4G移动通信技术发展概述

沈俊涛

（南京华苏科技有限公司，江苏 南京 210012）

4G移动通信技术发展概述

沈俊涛

（南京华苏科技有限公司，江苏 南京 210012）

文章说明在不同频带的网络中，或者在不固定的无线平台中，4G都可以提供无线网络，并且除了通信，还有其他的功能，例如：采集数据、远程控制、定位等等。

4G；移动通信；GSM；OFDM

1 4G移动通信简介

4G即第四代移动通信技术。4G包括3G与WLAN两部分，它可以提供高质量的动画图像，质量清晰度可以比拟高清晰度电视的传输质量。4G网络可以提供下载速度100 Mbps的理论值，上传也可以提供20 Mbps的理论值，是现在拨号上网速度的2 000倍。

2 4G移动通信的特点

2.1 具有很高的数据传输速率

4G研究的初衷是为了满足人们对提高数字电话和其他移动装置无线速率的需求，所以4G最深入人心的特征就在于它具有较快的无线通信上网速率。针对无线移动通信系统数据传输速率来说，第一代移动通信系统仅提供CS业务；第二代移动通信系统PS业务传输速率只是达到9.6 Kbps，最高也只有32 Kbps；第三代移动通信系统数据PS业务传输速率可以达到2 Mbps；第四代移动通信系统PS业务数据传输速率可以达到10 Mbps～20 Mbps，甚至最高可以达到100 Mbps，是现在手机做业务传输速率的10 000倍左右。

2.2 灵活

LTE具有极强的智能、灵活、适应的特性，智能技术可以适应分配资源，根据通信中业务流量的大小而变化，信号可以智能化处理，可以适应多种多样的信道环境，都能够正常发出和接收信号。LTE具高度智能化网络，操作方式上和终端设备的智能化设计是其独到之处，功能非常强大。第四代移动通信的智能性比第三代移动通信系统更高，主要是因为4G终端的操作和设计极具智能化可以实现许多意想不到的功能。

2.3 兼容性好

GSM，CDMA和TDMA是目前ITU承认的而且已经有一定规模的移动通信系统标准的三大分支，三大分支的兼容问题也在LTE标准中得到了很大的融合。第四代移动通信系统的特点包括：接口开放、全球漫游、可以跟多种网络互联。第二代平稳过渡顺其自然，终端设备也是多种多样等。

2.4 更高质量多媒体通信的实现

虽然在第三代移动通信系统中也能实现各种多媒体通信，但是第四代移动通信系统由于覆盖范围、造价和通信质量的优势，相比于第三代移动通信系统更加能满足UI支持的高分辨率多媒体服务和高速数据的需要。第四代移动通信系统被称为“多媒体移动通信”，它可以通过宽频的信道传送无线多媒体通信业务，比如：语音和影像等大量信息。第四代移动通信的出现满足了用户数的增加，人们对多媒体的传输速率的需求也得到了提高，通信品质的要求也得到了保障。总言之，第四代移动通信可以容纳十分庞大的用户数，并改善现有通信品质问题，可以达到高速数据传输的要求。

3 4G移动通信的发展趋势

3.1 交互干扰抑制和多用户识别

LTE的组成部分包括：还在开发阶段的交互干扰抑制和多用户识别技术。为了接收高质量信号，LTE在移动电话和基站系统引用交互干扰抑制的方式，因此可以克服一些共信道用户或邻近交互干扰的困难，可以在一定程度上接收到高质量的信号。这样做的优势是可以提高覆盖的范围，并且扩大用户的容量，大大减少网络基础设施的部署，也让服务质量得到了保障。

3.2 重构性自愈网络

智能处理器的采用使得LTE无线网络可处理用户拥塞和告警问题，网络的各部分都使用知识解答装置来解决问题，这样方便纠正网络中出现的问题。

3.3 微微无线电接收器

嵌入式无线电是未来LTE另一个重要的研究点。此技术的采用，可以降低功耗，并且大大降低到目前功耗的1%～10%。

3.4 无线接入网（RAN）

4G的优点较多，比如：大容量、高速度和低比特成本等。设备分集向网络分集发展，电路交换向基于IP分组交换发展是LTE系统RAN的发展趋势。因为IP技术的网络架构的原因，3G，4G，W-LAN、固网之间实现了漫游，并且适用下一代互联网。

4 TD-LTE与FDD-LTE

4.1 TD-LTE

FDD-LTE与TD-LTE都是LTE的TDD模式。按照双工方式的不同，LTE可分为基于TD-SCDMA的TD-LTE和基于WCDMA的FDD-LTE两种。二者在高层和网络方面基本是一致的，其主要差别在于对物理层的不同处理方式。

TD-LTE为同频不同时机制，采用同一频率的不同时隙来区分上下行链路，TDD在时间上不连续，一个时间段由基站发送给移动台，另一时间段由移动台发送给基站。因此，对时间的要求严格，一旦移动台和基站时间不同步，就会造成交叉时隙干扰。

TD-LTE有两点独特的优势：（1）TD-LTE模式的上下行是同时用一个频率的，频带费用比较少，这一点对于国外的运营商而言非常重要。（2）TD-LTE模式更加适合不对称的业务，因为当前的主流业务应用基本上都是下行流量大于上行流量，然而TD-LTE模式的上下行子帧配置完全不同，如果配置的比例为3∶1，那么下行所占用的带宽会远远大于FDD-LTE模式，能够为其提供更为优良的吞吐率，很适合在主流业务中应用。

我国主导模式的国际化通信标准是TD-LTE，它的业务疏导可以在有限的频谱带宽资源之上进行，因为它的技术优势展现出时延、速率、频谱领域全面适应的势态，这正符合全球化移动通信产业长期追求的动机标准。现今TD-LTE产品研发和关键技术项目已经出现全面推进现象，涉及的特定仪器仪表以及终端芯片开始充分交接，一种完整形态的产业链体系逐渐形成。

4.2 FDD-LTE

FDD-LTE为同时不同频机制，采用成对的频率区分上下行链路，上下行频率间必须有保护段，TD-LTE模式无需对称的频率，可以利用零散的频段，因此FDD-LTE支持非对称业务时，频谱利用率大大降低。FDD-LTE在时间上是连续的，可以同时发送和接收数据，而TDD-LTE只能单时间收发。

在TD-LTE系统中，由于上下行信号一致，基站的发送和接收可以共用部分射频单元，从而在一定程度上降低了基站的制造成本。但也正因为TD-LTE上下行信道同频，造成抗干扰性较差，而FDD-LTE可以很好地对抗多普勒频移，对移动性支持能力较强。TD-LTE在时间上是不连续的，它的发射功率时间只有FDD-LTE的一半，因此，在具有相同峰值功率的情况下，TD-LTE的平均功率仅为FDD-LTE的一半，TDLTE基站的覆盖范围也将会比FDD-LTE小一半。也就是说，如果保证TD-LTE和FDD-LTE的覆盖范围相同，TD-LTE就要增大发射功率。

FDD-LTE模式的频段范围非常广，700 MHz～3.6 GHz均能使用。而TD-LTE模式的频率范围比较小，而且大都位于高频率上，不易于应用无线传播。处于TD-LTE模式时，需要比较大的保护带宽来为上下行的阻碍影响提供保障，如此一来便会影响到系统的容量。而FDD-LTE模式的上下行频率是完全独立的，所以系统容量不会受到影响。

无线技术特征在不同频段环境下存在着差异效果，FDD已经成为各类国家广泛应用的系统结构，因为其标准产业化优势比TDD明显要大，这主要体现在终端4G化转换环节中。FDD-LTE技术可以使频谱利用率快速提高和系统容量快速增加同时进行，这是因为它可以使高速数据业务得到有机衔接，通过采取交换技术克制二代发展瓶颈因素。但就必须采取成对频率来实施结构调试以保证此类活动正常进行。这种类型的模式在支撑对称业务活动中，互联网工作分配能够有效地借助于上下行频谱特征，频谱利用率的扩展来源于低上行出现负载反应。因此，FDD-LTE模式优势明显大于TDD-LTE模式。

5 4G的网络优化

5.1 4G新站规划到入网流程

根据工程提交的站点，需要规划出站点的PCI。拿到基本信息，需要核查基站的经纬度、TAC等，可以通过和现网3G站点对比，并通过基站工参信息表来确认站点基本信息的正确性。尤其是边界站点，所在的TAC要和共站3G站点的RNC归属一致。将所有信息核查无误后，提交给工程，创建站点。工程将站点搞好后，提交给开发人员信息，说明站点可以验证。并且需要将周边站点的信息进行外部小区定义，邻区关系会自动增加。一切都确认无误后，就可以提交给单验责任人进行单验，第二天配合前台人员进行新站单验。负责帮忙开闭站点，顺利地结束一个新站的单验。在单验过程中，遇到问题，需要负责处理。经纬度错误，需要及时修改工程经纬度。发现电话无法拨通，需要和工程核实，查找问题原因，是不是回落频点错误，是不是CSFB内部参数的开关没有打开。发现上传下载速率较低，看看是不是调度比较低，是不是上行干扰比较大，是不是信号不好弱覆盖，是不是信号质量不好等等。在DT测试过程中，发现扇区和扇区之间不切换，需要核查内部ANR策略有没有开启。遇到的一些问题都要前后台及时配合，并很好地处理，顺利地完成一个站点的单验工作。每天晚上都需要通过指标看看站点是否正常，不正常需要处理，使其正常后再结束。新站单验结束后，还要时常关注一个新站的指标，发现站点指标差，要及时处理。例如：拥塞、掉话等等。自己可以处理的需要尽快处理，不会的可以向工程人员寻求帮助，处理难点问题。这就是一个4G新站的入网过程。

5.2 4G网络整体优化

4G网络的整体优化，就是对一个区域内的无线信号进行优化。排除4G基站本身的问题，无线环境是很复杂的，有楼房的阻挡，有湖面和河面的反射，有山体的阻挡等。复杂的人为环境和自然环境都对信号产生很大的影响，例如：弱覆盖问题、模三干扰、越区覆盖等。所以，需要对整个片区进行信号的整体优化，使其更合理地覆盖，解决区域内存在的各种问题。优化一般对整个区域进行拉网测试，获得整个区域内最基础的信息。通过对整个区域log的分析，对每个覆盖地方有一个基本的了解。先分析区域内最基本的弱覆盖区域，核查是否是为基站站点断站导致的弱覆盖，还是由于周边高楼大厦或山体等阻挡。如果是断站导致，可以在基站回复后，复测信号得出。如果是周边建筑物阻挡，需要到现场观察，是否可以通过调整基站天线或者整改天线位置来解决弱覆盖问题。如果不行只能通过增加新站来解决。接下来需要分析信号质量问题，解决了信号质量问题，上传和下载的速率才能比较高，才能传输高质量的视频和动画。信号质量不好，基本是由于模三干扰导致的，重新规划基站扇区的PCI就能解决。对于整个网络的信号，最重要的是，整体信号覆盖的合理分配，需要通过长时间的尝试和调整才能将整个区域内的信号覆盖合理化。

6 结语

移动通信领域的再次革命随着4G的到来而展开，作为信息全球化的新领域，LTE能够提供更为舒适与便捷的通信体验。机遇与挑战双至，为了使移动通信领域得到更好的发展，需要积极开展4G的开发和研究，使中国通信行业的发展道路更长远。现在，对于4G移动通信网络的这个基本概念，还没有一个明确的定义，制定的标准和规范，一些标准化组织仍在不断地完善此问题。由于融合了各种无线接入技术，而且LTE也将是一个统一的系统，紧密地连接在一起，而且业务的可携带性以及跨系统的全球漫游得以实现，4G作为新一代的移动通信系统满足了未来市场需求，使人们的个性化通信梦想可以实现。可以相信，4G网络技术将会使人们未来的生活更加美好。

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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

沈俊涛（1984— ），男，江苏镇江。