3G和4G的技術(shù)比較.doc

南陽(yáng)師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 多媒體通信 課程論文 題 目 完 成 人 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 目目 錄錄 摘要摘要 1 前言前言 1 第第 1 1 章章 3G3G 1 1 1 3G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念 1 1 2 3G 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1 1 3 3G 向 4G 演化的原因 2 第第 2 2 章章 4G4G 3 2 1 4G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念 3 2 2 4G 的特征 3 2 3 4G 的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo) 4 第第 3 3 章章 3G3G 與與 4G4G 的比較的比較 4 3 1 系統(tǒng)參數(shù)的比較 4 3 2 通信格局的變化 5 3 3 核心技術(shù)的不同 6 3 4 4G 中的新技術(shù) 6 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) 7 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 7 1 3G 和 4G 的技術(shù)比較 摘要 在移動(dòng)通信領(lǐng)域 每在移動(dòng)通信領(lǐng)域 每 2020 年就發(fā)生一次革命性的變化 移動(dòng)通信技術(shù)從第一代演年就發(fā)生一次革命性的變化 移動(dòng)通信技術(shù)從第一代演 進(jìn)到現(xiàn)今的第三代 以及處于實(shí)驗(yàn)階段的第四代移動(dòng)通信的發(fā)展大致經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段 移進(jìn)到現(xiàn)今的第三代 以及處于實(shí)驗(yàn)階段的第四代移動(dòng)通信的發(fā)展大致經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段 移 動(dòng)通信已然成為當(dāng)代通信領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿ψ畲?市場(chǎng)前景最廣的熱點(diǎn)技術(shù) 本文首先討論了動(dòng)通信已然成為當(dāng)代通信領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿ψ畲?市場(chǎng)前景最廣的熱點(diǎn)技術(shù) 本文首先討論了 3G3G 以及以及 3G3G 中的三大技術(shù)主流制式 并在中的三大技術(shù)主流制式 并在 3G3G 到到 4G4G 的演進(jìn)進(jìn)程做出簡(jiǎn)要的比較分析 的演進(jìn)進(jìn)程做出簡(jiǎn)要的比較分析 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng) 4G 4G 是多種無(wú)線技術(shù)的綜合系統(tǒng)是多種無(wú)線技術(shù)的綜合系統(tǒng) 它融合了現(xiàn)有第三代移動(dòng)系統(tǒng)它融合了現(xiàn)有第三代移動(dòng)系統(tǒng) 3G 3G 的增強(qiáng)型技術(shù)的增強(qiáng)型技術(shù) 集集 3G3G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線 LANLAN 系統(tǒng)為一體 在系統(tǒng)為一體 在 4G4G 的敘述中 首先簡(jiǎn)述了的敘述中 首先簡(jiǎn)述了 4G4G 的特點(diǎn) 分析討論了的特點(diǎn) 分析討論了 4G4G 通信系統(tǒng)的技術(shù)目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 然后對(duì)通信系統(tǒng)的技術(shù)目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 然后對(duì) 4G4G 和和 3G3G 的體系結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)參數(shù) 關(guān)鍵技術(shù) 移動(dòng)性管理和安全策略等進(jìn)行了比較研究的體系結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)參數(shù) 關(guān)鍵技術(shù) 移動(dòng)性管理和安全策略等進(jìn)行了比較研究 對(duì)對(duì) 4G4G 的研究的研究 和建設(shè)具有一定的參考價(jià)值 和建設(shè)具有一定的參考價(jià)值 關(guān)鍵詞 3G3G 4G4G 關(guān)鍵技術(shù) 比較 關(guān)鍵技術(shù) 比較 前言 從 20 世紀(jì) 80 年代中期第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)商用開(kāi)始至今 短短的十幾年間經(jīng)歷了 90 年代初第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng) 2G 從萌芽到完善的整個(gè)發(fā)展過(guò)程 直至今天人們對(duì)第三 代移動(dòng)通信系統(tǒng) 3G 的商用開(kāi)發(fā) 足以證明移動(dòng)通信的發(fā)展速度勢(shì)不可擋 3G 的出現(xiàn)使移動(dòng) 通信前進(jìn)了一大步 相對(duì)于 2G 它能夠提供更大的容量 更佳的通信質(zhì)量并且支持多媒體應(yīng) 用 但是 3G 系統(tǒng)尚有很多需要改進(jìn)的地方 例如 1 缺乏全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 2 所采用的 語(yǔ)音交換架構(gòu)仍承襲了第二代 2G 的電路交換 而不是純 IP 方式 3 流媒體 視頻 的應(yīng) 用不盡人意 4 數(shù)據(jù)傳輸率也只接近于普通撥號(hào)接入的水平 更趕不上 xDSL 等 3G 面臨 的致命缺點(diǎn)就是移動(dòng)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的空中接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一 所以 制定一個(gè)針對(duì) IP 多媒體 業(yè)務(wù)的 4G 移動(dòng)通信系統(tǒng) 提出相關(guān)新的理論 應(yīng)用新的技術(shù) 已被許多國(guó)家提上議事日程 1 相對(duì)于 3G 而言 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng) 4G 在技術(shù)和應(yīng)用上將有質(zhì)的飛躍 而不僅僅是在第三 代移動(dòng)通信的基礎(chǔ)上再加上某些新的改進(jìn)技術(shù) 第 1 章 3G 1 1 3G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念 3G 3rd Generation 指第三代移動(dòng)通信技術(shù) 與前兩代系統(tǒng)相比 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) 的主要特征是可提供豐富多彩的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù) 其傳輸速率在高速移動(dòng)環(huán)境中支持 144kb s 步行慢速移動(dòng)環(huán)境中支持 384kb s 靜止?fàn)顟B(tài)下支持 2Mb s 其設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了提 供比第二代系統(tǒng)更大的系統(tǒng)容量 更好的通信質(zhì)量 而且要能在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)縫 漫游及為用戶提供包括話音 數(shù)據(jù)及多媒體等在內(nèi)的多種業(yè)務(wù) 同時(shí)也要考慮與已有第二代 系統(tǒng)的良好兼容性 目前國(guó)際電聯(lián)接受的 3G 標(biāo)準(zhǔn)主要有以下三種 WCDMA CDMA2000 與 TD SCDMA 1 2 3G 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1 2 1MC CDMA CDMA2000 2 MC CDMA CDMA2000 由美國(guó)提出 是由 IS 95 系統(tǒng)演進(jìn)而來(lái)的 并向下兼容 IS 95 系 統(tǒng) IS 95 系統(tǒng)是世界上最早的 CDMA 移動(dòng)系統(tǒng) 已經(jīng)在世界范圍內(nèi)進(jìn)行了 10 多年的實(shí)驗(yàn)和 運(yùn)營(yíng) 現(xiàn)已被證明是十分穩(wěn)定 MC CDMA CDMA2000 系統(tǒng)繼承了 IS 95 系統(tǒng)在組網(wǎng) 系統(tǒng) 優(yōu)化方面的經(jīng)驗(yàn) 并進(jìn)一步對(duì)業(yè)務(wù)速率進(jìn)行了擴(kuò)展 同時(shí)通過(guò)引入一些先進(jìn)的無(wú)線技術(shù) 進(jìn) 一步提升系統(tǒng)容量 在核心網(wǎng)絡(luò)方面 它繼續(xù)使用 IS 95 系統(tǒng)的核心網(wǎng)作為其電路域來(lái)處理 電路型業(yè)務(wù) 如語(yǔ)音業(yè)務(wù)和電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 同時(shí)在系統(tǒng)中增加分組設(shè)備 PDSN 和 PCF 來(lái) 處理分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 因此在建設(shè) MC CDMA CDMA2000 系統(tǒng)時(shí) 原有的 IS 95 的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可 以繼續(xù)使用 只要新增加分組設(shè)備即可 在基站方面 由于 IS 95 與 1X 的兼容性 可以作 到僅更新信道板并將系統(tǒng)升級(jí)為 CDMA2000 1X 基站 在我國(guó) 聯(lián)通公司在其 CDMA 網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 中就采用了這種升級(jí)方案 1 2 2 DS CDMA WCDMA DS CDMA WCDMA 由日本和歐洲提出 隨著標(biāo)準(zhǔn)化工作的展開(kāi) 在此系統(tǒng)中逐漸引入了 連續(xù)導(dǎo)引信號(hào) 使得終端系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化 現(xiàn)在 DS CDMA WCDMA 將連續(xù)導(dǎo)引信道和不連續(xù) 導(dǎo)引信號(hào)的方式都保留在標(biāo)準(zhǔn)中 具體使用哪種方式可以由廠家自行決定 從事 DS CDMA WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)研究和設(shè)備開(kāi)發(fā)的廠商很多 其中包括諾基亞 摩托羅拉 西門子 NEC 阿爾卡特等等 因此造成的投資比較分散 技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有得到集中解決 這又給未來(lái) 移動(dòng)通信系統(tǒng)互聯(lián)互通造成較多問(wèn)題 DS CDMA WCDMA 系統(tǒng)每個(gè)載波占用 5MHz 帶寬 每個(gè)運(yùn)營(yíng)商在布置系統(tǒng)時(shí)僅能使用 2 3 個(gè)載波 因此 CDMA 在初始設(shè)計(jì)時(shí) 即考慮在同一個(gè)載波內(nèi)支持其中的一個(gè)子集 這就進(jìn)一 步增加了互聯(lián)互通的難度和復(fù)雜程度 還有就是 DS CDMA WCDMA 的主要運(yùn)營(yíng)商將會(huì)出自 現(xiàn)在的 GSM 運(yùn)營(yíng)商 對(duì)于 GSM 運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō) 理想的演進(jìn)方式是 GSM GPRS WCDMA 即首先通 過(guò) GPRS 建立全新的分組域核心網(wǎng)絡(luò) 再引入 WCDMA 提高速率 但是由于 GPRS 在近期的實(shí)驗(yàn) 結(jié)果不很好 因此對(duì) WCDMA 的推廣會(huì)產(chǎn)生一定影響 同時(shí)由于 WCDMA 在開(kāi)發(fā)中問(wèn)題較多 使 得 WCDMA 的商用計(jì)劃一再推遲 所有這些問(wèn)題使 WCDMA 已不像前兩年那樣被廣泛看好 如果 WCDMA 不能盡快進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段 也不能排除 GSM 運(yùn)營(yíng)商直接采用 HDR 無(wú)線技術(shù)提供分組數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù) 并過(guò)渡到全面使用 CDMA2000 技術(shù)的可能 1 2 3 TD SCDMA TD SCDMA 是由我國(guó)在 SCDMA 技術(shù)上提出的一種 TDD 技術(shù)方案 并希望能夠用于支持從 微微蜂窩到宏蜂窩的各種應(yīng)用環(huán)境 在 TD SCDMA 中 使用了大量的先進(jìn)技術(shù) 如智能天線 技術(shù)和聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)等 同其它技術(shù)相比 TD SCDMA 技術(shù)有兩大優(yōu)勢(shì) 其一 它采用智能 天線和低碼速率 頻譜利用率高 能夠解決高人口密度地區(qū)頻率資源緊張的問(wèn)題 并在互聯(lián) 網(wǎng)瀏覽等非對(duì)成移動(dòng)數(shù)據(jù)和視頻點(diǎn)播等多媒體業(yè)務(wù)方面優(yōu)勢(shì)突出 TD SCDMA 的基站天線是 一個(gè)智能化的天線陣 能夠自動(dòng)確定并跟蹤手機(jī)的方位 發(fā)射波束始終對(duì)準(zhǔn)手機(jī)方向 這樣 可以降低基站的發(fā)射功率 從而降低運(yùn)營(yíng)成本 其二 TD SCDMA 技術(shù)采用軟件無(wú)線電技術(shù) 可使運(yùn)營(yíng)商在增加業(yè)務(wù)時(shí) 能在同一硬件平臺(tái)上利用軟件處理基站信號(hào) 也就是只要加載不 同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù) 1 3 3G 向 4G 演化的原因 經(jīng) ITU 認(rèn)可的 3G 標(biāo)準(zhǔn)有 WCDMA CDMA2000 和 TD SCDMA 雖然 3G 和 2G 相比 有很多 優(yōu)點(diǎn) 但是 3G 還是存在著很多不盡人意的地方 如 3G 缺乏全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) 3G 所采用的 語(yǔ)音交換架構(gòu)仍承襲了 2G 系統(tǒng)的電路交換 而不是純 IP 的方式 3G 的業(yè)務(wù)提供和業(yè)務(wù)管 理不夠靈活 流媒體 視頻 的應(yīng)用不盡如人意 3G 的高速數(shù)據(jù)傳輸不成熟 接入速率有限 3 安全方面存在算法過(guò)多 認(rèn)證協(xié)議容易被攻山 等安全缺陷 伴隨著無(wú)線技術(shù)的種類越來(lái) 越多 迫切需要將這些無(wú)線技術(shù)整合到一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中去 這就是正在形成的超三代 移動(dòng)通信系統(tǒng) B3G 通信系統(tǒng)和未來(lái)的 4G 通信系統(tǒng) B3G 和 4G 通信系統(tǒng)將是未來(lái)提供寬帶 接人 全球無(wú)縫漫游和無(wú)處不在的數(shù)據(jù) 語(yǔ)音業(yè)務(wù)等方嚼的最合適和最好的技術(shù)圓 2 第 2 章 4G 2 1 4G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念 4G 也稱為 Beyond3G B3G 是多種無(wú)線技術(shù)的綜合系統(tǒng) 它融合了現(xiàn)有 3G 的增強(qiáng)型技 術(shù) 集 3G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線 LAN 系統(tǒng)為一體 4G 包含很多目前正在使用以及今后即將使用的 無(wú)線技術(shù) 這里所說(shuō)的無(wú)線技術(shù)不僅指利用新頻帶和新技術(shù)的新一代移動(dòng)通信 還包括現(xiàn)行 的移動(dòng)通信 2G 及 3G IEEE802 11 等無(wú)線 LAN 以及藍(lán)牙等近距離通信技術(shù) 此外還把數(shù)字 廣播電視納入視野 4G 除了繼續(xù)依賴 3G 標(biāo)準(zhǔn)組織已發(fā)展的多項(xiàng)新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn) 如 OFDM MIMO IP 核心網(wǎng) 開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)架構(gòu)及 IPv6 等 并加以延伸外 其規(guī)劃還必須滿足整體 系統(tǒng)架構(gòu)能夠由 3G 平滑演進(jìn)到 4G 的要求 2 2 4G 的特征 1 通信速度更快 4G 通信的特征莫過(guò)于它具有更快的無(wú)線通信速度 可以達(dá)到 10M 20Mbps 最高可以達(dá)到 100Mbps 2 網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬 要想使 4G 通信達(dá)到 100Mbps 的傳輸速度 必須在 3G 通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ) 上進(jìn)行大幅度的改造 以便使 4G 網(wǎng)絡(luò)在通信帶寬上比 3G 網(wǎng)絡(luò)的帶寬高出許多 據(jù)研究 每個(gè) 4G 信道將占有 100MHz 的頻譜 相當(dāng)于 W CDMA3G 網(wǎng)絡(luò)的 20 倍 3 兼容性能更平滑 4G 通信系統(tǒng)具備全球漫游 接口開(kāi)放 能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 終端多 樣化以及能從 2G 平穩(wěn)過(guò)渡等特點(diǎn) 4 能實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信 4G 通信提供的無(wú)線多媒體通信服務(wù)將包括語(yǔ)音 數(shù)據(jù) 影像等 大量信息透過(guò)寬頻的信道傳送出去 為此 4G 也稱為 多媒體移動(dòng)通信 5 通信費(fèi)用更加便宜 4G 通信系統(tǒng)不僅能解決與 3G 的兼容性問(wèn)題 讓更多的現(xiàn)有通信用 戶能輕易升級(jí)到 4G 通信 同時(shí) 4G 還引入了許多尖端通信技術(shù) 實(shí)現(xiàn)起來(lái)要容易迅速得多 在建設(shè) 4G 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí) 通信運(yùn)營(yíng)商們考慮直接在 3G 通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上 采用逐步 引入的方法 有效地降低運(yùn)營(yíng)成本 3 2 3 4G 的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo) 2 3 1 OFDM 正交頻分復(fù)用 OFDM 技術(shù)實(shí)際上是 MCM Multi Carrier Modulation 多載波調(diào)制 的一種 其主要思想 是 將信道分成若干正交子信道 將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流 調(diào)制在每個(gè) 子信道上進(jìn)行傳輸 正交信號(hào)可以通過(guò)在接收端采用相關(guān)技術(shù)來(lái)分開(kāi) 這樣可以減少子信道 之間的相互干擾 ICI 每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬 因此每個(gè)子信道上 的可以看成平坦性衰落 從而可以消除符號(hào)間干擾 而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信 道帶寬的一小部分 信道均衡變得相對(duì)容易 OFDM 技術(shù)之所以越來(lái)越受關(guān)注 是因?yàn)?OFDM 有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) 1 頻譜利用率很高 頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍 2 抗衰落能力強(qiáng) 3 適合高速數(shù)據(jù)傳輸 4 抗碼 間干擾 ISI 能力強(qiáng) OFDM 也有其缺點(diǎn) 例如 對(duì)頻偏和相位噪聲比較敏感 功率峰值與 均值比 PAPR 大 導(dǎo)致射頻放大器的功率效率較低 負(fù)載算法和自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)會(huì)增加系 4 統(tǒng)復(fù)雜度 2 3 2 軟件無(wú)線電 所謂軟件無(wú)線電 Software Defined Radio 簡(jiǎn)稱 SDR 就是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù) 在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上 利用軟件來(lái)定義實(shí)現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)的各部分功能 包括前端接 收 中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等 即整個(gè)無(wú)線電臺(tái)從高頻 中頻 基帶直到控制協(xié)議部 分全部由軟件編程來(lái)完成 其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的 數(shù)字 模擬 轉(zhuǎn)換器 盡早地完成信 號(hào)的數(shù)字化 從而使得無(wú)線電臺(tái)的功能盡可能地用軟件來(lái)定義和實(shí)現(xiàn) 總之 軟件無(wú)線電是 一種基于數(shù)字信號(hào)處理 DSP 芯片 以軟件為核心的嶄新的無(wú)線通信體系結(jié)構(gòu) 軟件無(wú)線電有以下一些特點(diǎn) 靈活性 集中性 模塊化 2 3 3 智能天線 智能天線定義為波束間沒(méi)有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線 多波束天線在一個(gè)扇區(qū)中 使用多個(gè)固定波束 而在自適應(yīng)陣列中 多個(gè)天線的接收信號(hào)被加權(quán)并且合成在一起使信噪 比達(dá)到最大 與固定波束天線相比 天線陣列的優(yōu)點(diǎn)是除了提供高的天線增益外 還能提供 相應(yīng)倍數(shù)的分集增益 但是它們要求每個(gè)天線有一個(gè)接收機(jī) 還能提供相應(yīng)倍數(shù)的分集增益 智能天線具有抑制信號(hào)干擾 自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能 其基本工作原理 是根據(jù)信號(hào)來(lái)波的方向自適應(yīng)地調(diào)整方向圖 跟蹤強(qiáng)信號(hào) 減少或抵消干擾信號(hào) 智能天線 可以提高信噪比 提升系統(tǒng)通信質(zhì)量 緩解無(wú)線通信日益發(fā)展與頻譜資源不足的矛盾 降低 系統(tǒng)整體造價(jià) 因此其勢(shì)必會(huì)成為 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 智能天線的核心是智能的算法 而 算法決定電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度和瞬時(shí)響應(yīng)速率 因此需要選擇較好算法實(shí)現(xiàn)波束的智能控制 2 3 4 IPv6 4G 通信系統(tǒng)選擇了采用基于 的全分組的方式傳送數(shù)據(jù)流 因此 IPv6 技術(shù)將成為下 一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議 選擇 IPv6 協(xié)議主要基于以下幾點(diǎn)的考慮 1 巨大的地址空間 2 自動(dòng)控制 3 服務(wù)質(zhì)量 QoS 4 移動(dòng)性 2 3 5 多輸入多輸出 MIMO 技術(shù) MIMO Multiple Input Multiple Output 技術(shù)是近年來(lái)熱門的無(wú)線通訊技術(shù)之一 4G 系統(tǒng)采用了 MIMO 技術(shù) 即在基站端放置多個(gè)天線 在移動(dòng)臺(tái)也放置多個(gè)天線 基站和移動(dòng) 臺(tái)之問(wèn)形成 MIM0 通信鏈路 MIMO 技術(shù)呵以比較簡(jiǎn)單地直接應(yīng)用于傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 將基站的單天線換為多個(gè)天線構(gòu)成的天線陣列 而 GSM CI MAIS 一 95 3G 系統(tǒng)中都沒(méi)有采 用這種技術(shù) 現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)中 多數(shù)基站的天線采用一發(fā)兩收的結(jié)構(gòu) 對(duì)比分析這兩種 技術(shù) MIMO 系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn) 降低了碼問(wèn)下擾 ISU 提高了空間分集增益 提高無(wú)線信道 容量和頻譜利用率 大幅提高資料的傳輸速率 提高信道的可靠性 降低誤碼率 第 3 章 3G 與 4G 的比較 3 1 系統(tǒng)參數(shù)的比較 見(jiàn)下表一 5 3G4G 開(kāi)始時(shí)間 20022012 典型標(biāo)準(zhǔn) WCDMA CDMA2000 TD SCDMA OFDM UWB 頻帶范圍1 8 2 5GHz2 8GHz 帶寬2 5Mbps10 20MHz 多址技術(shù) CDMA FDMA TDMA CDMA SDMA 核心網(wǎng)絡(luò)電信網(wǎng) 部分 IP 網(wǎng)全 IP 網(wǎng) 業(yè)務(wù)類型話音為主 部分多媒體話音和數(shù)據(jù)融合 多媒體 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基站方式的廣域網(wǎng)模式 融合局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的 混合模式 數(shù)據(jù)速率 2Mbps 20 100 Mbps 接入方式 W CDMA OFDM MC CDMA LAS CDMA 交換方式電路 分組交換分組交換 前向糾錯(cuò)碼1 2 1 3 卷積碼級(jí)連碼 模塊設(shè)計(jì) 無(wú)線優(yōu)化設(shè)計(jì) 采用多載 波適配器 智能天線 軟件無(wú)線電 協(xié)議 多種空中接口鏈路協(xié)議 并存 全數(shù)字全 IP 移動(dòng)臺(tái)速率 200km h200km h 表 1 3G 和 4G 系統(tǒng)參數(shù)比較 3 2 通信格局的變化 3G 的網(wǎng)絡(luò)是嚴(yán)格的分層結(jié)構(gòu) 一般包括核心網(wǎng) 接入網(wǎng)和用戶設(shè)備三部分 核心網(wǎng)負(fù)責(zé) 中央交換 數(shù)據(jù)傳輸及業(yè)務(wù)提供 分為電路網(wǎng)和分組網(wǎng)兩個(gè)服務(wù)區(qū)域 接入網(wǎng)負(fù)責(zé)移動(dòng)用戶 接入到核心網(wǎng)中 3G 中可采用不同的接入網(wǎng)與同一核心網(wǎng)相連 即支持多種空中鏈路協(xié)議 用戶設(shè)備即用于獲取服務(wù)的移動(dòng)終端 其通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線接口與接入網(wǎng)相連 它的工作模式為 3 種 單載波頻分雙工 多載波頻分雙工和時(shí)分雙工方式 圖 1 3G 移動(dòng)通信系統(tǒng) 4G 將采用單一的全球范圍的蜂窩核心網(wǎng)來(lái)取代 3G 中密密麻麻的蜂窩網(wǎng)絡(luò) 其采用全數(shù)字 全 IP 技術(shù) 這是從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)智能化及網(wǎng)絡(luò)邊緣智能化向全網(wǎng)智能化的發(fā)展 核心網(wǎng)能夠支持 不同的接入方式 如 IEEE802 11a WCDMA Bluetooth HyperLAN 等 同時(shí)每個(gè)用戶設(shè) 6 備擁有唯一可識(shí)別的號(hào)碼 通過(guò)分層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間的互操作 這種結(jié)構(gòu)使得多種業(yè)務(wù) 能透明地與 IP 核心網(wǎng)連接 具有較好的通用性和可擴(kuò)展性 4G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示 4 圖 2 4G 移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 3 3 核心技術(shù)的不同 3G 系統(tǒng)主要以 CDMA 為核心技術(shù) CDMA 是將相互正交的不同的碼分配給不同用戶調(diào)制信 號(hào) 實(shí)現(xiàn)多用戶同時(shí)使用同一頻率接入系統(tǒng) 由于利用相互正交 或盡可能正交 的碼去調(diào)制 信號(hào) 會(huì)將原用戶信號(hào)頻譜帶寬擴(kuò)展 因此 CDMA 通信系統(tǒng)是一種典型的擴(kuò)頻通信技術(shù)的應(yīng)用 4G 系統(tǒng)的核心技術(shù) OFDM 屬于多載波調(diào)制 MCM 它將指配的信道分成許多正交子信道 在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸 同時(shí)要求信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬 OFDM 與一般 的頻分復(fù)用的主要差別在于它的不同載波的頻譜可以相互交疊 因此可以得到最佳的頻譜利 用率 同時(shí) 接收端只要采用正交解調(diào)的方法就可以恢復(fù)出有用的信息信號(hào) OFDM 技術(shù)具有 良好的抗噪聲性能和抗多徑干擾的能力 以及頻譜利用率高的特點(diǎn) 5 3 4 4G 中的新技術(shù) 4G 系統(tǒng)技術(shù)有兩個(gè)基本目標(biāo) 一是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信全球覆蓋 二是提供無(wú)縫的高質(zhì)量無(wú)線業(yè) 務(wù) 為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo) 需要在下列幾個(gè)方面做出努力 頻譜的高效使用 帶寬的動(dòng)態(tài)分配 安全的無(wú)線應(yīng)用 更高的服務(wù)質(zhì)量 高性能的信號(hào)調(diào)制傳輸技術(shù) 因此 4G 系統(tǒng)使用了許 多新技術(shù) 包括超鏈接 ultra2connectivity 和特定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 動(dòng)態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 智能頻譜動(dòng)態(tài)分配技術(shù)以及軟件無(wú)線電技術(shù)等等 超鏈接技術(shù)可以使來(lái)自不同網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)與動(dòng)態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)縫連接 它的實(shí)現(xiàn)需要 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠與其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)縫的操作 并高效使用無(wú)線資源等 特定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn) 它又稱多跳網(wǎng)絡(luò) multi hopnetwork 自組織網(wǎng)絡(luò) self2organizednetwork 分組無(wú)線網(wǎng)絡(luò) packet ra2dionetwork 或者 MANET 網(wǎng)絡(luò) 與傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)相比 特定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有基站 所有節(jié)點(diǎn) 分布式運(yùn)行 既有路由器的路由功能 又有向鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)分組的功能 特定無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 由于不需要固定的基礎(chǔ)設(shè)施 如基站 可以隨時(shí)建立或拆除 它不受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響 具有很 強(qiáng)的容錯(cuò)性和魯棒性 可以廣泛地應(yīng)用于軍事行動(dòng) 災(zāi)難救援 快速無(wú)線接入等領(lǐng)域 正因 為它具有這些特點(diǎn) 所以可以與超鏈接技術(shù)相結(jié)合 實(shí)現(xiàn) 4G 系統(tǒng)的無(wú)縫網(wǎng)絡(luò)覆蓋和動(dòng)態(tài)自適 應(yīng)功能 與以前的移動(dòng)通信系統(tǒng)一樣 4G 系統(tǒng)也需要更大的帶寬 所不同的是它對(duì)帶寬的使用更加 有效 這要靠智能頻譜動(dòng)態(tài)分配技術(shù) 它包括高效的自適應(yīng)調(diào)制與編碼 多維 混合多址接入 兼顧頻譜和資源的 MAC 鏈路層以及多層資源管理 伴隨著以上技術(shù)的發(fā)展 通信的核心網(wǎng) 絡(luò)也要向動(dòng)態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 才