浅析3G与4G
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重庆邮电大学本科论文浅析3G与4G学院专业(方向)班级学号姓名指导教师年月日摘要第三代移动通信技术(3rd-generation,3G),是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。
3G服务能够同时传送声音及数据信息,速率一般在几百kbps以上。
目前3G存在四种标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,WiMAX。
在移动通信快速发展的今天,LTE(long term evolution)作为3G向4G演进的主流标准而备受关注。
LTE主要有两种标准:TD-LTE和FDD-LTE。
本文从移动通信的发展历程出发,对3G和LTE的技术特征、发展现状和未来前景进行了相关分析。
主要介绍了中国的TD-SCDMA和TD—LTE,并对TD-LTE与3G和FDD-LTE做了性能比较,并指出了TD-LTE所面临的机遇和挑战。
关键词:移动通信;3G;4G;TDSCDMA;TD-LTE;FDD-LTE目录前言 (4)一.2G、3G到4G——移动通信发展简介 (4)二.第三代移动通信技术(3rd-generation,3G) (5)1.3G简介 (5)2. 外国制定的三种3G标准 (5)(1) WCDMA (5)(2) CDMA2000 (6)(3) WIWAX (6)3. 中国的3G标准 (6)三.第四代移动通信 (7)1.TDD与FDD (7)2. TDD-LTE介绍 (7)(1) LTE的系统目标 (7)(2) OFDM技术的采用 (8)(3)系统特点 (8)四.TDD与FDD,SCDMA的比较 (9)1. TDD与SCDMA的比较 (9)(2)但是,TDD双工方式相较于FDD,也存在明显的不足 (9)2. TDD与3G比较 (10)五.TDD-LTE发展前景 (10)参考文献 (11)前言2010年世博会,中国移动在中国馆、世博中心等几个重要场馆进行了TD—I,TE的网络覆盖:而前不久.中国移动进一步宣称.将在上海、广州等7个城市开始TD—LTE的规模性试点,推动移动通信向4G时代迈进。
不过,相信对于很多公众而言,LTE还是晦涩的.似乎3G还足个“小荷才露尖尖角”的新鲜事物.其网络部署还远远没有成熟.很多人还纠结于3c的高掉话率和局促的网络覆盖上.而转眼间LTE和4G的概念又炒得火热,难道移动通信真的马上就要超越3G.大踏步进入4G时代?一.2G、3G到4G——移动通信发展简介2G、3G、4G分别是第二代、第_三代和第四代移动通信的简称。
其中,2G实现了移动通信从模拟通信到数字通信的飞跃:3G与前两代移动通信的Ⅸ别则在于提升了处理语音和数据的速率,能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式.并Ⅱr提供包括电话会议、电子商务等在内的多种信息眼务.目前3G有三种国际标准WCDMA、CDMA2000以及中国的TD—SCDMA.这二种标准均基了CDMA(码分多址)技术。
该技术由于被美国高通公司垄断.故需提交巨额的等利费。
3G网络为了保证与2G嘲络的兼容性.其网络体系和架构依然与2G时代基本相同.依然采用传统的电路交换技术.这与移动互联网采用基于ip的分组交换不同,因而其数据传输速率不能很好地满足移动吐联网的需求。
与之相比.4G的突出优势在于通话质肇以及数据通信速度,具有通信速率更快、网络频谱更宽、智能性能更高等特点。
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.3G移动电话速率的50倍。
,4G手机还可以提供岛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没备.同时可以接受高分辨率的电影和电视节目。
所以.如果说2G、3G通信让人们沟通变得方便的话.那么未来的4G通信却给r人们真正的沟通自由.并将对人们的牛活方式乃至社会形态产生重委影响.二.第三代移动通信技术(3rd-generation,3G)1.3G简介国际电信联盟(ITU)在2000年5月确定WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三大主流无线接口标准,写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》(简称IMT—2000);2007年,WiMAX亦被接受为3G标准之一。
CDMA是Code Division Multiple Access (码分多址)的缩写,是第三代移动通信系统的技术基础。
第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式,这种系统的主要缺点是频谱利用率低,信令干扰话音业务。
第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式,提高了系统容量,并采用独立信道传送信令,使系统性能大大改善,但TDMA的系统容量仍然有限,越区切换性能仍不完善。
CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
2.外国制定的三种3G标准(1)WCDMA也称为WCDMA,全称为Wideband CDMA,也称为CDMA Direct Spread,意为宽频分码多重存取,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术,它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同,目前正在进一步融合。
WCDMA的支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商,日本公司也或多或少参与其中,包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电,以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。
该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。
这套系统能够架设在现有的GSM网络上,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。
预计在GSM系统相当普及的亚洲,对这套新技术的接受度会相当高。
因此WCDMA具有先天的市场优势。
WCDMA已是当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种3G标准,占据全球80%以上市场份额。
(2)CDMA2000CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,也称为CDMA Multi-Carrier,它是由美国高通北美公司为主导提出,摩托罗拉、Lucent 和后来加入的韩国三星都有参与,韩国现在成为该标准的主导者。
这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的,可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G,建设成本低廉。
但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美,所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。
不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机已经率先面世。
该标准提出了从CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演进策略。
CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。
CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高。
目前中国电信正在采用这一方案向3G过渡,并已建成了CDMA IS95网络。
(3)WIWAXWiMAX 的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),又称为802·16无线城域网,是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。
将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后,由于成本较低,将扩大宽带无线市场,改善企业与服务供应商的认知度。
2007年10月19日,在国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上,经过多数国家投票通过,WiMAX正式被批准成为继WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA 之后的第四个全球3G标准。
3.中国的3G标准TD-SCDMA全称为Time Division - Synchronous CDMA(时分同步CDMA),该标准是由中国大陆独自制定的3G标准,1999年6月29日,中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出,但技术发明始于西门子公司,TD-SCDMA 具有辐射低的特点,被誉为绿色3G。
该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中,在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。
另外,由于中国内地庞大的市场,该标准受到各大主要电信设备厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD—SCDMA标准。
该标准提出不经过2.5代的中间环节,直接向3G过渡,非常适用于GSM系统向3G升级。
军用通信网也是TD-SCDMA的核心任务。
相对于另两个主要3G标准CDMA2000和WCDMA它的起步较晚,技术不够成熟三.第四代移动通信1.TDD与FDDLTE系统同时定义了频分双工(Frequency Division Duplexing,FDD)和时分双工(Time Division Duplexing,TDD)两种方式,但由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素,LTE FDD支持阵营更加强大,标准化与产业发展都领先于LTE TDD。
2007年11月,3GPP RANl会议通过了27家公司联署的LTE TDD 融合帧结构的建议,统一了LTE TDD两种帧结构。
融合后的LTE TDD帧结构是以TD—SCDMA的帧结构为基础的,这就为TD—SCDMA成功演进到LTE乃至4G标准奠定了基础。
TDD帧结构的融合使更多的厂商参与到TDD的标准化进程中,LTE TDD技术受到了广泛的重视,其产业化进程也有了显著的发展。
本文在比较分析TDD和FDD技术特点的基础上,总结了TD—LTE系统的特有技术,并结合中国移动现有的网络部署和TDD频段资源情况,对LTE TDD和LTE FDD的应用前景进行了分析。
2.TDD-LTE介绍(1)LTE的系统目标支持1.4MHz-20MHz带宽;峰值数据率:上行50Mbps,下行100Mbps。
频谱效率达到3GPPR6的2-4倍;提高小区边缘的比特率;用户面延迟(单向)小于5ms,控制面延迟小于100ms;支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作;支持增强型的广播多播业务;(2)OFDM技术的采用(图一)(3)系统特点灵活支持1.4,3,5,10,15,20MHz带宽;下行使用OFDMA,最高速率达到100Mbits/s,满足高速数据传输的要求;上行使用OFDM衍生技术SC-FDMA(单载波频分复用),在保证系统性能的同时能有效降低峰均比(PAPR),减小终端发射功率,延长使用时间,上行最大速率达到50Mbits/s;充分利用信道对称性等TDD的特性,在简化系统设计的同时提高系统性能;系统的高层总体上与FDD系统保持一致;将智能天线与MIMO技术相结合,提高系统在不同应用场景的性能;应用智能天线技术降低小区间干扰,提高小区边缘用户的服务质量;进行时间/空间/频率三维的快速无线资源调度,保证系统吞吐量和服务质量。