4G网络技术概论与应用 - 图文

4G网络技术概论与应用

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4G网络技术概论与应用

目录

4G网络技术概论----------------------- 3

4G网络技术应用----------------------- 21

五大技术标准 ------------------------ 25

LTE ----------------- 25

LTE-Advanced ----------- WIMAX --------------- HSPA+ ---------------

WirelessMAN-Advanced ------ - 2 -

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4G网络技术概论与应用

4G网络概论

4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。 4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。 很明显，4G有着不可比拟的优越性。 发展背景 通信技术日新月异，给人们带来不少享受。随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。 所有技术的发展都不可能在一夜之间实现，从GSM、GPRS到第4代，需要不断演进，而且这些技术可以同时存在。人们都知道最早的移动通信电话用的模拟蜂窝通信技术，这种技术只能提供区域性语音业务，而且通话效果差、保密性能也不好，用户的接听范围也是很有限。随着移动电话迅猛发展，用户增长迅速，传统的通信模式已经不能满足人们通信的需求，在这种情况下就出现了GSM通信技术，该技术用的是窄带TDMA，允许在一个射频（即?蜂窝?）同时进行8组通话。它是根据欧洲标准而确定的频率范围在900～1800MHz之间的数字移动电话系统，频率为1800MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。不过它能提供的数据传输率仅为9.6kbit/s，和五、六年前用固定电话拨号上网的速度相当，而当时的internet几乎只提供纯文本的信息。而时下正流行的数字移动通信手机是第二代（2G），一般采用GSM或CDMA技术。第二代手机除了可提供所谓“全球通”话音业务外，已经可以提供低速的数据业务了，也就是收发短消息之类。虽然从理论上讲，2G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。 针对GSM通信出现的缺陷，人们在2000年又推出了一种新的通信技术GPRS，该技术是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步，GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。 在这之后，通信运营商们又要推出EDGE技术，这种通信技术是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术，因此也有人称它为“二代半”技术，它有效提高了GPRS信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384KbPs的数据传输速率，可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。EDGE提供了一个从GPRS到第三代移动通信的过渡性方案，从而使现有的网络运营商可以最大限度地利用现有的无线网络设备，在第- 3 -

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三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。

在新兴通信技术的不断推动之下，象征着3G通信的标志技术WCDMA也可能成为未来通信技术的主流。该技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率，在这样的条件下，计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。WCDMA通过有效的利用宽频带，不仅能顺畅的处理声音、图像数据还能与互联网快速连接；此外WCDMA和MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图像。人们之间沟通的瓶颈会由网络传输速率转变为各种新型应用的提供：如何让无线网络更好的为人们服务而不是给人们带来骚扰，如何让每个人都能从信息的海洋中快速的得到自己需要的信息，如何能够方便的携带、使用各种终端设备，各种终端设备之间如何更好的自动协同工作等等。在上述通信技术的基础之上，无线通信技术最终可能迈向4G通信技术时代。

从无线通信系统的发展历程来看，第一代移动通信系统的任务已经达成，而现阶段是第二代移动通信系统的时代，今后十年会是3G移动通信系统正兴的时期，或许到了十年以后会是第四代移动通信的天下。但人们不难发现每一个不同的移动通信系统均会有重复性的时间点，大约每十年就有一项技术更新，不过随着通信科技的日新月异，或许转变会更快、时间也会更短。对于移动通信服务业者、系统设备供货商或其他相关产业来说，必须随时注意移动通信技术的变化，以适应市场需求。

TD-LTE之于中国市场

正当长期演进技术Long-Term Evolution(LTE)和WiMax在全球电信业大力推进时，前者 (LTE) 也是最强大的4G 移动通讯主导技术，正异军突起，迅速占领中国市场。虽然Qualcomm 和Yota两家公司的TD-LTE尚未成熟，但很多国内外的无线运营公司都相继转向TD-LTE。

IBM数据显示，67%运营商正考虑使用LTE，因为这是他们未来市场的主要来源。上述消息也证实了IBM的这一说法。而只有8%的运营商考虑使用WiMAX。尽管WiMax 可以给其客户提供市场上传输速度最快的网络，但仍然不是LTE技术的竞争对手。

TD-LTE并非第一个4G无线移动宽带网络数据标准，由中国最大的电信运营商--中国移动修订与发布的中国的4G标准。在进行一系列的现场试验后，预计在未来2年内步入商用期。爱立信副总裁Ulf Ewaldsson说：“中国工信部和中国移动将在今年第四季度进行大规模现场试验，届时，爱立信将助之一臂之力。” 但就目前的发展态势来看，中国移动倡导的这一标准能否被国际市场广泛认可， 仍然值得商榷。

概念介绍

就在3G通信技术正处于酝酿之中时，更高的技术应用已经在实验室进行研发。因此在人们期待第三代移动通信系统所带来的优质服务的同时，第四代移动通信系统的最新技术也在实验室悄然进行当中。那么到底什么是4G通信呢？

到2009年为止人们还无法对4G通信进行精确地定义，有人说4G通信的概念来自其他无线服务的技术，从无线应用协定、全球袖珍型无线服务到3G；有人说4G通信是一个超越2010年以外的研究主题，4G通信是系统中的系统，可利用各种不同的无线技术；但

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不管人们对4G通信怎样进行定义，有一点人们能够肯定的是4G通信可能是一个比3G通信更完美的新无线世界，它可创造出许多消费者难以想象的应用。4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是移动电话数据传输速率的1万倍，也是3G移动电话速率的50倍。4G手机可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。此外，4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。还有，4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。 4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信会是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。 与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然而，在通话品质方面，移动电话消费者还是能接受的。随着技术的发展与应用，现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度的高速化的确是一个很大优点，它的最大数据传输速率达到100Mbit/s，简直是不可思议的事情。另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少，未来的4G通信费用也要比2009年通信费用低。 4G通信技术是继第三代以后的又一次无线通信技术演进，其开发更加具有明确的目标性：提高移动装置无线访问互联网的速度--据3G市场分三个阶段走的的发展计划，3G的多媒体服务在10年后进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统。在发达国家，3G服务的普及率更超过60%，那么这时就需要有更新一代的系统来进一步提升服务质量。 为了充分利用4G通信给人们带来的先进服务，人们还必须借助各种各样的4G终端才能实现，而不少通信营运商正是看到了未来通信的巨大市场潜力，他们已经开始把眼光瞄准到生产4G通信终端产品上，例如生产具有高速分组通信功能的小型终端、生产对应配备摄像机的可视电话以及电影电视的影像发送服务的终端，或者是生产与计算机相匹配的卡式数据通信专用终端。有了这些通信终端后，人们手机用户就可以随心所欲的漫游了，随时随地的享受高质量的通信了。 4G系统网络结构及其关键技术 4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。这一服务能自适应多个无线标准及多模终端能力，跨越多个运营者和服务，提供大范围服务。第四代移动通信系统的关键技术包括信道传输；抗干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术；高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线；大容量、低成本的无线接口和光接口；系统管理资源；软件无线电、网络结构协议等。第四代移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM）为技术核心。OFDM技术的特点是网络结构高度- 5 -

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可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4G无线网提供更好的方案。例如无线区域环路（WLL）、数字音讯广播（DAB）等，预计都采用OFDM技术。4G移动通信对加速增长的宽带无线连接的要求提供技术上的回应，对跨越公众的和专用的、室内和室外的多种无线系统和网络保证提供无缝的服务。通过对最适合的可用网络提供用户所需求的最佳服务，能应付基于因特网通信所期望的增长，增添新的频段，使频谱资源大扩展，提供不同类型的通信接口，运用路由技术为主的网络架构，以傅利叶变换来发展硬件架构实现第四代网络架构。移动通信会向数据化，高速化、宽带化、频段更高化方向发展，移动数据、移动IP预计会成为未来移动网的主流业务。

主要优势

如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话，那么未来的4G通信却给了人们真正的沟通自由，并彻底改变人们的生活方式甚至社会形态。2009年在构思中的4G通信具有下面的特征：

通信速度更快

由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。从移动通信系统数据传输速率作比较，第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；专家则预估，第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以达到高达100Mbps速度传输无线信息，这种速度会相当于2009年最新手机的传输速度的1万倍左右。

网络频谱更宽

要想使4G通信达到100Mbps的传输，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据研究4G通信的AT&T的执行官们说，估计每个4G信道会占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G网络的20倍。

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，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已，因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了，而且4G手机从外观和式样上，会有更惊人的突破，人们可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，以方便和个性为前提，任何一件能看到的物品都有可能成为4G终端，只是人们还不知应该怎么称呼它。未来的4G通信使人们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。也许有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼，但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比，这简直可以忽略不计。[7]

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智能性能更高

第四代移动通信的智能性更高，不仅表现于4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，例如对菜单和滚动操作的依赖程度会大大降低，更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如4G手机能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事，或者不该做什么事，4G手机可以把电影院票房资料，直接下载到PDA之上，这些资料能够把售票情况、座位情况显示得清清楚楚，大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票；4G手机可以被看作是一台手提电视，用来看体育比赛之类的各种现场直播。

兼容性能更平滑

要使4G通信尽快地被人们接受，不但考虑的它的功能强大外，还应该考虑到现有通信的基础，以便让更多的现有通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，未来的第四代移动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第二代平稳过渡等特点。

提供各种增值服务

4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的，它们的核心建设技术根本就是不同的，3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，而4G移动通信系统技术则以正交多任务分频技术(OFDM)最受瞩目，利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增殖服务；不过考虑到与3G通信的过渡性，第四代移动通信系统不会在未来仅仅只采用OFDM一种技术，CDMA技术会在第四代移动通信系统中，与OFDM技术相互配合以便发挥出更大的作用，甚至未来的第四代移动通信系统也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生，前文所提到的数字音讯广播，其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术，同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统，也会结合两项技术的优点，一部分会是以CDMA的延伸技术。

实现高质量通信

尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了因应用户数的增加，更重要的是，必须要因应多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。总结来说，首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。

频率使用效率更高

相比第三代移动通信技术来说，第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术，例如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽

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宽度，引入了交换层级技术，这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技术(Routing)为主的网络架构。由于利用了几项不同的技术，所以无线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多。按照最乐观的情况估计，这种有效性可以让更多的人使用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情，而且做这些事情的时候速度相当快。研究人员说，下载速率有可能达到5Mbps到10Mbps。

通信费用更加便宜

由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端的通信技术，这些技术保证了4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式，因此相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易迅速得多；同时在建设4G通信网络系统时，通信营运商们会考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运行者和用户的费用。据研究人员宣称，4G通信的无线即时连接等某些服务费用会比3G通信更加便宜。

技术标准解读

2012.1.20 ITU正式审议通过的的4G (IMT-Advanced) 标准[9]：LTE-Advanced：LTE (Long Term Evolution,长期演进) 的后续研究标准;WirelessMAN-Advanced(802.16m)：WiMAX的后续研究标准.而TD-LTE作为LTE-Advanced标准分支之一入选；这是由我国主要提出的。

LTE

LTE (Long Term Evolution,长期演进) 项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。主要特点是 在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，相对于3G网络大大的提高了小区的容量，同时将网络延迟大大降低：内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms。并且这一标准也是3GPP长期演进 (LTE) 项目，是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，其演进的历史如下：

GSM-->GPRS-->EDGE-->WCDMA-->HSDPA/HSUPA-->HSDPA+/HSUPA+-->FDD-LTE长期演进

GSM：9K -->GPRS:42K--> EDGE:172K -->WCDMA：364k -->HSDPA/HSUPA:14.4M -->HSDPA+/HSUPA+:42M -->FDD-LTE:300M

由于目前的WCDMA网络的升级版HSPA和HSPA+均能够演化到FDD-LTE这一状态，包括中国自主的TD-SCDMA网络也将绕过HSPA直接向TD-LTE演进，所以这一4G标准获得了最大的支持，也将是未来4G标准的主流。该网络提供媲美固定宽带的网速和移动网络的切换速度，网络浏览速度大大提升。

LTE终端设备当前有耗电太大和价格昂贵的缺点，按照摩尔定律测算，估计至少还要6年后，才能达到当前3G终端的量产成本。

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LTE-Advanced

LTE-Advanced：从字面上看，LTE-Advanced就是LTE技术的升级版，那么为何两种标准都能够成为4G标准呢？LTE-Advanced的正式名称为 Further Advancements for E-UTRA，它满足 ITU-R的IMT-Advanced技术征集的需求，是3GPP形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源。LTE-Advanced是 一个后向兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命，相当于HSPA和WCDMA这样的关系。LTE-Advanced的相关特性如下： 带宽：100MHz

峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps 峰值频谱效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz 针对室内环境进行优化 有效支持新频段和大带宽应用

峰值速率大幅提高，频谱效率有限的改进

如果严格的讲，LTE作为3.9G移动互联网技术，那么LTE-Advanced作为4G标准更加确切一些。LTE-Advanced的入围，包含 TDD和FDD两种制式，其中TD-SCDMA将能够进化到TDD制式，而WCDMA网络能够进化到FDD制式。移动主导的TD-SCDMA网络期望能够 直接绕过HSPA+网络而直接进入到LTE。

WiMax

WiMax：WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互联接入，WiMAX的另一个名字是IEEE 802.16。WiMAX的技术起点较高，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。对无线网络来说，这的确是一个惊人的进步。WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高，这也是未来移动世界和固定网络的融合趋势。 802.16工作的频段采用的是无需授权频段，范围在2GHz至66GHz之间，而802.16a则是一种采用2G至11GHz无需授权频段的宽带无线接入系统，其频道带宽可根据需求在1.5M至20MHz范围进行调整，目前具有更好高速移动下无缝切换的IEEE 802.16m的技术正在研发。因此，802.16所使用的频谱可能比其它任何无线技术更丰富，WiMax具有以下优点：

(1)对于已知的干扰，窄的信道带宽有利于避开干扰，而且有利于节省频谱资源。 (2)灵活的带宽调整能力，有利于运营商或用户协调频谱资源。

(3)WiMax所能实现的50公里的无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的，网络覆盖面积是3G发射塔的10倍，只要少数基站建设就能实现全城覆盖，能够使无线网络的覆盖面积大大提升。

不过WiMax网络在网络覆盖面积和网络的带宽上优势巨大，但是其移动性却有着先天的缺陷，无法满足高速(≧50km/h)下的网络的无缝链接，从这个意义上讲，WiMax还无法达到3G网络的水平，严格地说并不能算作移动通信技术，而仅仅是无线局域网的技术。但是WiMax的希望在于IEEE 802.11m技术上，将能够有效的解决这些问题，也正是因为有

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中国移动、因特尔、Sprint各大厂商的积极参与，WiMax成为呼声仅次于LTE的4G网络手机。关于IEEE 802.16m这一技术，我们将留在最后作详细的阐述。

Wimax当前全球使用用户大约800万，其中60%在美国。Wimax其实是最早的4G通信标准，大约出现于2000年。

Wireless MAN

WirelessMAN-Advanced：WirelessMAN- Advanced事实上就是WiMax的升级版，即IEEE 802.16m标准，802.16系列标准在IEEE正式称为WirelessMAN ，而WirelessMAN-Advanced极为IEEE 802.16m。其中，802.16m最高可以提供1Gbps无线传输速率，还将兼容未来的4G无线网络。802.16m可在“漫游”模式或高效率/强信号模式下提供1Gbps的下行速率。该标准还支持“高移动”模式，能够提供1Gbps速率。其优势如下： 1．提高网络覆盖，改建链路预算； 2．提高频谱效率； 3．提高数据和VOIP容量； 4．低时延&QoS增强； 5．功耗节省；

目前的WirelessMAN-Advanced有5种网络数据规格，其中极低速率为16kbps，低数率数据及低速多媒体为144kbps，中速多媒 体为2Mbps，高速多媒体为30Mbps超高速多媒体则达到了30Mbps--1Gbps。但是该标准可能会被率先被军方所采用，IEEE方面表示军方 的介入将能够促使WirelessMAN-Advanced更快的成熟和完善，而且军方的今天就是民用的明天。不论怎样，WirelessMAN- Advanced得到ITU的认可并成为4G标准的可能性极大。

存在缺陷

对于人们来说，未来的4G通信的确显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统，的确第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现大量令人头痛的技术问题，大概一点也不会使人们感到意外和奇怪，第四代无线通信网络存在的技术问题多和互联网有关，并且需要花费好几年的时间才能解决。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，可能遇到下面的一些困难：

标准难以统一

虽然从理论上讲，3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。因此，开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题，而世界各大通信厂商会对此一直在争论不休。

技术难以实现

尽管未来的4G通信能够给人带来美好的明天，现已研究出来，但并未普及。据研究这项技术的开发人员而言，要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如，如何

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保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。日本DoCoMo公司表示，为了解决这一问题，公司会对不同编码技术和传输技术进行测试。另外在移交方面存在的技术问题，使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。由于第四代无线通信网络的架构相当复杂，这一问题显得格外突出。不过，行业专家们表示，他们相信这一问题可以得到解决，但需要一定的时间。

容量受到限制

人们对未来的4G通信的印象最深的莫过于它的通信传输速度会得到极大提升，从理论上说其所谓的每秒100MB的宽带速度，比2009年最新手机信息传输速度每秒10KB要快1万多倍，但手机的速度会受到通信系统容量的限制，如系统容量有限，手机用户越多，速度就越慢。据有关行家分析，4G手机会很难达到其理论速度。如果速度上不去，4G手机就要大打折扣。

市场难以消化

有专家预测在10年以后，第三代移动通信的多媒体服务会进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统，第三代技术仍然在缓慢地进入市场，到那时整个行业正在消化吸收第三代技术，对于第四代移动通信系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。另外，在过渡过程中，如果4G通信因为系统或终端的短缺而导致延迟的话，那么号称5G的技术随时都有可能威胁到4G的赢利计划，此时4G漫长的投资回收和赢利计划会变得异常的脆弱。

设施难以更新

在部署4G通信网络系统之前，覆盖全球的大部分无线基础设施都是基于第三代移动通信系统建立的，如果要向第四代通信技术转移的话，那么全球的许多无线基础设施都需要经历着大量的变化和更新，这种变化和更新势必减缓4G通信技术全面进入市场、占领市场的速度。而且到那时，还必须要求3G通信终端升级到能进行更高速数据传输及支持4G通信各项数据业务的4G终端，也就是说4G通信终端要能在4G通信网络建成后及时提供，不能让通信终端的生产滞后于网络建设。但根据某些事实来看，在4G通信技术全面进入商用之日算起的二三年后，消费者才有望用上性能稳定的4G通信手机。

其他相关困难

因为手机的功能越来越强大，而无线通信网络也变得越来越复杂，同样4G通信在功能日益增多的同时，它的建设和开发也会遇到比以前系统建设更多的困难和麻烦。例如每一种新的设备和技术推出时，其后的软件设计和开发必须及时能跟上步伐，才能使新的设备和技术得到很快推广和应用，但遗憾的是4G通信还只处于研究和开发阶段，具体的设备和用到的技术还没有完全成型，因此对应的软件开发也会遇到困难；另外费率和计费方式对于4G通信的移动数据市场的发展尤为重要，例如WAP手机推出后，用户花了很多的连接时间才能获得信息，而按时间及信息内容的收费方式使用户难以承受，因此必须及早慎重研究基于4G通信的收费系统，以利于市场发展。还有4G通信不仅需要区分语音流量和互联网数据，

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还需要具备能到数据传输速度很慢的第三代无线通信网络上平稳使用的性能，这就需要通信营运商们必须能找到一个很好的解决这些问题的方法，而要解决办法就必须首先在大量不同的设备上精确执行4G规范，要做到这一点，也需要花费好几年的时间。况且到了4G通信真正开始推行时，熟悉4G通信业务的经验和专门技术人才还不多，这样同样也会延缓4G通信在市场上迅速推广的速度，因此到时对于设计、安装、运营、维护4G通信的专门技术人员还须早日进行培训。

发展展望

Clearwire公司09年1月表示，会把波特兰改造为美国西部无线网络速度最快的城市，以及全球四大4G WiMAX无线宽带服务之一——Clear的使用基地。借助Clear，波特兰的消费者和企业会以真正的宽带速度实现对互联网的无线访问，在家庭、办公场所和地铁等地畅游网络。

Clearwire首席执行官Benjamin G. Wolff表示：“Clearwire把互联网的速度和移动性完美融合，令无线网的面貌焕然一新。人们以提高客户工作效率和生活品质为导向，致力于为服务区内的每一位客户提供优质服务。”

英特尔公司执行副总裁兼销售与市场营销事业部总经理马宏升表示：“作为新一代无线技术，WiMAX为消费者带来了真正的平民化移动互联网体验。英特尔会携手 Clearwire 及其合作伙伴，让消费者以前所未有的方式，随时在更多地点与互联网进行交互。”

显著的差异

Clear的服务价格低廉、部署简便，可满足用户在家庭、办公场所或旅途中的上网需求。无论是那些既要赶时间，又要接孩子放学的上班族家长，还是在办公室内外都希望保持高效的小企业主，抑或是经济拮据、却需要使用宽带网络的大学生们，Clear都是以最少投资获得最大收效的理想之选。

Clear采用简单新颖的定价策略，能够灵活满足不同客户的不同需要。Clear提供的移动、住宅和商务计划既可以按日付费，也可以包月订购，且无需签订冗长的服务合同。家庭互联网服务计划和移动互联网计划的每月最低收费分别为 20 美元和 30 美元。此外，客户也可以购买 10 美元的日卡。如果客户同时订购家庭和移动互联网服务，或者一次签订两年的服务协议，还能享受其它优惠。

区别于其它无线服务，Clear还提供一项名为“真正的宽带”的特色体验，为住宅用户和移动互联网用户分别提供高达 6 Mbps 和 4 Mbps 的下载速度。

无线宽带，一插即行

为了方便客户，Clear 专门提供了几种简单的宽带连接方式。移动用户只需把Clear提供的支持移动WiMAX的小型 USB 调制解调器插入笔记本电脑，即可立即接入无线网络。 当住宅用户需要上网时，只需把Clear 提供的无线高速调制解调器（小开本书大小）连接到普通电源和电脑主机。该款无线高速调制解调器同样由摩托罗拉公司出品，客户和企业无需提前预约，也不必穿墙布线，完全可以在不中断日常工作的情况下轻松获取高速互联网服务。

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宏基、华硕、戴尔、富士通、联想、松下、三星和东芝等电脑厂商纷纷宣布计划在2009年上半年推出基于英特尔迅驰2处理器技术并嵌入WiMAX技术的笔记本电脑，以兼容Clear网络。此外，还有数家OEM厂商计划推出采用英特尔凌动处理器并支持嵌入式WiMAX的上网本模型，同样也是为了迎接Clear网络的到来。

其它市场

作为 Clearwire 长期网络建设计划的一部分，4G网络会陆续在美国各主要城市开通。截至2009年，提供此项服务的城市为马里兰州的巴尔地摩和俄勒冈州的波特兰。尽管巴尔地摩市仍在使用 XOHM宽带网络，但再过几个月全市都会换用Clear。Clearwire 当前提供的pre-WiMAX互联网服务已经覆盖了美国46个地区市场。同时，该公司还会在2010年初公布未来的市场推广计划，以及面向现有 pre-WiMAX 市场的升级计划。

在新一代技术刚推出市场之后，更高的技术应用已经在实验室进行研发。日本的NTT DoCoMo公司已经表示，4G通信的试验网络已经部署在公司的横须贺研发园内，该网络集结了试验基站和移动终端，同时NTT DoCoMo公司还表示，4G通信服务预计于2010年推出，网络的下载速度可以达到100Mbps，上载速度为20Mbps。美国AT&T公司推出的4G通信网络的试验，据说可以配合EDGE进行无线上传，并通过OFDM技术达到快速下载的目的。美国AT&T公司声称大约还需要五年，这项技术才能发布；再有十年左右的时间，4G才能真正投入到商用阶段。在去年二月份，欧洲的四家移动设备生产商——阿尔卡特、爱立信、诺基亚和西门子组成了世界无线研究论坛 (WWRF)，以研究3G以后的发展方向。WWRF预计4G技术会在2010年开始投入应用。这一代通信技术可以把不同的无线局域网络和通信标准，手机信号，无线电通信和电视广播以及卫星通信结合起来，这样手机用户就可以随心所欲的漫游了。在欧洲地区，无线区域回路与数字音讯广播已针对其室内 (Indoor) 发技术的延伸，先从室内技术开始，再逐渐扩展到室外的移动通信网路。爱立信公司的一位高级官员表示，该公司在经济不景气的情况下不会减少研发第四代无线通讯技术的预算的，该公司的负责人同时表示，该公司的研发工作具有3-10年的前瞻性，暂时的需求不振不会使该公司放慢研究的速度。

国际电信联盟无线电通信部也已经达成共识，会把移动通信系统同其他系统结合起来，在2010年之前是数据传输数率达到100Mbps。对于更高级的3G系统，ITU决定同时发展IMT-2000的两个标准——提高数据包和声音文件的传输速率——被日本NTT DoCoMo和J-Phone两家公司采用的WCDMA能最大达到8Mbps的下载速率，而CDMA2000系统也会达到2.4Mbps的速率。同时ITU对外发表声明说第四代移动通信的频段尚未被讨论与制订，不过原则上会是以高频段频谱为主，另外也会使用到微波相关的技术与频段。 随着物联网、智能家居等产业的发展，消费者对网络速率要求越来越高，而各种高清视频的需求也越来越大。据统计，目前网络内容50%为视频，到2015年，视频将占91% 。并且随着wifi设备不断增加，消费者互通互联和用移动设备观看视频的需求不断增加，而2.4GHZ频段与家用电器频段冲突，带来了wifi在信号稳定性、抗干扰性、安全性等方面的挑战。

为了满足日益增长的市场需求，博通于今年1月推出了第一款5G wifi芯片，可以在不那么拥挤的5GHZ频段上运行。5G wifi能大大改善家庭传输距离和覆盖范围，同时实现3

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4G网络技术概论与应用

倍于802.11n的传输速率，使高清视频播放变得快速轻松，还能实现设备间的同步和内容分享，最值得一提的是，其功耗仅为之前产品的1/6，满足更可靠、更高性的无线网络需求。 5Gwifi技术借助802.11n技术培育的市场和免费特性，将拥有较大的市场接受度，并且其分流特性将与NFC技术一起补充4G网络不足，其高速、高容量、高覆盖、低功耗的特性，在企业级市场将有很大的发挥空间，对家庭网络而言，其分享特性也将让更多设备观看高清视频成为可能。

无论从技术还是市场前景，5G wifi都有引领无线网络新时代的优势。目前，博通的5G wifi技术已陆续与国内外的多家设备制造商展开了合作，例如在路由器领域与巴法络、腾达等厂商合作，未来还将在电脑、手机、平板等领域与相关厂商合作推出产品。

世界第一个4G商用国

Telia是全球少数几个建设LTE网络的公司（最大的是Verizon）,Telia与Verizon的4G基站、IP网络和测试网络设备均来自瑞典电信设备厂商爱立信，预计Verizon的LTE网络在美国商用时间预计不会早于2010年，全面覆盖时间要到2015年，而Telia明显走在了前面。

Telia表示，新的4G网络可以带来比3G快10倍的速度，这意味着他们已经实现了60-100Mbps的速度，并且由于瑞典的国土面积相对较小，Telia会很容易把4G信号覆盖99%以上的瑞典人口。

但和瑞典运营商的比拼中，Verizon拥有自己的优势，那就是700MHz部分的无线频谱，可以带来比3.6GHz频谱每个基站多5倍以上的覆盖面积。

人们有理由相信，第四代无线通信网络技术会给人们未来的生活带来无限美好的期待！

手机真机

截至2011年，已经有摩托罗拉公司生产出来了4G手机。这款外形奇特的概念手机是由三名设计者共同设计出来的。如果是一位社交名流，而又无法规划一天的工作与应酬，那么这款手机会是独一无二的工具。它就好比人们的个人数字管家，不仅能与个人的朋友及时保持联络，还能管理人的生活和工作中的任何事情，从机票预定到吃午饭。

这款概念手机可以在4G网络下工作，内置GPS模块，采用圆形的触摸界面，而社交网络只是这款手机的一个预置功能。令人感到意外的是，摩托罗拉的这款概念手机居然还内置了高分辨率的LED投影仪。

世界首款4G手机

Sprint Nextel Corp.2010年3月23日，周二正式发布美国首款超高速手机，随后又发布世界上第一款WiMAX 4G的Android系统手机HTC EVO 4G。Sprint希望利用其在下一代无线通讯技术领域的领先优势占得先机。Sprint力争吸引用户使用其网络，希望利用其在4G技术方面相对于其他运营商的微弱优势。Sprint及其网络合作商Clearwire Corp.扩充了4G技术的覆盖城市数量。

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4G网络技术概论与应用

4G手机

现在很多国家推出了许多4G手机，有以下几个： HTC G23 One X (S720e) HTC EVO 4G 三星E120L (Galaxy SII HD LTE) 摩托罗拉XT910 MAXX (DROID RAZR MAXX) HTC One S 诺基亚900 (Hydra) LG LU6200 (Optimus LTE) 三星I997 (Infuse 4G) 三星SHV-E110S (GALAXY S II LTE),i997 HTC EVO 4G/4G+ LG OPTIMUS 3D Apple 新IPAD

世界首款4G手机 Sprint Nextel Corp于2010年3月23日，周二正式发布美国首款超高速手机，随后又发布世界上第一款WiMAX 4G的Android系统手机HTC EVO 4G。Sprint希望利用其在下一代无线通讯技术领域的领先优势占得先机。

Sprint力争吸引用户使用其网络，希望利用其在4G技术方面相对于其他运营商的微弱优势。Sprint及其网络合作商Clearwire Corp也扩充了4G技术的覆盖城市数量。

4G及其性能

第四代移动通信系统可称为广带 (Broadband) 接入和分布网络，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力，数据率超过UMTS，是支持高速数据率（2～20Mb/s）连接的理想模式，上网速度从2Mb/s提高到100Mb/s，具有不同速率间的自动切换能力。第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移动通信系统，在业务上、功能上、频带上都与第三代系统不同，会在不同的固定和无线平台及跨越不同频带的网络运行中提供无线服务，比第三代移动通信更接近于个人通信。第四代移动通信技术可把上网速度提高到超过第三代移动技术50倍，可实现三维图像高质量传输。4G移动通信技术的信息传输级数要比3G移动通信技术的信息传输级数高一个等级。对无线频率的使用效率比第二代和第三代系统都高得多，且抗信号衰落性能更好，其最大的传输速度会是 “i-mode”服务的10000倍。除了高速信息传输技术外，它还包括高速移动无线信息存取系统、移动平台的拉技术、安全密码技术以及终端间通信技术等，具有极高的安全性，4G终端还可用作诸如定位、告警等。4G手机系统下行链路速度为100mbps，上行链路速度为30mbps。其基站天线可以发送更窄的无线电波波束，在用户行动时也可进行跟踪，可处理数量更多的通话。第四代移动电话不仅音质清晰，而且能进行高清晰度的图像传输，用途会十分广泛。在容量方面，可在FDMA、TDMA、CDMA的基础上引入空分多址 (SDMA)，容量达到3G的5～10倍。另外，可以在任何地址宽带接入互联网，包含卫星通信，能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。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）。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)，通过IP进行通话。能全速移动用户能提供150Mb/s的高质量的影像服务，实现三维图像的高质量传输，无线用户之间可以进行三维虚拟现实通信。能自适应资源分配，处理变化的业务流、信道条件不同的环境，有很强的自组织性和灵活性。能根据网络的动态和自动变化的信道条件，使低码率与高码率的用户能够共存，综合固定移动广播网络或其他的一些规则，实现对这些功能体积分布的控制。支持交互式多媒体业务，如视频会议、无线因特网等，提供更广泛的服务和应用。4G系统可以自

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4G网络技术概论与应用

动管理、动态改变自己的结构以满足系统变化和发展的要求。用户可能使用各种各样的移动设备接入到4G系统中，各种不同的接入系统结合成一个公共的平台，它们互相补充、互相协作以满足不同的业务的要求，移动网络服务趋于多样化，最终会演变为社会上多行业、多部门、多系统与人们沟通的桥梁。

发展状况

诺西打通第一个准m4G

北京时间2009年5月18日消息，据路透社报道，电信设备商诺基亚-西门子周四表示，自己通过下一代移动通讯技术打了世界上第一个LTE电话。这次呼叫是该公司在德国乌尔姆的研发机构，使用一个商业基站和完全标准化软件进行的。诺西无线电网络部门主管马克·娄阿耐 (Marc Rouanne) 表示，这是公司发展方向的一个证明，人们的战略是关注部署并成为首家针对大众市场的公司。由于价格竞争激烈和运营投资下降，设备市场在整体萎缩，因此所有的电信设备商都在积极向运营商推销LET网络。

诺西表示，首个LTE服务会在2009年年晚些时候推出，2010年开始大规模部署。全球电信运营商都在与基础设施销售商合作，准备发布LTE网络，该技术可使移动设备以更快的速度下载和上传电影、音乐和其他数据。

虽然诺西失去了一些首批高规格的LTE协议，但娄阿耐表示公司已经占据一个有利位置，准备向全球约80家运营商销售只需升级软件就可使用的LTE基站。他称，公司在任何地点部署LTE基站，都给了人们快速发展和部署LTE网络的优势。 全球首个正式商用4G网络（华为参建 ）

在全球各大网络运营商都在筹划下一代网络的时候，北欧TeliaSonera率先完成了4G网络的建设，并于宣布开始在瑞典首都斯德哥尔摩、挪威首都奥斯陆提供4G服务，这也是全球正式商用的第一个4G网络。

4G是市场上最快的移动通信技术，采用LTE技术的移动通信网络最快下载速度可以达到100Mbps，相当于当前3G网络的五十倍。

TeliaSonera移动业务部门负责人Kenneth Karlberg表示：“能够成为全球第一家为客户提供4G业务的运营商人们非常自豪，通过与爱立信、华为的精诚合作，人们比原计划提前实现了为斯德哥尔摩、奥斯陆提供4G服务的承诺。”

在这两地的4G/LTE网络建设中，爱立信负责瑞典首都斯德哥尔摩当地4G网络，中国华为负责挪威首都奥斯陆，均采用三星商用LTE移动调制解调器。[10] 移动TD-LTE网（最高网速达80M）

TD-LTE是中国主导的新一代宽带移动通信技术，具有自主知识产权3G国际标准TD-SCDMA的后续演进技术。2010年，中国移动在上海、杭州、南京、广州、深圳、厦门6个城市启动TD-LTE规模技术试验建设工作。

杭州作为首批试点的城市，创新采用了平滑升级演进技术，网络建设进展迅速，目前第一阶段的工程已经顺利完成。

目前已经完成了武林商圈、黄龙商圈等杭州主城区以及滨江、下沙等点的覆盖。今年年内，将完成杭州大城区TD-LTE的完全覆盖，包括主城区和萧山区、余杭区，无论商业街、

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4G网络技术概论与应用

公交车站还是地铁等等，都能收到信号。

随着B1公交线路的试体验活动的启动，中国移动正在紧锣密鼓制定浙江TD-LTE试商用计划，网络建设也正进行中，预计到5月份可以完成全城600个基站的覆盖，到2012年底可以完成近2000个基站覆盖。

TD-LTE的信号深度覆盖能力远高于现有的3G网络，网速可达3G的十倍以上，在时延问题上也比3G网络有了显著的改善。在固定状态下，目前TD-LTE的下载速度可以高达100Mbps，一般可以稳定在70-80Mbps。

LTE网络超越了普通传统固网宽带的速度，解决了线缆的烦恼，实现了随时随地随身的上网。

TD-LTE网络下载一首7M大小的高品质歌曲用时不到1秒，下载一部40G容量的蓝光3D影片不到2小时。

通讯巨头为4G发展角力

1. 华为爱立信斗艳全球首个LTE商用

时近2009年末，北欧运营商TeliaSonera宣布，在瑞典斯德哥尔摩和挪威奥斯陆同时启用4G/LTE网络的正式商用。值得注意的是，为这两个城市的4G网络提供LTE端到端解决方案的，分别是爱立信和华为。

华为和爱立信各建一个网络，同时商用，在全球首个LTE商用中，双方分别搭起了演示的舞台，最终谁会更胜一筹，还待时间考验。不过爱立信已经感受到了来自华为的威胁，而华为在被认为是全球通信设备双雄之一的同时，担忧其是下一个北电者也不乏人在（参见《华为的前景——下一个北电还是双雄之一》） 2. 中国移动在世博会的TD-LTE试验网

中国移动计划在2010年的上海世博会上推出全球第一个TD-LTE试验网，华为高调宣布中标上海TD-LTE试验网，记者了解，除华为外，摩托罗拉、中兴、大唐、阿尔卡特朗讯均有中标，也就是说将成为众多设备商的一个共同展示、对比的平台，这种对比更直接，但还属于实验室实验性质，离商用还有不小的距离。不过积极推动的LTE发展的爱立信和诺西不在其中，似乎缺少了点什么。尤其值得注意的是，如果爱立信不参与到中国移动的TD-LTE试验网中，而爱立信支持TDD LTE和FDD LTE的路演车出现在上海世博会，不知道推动TD-LTE的人是什么感觉?大唐、中兴的人除外。 3. 4G标准争夺仍异常激烈

10月，六个提案围绕LTE和802.16m两大技术入围4G标准备选提案，TD-LTE Advanced也位列其中。高通停止UMB研发后，全球的3G技术演进并没有得以统一。不仅有802.16m (WIMAX) 参与竞争，而且LTE也衍生出多个门派，看来2010年的4G标准之争仍将异常激烈。

4. LTE定位为3G补充，而不是替代

众多厂商纷纷推出3G和LTE，3G和2G的融合解决方案，至少到目前为止，4G仍定位为解决用户密集的“热点”地区高速上网需求的技术，不会做规模性的全覆盖，而非热点地区仍将依靠2G或其他技术，尤其是在LTE无法获得较低的频段时，这样的网络结构可能

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4G网络技术概论与应用

更合理。例如，LTE - TD-SCDMA- SCDMA400，这样的网络，可能性价比更好，可以给用户提供更好的服务。因此，3G至少还有十年以上的寿命（参见《4G标准竞争产业链应吸引3G教训 》）。

5. 中移动1800亿启动4G建设

今年下半年开始，中国移动全面启动4G网络建设。其中包括：2013年开始在国内100个城市进行T D -LT E(我国4G技术标准)设备采购，以及2013年建成T D -LT E基站规模超过20万个，即2013年新建基站18万个，据介绍，这一投资总额将达到约1800亿元。

展望2012年的4G

从悉尼到斯德哥尔摩，手机可以以100m的带宽进行通讯，这就是4g技术。 据爱立信研究机构Telefonaktiebolaget lm Ericsson的 副总ulf wahlberg预测，8年以后，4g技术将正式上市。

在瑞典计算机科学研究院年度上，他说，4年以后，将会为4g技术分配无线频率，2012年4g产品将可以上市。

Wahlberg认为4g移动技术的全球数据传输速度会达到100m，而在局部地区的速度可以达到1g。

“在一个较短的距离内达到100m每秒的速度并不是一件难事，”他说。“我们现在也能达到。最困难的是在全球任何两点实现这一速度。”

wahlberg说，新移动技术的推出周期为平均10年。并非仅仅技术开发方面需要时间：新系统需要可用的无线频率，最好在全球使用同一频率。 因为配合各个地区的不同技术的成本实现令人难以接受。 “还有，低廉的登录成本也很关键，”Wahlberg说。

一个新系统应该具可调性，可以让运营商逐步引一项技术，而不是在还没有顾客的时候就得投一笔资金。

那么，100m每秒的速度能给我们带来什么样的好处呢？

Wahlberg说：“我们不知道，这也是为什么设计这一网络是一个关键的原因，该网络得让服务提供方很方便发发布新服务和新应用。”

4G特点

4G新技术已投入应用

世界移动通信大会是一年一度的行业盛会，由全球移动通信系统协会主办，最早于1995年在西班牙马德里举行。2010年世界移动通信大会主题为“美梦成真”，来自世界180多个国家和地区的1300家企业约5万人出席了这次大会，其中54%是企业高管，包括2800多名首席执行官。

在这次大会上，4G时代的核心技术——长期演进技术 (LTE) 成为关注的焦点。在大会召开之前，业内推出的这种功能强大的下一代无线通信技术速度已经超过当前一些有线网络，其下载峰值速率可达每秒100兆比特，上传峰值速率也可达每秒50兆比特。而在本次

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4G网络技术概论与应用

大会上，爱立信成功演示了一种LTE/4G新系统，其下载速率最高达到了每秒1GB（1000兆比特），创世界纪录，远超出了目前普通互联网的网速。

与会专家认为，LTE将成为全世界大部分移动通信营运商采用的移动宽带技术，在近几年有关移动宽带技术的角逐中，LTE基本上已成为胜利者。据全球移动通信系统协会公布的数据，全世界已有74家运营商参与或承诺参与LTE的测试或应用。

去年12月，LTE技术在世界上首次投入公共应用。这一天TeliaSonera公司在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆正式推出了LTE服务项目。今年美国、日本也将开始LTE技术的商业应用。据预测，到2013年，全球LTE网络的用户将达7200万。

无所不联的时代即将到来

目前全世界手机用户已达45亿，移动通信已经基本实现了人与人的互联，并正在实现人与互联网的互联。3G技术的普及正使越来越多的人通过手机上网，4G技术的推广将使手机上网用户数量产生飞跃。据预计，到2013年，全世界手机上网用户数量将超过使用电脑上网的用户数量，达到17.8亿，同时智能手机和其他能上网的手机数量将更加可观。 在实现人与互联网的互联之后，人类将迎来人与物、物与物之间互联的物联网时代。据大会主办方全球移动通信系统协会预测，15年后将有500亿件物品被移动互联。届时，手机的用途将大大增加，“随时、随地、无所不在”将成为移动通信的基本特征。关于移动宽带的大会主论坛达成一致意见认为，手机的应用将取代手机的技术成为移动通信领域的主角，开发手机新用途将是未来竞争的焦点。宽带化、智能化、个性化、媒体化、多功能化、环保化是世界移动通信发展的新趋势。

随着物联网时代的到来，医疗设备将被大量嵌入SIM卡，手机将能广泛地用于医疗保健领域。在这次大会上，全球移动通信系统协会宣布将进军医疗保健领域，在该领域应用嵌入式移动通信技术，进行远程疾病诊断、健康监测和报警。据该协会预测，这一功能普及后，仅在经合组织和金砖四国范围内的慢性病防治领域就会每年节省1750亿至2000亿美元。 “手机电子货币”将会越来越普及，它不仅可以使支付系统实现无纸化，而且还可以代替银行卡，迎来“无卡化”时代，不仅方便了用户，而且减少了交易系统的成本。据预测，到2012年底，全世界将有3.6亿人使用手机支付功能，到2014年约有30亿成年人将通过移动通信和互联网进行电子货币交易，因此手机支付系统也将意味着巨大商机。

此外，手机用途还将涉及教育、新闻、娱乐、广告等领域。很多专家都认为手机已经不仅仅是一个通信工具，它已经深入到日常工作和生活中，并改变着人们的工作和生活方式。

竞争信息产业革命制高点

以信息技术为基础的知识经济和以新能源技术为基础的绿色经济是当今世界最重要的两大经济领域。而以4G为龙头的移动通信技术正在带来信息产业新的革命，并成为国际竞争制高点之一。

目前移动通信在各国的经济中都发挥着支柱作用。据参加大会的中国联通总经理陆益民介绍，目前通信业占中国国内生产总值的比重已达7%左右，

而移动通信产业又占据了通信业的大半，在国民经济中发挥着重要作用。据大会提供的材料，由于受到金融危机的严重影响，经合组织 (OECD) 成员国2009年GDP下降4.1%，

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4G网络技术概论与应用

但移动通信营业额同期仅下降0.7%，即从4110亿欧元下降到4080亿欧元。这说明移动信息产业具有很大的潜力。另据大会提供的资料，如果广告市场都达到饱和的话，移动通信的广告市场规模将是互联网的10倍。 据美国思科公司预计，去年的移动通信信息量比前年增加160%，预计到2014年，将增加39倍，年增长率为108%。中国华为技术有限公司首席策略官郭平在主旨报告中预测，到2020年，全世界移动通信的数据量将比现在增加1000倍。 为了迎接移动宽带时代的到来，一些国家政府和企业已经开始采取行动。美国把发展移动宽带作为振兴经济的一项措施。去年8月，欧盟宣布投资1800万欧元用于LTE技术的研究与开发。法国在“数字法国2012”计划中，准备将新频谱分配给移动宽带服务。日本和韩国也在加强移动宽带技术的研究和开发，并在大会上进行了展示。谷歌公司首席执行官埃里克·施密特在大会上发表题为“移动优先”的主旨报告说，在印度尼西亚和南非通过手机使用谷歌搜索的人已经超过了使用台式电脑用谷歌搜索的人数，谷歌已把移动通信定为主要研发对象。

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4G网络技术概论与应用

4G网络技术应用

就在3G通信技术正处于酝酿之中时，更高的技术应用已经在实验室进行研发。因此在人们期待第三代移动通信系统所带来的优质服务的同时，第四代移动通信系统的最新技术也在实验室悄然进行当中。那么到底什么是4G通信呢？

到2009年为止人们还无法对4G通信进行精确地定义，有人说4G通信的概念来自其他无线服务的技术，从无线应用协定、全球袖珍型无线服务到3G；有人说4G通信是一个超越2010年以外的研究主题，4G通信是系统中的系统，可利用各种不同的无线技术；但不管人们对4G通信怎样进行定义，有一点人们能够肯定的是4G通信可能是一个比3G通信更完美的新无线世界，它可创造出许多消费者难以想象的应用。4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是移动电话数据传输速率的1万倍，也是3G移动电话速率的50倍。4G手机可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。此外，4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。还有，4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。

4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信会是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。

与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然而，在通话品质方面，移动电话消费者还是能接受的。随着技术的发展与应用，现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度的高速化的确是一个很大优点，它的最大数据传输速率达到100Mbit/s，简直是不可思议的事情。另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少，未来的4G通信费用也要比2009年通信费用低。

4G通信技术是继第三代以后的又一次无线通信技术演进，其开发更加具有明确的目标性：提高移动装置无线访问互联网的速度--据3G市场分三个阶段走的的发展计划，3G的多媒体服务在10年后进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统。在发达国家，3G服务的普及率更超过60%，那么这时就需要有更新一代的系统来进一步提升服务质量。

为了充分利用4G通信给人们带来的先进服务，人们还必须借助各种各样的4G终端才能实现，而不少通信营运商正是看到了未来通信的巨大市场潜力，他们已经开始把眼光瞄准到生产4G通信终端产品上，例如生产具有高速分组通信功能的小型终端、生产对应配备摄像机的可视电话以及电影电视的影像发送服务的终端，或者是生产与计算机相匹配的卡式数据通信专用终端。有了这些通信终端后，人们手机用户就可以随心所欲的漫游了，随时随地的享受高质量的通信了。

4G系统网络结构及其关键技术

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4G网络技术概论与应用

4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。这一服务能自适应多个无线标准及多模终端能力，跨越多个运营者和服务，提供大范围服务。第四代移动通信系统的关键技术包括信道传输；抗干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术；高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线；大容量、低成本的无线接口和光接口；系统管理资源；软件无线电、网络结构协议等。第四代移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM）为技术核心。OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4G无线网提供更好的方案。例如无线区域环路（WLL）、数字音讯广播（DAB）等，预计都采用OFDM技术。4G移动通信对加速增长的广带无线连接的要求提供技术上的回应，对跨越公众的和专用的、室内和室外的多种无线系统和网络保证提供无缝的服务。通过对最适合的可用网络提供用户所需求的最佳服务，能应付基于因特网通信所期望的增长，增添新的频段，使频谱资源大扩展，提供不同类型的通信接口，运用路由技术为主的网络架构，以傅利叶变换来发展硬件架构实现第四代网络架构。移动通信会向数据化，高速化、宽带化、频段更高化方向发展，移动数据、移动IP预计会成为未来移动网的主流业务。

五大技术标准

国际电信联盟(ITU)已经将WiMax、HSPA+、LTE正式纳入到4G标准里，加上之前就已经确定的LTE-Advanced 和WirelessMAN-Advanced这两种标准，目前4G标准已经达到了5种。

1. LTE：

LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。主要特点是 在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，相对于3G网络大大的提高了小区的容量，同时将网络延迟大大降低：内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms。并且这一标准也是3GPP长期演进(LTE)项目，是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，其演进的历史如下：

GSM-->GPRS-->EDGE-->WCDMA-->HSDPA/HSUPA-->HSDPA+/HSUPA+-->LTE长期演进

GSM：9K -->GPRS:42K--> EDGE:172K -->WCDMA：364k -->HSDPA/HSUPA:14.4M -->HSDPA+/HSUPA+:42M -->LTE:300M

由于目前的WCDMA网络的升级版HSPA和HSPA+均能够演化到LTE这一状态，包括中国自主的TD-SCDMA网络也将绕过HSPA直接向LTE演进，所以这一4G标准获得了最大的支持，也将是未来4G标准的主流。该网络提供媲美固定宽带的网速和移动网络的切换速度，网络浏览速度大大提升。

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4G网络技术概论与应用

2. LTE-Advanced：

LTE-Advanced： 从字面上看，LTE-Advanced就是LTE技术的升级版，那么为何两种标准都能够成为4G标准呢？LTE-Advanced的正式名称为 Further Advancements for E-UTRA，它满足 ITU-R的IMT-Advanced技术征集的需求，是3GPP形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源。LTE-Advanced是 一个后向兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命，相当于HSPA和WCDMA这样的关系。LTE-Advanced的相关特性如下： 带宽：100MHz

峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps 峰值频谱效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz 针对室内环境进行优化 有效支持新频段和大带宽应用

峰值速率大幅提高，频谱效率有限的改进

如果严格的讲，LTE作为3.9G移动互联网技术，那么LTE-Advanced作为4G标准更加确切一些。LTE-Advanced的入围，包含 TDD和FDD两种制式，其中TD-SCDMA将能够进化到TDD制式，而WCDMA网络能够进化到FDD制式。移动主导的TD-SCDMA网络期望能够 直接绕过HSPA+网络而直接进入到LTE。

3. WiMax：

WiMax：WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互联接入，WiMAX的另一个名字是IEEE 802.16。WiMAX的技术起点较高，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。对无线网络来说，这的确是一个惊人的进步。WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高，这也是未来移动世界和固定网络的融合趋势。 802.16工作的频段采用的是无需授权频段，范围在2GHz至66GHz之间，而802.16a则是一种采用2G至11GHz无需授权频段的宽带无线接入系统，其频道带宽可根据需求在1.5M至20MHz范围进行调整，目前具有更好高速移动下无缝切换的IEEE 802.16m的技术正在研发。因此，802.16所使用的频谱可能比其它任何无线技术更丰富，WiMax具有以下优点：

(1)对于已知的干扰，窄的信道带宽有利于避开干扰，而且有利于节省频谱资源。 (2)灵活的带宽调整能力，有利于运营商或用户协调频谱资源。

(3)WiMax所能实现的50公里的无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的，网络覆盖面积是3G发射塔的10倍，只要少数基站建设就能实现全城覆盖，能够使无线网络的覆盖面积大大提升。

不过WiMax网络在网络覆盖面积和网络的带宽上优势巨大，但是其移动性却有着先天的缺陷，无法满足高速(≧50km/h)下的网络的无缝链接，从这个意义上讲，WiMax还无法达到3G网络的水平，严格的说并不能算作移动通信技术，而仅仅是无线局域网的技术。但是WiMax的希望在于IEEE 802.11m技术上，将能够有效的解决这些问题，也正是因为有

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4G网络技术概论与应用

中国移动、因特尔、Sprint各大厂商的积极参与，WiMax成为呼声仅次于LTE的4G网络手机。关于IEEE 802.16m这一技术，我们将留在最后作详细的阐述。

4. HSPA+：高 速下行链路分组接入技术

HSPA+：高速下行链路分组接入技术(High Speed Downlink Packet Access)，而HSUPA即为高速上行链路分组接入技术，两者合称为HSPA技术，HSPA+是HSPA的衍生版，能够在HSPA网络上进行改造而升级到该网络，是一种经济而高效的4G网络。 从上文我们也可以了解到，HSPA+符合LTE的长期演化规范，将作为4G网络标准与其它的4G网络同时存在，它将很有利于目前全世界范围的WCDMA 网络和HSPA网络的升级与过度，成本上的优势很明显。对比HSPA网络，HSPA+在室内吞吐量约提高12.58% ，室外小区吞吐量约提高32.4%，能够适应高速网络下的数据处理，将是短期内4G标准的理想选择。目前联通已经在着手相关的规划，T-Mobile也开 通了这个4G网络，但是由于4G标准并没有被ITU完全确定下来，所以动作并不大。

5. WirelessMAN-Advanced：

WirelessMAN-Advanced：WirelessMAN- Advanced事实上就是WiMax的升级版，即IEEE 802.11m标准，802.16系列标准在IEEE正式称为WirelessMAN ，而

WirelessMAN-Advanced极为IEEE 802.16m。其中，802.16m最高可以提供1Gbps无线传输速率，还将兼容未来的4G无线网络 。802.16m可在“漫游”模式或高效率/强信号模式下提供1Gbps的下行速率。该标准还支持“高移动”模式，能够提供1Gbps速率。其优势如下：

1、提高网络覆盖，改建链路预算； 2、提高频谱效率； 3、提高数据和VOIP容量； 4、低时延&QoS增强；

5、功耗节省；

目前的WirelessMAN-Advanced有5种网络数据规格，其中极低速率为16kbps，低数率数据及低速多媒体为144kbps，中速多媒 体为2Mbps，高速多媒体为30Mbps超高速多媒体则达到了30Mbps--1Gbps。但是该标准可能会被率先被军方所采用，IEEE方面表示军方 的介入将能够促使WirelessMAN-Advanced更快的成熟和完善，而且军方的今天就是民用的明天。不论怎样，WirelessMAN- Advanced得到ITU的认可并成为4G标准的可能性极大。

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4G网络技术概论与应用

五大技术标准

LTE

LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，始于2004年3GPP的多伦多会议。LTE并非人们普遍误解的4G技术，而是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准,它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行

326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。 LTE概念

LTE是英文Long Term Evolution的缩写。LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。

研究

LTE的研究，包含了一些普遍认为很重要的部分，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。

效果

3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/MIMO为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。 网络结构和核心技术

LTE采用由NodeB构成的单层结构，这种结构有利于简化网络和减小延迟，实现了低时延，低复杂度和低成本的要求。与传统的3GPP接入网相比，LTE减少了RNC节点。名义上LTE是对3G的演进，但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的变革，逐步趋近于典型的IP宽带网结构。

3GPP初步确定LTE的架构，也叫演进型UTRAN结构(E-UTRAN)。接入网主要由演进型NodeB(eNB)和接入网关(aGW)两部分构成。aGW是一个边界节点，若将其视为核心网的一部分，则接入网主要由eNB一层构成。eNB不仅具有原来NodeB的功能外，还能完成原来RNC的大部分功能，包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、

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4G网络技术概论与应用

接入移动性管理和Inter-cellRRM等。NodeB和NodeB之间将采用网格(Mesh)方式直接互连，这也是对原有UTRAN结构的重大修改[1]。

LTE的主要技术特征

3GPP从“系统性能要求”、“网络的部署场景”、“网络架构”、“业务支持能力”等方面对LTE进行了详细的描述。与3G相比，LTE具有如下技术特征：

(1)通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。

(2)提高了频谱效率，下行链路5(bit/s)/Hz，(3--4倍于R6版本的HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSU-PA的2--3倍。

(3)以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。

(4)QoS保证，通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务(如VoIP)的服务质量。 (5)系统部署灵活，能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽，并支持“paired”和“unpaired”的频谱分配。保证了将来在系统部署上的灵活性。

(6)降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan<5ms，C-plan<100ms。

(7)增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。 (8)强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。

与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。

项目由来

LTE(Long Term Evolution)项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。 3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。 LTE概念的提出意味着目标的确立，为了有一个清晰的技术发展路线，3GPP制定了明确的时间表。整个标准发展过程分为两个阶段，研究项目阶段和工作项目阶段。研究项目阶段预计在2006年年中结束，该阶段将主要完成对目标需求的定义，以及明确LTE的概念等；然后征集候选技术提案，并对技术提案进行评估，确定其是否符合目标需求。工作项目预计在2006年年中以前建立，并开始标准的建立。该阶段会对未来LTE的标准细节的方方面面展开讨论和起草，这个过程同以前3G标准在3GPP中的制定过程是一样的，这一过程将一直持续到2007年年中。整个过程相比3G标准的制定节奏明显加快，这也是考虑到市场的需求，随着宽带技术的不断创新，3GPP也将在最短的时间内推出最新的技术。这给运营业带来了新的机遇，更新更快的业务可以在不远的将来得以实现，甚至完全可以和有线网络相

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4G网络技术概论与应用

媲美。 演进路线 LTE长期演进是GSM阵营的现时最先进网络。 LET演进图 演进路线： GSM----->GPRS--->EDGE---->WCDMA------->HSPA----->HSPA+------->LTE长期演进 传输速度分别是： GSM：9.6Kbps GPRS：171.2Kbps EDGE：384Kbps WCDMA：384Kbps~2Mbps HSDPA：14.4Mbps/HSUPA：5.76Mbps HSDPA+：42Mbps/HSUPA+：22Mbps LTE：300Mbps 技术提案 从LTE制定的目标需求可以看出，100Mbit/s的传输能力已远不是3G所能比的，那么其使用的技术也必将有较大的提高。在方案的征集过程中有6个选项，按照双工方式可分为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种；按照无线链路的调制方式或多址方式主要可分为码分多址(CDMA)和正交频分多址(OFDMA)两种。 技术提案的简单介绍如下： 1.FDD SC-FDMA UL、FDD OFDMA DL 该提案使用了目前频谱效率很高的正交频分复用(OFDM)技术作为下行链路的主要调制方式，实现高速数据速率传送。上行链路则采用单载波频分多址(FDMA)，主要的好处就是降低了发射终端的峰均功率比，减小了终端的体积和成本。其主要特点包括频谱带宽灵活分配、子载波序列固定、采用循环前缀对抗多径衰落和可变的传输时间间隔(TTI)等。 2.FDD UL采用OFDMA，FDD DL采用OFDMA 该提案与上一方案非常类似。所不同的主要是上行链路，这里采用的也是OFDM技术，这就要求终端能够实现比较高的峰均功率比，但数据传输效率更高。 3.FDD MC-WCDMA UL/DL 该提案实际上就是多载波的WCDMA方案，上下行采用与HSDPA/HSUPA相似的技术，例如自适应调制方式、NodeB调度、层2快速重传和快速小区切换等，然后利用多载波复用的方式提高数据速率。 - 27 -

4G网络技术概论与应用

4.TDD UL/DL采用MC-TD-SCDMA

该提案主要由大唐公司提出，是TD-SCDMA标准的演进。其主要特点是尽可能继承TD-SCDMA的系统特点，例如相同的子信道带宽、信道结构，Space、Time、Code多域复用等，在此基础上通过多载波的方式扩展数据速率，满足LTE的需求。

5.TDD UL/DL采用OFDMA和TDD UL采用SC-FDMA，TDD DL采用OFDMA 这两种提案同前两种是非常类似的，不同的是双工方式。

以上这些提案代表了不同的背景和不同集团的利益，在最新结束的马耳他会议上，已有了最终的结果。FDD和TDD将尽量采用相同的多址技术，并且绝大多数公司支持的第一种方案将作为以后开展LTE研究的前提条件。同时中国的TD-SCDMA经过多方的不断努力，TD-SCDMA的帧结构在第一种方案中作为一个选项得以保留，并且可以在多载波的演进方面继续开展研究。

发展规划

整个标准发展过程分为研究项目(study item)和工作项目(work item)两个阶段。 研究项目阶段在2006年年中结束，该阶段将主要完成目标需求的定义，明确LTE的概念等，然后征集候选技术提案，并对技术提案进行评估，确定其是否符合目标需求。对有可能融合的提案进行讨论，甚至还可能对某些技术的优越性进行辩论，最终选择出适合未来LTE 的技术方案。实际上这是厂商实力的较量，也不乏政府在其后的影响。针对系统功能的划分、接口的定义也会在这个阶段涉及。

工作项目在2006年年中以前建立，并开始着手标准的建立。该阶段将对未来LTE标准细节的各个方面展开讨论和起草，并一直持续到2007年年中。整个过程比3G标准的制定过程节奏明显加快，这也是考虑到市场的需求。随着宽带技术的不断创新，3GPP也将在最短的时间内推出最新的技术。这给运营业带来了新的机遇，更新更快的业务可以在不远的将来得以实现，甚至完全可以和有线网络相媲美。

3GPP对LTE项目的工作大体分为两个时间段：2005年3月到2006年6月为SI(StudyItem)阶段，完成可行性研究报告;2006年6月到2007年6月为WI(WorkItem)阶段，完成核心技术的规范工作。在2007年中期完成LTE相关标准制定(3GPPR7)，在2008年或 2009年推出商用产品。就目前的进展来看，发展比计划滞后了大概3个月，但经过3GPP组织的努力，LTE的系统框架大部分已经完成。 LTE详细发展规划

LTE采用由NodeB构成的单层结构，这种结构有利于简化网络和减小延迟，实现了低时延，低复杂度和低成本的要求。与传统的3GPP接入网相比， LTE减少了RNC节点。名义上LTE是对3G的演进，但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的变革，逐步趋近于典型的IP宽带网结构。3GPP初步确定LTE的架构如图1所示，也叫演进型UTRAN结构(E-UTRAN)[3]。接入网主要由演进型NodeB(eNB)和接入网关 (aGW)两部分构成。aGW是一个边界节点，若将其视为核心网的一部分，则接入网主要由eNB一层构成。eNB不仅具有原来NodeB的功能外，还能完成原来RNC的大部分功能，包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、接入移动性管理和Inter-cellRRM等。Node B和Node

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4G网络技术概论与应用

B之间将采用网格(Mesh)方式直接互连，这也是对原有UTRAN结构的重大修改。 发展趋势

LTE是3G技术向4G演进的必经之路

LTE是现有3G移动通信技术在4G应用前的最终版本，采用了很多原计划用于4G的技术如OFDM、MIMO等，在一定程度上可以说是4C技术在3G频段上的应用。和现有的3G及3G+技术相比，LTE除了具有技术上的优越性之外，也提供了更加接近4G的一个台阶，使得向未来4G的演进相剥平滑，是现有3G技术向4G演进的必经之路。 LTE将与WiMAX等其它无线技术竞争

LTE在WiMAX的竞争中产生，也将在会在WiMAX的竞争中向前发展，而且这种竞争的强度还会不断加大。目前，WiMAX的802.16e标准正在积极申请加入3G标准，期望以此获得全球统一的频率使用权。未来的移动通信市场中，WiMAX技术将会是LTF的一个慢劲的竞争列手，LTE将会在和WiMAX技术的直接竞争中逐步发展。

传输方案

LTE下行传输方案采用传统的带循环前缀（CP）的OFDM，每一个子载波占用15kHz，循环前缀的持续时间为4.7/16.7μs，分别对应短 CP和长CP。为了满足数据传输延迟的要求（在轻负载情况下，用户面延迟小于5ms），LTE系统必须采用很短的交织长度（TTI）和自动重传请求（ARQ）周期，因此，在3G中的10ms无线帧被分成20个同等大小的子帧，长度为0.5ms。

下行数据的调制主要采用QPSK、16QAM和64QAM这3种方式。针对广播业务，一种独特的分层调制（hierarchical modulation）方式也考虑被采用。分层调制的思想是，在应用层将一个逻辑业务分成两个数据流，一个是高优先级的基本层，另一个是低优先级的增强层。在物理层，这两个数据流分别映射到信号星座图的不同层。由于基本层数据映射后的符号距离比增强层的符号距离大，因此，基本层的数据流可以被包括远离基站和靠近基站的用户接收，而增强层的数据流只能被靠近基站的用户接收。也就是说，同一个逻辑业务可以在网络中根据信道条件的优劣提供不同等级的服务。

在目前的研究阶段，主要还是沿用R6的Turbo编码作为LTE信道编码，例如在系统性能评估中。但是，很多公司也在研究其他编码方式，并期望被引入 LTE中，如低密度奇偶校验（LDPC）码。在大数据量情况下，LDPC码可获得比Turbo码高的编码增益，在解码复杂度上也略有减小。

MIMO技术在R7中已经被引入，是WCDMA增强的一个重要特性。而在LTE中，MIMO被认为是达到用户平均吞吐量和频谱效率要求的最佳技术。下行MIMO天线的基本配置是，在基站设两个发射天线，在UE设两个接收天线，即2×2的天线配置。更高的下行配置，如4×4的MIMO也可以考虑。开环发射分集和开环MIMO在无反馈的传输中可以被应用，如下行控制信道和增强的广播多播业务。

虽然宏分集技术在3G时代扮演了相当重要的角色，但在HSDPA/HSUPA中已基本被摒弃。即便是在最初讨论过的快速小区选择（FCS）的宏分集，在实际规范中也没有定义。LTE沿用了HSDPA/HSUPA思想，即只通过链路自适应和快速重传来获得增益，而放弃了

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4G网络技术概论与应用

宏分集这种需要网络架构支持的技术。在2006年3月的RAN总会上，确认了E-UTRAN中不再包含RNC节点，因而，除广播业务外，需要“中心节点”（如RNC）进行控制的宏分集技术在LTE中不再考虑。但是对于多小区的广播业务，需要通过无线链路的软合并获得高信噪比。在OFDM系统中，软合并可以通过信号到达UE天线的时刻都处于CP窗之内的RF合并来实现，这种合并不需要UE有任何操作。

上行传输方案采用带循环前缀的SC-FDMA，使用DFT获得频域信号，然后插入零符号进行扩频，扩频信号再通过IFFT。这个过程简写为DFT-SOFDM。这样做的目的是，上行用户间能在频域相互正交，以及在接收机一侧得到有效的频域均衡。

子载波映射决定了哪一部分频谱资源被用来传输上行数据，而其他部分则被插入若干个零值。频谱资源的分配有两种方式：一是局部式传输，即DFT的输出映射到连续的子载波上；另一个是分布式传输，即DFT的输出映射到离散的子载波上。相对于前者，分布式传输可以获得额外的频率分集。上行调制主要采用π/2 位移BPSK、QPSK、8PSK和16QAM。同下行一样，上行信道编码还是沿用R6的Turbo编码。其他方式的前向纠错编码正在研究之中。

上行单用户MIMO天线的基本配置，也是在UE有两个发射天线，在基站有两个接收天线。在上行传输中，一种特殊的被称为虚拟（Virtual） MIMO的技术在LTE中被采纳。通常是2×2的虚拟MIMO，两个UE各自有一个发射天线，并共享相同的时—频域资源。这些UE采用相互正交的参考信号图谱，以简化基站的处理。从UE的角度看，2×2虚拟MIMO与单天线传输的不同之处，仅仅在于参考信号图谱的使用必须与其他UE配对。但从基站的角度看，确实是一个2×2的MIMO系统，接收机可以对这两个UE发送的信号进行联合检测。

物理层技术

在基本的物理层技术中，E-Node B调度、链路自适应和混合ARQ（HARQ）继承了HSDPA的策略，以适应基于数据包的快速数据传输。

对于下行的非MBMS业务，E-Node B调度器在特定时刻给特定UE动态地分配特定的时—频域资源。下行控制信令通知分配给UE何种资源及其对应的传输格式。调度器可以即时地从多个可选方案中选择最好的复用策略，例如子载波资源的分配和复用。这种选择资源块和确定如何复用UE的灵活性，可以极大地影响可获得的调度性能。调度和链路自适应以及 HARQ的关系非常密切，因为这3者的操作是在一起进行的。决定如何分配和复用方式的依据包括以下一些：QoS参数、在E-Node B中准备调度的数据量、UE报告的信道质量指示（CQI）、UE能力、系统参数如带宽和干扰水平，等等。

链路自适应即自适应调制编码，可以在共享信道上应用不同的调制编码方式适应不同的信道变化，获得最大的传输效率。将编码和调制方式变化组合成一个列表，E-Node B根据UE的反馈和其他一些参考数据，在列表中选择一个调制速率和编码方式，应用于层2的协议数据单元，并映射到调度分配的资源块上。上行链路自适应用于保证每个UE的最小传输性能，如数据速率、误包率和响应时间，而获得最大化的系统吞吐量。上行链路自适应可以结合自适应传输带宽、功率控制和自适应调制编码的应用，分别对频率资源、干扰水平和频

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4G网络技术概论与应用

谱效率这3个性能指标做出最佳调整。

为了获得正确无误的数据传输，LTE仍采用前向纠错编码（FEC）和自动重复请求（ARQ）结合的差错控制，即混合ARQ（HARQ）。HARQ应用增量冗余（IR）的重传策略，而chase合并（CC）实际上是IR的一种特例。为了易于实现和避免浪费等待反馈消息的时间，LTE仍然选择N进程并行的停等协议（SAW），在接收端通过重排序功能对多个进程接收的数据进行整理。HARQ在重传时刻上可以分为同步HARQ和异步HARQ。同步HARQ意味着重传数据必须在UE确知的时间即刻发送，这样就不需要附带HARQ处理序列号，比如子帧号。而异步HARQ则可以在任何时刻重传数据块。从是否改变传输特征来分，HARQ又可以分为自适应和非自适应两种。目前来看，LTE倾向于采用自适应的、异步HARQ方案。 与CDMA不同，OFDMA无法通过扩频方式消除小区间的干扰。为了提高频谱效率，也不能简单地采用如GSM中复用因子为3或7的频率复用方式。因此，在LTE中，非常关注小区间干扰消减技术。小区间干扰消减途径有3种，即干扰随机化、干扰消除和干扰协调/避免。另外，在基站采用波束成形天线的解决方案也可以看成是下行小区间干扰消减的通用方法。干扰随机化可以采用如小区专属的加扰和小区专属的交织，后者即为大家所知的交织多址（IDMA）；此外，还可采用跳频方式。干扰消除则讨论了采取如依靠UE多天线接收的空间抑制和基于检测/相减的消除方法。而干扰协调/避免则普遍采取一种在小区间以相互协调来限制下行资源的分配方法，如通过对相邻小区的时—频域资源和发射功率分配的限制，获得在信噪比、小区边界数据速率和覆盖方面的性能提升。

调查发现

市场调研公司Juniper Research2010年9月发布报告称，到2015年，下一代高速无线服务长期演进技术(LTE)的用户数量将达到3亿人，远超过今年的50万人。

LTE的网络结构

3GPP对LTE项目的工作大体分为两个时间段：2005年3月到2006年6月为SI(StudyItem)阶段，完成可行性研究报告;2006年6月到2007年6月为WI(WorkItem)阶段，完成核心技术的规范工作。在2007年中期完成LTE相关标准制定(3GPPR7)，在2008年或2009年推出商用产品。就目前的进展来看，发展比计划滞后了大概3个月[1]，但经过3GPP组织的努力，LTE的系统框架大部分已经完成。

LTE采用由ENodeB构成的单层结构，这种结构有利于简化网络和减小延迟，实现了低时延，低复杂度和低成本的要求。与传统的3GPP接入网相比，LTE网络RNC节点和NodeB节点合并，成为EnodeB，在基站侧可以完成电路的交换。名义上LTE是对3G的演进，但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的变革，逐步趋近于典型的IP宽带网结构。

3GPP初步确定LTE的架构如图1所示，也叫演进型UTRAN结构(E-UTRAN)[3]。接入网主要由演进型NodeB(eNB)和接入网关(aGW)两部分构成。aGW是一个边界节点，若将其视为核心网的一部分，则接入网主要由eNB一层构成。eNB不仅具有原来NodeB的功能外，还能完成原来RNC的大部分功能，包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控

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4G网络技术概论与应用

制、承载控制、接入移动性管理和Inter-cellRRM等。Node B和Node B之间将采用网格(Mesh)方式直接互连，这也是对原有UTRAN结构的重大修改。

LTE手机什么样

超大屏幕，视频可实现视频通话、高清电视、在线游戏等无线宽带服务。4G lte终端的本质，其实是电脑做小，而不是手机做大.“4G手机，准确的说是4G终端，与3G、2G时代的手机相比，有了很大的变化”，张亮说，“就好像普通公路变成高速公路了，道宽了，路平了，就需有好车和跑车。做4G就是修跑道，4G终端就是跑车。”

“现在我们研制的?跑车?状态很好”，张亮给记者透露，中兴通讯经过2年多的研发，成功开发出多款4G手机，而且产品已经大规模测试，明年1月份即将上市。将先在美国和欧洲等国外地区进行商用，同时在中国移动试验网开始测试。张亮说，其实苹果之前推出的ipad（平板电脑），也指出了未来一个方向，移动互联网将是4G终端的核心应用。因此，4G手机将拥有超大屏幕，7寸、9寸甚至更大。他透露，中兴品牌的4G终端最小也是7寸的屏幕。

LTE的营运发展

按用户数量和市值计算，中国移动都是全球最大的移动运营商。此前，英国沃达丰、日本NTT DoCoMo、美国AT&T和Verizon等世界最主要电信运营商已经决定采用LTE技术，此次中国移动加入，将大力推动LTE技术的发展，LTE在后3G时代也将延续2G时期GSM的主流地位。2009年日本颁发了4张LTE牌照，开始了LTE的商用准备。

沃达丰CEO阿伦·萨林(Arun Sarin)昨日在巴塞罗那的移动世界大会表示，该集团将与中国移动和Verizon携手推进LTE技术，LTE将成为行业未来发展的明确方向。

目前，移动无线技术的演进路径主要有三条：一是WCDMA和TD-SCDMA，均从HSDPA演进至HSDPA+，进而到LTE；二是CDMA2000沿着EV-DO Rev.0/Rev.A/Rev.B，最终到UMB（Motorola最近提出的新方案是，CDMA2000也通过一定方式演进到LTE，3GPP2也基本放弃了UMB的计划）；三是802.16m的WiMAX路线。这其中LTE拥有最多的支持者，WiMAX次之。

LTE是由爱立信、诺基亚西门子、华为等世界主要电信设备生产商开发的技术，CDMA阵营的阿尔卡特朗讯和北电网络也有投入。CDMA近年来日渐失势，阿尔卡特朗讯已经在上周冲减了37亿美元与CDMA技术标准相关的资产，并将和日本NEC建立研发LTE的合资公司。

由于美国高通公司在3G时代占据了技术的核心专利，LTE阵营处心积虑搞OFDM绕开高通主要技术，可以肯定高通的地位会比3G时代有所削弱；同时，尽管高通的UMB技术乏有问津，该公司在巴塞罗那也宣布将于2009年推出多模LTE芯片组，高通在该领域仍将保持收益。

3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用

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4G网络技术概论与应用

户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。 LTE的研究，包含了一些普遍认为很重要的部分，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。

为了达到这些目标，无线接口和无线网络架构的演进同样重要。考虑到需要提供比3G更高的数据速率，和未来可能分配的频谱，LTE需要支持高于5MHz的传输带宽。 1.Lightware Terminal Equipment -- 光端机 2.Line Terminatinig Equipment -- 线路终接设备 3.Long Term Evolution -- 3GPP长期演进

TD-LTE未来的发展

中国移动正在全力推动TD-LTE的发展，于是，出现了在中国3G还未大规模启动的时候，LTE竟然成为最热的关键词之一。

然而，TD-LTE要想在未来取得较大发展，必须解决以下几个问题：

HSPA+能否被绕过？

LTE虽然非常具有吸引力，但是相比之下，HSPA+因为具有类似的性能以及投资很少，成为Telstra等运营商的下一步选择。在时间上，HSPA+比LTE要早一年左右，这也是不得不考虑的问题。

如果LTE还没有成熟的情况下，中国联通推出28Mbps的HSPA+，中国移动能够保持沉默，继续等待TD-LTE吗？

LTE商用时间表怎么样？

根据目前的情况来看，LTE最早会在2010年实现商用，根本的症结现在看来，一个是标准，一个就是终端芯片。LTE标准预计将在下个月即今年底通过，但是芯片还需要较长的时间。

2月，高通公司在巴塞拉那大会上宣布，高通公司将于2009年推出业内首款多模LTE芯片组.LTE解决方案计划于2009年第二季度出样。

4月，爱立信移动平台部门宣布，爱立信推出全球首款针对手机的商用LTE平台，ASIC码样本将于2008年期间发布，商用版本计划于2009年推出，基于该平台的产品有望于2010年上市。

从芯片出样到芯片商用需要至少9个月时间，而从芯片商用到终端面市又需要至少9个月的时间。因此最早的基于FD-LTE的手机商用最早要到2010年。TD-LTE会有一些延迟，不过随着中国移动大力推动，预计TD-LTE和FD-LTE基本能够同步。

记得前段时间看过一个文章：国产3G今年年底将推出LTE测试样机。真是很吃惊，这是非常难于完成的任务。

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LTE的成本能够降下来吗？

这个成本，我指的是每Mbit/s的成本能不能相比3G大幅降低。从现有3G运营商的实践来看，随着数据流量的大幅增长，收入并没有出现相应的增长，这是运营商最为担心的问题。同样极力推动LTE的T-Mobile就公开指出，LTE的我指的是每Mbit/s的成本必须要比现在的技术下降10倍，才能对运营商具有吸引力。

当然与3G共享站址、保证3G的部分设备能够平滑升级到LTE、利用最优的回程网络设施等是解决方式之一，还有，不能动不动就硬件升级，最好能通过软件升级更新版本也是运营商必须要求的。此外，热门的毫微微蜂窝基站技术也不错，能够对室内的网络覆盖进行优化。

TD-LTE能否走向世界实现大一统？

可以说，中国移动之所以对TD-LTE寄予厚望，是因为相比TD-SCDMA来说，TD-LTE最有希望走向世界，这样的结果将是规模经济，可以将设备和终端价格大幅降低。 全球有不少运营商拥有TDD频段，运营商对TD-LTE的部署需求很大。再考虑到TD-LTE和FD-LTE的相似性，出现TD-LTE和FD-LTE的多模芯片将是必然，这样无疑将大大降低终端成本。

记得T-Mobile的CTO说过一句话，LTE正如其名字一样，是2020年左右的愿景，很长一段时间内，2G和3G还是重点。

TD-LTE的三大技术特点

在无线移动通信标准的发展演进上，TD-SCDMA的一些特点越来越受到重视，LTE等后续各项标准也采纳了这些技术，并且吸收了一些TD-SCDMA的设计思想。TD的双工技术、基于OFDM的多址接入技术、基于MIMO/SA的多天线技术是TD-LTE标准的三个关键技术。

第一个就是基于TDD的双工技术。在TDD方式里面，TDD时间切换的双工方式是在一个帧结构中定义了它的双工过程。通过国内各家企业的共同合作与努力，在2007年 10月份，形成一个单独完整的双工帧结构的LTE-TDD规范。在讨论TDD系统的同时要考虑FDD(频分双工)系统，在TDD/FDD双模中，LTE规范提供了技术和标准的共同性。 第二个关键技术是OFDM(正交频分复用技术)。其中有两个关键点，一是OFDM技术和MIMO(多输入多输出)技术如何结合，使移动通信系统性能进一步提升；二是OFDM技术在蜂窝移动通信组网的条件下，如何克服同频组网带来的问题。

第三个是基于MIMO/SA的多天线技术。智能天线技术是通过赋形，提供覆盖和干扰协调能力的技术。

MIMO技术通过多天线提供不同的传输能力，提供空间复用的增益，这两种技术在LTE以及LTE的后续演进系统中是非常重要的技术。我们同时也很关注MIMO技术和智能天线技术在后续演进上的结合。

在LTE里面多天线应用的标准化过程中，经过多方努力，在去年4月份，3GPP标准组织最后接受智能天线的应用作为TDD模式的特征之一。

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全球首次LTE通话

北京时间2009年9月18日消息，据国外媒体报道，诺基亚西门子通信公司(以下简称“诺西”)今天表示，该公司已成功实现了全球首次LTE通话。

诺西称，这次通话是在其位于德国乌尔姆的研发机构进行的，使用了一个商业性基站和符合相关标准的软件。

诺西无线网络业务部门掌门马克·鲁昂内(Marc Rouanne)说，“这证明我们的研发方向是正确的，我们的战略将专注于部署，成为首家推出LTE网络设备的公司。”

受价格战和运营商投资速度放慢的影响，移动网络设备市场出现萎缩，所有电信设备厂商竞相向运营商“推销”LTE网络。诺西表示，首个LTE网络将于今年晚些时候开通，大规模部署则要等到2010年。

诺西没有在一些颇有影响的交易中中标，但鲁昂内指出，该公司正在向全球约80家移动运营商销售支持LTE的基站，这些基站可以通过软件升级。

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LTE-Advanced

简介

LTE-Advanced是LTE的演进，正式名称为 Further Advancements for E-UTRA，2008年3月开始，2008年5月确定需求。它满足ITU-R 的IMT-Advanced技术征集的需求，不仅是3GPP形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源，还是一个后向兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命。

技术参数

带宽：100MHz

峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps

峰值频谱效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz 针对室内环境进行优化

有效支持新频段和大带宽应用

峰值速率大幅提高，频谱效率有限改进

主要新技术

1 多频段协同与频谱整合

多频段层叠无线接入系统：高频段优化的系

统用于小范围热点、室内和家庭基站（Home Node B）等场景，基于低频段的系统为高频段系统提供“底衬”，填补高频段系统的覆盖空洞和高速移动用户 频谱整合（Spectrum Aggregation）：将相邻的数个较小的频带整合为1个较大的频带 2中继（Relay）技术：Relay Station (RS) 改善覆盖和提高容量 Reapter（直放站） 层1 RS (AF amplify-and-forward)增强直放站

层2 RS和层3 RS (DF decoded-and-forward)，其中层2争议较大 RS，新的干扰源，需要新的帧结构和资源调度，双工方式等 3 协同多点传输

CoMP，Coordinative Multiple Point 类似于分布式天线

增强服务，尤其是小区边缘 4 家庭基站带来的挑战

密集部署、重叠覆盖会造成很复杂的干扰

家庭基站的所有权变化，运营商可能部分的丧失网规、网优的控制权，更加剧了干扰控制和接入管理的难度

5 物理层传输技术

上行OFDMA代替SC-FDMA(DFT-S-OFDM)

小区间干扰抑制技术：联合检测和干扰消除

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WiMax WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互联接入。WiMAX也叫802·16无线城域网或802.16。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。WiMAX的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，随着技术标准的发展，WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高。 简介 WiMAX是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。因在数据通信领域的高覆盖范围(可以覆盖25～30英里的范围),以及对3G可能构成的威胁，使WiMAX在最近一段时间备受业界关注。 该技术以IEEE 802.16 的系列宽频无线标准为基础。一如当年对提升802.11使用率有功的Wi-Fi联盟，WiMAX 也成立了论坛，将提高大众对宽频潜力的认识，并力促供应商解决设备兼容问题，借此加速WiMAX 技术的使用率，让WiMAX 技术成为业界使用IEEE 802.16 系列宽频无线设备的标准。虽然WiMAX 无法另辟新的市场﹙目前市面已有多种宽频无线网方式﹚，但是有助于统一技术的规范，有了标准化的规范，就可以以量制价，降低成本，提高市场增长率。短期而言﹙2004年﹚，WiMAX 论坛将在年底之前，着手开发认证流程，为最后一步的产品测试预作准备。2005年左右，大型供应商将推出拥有WiMAX 认证的产品，多数产品的频率不超过11GHz.长期而言，WiMAX 将进步到可以支持最后一里，回程、私人企业应用。2006/07 年左右，WiMAX 解决方案将内建于笔记本电脑，可直接进行客户端发送，递送真正的便携式无线宽频，不需外接的客户端设备(CPE)。WiMAX是一项新兴技术，能够在比Wi-Fi更广阔的地域范围内提供“最后一公里”宽带连接性，由此支持企业客户享受T1类服务以及居民用户拥有相当于线缆/DSL的访问能力。凭借其在任意地点的1～6英里覆盖范围(取决于多种因素)，WiMAX将可以为高速数据应用提供更出色的移动性。此外，凭借这种覆盖范围和高吞吐率，WiMAX还能够提供为电信基础设施、企业园区和Wi-Fi热点提供回程。 一、工作原理 WiMAX1被认为当前最好的一种access 蜂窝网络，允许便捷地连接到任何地方服务提供者的宽覆盖区域和采取最高的一Wi-Fiexperience—the fast速度和熟悉宽带互联网体验。 然后结合在一起到一个新无线标准。 能够获得WiMAX作为订购或付费点播as-you-转服务使宽带类似于接收移动电话服务。 WiMAX是一种城域网(MAN)技术。 服务供应商部署一个网络的塔，就能启用超过许多英里的访问。 覆盖区域内的任何地方可立即启用互联网连接。和Wi-Fi一样 WiMAX也是一个基于开放标准的技术，它可以提供消费者希望的设备和服务,它会在全球经济范围内创造一个开放而具有竞争优势的市场 。 - 37 -

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二、主要构成 2.1、传输单元

因此WiMAX传输互联网在前景，WiMAX网络使用的做法是，类似于移动电话。 开展某一定地理范围内被分成多个一系列重叠的区域称为单元。 每一个单元提供覆盖范围为用户在该邻域。 当旅行到主要从一个单元到另一个，无线连接是递送关闭从一个单元到另一个。

2.2、主要设备

WiMAX网络包括两个主要组件:一个基站和订户设备。 WiMAX基站安装在一个立式或高楼为广播此无线信号。 订户接收信号在WiMAX启用笔记本电脑,Mobile Internet Device (MID)(或者甚至了WiMAX调制解调器。

2.3、应用范围

WiMAX标准支持移动，便携式和固定服务选项。 这使无线供应商提供宽带互联网访问区域相对不发达通过电话和电缆公司。 用于固定WiMAX部署中，服务提供商提供客户端设备(CPE)，作为指向无线“modem”以提供的界面为WiMAX网络为特定位置，如家庭、网吧，或办公室。 WiMAX也以及适合新兴市场作为的经济方法提供高速度互联网。 无线信号

这些条蜂窝电话或无线笔记本电脑告诉人们的强度无线信号。这些图形背后indicators的世界的无线通信。 无线网络旅行空中使用无线电信号工作在给定频率,称为频谱。 经距离,无线电信号会变弱因天气、建筑物、甚至枝叶。 这就是为什么无线网络依赖与广播多个塔之间重叠的领域的大型以毯区域。

频是任一许可或无许可证。 无许可证频是打开以任何用户,这引起的可能性来自其它设备干扰。 Wi-Fi网络使用无许可证频谱。 WiMAX服务供应商使用许可频谱,从而允许独占权利对其使用以了解更多可预见性和稳定性。

2.4、技术

WiMAX是一项新兴技术，能够在比Wi-Fi更广阔的地域范围内提供“最后一公里”宽带连接性，由此支持企业客户享受T1类服务以及居民用户拥有相当于线缆/DSL的访问能力。凭借其在任意地点的1～6英里覆盖范围(取决于多种因素)，WiMAX可以为高速数据应用提供更出色的移动性。此外，凭借这种覆盖范围和高吞吐率，WiMAX还能够提供为电信基础设施、企业园区和Wi-Fi热点提供回程。

WiMAX构建于高级无线技术，抵消效果的干扰提供更多数据以大范围。 两个关键高级无线突破结合入移动WiMAX标准是正交频分多址(OFDMA)和多个输入/多个输出(MIMO)智能天线技术。 这两种技术有效地放置到更多的数据的可用电波以提高吞吐量和/或覆盖范围。 尤其有利MIMO高干扰环境中，如中心城市。

OFDMA断裂一个信号转换许多独立之前将其传输碎跨电波以增加光谱效率。 通过多

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元化的信号这样,即使某些块没使它通过，则信号会重建仍然可以对方是否 MIMO使用多个天线的两端的无线连接(基站和用户设备)以启用数据到沿多个独立路径。 例如,一个1x2配置指设备带有1Tx(传输)和2Rx(接收)天线;同样,3 x3指3Tx和Rx天线3。

1WiMAX连接需要一个WiMAX-启用设备和订阅了WiMAX宽带服务。 WiMAX连接性可能需要购买额外的软件或硬件在额外费用。 可用性WiMAX可能受限制，需要咨询自己的载体支持的详情和网络限制。 宽带性能和结果可能不同由于环境因素和其它变量。

三、相关区别

为了对WiMAX与WiFi技术进行对比分析，这里从两者的传输范围、传输速度、网络安全性以及标准竞争方面进行分析。 3.1、传输范围分析

WiMAX的设计可以在需要执照的无线频段，或是公用的无线频段进行网络运作。只要系统企业拥有该无线频段的执照，而让WiMAX在授权频段运作时，WiMAX便可以用更多频宽、更多时段与更强的功率进行发送。一般来说，只有无线IS/7．企业才会使用授权频宽的WiMAX技术。至于Wi—Fi的设计则只在公用频段中的2.4 GHz到5 GHZ之间工作。美国的联邦通讯委员会(FCC)规定Wi—Fi一般的传输功率要在1毫瓦到100毫瓦之间。一般的WiMAX的传输功率大约100千瓦，所以WiFi的功率大约是WiMAX的一百万分之一。使用WiFi基地台一百万倍传输功率的WiMAX基地台，会有比WiFi终端更大的传输距离，这也是显而易见的了。

虽然WiMAX显然有较长的传输范围，在使用WiMAX基地台时必须注意，要有一个授权的无线电频段才能使用。而如果WiMAX跟Wi—Fi一样都使用未授权的工作频段，则它的传输优势就消失了。WiMAX跟WiFi都是基于无线频段传输的技术，所以受同样的物理定律限制。反之，如果在同样的条件下，让Wi—Fi使用授权频带，WiFi同样也可以跟WiMAX一样有较大的传输范围。另外，虽然WiMAX可以利用较新的多径处理技术，目前新推出的pre—NMIMO(多天线双向传输)技术Wi—Fi产品也使用了该技术。

3.2、传输速度分析 WiMAX的技术优势大多数人都看好是传输速度的优势。虽然WiMAX声称最高速度每秒324Mbyte，然而最新的Wi—FiMIMO理论上也有每秒108Mbyte的最高速度，而实际环境下也有300 mbps的速度，已经是经过实验验证确认其速度约为300Mbps。而WiMAX 的商用产品目前很少。而WiMAX技术也会受技术问题与物理定律所限制。无线ISP企业在组建WiMAX网络的时候，同样会遇到现今其他无线企业会遇到的频宽竞争的难题。授权频段的WiMAX系统涵盖范围极大，约数十公里，其组建的困难可说是一把两刃剑。这是因为无线覆盖范围非常大，里面会有极多的使用者同时竞争同样的频宽。即使无线ISP企业使用多个独立的频道来运作，在同一个频道中，还是会有数倍于Wi—Fi的使用人数。一般来说，一家无线ISP企业，不管是无线微波企业、3G行动企业，到卫星电话企业，同样都会遇到频宽竞争与QoS(服务品质)管控的问题。如果网络的延迟在大约200到2000毫秒间，这种网络很难使用VoIP、视讯会议、网络游戏，或任何其他的即时应用。理论上可以在WiMAX加上QoS机制，以供VoIP使用，只是目前仍然没有商用的产品出现。而在WiFi技术方面，Spectralink上的QoS运作效果已被证实，同时802．1le的无线QoS

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标准也将要推出。无线ISP企业的WiMAX组建一般会比非授权的WiMAX或Wi—Fi基地台组建要慢一些，因为对无线ISP企业不太可能会去让少数用户使用整个频段。使用公用频段的WiMAX基地台，与WiFi基地台的设置两者哪一个速率更快，在实际应用上取决于商用产品的推出。由于理论上他们的传输功率与频段大致相同，而市场上已经有大量而且成熟的WiFi产品。WiFi在非授权频段这一边已经领先一大步，因此WiMAX多是往无线ISP企业的方向来推动发展。

3.3、安全性分析

WiMAX与WiFi从安全性的角度来说，实际上WiMAX使用的是与WiFi的WPA2标准相似的认证与加密方法。其中的微小区别在于WiMAX的安全机制使用3DES或AES加密，然后再加上EAP，这种方法叫PKM—EAP．而另一方面WiFi的WPA2则是用典型的PEAP认证与AES加密。两者的安全性都是可以保证的，因此在实际中网络的安全性一般取决于实际组建方式的正确合理性。

WiMAX技术与802．16标准是十分重要的，因为他是无线ISP企业未来合理的演进方向。但它不是无线网络技术的终极解决方案。WiMAX或其他的无线网络技术将会是互补的，同时这些无线技术也不可能取代有线技术的需求。无线的连线方式必定更有行动力、更方便。而有线的连线方式，一般传输速度更快，更可靠。

3.4、移动性分析

从移动业务能力上看，WiMAX标准之一802．16 e提供的主要是具有一定移动特性的宽带数据业务，面向的用户主要是笔记本终端和802．16 e终端持有者。802．16 e接入IP核心网，也可以提供VoIP业务。但是从覆盖范围上看，802．16 e为了获得较高的数据接入带宽(30 Mbit/s)，必然要牺牲覆盖和移动性，因此802．16 e在相当长的时间内将主要解决热点覆盖，网络可以提供部分的移动性，主要应用会集中在游牧或低速移动状态下的数据接人。在移动性方面WiFi技术也是支持的，但是不支持两个Wi—Fi基地台之间的终端的切换。当在两个WiFi基地台之间移动时是一个重新接入的过程。

3.5、网络对比分析

WiMAX在整合与标准化无线微波ISP市场的过程中，将会有自己的发展空间，但它并不会直接与大多数的Wi—Fi组建竞争。WiMAX将会聚焦于授权频段的无线ISP市场，而Wi—Fi将会继续主导私用的无照无线市场，如公司或家用的无线网络。

WiMAX与 WiFi唯一会重叠的地方，就是收费的WiFi存取点。由于WiMAX连线的涵盖面积较大，以数十公里计，而WiFi存取点是由数十米的小片面积所组成，所以WiMAX在全球涵盖上会占有优势。但是因为目前的市场占有率较高，以及因为小范围、同时竞争的用户人数较少，造成 WiFi较快、延迟较小的特性，WiFi的收费存取点仍可能持续流行。因此，WiMAX竞争的关键因素将是WiMAX的QoS机制良好地运作，以及解决过多使用者的问题。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fstg.html