沈俊濤

（南京華蘇科技有限公司，江蘇 南京 210012）

4G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)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(wǎng)絡(luò)中，或者在不固定的無線平臺(tái)中，4G都可以提供無線網(wǎng)絡(luò)，并且除了通信，還有其他的功能，例如：采集數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程控制、定位等等。

4G；移動(dòng)通信；GSM；OFDM

1 4G移動(dòng)通信簡介

4G即第四代移動(dòng)通信技術(shù)。4G包括3G與WLAN兩部分，它可以提供高質(zhì)量的動(dòng)畫圖像，質(zhì)量清晰度可以比擬高清晰度電視的傳輸質(zhì)量。4G網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)在撥號(hào)上網(wǎng)速度的2 000倍。

2 4G移動(dòng)通信的特點(diǎn)

2.1 具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率

4G研究的初衷是為了滿足人們對(duì)提高數(shù)字電話和其他移動(dòng)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(wǎng)速率。針對(duì)無線移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率來說，第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)僅提供CS業(yè)務(wù)；第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)PS業(yè)務(wù)傳輸速率只是達(dá)到9.6 Kbps，最高也只有32 Kbps；第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)PS業(yè)務(wù)傳輸速率可以達(dá)到2 Mbps；第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)PS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到10 Mbps～20 Mbps，甚至最高可以達(dá)到100 Mbps，是現(xiàn)在手機(jī)做業(yè)務(wù)傳輸速率的10 000倍左右。

2.2 靈活

LTE具有極強(qiáng)的智能、靈活、適應(yīng)的特性，智能技術(shù)可以適應(yīng)分配資源，根據(jù)通信中業(yè)務(wù)流量的大小而變化，信號(hào)可以智能化處理，可以適應(yīng)多種多樣的信道環(huán)境，都能夠正常發(fā)出和接收信號(hào)。LTE具高度智能化網(wǎng)絡(luò)，操作方式上和終端設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)是其獨(dú)到之處，功能非常強(qiáng)大。第四代移動(dòng)通信的智能性比第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)更高，主要是因?yàn)?G終端的操作和設(shè)計(jì)極具智能化可以實(shí)現(xiàn)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(rèn)的而且已經(jīng)有一定規(guī)模的移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的三大分支，三大分支的兼容問題也在LTE標(biāo)準(zhǔn)中得到了很大的融合。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)包括：接口開放、全球漫游、可以跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。第二代平穩(wěn)過渡順其自然，終端設(shè)備也是多種多樣等。

2.4 更高質(zhì)量多媒體通信的實(shí)現(xiàn)

雖然在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中也能實(shí)現(xiàn)各種多媒體通信，但是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)由于覆蓋范圍、造價(jià)和通信質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，相比于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)更加能滿足UI支持的高分辨率多媒體服務(wù)和高速數(shù)據(jù)的需要。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)被稱為“多媒體移動(dòng)通信”，它可以通過寬頻的信道傳送無線多媒體通信業(yè)務(wù)，比如：語音和影像等大量信息。第四代移動(dòng)通信的出現(xiàn)滿足了用戶數(shù)的增加，人們對(duì)多媒體的傳輸速率的需求也得到了提高，通信品質(zhì)的要求也得到了保障?？傃灾?，第四代移動(dòng)通信可以容納十分龐大的用戶數(shù)，并改善現(xiàn)有通信品質(zhì)問題，可以達(dá)到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

3 4G移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 交互干擾抑制和多用戶識(shí)別

LTE的組成部分包括：還在開發(fā)階段的交互干擾抑制和多用戶識(shí)別技術(shù)。為了接收高質(zhì)量信號(hào)，LTE在移動(dòng)電話和基站系統(tǒng)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(zhì)量的信號(hào)。這樣做的優(yōu)勢(shì)是可以提高覆蓋的范圍，并且擴(kuò)大用戶的容量，大大減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署，也讓服務(wù)質(zhì)量得到了保障。

3.2 重構(gòu)性自愈網(wǎng)絡(luò)

智能處理器的采用使得LTE無線網(wǎng)絡(luò)可處理用戶擁塞和告警問題，網(wǎng)絡(luò)的各部分都使用知識(shí)解答裝置來解決問題，這樣方便糾正網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)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(gè)重要的研究點(diǎn)。此技術(shù)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(wǎng)（RAN）

4G的優(yōu)點(diǎn)較多，比如：大容量、高速度和低比特成本等。設(shè)備分集向網(wǎng)絡(luò)分集發(fā)展，電路交換向基于IP分組交換發(fā)展是LTE系統(tǒng)RAN的發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)镮P技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的原因，3G，4G，W-LAN、固網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)了漫游，并且適用下一代互聯(lián)網(wǎng)。

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(wǎng)絡(luò)方面基本是一致的，其主要差別在于對(duì)物理層的不同處理方式。

TD-LTE為同頻不同時(shí)機(jī)制，采用同一頻率的不同時(shí)隙來區(qū)分上下行鏈路，TDD在時(shí)間上不連續(xù)，一個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)，另一時(shí)間段由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送給基站。因此，對(duì)時(shí)間的要求嚴(yán)格，一旦移動(dòng)臺(tái)和基站時(shí)間不同步，就會(huì)造成交叉時(shí)隙干擾。

TD-LTE有兩點(diǎn)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：（1）TD-LTE模式的上下行是同時(shí)用一個(gè)頻率的，頻帶費(fèi)用比較少，這一點(diǎn)對(duì)于國外的運(yùn)營商而言非常重要。（2）TD-LTE模式更加適合不對(duì)稱的業(yè)務(wù)，因?yàn)楫?dāng)前的主流業(yè)務(wù)應(yīng)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(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于FDD-LTE模式，能夠?yàn)槠涮峁└鼮閮?yōu)良的吞吐率，很適合在主流業(yè)務(wù)中應(yīng)用。

我國主導(dǎo)模式的國際化通信標(biāo)準(zhǔn)是TD-LTE，它的業(yè)務(wù)疏導(dǎo)可以在有限的頻譜帶寬資源之上進(jìn)行，因?yàn)樗募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出時(shí)延、速率、頻譜領(lǐng)域全面適應(yīng)的勢(shì)態(tài)，這正符合全球化移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)長期追求的動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)今TD-LTE產(chǎn)品研發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目已經(jīng)出現(xiàn)全面推進(jìn)現(xiàn)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(tài)的產(chǎn)業(yè)鏈體系逐漸形成。

4.2 FDD-LTE

FDD-LTE為同時(shí)不同頻機(jī)制，采用成對(duì)的頻率區(qū)分上下行鏈路，上下行頻率間必須有保護(hù)段，TD-LTE模式無需對(duì)稱的頻率，可以利用零散的頻段，因此FDD-LTE支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率大大降低。FDD-LTE在時(shí)間上是連續(xù)的，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而TDD-LTE只能單時(shí)間收發(fā)。

在TD-LTE系統(tǒng)中，由于上下行信號(hào)一致，基站的發(fā)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?yàn)門D-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(duì)抗多普勒頻移，對(duì)移動(dòng)性支持能力較強(qiáng)。TD-LTE在時(shí)間上是不連續(xù)的，它的發(fā)射功率時(shí)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(huì)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(fā)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(yīng)用無線傳播。處于TD-LTE模式時(shí)，需要比較大的保護(hù)帶寬來為上下行的阻礙影響提供保障，如此一來便會(huì)影響到系統(tǒng)的容量。而FDD-LTE模式的上下行頻率是完全獨(dú)立的，所以系統(tǒng)容量不會(huì)受到影響。

無線技術(shù)特征在不同頻段環(huán)境下存在著差異效果，F(xiàn)DD已經(jīng)成為各類國家廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠錁?biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì)比TDD明顯要大，這主要體現(xiàn)在終端4G化轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中。FDD-LTE技術(shù)可以使頻譜利用率快速提高和系統(tǒng)容量快速增加同時(shí)進(jìn)行，這是因?yàn)樗梢允垢咚贁?shù)據(jù)業(yè)務(wù)得到有機(jī)銜接，通過采取交換技術(shù)克制二代發(fā)展瓶頸因素。但就必須采取成對(duì)頻率來實(shí)施結(jié)構(gòu)調(diào)試以保證此類活動(dòng)正常進(jìn)行。這種類型的模式在支撐對(duì)稱業(yè)務(wù)活動(dòng)中，互聯(lián)網(wǎng)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(kuò)展來源于低上行出現(xiàn)負(fù)載反應(yīng)。因此，F(xiàn)DD-LTE模式優(yōu)勢(shì)明顯大于TDD-LTE模式。

5 4G的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

5.1 4G新站規(guī)劃到入網(wǎng)流程

根據(jù)工程提交的站點(diǎn)，需要規(guī)劃出站點(diǎn)的PCI。拿到基本信息，需要核查基站的經(jīng)緯度、TAC等，可以通過和現(xiàn)網(wǎng)3G站點(diǎn)對(duì)比，并通過基站工參信息表來確認(rèn)站點(diǎn)基本信息的正確性。尤其是邊界站點(diǎn)，所在的TAC要和共站3G站點(diǎn)的RNC歸屬一致。將所有信息核查無誤后，提交給工程，創(chuàng)建站點(diǎn)。工程將站點(diǎn)搞好后，提交給開發(fā)人員信息，說明站點(diǎn)可以驗(yàn)證。并且需要將周邊站點(diǎn)的信息進(jìn)行外部小區(qū)定義，鄰區(qū)關(guān)系會(huì)自動(dòng)增加。一切都確認(rèn)無誤后，就可以提交給單驗(yàn)責(zé)任人進(jìn)行單驗(yàn)，第二天配合前臺(tái)人員進(jìn)行新站單驗(yàn)。負(fù)責(zé)幫忙開閉站點(diǎn)，順利地結(jié)束一個(gè)新站的單驗(yàn)。在單驗(yàn)過程中，遇到問題，需要負(fù)責(zé)處理。經(jīng)緯度錯(cuò)誤，需要及時(shí)修改工程經(jīng)緯度。發(fā)現(xiàn)電話無法撥通，需要和工程核實(shí)，查找問題原因，是不是回落頻點(diǎn)錯(cuò)誤，是不是CSFB內(nèi)部參數(shù)的開關(guān)沒有打開。發(fā)現(xiàn)上傳下載速率較低，看看是不是調(diào)度比較低，是不是上行干擾比較大，是不是信號(hào)不好弱覆蓋，是不是信號(hào)質(zhì)量不好等等。在DT測(cè)試過程中，發(fā)現(xiàn)扇區(qū)和扇區(qū)之間不切換，需要核查內(nèi)部ANR策略有沒有開啟。遇到的一些問題都要前后臺(tái)及時(shí)配合，并很好地處理，順利地完成一個(gè)站點(diǎn)的單驗(yàn)工作。每天晚上都需要通過指標(biāo)看看站點(diǎn)是否正常，不正常需要處理，使其正常后再結(jié)束。新站單驗(yàn)結(jié)束后，還要時(shí)常關(guān)注一個(gè)新站的指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)站點(diǎn)指標(biāo)差，要及時(shí)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(huì)的可以向工程人員尋求幫助，處理難點(diǎn)問題。這就是一個(gè)4G新站的入網(wǎng)過程。

5.2 4G網(wǎng)絡(luò)整體優(yōu)化

4G網(wǎng)絡(luò)的整體優(yōu)化，就是對(duì)一個(gè)區(qū)域內(nèi)的無線信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化。排除4G基站本身的問題，無線環(huán)境是很復(fù)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(fù)雜的人為環(huán)境和自然環(huán)境都對(duì)信號(hào)產(chǎn)生很大的影響，例如：弱覆蓋問題、模三干擾、越區(qū)覆蓋等。所以，需要對(duì)整個(gè)片區(qū)進(jìn)行信號(hào)的整體優(yōu)化，使其更合理地覆蓋，解決區(qū)域內(nèi)存在的各種問題。優(yōu)化一般對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行拉網(wǎng)測(cè)試，獲得整個(gè)區(qū)域內(nèi)最基礎(chǔ)的信息。通過對(duì)整個(gè)區(qū)域log的分析，對(duì)每個(gè)覆蓋地方有一個(gè)基本的了解。先分析區(qū)域內(nèi)最基本的弱覆蓋區(qū)域，核查是否是為基站站點(diǎn)斷站導(dǎo)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(dǎo)致，可以在基站回復(fù)后，復(fù)測(cè)信號(hào)得出。如果是周邊建筑物阻擋，需要到現(xiàn)場(chǎng)觀察，是否可以通過調(diào)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(hào)質(zhì)量問題，解決了信號(hào)質(zhì)量問題，上傳和下載的速率才能比較高，才能傳輸高質(zhì)量的視頻和動(dòng)畫。信號(hào)質(zhì)量不好，基本是由于模三干擾導(dǎo)致的，重新規(guī)劃基站扇區(qū)的PCI就能解決。對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)，最重要的是，整體信號(hào)覆蓋的合理分配，需要通過長時(shí)間的嘗試和調(diào)整才能將整個(gè)區(qū)域內(nèi)的信號(hào)覆蓋合理化。

6 結(jié)語

移動(dòng)通信領(lǐng)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(lǐng)域，LTE能夠提供更為舒適與便捷的通信體驗(yàn)。機(jī)遇與挑戰(zhàn)雙至，為了使移動(dòng)通信領(lǐng)域得到更好的發(fā)展，需要積極開展4G的開發(fā)和研究，使中國通信行業(yè)的發(fā)展道路更長遠(yuǎn)?，F(xiàn)在，對(duì)于4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的這個(gè)基本概念，還沒有一個(gè)明確的定義，制定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，一些標(biāo)準(zhǔn)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(shù)，而且LTE也將是一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，緊密地連接在一起，而且業(yè)務(wù)的可攜帶性以及跨系統(tǒng)的全球漫游得以實(shí)現(xiàn)，4G作為新一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)滿足了未來市場(chǎng)需求，使人們的個(gè)性化通信夢(mèng)想可以實(shí)現(xiàn)。可以相信，4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)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(zhèn)江。