第四代移动通信技术

维普资讯 http://www.cqvip.com ＣＩ－ＩＩＮＡ　Ｎ　ＥＷ　３－Ｅ　ＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡ３－ＩＯＮ　Ｓ　Ｉ　３－ｅｃｈ　ｎｉｃａＩ　Ｅｄｉｔｉｏ　ｎ　陈国锋邓智明　西安７１００７１）　（西安电子科技大学ＩＳＮ国家重点实验室摘要本文简要介绍了移动通信技术发展的进程，并对前三代移动通信技术进行了比较。最后，详尽阐　移动通信４Ｇ智能天线正交频分复用技术关键技术　述了第四代移动通信的特点以及关键技术。　关键词１　引言　长途漫游。　第二代移动通信系统（２Ｇ），以数字传输方式实　在过去的几十年里，移动通信技术得到了迅猛　现语音和数据等业务。第二代移动通信采用的是数　的发展和广泛的应用。移动通信技术从兴起之日发　字的时分多址（ＴＤＭＡ）和码分多址（ＣＤＭＡ）实现动态　展至今，已经经历了三代（见表１）。　寻址功能；以蜂窝结构网为核心，利用频率规划（在　第一代移动通信系统（１Ｇ），以模拟传输方式实　ＧＳＭ制式中）和导频相位规划（在ＩＳ一９５制式中）实　现语音业务。主要采用以蜂窝结构网为核心的模拟　现用户大范围覆盖与用户大数量增长，以ＧＳＭ、ＣＤ—　技术和频分多址（ＦＤＭＡ）动态寻址技术。由于受到传　ＭＡ系统为代表。第二代移动通信系统替代第一代移　输带宽的限制，其致命缺点是不能进行移动通信的　动通信系统完成了模拟技术向数字技术的转变。　４结束语　署时则根据市场需求和网络实际情况进行。总地来　说，ＩＭＳ和移动软交换将同时存在，它们之间通过网　从标准化和技术成熟度来看，基于软交换构建　络互通实现部分业务的互通。从长期来看，电路域用　固定的ＮＧＮ更为现实，难度也较小；而从技术趋势　户最终会迁移到ＩＭＳ域，但大规模的迁移不会在近　来看，开放与融合程度更高的ＩＭＳ则代表了未来的　期出现。　发展方向，代表着固定与移动融合的趋势，更有前　途。可以说基于软交换的网络只是ＮＧＮ发展的初级　阶段，而ＩＭＳ是ＮＧＮ发展的高级阶段。　作者简介：付航，毕业于北京邮电大学信息　各运营商都将网络和业务融合作为长远的战略　目标，长远目标一定和近期的部署相结合，在具体部　工程学院　硕士研究生　现任职于中国移动通信　集团重庆有限公司，无线网络优化助理工程师　中国新通｛寰ｌ技术敝ｌ　２００７．１　６７　维普资讯 http://www.cqvip.com ＣＨＩＮＡ　ＮＥＷ　ＴＥ　ＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ（Ｔｅ１３ｈｎｉ１３ａＩ　Ｅｄｉｔｉ０ｎ　表１　三代移动通信技术的比较　系统　ｌＧ　传输速率　低速率　频分多址，主要技术　小区蜂窝系统电路交换　频率范围　４５０、８００、９ＯＯＭＨｚ　９ＯＯ、主流系统　ＡＭＰＳ　ＴＡＣＳ　ＧＳＭ　Ｎ—ＣＤＭＡ　应用领域　语音业务　本地漫游　２Ｇ　９．６ｋｂｉｔ／ｓ　３８４ｋｂｉｔ／ＴＤＭＡ　ＦＤＤ　ｓ　１８００、１９００ＭＨｚ　语音，数据业务，国际漫游　３Ｇ　２Ｍｂｉｆｓ　Ｗ—ＣＤＭＡ　２ＧＨｚ　ＩＭＴ一２ｏｏＯ　ＵＭ　ＩＳ　多媒体业务，无缝连接，国　际漫游　第三代移动通信系统（３Ｇ），目前已在部分国家　项突破性技术如：ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉ—　进行局部实验性运营，它是覆盖全球的多媒体移动　ｓｉｏｎ　Ｍｕｔｉｐｌｅｘｅｒ）技术，无线接入技术，光纤通信技术，　通信系统，其主要特点是实现全球漫游、高速率、高　软件无线电技术等。数据传输速率从２Ｍｂｉｆｓ提高到　ｆｓ。　频谱利用率和高保密性等。它可以提供前两代产品　１００Ｍｂｉ不能提供的各种宽带信息业务，比如高速数据、慢速　（２）实现无缝通信。可在不同的接入技术（包括　图像、电视图像等。为移动中的人们提供广泛的基于　蜂窝、ＷＬＡＮ、短距离连接及有线）之间进行全球漫游　ＩＰ的多媒体业务。第三代移动通信全面考虑并完善　及互通，实现无缝通信。其中既有水平（系统内）切　对用户、信道两个动态特性的匹配，适当考虑业务的　换，又有垂直（系统间）切换，还可以在不同速率间切　动态性能。３Ｇ以ＩＭＴ－２０００和ＵＭＴＳ为代表。第三代　换。　移动通信系统将在近几年投入市场。然而３Ｇ缺乏全　（３）灵活性强。４Ｇ系统能自适应分配资源，处理　球统一标准；它所采用的语音交换架构承袭了２Ｇ系　变化的业务流和信道条件，有很强的自组织性。在信　统的电路交换，并非纯ＩＰ方式，基于视频的应用也　道条件不同的各种复杂的环境下，采用智能信号处　不尽如人意，同时安全方面也存在一定的缺陷。因　理技术正常发送和接收信号，有很强的智能性，适应　此，第四代移动通信技术（４Ｇ）的研究应运而生。　性和灵活性。　２第四代移动通信系统（４Ｇ）简介　（４）网络频谱宽，无线频谱利用率高。４Ｇ网络的　带宽将比３Ｇ网络带宽高很多，蜂窝组网的概念也将　第四代移动通信技术可称为宽带接入和分布网　被突破，以达到更完美的网络覆盖。核心网将全面采　络，具有超过２Ｍｂｉｆｓ的非对称数据传输能力。它包　用分组交换，使网络根据用户的需要分配带宽，从而　括宽带无线固定接入，宽带无线局域网（ＷＬＡＮ），移　大大地提高了无线频谱的使用效率，将实现真正的　动宽带系统和互操作的广播网络。第四代移动通信　宽带通信。　可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带网　（５）无线系统容量大。在容量方面，将可能在　络中提供无线服务，可以在任何地方宽带接入互联网　ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ的基础上引入空分多址（ＳＤ—　（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、　ＭＡ）。空分多址将采用自适应波束，如同无线电波一　数据采集、远程控制等综合功能。此外，４Ｇ将是多功　样连接到每一个用户，从而使无线系统容量比现在　能集成的宽带移动通信系统，也是宽带接入ＩＰ系　高１～２个数量级。　统，即４Ｇ将是多种无线技术的综合系统。它融合了　（６）实现多媒体通信。４Ｇ系统采用ＩＰｖ６等先进　现有３Ｇ的增强技术，集３Ｇ网络技术和无线ＬＡＮ系　的无线接入技术，支持各空中接口，提供无线多媒体　统为一体。　通信服务将包括：语音、高清晰度图像、虚拟现实等　业务，大量的信息通过宽频的信道传送出去。因此　３第四代移动通信的特点　４Ｇ可以称为真正意义上的“多媒体移动通信”。　（１）技术基础先进，通信速率高。４Ｇ中将采用几　（７）终端手机的多样化和智能化。４Ｇ手机将提　６８　ＣＨＩＮＡＮＥＷＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡ＂ＩＩＯＮＳ（ＴｅｃｈｎｉｃａｌＥｄｉｔｉｏｎ）ＪＡＮ２０Ｄ７Ｎｏ．７　维普资讯 http://www.cqvip.com ＣＨＩＮＡ　Ｎ　ＥＷ　ＴＥ　ＬＥＣｏＭＭＵＮＩＣＡＴｌｏＮＳ　ｌＴｅ　ｃｈｆｌｌ　ＣａＩ　ＥｄＩｔｌｏ　ｎ　供的功能不仅仅是“电话机”，因为语音数据传输只　样，尽管总的信道频率响应是非平坦的，即为频率选　是４Ｇ移动电话的功能之一。而且４Ｇ手机从式样上　择性衰落信道，但每个子信道则相对平坦，而且在每　和外观上将有更惊人的突破，很多日常用品都有可　个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道　能称为终端。４Ｇ通信终端的设备的设计和操作更具　的相应带宽，因此可大大消除信号波形间干扰。　智能化，可以实现更多难以想象的功能。一旦和网络　ＯＦＤＭ技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落或　相连，通信可以用一个简单的终端在任何时候，任何　窄带干扰。在ＯＦＤＭ系统中，各个子信道的载波相互　地点，以任何移动速度达到不同网络的另一端的任　正交，频谱相互重叠，这样不但减少了子载波间的相　何人。　４第四代移动通信的关键技术　互干扰，同时可提高频谱利用率。　２．软件无线电技术　为了实现无缝接入和透明业务，用户终端必须　４Ｇ系统技术有两个基本目标：一是实现无线通　是可多模、多频带操作，而且必须能自动进行模式识　信全球覆盖；二是提供无缝的高质量无线业务。为了　别，并可在用户和网络指示下或根据用户业务及　达到这个目标，需要在下列几个方面作出努力：频谱　ＱｏＳ要求，自适应地进行模式切换以及相应的一系　的高效使用、带宽的动态分配、安全的无线应用、更　列操作。目前，对可配置终端的研发主要基于软件无　高的服务质量、高性能的信号调制传输技术。为此，　线电技术，软件无线电技术被认为是可以将不同形　４Ｇ系统使用了许多新技术，包括物理位置定位技术　式的通信技术有效联系在一起的唯一技术。软件无　和特定无线网络技术、动态自适应网络技术、智能频　线电是计算机与数字信号处理技术高度发展及军事　谱动态分配技术以及软件无线电技术等等，其中关　通信迫切要求的产物。所谓软件无线电就是利用软　键技术介绍如下。　件来实现无线电通信系统中的各种功能，是将标准　化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台，　在高频段进行高速移动通信，将面临严重的频　利用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系　率选择性衰落。为了提高信号性能，研究和发展智能　统的一种具有开放式结构的新技术。通过下载不同　调制（如正交频分复用（ＯＦＤＭ）技术和单载波自适应　的软件程序，在硬件平台上可以实现不同的功能，用　均衡技术等）可有效抑制这种衰落。ＯＦＤＭ是一种无　以实现在不同的系统中利用单一的终端进行漫游，　线环境下的高速传输技术，是一种多载波数字调制　它是解决移动终端在不同系统中工作的关键技术。　技术，该技术的特点是易于实现信道均衡，降低了均　３．智能天线（ＳＡ）　衡器的复杂性。无线信道的频率响应曲线大多是非　智能天线具有抑制信号干扰，自动跟踪以及数　平坦的，ＯＦＤＭ技术的主要思想就是在频域内把给　字波束调节等功能，是移动通信的关键技术。智能天　定信道分成许多正交子信道，每个子信道用一个子　线最初应用于雷达、声纳及军用通信领域，近年来，　载波进行调制，各子载波并行传输（如图１所示）。这　现代数字信号技术发展迅速，ＤＳＰ芯片处理能力的　１．正交频分复用（ＯＦＤＭ）技术　中｜新通伯ｌ技术皈）２００７．１　６９　维普资讯 http://www.cqvip.com ●■——群　…　ｗ　…　。ＭＭ　不断提高和芯片价格的不断下降，使得利用数字技　ＱｏＳ。在４Ｇ通信系统中，切换技术的适用范围更广。　术在基带形成天线波束成为可行，促使智能天线技　切换技术一般分为硬切换、软切换、更软切换、频率　术开始在无线通信中广泛应用智能天线成形波束能　间切换和系统间切换，适用于移动终端在不同移动　在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的　小区之间和不同频率之间通信，或者信号降低信道　信号，这种技术既能改善信号质量又能增加传输容　选择等情况。　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接收和发射，同时，　５结束语　通过基带数字信号处理器对各个天线链路上接收到　第四代移动通信技术正在研究过程中，未来移　的信号按一定的算法合并，实现上行波束赋形。智能　动通信将具有文中描述的这些基本特征：高速率，高　天线可以明显改善无线通信系统的性能，提高系统　质量的数据传输，完全集中的服务，无所不在的移动　的容量，具体体现在下列方面：提高频谱利用率；迅　接人，高智能的多样化的用户设备。随着新问题、新　速解决稠密市区容量瓶颈；抑制干扰信号抗衰落；实　要求的不断出现，第四代移动通信技术将会相应地　现移动台定位。　调整、完善和进一步发展。纵观移动通信技术的发展　４．切换技术　规律和第四代通信技术的优点，我们相信，不远的将　切换技术是指移动用户终端在通话过程中从一　来，人们将不受时间、地点限制，可以自由自在地利　个基站覆盖区内移动到另一个基站覆盖区内，或者　用移动网络获取和传递信息。从而人们的学习、工　脱离一个移动交换中心（ＭｓＣ）的服务区进入另一个　作、生活将会发生更深刻的变化。　ＭＳＣ服务区内，以维持移动用户通话不中断。有效的　切换算法可以提高蜂窝移动通信系统的容量和　东信北部助办她移动８哟业务实现现帮ｌ商用　２　０　．　。　信用卡上的资金如何转人证券账户中，拨打银行的８００免费客服电话查询一下；出门旅游　前，打一个８００免费服务电话预定机票和宾馆……在越来越频繁的消费经历中，８００免费电话　已成了不可或缺的资讯助手。日前，依托东信北邮信息技术有限公司（简称ＥＢ）稳定的平台和　成熟的技术，浙江移动针对企业客户的移动８００被叫付费业务正式投人商用。　８００电话又称集中付费电话业务，是由电话的被叫方集中付费的一种通信服务形式，主要　是企业为联系客户和宣传企业形象而开办的服务号码。对于办理移动８００业务的企业客户，中　国移动将为其提供一个１０位数的特定８００号码。该业务的推出，意味着消费者对企业或产品　的投诉、建议和咨询，不再受限于固定电话，可随时随地用手机拨打企业的８００客服电话，用手　机解决消费中碰到的难题。同时，该业务不仅能提升企业的形象和知名度，还可保证及时与客　户进行信息沟通，得到客户的反馈，增加企业的信息量，增强与客户的密切联系，使更多客户主　动与企业进行电话交流，开拓自身的业务，从而带来更多的商机。　作为电信运营商的重要合作伙伴，ＥＢ近年来一直致力于增值服务、支撑服务和应用服务　的研发和推广工作，其智能网、彩铃、移动支付等产品深得客户信赖。该公司表示，今后ＥＢ将继　续加大研发力度，紧密跟随市场需求，以方便用户为宗旨，不断推出更多、更实用的产品和解决　方案，为用户提供更加全面、贴心的服务，在工作、生活节奏不断加快的今天，让用户轻松畅享　移动通信带来的新生活。　７０　ＣＨＩＮＡ　ＮＥＷＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｅｄｉｔｉｏｎ］ＪＡＮ２ＤＤ７Ｎｏ．１