向4g演化畢業(yè)論文

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 3G向4G的演化 學(xué)生姓名 * 指導(dǎo)教師 系（部） 機(jī)電工程系 專 業(yè) 電子信息工程技術(shù)班級(jí) 學(xué) 號(hào)3G向4G的演化摘要：本論文先是由單個(gè)的3G技術(shù)和4G技術(shù)進(jìn)行論述在將兩者進(jìn)行綜合論述并得出結(jié)論。目前3G還處于起步階段，但其發(fā)展前景十分看好。隨著通信網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的不斷發(fā)展，3G技術(shù)環(huán)境下電信增值業(yè)務(wù)進(jìn)入了高速發(fā)展，業(yè)務(wù)范圍持續(xù)擴(kuò)大，經(jīng)營(yíng)主體趨向多元，經(jīng)營(yíng)模式日益創(chuàng)新的新階段。論文介紹了3G（第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)）的含義及技術(shù)的基本特點(diǎn)，分析了3G技術(shù)在通信中的應(yīng)用。并且對(duì)4G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和4G的關(guān)鍵技術(shù)，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)討論了目前全球以及我國(guó)的4G技術(shù)進(jìn)展及面臨的問題，并

2、對(duì)4G的前景進(jìn)行了預(yù)測(cè)。 關(guān)鍵詞：3G技術(shù)；通信；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；功率；速率；4G關(guān)鍵技術(shù)；OFDM SAMIMO SDR4G發(fā)展現(xiàn)狀目錄1 3G的含義22 3G技術(shù)基本特點(diǎn)23 3G的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)33.1三種標(biāo)準(zhǔn)比較和在中國(guó)的境況43.2三個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的比較53.3移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的3G策略84 3G技術(shù)的應(yīng)用95 4G網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)125.1 OFDM技術(shù)被認(rèn)為是第4代移動(dòng)通信的核心技術(shù)125.2.0 OFDM的關(guān)鍵技術(shù)135.2.1 信道估計(jì)135.2.2 信道編碼和交織135.2.3 信道分配145.2.4 分組信道145.2.5 自適應(yīng)跳頻155.2

3、.6 多天線155.2.7 同步技術(shù)155.3智能天線(SA)與多入多出天線(MIMO)技術(shù)1664G技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況及其挑戰(zhàn)176.1我國(guó)正在加快4G關(guān)鍵技術(shù)研究步伐1774G移動(dòng)通信技術(shù)未來預(yù)測(cè)178 總結(jié)18致 謝19參考文獻(xiàn)19前言自有近代通信以來，人們就一直追求通信的自由。無線通信的大眾化，如第1代移動(dòng)通信（1G）、第2代移動(dòng)通信（2G）部分的滿足了人們的這種愿望。但隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的興起，人們對(duì)移動(dòng)通信提出了更高的要求。于是第3代移動(dòng)通信（3G）引弓待發(fā)，而第4代移動(dòng)通信（4G）的理論與實(shí)踐方面的報(bào)道已可謂熱烈。2009年1月7日，國(guó)家工業(yè)和信息化部頒發(fā)3G

4、牌照，標(biāo)志著移動(dòng)通信市場(chǎng)的3G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代正式在中國(guó)拉開帷幕。它是將無線通信、互聯(lián)網(wǎng)等和多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信技術(shù)。這是2009年至今一個(gè)炙手可熱的話題。一項(xiàng)新的科學(xué)技術(shù)往往改變一個(gè)時(shí)代。新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用往往也是媒體產(chǎn)生變革原始的、也是最重要的推動(dòng)力，幾百年來人類傳播領(lǐng)域的變化已經(jīng)充分證明了這一點(diǎn)：印刷術(shù)的推廣使報(bào)紙由少數(shù)人的消遣成為大眾傳媒；電報(bào)的出現(xiàn)讓通訊社得以產(chǎn)生并發(fā)展到今天；無線廣播技術(shù)的廣泛應(yīng)用讓受眾由讀者變成了聽眾，廣播也因此成為了它那個(gè)時(shí)代影響力最大的大眾傳媒；近十多年來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)而且正在深刻影響和改變著人們的傳播方式。而現(xiàn)在3G業(yè)務(wù)的風(fēng)靡全球，也迫

5、使我們不得不重新定位人際傳播，進(jìn)一步分析人際傳播媒介變化對(duì)人際傳播造成的影響。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)的工作安排，2009年將集中征集4G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，2010年會(huì)推出第一個(gè)4G版本，并在2011年世界無線電通信大會(huì)上通過。4G預(yù)計(jì)2015年左右投入商用。4G技術(shù)的飛速發(fā)展，使得廣大用戶享受更新、更快捷、更豐富的通信生活成為可能。 1 3G的含義    3G是英文3rd Generation的縮寫，指第三代移動(dòng)通信技術(shù)。相對(duì)第一代模擬制式手機(jī)（1G）和第二代GSM、TDMA等數(shù)字手機(jī)（2G），第三代手機(jī)一般的講，是指將無線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。它能

6、夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。為了提供這種服務(wù)，無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2MBps（兆字節(jié)/秒）、384KBps（千字節(jié)/秒）以及144KBps的傳輸速度。  2 3G技術(shù)基本特點(diǎn)    從目前已確立的3G標(biāo)準(zhǔn)分析，其網(wǎng)絡(luò)特征主要體現(xiàn)在無線接口技術(shù)上。蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的無線技術(shù)包括小區(qū)復(fù)用、多址/雙工方式、應(yīng)用頻段、調(diào)制技術(shù)、射頻信道參數(shù)、信道編碼及糾錯(cuò)技術(shù)、幀結(jié)構(gòu)、物理信道結(jié)構(gòu)和復(fù)用模式等諸多方面。縱觀3G無線技術(shù)演變，一方面它并非完全

7、拋棄了2G，而是充分借鑒了2G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)上兼顧了2G的成熟應(yīng)用技術(shù)，另一方面，根據(jù)IMT-2000確立的目標(biāo)，未來3G系統(tǒng)所采用無線技術(shù)應(yīng)具有高頻譜利用率、高業(yè)務(wù)質(zhì)量、適應(yīng)多業(yè)務(wù)環(huán)境，并具有較好的網(wǎng)絡(luò)靈活性和全覆蓋能力。3G在無線也是很超前。3 3G的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流無線接口標(biāo)準(zhǔn)，寫入3G技術(shù)指導(dǎo)性文件2000年國(guó)際移動(dòng)通訊計(jì)劃（簡(jiǎn)稱IMT-2000）。  W-CDMA即Wide-bandCDMA，也稱為CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼

8、多重存取，其支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，這套系統(tǒng)能夠架設(shè)在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過渡，而GSM系統(tǒng)相當(dāng)普及的亞洲對(duì)這套新技術(shù)的接受度預(yù)料會(huì)相當(dāng)高。因此W-CDMA具有先天的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。  CDMA2000也稱為CDMA Multi-Carrier，由美國(guó)高通北美公司為主導(dǎo)提出，這套系統(tǒng)是從窄頻CDMA One數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來的，可以從原有的CDMA One結(jié)構(gòu)直接升級(jí)到3G，日前，中國(guó)電信集團(tuán)公司獲得增加基于CDMA2000技術(shù)制式的3G業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可，中國(guó)電信在收購了中國(guó)聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)之后，啟動(dòng)了44個(gè)重點(diǎn)城市的網(wǎng)

9、絡(luò)優(yōu)化工程，并于去年年底前完成了340多個(gè)城市的CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作，滿足了82個(gè)無線城市的無線上網(wǎng)需求。中國(guó)電信還發(fā)布了“天翼”品牌并啟動(dòng)了189號(hào)段放號(hào)。由于之前所采購的設(shè)備都支持CDMA2000制式，中國(guó)電信不需要重新建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，在3G牌照發(fā)放后，只需進(jìn)行軟件升級(jí)，中國(guó)電信就會(huì)在第一時(shí)間里建設(shè)起一個(gè)全國(guó)覆蓋的3G網(wǎng)絡(luò)。  TD-SCDMA是由中國(guó)大陸?yīng)氉灾贫ǖ?G標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當(dāng)今國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)融于其中，在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。另外，由于中國(guó)內(nèi)的龐大的市場(chǎng)，該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備廠商的重視，全球一

10、半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)。  3.1三種標(biāo)準(zhǔn)比較和在中國(guó)的境況目前國(guó)際電聯(lián)接受的3G標(biāo)準(zhǔn)主要有以下三種：WCDMA、CDMA2000與TD-SCDMA。CDMA是Code Division Multiple Access（碼分多址）的縮寫，是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用頻分多址（FDMA）的模擬調(diào)制方式，這種系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是頻譜利用率低，信令干擾話音業(yè)務(wù)。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用時(shí)分多址（TDMA）的數(shù)字調(diào)制方式，提高了系統(tǒng)容量，并采用獨(dú)立信道傳送信令，使系統(tǒng)性能大為改善，但TDMA的系統(tǒng)容量仍然有限，越區(qū)切換性能仍不完善。CDMA

11、系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點(diǎn)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿?。中?guó)移動(dòng)與中國(guó)聯(lián)通在移動(dòng)通信市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域從原先的話音業(yè)務(wù)發(fā)展到增值業(yè)務(wù)。伴隨著移動(dòng)增值業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，邁向3G（3rd Generation，第三代移動(dòng)通信）則是兩大移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的必然選擇。與前兩代系統(tǒng)相比，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要特征是可提供豐富多彩的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，其傳輸速率在高速移動(dòng)環(huán)境中支持144kb/s，步行慢速移動(dòng)環(huán)境中支持384kb/s，靜止?fàn)顟B(tài)下支持2Mb/s。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了提供比第二代系統(tǒng)更大的系統(tǒng)容量、更好的通信質(zhì)量，而且要能在全球范圍內(nèi)更好

12、地實(shí)現(xiàn)無縫漫游及為用戶提供包括話音、數(shù)據(jù)及多媒體等在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)，同時(shí)也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。1、 WCDMA全稱為Wideband CDMA，這是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術(shù)，它與日本提出的寬帶CDMA技術(shù)基本相同，目前正在進(jìn)一步融合。該標(biāo)準(zhǔn)提出了GSM（2G）GPRSEDGEWCDMA（3G）的演進(jìn)策略。GPRS是General Packet Radio Service（通用分組無線業(yè)務(wù)）的簡(jiǎn)稱，EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution（增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率的GSM演進(jìn)）的簡(jiǎn)稱，這兩種技術(shù)被稱為2.5代移動(dòng)

13、通信技術(shù)。目前中國(guó)移動(dòng)正在采用這一方案向3G過渡，并已將原有的GSM網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為GPRS網(wǎng)絡(luò)。2、 CDMA2000CDMA2000是由窄帶CDMA（CDMA IS95）技術(shù)發(fā)展而來的寬帶CDMA技術(shù)，由美國(guó)主推，該標(biāo)準(zhǔn)提出了從CDMA IS95（2G）CDMA20001xCDMA20003x（3G）的演進(jìn)策略。CDMA20001x被稱為2.5代移動(dòng)通信技術(shù)。CDMA20003x與CDMA20001x的主要區(qū)別在于應(yīng)用了多路載波技術(shù)，通過采用三載波使帶寬提高。目前中國(guó)聯(lián)通正在采用這一方案向3G過渡，并已建成了CDMA IS95網(wǎng)絡(luò)。3、 TD-SCDMA全稱為Time Division-Sync

14、hronous CDMA（時(shí)分同步CDMA），是由我國(guó)大唐電信公司提出的3G標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過2.5代的中間環(huán)節(jié)，直接向3G過渡，非常適用于GSM系統(tǒng)向3G升級(jí)。但目前大唐電信公司還沒有基于這一標(biāo)準(zhǔn)的可供商用的產(chǎn)品推出。3.2三個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的比較WCDMA、CDMA2000與TDSCDMA都屬于寬帶CDMA技術(shù)。寬帶CDMA進(jìn)一步拓展了標(biāo)準(zhǔn)的CDMA概念，在一個(gè)相對(duì)更寬的頻帶上擴(kuò)展信號(hào)，從而減少由多徑和衰減帶來的傳播問題，具有更大的容量，可以根據(jù)不同的需要使用不同的帶寬，具有較強(qiáng)的抗衰落能力與抗干擾能力，支持多路同步通話或數(shù)據(jù)傳輸，且兼容現(xiàn)有設(shè)備。WCDMA、CDMA2000與TD-SCDM

15、A都能在靜止?fàn)顟B(tài)下提供2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，但三者的一些關(guān)鍵技術(shù)仍存在著較大的差別，性能上也有所不同。1、 雙工模式WCDMA與CDMA2000都是采用FDD（頻分?jǐn)?shù)字雙工）模式，TD-SCDMA采用TDD（時(shí)分?jǐn)?shù)字雙工）模式。FDD是將上行（發(fā)送）和下行（接收）的傳輸使用分離的兩個(gè)對(duì)稱頻帶的雙工模式，需要成對(duì)的頻率，通過頻率來區(qū)分上、下行，對(duì)于對(duì)稱業(yè)務(wù)（如語音）能充分利用上下行的頻譜，但對(duì)于非對(duì)稱的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（如互聯(lián)網(wǎng)）時(shí)，由于上行負(fù)載低，頻譜利用率則大大降低。TDD是將上行和下行的傳輸使用同一頻帶的雙工模式，根據(jù)時(shí)間來區(qū)分上、下行并進(jìn)行切換，物理層的時(shí)隙被分為上、下行兩部分，

16、不需要成對(duì)的頻率，上下行鏈路業(yè)務(wù)共享同一信道，可以不平均分配，特別適用于非對(duì)稱的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（如互聯(lián)網(wǎng)）。TDD的頻譜利用率高，而且成本低廉，但由于采用多時(shí)隙的不連續(xù)傳輸方式，基站發(fā)射峰值功率與平均功率的比值較高，造成基站功耗較大，基站覆蓋半徑較小，同時(shí)也造成抗衰落和抗多普勒頻移的性能較差，當(dāng)手機(jī)處于高速移動(dòng)的狀態(tài)下時(shí)通信能力較差。WCDMA與CDMA2000能夠支持移動(dòng)終端在時(shí)速500公里左右時(shí)的正常通信，而TD-SCDMA只能支持移動(dòng)終端在時(shí)速120公里左右時(shí)的正常通信。TD-SCDMA在高速公路及鐵路等高速移動(dòng)的環(huán)境中處于劣勢(shì)。2、 碼片速率與載波帶寬WCDMA(FDD-DS)采用直

17、接序列擴(kuò)頻方式，其碼片速率為3.84Mchip/s。CDMA20001x與CDMA20003x的區(qū)別在于載波數(shù)量不同，CDMA20001x為單載波，碼片速率為1.2288Mchip/s，CDMA20003x為三載波，其碼片速率為1.2288×33.6864Mchip/s。TD-SCDMA的碼片速率為1.28Mchip/s。碼片速率高能有效地利用頻率選擇性分集以及空間的接收和發(fā)射分集，可以有效地解決多徑問題和衰落問題，WCDMA在這方面最具優(yōu)勢(shì)。載波帶寬方面，WCDMA采用了直接序列擴(kuò)譜技術(shù)，具有5MHz的載波帶寬。CDMA20001x采用了1.25MHz的載波帶寬，CDMA20003

18、x利用三個(gè)1.25MHz載波的合并形成3.75MHz的載波帶寬。TD-SCDMA采用三載波設(shè)計(jì)，每載波具有1.6M的帶寬。載波帶寬越高，支持的用戶數(shù)就越多，在通信時(shí)發(fā)生網(wǎng)塞的可能性就越小。在這方面WCDMA具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。TDSCDMA系統(tǒng)僅采用1.28Mchip/s的碼片速率，采用TDD雙工模式，因此只需占用單一的1.6M帶寬，就可傳送2Mbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而WCDMA與CDMA2000要傳送2Mbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，均需要兩個(gè)對(duì)稱的帶寬，分別作為上、下行頻段，因而TD-SCDMA對(duì)頻率資源的利用率是最高的。3、 智能天線技術(shù)智能天線技術(shù)是TD-SCDMA采用的關(guān)鍵技術(shù)，已由大唐電信

19、申請(qǐng)了專利，目前WCDMA與CDMA2000都還沒有采用這項(xiàng)技術(shù)。智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。TDSCDMA智能天線的高效率是基于上行鏈路和下行鏈路的無線路徑的對(duì)稱性（無線環(huán)境和傳輸條件相同）而獲得的。智能天線還可以減少小區(qū)間及小區(qū)內(nèi)的干擾。智能天線的這些特性可顯著提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜效率。4、 越區(qū)切換技術(shù)WCDMA與CDMA2000都采用了越區(qū)“軟切換”技術(shù)，即當(dāng)手機(jī)發(fā)生移動(dòng)或是目前與手機(jī)通信的基站話務(wù)繁忙使手機(jī)需要與一個(gè)新的基站通信時(shí)，并不先中斷與原基站的聯(lián)系，而是先與

20、新的基站連接后，再中斷與原基站的聯(lián)系，這是經(jīng)典的CDMA技術(shù)?！败浨袚Q”是相對(duì)于“硬切換”而言的。FDMA和TDMA系統(tǒng)都采用“硬切換”技術(shù)，先中斷與原基站的聯(lián)系，再與新的基站進(jìn)行連接，因而容易產(chǎn)生掉話。由于軟切換在瞬間同時(shí)連接兩個(gè)基站，對(duì)信道資源占用較大。而TD-SCDMA則是采用了越區(qū)“接力切換”技術(shù)，智能天線可大致定位用戶的方位和距離，基站和基站控制器可根據(jù)用戶的方位和距離信息，判斷用戶是否移動(dòng)到應(yīng)切換給另一基站的臨近區(qū)域，如果進(jìn)入切換區(qū)，便由基站控制器通知另一基站做好切換準(zhǔn)備，達(dá)到接力切換目的。接力切換是一種改進(jìn)的硬切換技術(shù)，可提高切換成功率，與軟切換相比可以減少切換時(shí)對(duì)鄰近基站信道資

21、源的占用時(shí)間。在切換的過程中，需要兩個(gè)基站間的協(xié)調(diào)操作。WCDMA無需基站間的同步，通過兩個(gè)基站間的定時(shí)差別報(bào)告來完成軟切換。CDMA2000與TD-SCDMA都需要基站間的嚴(yán)格同步，因而必須借助GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）等設(shè)備來確定手機(jī)的位置并計(jì)算出到達(dá)兩個(gè)基站的距離。由于GPS依賴于衛(wèi)星，CDMA2000與TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)布署將會(huì)受到一些限制，而WCDMA的網(wǎng)絡(luò)在許多環(huán)境下更易于部署，即使在地鐵等GPS信號(hào)無法到達(dá)的地方也能安裝基站，實(shí)現(xiàn)真正的無縫覆蓋。而且GPS是美國(guó)的系統(tǒng)，若將移動(dòng)通信系統(tǒng)建立在GPS可靠工作的基礎(chǔ)上，將會(huì)受制于美國(guó)

22、的GPS政策，有一定的風(fēng)險(xiǎn)。5、與第二代系統(tǒng)的兼容性WCDMA由GSM網(wǎng)絡(luò)過渡而來，雖然可以保留GSM核心網(wǎng)絡(luò)，但必須重新建立WCDMA的接入網(wǎng)，并且不可能重用GSM基站。CDMA20003x從CDMA IS95、CDMA20001x過渡而來，可以保留原有的CDMA IS95設(shè)備。TD-SCDMA系統(tǒng)的的建設(shè)只需在已有的GSM網(wǎng)絡(luò)上增加TD-SCDMA設(shè)備即可。三種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，WCDMA在升級(jí)的過程中耗資最大。3.3移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的3G策略目前全球已經(jīng)頒發(fā)了73個(gè)WCDMA運(yùn)營(yíng)牌照，13個(gè)CDMA2000運(yùn)營(yíng)牌照。我國(guó)的3G牌照尚未發(fā)放，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通等運(yùn)營(yíng)商將采用何種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)目前仍未確定。不

23、久前信息產(chǎn)業(yè)部已經(jīng)對(duì)WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA的使用頻率進(jìn)行了規(guī)劃，預(yù)示著這三種標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)都將被采用。在2G與3G之間衍生出了2.5G技術(shù)。2.5G技術(shù)突破了2G電路交換技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的制約，引入了分組交換技術(shù)，從而使數(shù)據(jù)傳輸速率有了質(zhì)的突破，是一種介于2G與3G之間的過渡技術(shù)。目前中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)建成了2.5代的GPRS網(wǎng)絡(luò)，正朝著WCDMA的方向發(fā)展。中國(guó)聯(lián)通在發(fā)展了GSM網(wǎng)絡(luò)后突然轉(zhuǎn)向發(fā)展CDMA IS95網(wǎng)絡(luò)，正朝著CDMA2000的方向發(fā)展。雖然CDMA2000在升級(jí)的過程中節(jié)省投資，但由于中國(guó)聯(lián)通是由GSM網(wǎng)絡(luò)改而發(fā)展CDMA IS95網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)成本投入也相當(dāng)

24、大。由于中國(guó)聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起步較晚，目前尚未建成2.5代的CDMA20001x網(wǎng)絡(luò)，在與中國(guó)移動(dòng)的2.5代業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)上處于劣勢(shì)。今年10月1日，中國(guó)移動(dòng)正式推出了基于2.5代網(wǎng)絡(luò)的彩信業(yè)務(wù)（MMS，多媒體信息服務(wù)），該業(yè)務(wù)能在手機(jī)短信中加載聲音、圖像、視頻等多媒體信息，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)能達(dá)到約40Kbit/s的傳送速度，揭開了移動(dòng)多媒體時(shí)代的序幕，具有彩屏和弦內(nèi)置數(shù)碼相機(jī)等新功能的手機(jī)立刻走俏市場(chǎng)。為應(yīng)對(duì)中國(guó)移動(dòng)的彩信業(yè)務(wù)，廣東聯(lián)通不久前推出了彩e業(yè)務(wù)，但中國(guó)聯(lián)通的CDMA IS95網(wǎng)絡(luò)只能基于電路交換方式提供14.4Kbit/s的傳送速度，對(duì)多媒體信息的發(fā)送形成瓶頸。迅速發(fā)展2.5代的

25、CDMA20001x網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為中國(guó)聯(lián)通的當(dāng)務(wù)之急。中國(guó)移動(dòng)的GPRS推出至今，較為成功MMS業(yè)務(wù)是基于GPRS帶寬的多媒體業(yè)務(wù)，而直接利用GPRS手機(jī)與電腦連接上網(wǎng)的用戶數(shù)始終不多，畢竟具有移動(dòng)上網(wǎng)需求的人還只是少數(shù)。目前2.5代的GPRS或CDMA20001x已經(jīng)可以提供40Kbit/s左右的數(shù)據(jù)傳輸速率，能基本滿足聲音、圖像、簡(jiǎn)短的視頻等多媒體信息傳輸?shù)膸捯?。移?dòng)上網(wǎng)的主要用途是對(duì)時(shí)間要求非常緊迫的收發(fā)E-Mail等公務(wù)，而不是下載視頻等的娛樂活動(dòng)，目前的帶寬也可以基本滿足。GPRS或CDMA20001x的理論傳輸速率都在150kbit/s左右，今后隨著2.5G網(wǎng)絡(luò)的不斷升級(jí)，其實(shí)際

26、傳輸速率將逐步接近這一數(shù)值，可對(duì)移動(dòng)多媒體及移動(dòng)上網(wǎng)業(yè)務(wù)提供更強(qiáng)有力的支撐。4 3G技術(shù)的應(yīng)用  當(dāng)前，一些移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)已經(jīng)能夠在2.5G網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)，3G網(wǎng)絡(luò)將為移動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展提供更有效的支撐。由于3G網(wǎng)絡(luò)擁有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支撐能力，3G運(yùn)營(yíng)商不僅可以向用戶提供高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù)，而且還能夠提供高速率的流媒體業(yè)務(wù)。從全球來看，隨著3G商用進(jìn)程的加快，日本和韓國(guó)以及歐美地區(qū)的一些移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已相繼推出了基于移動(dòng)流媒體技術(shù)的視頻業(yè)務(wù)，移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)已成為3G網(wǎng)絡(luò)的核心業(yè)務(wù)和熱點(diǎn)業(yè)務(wù)。從實(shí)際應(yīng)用的情況來看，移動(dòng)流媒體可提供點(diǎn)播、直播、下載播放三種業(yè)務(wù)形式。其中，點(diǎn)播應(yīng)用主要包括電

27、影片花、精彩片斷、MTV等；直播包括電視節(jié)目、視頻監(jiān)控、重大賽事、音樂現(xiàn)場(chǎng)會(huì)等；下載播放比較適合于那些非在線、對(duì)音視頻質(zhì)量要求較高的多媒體節(jié)目。目前國(guó)人對(duì)手機(jī)、電腦等移動(dòng)高速上網(wǎng)的需求都在增長(zhǎng)，相對(duì)于其它業(yè)務(wù)，移動(dòng)寬帶很可能短時(shí)間內(nèi)成為3G的主流應(yīng)用。中國(guó)電信日前推出的“天翼”品牌，主打“互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)”概念，就是充分利用目前CDMA網(wǎng)絡(luò)峰值傳輸速率能達(dá)到153.6KBps的優(yōu)勢(shì)，為用戶打造高速率、全域覆蓋、使用便捷的手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)，滿足用戶互聯(lián)網(wǎng)商務(wù)、娛樂、生活、信息咨詢等需求。作為回應(yīng)，中國(guó)移動(dòng)大幅降低了手機(jī)GPRS上網(wǎng)費(fèi)。很顯然，在3G時(shí)代，三大運(yùn)營(yíng)商在圍繞移動(dòng)寬帶展開競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，也必將為消

28、費(fèi)者帶來更豐富、更實(shí)惠的差異化應(yīng)用。     第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是一種能提供多種類型!高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，能實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力，與固定網(wǎng)絡(luò)相容，并以小型便攜式終端而聞名于世。在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)進(jìn)行任何種類通信的通信系統(tǒng)“由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)全世界電信行業(yè)工作者及信息社會(huì)越來越具吸引力”作為第三代移動(dòng)通信的主導(dǎo)技術(shù)，近來發(fā)展迅速，在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，最具競(jìng)爭(zhēng)力而迅速的發(fā)展。相比于2G、2.5G等通信技術(shù)，3G通信的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：     （1）智能化、多媒體化趨勢(shì)明顯 

29、0;    由于3G網(wǎng)絡(luò)能夠提供內(nèi)容豐富的多媒體業(yè)務(wù)和下載業(yè)務(wù)等，因此，對(duì)3G終端而言，需要對(duì)其配備更大、更清晰和3D顯示效果更逼真的顯示屏，以便用戶更好地欣賞移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)要配備像素更高的攝像頭以拍攝更清晰的圖像，以增強(qiáng)圖片的感觀效果;要提供更大的存儲(chǔ)空間，來儲(chǔ)蓄下載而來的更多圖片和音視頻文件等?？傊?，以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能強(qiáng)大為特征的3G業(yè)務(wù)對(duì)其終端的要求將日益苛刻，3G要真正實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的業(yè)務(wù)發(fā)展效果，加強(qiáng)3G終端的研發(fā)將一直成為3G發(fā)展階段的重要主題之一。      （2）單模、雙模和多模終端共存 

30、0;   多種3G技術(shù)體制并存以及第三代移動(dòng)通信發(fā)展初期，第二代移動(dòng)通信不會(huì)在短期內(nèi)退出市場(chǎng)的現(xiàn)實(shí)情況，決定了未來的移動(dòng)終端必將是單模、雙模和多模終端共存的局面。目前市場(chǎng)上已有GSM/WCDMA、GSM/cdma2000、cdma2000 1X/1X EV-D0雙模終端；隨著TDSCDMA標(biāo)準(zhǔn)的正式商用，未來支持TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)的雙模手機(jī)或多模手機(jī)也可能會(huì)出現(xiàn)。對(duì)3G終端的功能要求不斷提高3G的技術(shù)特性，決定了3G網(wǎng)絡(luò)能夠提供更為智能化、多樣化、個(gè)性化的移動(dòng)業(yè)務(wù)，這就要求3G移動(dòng)終端的功能日益增強(qiáng)。不僅要支持現(xiàn)有話音業(yè)務(wù)、短信業(yè)務(wù)

31、、窄帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等，同時(shí)應(yīng)支持以多媒體業(yè)務(wù)和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為代表的寬帶通信業(yè)務(wù)等。大致可以分為四類：（1）互式業(yè)務(wù)，包括網(wǎng)絡(luò)電話、移動(dòng)銀行、可視電話和可視會(huì)議等；（2）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)，包括多媒體短信、電子郵件、WEB、遠(yuǎn)程醫(yī)院等；（3）單向信息業(yè)務(wù)，包括數(shù)字報(bào)紙、出版、遠(yuǎn)程教育、視頻購物、移動(dòng)音頻播放器、移動(dòng)視頻播放器、視頻點(diǎn)播和卡拉OK等；（4）多點(diǎn)廣播業(yè)務(wù)，包括信息遞送、GPS汽車導(dǎo)航、移動(dòng)收音機(jī)和手機(jī)電視等。從中可以看出，3G不僅給手機(jī)帶來新的人際傳播方式如可視電話、多媒體短信和電子郵件等，還同時(shí)使手機(jī)擁有了手機(jī)電視、數(shù)字報(bào)紙、出版和信息遞送等大眾傳播媒介的功能。 總之，3G應(yīng)用的成熟是一個(gè)漸進(jìn)

32、過程，有待于在發(fā)展中不斷完善，相信在啟動(dòng)3G之后，隨著市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，3G的應(yīng)用必定能逐步地走向成熟和豐富。我們完全有理由相信，隨著3G牌照的發(fā)放，無線數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)將為我們帶來一個(gè)無限美好的未來，手機(jī)電視等移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)將成為未來移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商新的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。5 4G網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù) 4G系統(tǒng)針對(duì)各種不同業(yè)務(wù)的接人系統(tǒng)，通過多媒體接入連接到基于口的核心網(wǎng)中?；贗P技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶可實(shí)現(xiàn)在3G、4G、WLAN及固定網(wǎng)間無縫漫游。4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。 (1)物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路南選擇功能 (2)中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射、地址變換和完全性管理

33、等。 (3)物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放的，使發(fā)展和提供新的服務(wù)變得更容易，提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù)。并運(yùn)行于多個(gè)頻帶，這一服務(wù)能自適應(yīng)于多個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端，跨越多個(gè)運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)商，提供更大范圍服務(wù)。 據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟定義，4G技術(shù)是可為移動(dòng)中的用戶提供100 Mb/S的數(shù)據(jù)傳輸、為靜止的用戶提供1Gb/S的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通訊技術(shù)，包含OFDM、智能天線(SA)與多人多出天線(MIMO)技術(shù)、軟件無線電技術(shù)(SDR)三大關(guān)鍵技術(shù)。 5.1 OFDM技術(shù)被認(rèn)為是第4代移動(dòng)通信的核心技術(shù)OFDM技術(shù)實(shí)際上是MCM的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，在每個(gè)子信道

34、上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸，這樣減少了子信道之間的相互干擾，同時(shí)又提高了頻譜利用率。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的頻率選擇性衰落是平坦的，大大消除了符號(hào)間干擾。  OFDM允許各載波間頻率互相混疊，并采用了基于載波頻率正交的FFT調(diào)制。由于在各個(gè)載波的中心頻點(diǎn)處，沒有其它載波的頻譜分量，所以能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)載波的正交。  盡管還是頻分復(fù)用，但OFDM不再通過很多帶通濾波器來實(shí)現(xiàn)，而是直接在基帶處理，這也是OFDM有別于其它系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一。OFDM的接收機(jī)實(shí)際上是一組解調(diào)器，它將不同載波搬移至零頻，然后在一個(gè)碼元周期內(nèi)積分。其它載波由于與所積分的信號(hào)正交，

35、因此不會(huì)對(duì)這個(gè)積分結(jié)果產(chǎn)生影響。  OFDM的高數(shù)據(jù)速率與子載波的數(shù)量有關(guān)，增加子載波數(shù)目，能夠提高數(shù)據(jù)的傳送速率。OFDM每個(gè)頻帶的調(diào)制方法可以不同，這增加了系統(tǒng)的靈活性。OFDM適用于多用戶的高靈活度、高利用率的通信系統(tǒng)。 5.2.0 OFDM的關(guān)鍵技術(shù)  信道估計(jì) 信道估計(jì)在OFDM系統(tǒng)中占有重要地位，信道估計(jì)器的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)問題：一是導(dǎo)頻信息的選擇。由于無線信道常常是衰落信道，需要不斷對(duì)信道進(jìn)行跟蹤，因此導(dǎo)頻信息也必須不斷的傳送；二是既有較低的復(fù)雜度又有良好的導(dǎo)頻跟蹤能力的信道估計(jì)器的設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，導(dǎo)頻信息選擇和最佳估計(jì)器的設(shè)計(jì)通常又是相互關(guān)聯(lián)的，因?yàn)楣烙?jì)器

36、的性能與導(dǎo)頻信息的傳輸方式有關(guān)。  信道編碼和交織 為了提高數(shù)字通信系統(tǒng)性能，信道編碼和交織是通常采用的方法。對(duì)于衰落信道中的隨機(jī)錯(cuò)誤，可以采用信道編碼；對(duì)于衰落信道中的突發(fā)錯(cuò)誤，可以采用交織技術(shù)（交織就是把碼字的b個(gè)比特分散到n個(gè)幀中，以改變比特間的鄰近關(guān)系，n值越大，傳輸特性越好，但傳輸時(shí)延也越大），交織技術(shù)能減小信道中錯(cuò)誤的相關(guān)性。實(shí)際應(yīng)用中，通常同時(shí)采用信道編碼和交織，進(jìn)一步改善整個(gè)系統(tǒng)的性能。 在OFDM系統(tǒng)中，如果信道衰落不是太深，均衡是無法再利用信道的分集特性來改善系統(tǒng)性能的，因?yàn)镺FDM系統(tǒng)自身具有利用信道分集特性的能力，一般的信道特性信息已經(jīng)被OFDM這種調(diào)制方式本

37、身所利用。編碼可以采用各種碼，如分組碼、卷積碼、空時(shí)編碼等?？諘r(shí)編碼的效果最好。  信道分配 為用戶分配信道有多種方式，其中最主要是分組信道分配和自適應(yīng)信道分配。  分組信道 最簡(jiǎn)單的方法是將信道分組分配給每個(gè)用戶，這樣可以使由于失真、各信道能量的不均衡和頻偏所造成的用戶間的干擾最小。但載波分組會(huì)使信號(hào)容易衰落。載波跳頻可以解決這個(gè)問題。分組隨機(jī)跳頻空閑時(shí)間較短，約11個(gè)字符時(shí)間。利用時(shí)間交織和前向糾錯(cuò)可以恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)，但是會(huì)降低系統(tǒng)容量增加信號(hào)時(shí)延。  自適應(yīng)跳頻 這是一種新的基于信道性能的跳頻技術(shù)。信道用來傳遞對(duì)它來說具有最佳信噪比的信號(hào)。因?yàn)槊總€(gè)用戶的位置

38、不同，所以信號(hào)的衰落模式也不相同，因此每個(gè)用戶收到的最強(qiáng)信號(hào)都不同于其他用戶，從而相互之間不會(huì)發(fā)生沖突。初步研究表明，在頻率選擇性信道采用自適應(yīng)跳頻可以大幅提高信號(hào)接收功率，能夠達(dá)到5-20dB，令人驚異。事實(shí)上，自適應(yīng)跳頻消除了頻率選擇性衰落。  多天線 OFDM由于碼率低和加入了時(shí)間保護(hù)間隔而具有極強(qiáng)的抗多徑干擾能力。由于多徑時(shí)延小于保護(hù)間隔，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網(wǎng)絡(luò)（SFN）可以用于寬帶OFDM系統(tǒng)，依靠多天線來實(shí)現(xiàn)，即采用由大量低功率發(fā)射機(jī)組成的發(fā)射機(jī)陣列消除陰影效應(yīng)，來實(shí)現(xiàn)完全覆蓋。 多天線系統(tǒng)非常適用于無線局域網(wǎng)。一般的局域網(wǎng)由于陰影效應(yīng)，信號(hào)無法完全

39、覆蓋，需要使用中繼器。對(duì)于傳統(tǒng)系統(tǒng)來說，中繼器可能會(huì)帶來多徑干擾，但OFDM不存在這個(gè)問題，它的中繼器可以加在任何需要的地方，不僅可以完全覆蓋網(wǎng)絡(luò)，并且可以消除多徑干擾。  同步技術(shù) OFDM中的同步通常包括3方面的內(nèi)容： （1）載波同步：接受端的振蕩頻率要與發(fā)送載波同頻同相。 （2）樣值同步：接受端和發(fā)送端的抽樣頻率一致。 （3）符號(hào)同步：IFFT和FFT起止時(shí)刻一致。OFDM即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實(shí)際上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多載波調(diào)制的一種。OFDM技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)：可以消除或減小信號(hào)波形間的干擾，對(duì)多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利

40、用率；適合高速數(shù)據(jù)傳輸；抗衰落能力強(qiáng)；抗碼間干擾(ISI)能力強(qiáng)。 5.3智能天線(SA)與多入多出天線(MIMO)技術(shù) 智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成形波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機(jī)來實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的接收和發(fā)射。同時(shí)通過基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各個(gè)天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。目前智能天線的工作方式主要有兩種：全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。 移動(dòng)通信環(huán)境中的多徑傳播對(duì)通信的有效性與可靠性造成了嚴(yán)重的影響。而多輸入多輸出(M1MO)技術(shù)在通信鏈路兩端均使用多個(gè)天線，發(fā)端將信源輸出的串行碼流轉(zhuǎn)成多路并行子碼流，分別通過不同的發(fā)射天線陣元同頻、同時(shí)發(fā)送，接收方則利用多徑引起的多個(gè)接收天線上信號(hào)的不相關(guān)性從混合信號(hào)中分離估計(jì)出原始子碼流，這相當(dāng)于頻帶資源重復(fù)利用，使頻譜利用率和鏈路可靠性極大的提高。 64G技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況及其挑戰(zhàn)6.1我國(guó)正在加快4G關(guān)鍵技術(shù)