4G移動通信技術發展概述

沈俊濤

（南京華蘇科技有限公司，江蘇 南京 210012）

4G移動通信技術發展概述

沈俊濤

（南京華蘇科技有限公司，江蘇 南京 210012）

文章說明在不同頻帶的網絡中，或者在不固定的無線平臺中，4G都可以提供無線網絡，并且除了通信，還有其他的功能，例如：采集數據、遠程控制、定位等等。

4G；移動通信；GSM；OFDM

1 4G移動通信簡介

4G即第四代移動通信技術。4G包括3G與WLAN兩部分，它可以提供高質量的動畫圖像，質量清晰度可以比擬高清晰度電視的傳輸質量。4G網絡可以提供下載速度100 Mbps的理論值，上傳也可以提供20 Mbps的理論值，是現在撥號上網速度的2 000倍。

2 4G移動通信的特點

2.1 具有很高的數據傳輸速率

4G研究的初衷是為了滿足人們對提高數字電話和其他移動裝置無線速率的需求，所以4G最深入人心的特征就在于它具有較快的無線通信上網速率。針對無線移動通信系統數據傳輸速率來說，第一代移動通信系統僅提供CS業務；第二代移動通信系統PS業務傳輸速率只是達到9.6 Kbps，最高也只有32 Kbps；第三代移動通信系統數據PS業務傳輸速率可以達到2 Mbps；第四代移動通信系統PS業務數據傳輸速率可以達到10 Mbps～20 Mbps，甚至最高可以達到100 Mbps，是現在手機做業務傳輸速率的10 000倍左右。

2.2 靈活

LTE具有極強的智能、靈活、適應的特性，智能技術可以適應分配資源，根據通信中業務流量的大小而變化，信號可以智能化處理，可以適應多種多樣的信道環境，都能夠正常發出和接收信號。LTE具高度智能化網絡，操作方式上和終端設備的智能化設計是其獨到之處，功能非常強大。第四代移動通信的智能性比第三代移動通信系統更高，主要是因為4G終端的操作和設計極具智能化可以實現許多意想不到的功能。

2.3 兼容性好

GSM，CDMA和TDMA是目前ITU承認的而且已經有一定規模的移動通信系統標準的三大分支，三大分支的兼容問題也在LTE標準中得到了很大的融合。第四代移動通信系統的特點包括：接口開放、全球漫游、可以跟多種網絡互聯。第二代平穩過渡順其自然，終端設備也是多種多樣等。

2.4 更高質量多媒體通信的實現

雖然在第三代移動通信系統中也能實現各種多媒體通信，但是第四代移動通信系統由于覆蓋范圍、造價和通信質量的優勢，相比于第三代移動通信系統更加能滿足UI支持的高分辨率多媒體服務和高速數據的需要。第四代移動通信系統被稱為“多媒體移動通信”，它可以通過寬頻的信道傳送無線多媒體通信業務，比如：語音和影像等大量信息。第四代移動通信的出現滿足了用戶數的增加，人們對多媒體的傳輸速率的需求也得到了提高，通信品質的要求也得到了保障。總言之，第四代移動通信可以容納十分龐大的用戶數，并改善現有通信品質問題，可以達到高速數據傳輸的要求。

3 4G移動通信的發展趨勢

3.1 交互干擾抑制和多用戶識別

LTE的組成部分包括：還在開發階段的交互干擾抑制和多用戶識別技術。為了接收高質量信號，LTE在移動電話和基站系統引用交互干擾抑制的方式，因此可以克服一些共信道用戶或鄰近交互干擾的困難，可以在一定程度上接收到高質量的信號。這樣做的優勢是可以提高覆蓋的范圍，并且擴大用戶的容量，大大減少網絡基礎設施的部署，也讓服務質量得到了保障。

3.2 重構性自愈網絡

智能處理器的采用使得LTE無線網絡可處理用戶擁塞和告警問題，網絡的各部分都使用知識解答裝置來解決問題，這樣方便糾正網絡中出現的問題。

3.3 微微無線電接收器

嵌入式無線電是未來LTE另一個重要的研究點。此技術的采用，可以降低功耗，并且大大降低到目前功耗的1%～10%。

3.4 無線接入網（RAN）

4G的優點較多，比如：大容量、高速度和低比特成本等。設備分集向網絡分集發展，電路交換向基于IP分組交換發展是LTE系統RAN的發展趨勢。因為IP技術的網絡架構的原因，3G，4G，W-LAN、固網之間實現了漫游，并且適用下一代互聯網。

4 TD-LTE與FDD-LTE

4.1 TD-LTE

FDD-LTE與TD-LTE都是LTE的TDD模式。按照雙工方式的不同，LTE可分為基于TD-SCDMA的TD-LTE和基于WCDMA的FDD-LTE兩種。二者在高層和網絡方面基本是一致的，其主要差別在于對物理層的不同處理方式。

TD-LTE為同頻不同時機制，采用同一頻率的不同時隙來區分上下行鏈路，TDD在時間上不連續，一個時間段由基站發送給移動臺，另一時間段由移動臺發送給基站。因此，對時間的要求嚴格，一旦移動臺和基站時間不同步，就會造成交叉時隙干擾。

TD-LTE有兩點獨特的優勢：（1）TD-LTE模式的上下行是同時用一個頻率的，頻帶費用比較少，這一點對于國外的運營商而言非常重要。（2）TD-LTE模式更加適合不對稱的業務，因為當前的主流業務應用基本上都是下行流量大于上行流量，然而TD-LTE模式的上下行子幀配置完全不同，如果配置的比例為3∶1，那么下行所占用的帶寬會遠遠大于FDD-LTE模式，能夠為其提供更為優良的吞吐率，很適合在主流業務中應用。

我國主導模式的國際化通信標準是TD-LTE，它的業務疏導可以在有限的頻譜帶寬資源之上進行，因為它的技術優勢展現出時延、速率、頻譜領域全面適應的勢態，這正符合全球化移動通信產業長期追求的動機標準。現今TD-LTE產品研發和關鍵技術項目已經出現全面推進現象，涉及的特定儀器儀表以及終端芯片開始充分交接，一種完整形態的產業鏈體系逐漸形成。

4.2 FDD-LTE

FDD-LTE為同時不同頻機制，采用成對的頻率區分上下行鏈路，上下行頻率間必須有保護段，TD-LTE模式無需對稱的頻率，可以利用零散的頻段，因此FDD-LTE支持非對稱業務時，頻譜利用率大大降低。FDD-LTE在時間上是連續的，可以同時發送和接收數據，而TDD-LTE只能單時間收發。

在TD-LTE系統中，由于上下行信號一致，基站的發送和接收可以共用部分射頻單元，從而在一定程度上降低了基站的制造成本。但也正因為TD-LTE上下行信道同頻，造成抗干擾性較差，而FDD-LTE可以很好地對抗多普勒頻移，對移動性支持能力較強。TD-LTE在時間上是不連續的，它的發射功率時間只有FDD-LTE的一半，因此，在具有相同峰值功率的情況下，TD-LTE的平均功率僅為FDD-LTE的一半，TDLTE基站的覆蓋范圍也將會比FDD-LTE小一半。也就是說，如果保證TD-LTE和FDD-LTE的覆蓋范圍相同，TD-LTE就要增大發射功率。

FDD-LTE模式的頻段范圍非常廣，700 MHz～3.6 GHz均能使用。而TD-LTE模式的頻率范圍比較小，而且大都位于高頻率上，不易于應用無線傳播。處于TD-LTE模式時，需要比較大的保護帶寬來為上下行的阻礙影響提供保障，如此一來便會影響到系統的容量。而FDD-LTE模式的上下行頻率是完全獨立的，所以系統容量不會受到影響。

無線技術特征在不同頻段環境下存在著差異效果，FDD已經成為各類國家廣泛應用的系統結構，因為其標準產業化優勢比TDD明顯要大，這主要體現在終端4G化轉換環節中。FDD-LTE技術可以使頻譜利用率快速提高和系統容量快速增加同時進行，這是因為它可以使高速數據業務得到有機銜接，通過采取交換技術克制二代發展瓶頸因素。但就必須采取成對頻率來實施結構調試以保證此類活動正常進行。這種類型的模式在支撐對稱業務活動中，互聯網工作分配能夠有效地借助于上下行頻譜特征，頻譜利用率的擴展來源于低上行出現負載反應。因此，FDD-LTE模式優勢明顯大于TDD-LTE模式。

5 4G的網絡優化

5.1 4G新站規劃到入網流程

根據工程提交的站點，需要規劃出站點的PCI。拿到基本信息，需要核查基站的經緯度、TAC等，可以通過和現網3G站點對比，并通過基站工參信息表來確認站點基本信息的正確性。尤其是邊界站點，所在的TAC要和共站3G站點的RNC歸屬一致。將所有信息核查無誤后，提交給工程，創建站點。工程將站點搞好后，提交給開發人員信息，說明站點可以驗證。并且需要將周邊站點的信息進行外部小區定義，鄰區關系會自動增加。一切都確認無誤后，就可以提交給單驗責任人進行單驗，第二天配合前臺人員進行新站單驗。負責幫忙開閉站點，順利地結束一個新站的單驗。在單驗過程中，遇到問題，需要負責處理。經緯度錯誤，需要及時修改工程經緯度。發現電話無法撥通，需要和工程核實，查找問題原因，是不是回落頻點錯誤，是不是CSFB內部參數的開關沒有打開。發現上傳下載速率較低，看看是不是調度比較低，是不是上行干擾比較大，是不是信號不好弱覆蓋，是不是信號質量不好等等。在DT測試過程中，發現扇區和扇區之間不切換，需要核查內部ANR策略有沒有開啟。遇到的一些問題都要前后臺及時配合，并很好地處理，順利地完成一個站點的單驗工作。每天晚上都需要通過指標看看站點是否正常，不正常需要處理，使其正常后再結束。新站單驗結束后，還要時常關注一個新站的指標，發現站點指標差，要及時處理。例如：擁塞、掉話等等。自己可以處理的需要盡快處理，不會的可以向工程人員尋求幫助，處理難點問題。這就是一個4G新站的入網過程。

5.2 4G網絡整體優化

4G網絡的整體優化，就是對一個區域內的無線信號進行優化。排除4G基站本身的問題，無線環境是很復雜的，有樓房的阻擋，有湖面和河面的反射，有山體的阻擋等。復雜的人為環境和自然環境都對信號產生很大的影響，例如：弱覆蓋問題、模三干擾、越區覆蓋等。所以，需要對整個片區進行信號的整體優化，使其更合理地覆蓋，解決區域內存在的各種問題。優化一般對整個區域進行拉網測試，獲得整個區域內最基礎的信息。通過對整個區域log的分析，對每個覆蓋地方有一個基本的了解。先分析區域內最基本的弱覆蓋區域，核查是否是為基站站點斷站導致的弱覆蓋，還是由于周邊高樓大廈或山體等阻擋。如果是斷站導致，可以在基站回復后，復測信號得出。如果是周邊建筑物阻擋，需要到現場觀察，是否可以通過調整基站天線或者整改天線位置來解決弱覆蓋問題。如果不行只能通過增加新站來解決。接下來需要分析信號質量問題，解決了信號質量問題，上傳和下載的速率才能比較高，才能傳輸高質量的視頻和動畫。信號質量不好，基本是由于模三干擾導致的，重新規劃基站扇區的PCI就能解決。對于整個網絡的信號，最重要的是，整體信號覆蓋的合理分配，需要通過長時間的嘗試和調整才能將整個區域內的信號覆蓋合理化。

6 結語

移動通信領域的再次革命隨著4G的到來而展開，作為信息全球化的新領域，LTE能夠提供更為舒適與便捷的通信體驗。機遇與挑戰雙至，為了使移動通信領域得到更好的發展，需要積極開展4G的開發和研究，使中國通信行業的發展道路更長遠。現在，對于4G移動通信網絡的這個基本概念，還沒有一個明確的定義，制定的標準和規范，一些標準化組織仍在不斷地完善此問題。由于融合了各種無線接入技術，而且LTE也將是一個統一的系統，緊密地連接在一起，而且業務的可攜帶性以及跨系統的全球漫游得以實現，4G作為新一代的移動通信系統滿足了未來市場需求，使人們的個性化通信夢想可以實現。可以相信，4G網絡技術將會使人們未來的生活更加美好。

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Overview of the development of 4G mobile communication technology

Shen Juntao
（Nanjing Howso Technology Co., Ltd., Nanjing 210012, China）

This paper explains in the different frequency band network, or in the wireless platform which is not fi xed, 4G can provide wireless network communication, and in addition to communication, there are other functions such as data acquisition, remote control, remote positioning and so on.

4G; characteristics; present situation; development

沈俊濤（1984— ），男，江蘇鎮江。