4G技术及其应用浅析
摘要：通信技术日新月异，给人们带来不少享受。随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、在我们还没有完全享受3G移动通信系统商所带来服务的同时,4G移动通信技术的研究已经在逐步的进行着。本文简要分析了:(1) 4G的网络结构;(2) 4G的关键技术,如OFDM,软件无线电,智能天线技术,MIMO技术。(3) 比较了3G和4G不同指标,分析了3G和4G采用的不同技术。(4) 初步探讨了4G的现状和发展。
关键词：4G，网络通信
1 引言
随着3G在我国的商用以来,用户在使用手机电视和视频通话方面,出现信号不稳,视频通话效果不好等问题。人们开始期望4G能够解决这些问题,能够提供更高的数据速率,更大的容量和带宽。从而使4G比3G更接近个人通信,在技术上比3G更完善。所谓4G技术是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快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。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。
2 4G技术
2.1 4G网络结构
2.1.1三层网络结构
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。
1) 物理网络层提供接入和路由选择功能。
2) 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。
3) 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。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，可能遇到下面的一些困难：近年来3G演进技术的发展异常迅速，但无线技术是否已经达到完美的地步?国家863计划专家组成员、未来移动通信论坛秘书长尤肖虎的答案是否定的。在他看来，现有无线技术有待解决的问题还很多，需要改进的空间也很大[1]。
2.1.2 物理层
从物理层的传输技术看，虽然在目前LTE、UMB、WiMAX系统设计已经很完善，但在此基础上还需进一步的改造，尤其在多用户层面上。“目前，4G中的点对点技术将接近理论值，但多用户传输技术还有很大的改进空间，多小区传输技术的差距更大。”诸如多用户或多小区之间的协调、干扰的抑制抵消以及无线资源的分配等众多问题，都还没有系统的解决方案。另外跨层的设计和优化也是需要解决的问题之一。
2.2 4G网络中的关键技术
2.2.1 OFDM
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术,实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多载波调制的一种。其主要原理是:将待传输的高速串行数据经串并变换, 变成在子信道上并行传输的低速数据流, 再用相互正交的载波进行调制, 然后叠加一起发送。接收端用相干载波进行相干接收, 再经并串变换恢复为原高速数据。
OFDM技术的有很多优点:可以消除或减小信号波形间的干扰,对多径衰落和多普勒频移不敏感,提高了频谱利用率;适合高速数据传输;抗衰落能力强;抗码间干扰(ISI)能力强。
2.2.2软件无线电
软件无线电(SDR)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。其中心思想是使宽带模数转换器(A/D)及数模转换器(D/A)等先进的模块尽可能地靠近射频天线的要求。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[2]
2.2.3 智能天线技术(SA)
智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。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。
2.2.4 多输入多输出(MIMO)技术
多输入多输出技术(MIM0)是指在基站和移动终端都有多个天线。MIM0技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空间复用是在接收端和发射端使用多副天线,充分利用空间传播中的多径分量,在同一频带上使用多个子信道发射信号,使容量随天线数量的增加而线性增加。空间分集有发射分集和接收分集两类。基于分集技术与信道编码技术的空时码可获得高的编码增益和分集增益,已成为该领域的研究热点。MIM0技术可提供很高的频谱利用率,且其空间分集可显著改善无线信道的性能,提高无线系统的容量及覆盖范围。
2.2.5 基于IP的核心网
4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络,可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案,能提供端到端的IP业务,能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构,能允许各种空中接口接入核心网;同时核心网能把业务、控制和传输等分开。IP与多种无线接入协议相兼容,因此在设计核心网络时具有很大的灵活性,不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。
在4G通信系统中将取代IPv4协议,主要采用全分组方式IPv6技术,IPv6具有许多的优点,如:有巨大的地址空间;支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式;能够提供不同水平的服务质量;更具有移动性。
2.3 4G标准
国际电信联盟(ITU)已经将WiMax、HSPA+、LTE正式纳入到4G标准里，加上之前就已经确定的LTE-Advanced 和WirelessMAN-Advanced这两种标准，目前4G标准已经达到了5种。
2.3.1 LTE
LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，它改进并增强了3G 的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。主要特点是在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，相对于3G网络大大的提高了小区的容量，同时将网络延迟大大降低：内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms。并且这一标准也是3GPP长期演进(LTE)项目，是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，其演进的历史如下：
GSM-->GPRS-->EDGE-->WCDMA-->HSDPA/HSUPA-->HSDPA+/HSUPA+-->LTE长期演进
GSM：9K -->GPRS:42K--> EDGE:172K -->WCDMA：364k -->HSDPA/HSUPA:14.4M -->HSDPA+/HSUPA+:42M -->LTE:300M 由于目前的WCDMA网络的升级版HSPA和HSPA+均能够演化到LTE这一状态，包括中国自主的TD-SCDMA网络也将绕过HSPA直接向LTE演进，所以这一4G标准获得了最大的支持，也将是未来4G标准的主流。该网络提供媲美固定宽带的网速和移动网络的切换速度，网络浏览速度大大提升。
2.3.2 LTE-Advanced
LTE-Advanced：从字面上看，LTE-Advanced就是LTE技术的升级版，那么为何两种标准都能够成为4G标准呢？LTE-Advanced的正式名称为Further Advancements for E-UTRA，它满足ITU-R的IMT-Advanced技术征集的需求，是3GPP形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源。LTE-Advanced是一个后向兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命，相当于HSPA和WCDMA 这样的关系。LTE-Advanced的相关特性如下：
带宽：100MHz
峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps
峰值频谱效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz
针对室内环境进行优化
有效支持新频段和大带宽应用
峰值速率大幅提高，频谱效率有限的改进
如果严格的讲，LTE作为3.9G移动互联网技术，那么LTE-Advanced作为4G标准更加确切一些。LTE-Advanced的入围，包含TDD和FDD两种制式，其中TD-SCDMA将能够进化到TDD制式，而WCDMA网络能够进化到FDD 制式。移动主导的TD-SCDMA网络期望能够直接绕过HSPA+网络而直接进入到LTE。
2.3.3 WiMax
WiMax：WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互联接入，WiMAX的另一个名字是IEEE 802.16。WiMAX的技术起点较高，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。对无线网络来说，这的确是一个惊人的进步。WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高，这也是未来移动世界和固定网络的融合趋势。
802.16工作的频段采用的是无需授权频段，范围在2GHz至66GHz之间，而802.16a则是一种采用2G至11GHz无需授权频段的宽带无线接入系统，其频道带宽可根据需求在1.5M至20MHz范围进行调整，目前具有更好高速移动下无缝切换的IEEE 802.16m的技术正在研发。因此，802.16所使用的频谱可能比其它任何无线技术更丰富，WiMax具有以下优点：
(1)对于已知的干扰，窄的信道带宽有利于避开干扰，而且有利于节省频谱资源。
(2)灵活的带宽调整能力，有利于运营商或用户协调频谱资源。
(3)WiMax所能实现的50公里的无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的，网络覆盖面积是3G发射塔的10倍，只要少数基站建设就能实现全城覆盖，能够使无线网络的覆盖面积大大提升。
不过WiMax网络在网络覆盖面积和网络的带宽上优势巨大，但是其移动性却有着先天的缺陷，无法满足高速(≧50km/h)下的网络的无缝链接，从这个意义上讲，WiMax还无法达到3G网络的水平，严格的说并不能算作移动通信技术，而仅仅是无线局域网的技术。但是WiMax的希望在于IEEE 802.11m技术上，将能够有效的解决这些问题，也正是因为有中国移动、因特尔、Sprint各大厂商的积极参与，WiMax成为呼声仅次于LTE的4G网络手机。关于IEEE 802.16m这一技术，我们将留在最后作详细的阐述。
2.3.4 HSPA+：高速下行链路分组接入技术
HSPA+：高速下行链路分组接入技术(High Speed Downlink Packet Access)，而HSUPA即为高速上行链路分组接入技术，两者合称为HSPA技术，HSPA+是HSPA的衍生版，能够在HSPA网络上进行改造而升级到该网络，是一种经济而高效的4G网络。
从上文我们也可以了解到，HSPA+符合LTE的长期演化规范，将作为4G网络标准与其它的4G网络同时存在，它将很有利于目前全世界范围的WCDMA 网络和HSPA网络的升级与过度，成本上的优势很明显。对比HSPA网络，HSPA+在室内吞吐量约提高12.58% ，室外小区吞吐量约提高32.4%，能够适应高速网络下的数据处理，将是短期内4G标准的理想选择。目前联通已经在着手相关的规划，T-Mobile也开通了这个4G网络，但是由于4G标准并没有被ITU完全确定下来，所以动作并不大。
2.3.5 WirelessMAN-Advanced
WirelessMAN-Advanced：WirelessMAN- Advanced事实上就是WiMax的升级版，即IEEE 802.11m标准，802.16系列标准在IEEE正式称为WirelessMAN ，而WirelessMAN-Advanced极为IEEE 802.16m。其中，802.16m最高可以提供1Gbps无线传输速率，还将兼容未来的4G无线网络。802.16m可在“漫游”模式或高效率/强信号模式下提供1Gbps的下行速率。该标准还支持“高移动”模式，能够提供1Gbps速率。其优势如下：
1、提高网络覆盖，改建链路预算；
2、提高频谱效率；
3、提高数据和VOIP容量；
4、低时延&QoS增强；
5、功耗节省；
目前的WirelessMAN-Advanced有5种网络数据规格，其中极低速率为16kbps，低数率数据及低速多媒体为144kbps，中速多媒体为2Mbps，高速多媒体为30Mbps超高速多媒体则达到了30Mbps--1Gbps。但是该标准可能会被率先被军方所采用，IEEE方面表示军方的介入将能够促使WirelessMAN-Advanced 更快的成熟和完善，而且军方的今天就是民用的明天。不论怎样，WirelessMAN- Advanced得到ITU的认可并成为4G标准的可能性极大[3]。
2.4 4G的主要优势
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。2009年在构思中的4G通信具有下面的特征：
2.4.1网络频谱更宽
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通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。从移动通信系统数据传输速率作比较，第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；专家则预估，第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以达到每秒高达100Mbps 速度传输无线信息，这种速度会相当于2009年最新手机的传输速度的1万倍左右。
要想使4G通信达到100Mbps的传输，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据研究4G通信的AT&T的执行官们说，估计每个4G 信道会占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA 3G网路的20倍。
2.4.2通信更加灵活
从严格意义上说，4G手机的功能，已不能简单划归“电话机”的范畴，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已，因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了，而且4G手机从外观和式样上，会有更惊人的突破，人们可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，以方便和个性为前提，任何一件能看到的物品都有可能成为4G终端，只是人们还不知应该怎么称呼它。未来的4G通信使人们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。也许有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼，但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比，这简直可以忽略不计。
2.4.3智能性能更高
第四代移动通信的智能性更高，不仅表现于4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，例如对菜单和滚动操作的依赖程度会大大降低，更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如4G手机能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事，或者不该做什么事，4G手机可以把电影院票房资料，直接下载到PDA之上，这些资料能够把售票情况、座位情况显示得清清楚楚，大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票；4G手机可以被看作是一台手提电视，用来看体育比赛之类的各种现场直播。
2.4.4兼容性能更平滑
要使4G通信尽快地被人们接受，不但考虑的它的功能强大外，还应该考虑到现有通信的基础，以便让更多的现有通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，未来的第四代移动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第二代平稳过渡等特点。
2.4.5提供各种增值服务
4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的，它们的核心建设技术根本就是不同的，3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，而4G移动通信系统技术则以正交多任务分频技术(OFDM)最受瞩目，利用这种技术人们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殖服务；不过考虑到与3G通信的过渡性，第四代移动通信系统不会在未来仅仅只采用OFDM一种技术，CDMA技术会在第四代移动通信系统中，与OFDM技术相互配合以便发挥出更大的作用，甚至未来的第四代移动通信系统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，也会结合两项技术的优点，一部分会是以CDMA的延伸技术。
2.4.6实现更高质量的多媒体通信
尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据
和高分辨率多媒体服务的需要，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅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。总结来说，首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。
2.4.7频率使用效率更高
相比第三代移动通信技术来说，第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术，例如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度，引入了交换层级技术，这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技术(Routing)为主的网络架构。由于利用了几项不同的技术，所以无线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多。按照最乐观的情况估计，这种有效性可以让更多的人使用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情，而且做这些事情的时候速度相当快。研究人员说，下载速率有可能达到5Mbps到10Mbps。
2.4.8通信费用更加便宜
由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，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的通信技术，这些技术保证了4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式，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，通信营运商们会考虑直接在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行者和用户的费用。据研究人员宣称，4G通信的无线即时连接等某些服务费用会比3G通信更加便宜。
3 国内外研究状况
3.1国际上第四代移动通信发展状况
世界发达国家都正在积极进行4G技术规格的研究制定，以期在全球4G规格制定中享有发言权。4G的各项运行标准将由国际电信联盟（ITU）电信标准局决定。新一代无线通信技术在美国及日本等发达国家已经进入密集的研发和市
场化阶段。新的研究包括网络结构、用户切换和漫游等移动环境下的系统实现方案，从而实现用户的大范围移动，这种技术路线是当前国际上设计第四代移动通信系统的主要思路。阿尔卡特、爱立信、诺基亚和西门子已共同建立了旨在推动4G技术开发的世界无线研究论坛。
美国AT&T公司已在实验室中研究第四代移动通信技术，其研究目的是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问因特网的速率，这项技术约需五年才能发布。AT&T已推出了4GAccess网络，它能配合目前的EDGE技术进行上传，并利用宽带OFDM技术进行下载。目前A T&T的4GAccess网络升级分为两个阶段，第一阶段是移动电话基地台的软件构建，第二阶段则估计在两年后进行智能型天线的硬件构建。北电网络则努力使IP的4G网络传输速度达到20Mbps，因此必须进行SoftwareRadio、宽带接收器、新型功率放大器等相关行动技术的开发。
日本的DoCoMo移动通信公司也已在日本进行第四代移动通信的研究，力图成为第四代移动通信领头羊。DoCoMo计划在2006年推出第四代移动通信系统，在2010年左右首度推出4G业务，并企图使它成为全球的标准。日本政府决定从2002年财政预算中拨款12亿日元，支持速度更快、功能更齐备的“第四代移动通信系统”的研究与开发，使它成为全球的标准。日本政府与主要的移动通信业企业已为超高速移动通信技术拟定了基础计划，这项4G移动通信技术将于2005年成形。为了能够抢占未来移动电话技术的先机，日本邮电部已向日本电气通信技术审议会提交制定第四代（4G）移动电话规格的提案。日本电气通信技术审议会负责审核4G技术的相关规格，决定其使用频率、系统技术、开发日程等。日本已完成了继第三代移动通信系统“IMT-2000”之后的第四代移动通信系统标准提案，该提案将4G的实用期定在2010年。4G将速率提高到了100Mbit/秒，对4G的目标是2010年之前达到实用化水平。日本电气通信技术审议会估计，2001～2010年日本3G市场规模将达到42兆日元，仅2010年的营收就将达到9300亿日元，而4G移动电话的市场潜力更远胜于3G。日本和韩国在IMT-2000之后的第四代移动通信领域也进行合作，两国将共同建立因特网网络、例行两国之间的有线无线通讯结合环境，并进行超高速卫星通信实验。
3.2我国4G发展的状况
我国在4G领域也取得得大成果。汉网公司研制出的汉网“宽带无线IP通信系统”要用了4G技术和IP网络技术，以汉网特有的包分多址（PDMA）接入技术为核心，上下行数据速率采用不对称设计，可为无线用户提供高达近2Mbps 的高速无线互联网业务，同时提供高速率的文字、图像、视频、话音等不同类型
数据业务。可实现手机、PDA、PC之间的自由通信和组播、多点通信等扩展业务。
4 总结
本文分析了4G网络构架以及其关键技术,并对4G和3G采用的技术进行了对比，解读了五大4G技术标准，展望了4G的市场发展，并分析了4G的主要优势和存在缺陷。我们可以看出4G中除了核心网络之外,其他的很多设备和技术,都可以利用3G中所采用的技术资源和设备,改进原有的硬件设施,对原有的软件进行升级融合,再加上4G的关键技术,使得3G平滑过渡到4G,并且能够最大限度的降低通信建设的投资资本。虽然我国在4G研究上已经取得可喜的成果,但仍有很多难题有待解决。对于我国能否从现有的TD-CDMA平滑过渡到4G,形成4G 标准并商用化。
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《通信网》课程综述论文 4G移动通信中的核心网技术与 5G移动通信技术展望 摘要：本论文是东南大学信息科学与工程学院大四第一个长学期的研讨课《通信网》的期末专题研讨的综述论文。通过一个学期的研讨学习，我们认识了各种网络技术和协议，并对部分协议的细节做了细致的探究，通过抓包软件分析我们日常生活中所用的网络产生的协议数据包，加深了我们对于网络相关知识的理解。期末专题研讨，我所在的小组选择了“4G5G 移动通信中的网络技术”的课题，通过前期调研，提出了“4G移动通信中的核心网技术与5G移动通信技术展望”的题目，希望通过文献检索和归纳了解移动通信网络的技术变迁、现行移动通信网络的总体结构尤其是核心网的构成，并对5G移动通信的标志性技术做一个展望。 关键词：核心网 LTE EPS EPC 4G 5G 报告时间：2015年1月10日
2 / 13 图1.0 大量资料检索后总结出的移动通信技术发展框图ITU GSM GPRS/EDGE 3GPP （6个标准化组织）UMTS R99R4R5R6R7EPS R8R9 5GPPP （欧盟）无线/光通信物联网安全智能终端 软件 政府+民间 IT+CT=ICT
ITU: International Telecommunication Union 国际电信联盟,联合国专门机构，管理无线电频谱和卫星轨道资源，制定全球电信标准。 3GPP: 3rd Generation Partnership Project 第三代合作伙伴计划，标准化机构，3GPP主要是制订以GSM核心网为基础，UTRA(FDD为W-CDMA技术，TDD为TD-CDMA技术)为无线接口的第三代技术规范。3GPP的组织伙伴包括欧洲的ETSI、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA美国的T1和中国通信标准化协会六个标准化组织。 5GPPP: 5rd Generation Public-Private Partnership 欧盟为维持其在移动通信方面的领先优势（欧洲ETSI是3GPP的主导）率先在其Horizon 2020计划中成立了5G PPP（Public-Private Partnership）(5G政府民间合作计划)。5GPPP由政府出资管理项目吸引民间企业和组织参加，计划在2014-2020年期间投资7亿欧元，拉动5-10倍企业投资，其机制类似我国的重大科技专项。5G PPP计划发展800个成员，包括ICT的各个领域：无线/光通讯、物联网、IT(虚拟化、SDN、云计算、大数据)、软件、安全、终端和智能卡等。 UMTS: Universal Mobile Telecommunications System 通用移动通信系统，3GPP制定的全球3G标准之一，主体包括CDMA接入网络和分组化的核心网络等一系列技术规范和接口协议。3GPP的UMTS标准的4个版本：R99、R4、R5、R6。 UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS 陆地无线接入网，由NODE B（3G移动基站）和RNC（无线网络控制器）构成。 RNC: Radio Network Controller 无线网络控制器，关键网元，接入网的组成部分，提供移动性管理，管理用于传输数据的无线接入载波。 IMS: IP Multimedia Subsystem IP多媒体子系统，本质上说是一种网络结构。该项技术植根于移动领域，最初是3GPP为移动网络定义的，而在NGN的框架下，IMS应同时支持固定接入和移动接入。 EPS: Evolved Packet System 演进的分组域系统，EPS=SAE核心网(EPC)＋LTE接入网(E-UTRAN)+用户设备UE。 LTE: Long Time Evolution 项目名称，研究的是无线接入网络的长期演进，新的无线接入系统称为演进的UTRAN (E-UTRAN)。 SAE: System Architecture Evolution 项目名称，研究的是3GPP核心网络的长期演进，目的是定义一个新的全IP 分组核心网，称为演进的分组核心网EPC（Evolved Packet Core）。2004年12月，3GPP在希腊雅典会议上启动了面向全IP的分组域核心网的演进项目SAE，其核
就在3G通信技术正处于酝酿之中时，更高的技术应用已经在实验室进行研发。因此在人们期待第三代移动通信系统所带来的优质服务的同时，第四代移动通信系统的最新技术也在实验室悄然进行当中。那么到底什么是4G通信呢？ 到2009年为止人们还无法对4G通信进行精确地定义，有人说4G通信的概念来自其他无线服务的技术，从无线应用协定、全球袖珍型无线服务到3G；有人说4G通信是一个超越2010年以外的研究主题，4G通信是系统中的系统，可利用各种不同的无线技术；但不管人们对4G通信怎样进行定义，有一点人们能够肯定的是4G通信可能是一个比3G通信更完美的新无线世界，它可创造出许多消费者难以想象的应用。4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是移动电话数据传输速率的1万倍，也是3G移动电话速率的50倍。4G手机可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。此外，4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。还有，4G有望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。 4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信会是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。 与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然而，在通话品质方面，移动电话消费者还是能接受的。随着技术的发展与应用，现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度的高速化的确是一个很大优点，它的最大数据传输速率达到100Mbit/s，简直是不可思议的事情。另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少，未来的4G通信费用也要比2009年通信费用低。 4G通信技术是继第三代以后的又一次无线通信技术演进，其开发更加具有明确的目标性：提高移动装置无线访问互联网的速度--据3G市场分三个阶段走的的发展计划，3G的多媒体服务在10年后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。在发达国家，3G服务的普及率更超过60%，那么这时就需要有更新一代的系统来进一步提升服务质量。 为了充分利用4G通信给人们带来的先进服务，人们还必须借助各种各样的4G终端才能实现，而不少通信营运商正是看到了未来通信的巨大市场潜力，他们已经开始把眼光瞄准到生产4G通信终端产品上，例如生产具有高速分组通信功能的小型终端、生产对应配备摄像机的可视电话以及电影电视的影像发送服务的终端，或者是生产与计算机相匹配的卡式数据通信专用终端。有了这些通信终端后，人们手机用户就可以随心所欲的漫游了，随时随地的享受高质量的通信了。 4G系统网络结构及其关键技术 4G移动系统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，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS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，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，
计算机网络通信新技术的现状与发展趋势 随着现代社会的日异发展,网络的新技术也进入一个飞速发展的时期。 网格的变化,可谓日新月异,相应的网格的标准、框架、实施和相应应用也飞速向前发展。现在，网格计算的应用情形也正如web服务的早期情况，又或者是XＭＬ,表面上看来是缓慢发展，但是，一旦出现统一的标准和工具,将会出现爆炸式的发展。 在国家信息基础设施的建设中，大容量、高速率的通信网是主干,国家信息基础设施的目标在很大程度上依靠通信网实现，因此通信网的发展备受瞩目。通信网技术的发展,制约着计算机网络的发展,制约着政治、经济、军事、文化等各行各业的发展，及时了解和掌握现代通信网新技术及发展趋势，并将之应用于军事装备的设计和规划中，对于提高军事发展水平有重要意义。 “三网”发展现状和趋势 1．通信网的发展趋势是宽带化、智能化、个人化和综合化，能够支持各类窄带和宽带、实时非实时、恒定速率和可变速率，尤其是多媒体业务。目前规模最大的三大网是电信网、有线电视网（CＡTV）、计算机网,它们都各有自己的优点和不足。 2计算机网络虽能很好地支持数据业务，但实时性（QoS，服务质量)差，宽带性不够,不支持电话和实时图像业务，网络管理的安全性不够。 3．电话网虽可高质量地支持话音业务，但带宽不够,所有的程控交换机均按传输话音的带宽设计（６４kbｉt/s)。同时智能不够，虽有部分智能网业务(如８０0),但目前还达不到计算机网络的智能。 有线电视网虽然实时性和宽带能力均很好，但不能双向通信，无交换和网络管理。 三种网都在逐步演变,使自己具备其他两网的优点。电信网通过采用光纤、xDSL、以太网和AＴM,提供Iｎternet的高速接入和交互多媒体业务； CAＴV铺设光缆，以更换同轴电缆,采用ＨFC技术进行双向化改造；网络公司围绕Inteｒnet技术建网,力争在同一个网上支持全业务。目前靠单一网络的发展,难以实现通信网的发展要求，因此提出“三网融合”的概念。 “三网融合”不是指三网在物理上的兼并合一,而是指高层业务应用的融合,即技术上互相渗透，网络层上实现互通，应用层上使用相同的协议，但运行和管理是分开的。三网将在GＩI（全球信息基础结构）概念下，共同存在,向互通融合的趋势发展。 “三网融合”有利于最大程度地共享现有资源，为推动“三网融合”,ITU(国际电信联盟）提出了GＩI概念，其目标是通过三网资源的无缝融合,构成一个具有统一接入和应用界面的高效网络,满足用户在任何时间、任何地点,以可接收的质量和费用，安全地享受多种业务(声音、数据、图像、影像等）。 下一代网络中软交换、能动网和分布式面向对象的网络结构（ＤOＮ A)将是新的发展思路。 在现代通信新技术中，这里主要介绍宽带网核心技术（IP与ATＭ)、接入网技术、光纤接入技术、第三代移动通信技术及蓝牙、超宽带等无线通信技术。 宽带网核心技术现有的电信网是基于电路交换的窄带PＳTN／ISＤM 和基于分组(信元）面向连接的宽带AＴＭ网，它将日趋宽带化。
信息科学与技术学院 现代通信技术论文 题目名称： 4G的技术与发展 专业班级：电子信息工程2011级(2) 班学生姓名： 学生学号： 指导教师：张瑞敏
目录 一 4G通信网络的定义 (3) 二理想中的4G通讯技术 (3) 四 4G网络与传统网络的区别 (6) 五 4G网络的主要优势 (7) 1、通信速度更快 (8) 2、网络频谱更宽 (8) 3、通信更加灵活 (8) 4、智能性能更高 (8) 5、兼容性能更平滑 (9) 6、提供各种增殖服务 (9) 7、实现更高质量的多媒体通信 (10) 8、频率使用效率更高 (10) 9、通信费用更加便宜 (10) 六 4G网络存在的缺陷 (11) 七 4G网络未来的发展展望 (13) 八 4G网络的研究现状 (14) 九 4G网络的成功 (15) 十心得体会 (15)
4G的技术与发展 一 4G通信网络的定义 4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载，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。 二理想中的4G通讯技术 今日，3G通讯的技术标准与规范已进入商业用途。然而到目前为主，在应用上也发现3G通信的许多缺点，例如缺乏全球统一的标准。3G所採用的语音交换架构仍承袭了2G的"电路交换模式"（Circuit Switch Mode），而非採用纯IP方式，也因此容易受到多用户的干扰，导致传输速率无法大幅提高。面对这些应用上的缺点，理想中的4G通讯技术应该具备以下的特色： （1）更大传输频宽 对大范围高速移动的使用者（最高250km/h）频宽需求为2Mbps，中速移动的使用者（60km/h）频宽需求为20Mbps，低速移动或室内静止的使用者频宽需求为100Mbps； （2）更高储存容量 由于传输频宽增大，因此资料储存容量至少需求为3G系统的10倍以上； （3）更高相容性 4G通信技术必须具备向下相容、开放介面、全球漫游、与网路互联、多元终端应用等，并能从3G通信技术平稳过渡至4G； （4）不同系统的无缝连接 行动使用者在移动中，特别是高速移动，也都能顺利使用通信系统，并在不同系统间进行无缝转换（Seamless Transitions），传送高速多媒体资料等； （5）高度智慧化网路系统 4G网路必须是高度智慧、能随状况自行调整的网路系统，它须具备良好的弹性以满足不同环境与不同用户的通信需求；
第1章移动通信现状问题与基本解决方法 1.1移动通信1G—4G简述 现在，人们普遍认为1897年是人类移动通信的元年。这一年意大利人.马可尼在相距18海里的固定站与拖船之间完成了一项无线电通信实验，实现了在英吉利海峡行驶的船只之间保持持续的通信，从而标志着移动通信的诞生，也由此揭开了世界移动通信辉煌发展的序幕错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。。 现代意义上的移动通信系统起源于20世纪20年代，距今已有90余年的历史。本文主要简述移动通信技术从1G到4G的发展。移动通信大发展的原因，除了用户需求的迅猛增加这一主要推动力外，还有技术进展所提供的条件，如微电子技术的发展、移动通信小区制的形成、大规模集成电路的发展、计算机技术的发展、通信网络技术的发展、通信调制编码技术的发展等。1.1.1第一代移动通信系统（1G） 20世纪70年代中期至80年代中期是第一代蜂窝网络移动通信系统发展阶段。第一代蜂窝网络移动通信系统（1G）是基于模拟传输的，其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。1G主要基于蜂窝结构组网，直接使用模拟语音调制技术，传输速率约s错误!未找到引用源。。 1978年底，美国贝尔实验室成功研制了先进移动电话系统（Advanced Mobile Phone System, AMPS），建成了蜂窝状移动通信网，这是第一种真正意义上的具有随时随地通信的大容量的蜂窝状移动通信系统。蜂窝状移动通信系统是基于带宽或干扰受限，它通过小区分裂，有效地控制干扰，在相隔一定距离的基站，重复使用相同的频率，从而实现频率复用，大大提高了频谱的利用率，有效地提高了系统的容量错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。。
浅谈通信技术发展史 在学习《现代通信技术》这么课程学期过半后，了解并掌握了一些与通信相关的知识，加以课程之余自己通过查阅书籍和使用网络工具，将通信史这一知识方面整理成以下文字，用以自我提高以及与大家共同进步。 人类进行通信的历史悠久。历史上最早的通信手段和现在一样是“无线”的，如利用以火光传递信息的烽火台，通常大家认为这是最早传递消息的方式了。事实上不是，在我国和非洲古代，击鼓传信是最早最方便的办法，非洲人用圆木特制的大鼓可传声至三四公里远，再通过“鼓声接力”和专门的“击鼓语言”，可在很短的时间内把消息准确地传到50公里以外的另一个部落。其实，不论是击鼓、烽火、旗语，还是今天的移动通信，要实现消息的远距离传送，都需要中继站的层层传递，消息才能到达目的地。不过，由于那时人类还没有发现电，所以要想畅通快速地实现远距离传递消息只有等待了…… 19世纪中叶以后，随着电报、电话的发明，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的巨大变革，实现了利用金属导线来传递信息，甚至通过电磁波来进行无线通信，使神话中的“顺风耳”、“千里眼”变成了现实。从此，人类的信息传递可以脱离常规的视听觉方式，用电信号作为新的载体，同此带来了一系列技术革新，开始了人类通信的新时代。 1837年，美国人塞缪乐·莫乐斯成功地研制出世界上第一台电磁式电报机。他利用自己设计的电码，可将信息转换成一串或长或短的电脉冲传向目的地，再转换为原来的信息。 1864年，英国物理学家麦克斯韦建立了一套电磁理论，预言了电磁波的存在，说明了电磁波与光具有相同的性质，两者都是以光速传播的。1875年，苏格兰青年亚历山大·贝尔发明了世界上第一台电话机。1878年在相距300公里的波士顿和纽约之间进行了首次长途电话实验，并获得了成功，后来就成立了著名的贝尔电话公司。1888年，德国青年物理学家海因里斯·赫兹用电波环进行了一系列实验，发现了电磁波的存在，他用实验证明了麦克斯韦的电磁理论，导致了无线电的诞生和电子技术的发展。 电磁波的发现产生了巨大影响。不到6年的时间，俄国的波波夫、意大利的马可尼分别发明了无线电报，实现了信息的无线电传播，其他的无线电技术也如雨后春笋般涌现出来。 电磁波的发现也促使图像传播技术迅速发展起来。实现了电子扫描方式的电视发送和传输，制造出第一台符合实用要求的电视摄像机。经过人们的不断探索和改进，一些国家相继建立了超短波转播站，电视迅速普及开来。 图像传真也是一项重要的通信。1980年后，传真技术向综合处理终端设备过渡，除承担通信任务外，它还具备图像处理和数据处理的能力，成为综合性处理终端。静电复印机、磁性录音机、雷达、激光器等等都是信息技术史上的重要发明。 随着电子技术的高速发展，军事、科研迫切需要解决的计算工具也大大改进。微电子技术极大地推动了电子计算机的更新换代，使电子计算机显示了前所未有的信息处理功能，成为现代高新科技的重要标志。 随着国民经济和社会发展的信息化，人们要通信息化开创新的工作方式、管
移动通信新技术 李炜 摘要随着技术的不断发展，5G网络将作为继3G，4G之后的新一代网络。本文对5G网络的高频段输出，D2D通信，超密集组网及大规模MIMO等技术特点做了相关介绍。 关键词5G 超密集大规模 1 前言 随着人类社会的不断发展，现如今的移动通信技术将会慢慢的难以满足人们对通信网络的各方面的需求。对于这些形式，将对5G（the fifth generation mobile communication network）在频率，技术，运营等方面带来新的挑战，未来，5G的发展成为业界研重点。 北京时间5月13日消息，据韩联社报道称，三星电子周日宣布，其已率先开发出了首个基于5G核心技术的移动传输网络，三星电子通过研究和试验表明，在28GHz的超高频段，以每秒1Gb以上的速度，成功实现了传送距离在2Km范围内的数据传输。除此之外，英国萨里大学科学家研发出了最新、最快的5G科技，每秒可传送多达1万亿字节(1TB)数据，即125GB。只需1秒便可下载30部电影，比目前的4G技术快了6.5万倍，是目前无线数据连接技术的最高速度[1]。 随着5G技术的诞生，用智能终端分享3D电影、游戏以及超高画质（UHD）节目的时代已向我们走来。当前全球多个国家已竞相展开5G网络技术开发，中国和欧盟都为此投入了大量资金和研发力量。 2 技术特点 2.1 高频段传输 移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段(如毫米波、厘米波频段)可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。 高频段在移动通信中的应用是未来的发展趋势，业界对此高度关注。足够量的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段毫米波移动通信的主要优点，但也存在传输距离短、穿透和绕射能力差、容易受气候环境影响等缺点。射频器件、系统设计等方面的问题也有待进一步研究和解决。
热点技术 4G通信技术及其应用前景 □杨超1梅康1陈金鹰1朱军2 （1、成都理工大学信息工程学院，成都 610059； 2、成都军区通信网络技术管理中心，成都 610011） 摘要：本文在介绍第四代移动通信基本概念的基础上，对其可能采用的OFDM、软件无线电、智能天线、MIMO、基于IP的核心网技术进行了讨论。通过对4G通信技术主要优势的分析，探讨了4G的基本特征，以及由于新技术的引用和效能的提高，将为4G带来的更为广阔的应用领域和市场。 关键词：移动通信4G OFDM 全IP核心网 引言 移动通信以其用户可在通信覆盖区域内任意位置、并在运动情况下通信，而极大地拓展了实用性，并为社会发展带来深刻的影响。以模拟信号传输为基础的第一代移动通信，解决了人们基本通话需求，所采用的蜂窝网络结构实现了频率的重用，使成千上万的公众能利用有限的频率资源进行大众化的通信。第二代移动通信以数字信号传输为基础，在改善通信质量、提高频率资源利用率和信道容量的同时，还提供低速率的数据传输能力。第三代移动通信进一步提高频率利用率，使高质量的视频宽带多媒体综合业务成为可能，也使手机上网、移动计算得以实现。进一步的移动通信发展将是怎样的面貌，是值得关注的话题，本文就已经露出了一些端倪进行讨论。 一、4G的概念 “4G”是业界对第四代移动通信通俗的叫法，国际电联的官方称法是“IMT-Advanced”。4G技术不同于3G技术的一个明显特征是，4G技术由于连接传输速率大幅提高，从而能引入高质量的视频通信，将被广泛地应用于人们生活和经济建设的方方面面[1]。就数据传输速率而言，有了较大提高。如韩国三星电子所演示的4G技术，实现了静止时以1Gbps级的速度和移动时以100Mbps级的传输速率连续无停顿传输数据[2]。我国的首个4G外场试验系统在上海的测试也显示，该系统在高速移动环境下的信息传输速率达100Mbps，将现有移动通信传输效率提高了近10倍[3]。其次，就4G的应用和功能而言，同样进行了新的扩展。如韩国三星的4G演示中，同时使用宽带、视频通话、直播论坛等示范服务，4G传输的影像画面清晰，无停顿和抖动。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同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。 4G标准正在加紧制定中，4G标准申报工作已经结束，国际电联在相关的截止日期前已经收到6份提案，其中包括中国的TD-LTE-Advanced提案。世界无线电全会将于2012年春天召开，届时将正式公布4G标准最终结果。未来5年移动通信技术的最大热点将是4G和 3D，100Mbit/s的速度可让手机成为真正的移动多媒体终端[4]。 二、4G通信中的关键技术
4G通信技术介绍
目录 1．发展背景 2．主要优势 3．现实应用 4．实现方法 5．技术解读 6 ．存在缺陷
4G是第四代通讯技术的简称，G是generation（一代）的简称。 从技术标准的角度看，按照ITU的思路，静态传输速率达到1Gbps，用户在高速移动状态下可以达到100Mbps，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，就可以作为4G的技术之一。 从运营商的角度看，除了与现有网络的可兼容性外，4G要有更高的数据吞吐量、更低时延、更低的建设和运行维护成本、更高的鉴权能力和安全能力、支持多种QoS等级。 从融和的角度看，4G意味着更多的参与方，更多技术、行业、应用的融合，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；通信终端能做更多的事情，例如除语音通信之外的多媒体通信、远端控制等；或许局域网、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，都可以享受高品质的信息服务，向宽带无线化和无线宽带化演进，使4G渗透到生活的方方面面。 从用户需求的角度看，4G能为用户提供更快的速度并满足用户更多的需求。移动通信之所以从模拟到数字、从2G到4G 以及将来的xG演进，最根本的推动力是用户需求由无线语音服务向无线多媒体服务转变，从而激发运营商为了提高ARPU、开拓新的频段支持用户数量的持续增长、更有效的频谱利用率以及
更低的运营成本，不得不进行变革转型。 2013年12月4日下午，国家工业和信息化部向三大电信运营商正式颁发了4G(TD-LTE)牌照，宣告我国通信行业进入4G 时代。 一.发展背景 通信技术日新月异，给人们带来不少享受。随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。 所有技术的发展都不可能在一夜之间实现，从GSM、GPRS 到第4代，需要不断演进，而且这些技术可以同时存在。人们都知道最早的移动通信电话用的模拟蜂窝通信技术，这种技术只能提供区域性语音业务，而且通话效果差、保密性能也不好，用户的接听范围也是很有限。随着移动电话迅猛发展，用户增长迅速，传统的通信模式已经不能满足人们通信的需求，在这种情况下就出现了GSM通信技术，该技术用的是窄带TDMA，允许在一个射频(即‘蜂窝’)同时进行8组通话。它是根据欧洲标准而确定的频率范围在900～1800MHz之间的数字移动电话系统，频率为1800MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，
现代通信技术发展的主要趋势和方向 摘要：本文回顾了２０世纪移动通信技术发展的历程，对现代通信技术进行了概述。主要针对移动通信、卫星通信、光纤通信及数字微波通信进行了发展趋势的介绍。同时，对现代通信技术的未来发展方向进行了展望。 关键词：移动通信卫星通信光纤通信现代信息 技术发展趋势 0引言 20世纪在人类历史上写下了光辉的一章：1900年波罗的海的一群遇难渔民，通过无线电呼叫而得救，移动通信第一次在海上证明了它对人类的价值；1903年底莱特驾驶自己的飞行器飞上了蓝天，开创了航空交通新领域；1946年世界上第一架计算机诞生，开创了信息经济时代和扩展人类脑力的里程碑；1969年世界上第一个采用存储转发的分组交换计算机网络ARPANET开通，为因特网的高速发展奠定了基础。 纵观通信技术的发展，虽然只有短短的一百多年的历史，却发生了翻天覆地的变化，由当初的人工转接到后来的电路转接，以及到现在的程控交换和分组交换，还有可以作为未来分组化核心网用的ATM交换机，IP路由器；由当初只是单一的固定电话到现在的卫星电话，移动电话，IP电话等等，以及由通信和计算机结合的各种其他业务，第三代通信技术的即将上市，以及以后的第四代通信，随着通信技术的发展，人类社会已经逐渐步入信息化的社会。 21世纪是一个信息社会，信息交流已经成为人们生活的基本需要。通信作为传输和交换信息的重要手段，是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力。电话技术的演变日新月异，传输媒介、交换设备、传输设备、终端设备和通信方式的改变都是影响电信通信的因素。 1现代通信技术概述 现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。 1.1数字通信 数字通信即传输数字信号的通信，，是通过信源发出的模拟信号经过数字终端的心愿编码成为数字信号，终端发出的数字信号，经过信道编码变成适合与信道传输的数字信号，然后由调制解调器把信号调制到系统所使用的数字信道上，在传输到对段，经过相反的变换最终传送到信宿。 1.2程控交换 程控交换技术即是指人们用专门的电子计算机根据需要把预先编好的程序存入计算机后完成通信中的各种交换。随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向给予分株的数据交换和宽带交换，以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。 1.3信息传输 信息传输技术主要包括移动通信，光纤通信，卫星通信，数字微波通信，以及图像通信。 1)移动通信 早期的通信形式属于固定点之间的通信，随着人类社会党俄发展，信息传递日益频繁，移动通信正是因为具有信息交流灵活，经济效益明显等优势，得到了迅速的发展，所谓移动通信，就是在运动中实现的通信。其最大的优点是可以在移动的时候进行通信，方便，灵活。现在的移动通信系统主要有数字移动通信系统（GSM）,码多分址蜂窝移动通信系统（CDMA）。 2)光纤通信 光纤是以光波为载频，以光导纤维为传输介质的一种通信方式，其主要特点是频带宽，比常用微波频率高104~105倍；损耗低，中继距离长；具有抗电磁干扰能力；线经细，重量轻；还有耐腐蚀，不怕高温等优点。 3)卫星通信 卫星通信简单而言就是地球上的无线电通信展之间利用人在地球卫星作中继站而进行的通信。其主要特点是：通信距离远，而投资费用和通信距离
移动通信设备论文 论文摘要：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向和目标。 关键词：第四代移动通信（4G）；正交频分复用；多模式终端 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。 一.第四代移动通信技术 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： 1.1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。 1.2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
4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载，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。 (1)接入方式和多址方案 (正交频分复用)是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输。尽管总的信道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽。OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。OFDM的主要缺点是功率效率不高。 (2)调制与编码技术 4G移动通信系统采用新的调制技术，如多载波正交频分复用调制技术以及单载波自适应均衡技术等调制方式，以保证频谱利用率和延长用户终端电池的寿命。4G移动通信系统采用更高级的信道编码方案(如Turbo码、级连码和LDPC等)、自动重发请求(ARQ)技术和分集接收技术等，从而在低Eb/N0条件下保证系统足够的性能。 (3)高性能的接收机 4G移动通信系统对接收机提出了很高的要求。Shannon定理给出了在带宽为BW的信道中实现容量为C的可靠传输所需要的最小SNR。按照Shannon定理，可以计算出，对于3G 系统如果信道带宽为5MHz，数据速率为2Mb/s，所需的SNR为l.2dB；而对于4G系统，要在5MHz的带宽上传输20Mb/s的数据，则所需要的SNR为12dB。可见对于4G系统，由于速率很高，对接收机的性能要求也要高得多。 (4)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，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。 (5)MIMO技术 (多输入多输出)技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式
4G移动通信技术探讨的论文 lte的全名是3gpp长期演进（long term evolution），能够提供下行100mbps、上行50mbps 的峰值速率，支持100km半径的小区覆盖。英国沃达丰、日本ntt docomo、美国at&t和verizon 等世界最主要电信运营商已经决定采用lte技术，近期 用户对互联网的速率要求越来越高，目前韩国达mbitps,日本达mbitps,瑞典达成mbitps。为了适应通信用户日益增长的高速多媒体数据业务需求，4g移动通信系统不管是采用wimax技术还是采用lte技术，与3g相比，4g将是以数字宽带为主的高度自组织、自适应的网络，其特点主要有：高速率、良好的兼营性、多类型用户共存、多种业务的融合、多种先进的技术应用。 4g移动通信系统的关键技术： (1)ofdm正交频分复用技术 ofdm正交频分复用技术的基本思想是将高速串行的数据码流变换成n（通常取偶数）路并行的低速数据流，再将这n路低速数据流分别调制到等频间隔的一组总数为n的子载波上，并且这组子载波要满足下交的条件。ofdm技术的优点是可以通地添加循环前缀来减小或消除码间干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。ofdm的主要缺点是功率效率不高，对频偏和相位噪声比较敏感。 (2) mimo技术 mimo（多进多出）是未来移动通信的关键技术。mimo技术主要有两种表现形式，即空间复用和空时编码。这两种形式在wimax协议中都得到了应用。wimax相关协议还给出了同时使用空间复用和空时编码的形式。支持mimo是协议中的一种可选方案，结合自适应天线阵（aas）和mimo技术，能显著提高系统的容量和频谱利用率，可以大大提高覆盖范围并增强应对快衰落的能力，使得在不同环境下能够获得最佳的传播性能 (3) 软件无线电技术 软件无线电是美国mtltre公司于1992年明确提出的，其基本思想是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统，所有体制和标准的更新，以及不同体制之间的兼营，都可以通过适当的软件来完成。软件无线电的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，并尽可能多地用软件来定义无线功能，各种功能和信号处理都尽可能用软件实现。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、信源编码软件、信道纠错编码软件、调制解调算法软件等。软件无线电使得系统具有灵活性和适应性，能够适应不同的网络和空中接口。软件无线电技术能支持采用不同空中接口的多模式手机和基站，能实现各种应用的可变qos。 (4)智能天线技术 智能天线（sa）原名自适应天线阵列，由多个天线单元组成，每个天线后面接一个加权器，经过加权器处理以后的信号，最后用相加器进行合并。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，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。 (5) 调制与编码技术 4g移动通信系统采用新的调制技术，如多载波正交频分复用调制技术以及单载波自适应均衡技术等调制方式，以保证频谱利用率和延长用户终端电池的寿命。4g移动通信系统采用更高级的信道编码方案(如turbo码、级连码和ldpc等)、自动重发请求(arq)技术和分集接收技术等，从而在低eb/n0条件下保证系统足够的性能。
无线通信技术发展的论文 1无线通信技术的发展历程 随着国民经济和社会发展的信息化，人们要通信息化开创新的工作方式、管理方式、 商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以及消费与生活方式。无线通信也从固定方式发展为移动方式，移动通信发展至今大约经历了五个阶段： 第一阶段为20年代初至50年代初，主要用于舰船及军有，采用短波频及电子管技术，至该阶段末期才出现150MHZVHF单工汽车公用移动电话系统MTS。 第二阶段为50年代到60年代，此时频段扩展至UHF450MHZ，器件技术已向半导体过渡，大都为移动环境中的专用系统，并解决了移动电话与公用电话网的接续问题。 第三阶段为70年代初至80年代初频段扩展至800MHZ，美国Bell研究所提出了蜂窝 系统概念并于70年代末进行了AMPS试验。 第四阶段为80年代初至90年代中，为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段，并逐 步向个人通信业务方向迈进；此时出现了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各类系统与业务运行。 第五阶段为90年代中至今，随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起，其全球标准化及相应融合工 作与样机研制和现场试验工作在快速推进，包括从第二代至第三代移动通信的平滑过渡问 题在内。 2无线通信领域的未来发展趋势 首先，无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有 不同的覆盖范围，不同的适用区域，不同的技术特点，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可实现互补效应。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。因此，在政策上我们 应该综合推进各种无线接入的发展，推进组网的一体化进程，通过建网的接入手段多元化，实现对不同用户群体的需求覆盖，达到市场细分和业务的多元化，解决移动通信发展不均 衡的状况。 其次，我国政府应该给企业配置更多的无线频率资源，推进不同技术相关频谱的规划 和应用工作。这样才有利于不同的企业根据不同的发展策略和市场需求，综合地规划自己 的无线通信网络，实现资源的有效配置和利用。当然，政府也需要加强对有限频率资源的 管理，对于企业闲置不用的频率占用，考虑适当的手段予以收回。
摘要： 目前移动通信系统已经经历了三代，虽然第三代移动通信系统（3G）提供了宽带信息业务，但由于其具有局限性，所以第四代移动通信系统（4G）的发展应运而生。4G将多种无线技术融合为一体, 为用户提供基于全IP的多媒体服务，具有高速、抗干扰、兼容性好和低成本等特点。虽然4G的发展还面临着许多挑战，但它将是移动通信系统发展的必然趋势。 关键词：第四代移动通信系统；网络结构；关键技术；OFDM；一．什么是第四代移动通信技术？ 严格说来，现在还不能对第四代移动通信作出确切地定义，但可以肯定，4G通信将是一个比3G通信更完美的无线世界，它可以创造出许多难以想象的应用。 关于4G的一般描述为：“第四代移动通信的概念可称为广带接入和分布网络，具有非对称的和超过2Mbit/s的数据传输能力。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）。此外，第四代移动通信系统将是由多功能集成的宽带移动通信系统，也是宽带接入IP系统”。 二．第四代移动通信系统的特征 4G系统应该具有下面的特征： 1. 通信速率更高 专家称，4G的实际速率将达到10~20Mbit/s，最高可达100Mbit/s。
2. 网络占用频谱更宽 据研究，每个4G信道将占用100MHz的频谱，相当于WCDMA 3G 网络的20倍。 3. 通信终端更加灵活 4G终端的功能已不能简单划归“电话机”的范畴，因为语音数据的传输只是4G移动电话的功能之一。而且4G终端的外观和样式上将有惊人的突破，可以想象，眼镜、手表、鞋都有可能是终端。 4. 智能性能更高 这里不仅指4G终端设备的设计和操作上，更重要的是4G终端可以实现许多难以想象的功能。 5. 兼容性能更高，过渡更平稳 为了让更多的用户在投资更少的情况下平稳地过渡到4G系统，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3G平稳过渡等特点。 6. 高质量的多媒体通信 4G通信系统提供的宽带无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等多种业务应用。 7. 通信费用更加便宜 4G通信与其他技术相比，部署起来容易迅速得多，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．第四代移动通信系统的关键技术
网络。 应用更广泛。 4G 手机智能化程度更高，通话只是最最基本的功能 之一，更多的功能体现在多媒体应用方面。 二、4G 通信的关键技术 4G 通信技术综述 移动通信技术已经历了三个主要发展阶段。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 仃DMA ）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。然而，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 ，但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 ） 的研究随之应运而生。 一、 4G 通信技术的概念 4G 的定义到目前为止依然有待明确，它的技术参数、国际标准、网络结构、乃至业务内容均未有明确说法。 在2002年底Wi-Fi 热潮中，Wi-Fi 被视作4G 技术。但4G 技术的提倡者认为，4G 与Wi-Fi 不同。 2004年6月，市场研究公司 Forrester 的分析师预测，4G 移动服务将是3G 与WiMax 结合在一起的技术。 4G 将提供以太网的接入速度（如 10Mb/s ）,并且通过在一部手机中把 3G 和WiMax 技术结合在一起，提供集 成无线局域网和广域网的服务。 WiMax （或者说是802.16标准）能够提供无线宽带网服务，最远距离可达 30英里，速率大约是10 Mb/s 。在2004年富士通发布的白皮书中，将 WiMAX 旨为“ 4G'无线技术。 另外，也有很多专家对 LAS-CDMA 十分看好，认为LAS-CDMA 弋表着4G 水平。 4G 到底是什么样的技术呢？目前普遍描述如下: 4G 是集3G 与WLAf 于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。 4G 系统能够以100Mb/s 的速率下载，比目前的拨号上网快 2000倍，上传的速度也能达到 20Mb/s ，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。此外， 4G 可以在DSL 和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署， 然后再扩展到整个地区。很明显，4G 有着不可比拟的优越性。 4G 与3G 之间的主要区别在于终端设备的类型、网络拓扑的结构以及构成网络的技术类型。终端设备除了 手机之外应当包括头戴式话机、 PDA 终端、膝上机、手表式话机、电视机、游戏机、 DVD 零售机，甚至宠 物机等等，凡是人所能构想的和能够识别 IP 地址的无线电收发信机。其次， 4G 是由多种技术组成的，包 括彼此似乎不相干的技术，如 Wi-Fi 、 超宽带无线电、便携式电脑、软件无线电等技术构成的高速全球通 与3G 手机相比，4G 手机的功能更强大,