【正文】 目前推出的產(chǎn)品和局部范圍內(nèi)的 4G網(wǎng)絡(luò)，也只能是算作一個(gè)剛剛萌芽的起點(diǎn)，要真正在全22 球范圍內(nèi)實(shí)行，也需要時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)的不斷積累才能實(shí)現(xiàn)突破。這款外形奇特的概念手機(jī)是由三名設(shè)計(jì)者共同設(shè)計(jì)出來(lái)的。 （ 3） 容量受限問(wèn)題 這個(gè)問(wèn)題主要是由于不斷增加的用戶(hù)和有限的系統(tǒng)容量造成的。 4G通信要求終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作加油更高的智能化，通信設(shè)備須開(kāi)放接口，能支持多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)中包含的網(wǎng)元有： IPBTS，即 IP基站，負(fù)責(zé)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)層的大部分功能； IP服務(wù)器負(fù)責(zé)處理網(wǎng)元之間的信令交互；網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)IP接入網(wǎng)和 IP核心網(wǎng)之間的互聯(lián)。這一技術(shù)能有效地抗多徑引起的符號(hào)間串?dāng)_ (ISI),并具有頻率分集的優(yōu)點(diǎn) ,在移動(dòng)通信領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。 MIMO 天線原理如下圖： 發(fā) 射 天 線 接 收 天 線 圖 61 MIMO 天線系統(tǒng)原理 MIMO可以抗多徑衰落，但存在頻率選擇性衰落的缺點(diǎn)。但是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)還存在不少問(wèn)題，比如如何快速獲取自己需要的信息，如何更好的為用戶(hù)提供服務(wù)而不是騷擾，如何在不同的終端之間更好的協(xié)同工作，解決這些問(wèn)題即是 4G 網(wǎng)絡(luò)的要求。 3G 網(wǎng)絡(luò)給“醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程服務(wù)”提供高速的網(wǎng)絡(luò)多媒體傳輸，再加上分布式數(shù)據(jù)管理和集成信息平臺(tái)，為醫(yī)患之間提供高質(zhì)量的無(wú)損壞的醫(yī)學(xué)影像傳輸。影響定位精度的主要因素有： 1. 多徑傳播； 2. NLOS 傳播； 3. CDMA 多址接入干擾； 4. 參與定位的基站數(shù)； 5. 幾何精度因子。電波到達(dá) 時(shí)間定位技術(shù)通過(guò)測(cè)量目標(biāo)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的無(wú)線電波信號(hào)直線到達(dá)基站的時(shí)間，根據(jù)電磁波在空中的傳播速度可以計(jì)算出目標(biāo)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與基站之間的距離，即移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位于以基站為圓心的傳播距離為半徑的圓上，根據(jù)至少三個(gè)基站的園的交點(diǎn)，就能定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的物理位置。其精度的局限性主要由于受到天線的安裝可能傾斜、基站的扇形特性、無(wú)線電系統(tǒng)的變化以及物理環(huán)境、車(chē)輛等諸多因素的影響，很難建立精確反映服務(wù)范圍內(nèi)無(wú)線電波的傳播模型造成的。 4. 同步 技術(shù)。如圖 2 為 TDSCDMA 的靈活分配正反向話(huà)務(wù)信道的示例圖。 MN 發(fā)送的分組數(shù)據(jù)直接根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的 IP 路由，不需要經(jīng)過(guò) HA。 CDMA2020 概述與移動(dòng) IP 技術(shù) CDMA2020 是一種兼容 IS95 的寬帶 CDMA 技術(shù)。語(yǔ)音通訊系統(tǒng)通常采用功率控制技術(shù)以抵消信道衰弱對(duì)于通訊速率的影響，以保證穩(wěn)定的速率。這無(wú)法與 CDMA2020 1X EVDO 的 的峰 值速率和300kbps~500kbps 寬帶服務(wù)的平均下載速率相媲美。這三種技術(shù)都采用的 CDMA 技術(shù)，各有優(yōu)劣，總體水平相當(dāng)。 2. 高頻譜效率。在防盜監(jiān)控方面，系統(tǒng)主要是通過(guò)本身集成的重力加速度傳感器來(lái)獲取設(shè)備受到加速度的變化，并通過(guò)一系列的算法，來(lái)判斷設(shè)備是否被盜，一旦檢測(cè)到目標(biāo)有被移動(dòng)的行為，立即向用戶(hù)通過(guò) GPRS 發(fā)送被盜警報(bào)，提醒用戶(hù)作出下一步行動(dòng)。采用掉線參照機(jī)制，可以選擇 GPRS 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的網(wǎng)關(guān)或路由器作為無(wú)線參照點(diǎn)，測(cè)試時(shí)使用 ICMP 協(xié)議中的 PING 操作。在實(shí)際應(yīng)用中，可以使用公網(wǎng)靜態(tài) m、動(dòng)態(tài)域名解析、 SMS 通訊、 APN 專(zhuān)線接入等組網(wǎng)方案。 GSM RF Um 接口的物理層為射頻接口部分，而邏輯鏈路層則負(fù)責(zé)提供空中接口的各種邏 輯信道。 對(duì) BSSGP 進(jìn)行了規(guī)范。 邏輯鏈路控制（ LLC） LLC 是一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程 HDLC 的無(wú)線鏈路協(xié)議，能夠提供高可靠的加密邏輯鏈路。 UDP 提供防護(hù) GTP PDU 受到破壞的 功能。如圖 42 所示。 1993年 7 月， TIA 批準(zhǔn)了 CDMA IS95 標(biāo)準(zhǔn)。最后再經(jīng)過(guò)射頻濾波器送至天線發(fā)射出去。 交織實(shí)際上是把一個(gè)消息塊原來(lái)連續(xù)的比特按一定規(guī)則分開(kāi)發(fā)送傳輸，即在傳送過(guò)程中原來(lái)的連續(xù)塊變成不連續(xù)，然后形成一組交織后的發(fā)送消息塊，在接收端對(duì)這種交織信息塊復(fù)原（解交織）成原來(lái)的信息塊。 4 GMSK 調(diào)制 GMSK 是一種特殊的數(shù)字 FM 調(diào)制方式。所有頻段相鄰兩頻道的間隔都為 200kHz，并且采用等間隔頻道配置方法。由于FDMA 技術(shù)的每信道占用一個(gè)載頻，相對(duì)寬帶較窄，故通常在窄帶系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)中激戰(zhàn)復(fù)雜龐大，易產(chǎn)生信道間的互調(diào)干擾；可以用帶通濾波器來(lái)限制鄰道干擾；越區(qū)切換復(fù)雜；模擬調(diào)制，故保密性差，容易被第三方竊聽(tīng)；提供業(yè)務(wù)單一，只能實(shí)現(xiàn)話(huà)務(wù)；受傳輸寬帶限制，不能進(jìn)行長(zhǎng)途漫游；傳輸速率低，只有~10kb/s。這種手機(jī)有多種制式，如 NMT、 AMPS、 TACS，但是基本上使用頻分復(fù)用方式，只能進(jìn)行語(yǔ)音通信，收訊效果不穩(wěn)定，且保密性不足，無(wú)線寬帶利用不充分。因?yàn)樵诰S護(hù)、重新安排或出故障時(shí)，假如一個(gè)節(jié)點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)中斷開(kāi)，臨近它的節(jié)點(diǎn)可以迅速地重新配置它們的信息列表并重新計(jì)算路徑，以便 在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時(shí)，保持信息流量。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)智能保留在了每一個(gè)接入點(diǎn)，所以不需要集中式交換機(jī)，而只需要智能計(jì)入點(diǎn)和 網(wǎng)絡(luò)處理器、交換能力和系統(tǒng)軟件。 （ BTS） 基站是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中重要組成部分。 2. 時(shí)分多址接入（ TDMA） 時(shí)分多址技術(shù)與頻分多址很相似，它是把發(fā)送的時(shí)間按照一定的時(shí)間間隔劃分成多 個(gè)區(qū)域，每個(gè)設(shè)備分配一個(gè)固定的時(shí)間片，所有設(shè)備進(jìn)行輪轉(zhuǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。每一個(gè)小區(qū)擁有一個(gè)基站，這個(gè)基站負(fù)責(zé)接受和傳輸在它覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)站點(diǎn)的信號(hào)。滿(mǎn)足多 媒體業(yè)務(wù)的要求，從而為用戶(hù)提供更經(jīng)濟(jì)、內(nèi)容更豐富的無(wú)線通信服務(wù)。它是2G 邁向 3G 的銜接性技術(shù)。第一代移動(dòng)通信技術(shù)存在著很多不足之處，比如容量小，制式太多并且互不兼容，保密性不夠好，通話(huà)質(zhì)量差，無(wú)法提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，無(wú)法漫游等。為了更有效地利用有限的頻譜資源，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了在移動(dòng)通信發(fā)展史上具有里程 碑意義的 AMPS， 它為移動(dòng)通信系統(tǒng)在全球的廣泛應(yīng)用開(kāi)辟了新的道路。最初美國(guó)Purdue 大學(xué)學(xué)生發(fā)明 了工作頻率為 2MHz 的無(wú)線電接收機(jī)，并很快在底特律的警察局的車(chē)載無(wú)線電系統(tǒng)中投入使用，這成為了世界上首個(gè)可以有效工作的移動(dòng)通信系統(tǒng)； 20 世紀(jì) 30 年代初，第一部調(diào)幅制式的雙向移動(dòng)通信系統(tǒng)在美國(guó)新澤西的警察局投入使用； 20 世紀(jì) 30 年代末，第一部調(diào)頻制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)誕生，實(shí)驗(yàn)表明調(diào)頻制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)要比調(diào)幅制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)更加有效?？紤]到使用WiFi 熱點(diǎn)接入到因特網(wǎng)中的距離等因素的限制，于是人們把目光投向了蜂窩網(wǎng)絡(luò)。 由于蜂窩電話(huà)在世界范圍內(nèi)很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，研究人員就提出新的想法。在隨后的 10 幾年間，調(diào)頻制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)占據(jù)主導(dǎo)地位，也是在這個(gè)時(shí)期中，通信實(shí)驗(yàn)和電磁波傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)等工作完成了，在短波波段上實(shí)現(xiàn)了小容量專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)。 沖 80 年代中期開(kāi)始，移動(dòng)通信蓬勃發(fā)展，走向成熟，開(kāi)發(fā)了新一代的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。 第二代移動(dòng)通信技術(shù)（ 2G） 第二代的移動(dòng)通信技術(shù)比第一代在性能方面有很大的提 升，采用了數(shù)字時(shí)分多址（ TDMA）技術(shù)和碼分多址（ CDMA）技術(shù)。 HSCSD， WAP， EDGE，藍(lán)牙， EPOC 等技術(shù)都是 技術(shù)。但第三代移動(dòng)通信仍是基于地面、標(biāo)準(zhǔn)不同的區(qū)域性通信系統(tǒng)。而基站覆蓋小區(qū)的面積考慮了很多因素，例如基站傳輸能力，移動(dòng)站點(diǎn)傳輸能力，小區(qū)中建筑的構(gòu)成，以及基站天線高度等。 3. 碼分多址接入（ CDMA） 通過(guò)擴(kuò)頻技術(shù)，碼分多址接入將調(diào)制和多址接入結(jié)合在一起，以此來(lái)獲得一定程度的信息效率和保護(hù)。一方面，基站通過(guò)空中接口提供了與移動(dòng)設(shè)備的物理連接；另一方面，基站通過(guò)有線的鏈接擴(kuò)展到更加廣闊的區(qū)域中去。 網(wǎng)絡(luò)在蜂窩結(jié)構(gòu)中相互連接時(shí)，首先，節(jié)點(diǎn)的自我發(fā)現(xiàn)功能必須確定它們是作為無(wú)線設(shè)備的接入點(diǎn)來(lái)服務(wù)，還是作為來(lái)自另一節(jié)點(diǎn)的信息量的骨干網(wǎng)來(lái)服務(wù)，或者兩項(xiàng)功能都具備。這種自我恢復(fù)的特性或糾錯(cuò)能力，是蜂窩結(jié)構(gòu)與集線器輻射網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別所在。此類(lèi)手機(jī)的通話(huà)是鎖定在一定頻率內(nèi)的，所以使用可調(diào)電臺(tái)就可以竊聽(tīng)通話(huà)。 所以，第一代移動(dòng)通信技術(shù)作為 20 世紀(jì) 80 年代到 90 年代初的產(chǎn)物已經(jīng)完成了任務(wù)推出了歷史舞臺(tái)。 2 頻率復(fù)用 目前， GSM 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方式采用小區(qū)制，即蜂窩系統(tǒng)，它把整個(gè) GSM 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)分成若干個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)基站，負(fù)責(zé)本小區(qū)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制，同時(shí)又在 MSC 的統(tǒng)一控制下實(shí)現(xiàn)小區(qū)間移動(dòng)用戶(hù)的通信以及與市話(huà)用戶(hù)間的通信。調(diào)制速率為 千波特。采用 交織技術(shù)后，如果傳送過(guò)程中某塊消息丟失，在恢復(fù)后實(shí)際上只丟失每個(gè)信息塊的一部分，而不至于全部丟失，采用編碼技術(shù)后就很容易恢復(fù)那些被丟失的消息。接收機(jī)根據(jù)跳頻同步信號(hào)和跳頻序列確定接收頻率，把相應(yīng)的跳頻后信號(hào)接收下來(lái)，進(jìn)行解調(diào)。 IS95 主要是一個(gè)無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)，基于IS95 無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以使用像 DAMPS 之 類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，這在 IS95網(wǎng)絡(luò)中是很普通的，需要強(qiáng)調(diào)的是 IS95 可以同樣用于像 GSM 一樣的網(wǎng)絡(luò)，所不同的僅僅是無(wú)線接口不一樣。 GPRS 隧道協(xié)議（ GTP） GPRS 骨干網(wǎng)中 GSN 間的用戶(hù)數(shù)據(jù)和信令 利用 GTP 進(jìn)行隧道傳輸。 9 圖 42 GPRS 傳輸協(xié)議平臺(tái) IP 這是 GPRS 骨干網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用以用戶(hù)數(shù)據(jù)和控制信令的選路。 LLC 層負(fù)責(zé)從高層 SNDC 層的 SNDC 數(shù)據(jù)單元上形成 LLC 地址、幀字段，從而生成完整的 LLC 幀。 10 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（ NS） 這個(gè)層傳輸 BSSGP PDU。 GSM 空中接口的載頻帶寬為 200 kHz，一個(gè)載頻分為 8 個(gè)物理信道。根據(jù)用戶(hù)需求和應(yīng)用環(huán)境的不同，可以選擇合適的方案進(jìn)行組網(wǎng)和規(guī)劃。啟用掉線參照設(shè)置，模塊上線后，會(huì)自行依照設(shè)定的周期 PING參照點(diǎn)，并通過(guò)測(cè)試結(jié)果確定是否進(jìn)行掉線復(fù)位處理。追蹤定位功能則是指用戶(hù)在得知設(shè)備被盜后，通常來(lái)不及做出及時(shí)的制止，在設(shè)備被挪動(dòng)到另外一個(gè)地方的時(shí)候，啟動(dòng)系統(tǒng)所具有的 GPS 功能，對(duì)被盜的設(shè)備進(jìn)行追蹤定位，以便于用戶(hù)找回被盜設(shè)備。 3. 高保密性、低成本、低功耗和小體積。 WCDMA、 CDMA2020 和 TDSCDMA三大技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的比較如表 51 所示。 HSDPA（高速下行分組接入）技術(shù)提高了 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)的下行數(shù)據(jù)傳輸速率，其理論最大值為 。 HSDPA 不是去14 改善信道狀況，而是根據(jù)信道的情況動(dòng)態(tài)調(diào)整通訊速率。在從 IS95 向 CDMA2020 過(guò)度是采用碼聚集技術(shù)，由原來(lái)的一個(gè)用戶(hù)分配單碼道變成一個(gè)用戶(hù)分配多個(gè)碼道（多達(dá) 8 個(gè)碼道）以提高傳輸速率并實(shí)現(xiàn)上下行的不對(duì)稱(chēng)數(shù)據(jù)傳輸。在 HA與處于外地網(wǎng) 的 MN通訊時(shí)，可以不通過(guò) FA 也可以通過(guò) FA。 15 ↑↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓↓↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑1 上 行 / 6 下 行（ 文 件 下 載 、I n t e r n e t 瀏 覽 等 ）對(duì) 稱(chēng) 結(jié) 構(gòu) （ 語(yǔ)音 呼 叫 等 ）6 上 行 / 1 下 行（ 上 傳 文 件 等 ）5 m s5 m s5 m s 圖 52 話(huà)務(wù)信道分配示例 中國(guó)的頻率分配與 TDSCDMA 的可用頻段如圖 53 所示： 4 0M H z6 0 M H z3 0M H z1 5M H z8 5 M H z 6 0 M H z1 8 8 0 1 9 2 0 1 9 8 0 2 0 1 0 2 0 2 5 2 1 1 0 2 1 7 0T D D F D D 衛(wèi) 星 T D D 空 F D D圖 53 TDSCDMA 的可 用頻段 其中，頻段 A： 18801920MHz，按照每波道 可提供 25 個(gè)頻道；頻段B： 20202025MHz，按照每波道 可提供 9 個(gè)頻道。實(shí)現(xiàn)可靠的幀同步、符號(hào)同步、擾碼同步和 PN 碼同步。 2. 基于電波到達(dá)入射角（ AOA）的定位技術(shù)； AOA 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依賴(lài)與陣列天線的使用。但是，這種技術(shù)要求基站知道移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)的時(shí)間，并且要求基站與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)有非常精確的時(shí)鐘與時(shí)鐘同步技術(shù)。 基于 3G 的安防系統(tǒng) 在安防系統(tǒng)中引入 3G 技術(shù)，能夠大大方便和有效的幫助我們對(duì)家庭或者企業(yè)進(jìn)行安全監(jiān)控。只要在有 3G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的城鄉(xiāng)或農(nóng)村，通過(guò)手機(jī)就能與專(zhuān)家進(jìn)行交流，除了文字和語(yǔ)音的溝通，醫(yī)生更能通過(guò)患者實(shí)時(shí)視頻來(lái)做出更精確的診斷。 4G 通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 目前有幾種技術(shù)正在競(jìng)爭(zhēng)成為第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)最終 采用的技術(shù)。如果在 OFDM的基礎(chǔ)上合理開(kāi)發(fā)空間資源，也就是 MIMO+OFDM，就可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。 全 IP（ AllIP）網(wǎng)絡(luò) 全 IP移動(dòng)通信網(wǎng) (A11． p Mobile Network)是因特網(wǎng)