电子技术课程设计报告3G网络技术与4G网络技术比较.docx

河南机电布等专和等假 电子技术课程设计报告设计课题：3G网络技术与4G网络技术比较目录摘要 1前言 1第1章3G 11. 1 3G移动通信系统的概念 11.2 3G的技术标准 11.3 3G向4G演化的原因 2第2章4G 32. 1 4G移动通信系统的概念 32.2 4G的核心技术2. 3 4G的特征 32. 4 4G的关键技术指标 42. 54G技术发展特征及趋势分析 4第3章3G与4G的比较 42.1 系统参数的比较 42.2 通信格局的变化 53. 3 核心技术的不同 63.4 4G中的新技术 6结束语 7参考文献 73G和4G的技术比较摘要：在移动通信领域，每20年就发生一次革命性的变化移动通信技术从第一代 演进到现今的第三代，以及处于实验阶段的笫四代移动通信的发展大致经历三个发展阶 段移动通信已然成为当代通信领域发展潜力最大、市场前景最广的热点技术本文首 先讨论了 3G以及3G中的三大技术主流制式，并在3G到4G的演进进程做出简要的比较 分析第四代移动通信系统(4G)是多种无线技术的综合系统，它融合了现有第三代移动 系统(3G)的增强型技术，集3G网络技术和无线LAN系统为一体。

在4G的叙述中，首先 简述了 4G的特点，分析讨论了 4G通信系统的技术目标及关键技术的发展现状，然后对 4G和3G的体系结构、系统参数、关键技术、移动性管理和安全策略等进行了比较研究, 对4G的研究和建设具有一定的参考价值关键词：3G： 4G；关键技术；比较,,1 1 ■刖百从20世纪80年代中期第一代模拟移动通信系统商用开始至今,短短的十几年间经历 了 90年代初第二代数字移动通信系统(2G)从萌芽到完善的整个发展过程,直至今天人们 对第三代移动通信系统(3G)的商用开发,足以证明移动通信的发展速度势不可挡3G的出 现使移动通信前进了一大步，相对于2G,它能够提供更大的容量、更佳的通信质量并且支 持多媒体应用但是3G系统尚有很多需要改进的地方,例如：(1)缺乏全球统一标准;(2)所采用的语音交换架构仍承袭了第二代(2G)的电路交换，而不是纯IP方式；(3) 流媒体(视频)的应用不尽人意；(4)数据传输率也只接近于普通拨号接入的水平，更赶 不上xDSL等3G面临的致命缺点就是移动无线接入网络的空中接口标准不统一所以，制 定一个针对IP多媒体业务的4G移动通信系统,提出相关新的理论,应用新的技术，已被许 多国家提上议事日程［1］。

相对于3G而言，第四代移动通信系统(4G)在技术和应用上将 有质的飞跃，而不仅仅是在第三代移动通信的基础上再加上某些新的改进技术第1章3G1.13G移动通信系统的概念3G(3rd Generation)指第三代移动通信技术，与前两代系统相比，第三代移动通信系统 的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务，其传输速率在高速移动环境中支持 144kb/s,步行慢速移动环境中支持384kb/s,静止状态下支持2Mb/s其设计目标是为了提 供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量，而且要能在全球范围内更好地实现无缝 漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务，同时也要考虑与已有第二代 系统的良好兼容性目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种：WCDMA、CDMA2000与 TD-SCDMAo1.23G的技术标准 1. 2. 1MC-CDMA (CDMA2000)MC-CDMA (CDMA2000)由美国提出，是由IS-95系统演进而来的，并向下兼容IS-95系统 IS-95系统是世界上最早的CDMA移动系统，已经在世界范围内进行了 10多年的实验和运营, 现已被证明是十分稳定MC-CDMA (CDMA2000)系统继承了 IS-95系统在组网、系统优化方面 的经验，并进一步对业务速率进行了扩展，同时通过引入一些先进的无线技术，进一步提升 系统容量。

在核心网络方面，它继续使用IS-95系统的核心网作为其电路域来处理电路型业 务，如语音业务和电路型数据业务，同时在系统中增加分组设备(PDSN和PCF)来处理分组 数据业务因此在建设MC-CDMA (CDMA2000)系统时，原有的IS-95的网络设备可以继续使 用，只要新增加分组设备即可在基站方面，由于IS-95与IX的兼容性，可以作到仅更新信 道板并将系统升级为CDMA2000-IX基站在我国，联通公司在其CDMA网络建设中就采用了这 种升级方案1.2.2 DS-CDMA (WCDMA)DS-CDMA (WCDMA)由日本和欧洲提出，随着标准化工作的展开，在此系统中逐渐引入了 连续导引信号，使得终端系统得到简化现在DS-CDMA (WCDMA)将连续导引信道和不连续导 引信号的方式都保留在标准中，具体使用哪种方式可以由厂家自行决定从事DS-CDMA(WCDMA) 标准研究和设备开发的厂商很多，其中包括诺基亚、摩托罗拉、西门子、NEC、阿尔卡特等等, 因此造成的投资比较分散，技术问题没有得到集中解决，这乂给未来移动通信系统互联互通 造成较多问题DS-CDMA (WCDMA)系统每个载波占用5MHz带宽，每个运营商在布置系统时仅能使用2-3 个载波，因此CDMA在初始设计时，即考虑在同一个教波内支持其中的一个子集，这就进一步 增加了互联互通的难度和复杂程度。

还有就是DS-CDMA (WCDMA)的主要运营商将会出自现在 的GSM运营商，对于GSM运营商来说，理想的演进方式是GSM-GPRS-WCDMA,即首先通过GPRS 建立全新的分组域核心网络，再引入WCDMA提高速率，但是由于GPRS在近期的实验结果不很 好，因此对WCDMA的推广会产生一定影响同时由于WCDMA在开发中问题较多，使得WCDMA 的商用计划一再推迟，所有这些问题使WCDMA已不像前两年那样被广泛看好如果WCDMA不 能尽快进入运营阶段，也不能排除GSM运营商直接采用HDR无线技术提供分组数据业务，并 过渡到全面使用CDMA2000技术的可能1.2.3 TD-SCDMATD-SCDMA是由我国在SCDMA技术上提出的一种TDD技术方案，并希望能够用于支持从微 微蜂窝到宏蜂窝的各种应用环境在TD-SCDMA中，使用了大量的先进技术，如智能天线技术 和联合检测技术等同其它技术相比，TD-SCDMA技术有两大优势，其一，它采用智能天线和 低码速率，频谱利用率高，能够解决高人口密度地区频率资源紧张的问题，并在互联网浏览 等非对成移动数据和视频点播等多媒体业务方面优势突出TD-SCDMA的基站天线是一个智能 化的天线阵，能够自动确定并跟踪的方位，发射波束始终对准方向，这样可以降低 基站的发射功率，从而降低运营成本；其二，TD-SCDMA技术采用软件无线电技术，可使运营 商在增加业务时.，能在同一硬件平台上利用软件处理基站信号，也就是只要加载不同的软件 就可以实现不同的业务。

1.3 3G向4G演化的原因经ITU认可的3G标准有WCDMA. CDMA2000和TD—SCDMA虽然3G和2G相比，有很多优 点，但是3G还是存在着很多不尽人意的地方，如：3G缺乏全球统一的标准；3G所采用的语 音交换架构仍承袭了 2G系统的电路交换，而不是纯IP的方式；3G的业务提供和业务管理不 够灵活；流媒体(视频)的应用不尽如人意；3G的高速数据传输不成熟，接入速率有限；安全 方面存在算法过多、认证协议容易被攻山-等安全缺陷伴随着无线技术的种类越来越多， 迫切需要将这些无线技术整合到一个统一的网络环境中去，这就是正在形成的超三代移动通 信系统(B3G)通信系统和未来的4G通信系统B3G和4G通信系统将是未来提供宽带接人，全 球无缝漫游和无处不在的数据，语音业务等方嚼的最合适和最好的技术圆［2］第2章4G2.1 4G移动通信系统的概念4G也称为Beyond3G（B3G）,是多种无线技术的综合系统它融合了现有3G的增强型技术, 集3G网络技术和无线LAN系统为一体4G包含很多目前正在使用以及今后即将使用的无线 技术这里所说的无线技术不仅指利用新频带和新技术的新一代移动通信,还包括现行的移动 通信（2G及3G） , IEEE802. 11等无线LAN以及蓝牙等近距离通信技术，此外还把数字广播电视 纳入视野。

4G除了继续依赖3G标准组织已发展的多项新技术和标准（如OFDM MIMO、IP核 心网、开发业务架构及IPv6等）并加以延伸外，其规划还必须满足整体系统架构能够由3G 平滑演进到4G的要求2.2 4G网络的研究及其应用目前，国际上主流的4G技术主要是LTE-Advanced和802. 16m两种技术，TD-LTE技术方 案属于LTE-Advanced技术LTE-Advanced得到国际主要通信运营企业和制造企业的广泛支 持法国电信、德国电信、美国AT&T、日本NTT、韩国KT、中国移动、爱立信、诺基亚、华 为、中兴等明确表态支持LTE-Advanced802. 16m也获得部分芯片、网络产品制造企业如英 特尔、思科等的联合推荐国际电信联盟确定LTE-Advanced和802. 16m为4G国际标准候选技术工信部表示，这 必将对未来4G国际标准和产业发展产生重大影响根据工作计戈IJ,国际电信联盟下一步将对两种候选技术进行分析评估和试验验证，并于 2010年10月最终决定4G国际标准4G核心技术4G通信系统的这些特点，决定了它将采用一些不同于3G的技术对于4G中将使用的核 心技术，业界并没有太大的分歧。

总结起来，有以下几种正交频分复用（OFDM）技术OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想就是在频域内将给定信道分成许 多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输尽管总的信 道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的 是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间 的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收 机软件无线电软件无线电的基本思想是把尽可能多的无线及个人通信功能通过可编程软件来实现，使其成 为一种多工作频段、多工作模式、多信号传输与处理的无线电系统也可以说，是一种用软 件来实现物理层连接的无线通信方式智能天线技术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，是未来移动通信 的关键技术智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户 信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑 制干扰信号的目的这种技术既能改善信号质量乂能增加传输容量多输入多输出(MIMO)技术MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线, 能够有效地将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。

信息论已经证明， 当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰 落和噪声性能，从而获得巨大的容量在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数 据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术基于IP的核心网4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络，可以实现不同网络间的无缝互联 核心网独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的IP业务，能同已有的核心网和PSTN 兼容核心网具有开放的结构，能允许各种空中接口接入核心网；同时核心网能把业务、控 制和传输等分开采用IP后，所采用的无线接入方式和协议与核心网络(CN)协议、链路层是 分离独立的IP与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有。