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14g移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

目前4G移動通信技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)主要有FDD-LTE、FDD-LTE-Advance、TD-LTE以及TD-LTE-Advanced，其中，TD-LTE、TD-LTE-Advanced是中國主導(dǎo)制定的4G國際標(biāo)準(zhǔn)。

1.1LTE

LTE（長期演進(jìn)）項目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)，LTE移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbps（TD-LTE）或150Mbps（FDD-LTE）、上行50Mbps（TD-LTE）或40Mbps（FDD-LTE）的峰值速率。國際上大多數(shù)國家采用FDD-LTE制式，F(xiàn)DD-LTE是主流的4G標(biāo)準(zhǔn)，也是終端種類最豐富的一種4G標(biāo)準(zhǔn)。TD-LTE是我國主導(dǎo)的4G國際標(biāo)準(zhǔn)，TD-LTE是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的3G國際標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)，中國移動就采用了TD-LTE。

1.2LTE-Advanced

LTE-Advanced后向兼容LTE，LTE-Advanced針對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行了技術(shù)優(yōu)化，并采用了載波聚合等技術(shù)，載波聚合技術(shù)能夠彈性分配頻譜，可以獲得更寬的頻譜帶寬，能有效地支持新頻段和大帶寬應(yīng)用。LTE-Advanced移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在100MHz頻譜帶寬下能夠提供下行1Gbps、上行500Mbps的峰值速率，LTE-Advanced也分為FDD-LTE-Advance和TD-LTE-Advanced。

1.3WiMax

WiMax即IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)，能夠提供最高接入速度70Mbps，IEEE802.16的工作頻段范圍為無需授權(quán)的2～66GHz頻段。WiMax的優(yōu)點有：（1）有利于避開已知干擾。（2）有利于節(jié)省頻譜資源。（3）靈活的帶寬調(diào)整能力有利于運營商協(xié)調(diào)頻譜資源。（4）WiMax能夠?qū)崿F(xiàn)無線信號傳輸距離可達(dá)50km，非無線局域網(wǎng)或3G網(wǎng)絡(luò)所能比擬。WiMax在移動性能方面存在缺陷，無法滿足≥50kmph高速下無線網(wǎng)絡(luò)的無縫銜接，并不能算作無線移動通信技術(shù)，只算是無線寬帶局域網(wǎng)技術(shù)。

1.4WirelessMAN-Advanced

WirelessMAN-Advanced是WiMax的升級版，即IEEE802.16m標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802.16m具有高速移動下無縫切換能力，能夠有效地解決WiMax的移動性能問題。IEEE802.16m兼容4G無線網(wǎng)絡(luò)，它可能成為4G標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)勢有：（1）提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無縫銜接。（2）提高頻譜效率。（3）在漫游模式或高效率/強信號模式下可提供1Gbps無線傳輸下行速率。（4）提高數(shù)據(jù)和VoIP容量。（5）低時延，增強QoS。（6）節(jié)省功耗。

24G移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.14G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分層

4G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用環(huán)境層三層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供網(wǎng)絡(luò)接入和網(wǎng)絡(luò)路由選擇功能。中間環(huán)境層提供QoS機制、地址轉(zhuǎn)換和安全管理等功能。應(yīng)用環(huán)境層提供各種應(yīng)用編程接口。

2.2OFDM技術(shù)

4G移動通信系統(tǒng)采用了正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，OFDM技術(shù)具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，支持高速率、小時延的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進(jìn)行調(diào)制，各子載波并行傳輸。OFDM的主要缺點是功率效率不高。

2.3調(diào)制與信道編碼、信道傳輸技術(shù)

4G移動通信系統(tǒng)采用了多載波正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)以及單載波自適應(yīng)均衡調(diào)制技術(shù)，提高了頻譜利用率，可延長用戶終端電池的壽命。4G移動通信系統(tǒng)采用了比3G系統(tǒng)更高級的信道編碼方案以及自動重發(fā)請求技術(shù)和分集接收技術(shù)等，在低Eb/No條件下可保證系統(tǒng)具有足夠的性能。

2.4高性能的接收機

4G移動通信系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)速率很高，所以對接收機的性能要求也很高。按照Shannon定理，對于3G系統(tǒng)，如果信道帶寬為5MHz，數(shù)據(jù)速率為2Mbps，則所需的SNR為l.2dB。對于4G系統(tǒng)，要在5MHz帶寬上傳輸20Mbps數(shù)據(jù)，所需的SNR為12dB。

2.5智能天線技術(shù)

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，智能天線技術(shù)既能改善信號質(zhì)量，又能增加傳輸容量。智能天線應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準(zhǔn)用戶信號到達(dá)方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達(dá)方向，可實現(xiàn)充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。

2.6多輸入多輸出技術(shù)

MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)又稱為多天線技術(shù)，是LTE移動通信系統(tǒng)為了提高吞吐量而應(yīng)用的一項關(guān)鍵技術(shù)，MIMO技術(shù)是利用多發(fā)射、多接收天線進(jìn)行空間分集和空間復(fù)用的技術(shù)，能夠有效地將通信鏈路分解成許多并行的子信道，能夠提高系統(tǒng)抗衰落與噪聲性能，提高系統(tǒng)通信容量、數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸質(zhì)量。

2.7軟件無線電技術(shù)

軟件無線電技術(shù)是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)過一個通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現(xiàn)無線電通信系統(tǒng)功能的一種具有開放式結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，各種功能和信號處理盡可能利用軟件實現(xiàn)，包括各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號流變換軟件、信源編碼軟件、信道糾錯編碼軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件等。軟件無線電技術(shù)使無線電通信系統(tǒng)具有靈活性和適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)和接口，能支持不同接口的多模式手機和基站，能實現(xiàn)各種不同應(yīng)用的可變QoS。

2.8基于IP的核心網(wǎng)

4G移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是基于全I(xiàn)P的開放式移動網(wǎng)絡(luò)，IP兼容多種無線接入?yún)f(xié)議，便于靈活設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)，能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)，不必考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議，能夠提供端到端的IP業(yè)務(wù)。

2.9多用戶檢測技術(shù)

多用戶檢測技術(shù)是寬帶通信系統(tǒng)中抗干擾的關(guān)鍵技術(shù)，傳統(tǒng)的檢測技術(shù)完全按照經(jīng)典直接序列擴(kuò)頻理論對每個用戶信號分別進(jìn)行擴(kuò)頻碼匹配處理，因而抗多址干擾能力較差。多用戶檢測技術(shù)抗多址干擾能力較強，解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問題，可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，提高系統(tǒng)通信容量。

34G移動通信技術(shù)優(yōu)勢

3.1通信速度更快

4G移動通信具有更快的無線通信傳輸速度，TD-LTE移動通信系統(tǒng)可以達(dá)到下行100Mbps峰值傳輸速度，是3G移動通信傳輸速度的50倍。

3.2網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬

要使4G移動通信達(dá)到100Mbps的傳輸速度，通信運營商必須使4G網(wǎng)絡(luò)的頻譜帶寬高于3G網(wǎng)絡(luò)的頻譜帶寬，每個4G信道占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。

3.3通信更加靈活

4G手機可以算得上是一臺便攜式電腦，4G移動通信使用戶不僅可以隨時隨地通信，還可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像，4G終端還可實現(xiàn)定位、告警等功能。4G移動通信系統(tǒng)會在不同的固定和無線平臺及跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)運行中提供無線服務(wù)，所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括高速移動無線信息存取技術(shù)、移動平臺的拉技術(shù)、安全密碼技術(shù)以及終端間通信技術(shù)等。

3.4智能性能更高

4G移動通信的智能性能更高，4G移動通信終端設(shè)備的設(shè)計和操作具有智能化，對菜單和滾動操作的依賴程度大大降低，4G手機能夠根據(jù)設(shè)定適時地提醒手機主人此時該做什么事或不該做什么事，4G手機還可以當(dāng)作一臺手提電視機，可以用來隨時隨地觀看電視節(jié)目。

3.5兼容性能更好

4G移動通信系統(tǒng)接口開放兼容，能與多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。4G終端多種多樣，支持全球漫游。用戶可以使用各種各樣的移動終端接入4G系統(tǒng)，4G系統(tǒng)支持將各種不同的接入系統(tǒng)結(jié)合成一個公共的平臺，4G系統(tǒng)可成為多行業(yè)、多部門、多系統(tǒng)用戶溝通的橋梁，實現(xiàn)在任何地址寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)。4G移動通信可集成不同模式的無線通信網(wǎng)絡(luò)，從無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)到無線蜂窩網(wǎng)、移動地面廣播電視網(wǎng)和移動衛(wèi)星通信網(wǎng)，移動用戶可以自由地從一個網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，并能自適應(yīng)資源分配，能在信道條件不同的環(huán)境下處理變化的業(yè)務(wù)流。在移動衛(wèi)星通信方面能夠提供信息通信、定位定時、數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制等綜合功能。

3.6可實現(xiàn)各種增值服務(wù)

4G移動通信系統(tǒng)采用空分多址（SDMA）技術(shù)和正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，業(yè)務(wù)容量達(dá)到3G的5～10倍，可以實現(xiàn)無線區(qū)域環(huán)路（WLL）、數(shù)字音訊廣播（DAB）等方面的無線通信增值服務(wù)。

3.7可實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信

4G移動通信能夠滿足3G移動通信尚不能達(dá)到的在覆蓋范圍、通信質(zhì)量、寬頻帶上支持高速數(shù)據(jù)傳輸和高分辨率多媒體服務(wù)要求，4G移動通信提供的無線多媒體通信服務(wù)包括語音、數(shù)據(jù)、影像等，4G移動通信堪稱多媒體移動通信。

3.8頻率使用效率更高

4G移動通信系統(tǒng)的基站天線可以發(fā)送更窄的無線電波波束，可以處理數(shù)量更多的業(yè)務(wù)。4G移動通信技術(shù)對無線頻率的使用效率比3G系統(tǒng)要高，且抗信號衰落性能更好，可以支持更多的用戶使用更多、更快的應(yīng)用。

3.9通信費用更加便宜

4G移動通信兼容3G移動通信，可以讓現(xiàn)有3G用戶輕易地升級到4G移動通信。4G移動通信容易部署，能夠有效地降低運營商和用戶的費用。4G網(wǎng)絡(luò)與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)的使用費用差不多，且4G網(wǎng)絡(luò)計費方式更加靈活機動，4G移動通信的無線即時連接等服務(wù)費用會比3G便宜，用戶可以根據(jù)自身需求借助各種各樣的4G終端隨時隨地享受高質(zhì)量的通信服務(wù)。

44G芯片及4G手機

4.14G芯片

4G芯片目前已經(jīng)具備高度集成、多模多頻以及強大的數(shù)據(jù)與多媒體處理能力，目前全球4G手機大多數(shù)采用高通芯片。中國移動2013年度支持的TD-LTE終端中采用高通芯片的比例高于60%。高通的LTE芯片強調(diào)高集成度和支持多模多頻，目前高通所有的LTE芯片組均同時支持TD-LTE和FDD-LTE。博通、Marvell、英特爾、聯(lián)發(fā)科、聯(lián)芯科技、創(chuàng)毅視訊、展迅、海思等芯片廠商也已推出4G基帶芯片產(chǎn)品。

4.24G手機

4G手機目前主要有三星、索尼、天語、酷派等品牌，多模多頻是LTE智能終端的發(fā)展方向，中國移動將重點建設(shè)發(fā)展支持5模10頻、5模12頻及Band41等LTE智能終端的TD-LTE/FDD-LTE融合網(wǎng)絡(luò)。

54G移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及4G牌照

5.14G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

2013年中國移動啟動了4G網(wǎng)絡(luò)工程集采招標(biāo)，4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正在抓緊進(jìn)行，2013年中國移動4G網(wǎng)絡(luò)將覆蓋超過100個城市，將建設(shè)完成20萬個基站，4G終端的采購將超過100萬部。中國移動在頻段上主要采用1900MHz（F頻段）、2600MHz（D頻段）、2300MHz（E頻段），其中F頻段以升級為主，D頻段以新建為主。

5.24G牌照

4G牌照是指第四代移動通信業(yè)務(wù)的經(jīng)營許可權(quán)，運營商必須獲得由工信部許可、發(fā)放的4G牌照，才可經(jīng)營4G業(yè)務(wù)，我國已在2013年12月4日發(fā)放4G牌照。

64G移動通信系統(tǒng)面臨的難題

4G移動通信系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，4G移動通信網(wǎng)絡(luò)存在的技術(shù)問題大多與互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)，需要花費幾年時間才能解決，要順利、全面地實施4G移動通信，將會面臨一些難題。

6.1標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一

4G標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，如果沒有統(tǒng)一的或兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)，將會給4G手機用戶帶來諸多不便。開發(fā)4G移動通信系統(tǒng)必須首先解決通信制式等全球統(tǒng)一或兼容的標(biāo)準(zhǔn)化問題。

6.2技術(shù)難以實現(xiàn)

要實現(xiàn)4G移動通信的下載速度還面臨著如何保證樓區(qū)、山區(qū)及其它有障礙物等易受影響地區(qū)的信號強度等一系列必須解決的技術(shù)難題。

6.3容量受到限制

4G移動通信從理論上說具備100Mbps的寬帶速度，但手機使用速度還受到通信系統(tǒng)容量的限制，手機用戶越多，速度就越慢，4G手機很難達(dá)到其理論速度。

6.4市場難以消化

整個移動通信市場正在消化吸收3G技術(shù)，對于4G移動通信系統(tǒng)的接受還需要一個逐步過渡的過程，而5G技術(shù)隨時都有可能威脅到4G系統(tǒng)的贏利計劃，所以4G系統(tǒng)漫長的投資回收和贏利計劃可能變得異常脆弱。

6.5設(shè)施難以更新

要向4G通信技術(shù)轉(zhuǎn)移，全球的許多無線基礎(chǔ)設(shè)施都需要經(jīng)歷大量的變化和更新，這種變化和更新勢必減緩4G移動通信技術(shù)全面進(jìn)入市場和占領(lǐng)市場的速度。

6.6其他相關(guān)難題

在4G移動通信推行之初，必定缺乏具備4G移動通信業(yè)務(wù)經(jīng)驗和專門技術(shù)的人才，這種困境也會延緩4G移動通信在市場上推廣的速度，所以從現(xiàn)在開始就必須加大力度對4G移動通信系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、運營、維護(hù)等方面專門技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)。

作者：徐儉工作單位：江蘇省揚州廣電傳媒集團(tuán)（總臺）