4G通信网络解析课件.ppt

1、 4G 移动通信系统移动通信系统 内内 容容 提提 要要移动通信的发展史4G的提出4G的定义4G的关键技术4G通信技术的发展展望移动通信的发展史19741974年BellBell实验室提出蜂窝移动通信概念 蜂窝小区系统设计解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾1980s 1980s 第一代移动通信系统（1G）美国AMPS、北欧NMT、日本NAMTS、英国TACS 模拟传输，话音业务，FM调制多址方式：FDMA大量不兼容制式并存移动通信的发展史1990s 第二代移动通信系统（2G）GSM、IS-54、PDC、IS-95(N-CDMA或称cdmaOne)数字传输，话音业务与传真等低速率数据业务多址方式

2、：TDMA（GSM）、CDMA（IS-95）微蜂窝小区结构，频谱利用率高，系统容量大 新的调制方式GMSK、QPSK等标准化提高移动通信的发展史2000s 第三代移动通信（3G）UMTS/IMT-2000：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA数字传输，移动多媒体业务、多速率、多种QoS 要求 多址方式：CDMA为主高速率：室内或静止（10 km/h）：2.048 Mbps；市内（60 km/h）：384 kbps；郊区（200 km/h）：144 kbps;微蜂窝结构，QPSK/自适应调制，分组交换（IPv4）标准化进一步提高2.5G标准：GSM 对应的GPRS/EDGE IS95

3、对应的CDMA1X移动通信系统发展总揽移动通信系统发展总揽3GPPIEEE3GPP23G面临的应用问题面临的应用问题制式标准仍然不统一，标准间不兼容核心网络不基于IPv6，无法实现全球漫游不支持高速流媒体业务不支持与WLAN、FWA、PAN的互联3G通信系统仍无法满足多媒体通信的要求，因此第四代移动通信系统（4G）应运而生Relation between 3G and 4G 3G市场培育作用 4G的过渡阶段从网络的平滑演进方面来说，3G系统也是必不可少的一个阶段 4G解决3G系统的缺陷、提供完 善理想化的技术体系 4G系统将会取代3G系统是通 信系统发展的必然趋势 从2G到4G的演进过程 第四

4、代移动通信的提出未来无线应用的需求在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无缝的无线服务与应用在任何地方宽带接入互联网:提供Real-time video、VoD、VoIP、MMS、Virtual Reality、Tele-conference、Internet browser、Audio/Video mail、chatting、Interactive game等多媒体业务提供增值业务如银行转帐、移动支付、股票交易、信用卡、保险、教育等提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能与服务 第四代移动通信的提出未来无线应用的需求更高速率的空中接口，移动Internet接入，更

5、先进的多媒体应用个性化服务更大的系统容量，更便捷的接入技术更有效的频谱利用率自适应网络优化配置可重新配置能力All-IPv6-basedr全球统一的标准体系，多种系统、多种服务的兼容性rSatellite BroadbandS-UMTSrBroadcasting：DVB-SDVB-TDABrCellular：GSMGPRSEDGE,UMTSUMTS+rWLL：Broadband FWAMWSXmdsrLAN：HyperLANWLANBluetoothIRrPANBody-LAN第四代移动通信的提出未来无线应用的需求新的空中接口蜂窝移动通信接口慢速本地无线接入接口接口速率蜂窝移动通信接口：up

6、to 100Mbps慢速本地无线接入接口：up to 1000Mbps移动性的定义低速：步行，3km/h以内中速：市内车辆，50km/h-60km/h高速：高速公路、火车，60km/h-250km/h及以上所谓4G技术，指的是第四代移动通信技术第四代移动通信技术(the 4th Generation)，该技术能进一步提高数据传输速度，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像，且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G是3G技术的进一步演化，是在传统通信网络和技术的基础上不断地提高无线通信的网络效率和功能。同时，它包含的不仅仅是一项技术，而是多种技术的融合多种技术的融合。不仅仅

7、包括传统移动通信领域的技术，还包括宽带无线接入领域的新技术及广播电视领域的技术。最能概括4G技术就是两句话：一是4G能够提供高速移动网络宽带服务；二是4G基于全球移动通信LTE标准(即Long Term Evolution，简称LTE，长期演进技术)之上。4G的定义的定义-基本概念4G的定义-什么是 4G4G 是下一代的移动蜂窝系统，大约在 2010年投入使用4G的12个部分最后答案?Service providersCost reductionUser servicesWireless wirelineTechnology trendsNew networkNew air interface

8、Wireless 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4G的定义-4G的直观描述图是在1G、2G、和 3G基础上发展起来的是与2G 和3G共存的（目前：2.5G 代表：GPRS、Edge）传输速率较3G提高10倍、成本降低10倍（2001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 LANWLAN4G定义-4G的技术指标数据速率从2Mbps到100M

9、bps容量达到第三代系统的510倍，传输质量相当于甚至优于第三代系统，广带局域网应能与宽带综合业务数据网（B-ISDN）和异步传送模式（ATM）兼容，实现广带多媒体通信，形成综合广带通信网条件相同时小区域覆盖范围等于或大于第三代系统具有不同速率间的自动切换能力，以保证通信质量网络的美比特成本要比带三代低移动移动4G最大优势是速度快最大优势是速度快4G 是第四代移动通信技术的称，其网络速度可达3G网络速度的十几倍到几十倍，下载1GB高清电影，只要3分多钟。据测试，4G上网峰值下行速度将达到每秒100兆。4G网络很有可能成为国内最牛的4G网络。4G移动通信系统中关键技术简介移动通信系统中关键技术简

10、介4G通信关键技术OFDM(正交频分复用)技术频谱利用率很高，频谱效率比串行系统高近一倍频谱利用率很高，频谱效率比串行系统高近一倍 适合高速数据传输适合高速数据传输 对频偏和相位噪声敏感对频偏和相位噪声敏感 OFDM技术技术优缺点优缺点 抗衰落能力强抗衰落能力强抗码间干扰抗码间干扰(ISI)(ISI)能力强能力强 功率峰值与均值比功率峰值与均值比(PARR)(PARR)大，导致发送端放大器功大，导致发送端放大器功率效率较低率效率较低 自适应的调制技术使系统复杂度有所增加自适应的调制技术使系统复杂度有所增加 是是4G4G通信网的核心技术通信网的核心技术 其主要思想是：将信道分成其主要思想是：将信

11、道分成若干正交子信道，将高速数据信若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，号转换成并行的低速子数据流，调制在每个子信道上进行传输。调制在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰减少子信道之间的相互干扰(ICI)(ICI)。每个子信道上的信号带宽小于。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信于

12、每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。得相对容易。软件无线电 系统结构通用，功能实现灵活，改进升级方便系统结构通用，功能实现灵活，改进升级方便 提供了不同系统间互操作的可能性提供了不同系统间互操作的可能性 由于通过软件实现系统的主要功能，因此更易于由于通过软件实现系统的主要功能，因此更易于采用新的信号处理手段，从而提高了系统抗干扰的采用新的信号处理手段，从而提高了系统抗干扰的性能。性能。软件无线电的优势软件无线电的优势 拥有较强跟踪新技术的能力拥有较强跟踪新技术的能力 软件无线电软件无线电(Software Defined(Softwar

13、e Defined Radio,Radio,简称简称SDR)SDR)，就是采用数字信号，就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电平台上，利用软件来定义实现无线电台各部分功能（包括前端接收、中频台各部分功能（包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等）的一种处理以及信号的基带处理等）的一种技术。即整个无线电台从高频、中频技术。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。编程来完成。基本思想是将硬件作为其通用的基本思想是将硬件作为其通用的基本平台，把尽可能多的无线及个人

14、基本平台，把尽可能多的无线及个人通信功能通过可编程软件来实现，使通信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。、多信号传输与处理的无线电系统。也可以说，是一种用软件来实现物理也可以说，是一种用软件来实现物理层连接的无线通信方式。层连接的无线通信方式。核心技术是用宽频带无线接收机核心技术是用宽频带无线接收机代替原来的窄带接收机，并将宽带的代替原来的窄带接收机，并将宽带的模拟模拟/数字、数字数字、数字/模拟变换器尽可能模拟变换器尽可能的靠近天线，从而使通信电台的功能的靠近天线，从而使通信电台的功能尽可能多的采用可编程

15、软件来实现。尽可能多的采用可编程软件来实现。智能天线（智能天线（SA）提高系统容量提高系统容量 降低系统干扰降低系统干扰 扩大覆盖区域扩大覆盖区域 智能天线优点智能天线优点降低系统建设成本降低系统建设成本 智能天线定义为波束间没有切智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。换的多波束或自适应阵列天线。智能天线具有抑制信号干扰、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能功能，被认为是未来移动通信的关键技术，其基本工作原理是的关键技术，其基本工作原理是根据信号来波的方向自适应地调根据信号来波的方向自适应地调整方向图，

16、跟踪强信号，减少或整方向图，跟踪强信号，减少或抵消干扰信号。抵消干扰信号。智能天线采用了空分多址智能天线采用了空分多址(SDMA)(SDMA)的技术，利用信号在传输的技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分，动隙、同码道的信号进行区分，动态改变信号的覆盖区域，使主波态改变信号的覆盖区域，使主波束对准用户方向，旁瓣或零陷对束对准用户方向，旁瓣或零陷对准干扰信号方向，并能够自动跟准干扰信号方向，并能够自动跟踪用户和监测环境变化，为每位踪用户和监测环境变化，为每位用户提供优质的上行链路和下行用户提供优质的上行链路和下行链路信号，从而达到抑制

17、干扰、链路信号，从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。准确提取有效信号的目的。IPv6巨大的地址空间巨大的地址空间 自动控制自动控制 服务质量服务质量 选择选择IPv6IPv6协议主要基于以下几点的考虑协议主要基于以下几点的考虑 移动性移动性 4G4G通信系统选择了采用通信系统选择了采用基于基于IPIP的全分组的方式传的全分组的方式传送数据流，因此送数据流，因此IPv6IPv6技术技术将成为下一代网络的核心将成为下一代网络的核心协议。选择协议。选择IPv6IPv6协议主要协议主要基于两点的考虑，一点是基于两点的考虑，一点是足够的地址空间，另外一足够的地址空间，另外一点是支持移动性管理，这点

18、是支持移动性管理，这两点是两点是IPv4IPv4不具备的。不具备的。除此以外，除此以外，IPv6IPv6还能够还能够提供较提供较IPv4IPv4更好的更好的QoSQoS保证保证及更好的安全性。及更好的安全性。IPv6IPv6具具有长达有长达128bit128bit的地址空间的地址空间，即多达，即多达21282128个地址，能个地址，能够彻底解决地址资源不足够彻底解决地址资源不足的问题的问题4G 技术的发展前景技术的发展前景4G通信技术在IPv6技术上的应用前景现有的互联网绝大多数都是建立在Ipv4的协议基础上运行的，Ipv4本身有一个十分致命的缺陷，它采用的32位地址长度，大概只能够容纳43亿

19、个地址，随着应用空间的不断扩大，有限的地址空间总有一天会被耗尽。作为Ipv4另一版本的Ipv6，使得这一情况得到了改善，在未来的应用中，Ipv6的地址长度扩大了四倍，即采用了128位地址长度，使得地址空间大大增大，未来用户将不再受到地址容量的限制。紧随着4G通信技术的发展，人们的生活、工作中将会出现越来越多的IP地址，也推动了越来越多的网络设备的使用，使得信息得到更大范围的传播。v 4G通信技术在软件无线电技术上的应用前景通信技术在软件无线电技术上的应用前景v 随着4G通信技术的应用，将在很大程度上把无线电的设计从基于硬件、面向用途的这一局限中解放出来，在未来，各项硬件的复杂程度将会逐渐减少，

20、相反，软件的灵活性将会大大增强，且功能也将变得多样化，我们不仅可以让相同的软件在不同的硬件设备上实现不同的功能，更可以令不同的软件在相同的硬件设备上实现不同的功能，从而大大节约了硬件成本，是一种集约式开发理念在实践中的贯彻落实。4G 技术的发展前景技术的发展前景v 4G通信技术将推动通信技术在关键技术上的过渡通信技术将推动通信技术在关键技术上的过渡v 4G 通信技术依然存在着一些暂时难以克服的困难，比如标准尚未统一、容量受到限制、设备难以更新、市场仍待消化、核心技术还未完全实现等。v 4G通信技术将会推动关键技术的过度，也就是技术的融合一逐渐发展出一种以OFDM技术为主导，又吸收了CDMA技术的双核技术。为了满足4G系统的要求，我们必须对3G的软件进行升级，增加3G运行的精确度、速率、平稳性。我们需要技术的不断完善，通过3G与4G协议的转换，既保证3G资源的完整，又促使3G成为4G的一部分，实现从三代到四代的过渡。4G 技术的发展前景技术的发展前景The endThanks for attention！