第四代移动通信的发展趋势

第一篇：第四代移动通信的发展趋势

对第四代移动通信技术（4G）的学习和认识

前言：

2013年12月4日下午，工业和信息化部正式发放4G牌照，宣告我国通信行业进入4G时代。如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话，那么未来的4G通信却给了人们真正的沟通自由，并彻底改变人们的生活方式甚至社会形态。移动通信已经经历了三代发展历程，每一代的发展都基于技术的突破和观念的创新。第一代移动通信从发明蜂窝概念开始，通过频率复用增大了系统容量，实现了语音移动通信；第二代移动通信用数字技术取代模拟技术，增加了数据业务；第三代移动通信的频带利用率更高，每用户比特速率更大，并使移动通信与Internet进一步融合，为移动中的人们提供广泛的基于ip的多媒体业务。未来移动通信的目标是为每个人提供综合的广带业务，并在业务获得及网络性能上提供前所未有的灵活性。

关键词：第四代移动通信关键技术 移动通信发展历程：

移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技术的发展，特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展，移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来，移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。目前移动通信已成为当代通信领域内的发展潜力最大、市场前景最广的热点技术。全球已具有相当规模的移动通信标准有GSM、CDMA和TDMA三大分支，每个分支都在抢占市场。回顾移动通信的发展历程，移动通信的发展大致经历了以下几个发展阶段：

1、第一代移动通信技术（1G）

第一代移动通信技术简称1G，技术种类为AMPS，也就是类比式移动电话系统，是最早期的移动电话系统，它的传输速率无法提供资料传输，主要是提供一般语音通讯服务。例如大哥大。1G主要采用的是模拟技术和频分多址（FDMA）技术。由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途温游，只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信技术有多种制式，我国主要采用的是TACS。第一代移动通信技术有很多不足之处，比如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游等。

2、第二代移动通信技术（2G）

第二代移动通信技术简称2G，语音加低速数据业务，基本是电话和短信。主要采用的是数字的时分多址（TDMA）技术和码分多址（CDMA）技术。主要业务是语音，其主特性是提供数字化的话音业务及低速数据业务。它克服了模拟移动通信系统的弱点，话音质量、保密性能得到大的提高，并可进行省内、省际自动漫游。第二代移动通信替代第一代移动通信系统完成模拟技术向数字技术的转变，但由于第二代采用不同的制式，移动通信标准不统一，用户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游，因而无法进行全球漫游，由于第二代数字移动通信系统带宽有限，限制了数据业务的应用，也无法实现高速率的业务如移动的多媒体业务。

3、第三代移动通信技术（3G）

与从前以模拟技术为代表的第一代和目前大部分还在使用的第二代移动通信技术相比，3G将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达5MHz以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入Internet。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另个主要特点。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率。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信服务。但第三代移动通信仍是基于地面、标准不的区域性通信系统。虽然第三代移动通信可以比现有传输率快上千倍，但是未来仍无法满足多媒体的通信需求。第四代移动通信技术（4G）简介

4G是第四代移动通讯技术的简称，G是generation（一代）的简称。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过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、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准具有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时，数据采集、远程控制等综合功能。此外，对全速移动用户能提供150 Mb／s的高质量影像服务，将首次实现三维图像的高质量传输。他包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络（基于地面和卫星系统）。其广带无线局域网（WLAN）能与B-ISDN和ATM兼容，实现广带多媒体通信，形成综合广带通信网（IBCN），他还能提供信息之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。

第四代移动通信技术产生的背景

随着人们的生活空间、活动空间和参与领域在不断地扩大，对手机的功能要求，已不仅仅是对话和通信，还有许许多多其他方面的功能。要实现这些功能，就必须要有新型的通信技术来做保证，在这种情况下各种新兴的通信技术就应运而生了，但是，因为各个通信商家的利益得不到很好的协调，这些新兴的通信技术如今被分化成了三大阵营。然而，统一的呼声在业界仍然留存，希望在未来能够统一。这种趋势迫使人们考虑新一代的系统，它能在所有的环境和各种移动状态中传送无线多媒体服务，满足用户服务质量(QoS)的要求。

从移动通信系统数据传输速率的比较来看，第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数字式移动通信系统传输速率也只有9.6kbit/s，最高可达32kbit/s，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbit/s；预计，第四代移动通信技术可以达到10Mbit/s至20Mbit/s。虽然第三代移动通信技术可以比现有传输速率快上千倍，但是未来仍无法满足多媒体的通信需求，第四代移动通信技术的提出便是希望能满足更大的频宽需求。

第四代移动通信技术与第三代移动通信技术都是为未来无线通信服务的，将多媒体包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，我们暂时将第四代移动通信技术称之为“多媒体移动通信(Multi-Mobile Communication)”，通常也简称为4G。第四代移动通信不仅是为了因应用户数的增加，更重要的是，必须要因应多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。总的来说，必须可以容纳庞大的用户数、改善现有通信品质以及达到高速数据传输的要求。第四代移动通信系统在业务、功能、频带上都将不同于第三代系统，第四代移动通信的概念也可称为宽带接入和分布式网络，具有非对称的超过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、移动宽带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)。另外，第四代移动通信将在不同的固定和无线平台和跨越不同频带的网络运行中提供无线服务，可以在任何地方宽带接入因特网，包含卫星通信，能提供信息通信之外的定位、数据采集、远程控制等综合功能。同时，第四代移动通信系统将是多功能集成的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。

可以肯定的是，随着互联网高速发展4G也会继续高速发展；电脑日趋小型化、简便化，最终将所有技术整合为一个类似PDA的产品；卫星通信和空间技术会成为常用技术。而移动通信应用的相关技术，如更高频宽的应用、智能信号处理技术、业务功能综合能力、网络技术及卫星技术等亦急速发展。第四代移动通信系统技术与第三代移动通信系统技术相比，除了通信速度大为提高之外,还可以借助IP进行通话。第四代移动通信技术的国际标准化作业,将由国际电联的无线部门负责实施。如今，第四代蜂窝网络技术（4G）正向人们走来，它提供的移动数据通信速率可达100Mbps甚至更高。

3G不成熟导致4G出台，3G技术发展至今仍不是很成熟。目前，3G还缺乏全球统一标准，即使是在美国，也存在三种互不兼容的规范；3G所运用的语音交换架构仍承袭了第二代（2G）的电路交换，而不是纯IP方式；被人们炒得沸沸扬扬的流媒体（视频）应用也不尽如人意——犹如放幻灯片；更为重要的一点是，它的数据传输率只接近于普通拨号接入的水平，更赶不上DSL。

3G开发之初，人们对其数据通信功能寄予厚望，但事实上开发3G主要受经济因素的驱动，即为了尽早推向市场，容纳更多的窄带语音应用。迄今为止，人们仍视推出的3G系统为测试版本，很多功能没能真正实现，3G也无法做到当初开发人员对它的功能性要求。如今3G的数据传输率已有所提高，但要快速传输较大的电子邮件附件，仍然不具备足够的带宽，更不可能实现蜂窝电话开发商早期所宣扬的，以广播电视的质量提供流式音/视频服务。有别于以往的无线通信系统，4G将能够提供全息录音、远程控制卡以及移动虚拟现实等功能。4G将不仅仅应用于蜂窝电话通信领域，日本及欧洲一些移动运营商正在开发相关增值服务，而美国的固定无线通信服务商则试图通过改变网络灵活性向4G过渡。另外，4G将融合新型无线LAN技术，因为无线LAN技术提供的速率已接近4G的水平。4G可以是移动宽带系统（MBS）虽然人们现在才谈论4G，但对其酝酿开发却是十多前年的事。欧洲早在上世纪90年代就在进行相关研究，现在的核心问题是如何开发更高数据传输率的技术，以适应未来移动通信的需求。目前，最先进的4G方案是在欧盟领导下由众多公司和大学协作开发的移动宽带系统（MBS）。MBS的目标是使蜂窝系统具备低时延、高QoS保证，数据传输率达到OC-3（155M）的水平，比现行速率要快数千倍。

目前正在推广使用和进一步研制中的4G通信将具有以下特征：

（一）通信速度更快

由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估，第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s，最高可以达到100Mbit/s。理论上能以100M的速度下载，以20M的速度上传。从目前全球范围4G网络测试和运行的结果看，4G网络速度大致可比3G网络快10倍，意味着能够传输高质量视频图像，与高清晰度电视不相上下。网络频谱宽运营商在3G通信网络的基础上进行了大幅度的改造和研究，以求4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统高出许多，预计相当于3G网络的20倍。

（二）网络频谱更宽

要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度，通信运营商必须在3G通信网络的基础上对其进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于WCDMA 3G网络的20倍。

（三）多种业务的完整融合

个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体，满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全，面向不同用户要求，更富有个性化。

（四）智能性能更高

第四代移动通信的智能性更高，表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化。

（五）兼容性能更平滑 技术融合强

4G不再局限于电信行业，还可以应用于金融、医疗、教育、交通等行业，使局域网、互联网、电信网、广播网、卫星网等能够融为一体组成一个通播网，无论使用什么终端，都可享受高品质的信息服务，向宽带无线化和无线宽带化演进.要使4G通信尽快地被人们接受，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，4G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2G、3G平稳过渡等特点。

（六）实现更高质量的多媒体通信

4G通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频的信道传送出去，为此4G也称为“多媒体移动通信”。增值服务多。3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，4G则以正交多任务分频技术(OFDM)最受瞩目，利用这种技术可以实现例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增值服务。

（七）通信费用更加便宜

由于4G通信解决了与3G的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，因此4G通信部署起来就容易、迅速得多。同时在建设4G通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运营成本。不过现阶段的4G资费高还是遭到了吐槽：一晚忘关连接 房子就得归移动 4G移动通信主要技术要求：

（1）通信速度提高，数据率超过UMTS，上网速率从2 Mb／s提高到100 Mb／s。

（2）以移动数据为主面向Internet大范围覆盖高速移动通信网络，改变了以传统移动电话业务为主设计移动通信网络的设计观念。

（3）采用多天线或分布天线的系统结构及终端形式，支持手机互助功能，采用可穿戴无线电，可下载无线电等新技术。

（4）发射功率比现有移动通信系统降低10～100倍，能够较好地解决电磁干扰问题。

（5）支持更为丰富的移动通信业务，包括高分辨率实时图像业务、会议电视虚拟现实业务等，使用户在任何地方可以获得任何所需的信息服务，且服务质量得到保证。

第四代移动通信技术是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。4G移动通信系统中的关键技术

1、定位技术

定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法，它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式，在4G移动通信系统中，移动终端可能在不同系统（平台）间进行移动通信。因此，对移动终端的定位和跟踪，是实现移动终端在不同系统（平台）间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。

2、切换技术

切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在4G通信系统中，切换技术的适用范围更为广泛，并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。

3、软件无线电技术

在4G移动通信系统中，软件将会变得非常繁杂。为此，专家们提议引入软件无线电技术，将其作为从第二代移动通信通向第三代和第四代移动通信的桥梁。软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线，即将A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端，利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。它旨在建立一个无线电通信平台，在平台上运行各种软件系统，以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。因此，应用软件无线电技术，一个移动终端，就可以实现在不同系统和平台之间，畅通无阻的使用。目前比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各类无线电通信系统的一种开放式结构的技术。通过不同软件程序，在硬件平台上实现在不同系统中利用单一终端漫游。其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器，尽可能多地用软件来定义无线功能。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件等。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件（DSPH）、现场可编程器件（FPGA）、数字信号处理（DSP）等。

4、智能天线(SA)与多入多出天线(MIMO)技术

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。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，这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发，同时，通过基带数字信号处理器，对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形。目前，智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优，但相对而言各种算法均存在所需数据量，计算量大，信道模型简单，收敛速度较慢，在某些情况下甚至可能出现错误收敛等缺点，实际信道条件下，当干扰较多、多径严重，特别是信道快速时变时，很难对某一用户进行实时跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下，全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖，各组权值对应的波束有不同的主瓣指向，相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠，接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式，与自适应方式相比它显然更容易实现，是未来智能天线技术发展的方向。

多入多出天线MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)系统，该技术最早是由马克尼（Guglielmo Marconi）于1908年提出的，它利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-Input Single-Output)系统，MIMO还可以包括SIMO(Sin gle-Input Multi-ple-Output)系统和MISO(Multiple-Input Single-Output)系统。信道容量随着天线数量的增大而线性增大，利用MIMO信道可成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。

利用MIMO技术可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。前者是利用MIMO信道提供的空间复用增益，后者是利用MIMO信道提供的空间分集增益。实现空间复用增益的算法主要有贝尔实验室的BLAST算法、ZF算法、MMSE算法、ML算法。ML算法具有很好的译码性能，但是复杂度比较大，对于实时性要求较高的无线通信不能满足要求。ZF算法简单容易实现，但是对信道的信噪比要求较高。性能和复杂度最优的就是BLAST算法。该算法实际上是使用ZF算法加上干扰删除技术得出的。目前MIMO技术领域另一个研究热点就是空时编码。常见的空时码有空时块码、空时格码。空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集，从而降低信道误码率。MIMO系统在一定程度上可以利用传播中多径分量，也就是说MIMO可以抗多径衰落，但是对于频率选择性深衰落，MIMO系统依然是无能为力。目前解决MIMO系统中的频率选择性衰落的方案一般是利用均衡技术，还有一种是利用OFDM。大多数研究人员认为OFDM技术是4G的核心技术，4G需要极高频谱利用率的技术，而OFDM提高频谱利用率的作用毕竟是有限的，在OFDM的基础上合理开发空间资源，也就是MIMO+OFDM，可以提供更高的数据传输速率。另外ODFM由于码率低和加入了时间保护间隔而具有极强的抗多径干扰能力。由于多径时延小于保护间隔，所以系统不受码间干扰的困扰，这就允许单频网络(SFN)可以用于宽带OFDM系统，依靠多天线来实现，即采用由大量低功率发射机组成的发射机阵列消除阴影效应，来实现完全覆盖。

5、交互干扰抑制和多用户识别

待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分，它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动电话系统，消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰，确保接收讥的高质量接收信号。这种组合将满足更大用户容量的需求，还能增加覆盖范围，交互干扰抑制和多用户识别两种技术的组合将大大减少网络基础设施的部署，确保业务质量的改善。

6、可重构性/自愈网络

当智能处理器用在4G无线网络时，它们将能够处理节点故障或基站超载。网络各部分采用基于知识解答装置，将能够纠正网络故障，这种基于知识解答装置安放在无线网络控制器上。

7、新的调制和信号传输技术

在高频段进行高速移动通信，将面临严重的选频衰落（frequency-selective fading）。为提高信号性能，研究和发展智能调制和解调技术，来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术（OFDM）、自适应均衡器等。另一方面，采用TPC、Rake扩频接收、跳频、FEC（如AQR和Turbo编码）等技术，来获取更好的信号能量噪声比。

8、信道传输

频谱资源是一种有限的资源，在4G系统中，我们一方面要采用有效的措施提高频谱利用率，另一方面我们要开发新的频谱资源。因此，研究高频段宽带信号传输特性就变得非常重要。欧洲的AWACS项目研究宽带无线接入系统在17-19GHz频段内的传输特性；SAMBA项目研究接入系统在30-40GHz频段内的传输特性；MEDIAN项目研究宽带无线接入系统在69GHz频段内的传输特性。

9、系统管理资源

在高速移动通信手统中，不仅频率资源限制移动用户信号的传输速率，而且基站和终端的发射功率也限制了用户的传输速率，因此，采用一种好的无线资源管理策略，它可以检测可用的资源以及信号的质量，然后根据不同用户、不同业务质量要求动态的分配频率资源和信号发射功率，这样可以大大提高系统的性能。4G的技术特点

4G是多功能集成宽带移动通信系统，比3G更接近于个人通信。其特点主要有：（1）高速率。4G的信息传输速率要比3G高一个等级，从2Mbit/s提高到10Mbit/s。

（2）灵活性强。4G拟采用智能技术，可自适应地进行资源分配。采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常收发。有很强的智能性、适应性和灵活性。（3）兼容性好。目前ITU承认的、已有相当规模的移动通信标准有GSM、CDMA和TDMA三大分支，可通过4G标准的制定来解决兼容问题。

（4）用户共存性。4G能根据网络的状况和信道条件进行自适应处理，使低、高速用户和各种用户设备能够并存与互通从而满足多类型用户的需求。

（5）业务多样性。未来通信中所需的是多媒体通信：个人通信、信息系统、广播和娱乐等将结合成一个整体。4G能提供各种标准的通信业务，满足宽带和综合多种业务需求。（6）技术基础较好。4G将以几项突破性技术为基础，如OFDM、无线接入、软件无线电等，能大幅提高频率使用效率和系统可实现性。

（7）随时随地的移动接入。4G利用无线接入技术，提供话音、高速信息业务、广播及娱乐等多媒体业务接入方式，用户可随时随地接入系统。（8）自治的网络结构。4G网络将是一个完全自治、自适应的网络。可自动管理、动态改变自己的结构以满足系统变化和发展的要求。4G的网络体系结构

4G系统针对各种不同业务的接入系统，通过多媒体接入连接到基于IP的核心网中。基于IP技术的网络结构使用户可实现在3G、4G、WLAN及固定网间无缝漫游。4G网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，中间环境层的功能有网络服务质量映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，使发展和提供新的服务变得更容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带，这一服务能自适应于多个无线标准及多模终端，跨越多个运营商和服务商，提供更大范围服务。4G网络有如下特征：

（1）支持现有的系统和将来系统通用接入的基础结构；

（2）与Internet集成统一，移动通信网仅仅作为一个无线接入网；（3）具有开放、灵活的结构，易于扩展；

（4）是一个可重构的、自组织的、自适应网络；

（5）智能化的环境，个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体，满足用户的各种需求；

（6）用户在高速移动中，能够按需接入系统，并在不同系统无缝切换，传送高速多媒体业务数据；

（7）支持接入技术和网络技术各自独立发展。

第四代移动通信系统的网络体系结构可以由下而上分为：物理层、网络业务执行技术层、应用层等3层。物理网络层提供接入和选路功能；中间环路层作为桥接层提供QoS映射、地址转换、安全管理等。物理网络层与中间环路层之间也可以提供开放式接口，用于提供其他服务。4G应用

想象一下你正坐在绿树成荫的公园草坪上，用平板电脑看着流畅的高清电视。想象一下这时妈妈来电话了，你把节目暂停后转成和妈妈进行视频通话。第四代（4G）无线网络将提供了10倍的速度提升，这样的速度提升使得无线运营商将来会用与此类似的美好情景俘获你的想象力和银子，用新酷或者增强的应用来引诱你。实时移动视频

现在很多信号更强手机都配有能摄像的高级摄像头，这样的话把视频应用引入移动网络就不足为奇了。在初期大家可能只是简单的用Apple的iPhone或者使用基于Google Android系统的设备上传自家宝宝的一段视频。但也有专业的应用提供者，如QiK，提供支持手机到互联网的在线视频流服务，理论上可以把任何带着智能手机的人立刻变成现场新闻记者。尽管这样的服务不会吸引到所有的人，但专业的广播团队一定会在4G服务可用后转而用之。至少在理论上，正在建设的4G网络WiMax和LTE比起卫星的Trunk（端口汇聚）处理起广播级品质的数据来会成本更低且更快。开发者诺曼创新公司提供的基于WiMax的调制解调器，可以安装在专业的摄像机后部，这样就不需要现场有卫星连线了。

终端上自带前置摄像头的产品比如三星的新型MID，Mondi和即将推出的HTC EVO 4G（这两款产品都支持Clearwire或Sprint的WiMax网络），预示了使用Skype或OoVoo等服务的个人视频会议的蓬勃发展。由于Verizon近来在它的终端上支持了Skype，更多的人将会有可能使用这个流行的VoIP工具中的视频功能。在线游戏 我们认为游戏玩家们会对4G服务的速度和移动性有强烈的热情。长期来看，在线玩家有可能是4G WiFi路由器的最大用户群，像是Sprint的Overdrive和Clearwire的Clear Spot就是通过使用小型WiFi网络快速接收4G信号然后将其转到游戏终端。大部分的游戏平台都支持WiFi连接，你可以很容易地使用便携式调制解调器与5到8个（视你购买的调节解调器而定）不同的设备分享4G连接。在一些服务比如使用微软的Xbox Live上使用便携式的“口袋站点”路由器就可以玩转临时的游戏聚会，这是一个明显应用4G网络优势的方式。同时，4G网络对潜伏期的改善似乎也是专门为在线游戏定制的，因为对于在线游戏玩家来说更快的网络响应速度意味着生死（虚拟的）差异。Sprint HTC EVO 4G WiMax手机内装了WiFi路由器，它可以支持8个额外的设备，使得此款手机可以用做便携式宽带集线器来聚集游戏玩家。基于云计算的应用

使用扩容的4G网络将使得云计算--用于在线存储的数据和应用--比今天更加吸引人，尤其是对企业里的专业人员来说他们需要接入网上交易繁忙的应用，如Salesforce.com的CRM平台和很多实时合作平台。如果从云到移动设备的宽带传输的管道变大10倍，云服务对于移动用户来说在可靠性，功能性和安全性方面都会有显著的改善。

也许你并不认同Hulu和Netflix是基于云的视频服务，而且也许他们可能不管它叫做“云计算”，但各类的消费者都有可能大量的使用更加快速的无线连接在像Hulu.com和Netflix.com这样的站点看未删节的电视节目和电影。

很多大学已经在探索更多的能把4G网络和便携电脑或平板电脑，如Apple的iPad，进行融合方法来取代实物教科书。

杂志和报纸出版社希望4G连接和新产品的设计（如iPad）能使得他们对提供更多元素如视频和图片的高级内容收费，这就要求比3G连接更快的宽带连接以用于为电子书阅读器如Amazon的Kindle上传数字书籍。应用增强现实技术导航

Junaio为移动设备提供的增强现实技术。想象一个这样的场景：JunaioNavigation，通常都是和譬如Google Maps捆绑在一起的，是3G设备如iPhone里最流行的下载之一。有了4G网络中更好的带宽，导航应用的提供商们已经开始探索“现实技术”这个想法了，用了这个技术设备就可以使用电话的实时摄像头提供实时的视频数据和它的位置或GPS信息。终端用户获益范围从适度（比如有可以用你的手机看到最近的星巴克在那儿）到极强。举一个比较强的例子，想象一个可以有4G功能的头盔放映一装大楼建筑图到消防员的面罩上，这能帮助他们在充满烟雾的大楼里面找到通路。增强现实导航技术将可能在车载系统中更加流行和得到广泛的应用，如福特的Sync和通用的OnStar中。在车载系统中可以将增强现实技术应用和显示、天线、GPS系统和车内供电系统更好的集成。应急响应和远程医学

在FCC（联邦通信委员会）为它所提倡的独立4G网络破土动工第一批响应站之前，你就可以看到当地警察局，消防局和医疗机构把大笔的投资用于4G系统建设，其旨在提供更快更好且更廉价的医疗和紧急救援。

网络巨人Cisco和服务提供商AT&T已经在为卫生保健应用开发独特的工具和服务，使用4G网络的能力来迅速传输大文件（像是X光片），为医生远程监督和指导提供互动视频。4G部署的繁荣发展（相继会带来成本降低）也会使得农村社区更加容易的建设远程医疗中心，医生可以通过视频会议为病患“看”病。正运作着的政府补助金和刺激基金应该用于资助4G技术中这样的热心于公益的应用。手机 由于从3G到4G最大的改变在于带宽的提升，没有颠覆性的改变，因此手机从形态到功能也依旧会延续3G时代的特点。从现在已经上市的数款支持TD-LTE的4G手机来看，主要还是各厂商在3G时代主力产品的升级版，如三星NOTE2的LTE版、华为D2的LTE版，以及苹果的iPhone 5S等。当然，今后手机产品还是会有进步和变革，例如柔性屏幕手机等，但这些变化已经与通信技术的迭代无关。工信部网站已经公布了目前获得入网许可证的4G手机，其中既有大家熟悉的“苹果”，也有部分价格中低端的国产品牌手机。具体品牌有：苹果iPhone 5s、iPhone 5c，索尼、HTC、三星、LG、华为、中兴、酷派等。是否要换手机？

2013年9月，来自三星、索尼、中兴、华为的四款手机获得了TD-LTE入网许可。苹果发布的iPhone5S和iPhone5C也支持TD-LTE网络，部分国内的手机厂商也已开始生产4G手机，这些手机升级4G网络不用换号和换手机。其余不支持4G网络制式的大部分手机，想体验4G网络，或者使用4G上网伴侣(MiFi)，或者直接更换4G手机。实施4G通信，将可能遇到的一些困难

对于现在的人来说，未来的4G通信的确显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统，的确第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现大量令人头痛的技术问题，大概一点也不会使人们感到意外和奇怪，第四代无线通信网络存在的技术问题多和互联网有关，并且需要花费好几年的时间才能解决。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，将可能遇到下面的一些困难:(1)标准难以统一

虽然从理论上讲，3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。因此，开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题，而世界各大通信厂商将会对此一直在争论不休。

(2)技术难以实现

尽管未来的4G通信能够给人带来美好的明天，但是别指望立刻就能用上这种技术，大约还需要5年左右的时间这项技术才能发布。据研究这项技术的开发人员而言，要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。日本DoCoMo公司表示，为了解决这一问题，公司将对不同编码技术和传输技术进行测试。另外在移交方面存在的技术问题，使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。由于第四代无线通信网络的架构相当复杂，这一问题显得格外突出。不过，行业专家们表示，他们相信这一问题可以得到解决，但需要一定的时间。(3)容量受到限制

人们对未来的4G通信的印象最深的莫过于它的通信传输速度将会得到极大提升，从理论上说其所谓的每秒100MB的宽带速度，比目前手机信息传输速度每秒10KB要快1万多倍，但手机的速度将受到通信系统容量的限制，如系统容量有限，手机用户越多，速度就越慢。据有关行家分析，4G手机将很难达到其理论速度。如果速度上不去，4G手机就要大打折扣。(4)市场难以消化

有专家预测在10年以后，第三代移动通信的多媒体服务将进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统，第三代技术仍然在缓慢地进入市场，到那时整个行业正在消化吸收第三代技术，对于第四代移动通信系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。另外，在过渡过程中，如果4G通信因为系统或终端的短缺而导致延迟的话，那么号称5G的技术随时都有可能威胁到4G的赢利计划，此时4G漫长的投资回收和赢利计划将变得异常的脆弱。(5)设施难以更新

在部署4G通信网络系统之前，覆盖全球的大部分无线基础设施都是基于第三代移动通信系统建立的，如果要向第四代通信技术转移的话，那么全球的许多无线基础设施都需要经历着大量的变化和更新，这种变化和更新势必减缓4G通信技术全面进入市场、占领市场的速度。而且到那时，还必须要求3G通信终端升级到能进行更高速数据传输及支持4G通信各项数据业务的4G终端，也就是说4G通信终端要能在4G通信网络建成后及时提供，不能让通信终端的生产滞后于网络建设。但根据目前的事实来看，在4G通信技术全面进入商用之日算起的二三年后，消费者才有望用上性能稳定的4G通信手机。

(6)其他相关困难

因为手机的功能越来越强大，而无线通信网络也变得越来越复杂，同样4G通信在功能日益增多的同时，它的建设和开发也将会遇到比以前系统建设更多的困难和麻烦。例如每一种新的设备和技术推出时，其后的软件设计和开发必须及时能跟上步伐，才能使新的设备和技术得到很快推广和应用，但遗憾的是4G通信目前还只处于研究和开发阶段，具体的设备和用到的技术还没有完全成型，因此对应的软件开发也将会遇到困难；另外费率和计费方式对于4G通信的移动数据市场的发展尤为重要，例如WAP手机推出后，用户花了很多的连接时间才能获得信息，而按时间及信息内容的收费方式使用户难以承受，因此必须及早慎重研究基于4G通信的收费系统，以利于市场发展。还有4G通信不仅需要区分语音流量和互联网数据，还需要具备能到数据传输速度很慢的第三代无线通信网络上平稳使用的性能，这就需要通信营运商们必须能找到一个很好的解决这些问题的方法，而要解决办法就必须首先在大量不同的设备上精确执行4G规范，要做到这一点，也需要花费好几年的时间。况且到了4G通信真正开始推行时，熟悉4G通信业务的经验和专门技术人才还不多，这样同样也会延缓4G通信在市场上迅速推广的速度，因此到时对于设计、安装、运营、维护4G通信的专门技术人员还须早日进行培训。

4G是人类有史以来最复杂的技术系统。要顺利全面地实施4G通信，还将遇到一些困难，其发展将面临极大的市场压力。目前世界发达国家正积极进行4G技术规格的研究制定，研究包括网络结构、用户切换和漫游等移动环境下的系统实施方案，从而实现用户的大范围移动。从4G的核心技术OFDM来看，其面临很好的机遇，因为OFDM已经获得了许多通信业界巨头的一致支持，其中包括朗讯、思科、飞利浦半导体和诺基亚。而且在这些公司最近的宣传中，都列举了OFDM优越于CDMA的种种特点，并显示了他们对OFDM成为第四代移动通信最终标准的强烈信心。思科公司在购并了硅谷的技术公司Clarity Corporation而获得了其所有的VOFDM（矢量正交频分复用）专利之后，对外界宣称，已经生产出了具有U-NII波段和MMDS架构的设备，并作好了上市销售的准备。在欧洲地区，无线本地环路与数字音讯广播已针对其室内应用而进行相关的研发，测试项目包括10Mbit/s与MPEG影像传输应用，而第四代移动通信技术则将会是现有两项研发技术的延伸，先从室内技术开始，再逐渐扩展到室外的移动通信网路。目前第四代移动通信的频段尚未被讨论与制订，不过原则上将会是以高频段频谱为主，另外也将会使用到微波相关的技术与频段。据有关专家预测：这种以宽带、接入因特网、具有多种综合功能的第四代移动通信系统，很可能到2010年就会出现相关的实验系统和手机模型。当然，也应当看到，OFDM的成型技术产品还远不及CDMA那样丰富，目前只是在DSL(数字用户线)环境下的应用有了相当的规模，在此领域的应用也并不能在很大程度上体现OFDM性能上的过人之处。而且，在技术上仍存在不少问题。有专家提出对4G系统进行电磁兼容性（EMC）和对于人体的危害评估是极其重要的，尤其是高频段像毫米波和微米波这样的频率。也有不少业内人士认为，尽管第四代移动通信技术有着比3G更强的优越性，可要是把4G投入到实际应用，需要对现有的移动通信基础设施进行更新改造，这将会引发一系列的资金、观念（3G尚未商用，4G更是遥遥无期）等问题，从而在一定程度上会减缓4G正式进入市场的速度。我们相信，在不久的将来4G在业务、功能、频宽上均有别于3G，应该将会是将所有无线服务综合在一起，能在任何地方接入因特网，包括定位定时、数据收集、远程控制等功能。移动无线因特网会是无边无际，而预计两年后3G的传输速度上限2Mbit/s很可能会到达饱和。所以4G将会是多功能集成的宽带移动通信系统，是宽带接入IP的系统，是新一代的移动通信系统。

第二篇：第四代移动通信

第四代移动通信

最近在腾讯网上看到了关于中国的第4G移动通信（TD—LTE）的反应就是我至少应该知道4G讲的是什么事情，我的演讲主要分为3个大部分，即：中国4G的发展理念4G在中国以及外国的发展

34G具体用到的技术

一第四代移动通信的概念

4G（第四代移动通信技术)的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mb/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、移动宽带系统和交互式广播网络。第4G移动通信标准比第三代标准具有高数据率、高频谱利用率、低发射功率、灵活业务支撑能力等优点。第4G移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第4G移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。这也是就是中国现在大力推广IPv6，希望在以后的竞争中能取得发言权。

中国现在采用的是TD-LTE 即 Time Division Long Term Evolution（分时长期演进），是由阿尔卡特-朗讯、诺基亚西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通讯、中国移动等业者，所共同开发的第四代（4G）移动通信技术与标准。TDD即时分双工(Time Division Duplexing)，是移动通信技术使用的双工技术之一，与FDD相对应。TD-LTE是TDD版本的LTE的技术，FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。TD-LTE使用的关键技术就是OFDM，也就是正交频分复用。

二4G国和中国的发展

目前LTE仍处于商用启动期，国际市场已于2011年率先启动商用，至今已有7家国际运营商正式商用，已公布9个商用合同，15家运营商公布了商用计划。全球LTE基站数2011年为9000个，预计2012年将达到3万个。

在国外的发展：

瑞典启动首个LTE站点

2010年5月25日，爱立信和瑞典运营商TeliaSonera在斯德哥尔摩启动全球首个LTE商用站点，标志着在实现移动数字高速公路方面迈出了重要一步.TeliaSonera宣布部署全球首个LTE商用站点。作为2010年正式启动的商用网络中的一部分，该站点的启动毫无疑问为全球LTE的发展提供了良好的范本，该站点的揭幕表明LTE不再遥不可及，而是已经成为了现实。

日本发放LTE牌照

日本正式发放LTE牌照2009年5月7日日本总务省发放了4个LTE牌照。日本几大移动运营商NTT Docomo、软银移动、KDDI和e-Mobile公司没有悬念地都获得了LTE牌照。

Verizon在美国LTE商用

由Verizon Communications与沃达丰公司共同组建的Verizon Wireless公司已经在2009年选定爱立信与阿尔卡特朗讯作为首要网络供应商，支持其在美国启动LTE网络部署。此前，Verizon已与沃达丰携手在美国及欧洲进行业界领先的LTE网络试验。这两家入选的设备厂商将为Verizon Wireless部署网络基础设施，使其能够率先在美国推出商用LTE服务。中国的发展：

TD-LTE规模技术试验自2010年底启动后，分为单模阶段和多模阶段。前者面向技术产业成熟和单模终端的可商用能力验证，并已于2011年第四季度完成；而面向网络运营和多模终端的测试也即将在本月结束。

今年3月底在浙江杭州启动TD-LTE体验活动，乘坐B1快速公交车的乘客，只要带上具备WiFi功能的智能手机、平板电脑、笔记本电脑，就能免费体验高达30M的TD-LTE上网体验。

而中国移动已经开始在深圳进行TD-LTE的试用，随着中国移动TD-LTE二阶段规模试验将在5月中旬结束，接下来TD-LTE将进入扩大规模试验阶段。中国移动下半年将在9个以上城市部署试验网。与此同时，杭州、深圳、北京、厦门等地积极试水试商用。

中国移动今年TD-LTE基站数将达2万个，新建站点与已有站点升级并存。同时打造融合多模多频段终端，联合国际运营商研究和构建新型数据漫游，并在香港率先实现LTE TDD/FDD商用服务。

经过验证，TD-LTE与LTE FDD在用户速率、时延、覆盖等方面的性能基本相当。端到端产品基本完备，成熟度与FDD商用初期相当，包括系统产业、芯片和终端产业以及测试仪表等。其中数据类终端达到或接近商用水平，智能手机也将于2012年下半年推出。

三4g所使用的技术

* 定位技术：定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。在4G移动通信系统中，移动终端可能在不同系统(平台)间进行移动通信。因此，对移动终端的定位和跟踪，是实现移动终端在不同系统(平台)间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。这里面缺不了的就是移动终端与基站进行数据传输。

* 切换技术：切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动

通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在4G通信系统中，切换技术的适用范围更为广泛，并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。

v * 软件无线电技术：在4G移动通信系统中，软件将会变得非常繁杂。为此，专家们提议引入软件无线电技术，将其作为从第二代移动通信通向第三代和第4G移动通信的桥梁。软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线，即将 A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端，利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。它旨在建立一个无线电通信平台，在平台上运行各种软件系统，以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。因此，应用软件无线电技术，一个移动终端，就可以实现在不同系统和平台之间，畅通无阻的使用。目前比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。

在这个技术中就需要用到通信原理很多知识，将模拟信号抽样，量化，编码，转变为数字信号来进行传输，利用调幅，调频，调相进行调制，利用相干解调及其他方式进行解调，都是些基础性知识。

* 智能天线技术：智能天线具有抑制噪声、自动跟踪信号、智能化时空处理算法形成数字波束等功能。

* 无线电在光纤中的传输技术：在未来的通信系统中，光纤网将发挥十分重要的作用。可以利用光纤传送宽带无线电信号，与其他传输媒介相比，损耗很小。还可以用光纤传送包含多种业务的高频(60GHz)无线电信号。因此，利用光纤传输无线电信号，成为研究的一个重点。* 网络协议与安全：未来移动网络包含许多类型的通信网络，采用以软件连接和控制为主的方法进行网络互连。因此，无线接口协议成为4G移动通信网络的关键技术之一。同时，网络的安全问题，随着网络的扩展，也需高度重视。

* 传输技术：主要研究在高速率(＜20Mb/s)条件下，高速移动通信微波传输的性能；以及在高频段(如60GHz)室内信号多径传输性能。亚毫米波段传输信号，也是雨天等恶劣条件下，信号传输技术研究的重点之一。

传输过程中首要考虑的就是如何减少噪声，在实际的传输过程中，不会仅仅有加性噪声，还会有乘性噪声和其他各种噪声，这就需要多方面的考虑，来抑制噪声，提高信噪比。* 调制和信号传输技术：在高频段进行高速移动通信，将面临严重的选频衰落

(frequency-selective fading)。为提高信号性能，研究和发展智能调制和解调技术，来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术(OFDM)、自适应均衡器等。另一方面，采用跳频、AQR和Turbo编码等技术，来获取更好的信号能量噪声比(Eb/N0)。下行使用OFDMA，最高速率达到100Mbits/s,满足高速数据传输的要求；上行使用OFDM衍生技术SC-FDMA（单载波频分复用），在保证系统性能的同时能有效降低峰均比（PAPR），减小终端发射功率，延长使用时间,上行最大速率达到50Mbits/s；

*充分利用信道对称性等TDD的特性，在简化系统设计的同时提高系统性能；

第三篇：心得体会—第四代移动通信技术

心得体会

移动通信技术飞速发展，已经历了3个主要发展阶段。每一代的发展都是技术的突破和观念的创新。第一代起源于20世纪80年代，主要采用模拟和频分多址(FDMA)技术。第二代(2G)起源于90年代初期，主要采用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术。第三代移动通信系统(3G)可以提供更宽的频带，不仅传输话音，还能传输高速数据，从而提供快捷方便的无线应用。但是第三代移动 通信系统仍是基于地面标准不一的区域性通信系统,尽管其传输速率可高达2 Mb/s，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)的研究势在必行。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。未来的无线移动通信系统是覆盖全球的信息网络中的一部分，它将包括室内的无线LAN、室外的款待接入、智能传输系统(ITS）等。

一、第四代移动通信的定义

第四代移动通信技术可称为广带(Broadband)接入和分布网络，具有非对称超过2 Mb/s的数据传输能力，对全速移动用户能提供150 Mb/s的高质量影像服务，将首次实现三维图像的高质量传输。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)，集成不同模式的无线通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。其广带无线局域网(WLAN)能与B-ISDN和ATM兼容，实现广带多媒体通信，形成综合广带通信网(IBCN)，他还能提供信息之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。

二、第四代移动通信的要求和关键技术

其主要要求有：(1)通信速度提高，数据率超过UMTS，上网速率从2Mb/s提高到100Mb/s。(2)以移动数据为主面向Internet大范围覆盖高速移动通信网络，改变了以传统移动电话业务为主设计移动通信网络的设计观念。(3)采用多天线或分布天线的系统结构及终端形式，支持手机互助功能，采用可穿戴无线电，可下载无线电等新技术。(4)发射功率比现有移动通信系统降低10～100倍，能够较好地解决电磁干扰问题。(5)支持更为丰富的移动通信业务，包括高分辨率实时图像业务、会议电视虚拟现实业务。

技术方面：（1）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。（2）交换方式：3G保留了2G所使用的电路交换，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。（3）天线技术天线技术包括:智能天线、发射分集、MIMO等多种技术。其中的智能天线技术将在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。（4）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(频率和发射功率)是有限的且易阻塞，因此，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。无线QoS资源控制方式既能支持实时性应用，也能支持非实时性应用。（5）其他技术，如软件无线电等也将在4G中得到应用。

三、第四代移动通信面临的问题及部分解决办法

对于现在的人来说，未来的4G通信的确显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统，的确第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现大量令人头痛的技术问题，大概一点也不会使人们感到意外和奇怪，第四代无线通信网络存在的技术问题多和互联网有关，并且需要花费好几年的时间才能解决。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，将可能遇到下面的一些困难。

（1）标准难以统一：虽然从理论上讲，3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。因此，开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题，而世界各大通信厂商将会对此一直在争论不休。

（2）技术难以实现：尽管未来的4G通信能够给人带来美好的明天，但是别指望立刻就能用上这种技术，大约还需要5年左右的时间这项技术才能发布。据研究这项技术的开发人员而言，要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。日本DoCoMo公司表示，为了解决这一问题，公司将对不同编码技术和传输技术进行测试。另外在移交方面存在的技术问题，使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。由于第四代无线通信网络的架构相当复杂，这一问题显得格外突出。不过，行业专家们表示，他们相信这一问题可以得到解决，但需要一定的时间。在4G系统中，要开发新的频谱资源，提供频谱利用率并选择合适的传输技术，如多载波传输方式以及自适应均衡等技术来对抗频率选择性衰。利用RAKE接收、跳频以及Turbo码等技术来增强系统的性能，提高信干比；提高检测可用的资源以及信号质量、动态分配频率资源和信号发射功率、增加移动通信系统容量、降低信号发射功率；提高通信的覆盖范围，并支持多媒体通信、无线接入宽带固定网以及在不同系统之间的漫游等

（3）容量受到限制：人们对未来的4G通信的印象最深的莫过于它的通信传输速度将会得到极大提升，从理论上说其所谓的每秒100MB的宽带速度，比目前手机信息传输速度每秒10KB要快1万多倍，但手机的速度将受到通信系统容量的限制，如系统容量有限，手机用户越多，速度就越慢。据有关行家分析，4G手机将很难达到其理论速度。如果速度上不去，4G手机就要大打折扣。要解决这些问题，必须采用新的网络结构和管理路由优化方案，需要采用高效的发送和切换协议，这些协议必须能很好地解决数据丢失和延迟的问题。

（4）市场难以消化：有专家预测在10年以后，第三代移动通信的多媒体服务将进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统，第三代技术仍然在缓慢地进入市场，到那时整个行业正在消化吸收第三代技术，对于第四代移动通信系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。另外，在过渡过程中，如果4G通信因为系统或终端的短缺而导致延迟的话，那么号称5G的技术随时都有可能威胁到4G的赢利计划，此时4G漫长的投资回收和赢利计划将变得异常的脆弱。因此要加大4G网络的宣传，让人们提高对4G的认识，在使用3G的同时慢慢吸收和接受4G。

（5）设施难以更新：在部署4G通信网络系统之前，覆盖全球的大部分无线基础设施都是基于第三代移动通信系统建立的，如果要向第四代通信技术转移的话，那么全球的许多无线基础设施都需要经历着大量的变化和更新，这种变化和更新势必减缓4G通信技术全面进入市场、占领市场的速度。而且到那时，还必须要求3G通信终端升级到能进行更高速数据传输及支持4G通信各项数据业务的4G终端，也就是说4G通信终端要能在4G通信网络建成后及时提供，不能让通信终端的生产滞后于网络建设。但根据目前的事实来看，在4G通信技术全面进入商用之日算起的二三年后，消费者才有望用上性能稳定的4G通信手机。

但随着技术的发展、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。由于4G与1～3G相比具有通信速度更快，网络频谱更宽，通信更加灵活，智能性能更高，兼容性能更平滑等优点，4G将成为行业关注的焦点。相信不久的将来4G将一统移动通信的天下，产生巨大的社会效益和经济效益。

通过这场讲座《第四代移动通信技术》让我了解到在21世纪信息产业的巨大进步，对4G有了总体的了解。当今时代是信息化时代，社会需要多学科协同发展：如智能家居是采用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、嵌入式技术等，并融合个性化需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、地板采暖等有机地结合在一起。

第四篇：移动通信发展趋势

移动通信的发展往往都是现有技术的不足对满足客户需求的局限性来驱动的，也就是说它的发展是为了解决现存技术的局限性来更好地满足客户的需求。所以，未来移动通信将朝着以下六个方向发展：

1． 网络业务的数据化，分组化

无线数据业务的逐年增加，预示着无线数据成为移动通信的一个主要发展方向；移动通信演进的下一阶段是向无线数据乃至个人移动多媒体转移，这一进展已经开始，并将成为未来重要的增长点。

2． 网络技术的宽带化

无线传输速度的提高的一个重要的因素就是网络带宽，未来移动通信要想实现高速传输的目标就要朝着网络宽带化的方向发展。

3． 网络技术的智能化

移动网络由单纯地传递和交换信息，逐步向存储和处理信息的智能化发展，移动智能网由此而生。移动智能网是在移动网络中引人智能网功能实体，以完成对移动呼叫的智能控制的一种网络，是一种开放性的智能平台，它使电信业务经营者能够方便、快速、经济、有效地提供客户所需的各类电信新业务，使客户对网络有更强的控制功能，能够方便灵活地获取所需的信息。所以网络技术的智能化也是一个必然趋势。

4． 更高的频段

从第一代的模拟移动电话，到第二代的数字移动网络，再到将来的第三代移动通信系统，网络使用的无线频段遵循一种由低到高的发展趋势，所以未来比将朝着更高的频段进行利用。

5． 更有效利用频率无线电频率是一种宝贵资源。随着移动通信的飞速发展，频谱资源有限和移动用户急剧增加的矛盾越来越尖锐，出现了“频率严重短缺”的现象。解决频率拥挤问题的出路是采用各种频率有效利用技术和开发新频段。主要通过多信道共用、频率复用和波道窄带化等技术实现频率的有效利用。

6． 网络趋于融合、走向统一

第三代系统的主要目标是将包括卫星在内的所有网络融合为可以替代众多网络功能的统一系统，它能够提供宽带业务并实现全球无缝覆盖。

技术的发展、市场需求的变化、市场竞争的加剧以及市场管制政策的放松将使计算机网、电信网、电视网等加快融合为一体，宽带IP技术成为三网融合的支撑和结合点。未来的网络将向宽带化、智能化、个人化方向发展，形成统一的综合宽带通信网。

第五篇：浅谈关于移动通信发展趋势

浅谈关于移动通信发展趋势

摘要：21世纪移动通信技术和市场飞速发展，在新技术和市场需求的共同作用下，未来移动通信技术将呈现以下几大趋势：网络业务数据化、分组化，移动互联网逐步形成；网络技术数字化、宽带化；网络设备智能化、小型化；应用于更高的频段，有效利用频率；移动网络的综合化、全球化、个人化；各种网络的融合；高速率、高质量、低费用。这正是第四代（4G）移动通信技术发展的方法和目标。

关键词：第四代移动通信（4G）；正交频分复用；多模式终端

一、引言

移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技术的发展，特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展，移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来，移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。

回顾移动通信的发展历程，移动通信的发展大致经历了几个发展阶段：第一代移动通信技术主要指蜂窝式模拟移动通信，技术特征是蜂窝网络结构克服了大区制容量低、活动范围受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信，使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。第三代移动通信的主要特征是除了能提供第二代移动通信系统所拥有的各种优点，克服了其缺点外，还能够提供宽带多媒体业务，能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务，并能实现全球漫游。现在用的大多是第二代技术，第三代技术还不太成功，但已有了第四代技术的设想。第四代移动通信系统（4G）标准比第三代具有更多的功能。

二、4G移动通信简介

第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过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、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准拥有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。目前正在开发和研制中的4G通信将具有以下特征：

（一）通信速度更快

由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估，第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s，最高可以达到100Mbit/s。

（二）网络频谱更宽

要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度，通信运营商必须在3G通信网络的基础上对其进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G

网络的20倍。

（三）多种业务的完整融合

个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体，满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全，面向不同用户要求，更富有个性化。而且4G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4G终端。

（四）智能性能更高

第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，更重要的是4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如，4G手机将能根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机的主人。

（五）兼容性能更平滑

要使4G通信尽快地被人们接受，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，4G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2G、3G平稳过渡等特点。

（六）实现更高质量的多媒体通信

4G通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频的信道传送出去，为此4G也称为“多媒体移动通信”。

（七）通信费用更加便宜

由于4G通信不仅解决了与3G的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端通信技术，因此，相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易、迅速得多。同时在建设4G通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运营成本。

三、4G移动通信的接入系统

4G移动通信接入系统的显著特点是，智能化多模式终端（multi-modeterminal）基于公共平台，通过各种接技术，在各种网络系统（平台）之间实现无缝连接和协作。在4G移动通信中，各种专门的接入系统都基于一个公共平台，相互协作，以最优化的方式工作，来满足不同用户的通信需求。当多模式终端接入系统时，网络会自适应分配频带、给出最优化路由，以达到最佳通信效果。目前，4G移动通信的主要接入技术有：无线蜂窝移动通信系统（例如2G、3G）；无绳系统（如DECT）；短距离连接系统（如蓝牙）；WLAN系统；固定无线接入系统；卫星系统；平流层通信（STS）；广播电视接入系统（如DAB、DVB-T、CATV）。随着技术发展和市场需求变化，新的接入技术将不断出现。

不同类型的接入技术针对不同业务而设计，因此，我们根据接入技术的适用领域、移动小区半径和工作环境，对接入技术进行分层。

分配层：主要由平流层通信、卫星通信和广播电视通信组成，服务范围覆盖面积大。

蜂窝层：主要由2G、3G通信系统组成，服务范围覆盖面积较大。

热点小区层：主要由WLAN网络组成，服务范围集中在校园、社区、会议中

心等，移动通信能力很有限。

个人网络层：主要应用于家庭、办公室等场所，服务范围覆盖面积很小。移动通信能力有限，但可通过网络接入系统连接其他网络层。

固定网络层：主要指双绞线、同轴电缆、光纤组成的固定通信系统。

网络接入系统在整个移动网络中处于十分重要的位置。未来的接入系统将主要在以下三个方面进行技术革新和突破：为最大限度开发利用有限的频率资源，在接入系统的物理层，优化调制、信道编码和信号传输技术，提高信号处理算法、信号检测和数据压缩技术，并在频谱共享和新型天线方面做进一步研究。为提高网络性能，在接入系统的高层协议方面，研究网络自我优化和自动重构技术，动态频谱分配和资源分配技术，网络管理和不同接入系统间协作。提高和扩展IP技术在移动网络中的应用；加强软件无线电技术；优化无线电传输技术，如支持实时和非实时业务、无缝连接和网络安全。

四、4G移动通信系统中的关键技术

（一）定位技术

定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。在4G移动通信系统中，移动终端可能在不同系统（平台）间进行移动通信。因此，对移动终端的定位和跟踪，是实现移动终端在不同系统（平台）间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。

（二）切换技术

切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在4G通信系统中，切换技术的适用范围更为广泛，并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。

（三）软件无线电技术

在4G移动通信系统中，软件将会变得非常繁杂。为此，专家们提议引入软件无线电技术，将其作为从第二代移动通信通向第三代和第四代移动通信的桥梁。软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线，即将A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端，利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。它旨在建立一个无线电通信平台，在平台上运行各种软件系统，以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。因此，应用软件无线电技术，一个移动终端，就可以实现在不同系统和平台之间，畅通无阻的使用。目前比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。

（四）智能天线技术

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。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，这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。

（五）交互干扰抑制和多用户识别

待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分，它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动电话系统，消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰，确保接收机的高质量接收信号。这种组合将满足更大用户容量的需

求，还能增加覆盖范围。交互干扰抑制和多用户识别两种技术的组合将大大减少网络基础设施的部署，确保业务质量的改善。

（六）新的调制和信号传输技术

在高频段进行高速移动通信，将面临严重的选频衰落（frequency-selectivefading）。为提高信号性能，研究和发展智能调制和解调技术，来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术（OFDM）、自适应均衡器等。另一方面，采用TPC、Rake扩频接收、跳频、FEC（如AQR和Turbo编码）等技术，来获取更好的信号能量噪声比。

五、OFDM技术在4G中的应用

若以技术层面来看，第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，第四代移动通信系统技术则以正交频分复用（Orthogonal Freqency Division Multiplexer，OFDM）最受瞩目，特别是有不少专家学者针对OFDM技术在移动通信技术上的应用，提出相关的理论基础。例如无线区域环路（WLL）、数字音讯广播（DAB）等，都将在未来采用OFDM技术，而第四代移动通信系统则计划以OFDM为核心技术，提供增值服务。

在时代交替之际，旧有系统之整合与升级是产业关心的话题，目前大家谈的是GSM如何升级到第三代移动通信系统；而未来则是CDMA如何与OFDM技术相结合。可以预计，CDMA绝对不会在第四代移动通信系统中消失，而是成为其应用技术的一部份，或许未来也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生，前文所提到的数字音讯广播，其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术，同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统，也将会结合两项技术的优点，一部份将是以CDMA的延伸技术。

六、结束语

对于现在的人来说，未来的4G通信的确显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来最复杂的技术系统。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，还将可能遇到一些困难。

首先，人们对未来的4G通信的需求是它的通信传输速度将会得到极大提升，从理论上说最高可达到100Mbit/s，但手机的速度将受到通信系统容量的限制。据有关行家分析，4G手机将很难达到其理论速度。

其次，4G的发展还将面临极大的市场压力。有专家预测，在10年以后，2G的多媒体服务将进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上的人口使用3G，到那时，整个行业正在消化吸收第三代技术，对于4G技术的接受还需要一个逐步过渡的过程。

因此，在建设4G通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，使移动通信从3G逐步向4G过渡。