第四代移動通信關(guān)鍵技術(shù)

1、 12 4G 是下一代的移動蜂窩系統(tǒng)，大約在是下一代的移動蜂窩系統(tǒng)，大約在 2010年投入使用年投入使用4G的的12個部分個部分最后答案?Service providersCost reductionUser servicesWireless wirelineTechnology trendsNew networkNew air interfaceWireless Internet4G 是否存在Higher bit ratesWhite space升級限定無線新的網(wǎng)絡新的空中接口技術(shù)趨勢費用的降低更高的數(shù)據(jù)速率用戶服務覆蓋空間服務提供者無線網(wǎng)絡3 是在是在1G、2G、和和 3G基礎(chǔ)上發(fā)展起來的

2、基礎(chǔ)上發(fā)展起來的是與是與2G 和和3G共存的共存的 （目前：（目前：2.5G 代表：代表：GPRS、Edge）傳輸速率較傳輸速率較3G提高提高10倍、成本降低倍、成本降低10倍倍 （2001年）年）數(shù)據(jù)速率覆蓋面積 移動性宏小區(qū)高的移動性微小區(qū)有限的移動性固定接入64kbps2Mbps200MbpsP-MP (LMDS)Milli-wave LANWLAN4 2代（代（GSM) 的主要指標參數(shù)（傳輸速率）的主要指標參數(shù)（傳輸速率）: 9.6kbps - 14.4kbps, 可移動（任意速度）；僅有語音通可移動（任意速度）；僅有語音通信；信； 2.5代代 (GPRS)的主要指標參數(shù)（傳輸速率）的

3、主要指標參數(shù)（傳輸速率）: 最大用戶數(shù)據(jù)率：最大用戶數(shù)據(jù)率：21.4kbps, 采用采用GMSK一種調(diào)制方式一種調(diào)制方式 ( 2.75代代 - Edge） 3代的主要指標參數(shù)（傳輸速率）：代的主要指標參數(shù)（傳輸速率）： 144kbps, 快速移動狀態(tài)；快速移動狀態(tài)； 384kbps, 人行道步行；人行道步行； 2Mbps, 室內(nèi)不動。室內(nèi)不動。5 4G系統(tǒng)應具有更高的數(shù)據(jù)率、更好的業(yè)務 質(zhì)量（QoS）、更高的頻譜利用率、更高的 安全性、更高的智能性、更高的傳輸質(zhì)量、更高的靈活性； 4G系統(tǒng)應能支持非對稱性業(yè)務，并能支持多種業(yè)務； 4G系統(tǒng)應體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)和IP網(wǎng)絡不斷融合的發(fā)展趨勢，因此

4、4G系統(tǒng)應當是一個全IP的網(wǎng)絡。 6 u 4G系統(tǒng)的容量系統(tǒng)的容量 4G系統(tǒng)的容量至少為系統(tǒng)的容量至少為3G系統(tǒng)的系統(tǒng)的10倍倍 4G系統(tǒng)的頻譜效率應當為系統(tǒng)的頻譜效率應當為3G系統(tǒng)的系統(tǒng)的5到到10倍倍 4 4G G系統(tǒng)目標速率為：系統(tǒng)目標速率為： 高速移動用戶（高速移動用戶（250250km/hkm/h），），數(shù)據(jù)速率為數(shù)據(jù)速率為2 2Mbps;Mbps; 中速移動用戶（中速移動用戶（6060km/hkm/h），），數(shù)據(jù)速率為數(shù)據(jù)速率為2020Mbps;Mbps; 低速移動用戶（室內(nèi)或步行者），數(shù)據(jù)速率為低速移動用戶（室內(nèi)或步行者），數(shù)據(jù)速率為100100MbpsMbps 具有不同速率間的

5、自動切換能力具有不同速率間的自動切換能力, ,以保證通信質(zhì)量以保證通信質(zhì)量. .7 u 4G系統(tǒng)是一個無縫網(wǎng)系統(tǒng)是一個無縫網(wǎng) 4 4G G系統(tǒng)應能實現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個移動網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡間的系統(tǒng)應能實現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個移動網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡間的無縫漫游，應能實現(xiàn)與無線無縫漫游，應能實現(xiàn)與無線LANLAN的無縫連接。并實現(xiàn)高速的無縫連接。并實現(xiàn)高速移動中系統(tǒng)間切換和網(wǎng)絡互聯(lián)移動中系統(tǒng)間切換和網(wǎng)絡互聯(lián). . 4 4G G的無縫特性，包含系統(tǒng)、業(yè)務和覆蓋等多方面的無縫性的無縫特性，包含系統(tǒng)、業(yè)務和覆蓋等多方面的無縫性 4 4G G系統(tǒng)應當是一個綜合系統(tǒng)，蜂窩部分提供廣域移動性，系統(tǒng)應當是一個綜合系統(tǒng)，蜂窩部分

6、提供廣域移動性，而而WLANWLAN提供熱點地區(qū)的高速業(yè)務，同時也應當包含家庭和提供熱點地區(qū)的高速業(yè)務，同時也應當包含家庭和辦公室的個人辦公室的個人LAN.LAN. 8 u 4G4G系統(tǒng)是一個基于系統(tǒng)是一個基于IPIP的網(wǎng)絡的網(wǎng)絡 4G應當是一個基于應當是一個基于IP的移動網(wǎng)絡，可以采用多種無線接入方式，的移動網(wǎng)絡，可以采用多種無線接入方式，比如比如IEEE 802.11, WCDMA, Bluetooth, HyperLAN等。全等。全IP的核心網(wǎng)的核心網(wǎng)可以與無線接入方式獨立地發(fā)展?？梢耘c無線接入方式獨立地發(fā)展。4G系統(tǒng)將會采用系統(tǒng)將會采用Ipv6。Ipv6將能在將能在IP網(wǎng)絡上實現(xiàn)話音和

7、多媒體業(yè)務。（山東大學已建成網(wǎng)絡上實現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務。（山東大學已建成Ipv6實驗網(wǎng)）實驗網(wǎng)）u 4 4G G系統(tǒng)將能實現(xiàn)不同系統(tǒng)將能實現(xiàn)不同QoSQoS的業(yè)務的業(yè)務 4 4G G系統(tǒng)通過動態(tài)帶寬分配和調(diào)節(jié)發(fā)射功率來提供不同質(zhì)量的業(yè)務系統(tǒng)通過動態(tài)帶寬分配和調(diào)節(jié)發(fā)射功率來提供不同質(zhì)量的業(yè)務。能提供用戶定義的個性化服務。能提供用戶定義的個性化服務, ,按服務級別收費按服務級別收費. . 9 l 無線接入方式與多址方案無線接入方式與多址方案 OFDM是是4G系統(tǒng)最為合適的多址方案系統(tǒng)最為合適的多址方案, OFDM也是將來也是將來4G系統(tǒng)最有系統(tǒng)最有可能采用的多址方式?？赡懿捎玫亩嘀贩绞?。(其它觀點

8、：其它觀點：MIMO+CDMA)OFDM技術(shù)的特點是網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)高度可擴展，具有良好的抗噪聲性能和技術(shù)的特點是網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)高度可擴展，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供比目前無線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高（速率高抗多信道干擾能力，可以提供比目前無線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高（速率高、時延小）的服務和更好的性能價格比，能為、時延小）的服務和更好的性能價格比，能為4G無線網(wǎng)提供更好的無線網(wǎng)提供更好的方案方案OFDM的主要優(yōu)點：各個信號間不會相互干擾；對多徑衰落和多普勒的主要優(yōu)點：各個信號間不會相互干擾；對多徑衰落和多普勒頻移不敏感；用戶間和相鄰小區(qū)間無干擾；可實現(xiàn)低成本的單波段接頻移不敏感；用戶間和相鄰小區(qū)間無

9、干擾；可實現(xiàn)低成本的單波段接收機等。收機等。OFDM的主要缺點的主要缺點: 功率效率不高（功率效率不高（PAPR峰值平均功率比峰值平均功率比,Peak to Average Power Ratio )、及頻偏問題。及頻偏問題。日本日本NTTDoCoMo提出的提出的4G移動系統(tǒng)方案的無線接入方式為：移動系統(tǒng)方案的無線接入方式為：VSF-OFCDM。VSF表示可變擴頻因子表示可變擴頻因子，而而OFCDM則表示正交頻分與碼則表示正交頻分與碼分復用分復用。10 l 調(diào)制與編碼調(diào)制與編碼 4G系統(tǒng)將會采用多載波調(diào)制（系統(tǒng)將會采用多載波調(diào)制（MCM）技術(shù)技術(shù) MC-CDMA 或或 OFDM-TDMA,并考

10、慮功率與自適應調(diào)并考慮功率與自適應調(diào)制的平衡制的平衡. MC-CDMA采用采用QPSK調(diào)制，而調(diào)制，而OFDM-TDMA采用高電采用高電平調(diào)制，如平調(diào)制，如M-QAM，需要采用自適應調(diào)制，按照實際測，需要采用自適應調(diào)制，按照實際測量的參數(shù)來確定量的參數(shù)來確定QAM的電平數(shù)和符號速率。的電平數(shù)和符號速率。 4G移動通信系統(tǒng)將采用更高級的信道編碼方案，如移動通信系統(tǒng)將采用更高級的信道編碼方案，如Turbo碼、級連碼和碼、級連碼和LDPC等，從而在極低的等，從而在極低的Eb/N0下保證足夠下保證足夠的性能。的性能。NTTDoCoMo的的4G實驗系統(tǒng)信道編碼采用實驗系統(tǒng)信道編碼采用TURBO碼。碼。

11、11 l 無線鏈路增強技術(shù)無線鏈路增強技術(shù) 分集技術(shù)，如通過空間分集、時間分集（信道編碼）、頻分集技術(shù)，如通過空間分集、時間分集（信道編碼）、頻率分集和極化分集等方法來獲得最好的分集性能；率分集和極化分集等方法來獲得最好的分集性能； 多天線技術(shù)，如采用多天線技術(shù)，如采用2或或4天線來實現(xiàn)發(fā)射分集，或者采用天線來實現(xiàn)發(fā)射分集，或者采用多輸入多輸出（多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)射和接收分集。（技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)射和接收分集。（實現(xiàn)的考慮：共用天線的可能性）實現(xiàn)的考慮：共用天線的可能性） 12 l 高效的頻譜使用方案高效的頻譜使用方案 提高頻譜效率的方法是將要使用提高頻譜效率的方法是將要使用3 3

12、GHzGHz以上的頻段，由于可以上的頻段，由于可以使用的帶寬更寬，因此將具有更高的傳輸容量。以使用的帶寬更寬，因此將具有更高的傳輸容量。 3 3G G系統(tǒng)的頻譜效率只有系統(tǒng)的頻譜效率只有2 2bps/Hzbps/Hz，而而4 4G G系統(tǒng)的頻譜效率應系統(tǒng)的頻譜效率應達到達到5 5bps/Hzbps/Hz。 信道分配：主要為分組信道分配、自適應信道分配。分組信道分配：主要為分組信道分配、自適應信道分配。分組信道是將信道分組分配給每個及戶信道是將信道分組分配給每個及戶,可使由于失真及各信可使由于失真及各信道能量的不均衡和頻偏所造成的用戶間的干擾最小道能量的不均衡和頻偏所造成的用戶間的干擾最小.13

13、 l 基于基于IPIP的核心網(wǎng)的核心網(wǎng) 移動移動IPIP技術(shù)是真正實現(xiàn)技術(shù)是真正實現(xiàn)“任何時間、任何地方、與任何人任何時間、任何地方、與任何人進行任何業(yè)務通信進行任何業(yè)務通信”的全球個人通信的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，代的全球個人通信的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，代表著通信技術(shù)發(fā)展的未來方向。表著通信技術(shù)發(fā)展的未來方向。 3G系統(tǒng)不是基于系統(tǒng)不是基于IP的，如的，如CDMA2000基于基于ANSI-41，而而WCDMA基于基于GSM-MAP。 4G系統(tǒng)應當是一個全系統(tǒng)應當是一個全IP的網(wǎng)絡。實現(xiàn)不同網(wǎng)絡間的無縫的網(wǎng)絡。實現(xiàn)不同網(wǎng)絡間的無縫互連；全互連；全IP也是一種低成本的集成目前網(wǎng)絡的方法。也是一種低成本的集成目前網(wǎng)

14、絡的方法。 4G系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全IP的網(wǎng)絡，獨立于各種具的網(wǎng)絡，獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的體的無線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務；能同已有的業(yè)務；能同已有的核心網(wǎng)和核心網(wǎng)和PSTN共存。共存。14 l 軟件無線電（軟件無線電（SDRSDR）技術(shù)技術(shù) 將硬件作為其通用的基本平臺，把盡可能多的無線及個人將硬件作為其通用的基本平臺，把盡可能多的無線及個人通信的功能通過可編程軟件來實現(xiàn)，使其成為一種多工作通信的功能通過可編程軟件來實現(xiàn)，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號傳輸與處理的無線電系統(tǒng)。它頻段、多工作模式、多信號傳輸與處理的無線電系統(tǒng)。

15、它是一種用軟件來實現(xiàn)物理層連接的無線通信方式。是一種用軟件來實現(xiàn)物理層連接的無線通信方式。 軟件無線電技術(shù)將會在軟件無線電技術(shù)將會在4G系統(tǒng)得到應用。軟件無線電使系統(tǒng)得到應用。軟件無線電使得系統(tǒng)具有靈活性和適應性，能夠適應不同的網(wǎng)絡和空中得系統(tǒng)具有靈活性和適應性，能夠適應不同的網(wǎng)絡和空中接口。軟件無線電技術(shù)能支持采用不同空中接口的多模式接口。軟件無線電技術(shù)能支持采用不同空中接口的多模式手機和基站，能實現(xiàn)各種應用的可變手機和基站，能實現(xiàn)各種應用的可變QoS。軟件無線電技軟件無線電技術(shù)有助于不同標準和系統(tǒng)的融合。術(shù)有助于不同標準和系統(tǒng)的融合。15 l 軟件無線電（軟件無線電（SDRSDR）技術(shù)技術(shù)

16、 采用軟件無線電實現(xiàn)的基站可同時為多個網(wǎng)絡服務；當終采用軟件無線電實現(xiàn)的基站可同時為多個網(wǎng)絡服務；當終端移動時，可重新配置，如當移動終端移動到一個采用不端移動時，可重新配置，如當移動終端移動到一個采用不同標準的移動系統(tǒng)中時，終端可按照該系統(tǒng)的標準重新自同標準的移動系統(tǒng)中時，終端可按照該系統(tǒng)的標準重新自動配置該終端，從而該終端可獲得服務。動配置該終端，從而該終端可獲得服務。 采用軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)的移動終端或采用軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)的移動終端或BSBS將采用模塊化的將采用模塊化的結(jié)構(gòu)，主要由天線模塊、結(jié)構(gòu)，主要由天線模塊、LNALNA模塊、功率放大器模塊、模塊、功率放大器模塊、ADCDACADCD

17、AC模塊、模塊、DSPDSP模塊和多媒體模塊等組成。軟件無線電模塊和多媒體模塊等組成。軟件無線電中中RFRF和基帶器件都應當是可編程的。和基帶器件都應當是可編程的。 16 l 高性能的接收機高性能的接收機 各種新型的接收機，如：各種新型的接收機，如：TurboTurbo碼接收機等碼接收機等 4 4G G系統(tǒng)對接收機提出特別高的要求，要在系統(tǒng)對接收機提出特別高的要求，要在5 5MHzMHz的帶寬上傳的帶寬上傳輸輸2020MbpsMbps的數(shù)據(jù)，所需要的的數(shù)據(jù)，所需要的SNRSNR為為1212dBdB。l 智能天線與智能天線與MIMOMIMO技術(shù)技術(shù) 智能天線和智能天線和MIMO技術(shù)可以降低多址干

18、擾，實現(xiàn)空間分技術(shù)可以降低多址干擾，實現(xiàn)空間分集，因此將會在集，因此將會在4G系統(tǒng)中得到應用。基站對各個用戶可系統(tǒng)中得到應用?；緦Ω鱾€用戶可形成一個定向波束，因此既可降低來自小區(qū)內(nèi)其它用戶的形成一個定向波束，因此既可降低來自小區(qū)內(nèi)其它用戶的多址干擾，也可降低對基站發(fā)射功率的要求。多址干擾，也可降低對基站發(fā)射功率的要求。17 l 多用戶檢測技術(shù)多用戶檢測技術(shù) 多用戶檢測器可以提高系統(tǒng)的容量，將會在多用戶檢測器可以提高系統(tǒng)的容量，將會在4G系統(tǒng)的基系統(tǒng)的基站和終端中得到應用。站和終端中得到應用。 提出各種性能好、算法簡單的多用戶檢測器算法。提出各種性能好、算法簡單的多用戶檢測器算法。 18 目前

19、世界發(fā)送國家都正在積極進行目前世界發(fā)送國家都正在積極進行4 4G G技術(shù)規(guī)格的研究制定技術(shù)規(guī)格的研究制定，以期在全球，以期在全球4 4G G規(guī)格制定中享有發(fā)言權(quán)。規(guī)格制定中享有發(fā)言權(quán)。4 4G G的各項運行標的各項運行標準將由國際電信聯(lián)盟（準將由國際電信聯(lián)盟（ITUITU）電信標準局決定。新一代無電信標準局決定。新一代無線通信技術(shù)在美國及日本等發(fā)達國家已經(jīng)進入密集的研發(fā)線通信技術(shù)在美國及日本等發(fā)達國家已經(jīng)進入密集的研發(fā)和市場化階段。和市場化階段。 新的研究包括網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、用戶切換和漫游等移動環(huán)境下的新的研究包括網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、用戶切換和漫游等移動環(huán)境下的系統(tǒng)實現(xiàn)方案，從而實現(xiàn)用戶的大范圍移動，這種技術(shù)

20、路系統(tǒng)實現(xiàn)方案，從而實現(xiàn)用戶的大范圍移動，這種技術(shù)路線是當前國際上設計第四代移動通信系統(tǒng)的主要思路。線是當前國際上設計第四代移動通信系統(tǒng)的主要思路。 阿爾卡特、愛立信、諾基亞和西門子已共同建立了旨在推阿爾卡特、愛立信、諾基亞和西門子已共同建立了旨在推動動4 4G G技術(shù)開發(fā)的世界無線研究論壇。技術(shù)開發(fā)的世界無線研究論壇。19 美國：美國： AT&T公司已在實驗室中研究第四代移動通信技術(shù)，其研公司已在實驗室中研究第四代移動通信技術(shù)，其研究目的是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問因特網(wǎng)的究目的是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問因特網(wǎng)的速率，這項技術(shù)約需五年才能發(fā)布。速率，這項技術(shù)約需五年才能發(fā)布

21、。AT&T已推出了已推出了4G Access網(wǎng)絡，它能配合目前的網(wǎng)絡，它能配合目前的EDGE技術(shù)進行上傳，并利技術(shù)進行上傳，并利用寬帶用寬帶OFDM技術(shù)進行下載。技術(shù)進行下載。 惠普與日本惠普與日本NTT DoCoMo已聯(lián)手開發(fā)已聯(lián)手開發(fā)4G通信技術(shù)和產(chǎn)品通信技術(shù)和產(chǎn)品，開發(fā)的，開發(fā)的4G多媒體體系結(jié)構(gòu)有望向移動用戶提供高性能多媒體體系結(jié)構(gòu)有望向移動用戶提供高性能多媒體流內(nèi)容，使媒體流數(shù)據(jù)能夠更好地傳輸?shù)揭苿与娫挾嗝襟w流內(nèi)容，使媒體流數(shù)據(jù)能夠更好地傳輸?shù)揭苿与娫捄推渌殖衷O備上，該體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)技術(shù)研究和其它手持設備上，該體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)技術(shù)研究2003年完年完成。成。 20 瑞典：瑞典： 世界

22、上最大的電信基礎(chǔ)設施提供商瑞典愛立信公司已開始世界上最大的電信基礎(chǔ)設施提供商瑞典愛立信公司已開始進行第四代移動通信標準的研究，并著手研制第四代移動進行第四代移動通信標準的研究，并著手研制第四代移動通信系統(tǒng)，預計在通信系統(tǒng)，預計在2011年正式投入運營。愛立信已研究出年正式投入運營。愛立信已研究出的的“4G眼鏡眼鏡”2011年也將進入市場。年也將進入市場。 愛立信與美國加利福尼亞大學合作開發(fā)愛立信與美國加利福尼亞大學合作開發(fā)4G技術(shù)，加利福技術(shù)，加利福尼亞大學已經(jīng)正式成立了加州通信和信息技術(shù)學會，將在尼亞大學已經(jīng)正式成立了加州通信和信息技術(shù)學會，將在4G技術(shù)、先進天線系統(tǒng)、新一代移動因特網(wǎng)、電力

23、放大技術(shù)、先進天線系統(tǒng)、新一代移動因特網(wǎng)、電力放大器技術(shù)和無線訪問網(wǎng)絡等領(lǐng)域內(nèi)進行深入研究。器技術(shù)和無線訪問網(wǎng)絡等領(lǐng)域內(nèi)進行深入研究。21 日本：日本： DoCoMoDoCoMo移動通信公司已進行第四代移動通信的研究，計劃移動通信公司已進行第四代移動通信的研究，計劃在在20062006年推出第四代移動通信系統(tǒng)，在年推出第四代移動通信系統(tǒng)，在20102010年左右首度推年左右首度推出出4 4G G業(yè)務。業(yè)務。 政府與主要的移動通信業(yè)企業(yè)已為超高速移動通信技術(shù)擬政府與主要的移動通信業(yè)企業(yè)已為超高速移動通信技術(shù)擬定了基礎(chǔ)計劃，日本郵電部已向日本電氣通信技術(shù)審議會定了基礎(chǔ)計劃，日本郵電部已向日本電氣通信技術(shù)審議會提交制定第四代（提交制定第四代（4 4G G）移動電話規(guī)格的提案。移動電話規(guī)格的提案。 已完成了繼第三代移動通信系統(tǒng)已完成了繼第三代移動通信系統(tǒng)“IMT-2000”IMT-2000”之后的第四之后的第四代移動通信系統(tǒng)標準提案，該提案將代移動通信系統(tǒng)標準提案，該提案將4 4G G的實用期定在的實用期定在20102010年年 同韓國在同韓國在IMT-2000IMT-2000之后的第四代移動通信領(lǐng)域也進行合作之后的第四代移動通信領(lǐng)域也進行合作，兩國將共同建立因特網(wǎng)網(wǎng)絡、例行兩國之間的有線無線，