标准（IMT-Advanced）定义， 只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟 对4G的要求。3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）在 多址方式方面选择了下行采用OFDMA，上行采用 SC-FDMA（单载波频分多址），舍弃了3G核心技术 CDMA。LTE系统在性能和数据速率上有所提高，在 系统容量和覆盖率上进行提升，不管在用户面或 是控制面上都减小了时延，支持更多的业务类型， 在建设和运营方面都降低了成本。
将TD-LTE与FDD-LTE对比可以知：TD-LTE省资源而FDD-LTE 的速度快。正因如此，TD-LTE 适合热点区域覆盖，FDDLTE适合广域覆盖。
8.1 4G概述
LTE（Long Term Evolution，长期演进）项目 是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术， 采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的标准。主 要特点是在20MHz频谱宽带下能够提供下行 100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，相对于3G 网络大大的提高了小区的容量，同时将网络延迟 大大降低：内部单向传输时延低于5ms，控制平面 从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻 留状态到激活状态的迁移时间小于100ms。并且这 一标准也是3GPP长期演进项目。
8.1 4G概述 LTE主要是以实现为用户提供更高的数据速率、更高的
小区容量、更低的时延、降低成本为目的。于是，3GPP对 LTE网络的总体设计目标是具有高数据率、低时延和基于 全分组的移动通信系统，具体目标主要可以概述为：
①灵活的频谱带宽配置 ②更快的小区边缘传输速率 ③在20MHz频谱宽带下实现上行50Mb/s和下行100Mb/s 的峰值速率 ④更低的时延，用户面时延低于5ms，控制面时延低于 100ms ⑤增强对多媒体广播和多播业务的支持 ⑥采用基于全分组的包交换，提高频谱利用率 ⑦实现与其他通信系统的共存
8.1.1 4G的两种制式
严格的讲，LTE作为3.9G移动互联网技术，那么LTEAdvanced作为4G标准更加确切一些。LTE-Advanced的入围， 包含TDD和FDD两种制式。 ✓ TD-LTE（Time Division Long Term Evolution）是LTE
技术中的TDD(Time Division Duplexing)时分双工模式。 该技术由上海贝尔、诺基亚西门子通信、大唐电信、华 为技术、中兴通讯、中国移动、高通、ST-Ericsson等业 者共同开发。TD-LTE上行理论速率为50Mb/s，下行理论 速率为100Mb/s。在这里指出的是TD-LTE只是一个品牌， 它的实质是LTE-TDD。