3G通信系统向4G通信系统的演化进程-基础电子

精品文档-下载后可编辑G通信系统向4G通信系统的演化进程-基础电子一、3G通信系统的现状

3G,全称为3rdGeneration,中文含义就是指第三代数字通信。3G的主要有四个国际标准：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及WiMAX.CDMA是CodeDivisionMultipleAccess（码分多址）的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。CDMA系统具有抗干扰性能好、抗多径衰落能力强、系统容量大、通信质量好、频率利用率高、多址能力强、安全保密性高、手机功耗小等特点。我国三大运营商全部推出3G业务，标志着我国正式进入3G时代。

3G的应用主要是以下几个方面：宽带上网、视频通话、手机电视、无线搜索、手机音乐、手机购物、手机网游。

由于3G频率和技术等的限制，仍然有其不足之处，其局限性主要体现在以下几个方面：难以达到较高的通信速率；难以提供动态范围多速率业务；难以实现不同频段的不同业务环境间的无缝漫游。

二、4G通信系统的特点

1.4G通信系统的概念

4G可称为宽带接入和分布网络，4G通信将是一个比3G通信更完美的新无线世界。具有非对称超过2Mb/s的数据传输能力，对全速移动用户能提供150Mb/s的高质量影像服务，将首次实现三维图像的高质量传输。

4G将是多功能集成的宽带移动通信系统，也是宽带接入IP系统。它融合了现有3G的增强技术，集3G网络技术和无线LAN系统为一体。与传统的通信技术相比，4G通信技术明显的优势在于通话质量及数据通信速度。

2.4G通信系统的特点

4G通信系统具有以下特点：

（1）传输速率更快。4G系统的目标速率对于大范围高速移动用户（250km/h）数据速率为2Mbit/s;对于中速移动用户（60km/h）数据速率为20Mbit/s;对于低速移动用户（室内或步行者），数据速率为100Mbit/s.

（2）带宽更宽。每个4G信道将占有100MHz或更多带宽。

（3）容量更大。将采用新的网络技术（如空分多址技术等）来极大地提高系统的容量，以满足未来大信息量的需求。

（4）智能性更高。4G系统的智能性更高，它将能自适应地进行资源分配，处理变化的业务流和适应不同的信道环境。

（5）实现更高质量的多媒体通信。4G通信能提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频信道传送出去，让用户可以在任何时间、任何地点接入到系统中。

3.3G与4G通信系统的技术指标对比

虽然4G继承了3G的许多技术，但是在技术指标方面有诸多区别。

三、4G的技术

4G主要是以正交频分复用（OFDM）为技术。移动通信将向数据化，高速化、宽带化、频段更高化方向发展，移动数据、移动IP将成为未来移动网的主流业务。

1.正交频分复用技术

正交频分复用技术（OFDM）是一种特殊的多载波传输方案，其多载波之间相互正交，可以高效利用频谱资源，同时OFDM将总带宽分割为若干个窄带子载波，可以有效抵抗频率选择性衰落。

OFDM有很多独特的优点：频谱利用率很高；抗衰落能力强；适合高速数据传输；抗码间干扰能力强。

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.多进多出技术

多进多出（MIMO）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许多并行的子信道，从而大大提高容量。

在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。

3.软件无线电技术

软件无线电（SoftwareDefinedRadio简称SDR），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容，都可以通过适当的软件来完成。软件无线电技术采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件定义实现无线电台的各部分功能。

软件无线电技术的思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带的"数字/模拟"转换器，尽早地完成信号的数字化，从而使得无线电台的功能尽可能地用软件来定义和实现。

4.智能天线技术

智能天线（SmartAntenna）定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。多波束天线在一个扇区中使用多个固定波束，而在自适应阵列中，多个天线的接收信号被加权并且合成在一起使信噪比达到。

智能天线的基本思想是利用各种用户信号空间特征的差异，采用阵列天线技术，根据某个接收准则自动调节各天线阵元的加权向量，达到接收和发射，使得在同一信道上接收和发送多个用户的信号而又互不干扰。

智能天线可以提高信噪比，提升系统通信质量，缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾，降低系统整体造价。

5.高性能的接收机

大多数字接收机采用高性能模数转换器及模拟器件，因为基站数字接收机要求有足够的动态范围，以处理较大的干扰信号，从而把电平较低的有用信号解调出来。根据香农定理，对于4G移动通信系统，由于传输速率很高，4G移动通信系统对接收机的性能要比3G移动通信系统高得多。

6.全IP技术

4G移动通信系统应该是一个全IP的网络，可支持IPv6,能实现移动IP.全IP网络支持各种类型的接入系统，用户可以同时通过多个接入系统与网络相连；网络可以向用户提供接入系统可知的业务；网络能够提供跨接入系统的、授权、寻址和加密机制等等。全IP网络，在业务控制分离的基础上，网络呼叫控制和交换传输网络进一步分离。

7.多用户检测技术

多用户检测（MUD）又称联合检测和干扰消除，是联合考虑同时占用某个信道的所有用户或某些用户，消除或减弱其它用户对任一个用户的影响，并同时检测出所有这些用户或某些用户信息的一种信号检测方法。

多用户检测能够降低多路干扰的影响而提高带宽效率，获得系统的容量和覆盖范围的改进。多用户检测技术在传统检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号信息对单个用户的信号进行检测，从而具有优良的抗干扰性能，解决了远近效应问题，提高系统容量，增加用户数。

8.切换技术

在4G移动通信系统中，移动台可以通过当前的服务基站广播的消息获得相邻小区的信息，或者通过请求分配扫描间隔或者是睡眠间隔来对邻近的基站进行扫描和测距的方式获得相邻小区信息，对其进行评估，寻找潜在的目标小区，切换可以由终端决策发起也可以由基站决策发起。

4G移动通信系统中使用先进的切换技术，终端可以同时在多个基站之间发送和接收数据，这样可以改善信号质量。