【正文】 23 參考文獻(xiàn) [1] Ajay R Mishra 等著 ,胡建村 ... [等 ]譯 , Mishra, Ajay R., 蜂窩網(wǎng)絡(luò)高級規(guī)劃與優(yōu)化 2G/? 向 4G 的演進(jìn) [M],機械工業(yè)出版社 ,2020 [2] (芬 ) Ajay R. Mishra)著 ,中京郵電通信設(shè)計院無線通信研究所譯 ,蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化基礎(chǔ) [M], 北京 ,機械工業(yè)出版社 ,2020 [3] 韓斌杰 .杜新顏 .張建斌 ,GSM 原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 (第二版 ） [M],機械工業(yè)出版社 , 2020 [4] 張玉艷 ,于翠波編著 , 移動通信 [M],人民郵電出版社 ,2020 [5] 趙亮，黎峰 , GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用 ,計算機工程與設(shè)計 [J] [6] 申桑 ,武林 ,陳貽國 ,譚黎 , 基于 3G 網(wǎng)絡(luò)的智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng) [J], 科學(xué)發(fā)展 [7] 呂曉娟 ,王瑞，鈕振偉，王開平，呂勇強，陳渝 ,基于 3G 技術(shù)的醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)研究與應(yīng)用 [J], 解放軍醫(yī)院管理雜志 , [8] 馬麗，程洪 , 3G 技術(shù)在農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)中的應(yīng)用 [J], 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息 , 2020 年第 8期 [9] 張建偉 .OFDM 技術(shù)原理及其在 4G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 [M].機械與電子 ,2020 23 [10] 羅宏 ,勞松均 .第四代移動通信技術(shù)簡介 .廣通通信技術(shù) [J], 23(3) [11] 王曉喃 ,高德民 .下一代全 IP無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究與設(shè)計 [J].電子科技大學(xué)學(xué)報 , 39(6) 。另外 從技術(shù)和應(yīng)用層次方面講， 4G 將不僅僅應(yīng)用于蜂窩電話通信領(lǐng)域，它還能夠提供全息錄音、遠(yuǎn)程控制卡以及移動虛擬現(xiàn)實等功能。 總得來講， 4G作為一個正在規(guī)劃，發(fā)展，建設(shè)的技術(shù)領(lǐng)域，雖然有其必然的優(yōu)勢和發(fā)展前景，但是也還存在很多問題有待解決。HTC EVO 4G。另外，摩托羅拉的這款概念手機還內(nèi)置了高分辨率的 LED 投影儀，可謂功能極為強大和完善。這款手機就好比人們的個人數(shù)字管家，不僅能與個人的朋友及時保持聯(lián)絡(luò)，還能管理人的生活和工作中的任何事情。 （ 2） 4G 手機 目前已經(jīng)有摩托羅拉公司生產(chǎn)出來了 4G 手機。他們在瑞典首都提供 4G 服務(wù)，成為全球正式商用的第一個 4G 網(wǎng)路。 4G 的應(yīng)用 4G 網(wǎng)絡(luò)雖然仍在規(guī)劃和建設(shè)之中，但是全球已經(jīng)有不少 4G 的產(chǎn)品和實際應(yīng)用，具體有： （ 1） 第一個 4G 商用國（瑞典） Telia 是全球少數(shù)幾個建設(shè) LTE 網(wǎng)絡(luò)的公司 ,Telia 的 4G基站、 IP網(wǎng)絡(luò)和測試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均來自瑞典電信設(shè)備廠商愛立信。 （ 4） 設(shè)施問題 目前全球范圍內(nèi)的大部分無線基礎(chǔ)設(shè)施都是服務(wù)于 3G 網(wǎng)絡(luò)，因此如果要向 4G轉(zhuǎn)移的話，這些基礎(chǔ)設(shè)施要做大量的改進(jìn)和更新。另外，基站轉(zhuǎn)移，通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等問題，都是迫切要解決的問題。而第四代通信網(wǎng)絡(luò)的首先要解決的就是通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一問題。但是業(yè)界內(nèi)很多人認(rèn)為 4G 網(wǎng)絡(luò)將會面對前所未有的技術(shù)難題，有很多技術(shù)領(lǐng)域需要公關(guān)。另外還引入了交換層次技術(shù)和路由技術(shù)為主的網(wǎng)路架構(gòu)。 4G通信最早的目的就是提高無線速度，是通信可以達(dá)到 100Mbps的傳輸，這也要求需要更高的帶寬和 更大的網(wǎng)絡(luò)信息容量。 4G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 4G 是以數(shù)字寬帶為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，成為一個集無線 LAN 和基站寬帶網(wǎng)絡(luò)的混合網(wǎng)絡(luò)。目前這種技術(shù)被看好在移動用戶群中使用，因為這適合在室內(nèi)空間內(nèi)傳輸高速率數(shù)據(jù)。全 IP應(yīng)用舉例如圖 62： G S MI P B T SE D G EW C D M AG P R SI P B T SI P B T S網(wǎng) 關(guān)外 部 I P 網(wǎng) 絡(luò)I P 服 務(wù) 器I P 網(wǎng) 絡(luò)C S 核 心 網(wǎng)P S 核 心 網(wǎng) 圖 62 全 IP網(wǎng)舉例 無線局域網(wǎng)（ WLAN） 無線局域網(wǎng)絡(luò) (Wireless Local Area Networks； WLAN)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射 頻 (Radio Frequency； RF)的技術(shù)，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線 (Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)20 讓用戶透過它，能夠方便的攜帶和獲取信息。這也是與現(xiàn)有 2G， 3G網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別。分別指移動節(jié)點在同一域中移動的管理和在域與域之間移動的管理。全I(xiàn)P移動通信網(wǎng)的基本概念是將各種無線接口標(biāo)準(zhǔn)和接入手段的數(shù)據(jù)信號通過 IP網(wǎng)關(guān)連接到因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。 全 IP（ AllIP）網(wǎng)絡(luò) 全 IP移動通信網(wǎng) (A11． p Mobile Network)是因特網(wǎng) IP技術(shù)和移動通信技術(shù)迅速發(fā)展相結(jié)合的產(chǎn)物。 它的工作思想是： MCCDMA 先將原始數(shù)據(jù)流復(fù)制成 N 路并行數(shù)據(jù) ,每一路數(shù)據(jù)乘以長度為 N 的頻域擴展碼的一位 ,再調(diào)制到互相正交的子載波上傳輸。 MCCDMA 多載波碼分多址 (Multi Carrier Code Division Multiple Access)是將 OFDM 和 CDMA 相結(jié)合 ,使之同時具有這兩者的優(yōu)點的新型技術(shù)，基于 CDMA 和 OFDM 相組合的多載波碼分多址系統(tǒng) (MC2CDMA)作為一 種多載波多址通信方式 , 具有頻譜效率高、數(shù)據(jù)傳輸率高、抗頻率選擇性衰落等特點 ,非常適宜于無線高速數(shù)據(jù)傳輸。由于 多徑時延小于保護間隔，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網(wǎng)絡(luò) (SFN)（可以用于寬帶 OFDM系統(tǒng)，依靠多天線來實現(xiàn)，采用由大量低功率發(fā)射機組成的發(fā)射機陣列消除陰影效應(yīng)，來實現(xiàn)完全覆蓋。如果在 OFDM的基礎(chǔ)上合理開發(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。 為了增加系統(tǒng)的容量， OFDM 采用于與 MIMO 相結(jié)合的方式，通過增加發(fā)送和接收的天線個數(shù)來實現(xiàn)。它能滿足的 4G無線網(wǎng)絡(luò)的三個最主要要求：覆蓋遠(yuǎn)，大容 量，最小成本下得 QOS保證。 正交頻分復(fù)用（ OFDM） 正交頻分復(fù)用 (OFDM， Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一種特殊的多載波傳輸方案，它既可以看作是一種調(diào)制技術(shù)，也可以看作是一種復(fù)用技術(shù)，它能最大程度的提高物理層信息傳輸?shù)目煽啃浴? 4G 通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 目前有幾種技術(shù)正在競爭成為第四代移動通信網(wǎng)絡(luò)最終 采用的技術(shù)。而在通信技術(shù)的不斷發(fā)展中， 3G 逐漸成為主流， 3G 的主要技術(shù)是 WCDMA 它能為用戶提供 2Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，由于有效的利用寬頻帶， WCDMA 能有效的處理聲音，圖像等。 4G 系統(tǒng)能夠以 100Mbps 的速度下載，比撥號上網(wǎng)快 2020 倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。隨著數(shù)字通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，適應(yīng)移動數(shù)據(jù)，移動計算及移動多媒體運作需要的第四代移動通信開始興起。只要在有 3G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的城鄉(xiāng)或農(nóng)村，通過手機就能與專家進(jìn)行交流，除了文字和語音的溝通，醫(yī)生更能通過患者實時視頻來做出更精確的診斷?；诘谌涓C網(wǎng)絡(luò)的“醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程服務(wù)”能夠使醫(yī)療資源共享，擴大專家技術(shù)的輻射范圍，提高基層醫(yī)療水平，使國家醫(yī)療 技術(shù)資源全社會共享，使“人人享有平等醫(yī)療”成為現(xiàn)實。圖 54 為基于第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)（ 3G）的安防系統(tǒng)示意圖： 用 戶用 戶基 站基 站3 G 攝 像 機3 G 攝 像 機 圖 54 基于 3G 安防系統(tǒng)示意圖 醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程服務(wù) 隨著社會的發(fā)展，人們對于健康的關(guān)注也越來越多。與傳統(tǒng)的 IP 接入的不同之處，也是優(yōu)勢在于用戶可以使用手機通過高速的 3G 網(wǎng)絡(luò)來實時查看現(xiàn)場視頻。 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家庭或者企業(yè)進(jìn)行安全監(jiān)控。 由于移動通信系統(tǒng)的通信環(huán)境復(fù)雜多變，因此各種依賴于通信信號測量的定位技術(shù)都受到各中因素的影響。 以上兩種技術(shù)只要求基站能夠計算出信號到達(dá)時間或時間差，無需對原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模的改造就能夠?qū)崿F(xiàn)對移動節(jié)點的精確定位，成為蜂窩網(wǎng)絡(luò)無限定位的研究重點。 TDOA 技術(shù)它是通過測量移動節(jié)點的信號到達(dá)兩個基站的時間差來實現(xiàn)移動節(jié)點的定位的，這就大大降低了時間同步 的要求。但是，這種技術(shù)要求基站知道移動節(jié)點發(fā)送信號的時間，并且要求基站與移動節(jié)點有非常精確的時鐘與時鐘同步技術(shù)。 電波到達(dá)時間或到達(dá)時間差的定位技術(shù)是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的一項技術(shù)。但是，當(dāng)移動節(jié)點離定位基站較遠(yuǎn)時，基站定位角度的微笑偏差也會導(dǎo)致定位距離的較大誤差。這種方法不會產(chǎn)生定位的模糊性，精度較高，但是 AOA 技術(shù)要求每個基站都需要安裝陣列天線，大大增加了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費用。 2. 基于電波到達(dá)入射角（ AOA）的定位技術(shù)； AOA 技術(shù)的實現(xiàn)主要依賴與陣列天線的使用。這種技術(shù)簡單易行，但是精度有一定局限性，多用于精度要求不高的場合。利用移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)對移動臺定位的方法主要有三類： 1. 基于電波場強的定位技術(shù)； 16 電波場強定位技術(shù)主要依據(jù)電波場強度與傳播距離的平方成反比，因此，通過檢測接受到的信號強度，在根據(jù)發(fā)射信號的初始值和電場信號衰落模型就可以計算出移動發(fā)送節(jié)點到信號接收基站的距離。用算法來消除多個用戶之間的相互干擾。實現(xiàn)可靠的幀同步、符號同步、擾碼同步和 PN 碼同步。不同的信號速率采用相應(yīng)的 RF 信號碼片與之適應(yīng)。 2. 克服多徑影響。 第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù) 第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)與挑戰(zhàn)主要有以下幾點： 1. 信道編碼技術(shù)。 15 ↑↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓↓↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑1 上 行 / 6 下 行（ 文 件 下 載 、I n t e r n e t 瀏 覽 等 ）對 稱 結(jié) 構(gòu) （ 語音 呼 叫 等 ）6 上 行 / 1 下 行（ 上 傳 文 件 等 ）5 m s5 m s5 m s 圖 52 話務(wù)信道分配示例 中國的頻率分配與 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 個頻道；頻段B： 20202025MHz，按照每波道 可提供 9 個頻道。 TDSCDMA 可以通過調(diào)整正向和反向時隙的數(shù)量比例來實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)上下行不對稱的數(shù)據(jù)通訊。 TDD 技術(shù)使 TDSCDMA 頻譜分配更容 易，而且時隙調(diào)配靈活，在提供上下行非對稱的高速數(shù)據(jù)通訊有較大優(yōu)勢。所有想要與 MN 通訊的其他節(jié)點由于不知道 MN的實際所在網(wǎng)絡(luò)，都只能將數(shù)據(jù)分組發(fā)送到 MN 的 HA，先經(jīng) MN 的 HA 再與 MN 通訊，這樣就解決的 MN 的移動問題了。在 HA與處于外地網(wǎng) 的 MN通訊時，可以不通過 FA 也可以通過 FA。所有目的為 MN 的分組數(shù)據(jù)都首先傳送給 HA， HA 在根據(jù)注冊信息確定 MN 所處的網(wǎng)絡(luò)，若 MN 在本地網(wǎng)，則正常轉(zhuǎn)發(fā)；若 MN 在外地網(wǎng)，則根據(jù)轉(zhuǎn)交地址使用隧道技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給 MN。 HA 和 FA 通過廣播消息向 MN告知它們的存在， MN 通過收到的 廣播消息來確定自己所處的網(wǎng)絡(luò)。 CDMA2020 1X的移動 IP是為了解決因特網(wǎng)中節(jié)點的移動性而引入的 IP協(xié)議。在從 IS95 向 CDMA2020 過度是采用碼聚集技術(shù)，由原來的一個用戶分配單碼道變成一個用戶分配多個碼道（多達(dá) 8 個碼道）以提高傳輸速率并實現(xiàn)上下行的不對稱數(shù)據(jù)傳輸。集中調(diào)度機制使系統(tǒng)能夠根據(jù)所有用戶的情況來決定每個用戶如何使用信道，使得信道總是被與其狀況相匹配的用戶使用，以獲得最大限度的信道利用率。 3. 集中調(diào)度技術(shù)。 2. 結(jié)合軟合并的混合和重傳（ HARQ）技術(shù)。 HSDPA 不是去14 改善信道狀況，而是根據(jù)信道的情況動態(tài)調(diào)整通訊速率。 WCDMA 的 HSDPA 的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾點： 1. 快速鏈路調(diào)整技術(shù) 自適應(yīng)調(diào)制和編碼（ AMC）。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與之相反，容忍延時和通訊速率的變化，但是對于誤碼率比較敏感。 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與語音業(yè)務(wù)具有不同的業(yè)務(wù)特性。 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