面向4g演进方向分析

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1、面向4G的演进方向分析张建伟（哈尔滨工业大学（威海）通信工程系，山东威海，264209）摘要：随着世界范围内第三代移动通信系统逐步实施，移动通信未来的发展及演进方向问题成了研究热点。本文介绍了几种重要的第四代移动通信系统及其性能和系统网络结构及OFDM、软件无线电、智能天线、IPv6等关键技术，并进行了几种4G标准的横向比较，并对通信系统演进做了展望。关键词：4G；演进；LTE；WiMAX中图分类号：TN914文献标识码：A文章编号：AnalysisofEvolutionto4GZhangJianw

2、ei(Dept.ofCommunicationEngineering,HarbinInstituteofTechnologyatWeihai,Weihai,264209,China)Abstract:Withtheconstructof3G,evolutionofmobilecommunicationbecomeshotoffthepress.Weintroducesomeimportantstandardsof4G,theirsystemnetworkarchitecturesandtheirke

3、ytechnologies,suchasOFDM/SoftwareRadios/SmartAntenna/IPv6andsoon.Atlast,wepayemphasesonapplestoapplesofLTEandMobileWiMAX,andprospecttheevolutionofAvayaMobileCommunicationsSystem.Keywords:4G;evolution;LTE;WiMAX1引言2009年10月，在瑞士举行的世界通信展上，ITU发布统计报告称移动通信增长趋势

4、持续不减，预计到09年底全球移动用户数将达到46亿，移动宽带用户今年将突破6亿。截至2009年5月初，全球共有284个WCDMA/HSPA商用网络，分布在120个国家地区，146个CDMA2000EV-DO已商用或者正在部署网络，TD-SCDMA目前仅在中国部署。目前用户对移动通信系统的数据传输速率要求越来越高，而3G系统的2Mbps开始不能满足用户的实际需求，因此在3G系统还没有完全投入商用，2G依然占据大部分市场的情况下，国内外移动通信领域的专家已经开始进行4G(或B3G)系统的研究和开发工作。

5、 4G技术演进主流的趋势有两大类：一是从3G/E3G直接演进；二是从WiMAX方向进行演进。而基于3G的CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA几个分支，又将分别演绎出三类4G技术标准，即UMB、FDD-LTE、TDD-LTE。因此，4G的国际标准将会出现四种可能。另外还有两种技术路线：一种是被称为2.75G的EDGE，现在独立出来发展；另一种是由小灵通(PHS)向下一代网络演进，这主要由日本企业在推进。24G的几种关键技术　　目前对4G通信系统的描述主要有以下几方面：(1)建立在新频段上的无

6、线通信系统，基于分组数据的高速率传输，承载大量的多媒体信息，具有非对称的上下行链路速率、地区的连续覆盖、QoS机制、很低的比特开销等功能；(2)真正的全球统一通信系统，基于全新网络体制的系，能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝”连接，使得用户能够自由的在各种网络环境间无缝漫游；(3)融合数字通信、数字音/视频接收和因特网接入的崭新的系统，用户能够自由的选择协议、应用和网络，让ASP及内容提供商能提供独立于操作的业务及内容。 2.1　4G通信系统的网络结构 　目前，4G系统仍处于研究的起步阶段，

7、相关标准尚未出台，网络结构也没有成型，但网络融合的趋势是显而易见的，网络组成如下图1所示，图1　4G移动通信系统网络组成示意图 　　下面将分别介绍几种4G通信系统中的关键技术。 2.2 OFDM技术 　　第四代移动通信系统以OFDM为核心技术。OFDM是基于物理层的一种多载波调制技术。其核心思想是将信道分成若干个正交子信道，在每个子信道上进行窄带调制和传输，这样减少了子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的，大大消除了符号间干扰。另外，

8、由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。通过加入循环前缀可以增加其抗多径衰落的能力。2.3MIMO技术　　多天线收发技术(MIMO)可以大大增加无线通信系统的性能，它利用空间中增建的传输信道，在发送端和接收端能够多天线(或天线阵列)同时发送信号。由于各发射天线同时发送的信号占用同一频带，所以并未增加带宽，因而能成倍的地提高系统的容量和频谱利用率。2.4智能天线技术　　自适应阵列