时间：2023-03-29 09:20:15
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【论文关键词】移动通信；3G；发展；展望
伴随着移动通信市场的快速发展，用户对更高性能的移动通信系统提出了更高要求，希望享受更为丰富和高速的通信业务。第二代移动通信运营商发展速度趋于缓和而竞争越加激烈，为寻找新的增长点，通过发展数据业务来提高自身的服务质量和业务类型，需要3G的支持。同时由于第二代移动通信无线频率资源日趋紧张，已不能满足长期的通信需求发展需要。
一、移动通信的发展历程
第一代移动通信系统是在20世纪80年代初提出的，它完成于20世纪90年代初。第一代移动通信系统是基于模拟传输的，其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。
第二代移动通信系统(2G)起源于90年代初期。欧洲电信标准协会在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于扩展和改进GSMPhase1及Phase2中原定的业务和性能。它主要包括CMAEL(客户化应用移动网络增强逻辑)，SO(支持最佳路由)、立即计费，GSM900/1800双频段工作等内容，也包含了与全速率完全兼容的增强型话音编解码技术，使得话音质量得到了质的改进；半速率编解码器可使GSM系统的容量提高近一倍。在GSMPhase2+阶段中，采用更密集的频率复用、多复用、多重复用结构技术，引入智能天线技术、双频段等技术，有效地克服了随着业务量剧增所引发的GSM系统容量不足的缺陷；自适应语音编码(AMR)技术的应用，极大提高了系统通话质量；GPRS/EDGE技术的引入，使GSM与计算机通信/Internet有机相结合，数据传送速率可达115/384kbit/s，从而使GSM功能得到不断增强，初步具备了支持多媒体业务的能力。尽管2G技术在发展中不断得到完善，但随着用户规模和网络规模的不断扩大，频率资源己接近枯竭，语音质量不能达到用户满意的标准，数据通信速率太低，无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。
二、第三代移动通信系统概述
第三代移动通信业务主要是话音和中低速数据，码率为384kb/s(局域网可达2Mb/s)，因而可传送比目前GSM(第二代移动通信)更高码率的信息。随着多媒体业务的发展，2Mb/s的码率将越来越不能满足用户各种新的宽带业务的需要，因此国际上已开始研究第四代移动通信系统，第一步目标是10Mb/s以上。我们国内则尚未启动。因此需尽早开始研究其关键技术。需要解决的关键技术有:宽带多媒体移动通信系统的体系结构，包括频段、多址方法、无线接入技术、软件无线电的硬件和软件、多载波调制和OFDM技术、自适应天线阵、高效信道编码技术(如Turbo码)等。
第三代移动通信系统(3G)，也称IMT2000，是正在全力开发的系统，其最基本的特征是智能信号处理技术，智能信号处理单元将成为基本功能模块，支持话音和多媒体数据通信，它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务，例如高速数据、慢速图像与电视图像等。如WCDMA的传输速率在用户静止时最大为2Mbps，在用户高速移动时最大支持144Kbps，所占频带宽度5MHz左右。但是，第三代移动通信系统的通信标准共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同组成一个IMT2000家庭，成员间存在相互兼容的问题，因此已有的移动通信系统不是真正意义上的个人通信和全球通信；再者，3G的频谱利用率还比较低，不能充分地利用宝贵的频谱资源；第三，3G支持的速率还不够高，如单载波只支持最大2Mbps的业务，等等。这些不足点远远不能适应未来移动通信发展的需要，因此寻求一种既能解决现有问题，又能适应未来移动通信的需求的新技术(即新一代移动信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。第三代移动通信技术的基本特点：(1)全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖和漫游。(2)频谱利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能达到全覆盖和全移动性，还能提供最高速率达2Mbps的多媒体业务。(4)支持高质量话音、分组多媒体业务和多用户速率通信。(5)有按需分配带宽和根据不同业务设置不同服务等级的能力。(6)适应多用户环境，包括室内、室外、快速移动和卫星环境。(7)安全保密性能优良。(8)便于从第二代移动通信向第三代移动通信平滑过渡。(9)可与各种移动通信系统融合，包括蜂窝、无绳电话和卫星移动通信等。(10)终端(手机)结构简单，便于携带，价格较低。
三、第四代移动通信系统
4G系统中有两个基本目标：一是实现无线通信全球覆盖；二是提供无缝的高质量无线业务。目前正在构思中的4G通信具有以下特征：（1）网络频谱更宽。要想使4G通信达到100Mbps的传输速率，通信运营商必须在3G网络的基础上进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G网络的20倍；（2）通信速度更快。人们研究4G通信的最初目的是为了提高蜂窝电话和其他移动终端访问Internet的速率，因此，4G通信最显著的特征就是它有更快的无线传输速率。据专家估计，第四代移动通信系统的传输速率速率可以达到10M~20Mbps，最高可以达到100Mbps；（3）通信更加灵活。从严格意义上说，4G手机的功能已不能简单划归“电话机”的范畴，因为语音数据的传输只是4G移动电话的功能之一而已。而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破，可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端；（4）智能性更高。第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，更重要的是4G手机可以实现许多目前还难以想象的功能；（5）兼容性更平滑。要使4G通信尽快地被人们接收，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下较为容易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从3G平稳过渡等特点。
总之，随着新问题、新要求的不断出现，第四代移动通信技术将会相应地调整、完善和进一步发展。纵观移动通信技术的发展规律和第四代通信技术的优点，我们相信，不远的将来，人们将不受时间、地点限制，可以自由自在地利用移动网络获取和传递信息。从而人们的学习、工作、生活将会发生更深刻的变化。
参考文献:
[1]胡可刚，王树勋，刘立宏.移动通信中的无线定位技术[J].吉林大学学报，2005，23(4)
[摘要]第四代移动通信技术（4G）与前三代移动通信技术相比具有五大技术要求，解决了四大关键技术后4G将一统移动通信的天下。
引言
移动通信技术飞速发展，已经历了3个主要发展阶段。每一代的发展都是技术的突破和观念的创新。第一代起源于20世纪80年代，主要采用模拟和频分多址(FDMA)技术。第二代(2G)起源于90年代初期，主要采用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术。论文百事通第三代移动通信系统(3G)可以提供更宽的频带，不仅传输话音，还能传输高速数据，从而提供快捷方便的无线应用。但是第三代移动通信系统仍是基于地面标准不一的区域性通信系统，尽管其传输速率可高达2Mb/s，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)的研究势在必行。
一、4G的定义及其技术要求
第四代移动通信技术可称为广带(Broadband)接入和分布网络，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。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)，集成不同模式的无线通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。其广带无线局域网(WLAN)能与B-ISDN和ATM兼容，实现广带多媒体通信，形成综合广带通信网(IBCN)，他还能提供信息之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。其主要技术要求是：
(1)通信速度提高，数据率超过UMTS，上网速率从2Mb/s提高到100Mb/s。
(2)以移动数据为主面向Internet大范围覆盖高速移动通信网络，改变了以传统移动电话业务为主设计移动通信网络的设计观念。
(3)采用多天线或分布天线的系统结构及终端形式，支持手机互助功能，采用可穿戴无线电，可下载无线电等新技术。
(4)发射功率比现有移动通信系统降低10～100倍，能够较好地解决电磁干扰问题。
(5)支持更为丰富的移动通信业务，包括高分辨率实时图像业务、会议电视虚拟现实业务。
二、4G的关键技术
1.OFDM(正交频分复用)
OFDM技术实际上是MCM(Multi-CarrierModulation，多载波调制)的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，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(ICI)。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。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。由于OFDM技术由于具备上述特点，是对高速数据传输的一种潜在的解决方案，因此被公认为4G的核心技术之一。
2.软件无线电
软件无线电（SoftwareDefinedRadio，简称SDR），就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等。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编程来完成。其核心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。软件无线电是一种基于数字信号处理(DSP)芯片以软件为核心的崭新的无线通信体系结构。
3.智能天线
智能天线是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最大。与固定波束天线相比，天线阵列的优点是除了提供高的天线增益外，还能提供相应倍数的分集增益。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能功能，其基本工作原理是根据信号来波的方向自适应地调整方向图，跟踪强信号，减少或抵消干扰信号。智能天线的核心是智能算法，而算法决定电路实现的复杂程度和瞬时响应速率，因此需要选择较好算法实现波束的智能控制。
4.IPv6协议
4G通信系统选择了采用基于IP的全分组的方式传送数据流，因此IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。
（1）巨大的地址空间。在一段可预见的时期内，它能够为所有可以想像出的网络设备提供一个全球惟一的地址。
（2）自动控制。IPv6还有另一个基本特性就是它支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式。无状态地址自动配置方式是获得地址的关键。在这种方式下，需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制获得一个局部连接地址。一旦得到这个地址之后，它使用另一种即插即用的机制，在没有任何人工干预的情况下，获得一个全球惟一的路由地址。
（3）服务质量。服务质量（QoS）包含几个方面的内容。从协议的角度看，IPv6与目前的IPv4提供相同的QoS，但是IPv6的优点体现在能提供不同的服务。IPv6报头中新增加的字段“流标志”，有了这个20位长的字段，在传输过程中，中国的各节点就可以识别和分开处理任何IP地址流。
（4)移动性。移动IPv6（MIPv6）在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家乡地址（homeaddress），这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。当设备在家乡以外的地方使用时，通过一个转交地址(care-ofaddress）来提供移动节点当前的位置信息。移动设备每次改变位置，都要将它的转交地址告诉给家乡地址和它所对应的通信节点。
三、结束语
由于4G与1～3G相比具有通信速度更快，网络频谱更宽，通信更加灵活，智能性能更高，兼容性能更平滑等优点，4G将成为行业关注的焦点。相信不久的将来4G将一统移动通信的天下，产生巨大的社会效益和经济效益。
参考文献：
类似于固定中继系统，移动中继系统由基站、移动中继和用户终端组成。其中，基站和移动中继之间的链路为回程链路(BackhaulLink)，移动中继和用户终端之间的链路为接入链路(AccessLink)。若基站和用户设备之间的信道状况良好，还可以考虑直连链路(DirectLink)。移动中继可以选择放大转发和解码转发等模式。由于移动中继具有运动性和随机性，而这种特点与性能密切相关，如何建立合理的移动中继运动模型是移动中继系统研究领域的首要问题。当前研究中有的采用较简单的随机游动模型，或采用二维泊松过程来表示用户终端的放置位置，使用M/M/∞排队模型来表示用户终端的移动性。在实际部署移动中继系统时，需要考虑不同的应用场景。在3GPPR11版本中，高铁是主要应用。在文献［8］中，主要考虑以下两种典型场景:场景1移动中继服务静止用户场景说明如图1所示。在该场景下，中继被安装在交通工具的顶部，中继天线被分别放置在车辆的内外，分别用于和基站与用户终端通信。若不使用中继辅助传输，该场景下的通信将会面临许多问题，如严重的车体损耗，多普勒频移，小区换带来的大量开销等。反之，则可以将较差的信道分为两段传输条件较好的链路，从而很好地解决了该场景下的通信问题。与直接传输相比，中继辅助传输的掉话率明显降低，为车内用户提供较高的吞吐量和较低的小区切换失败率，从而提高了通信质量，改善了用户体验。场景2移动中继服务非静止用户场景说明如图2所示。在该场景下，中继也被部署在车辆顶部，不过其目的不是为了为车内乘客提供服务，而是为街道和公园提供覆盖。闹市区的街道和公园，是行人比较集中的地方，通信业务量大，属于“热点”地区。在经过这些地方的公交车上部署中继，则可以增强覆盖，提高吞吐量，具有实际意义。
2移动中继系统中的关键技术
2.1信道建模与估计对于移动中继来说，由于其移动的特点，而且可能是高速移动，因此研究的首要问题是移动中继的信道建模问题，主要包括回程链路和接入链路的建模。不同链路的信道模型与各网络节点采用的天线数目、中继的转发模式和中继的运动模型密切相关，信道建模的准确度会极大地影响系统性能。如文献［9］分析了不准确的路径损耗模型对移动中继系统性能的影响。此外，基站到移动中继的信道会随着车辆的运动而急剧变化，同时车辆的运动会引起多普勒频移问题，因此在实际的移动中继系统中采用合适的信道预测和估计方法也是非常必要的。如文献提出了一种采用在车辆顶部使用预测性天线的信道预测和估计方法，从而较好地解决了移动中继的信道估计问题。
2.2中继选择在实际的移动中继系统中，可能会存在多个移动中继。现有研究表明，根据信道状态信息选择一个最好的中继进行协作，可以较低的复杂度获得满分集增益。因此，机会中继选择技术是移动中继系统中的关键技术。信令开销是中继选择算法的首要考虑因素。对于快速移动的用户，基于信噪比的方案会产生大量的信令开销，而基于位置或距离的选择方案在高速场景下开销较小，因而适用性更强。上述方案都是基于单个参数的选择，实际信噪比和时延等参数会同时影响中继选择，为此，文献［13］提出了一种具有服务质量(QoS)保证的多参数联合中继选择算法。由于信令开销和系统复杂度与每个目标用户的候选中继的数量成正比，文献［14］考虑了如何减少候选中继的数量而不影响使用中继带来的系统性能增益。文中所提算法限制了每个目标用户的数量从而减少了反馈开销。文献［15］提出了一种三步选择算法。该算法在保持中继增益的同时可以使中继信令开销维持在较低水平。虽然中继选择可以提高系统性能，但是不适宜的选择会引起频繁的中继切换，从而影响系统的整体性能。文献［16］从这个角度出发，提出了使中继活动时间最长和中继切换率最小的两种中继选择算法。研究结果表明，与现有方案相比，所提方案在不降低系统吞吐量的情况下可以获得较低的中继切换率和较长的中继活动时间。
2.3资源分配在中继系统中进行功率和带宽等资源的分配可以有效提高系统资源利用率和系统吞吐量，目前得到了广泛的研究。(1)功率分配。最简单的功率控制方法是开关算法。所谓开关功率控制算法就是给中继分配一定功率或者不分配功率。该算法可以提高小区吞吐量和覆盖范围。文献［17］根据不同的数据速率要求提出了一种最优的功率分配算法。该文献考虑了中继的移动性，建立了移动模型，使用所提出的最优功率分配方案可以提高数据速率。仿真结果表明，在一些实际的数据速率下该算法可以带来3dB增益。文献［18］提出了一种分布式的功率控制算法用以提高平均小区吞吐量。文章考虑了在多小区环境中，通过使用分布式移动中继功率分配方案，与传统的系统相比，平均小区吞吐量得到了改善。同时，也提升了小区边缘吞吐量，因此对小区边缘用户来说，该方案有助于改善其用户体验，是一种较好的解决方案。(2)带宽分配。对于不同的运营商分别安装不同的中继显然并不是高效的，文献［19］基于此提出了共享频谱分配算法来解决此问题。该方案中不同运营商使用相同的移动中继为某一区域内的用户服务，并根据链路质量为不同运营商分配相应的带宽，从而实现了无线资源的有效利用。借助于纳什均衡理论，该方案可以将吞吐量提升近20%。文献［20］以IEEE802.16j系统为研究对象，研究了子信道分配对系统性能的影响。文中提出了重叠子信道分配(OVSA)和正交子信道分配(ORSA)两种方案。研究结果表明，所提方案的小区吞吐量高于不使用中继情况下的吞吐量。文献［21］则利用博弈论理论联合考虑了动态服务选择和带宽分配的问题。为了获得更好的服务质量，移动中继执行基站选择和传输模式的选择，基站则为不同传输模式分配不同的带宽。当移动中继和基站的策略相互影响并且需要作出动态决定时，这将面临着挑战。为解决这个问题，该文提出了一个两层的基于进化博弈和微分博弈的博弈结构。在下层，动态服务选择可以建立为一个进化博弈模型;在上层，基站端的动态带宽分配可以形成一个微分博弈模型，最后得到了一个闭环纳什均衡。数值仿真结果表明了动态博弈带宽分配策略的有效性，并且系统性能和覆盖范围的优势得到了加强。
2.4小区切换在移动中继系统中，由于中继的移动性以及中继一般为多个用户同时服务等原因，如何设计中继高速移动情况下的小区切换策略便成为了一个关键问题，文献此进行了深入研究。在高速运动场景，大量用户很可能需要进行频繁的小区切换，因而如何保证较低的链路失败率和较高的切换成功率，将直接影响用户的通信服务质量和通信体验。对于移动中继系统的小区切换问题，现在比较好的一种方案是使用具有两根分布式天线的移动中继，即在车辆首尾分别装有天线。移动中继通过选择具有较好接收信号质量的天线作为接收天线。当车辆进入重叠区域时，前置天线执行切换至目标基站，后置天线将和服务基站保持连接。当前置天线完成切换后，再由后置天线将工作频率转移至目标基站。如果切换失败，后置天线将执行第二次切换。因此，这种切换方案使通信在切换过程中不会被中断，实现了通信的无缝体验，而且降低了切换失败率，是一种简单实用的方案。
2.5移动中继的其他问题使用移动中继来改善车辆用户的服务质量和吞吐量的效果明显，除了以上提到的关键问题外，仍然有其他的一些问题和挑战需要解决。首先是移动中继的移动性管理问题。这主要包括不同基站间移动中继的切换和不同移动中继间用户的切换。但是，现有LTE系统中没有针对移动中继的移动性支持，因此有必要修改当前的系统结构用以提供有效、可靠的移动性管理。目前，为了支持移动性管理，是在当前的固定中继架构上修改还是提出新的架构尚在讨论中。其次，由于移动中继的使用，干扰管理也是一个新的挑战。中继技术的优势在理论上已获得共识，但在实际部署中中继节点的引入必然导致更加严重的干扰问题。尽管接入链路干扰较小，但对于回程链路来说，不同移动中继间以及中继与宏小区用户间的干扰使问题变得复杂。预测性天线的使用将提高CSI的准确性，从而可以在回程链路中使用高级的干扰避免和干扰消除方案。
3结束语
对于5G的应用和未来憧憬，产业界和学术界对其都进行了相关阐述，从他们的阐述中得出，人们对未来5G技术的需求，相比之下，5G应具备下面的基本特征。
1.1数据流量的增长
产业界人士预测10年以后，移动数据量将达到1000倍。5G的吞吐量能力特别大，就算在很忙的时候也能提升到1000倍，至少可以到达100Gbit/s/km2以上。
1.2联网设备扩大100倍
伴随着智能终端和物联网的迅速发展，预计10年后，联网的设备数目将增加到600~1000达部，在未来里，5G网络单位覆盖面积将大大增加，相比之下是目前4G网络将增长100倍，相对一些特殊的应用，单位面积将通过5G网络的设备数目达到100万/km2。
1.3峰值速率至少达到10Gbit/s
面向2020年以后的5G网络，相对于目前的4G网络的峰值速率需提高10倍以上，然而达到10Gbit/s，在特殊情况下，用户单链峰值速率都要求需达10Gbit/s。
1.4用户速率可达到10Gbit/s，特殊需求达到100Gbit/s
在未来的5G网络中，在一般条件下，用户在任何时候都能获得10Gbit/s以上的速率，对于特殊需求的业务和用户将达到100Gbit/s，比如:急救车内高清医疗图像传输服务。
1.5可靠性高与时间短
2020年后的5G网络，需要满足用户在线服务，能随时随地的进行各种体验，并且还需满足工业信息系统、应急通信等更多场景需求。需要进一步地降低用户的控制时延，与4G网络相比，缩短了5~10倍。对于关系重大财产安全的业务和人类生命可靠性必须提升到99.9999%以上。
1.6频谱利用相对较高
由于5G网络用户的业务量大、规模大、流量高，相对来说，使用频率需求量也大，需要通过压缩等创新技术及频率倍增的应用，来提高频率利用率。相对4G网络来说，5G的频谱效率要5~10倍的提高，来解决流量带来的频谱短缺问题。
1.7网络消耗能源
相对来说较低节省能源、绿色低碳是未来通信技术的发展的方向，在未来的5G网络中，需要利用节约能源的设计，使网络能耗效率都有待提高1000倍，来满足1000倍流量的需求，但是现有网络与能耗有相当的水平。
25G关键技术概述
从目前的角度看，5G的关键技术仍在发展阶段和研究阶段，但学术界和产业认为，5G的关键技术应包含下几个方面：一是5G关键技术与无线网络构架；二是5G无线输送的关键技术；三是5G移动通信总体技术系统；四是5G移动通信验证技术。接下来对业界十分关注的5G技术进行总的介绍。
2.1高频段传输
目前，移动通信系统频段主要是3GHz以内，伴随着用户人数的增加，频谱资源也变得十分拥挤，然而在高频段里，如毫米波频率是27.3～350GHz，而带宽则高达284.6GHz，超过微波全部带宽的12倍。微波与毫米波相比，元器件的尺寸要小很多，毫米波系统能轻而易举小型化，实现进行极高速短距离通信，支持5G传输速率和容量需求。
2.2多天线传输技术
多天线技术，经历了从二维到三维，从无源到有源，从高阶多输入多输出到大规模阵列的发展，能把频谱利用率提高到数十五倍甚至再高，是目前5G技术唯一重要研究方向。
2.3同时同频全双工技术
同时同频全双工技术被称为高效的频谱效率技术，该技术在相同的物理信道上对两个方向信号的进行传输，在通信双工节点的接收机处通过对取消自身发射的信号干扰，在发射信号时候，同时接收另一节点的相同频信号。
2.4设备间直接通信技术
以往的移动通信系统连网方式，以基站为中心点，实现对市区覆盖，基站及中继站是不能随便移动的，网络结构是有限制的，在未来的5G网络里，用户规模大，数据流量大，以传统的基站模式为中心的组网方式，是没办法满足业务需求。D2D直接通信技术在没有基站的情况下也能运转，实现通信设备的直接通信，开拓了接入方式和网络连接。
2.5密集网络技术
5G是一个智能化、宽带化、多元化、综合化的网络，数据流量是4G的1000倍。想要实现目标有两种技术:一是在宏基站处布置大规模天线来取得室外空间增益，二是布置密集网络来满足室外和室内数据需求。在未来里，向高频段宽带，将采用更加密集的方案，部署高达200个以上扇区。
2.6新型网络架构技术
为了满足在未来里，使用高容量、大规模的用户需求，未来的5G网络架构将具有低时延、低成本、易维护、扁平化特点。目前产业界主要集中在云架构和C-RAN的研究上。
2.7智能化技术
5G的中心网络,是由大型的服务器来组成的云计算平台，通过交换机网络及数据交换功能的路由器与基站相连接，宏基站具有大数据存储功能和云计算功能，时效性特强或特别大的数据，提交到云计算中心进行网络处理，终端或基站的数量、形态多，不一样的业务选取不一样的频段，连接方式和天线多样化。所以，需要具有自动模式切换、智能配置、智能识别的功能，实现智能组网，在未来里，智能化技术是实现5G网络的是关键技术。
3研究情况及趋势
从目前来看，全球对5G技术的研究，都处在早期阶段，将来还需要进行标准化、外场试验、技术研究等阶段，最后才能实现商用部署，但是，尽管对5G技术和概念仍然在进行深究，对5G标准的大方向，现在产业界和学术界在基本上达成了共识。
4结束语
1.1国外发展现状
近年来，4G通信技术在国外发展迅速。全球名气较大的的移动手机制造商大多来自于欧洲，他们以强大的通信技术水平，垄断了一大半的移动通信市场。2009年，瑞典首先推出了4G网络，到目前为止，瑞典仍然是全球4G网络速度最快的国家，它的通信技术依然保持在全球的领先行列。美国作为科技大国，近年来也比较重视移动通信技术的发展。目前，美国的移动电话的普及率已经达到了一半以上。但是，由于美国使用的频谱资源与大部分的运营商使用的并不相同，这大大影响了美国网络的下载速度，使其与下载速度较快的国家之间还存在一定的差距。
1.2国内发展现状
与同为亚洲国家的日本、韩国相比，我国移动通信技术的发展要慢得多。其中，我国香港地区的4G通信技术发展迅速，网络速度排名全球第二。同时，在香港地区，大多数网络都具有了4G服务功能。在大陆地区，4G通信技术主要被三家电信运营商所使用。随着我国政府对4G技术的不断关注，4G逐渐走进了我国人民的生活。由于4G技术具有极快的访问速度，吸引了各大运营商的关注。但是近两年，微信业务的推出给各大运营商造成了巨大的挑战，传统的通信技术受到了极大的冲击，而传统技术带来的利润也随之有所下降。因此，各大运营商在争先恐后的使用4G通信技术的同时，也不能忽视这些挑战所带来的问题。所谓挑战即为机遇，随着越来越多的人使用网络，各个运营商为了提高流量带来的收入，必将加快4G技术使用的脚步。
24G移动通信技术的特点
2.1具有较快的数据传输速度
随着生活频率的不断加快，人们越来越适应快节奏的生活。因此，在进行网络数据传输的过程中，人们也不断的追求着高速度，力求节约不必要的传输时间。与3G通信技术相比，4G技术具有的比较明显的特征是具有较高的数据传输速度。它的无线访问速度较快，大约为100Mbbit/s。从理论上讲，它的传输速度比3G技术快了20倍，更加符合现代人的需求，为使用网络了人们节省了网络访问的时间，使得人们能够更加及时的获得自己所需要的资讯。
2.2具有较强的抗干扰能力
一般来讲，4G通信技术都是使用正交分频多任务技术。这个技术的优势在于，在保存传统通信技术原有的服务的基础上，增加了多种服务，使得通信技术的服务范围大幅度增加。同时，在进行大范围服务的同时，可以使得系统的性能表现为最佳状态，更好地投入到使用中去。此外，4G通信技术具有较强的抗干扰能力，极大程度上阻挡了信号的干扰，具有很好的降噪能力。
2.3具有较高的智能性
通常来说，信号在传输过程会遇到不同的环境，有些传输的环境具有一定的复杂性，这就需要较好的通信技术，将信号良好的传输出去。4G移动通信技术具有较高的智能性，能够极大程度上保证信号的传送和接收。同时，在操作传输上，4G通信技术也具有较高的智能性。此外，4G技术具有较好的覆盖功能，可以在必要的时候，进行高速变频数据的输出。
34G移动通信技术的发展趋势
3.1交互性干扰控制技术的不断发展
交互性干扰有效控制技术是4G移动通信技术中的关键技术，在4G移动通信技术的发展中起到了重要的作用。它主要使用交互的方式，有效的将通信设备之间的相互干扰降到最低。在传输过程中，当不存在其他信息的情况下，保证了通信信号传输的稳定性。同时，使移动信号的传输质量也得到了极大的提高。因此，基于交互性干扰控制技术的优势，在未来发展过程中一定会得到更好的利用，最大程度的发挥其特点，不断提高与改进，从而使得4G通信技术上升到更高的水平。
3.2多用户自由检测和识别技术得到广泛利用
多用户问题是移动通信技术发展过程中的重要问题之一，对移动通信技术的发展产生了巨大的影响。由于多用户的存在，大量的干扰信号也会不断产生，从而使得原本传输的信号受到极大的影响，降低了整个信号传输的质量。因此，在未来4G通信技术的发展中，必须引进多用户自由检测和识别技术，增加基站的信息容量。同时，运用多用户识别技术，还能够扩大原来的信息覆盖范围，减少通信设施的建设。多用户识别技术的广泛利用，将会不断提高信号传输的质量，确保通信信号的正常输入与输出。
3.3自我愈合型网络技术的兴起
一般来讲，4G移动通信技术中都存在着智能处理器。通过智能处理器中的智能化设备，能够有效地发现通信系统中出现的故障，及时的处理问题。引进具有重构功能的自我愈合型网络技术，可以在4G通信技术中加入特殊的问答装备，通过问答方式，可以将智能处理器中所发现的问题进行分析，将错误的问题筛选出来，及时进行改正。通过这种技术，网络中的各种不正常状况都可以及时得到排除，从而确保了移动通信的正常运行，维护了网络的稳定性。
3.4无线功能的逐步稳定化
无线功能的稳定性，是衡量通信技术质量的重要因素之一。因此，为了4G移动通信技术的发展进步，必须做好移动设备的节能工作。同时，必须引进无线电自动接收技术，将移动通信技术的损耗降到最低。此外，损耗的降低也减少了能源的使用，与可持续发展相呼应，在保护环境的同时，实现了节能减排的目的，更好地适应了绿色发展的全球趋势。
4结论
第一代移动通信技术的特征
第一代的移动通信技术最早是在二十世纪八十年代左右出现的，它经历了大概十几年的发展时间，在上世纪九十年展结束。它的技术特点主要有以下几个方面，它的智能化技术很差，业务量较小、没有很好的通信技术、安全性不高、运行起来很慢而且没有设定加密的功能。在这一代移动通信系统中，主要采用的是模拟传输技术，所以传输的效果很差，而且在传输中会被其他因素影响，抗干扰力很差。那个时期，人们的生活水平并不高，生活也不丰富。所以，只有一少部分人能够使用这种移动通信设备，并没有得到广泛的使用。因此，人们并没有十分关注这种通信技术的发展。
第二代移动通信技术的特征
第二代的移动通信系统即2G技术，最开始是从二十世纪九十年代初期出现的，这种技术的出现主要是为了弥补第一代移动通信系统中存在的缺陷，并且扩展相应的功能。第二代移动通信系统的主要内容是网络应用逻辑更强，采用立即计费的方式，支持最佳路由，00/1800双频段，话语编解码等是完全兼容的而且速率更强，频率结构使用的是更高的加密技术，并且在这一代的通信技术中还应用了智能天线技术和双频段技术等。这样就满足了人们日益增长的需求，使业务数量持续的增长。移动通信技术所存在的GSM系统容量不足的缺陷，使GSM功能不断地得到改善和增强，具备了初步支持多媒体业务的能力。虽然第二代移动通信技术，在发展的过程中不断地得到较好的完善，但是2G的移动通信系统，随着用户和网络规模的不断扩大，频率资源也己经适应不了，移动通信业务发展的需求，呈现供不应求的趋式，频率资源也占有率也接近于枯竭，移动通信的语音质量，也不能达到用户所要求的高质量的标准，对于数据通信速率太低，这个2G无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。
第三代移动通信技术
第三代移动通信系统技术，主要是在话音和数据通信速率等方面得到有效的改进，通信码率能够达到384kb/s，第三代移动通信系统，也就是通常所说的3G，是现阶段正在全力开发的移动通信的系统，这一代移动通信的系统，已经具备了最基本智能特征，应用了智能信号处理技术，智能信号处理单元，多媒体数据通信和话音支持的技术，能够提供跟前两代产品相比，所不能提供的多种宽带信息业务，第三代移动通信技术具备慢速图像、高速数据、电视图像等功能。传输速率也比前两代，移动通信技术有高质量的提高，传输速率在用户静止时，移动通信速率最大为2Mbps，在用户高速移动时，移动通信速率最大支持144Kbps，所占频带宽度为5MHz左右。但是，就目前的第三代3G移动通信系统，通信标准总共有三大类CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA，共同组成3G移动通信IMT2000的体系，它们彼此之间存在相互兼容的问题，这就意味着从根本上来说，当前已有的移动通信系统，并不是真正的个人通信和全球通信系统。再进一步地说，目前的3G移动通信系统的频谱利用率还相当地低，并没有充分地利用频谱资源，达到普及和推广3G移动通信的业务，留下了很大的发展智能移动通信技术的空间。根据移动通信市场发展的需要，和3G移动通信所存在的一些欠缺，目前国际上有不少国家，已经开始研究第四代移动通信系统。也就是我们将要面对的4G移动通信智能系统，这一代移动通信技术，将从根本上弥补前三代移动通信所存在的不足，成为移动通信系统又一个闪光的亮点，在不断地研究和发展中，让更多的用户认识和接受。
第四代移动通信技术
关键词：3G；技术；标准；发展
3G是国际电信联盟(ITU)在1985年提出的工作在2000MHz频段的系统。与第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信系统相比，第三代的最主要特征是可提供移动多媒体业务。
13G技术概述
3G是“3rdGeneration”(第三代)的缩写，即第三代移动通信系统(IMT-2000)，它是高速移动数据网络通信领域的行业术语。狭义地讲，3G就是指国际电信联盟(ITU)确定的三大主流无线接口标准：W-CDMA(宽频分码多重存取)、CDMA2000(多载波分复用扩频调制)和TDS-CDMA(时分同步码分多址接入)。纵观移动通讯系统的发展历史，模拟移动手机被称作“第一代”；数字移动手机被列入“第二代”；而其后的发展技术被称作“第三代”。当前全球还存在多种第一代和第二代通讯系统，它们成为全球范围内普及单一通讯终端设备的一个阻力。另外，3G技术面临的最大挑战是系统的标准化，如何能够支持单一通讯终端设备可以在全球范围内得到通用。3G技术的设计基础是支持全系列的移动多媒体系统，其对多种数据速率提供灵活的支持，不仅可以传送语音数据，还可以根据需要传送视频数据。使用3G网络，我们可以传输需要高带宽的应用数据，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及144kbps的传输速度。
23G发展的必然性
由于第二代（2G）系统频谱资源的有限性、频谱利用率的较低性、支持移动多媒体业务的局限性，以及2G系统之间的不兼容性，因而导致了系统的容量较小、难以满足高速宽带业务的需求和不能实现用户全球漫游等不足，发展3G移动通信将是第二代移动通信前进的必然结果。
发展3G的原动力有市场驱动和技术驱动两方面原因。从市场驱动方面看，发展3G可以满足未来移动用户容量的需求，并且可以提供移动数据和多媒体通信业务。从技术驱动上看，发展3G是更高频谱效率的要求，是各大网络兼容性的要求，是全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖，全球漫游的要求所决定的。
3G可使人们享受到更多的通信乐趣，除了获得更清晰的话音业务外，还可以随时随地通过个人移动终端进行多媒体通信，比如上网浏览、多媒体数据库访问、实时股市行情查询、可视电话、移动电子商务、交互游戏，无线个人随身听和视频传送等。3G移动电话将成为人们生活和工作的好帮手。33G的主要技术标准
在ITU确认的无线接口标准的基础上，目前己经形成主要技术标准：有基于FDD方式的WCDMA和CD-MA2000、基于TDD方式的TD-SCDMA。
3.1WCDMA
由3GPP1的WCDMA方案与3GPP2的CDMA2000方案的直接扩频(DS)部分融合而来，主要源于欧洲的ETSI和日本的ARIB标准化组织，主要倡导者有爱立信和诺基亚等公司。它的核心网基于GSM-MAP，通过网络扩展方式提供基于ANSI-41的运行能力。WCDMA系统能同时支持电路交换业务(如PSTN.ISDN)和分组交换业务(如IP网)。该系统使用灵活的无线协议，可在一个载波内同时支持话音、数据和多媒体业务，并通过透明或非透明传输支持实时、非实时业务。
3.2CDMA2000
即3GPP2提交方案中的多载波(MC)方案，源于美国TIA(电话工业协会)的TR45.5标准，由美国高盛公司提出。CDMA2000是从CDMAOne发展而来，目的是为已有的CDMA运营商平滑升级到3G提供途径，核心是Lucent，Motorola，Nortel和Qualcomm联合提出的宽带CDMAOne技术。主要特点是与现有的TIA/EIA-95-B标准向后兼容，并与IS-95B系统的频段实现共享或重叠，使运营商可在IS-95B系统的基础上平滑地过渡，保护已有投资。CDMA2000的核心网基于ANSI-41，但经网络扩展方式；也可提供基于GSM-MAP核心网上的运行能力。
3.3TD-SCDMA
它是一种高性能和低成本的系统，是在TDD模式下，采用在周期重复的时间帧里传输基本的TDMA突发脉冲的工作模式(和GSM相同)，通过周期性地切换传输方向，在同一载波上交替地进行上下行链路传输。可以控制上下行的发送时间，发送时间段内不接受，接受时间段内不发送，且可灵活控制和改变发送和接受的时段长短比例。其优势是上下行链路间的转折点可因业务的不同而认识调整。对于因特网等非对等业务的数据传输，下行数据量远大于上行数据量，可增加下行的时段时间，缩短上行的时段时间，以达到高效传送非对等数据业务的目的，从而实现3G所要求的两类业务(对称的电路交换业务和非对称的分组交换业务)。
43G系统面临的主要问题
4.1多径衰落
这存在于所有的移动通信系统中。无线电波在传播过程中将发生折射、反射和散射，从而产生多条传播路径。不同路径的信号到达接收机时，由于天线的位置、方向和极化不同，使接收信号的幅度、相位起伏变化，产生严重的衰落现象。为了保证通信质量，不得不增加信号功率，这就直接影响了系统的容量。
4.2时延扩展
不同路径的信号有不同的传播时延，当时延超过检测脉冲宽度的10%时，脉冲间的干扰就明显存在，从而限制了移动通信的数据速率。
4.3多址干扰
由于3G系统采用CDMA技术，即采用不同的扩频码字来区分用户，这就要求各用户的扩频码具有强自相关性和弱互相关性。但实际上各用户间的互干扰不可能完全消失，所以CDMA系统是干扰受限系统，就是说来自本小区和邻近小区用户的干扰成了决定系统容量和性能的主要因素。多址干扰是3G系统所特有的一种干扰。
4.4远近效应
在各移动台均以相同功率发射信号时，基站接收到的近处移动台发射的信号功率将远大于远处移动台发射的信号功率。远近效应就是指近处大功率信号对远处小功率信号产生的很强的干扰。它也是一类多址干扰，不过在3G系统中这种多址干扰表现十分突出。
4.5体制问题
软交换技术实际上就是把呼叫控制从媒体中逐渐分离出来，利用软件实现一定的呼叫控制功能，从而可以有效地分离呼叫控制和呼叫传输。建立一个交换、软件可编程和控制的平面。软交换技术作为一种新型技术应该具备以下方面：一是，呼叫控制功能。是最主要的功能之一；二是，媒体网关接入功能。是属于一种适配功能，可以连接一定的媒体网关。三是，互通互联功能。SIP协议标准和H.232标准是不可以进行兼容的结构，软交换技术可以支持很多种协议，对于上述两种也有效。四是，提供业务功能，对网络提供一定的智能业务。软交换技术实际上是功能实体，为以后网络的发展提供依据和保证，可以控制下一代网络控制和呼叫。
2软交换技术在第三代移动通信中的应用
在第三代移动通信体系中，不仅仅拥有语音业务，还具有一定的数据业务、多媒体业务、电子贸易、互联网服务以及电子商务等服务信息，由于不断扩充新网络，对于网络通信系统的使用互联网资源和数据信息的交换提出了更高的安全需求，使用软交换技术可以适当的降低交换机设备的负担，从而整个通信系统都可以实现资源的合理配置，具有十分明显的优势和特点。依据主被叫会处于不同的数据通信位置可以分为两类：包括TMSCSERVER之lhJ的呼叫以及TMSCSERVER局内的呼叫。
2.1网内通信的应用
软交换技术可以很好的支持中国移动混接组合方式的介入模式，也就是可以支持同一TMG从而形成不同的中继端口进行TDM之间的交换呼叫功能，主要包含跨区域以及本区域之间两个TDM交换机中的呼叫功能，利用软交换技术来处理呼叫的时候，在进行选择路由和分析号码之后，需要执行一定的TMG流程。找到入局局向TMG和出局局向的TMG处于同一个TMG上的时候，利用H.248直接进行命令，在入局和出局的不同TDM终端分配，合理的连接出局和入局之间的TDM端点，形成交换机之间的TDM呼叫。
2.2网间通信的应用
利用交换机处理网间通信的时候，选择路由和分析号码之后，需要执行一定的TMG流程。找到入局局向TMG和出局局向TMG之间的承载IP，利用H.248信号来通知入局TMG在网络上的局向分配情况，把IP端点分配在出局局向上，制定承载IP的语言编码类型，然后进行长时间打包参数，合理的连接端点IP和端点TDM，以此作为话路，没有得到出局方向上的端点TP的实际地址。在入局局向上分配出局TMG的端点IP，制定与入局TMG相符合的语言编码类型以及打包时长等一些参数，端点TDM在出局方向进行分配，连接端点和端点TDM做为话路，从而可以知道入局方向的端点IP地址和TMG。交换机利用H.248来把出局方向上TMG端点IP地址输入到入局TMG中，以便于可以顺利完成交换机的IP承载连续呼叫。
2.3优化软交换的应用
华为软交换系统可以有效解决网络过大负载以及网络流量过大的问题，但是如果系统处于主干线设备主要地位上的时候，一旦某点出现故障的时候，可以通过设置网络数据来把MSC中的软交换长途话务传送TDM传统交换结点上，但是没有办法转换外省的话务，利用软交换技术来传送到本省的TMG话务中，从而在一定程度上影响着长途话务，所以需要我们不断优化软交换技术和软交换系统。由于在完善了软交换汇接网络之后，可以适当的顺通省际之间的话务业务，从而完全发挥了两种网的特点和优势，通过两种网的互补，在两种网上适当建立直接能够进行联系的话务，以此当做备用。对于一些GMSC/MSC的呼叫业务来说，一旦出现TDM或者软交换网络溢出的问题，就会利用自动功能进行话务的倒换，保证在另外一种网上接受更多的长途话务，也可以适当的把溢出处的话务设置到路由上，从而输送到TDM汇接网。如果软交换出现单点故障的时候，可以利用GMSC/MSC的备用路由来进行各省的去话，合理的倒入到TDM汇接网上；对于大部分省际通话来说，利用两个区域之间的BISS消息进行一定互换，被叫SS出现的TMG会适当的输送到起点SS中，释放一定数据信息，利用起点受到的SS数据合理分析释放的消息，对于一些出现失败的被叫来说应该适当的增加相应的呼叫字冠，合理输送到TDM网络上，进行一定疏通。这种优化交换机的方案具有很多优点，工程建设量相对比较小、可以充分利用资源，从而最大程度完成软交换技术在第三代移动通信网络中应用。
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