4g移动通信系统探析.doc

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1、4G移动通信系统探析摘要：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。由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，让更多的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。关键词：4G;无缝性；移动通讯；智能化第四代移动通信（4G）的概念可称为宽带（Broadband）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，集成不同模式的无线通信，移动用户

2、可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。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，同时具有更高的数据率、更好的业务质量（QoS）、更高的频谱利用率、更高的安全性，更高的智能性、更高的传输质量和更高的灵活性；它还能支持非对称性业务，并能支持多种业务。从传输速率上看，第一代模拟通信仅能提供语音服务；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（小灵通）；第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；而第四代移动通信系统可以达到10Mbps-20Mbps,甚至以每秒100Mbps速度传输无线信息，这

3、相当于目前手机的传输速度的1万倍左右。从网络频谱看，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G网路的20倍。从频率资源上看，3G使用1.8-2.5GIIz的频率，其频谱效率只有2bps/Hz,频率资源不够丰富，而4G使用2-8GHz的频率，其频谱效率能达到5bps/Hz,能够满足手机用户的日益增长。因此，4G灵活性要比3G强得多，能自适应地进行资源分配。从覆盖性能上看，目前3G的地区覆盖方妞存在着许多技术问题，而4G可在不同接入技术之间进行全球漫游与互通，实现无缝通信，另外4G还可以在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

4、地区。从TP网络兼容性看，3G系统不是基于TP的，如CDMA2000基于ANSI-41（美国国家标准局-41）,WCDMA基于GSM_MAP（GSM_移动应川层）。而4G则支持下一代的InternedIPv6）和所冇的信息设备，它能在IPIPv6网络上实现话咅和多媒体业务。4G系统总的技术目标和特点可以概括为：具有更高的数据库、更好的业务质量（QQS）、更高的频谱利用率、更高的安全性、更高的智能性、更高的传输质量、更高的灵活性；4G系统充分体现移动与无线接入网和IP网络不断融合的发展趋势，因此，4G系统是当下一个全IP的网络，其技术关键主要表现为：（1）接入方式和

5、多址方案。正交频分复用（OFDM）技术的出现是移动通讯的一次革命，它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

6、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/NO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的信道屮实现容量为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1.2dB;而对于4G系统,要在5MHz的带宽上传输

7、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乂能增加传输容量。(2)MIM0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，它采用的是分立式多天线，能够有效的将通信链路分解成为

8、许多并行的