第四代移动通信关键技术

1、 12 4G 是下一代的移动蜂窝系统，大约在是下一代的移动蜂窝系统，大约在 2010年投入使用年投入使用4G的的12个部分个部分最后答案?Service providersCost reductionUser servicesWireless wirelineTechnology trendsNew networkNew air interfaceWireless Internet4G 是否存在Higher bit ratesWhite space升级限定无线新的网络新的空中接口技术趋势费用的降低更高的数据速率用户服务覆盖空间服务提供者无线网络3 是在是在1G、2G、和和 3G基础上发展起来的

2、基础上发展起来的是与是与2G 和和3G共存的共存的 （目前：（目前：2.5G 代表：代表：GPRS、Edge）传输速率较传输速率较3G提高提高10倍、成本降低倍、成本降低10倍倍 （2001年）年）数据速率覆盖面积 移动性宏小区高的移动性微小区有限的移动性固定接入64kbps2Mbps200MbpsP-MP (LMDS)Milli-wave LANWLAN4 2代（代（GSM) 的主要指标参数（传输速率）的主要指标参数（传输速率）: 9.6kbps - 14.4kbps, 可移动（任意速度）；仅有语音通可移动（任意速度）；仅有语音通信；信； 2.5代代 (GPRS)的主要指标参数（传输速率）的

3、主要指标参数（传输速率）: 最大用户数据率：最大用户数据率：21.4kbps, 采用采用GMSK一种调制方式一种调制方式 ( 2.75代代 - Edge） 3代的主要指标参数（传输速率）：代的主要指标参数（传输速率）： 144kbps, 快速移动状态；快速移动状态； 384kbps, 人行道步行；人行道步行； 2Mbps, 室内不动。室内不动。5 4G系统应具有更高的数据率、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、更高的灵活性； 4G系统应能支持非对称性业务，并能支持多种业务； 4G系统应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

4、4G系统应当是一个全IP的网络。 6 u 4G系统的容量系统的容量 4G系统的容量至少为系统的容量至少为3G系统的系统的10倍倍 4G系统的频谱效率应当为系统的频谱效率应当为3G系统的系统的5到到10倍倍 4 4G G系统目标速率为：系统目标速率为： 高速移动用户（高速移动用户（250250km/hkm/h），），数据速率为数据速率为2 2Mbps;Mbps; 中速移动用户（中速移动用户（6060km/hkm/h），），数据速率为数据速率为2020Mbps;Mbps; 低速移动用户（室内或步行者），数据速率为低速移动用户（室内或步行者），数据速率为100100MbpsMbps 具有不同速率间的

5、自动切换能力具有不同速率间的自动切换能力, ,以保证通信质量以保证通信质量. .7 u 4G系统是一个无缝网系统是一个无缝网 4 4G G系统应能实现全球范围内多个移动网络和无线网络间的系统应能实现全球范围内多个移动网络和无线网络间的无缝漫游，应能实现与无线无缝漫游，应能实现与无线LANLAN的无缝连接。并实现高速的无缝连接。并实现高速移动中系统间切换和网络互联移动中系统间切换和网络互联. . 4 4G G的无缝特性，包含系统、业务和覆盖等多方面的无缝性的无缝特性，包含系统、业务和覆盖等多方面的无缝性 4 4G G系统应当是一个综合系统，蜂窝部分提供广域移动性，系统应当是一个综合系统，蜂窝部分

6、提供广域移动性，而而WLANWLAN提供热点地区的高速业务，同时也应当包含家庭和提供热点地区的高速业务，同时也应当包含家庭和办公室的个人办公室的个人LAN.LAN. 8 u 4G4G系统是一个基于系统是一个基于IPIP的网络的网络 4G应当是一个基于应当是一个基于IP的移动网络，可以采用多种无线接入方式，的移动网络，可以采用多种无线接入方式，比如比如IEEE 802.11, WCDMA, Bluetooth, HyperLAN等。全等。全IP的核心网的核心网可以与无线接入方式独立地发展。可以与无线接入方式独立地发展。4G系统将会采用系统将会采用Ipv6。Ipv6将能在将能在IP网络上实现话音和

7、多媒体业务。（山东大学已建成网络上实现话音和多媒体业务。（山东大学已建成Ipv6实验网）实验网）u 4 4G G系统将能实现不同系统将能实现不同QoSQoS的业务的业务 4 4G G系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同质量的业务系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同质量的业务。能提供用户定义的个性化服务。能提供用户定义的个性化服务, ,按服务级别收费按服务级别收费. . 9 l 无线接入方式与多址方案无线接入方式与多址方案 OFDM是是4G系统最为合适的多址方案系统最为合适的多址方案, OFDM也是将来也是将来4G系统最有系统最有可能采用的多址方式。可能采用的多址方式。(其它观点

8、：其它观点：MIMO+CDMA)OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供比目前无线数据技术质量更高（速率高抗多信道干扰能力，可以提供比目前无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4G无线网提供更好的无线网提供更好的方案方案OFDM的主要优点：各个信号间不会相互干扰；对多径衰落和多普勒的主要优点：各个信号间不会相互干扰；对多径衰落和多普勒频移不敏感；用户间和相邻小区间无干扰；可实现低成本的单波段接频移不敏感；用户间和相邻小区间无

9、干扰；可实现低成本的单波段接收机等。收机等。OFDM的主要缺点的主要缺点: 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 )、及频偏问题。及频偏问题。日本日本NTTDoCoMo提出的提出的4G移动系统方案的无线接入方式为：移动系统方案的无线接入方式为：VSF-OFCDM。VSF表示可变扩频因子表示可变扩频因子，而而OFCDM则表示正交频分与码则表示正交频分与码分复用分复用。10 l 调制与编码调制与编码 4G系统将会采用多载波调制（系统将会采用多载波调制（MCM）技术技术 MC-CDMA 或或 OFDM-TDMA,并考

10、虑功率与自适应调并考虑功率与自适应调制的平衡制的平衡. MC-CDMA采用采用QPSK调制，而调制，而OFDM-TDMA采用高电采用高电平调制，如平调制，如M-QAM，需要采用自适应调制，按照实际测，需要采用自适应调制，按照实际测量的参数来确定量的参数来确定QAM的电平数和符号速率。的电平数和符号速率。 4G移动通信系统将采用更高级的信道编码方案，如移动通信系统将采用更高级的信道编码方案，如Turbo码、级连码和码、级连码和LDPC等，从而在极低的等，从而在极低的Eb/N0下保证足够下保证足够的性能。的性能。NTTDoCoMo的的4G实验系统信道编码采用实验系统信道编码采用TURBO码。码。

11、11 l 无线链路增强技术无线链路增强技术 分集技术，如通过空间分集、时间分集（信道编码）、频分集技术，如通过空间分集、时间分集（信道编码）、频率分集和极化分集等方法来获得最好的分集性能；率分集和极化分集等方法来获得最好的分集性能； 多天线技术，如采用多天线技术，如采用2或或4天线来实现发射分集，或者采用天线来实现发射分集，或者采用多输入多输出（多输入多输出（MIMO）技术来实现发射和接收分集。（技术来实现发射和接收分集。（实现的考虑：共用天线的可能性）实现的考虑：共用天线的可能性） 12 l 高效的频谱使用方案高效的频谱使用方案 提高频谱效率的方法是将要使用提高频谱效率的方法是将要使用3 3

12、GHzGHz以上的频段，由于可以上的频段，由于可以使用的带宽更宽，因此将具有更高的传输容量。以使用的带宽更宽，因此将具有更高的传输容量。 3 3G G系统的频谱效率只有系统的频谱效率只有2 2bps/Hzbps/Hz，而而4 4G G系统的频谱效率应系统的频谱效率应达到达到5 5bps/Hzbps/Hz。 信道分配：主要为分组信道分配、自适应信道分配。分组信道分配：主要为分组信道分配、自适应信道分配。分组信道是将信道分组分配给每个及户信道是将信道分组分配给每个及户,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频偏所造成的用户间的干扰最小道能量的不均衡和频偏所造成的用户间的干扰最小.13

13、 l 基于基于IPIP的核心网的核心网 移动移动IPIP技术是真正实现技术是真正实现“任何时间、任何地方、与任何人任何时间、任何地方、与任何人进行任何业务通信进行任何业务通信”的全球个人通信的关键基础技术，代的全球个人通信的关键基础技术，代表着通信技术发展的未来方向。表着通信技术发展的未来方向。 3G系统不是基于系统不是基于IP的，如的，如CDMA2000基于基于ANSI-41，而而WCDMA基于基于GSM-MAP。 4G系统应当是一个全系统应当是一个全IP的网络。实现不同网络间的无缝的网络。实现不同网络间的无缝互连；全互连；全IP也是一种低成本的集成目前网络的方法。也是一种低成本的集成目前网

14、络的方法。 4G系统的核心网是一个基于全系统的核心网是一个基于全IP的网络，独立于各种具的网络，独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的体的无线接入方案，能提供端到端的IP业务；能同已有的业务；能同已有的核心网和核心网和PSTN共存。共存。14 l 软件无线电（软件无线电（SDRSDR）技术技术 将硬件作为其通用的基本平台，把尽可能多的无线及个人将硬件作为其通用的基本平台，把尽可能多的无线及个人通信的功能通过可编程软件来实现，使其成为一种多工作通信的功能通过可编程软件来实现，使其成为一种多工作频段、多工作模式、多信号传输与处理的无线电系统。它频段、多工作模式、多信号传输与处理的无线电系统。

15、它是一种用软件来实现物理层连接的无线通信方式。是一种用软件来实现物理层连接的无线通信方式。 软件无线电技术将会在软件无线电技术将会在4G系统得到应用。软件无线电使系统得到应用。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手机和基站，能实现各种应用的可变QoS。软件无线电技软件无线电技术有助于不同标准和系统的融合。术有助于不同标准和系统的融合。15 l 软件无线电（软件无线电（SDRSDR）技术技术

16、 采用软件无线电实现的基站可同时为多个网络服务；当终采用软件无线电实现的基站可同时为多个网络服务；当终端移动时，可重新配置，如当移动终端移动到一个采用不端移动时，可重新配置，如当移动终端移动到一个采用不同标准的移动系统中时，终端可按照该系统的标准重新自同标准的移动系统中时，终端可按照该系统的标准重新自动配置该终端，从而该终端可获得服务。动配置该终端，从而该终端可获得服务。 采用软件无线电技术实现的移动终端或采用软件无线电技术实现的移动终端或BSBS将采用模块化的将采用模块化的结构，主要由天线模块、结构，主要由天线模块、LNALNA模块、功率放大器模块、模块、功率放大器模块、ADCDACADCD

17、AC模块、模块、DSPDSP模块和多媒体模块等组成。软件无线电模块和多媒体模块等组成。软件无线电中中RFRF和基带器件都应当是可编程的。和基带器件都应当是可编程的。 16 l 高性能的接收机高性能的接收机 各种新型的接收机，如：各种新型的接收机，如：TurboTurbo码接收机等码接收机等 4 4G G系统对接收机提出特别高的要求，要在系统对接收机提出特别高的要求，要在5 5MHzMHz的带宽上传的带宽上传输输2020MbpsMbps的数据，所需要的的数据，所需要的SNRSNR为为1212dBdB。l 智能天线与智能天线与MIMOMIMO技术技术 智能天线和智能天线和MIMO技术可以降低多址干

18、扰，实现空间分技术可以降低多址干扰，实现空间分集，因此将会在集，因此将会在4G系统中得到应用。基站对各个用户可系统中得到应用。基站对各个用户可形成一个定向波束，因此既可降低来自小区内其它用户的形成一个定向波束，因此既可降低来自小区内其它用户的多址干扰，也可降低对基站发射功率的要求。多址干扰，也可降低对基站发射功率的要求。17 l 多用户检测技术多用户检测技术 多用户检测器可以提高系统的容量，将会在多用户检测器可以提高系统的容量，将会在4G系统的基系统的基站和终端中得到应用。站和终端中得到应用。 提出各种性能好、算法简单的多用户检测器算法。提出各种性能好、算法简单的多用户检测器算法。 18 目前

19、世界发送国家都正在积极进行目前世界发送国家都正在积极进行4 4G G技术规格的研究制定技术规格的研究制定，以期在全球，以期在全球4 4G G规格制定中享有发言权。规格制定中享有发言权。4 4G G的各项运行标的各项运行标准将由国际电信联盟（准将由国际电信联盟（ITUITU）电信标准局决定。新一代无电信标准局决定。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。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

20、路系统实现方案，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。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阿尔卡特、爱立信、诺基亚和西门子已共同建立了旨在推动动4 4G G技术开发的世界无线研究论坛。技术开发的世界无线研究论坛。19 美国：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。速率，这项技术约需五年

21、才能发布。AT&T已推出了已推出了4G Access网络，它能配合目前的网络，它能配合目前的EDGE技术进行上传，并利技术进行上传，并利用宽带用宽带OFDM技术进行下载。技术进行下载。 惠普与日本惠普与日本NTT DoCoMo已联手开发已联手开发4G通信技术和产品通信技术和产品，开发的，开发的4G多媒体体系结构有望向移动用户提供高性能多媒体体系结构有望向移动用户提供高性能多媒体流内容，使媒体流数据能够更好地传输到移动电话多媒体流内容，使媒体流数据能够更好地传输到移动电话和其它手持设备上，该体系结构的基础技术研究和其它手持设备上，该体系结构的基础技术研究2003年完年完成。成。 20 瑞

22、典：瑞典： 世界上最大的电信基础设施提供商瑞典爱立信公司已开始世界上最大的电信基础设施提供商瑞典爱立信公司已开始进行第四代移动通信标准的研究，并着手研制第四代移动进行第四代移动通信标准的研究，并着手研制第四代移动通信系统，预计在通信系统，预计在2011年正式投入运营。爱立信已研究出年正式投入运营。爱立信已研究出的的“4G眼镜眼镜”2011年也将进入市场。年也将进入市场。 爱立信与美国加利福尼亚大学合作开发爱立信与美国加利福尼亚大学合作开发4G技术，加利福技术，加利福尼亚大学已经正式成立了加州通信和信息技术学会，将在尼亚大学已经正式成立了加州通信和信息技术学会，将在4G技术、先进天线系统、新一代

23、移动因特网、电力放大技术、先进天线系统、新一代移动因特网、电力放大器技术和无线访问网络等领域内进行深入研究。器技术和无线访问网络等领域内进行深入研究。21 日本：日本： DoCoMoDoCoMo移动通信公司已进行第四代移动通信的研究，计划移动通信公司已进行第四代移动通信的研究，计划在在20062006年推出第四代移动通信系统，在年推出第四代移动通信系统，在20102010年左右首度推年左右首度推出出4 4G G业务。业务。 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，日本邮电部已向日本电气通信技术审议会定了基础计划，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（提交制定第四代（4 4G G）移动电话规格的提案。移动电话规格的提案。 已完成了继第三代移动通信系统已完成了继第三代移动通信系统“IMT-2000”IMT-2000”之后的第四之后的第四代移动通信系统标准提案，该提案将代移动通信系统标准提案，该提案将4 4G G的实用期定在的实用期定在20102010年年 同韩国在同韩国在IMT-2000IMT-2000之后的第四代移动通信领域也进行合作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