關(guān)于4G網(wǎng)絡(luò)與3G的論文

1、.摘要：通信技術(shù)日新月異，給人們帶來不少享受。隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，適應(yīng)移動數(shù)據(jù)、在我們還沒有完全享受3G移動通信系統(tǒng)商所帶來服務(wù)的同時,4G移動通信技術(shù)的研究已經(jīng)在逐步的進(jìn)行著。本文簡要分析了:(1)什么是4G的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);(2) 4G的關(guān)鍵技術(shù),如OFDM,軟件無線電,智能天線技術(shù),MIMO技術(shù)。(3) 比較了3G和4G不同指標(biāo),分析了3G和4G采用的不同技術(shù)。 關(guān)鍵詞：4G，網(wǎng)絡(luò)通信 3G 的出現(xiàn)使移動通信前進(jìn)了一大步,相對于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

2、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接入的水平 , 更趕不上 xDSL 等。3G 面臨的致命缺點(diǎn)就是移動無線接入網(wǎng)絡(luò)的空中接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。相對于 3G 而言 , 第四代移動通信系統(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通信的基礎(chǔ)上再加上某些新的改進(jìn)技術(shù)。隨著 3G 網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及，人們的上網(wǎng)速度快了、手機(jī)信號好了、電子產(chǎn)品的品種也越來越豐富了。3G 網(wǎng)絡(luò)的普及給我們的生活帶來了各種便利，我們可以坐在車上辦公，可以進(jìn)行視頻會議。種種的好處，都是因為

3、 3G 帶給我們的網(wǎng)絡(luò)的便利。慢慢的人們已經(jīng)不滿足于 3G 的現(xiàn)狀，人們向往4G 網(wǎng)絡(luò)的普及。本文通過對 3G 和 4 G 網(wǎng)絡(luò)在各個方面的對比來向人們展示 3G 和 4G網(wǎng)絡(luò)的不同之處。一、第四代移動通信系統(tǒng)簡介嚴(yán)格說來，現(xiàn)在還不能對第四代移動通信作出確切地定義，但可以肯定，4G通信將是一個比3G通信更完美的無線世界，它可以創(chuàng)造出許多難以想象的應(yīng)用。 關(guān)于4G的一般描述為：“第四代移動通信的概念可稱為廣帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對稱的和超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)（基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng)）。此外，第四代移動通信系統(tǒng)將是由多

4、功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，也是寬帶接入IP系統(tǒng)”。二、第四代移動通信系統(tǒng)都運(yùn)用了那些技術(shù)1. OFDM 技術(shù) OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交頻分復(fù)用技術(shù),實際上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多載波調(diào)制的一種。其主要原理是:將待傳輸?shù)母咚俅袛?shù)據(jù)經(jīng)串并變換, 變成在子信道上并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)流, 再用相互正交的載波進(jìn)行調(diào)制, 然后疊加一起發(fā)送。 接收端用相干載波進(jìn)行相干接收, 再經(jīng)并串變換恢復(fù)為原高速數(shù)據(jù)。 OFDM技術(shù)的有很多優(yōu)點(diǎn):可以消除或減小信號波形間的干擾,對多徑衰落和多普勒頻移

5、不敏感,提高了頻譜利用率;適合高速數(shù)據(jù)傳輸;抗衰落能力強(qiáng);抗碼間干擾(ISI)能力強(qiáng)。 2.軟件無線電技術(shù) 軟件無線電(SDR)是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)一通用硬件平臺,利用軟件加載方式來實現(xiàn)各類無線電通信系統(tǒng)的一種開放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)。其中心思想是使寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)及數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)等先進(jìn)的模塊盡可能地靠近射頻天線的要求。盡可能多地用軟件來定義無線功能。其軟件系統(tǒng)包括各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信道糾錯編碼軟件、信源編碼軟件等。軟件無線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號處理硬件(DSPH)、現(xiàn)場可編程器件(FPGA)、數(shù)字信號處理(DSP)等 。 3.

6、智能天線技術(shù)(SA) 智能天線定義為波束間沒有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能,被認(rèn)為是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾,增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號,既能改善信號質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機(jī)來實現(xiàn)射頻信號的收發(fā),同時,通過基帶數(shù)字信號處理器,對各天線鏈路上接收到的信號按一定算法進(jìn)行合并,實現(xiàn)上行波束賦形。 4. 多輸入多輸出(MIMO)技術(shù) 多輸入多輸出技術(shù)(MIM0)是指在基站和移動終端都有多個天線。MIM0技術(shù)為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益。空間復(fù)用是在接收

7、端和發(fā)射端使用多副天線,充分利用空間傳播中的多徑分量,在同一頻帶上使用多個子信道發(fā)射信號,使容量隨天線數(shù)量的增加而線性增加。空間分集有發(fā)射分集和接收分集兩類?；诜旨夹g(shù)與信道編碼技術(shù)的空時碼可獲得高的編碼增益和分集增益,已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。MIM0技術(shù)可提供很高的頻譜利用率,且其空間分集可顯著改善無線信道的性能,提高無線系統(tǒng)的容量及覆蓋范圍。 5.基于IP的核心網(wǎng) 4G移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò),可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無線接入方案,能提供端到端的IP業(yè)務(wù),能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu),能允許各種空中接口接入核心網(wǎng);同時

8、核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容,因此在設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)時具有很大的靈活性,不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。三、3G與4G網(wǎng)絡(luò)的對比1. 3G 和 4G 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施通過從 3G 向 4G 發(fā)展，運(yùn)營商將對其基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行變革。從語音及數(shù)據(jù)類交付拓?fù)浒l(fā)展成多媒體及娛樂交付拓?fù)?。新拓?fù)溽槍Ω鞣N不同用戶及使用情境進(jìn)行了優(yōu)化。利用 small cell覆蓋現(xiàn)有宏蜂窩拓?fù)涞男盘柮^(qū)，運(yùn)營商和用戶將通過更好的無線電頻譜效率及頻譜再利用獲得更高的數(shù)據(jù)速率。2. 3G 和 4G 的多址接入技術(shù)3G 系統(tǒng)采用碼分多址技術(shù)，對擴(kuò)頻碼的選擇也就變得很重要。IS-95 系統(tǒng)中采用

9、了 64 位 Walsh 函數(shù)作為擴(kuò)頻碼，前向信道的性能可以得到保證但反向信道性能還不盡如人意。3G 系統(tǒng)主要以 CDMA 為核心技術(shù)。CDMA 是將相互正交的不同碼分配不同的用戶。4G 系統(tǒng)的核心技術(shù) OFDM 屬于多載波雕制（MCM）。3. 3G 和 4G 網(wǎng)絡(luò)的通信格局3G 網(wǎng)絡(luò)屬于分層結(jié)構(gòu)，通常分為核心網(wǎng)、接入網(wǎng)和用戶設(shè)備三層。核心網(wǎng)又分為電路網(wǎng)和分組網(wǎng)兩個服務(wù)區(qū)域。用戶設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的無限接口與接入網(wǎng)進(jìn)行連接。它分為三種工作模式，單載波頻分雙工、多載波頻分雙工和時分雙工方式。 4G 將采用全數(shù)字全 IP 技術(shù)，使用單一的蜂窩核心網(wǎng)取代密密麻麻的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部及邊緣智能化向全網(wǎng)智能

10、化進(jìn)行發(fā)展。核心網(wǎng)分為各種接入方式，例如 IEEE802.11a、WCDMA、Bluetooth、HyperLAN 等。每個用戶設(shè)備可以擁有一個唯一的號碼，通過分層結(jié)構(gòu)實現(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。4. 3G 和 4G 網(wǎng)絡(luò)的性能3G 系統(tǒng)實際所能提供的最高速率也只有 384kbps（雖然標(biāo)稱最高速率為 2Mbps），不能滿足用戶的需求，而 4G 移動通信系統(tǒng)的目標(biāo)速率是 100Mbps。4G 系統(tǒng)的容量至少為 3G 系統(tǒng)的 10倍。4G 系統(tǒng)下行信道的最高速率將達(dá) 100Mbps，因此移動終端下載文件的速度將比 3G

11、 系統(tǒng)快得多。3G 使用 1.8-2.5GHz 的頻率，其頻譜效率只有 2bps/Hz，頻率資源不夠豐富，而 4G 使用 2-8GHz 的頻率，其頻譜效率應(yīng)達(dá)到 5bps/Hz，能夠滿足手機(jī)用戶的日益增長。從目前 3G 的標(biāo)準(zhǔn)來看，地區(qū)覆蓋方面存在著許多技術(shù)問題，而 4G 可在不同接入技術(shù)之間進(jìn)行全球漫游與互通，實現(xiàn)無縫通信，另外 4G 還可以在 DSL 和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個地區(qū)。5. 3G 和 4G 網(wǎng)絡(luò)的安全規(guī)定3G 的安全規(guī)定 ：3G 業(yè)務(wù)中，除了需要緊急呼叫服務(wù)外，其余的業(yè)務(wù)接入都需要一個有效的 USIM，通過網(wǎng)絡(luò)來決定緊急呼叫是否需要提供USIM。

12、 對業(yè)務(wù)提供者來說可以在業(yè)務(wù)開始、傳送期間來驗證用戶的合法性，以防止入侵者通過偽裝或誤用權(quán)限來接入 3G 業(yè)務(wù)。 對于業(yè)務(wù)服務(wù)者來說應(yīng)防止越權(quán)修改用戶業(yè)務(wù)，防止越權(quán)修改某些信令數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，特別是在無線接口上。 在執(zhí)法領(lǐng)域中，業(yè)務(wù)提供者將會依國家相關(guān)法律提供合法的竊聽，3G 可以為執(zhí)法機(jī)構(gòu)提供檢測和竊聽每一個呼叫和呼叫嘗試，和其它服務(wù)。4G 的安全規(guī)定 ： 可用性 availability保證網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)不會被破壞或中斷，例如惡意攻擊 互操作性 interoperability確保安全解決方案能夠避免互操作性問題， 例如通過使用適用于大多數(shù)下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)場景的通用解決方案 易用性 usability可以讓最終用戶容易使用安全功能和服務(wù)QoS 保證 QoS guarantee類似加密算法的安全解決方案應(yīng)該滿足語音和多媒體業(yè)務(wù)結(jié)論隨著通信技術(shù)的發(fā)展，我們也得到了各種實惠。從 3G 技術(shù)的普遍應(yīng)用我們就可以感受的到。4G 技術(shù)并不脫離之前的通信技術(shù)，它以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，通過最新的通信技術(shù)及設(shè)備來保證更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。縱觀通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，我們相信，第四代技術(shù)將會帶給我們更好的多媒體服務(wù)。目前雖然 4G 網(wǎng)絡(luò)仍然處于起步階段，