第三代与第四代通信技术现状浅析

李 帅，单琳娜

（佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江佳木斯 154007）

1 3G通信技术的协议

数字通信模拟手机和GSM/CDMA手机的时代出现了质的飞跃。第三代（3G）支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术，能够快速处理图像、影音及多媒体形式。3G的初期阶段，TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三种主流技术成功实现商用。中国联通采用WCDMA标准，中国电信采用CDAM2000标准，中国移动采用TD-SCDMA标准。WCDMA：即WidebandCDMA，意为宽带码分多址，其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。CDMA2000： CDMA2000也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。TD-SCDMA：该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，由于中国的庞大市场，该标准受到各大主要电信厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。3G是将无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，一谈到3G时代的用户需求，首先想到的是可视电话、无线上网、手机上网、手机电视、手机音乐等多种信息服务，其中视频通话会是最大的用户需求。

目前，中国联通WCDMA已经覆盖了全国县以上的全部城市，并完成了WCDMA网络建设、网络优化，达到了商用条件。中国电信的3G网络已经覆盖了全国31个省市自治区、342个地市、2055个县和6000多个发达乡镇，提供速率达到9.3MHz，基本实现WLAN的网络覆盖。中国移动也经过前四期的TD-SCDMA网络建设，已经实现了全国全部县级以上城市的TD-SCDMA网络覆盖，并将优化现有大中城市的TD网络及向县城和发达乡镇进行网络延伸，中国移动TD的基站数量达到26万个。

2 3G通信技术的平民化

3G将向宽带化、泛在化、移动化方向发展。三大电信运营商公布了2011年全年用户数数据：2011年国内新增3G用户数达到8000万、3G渗透率为13%，在3G市场份额分布中，中国移动占4成，中国联通和中国电信各占3成，呈现三足鼎立之势。3G牌照的发放以及三大全业务运营商对3G技术的巨额投入，让国内迅速进入到一个全新的3G时代。经过一年多的市场拓展，中国的3G已经趋于成熟，在3G用户进入大规模普及阶段，3G产业竞争也日趋激烈。3G不仅正在改变着消费者的使用习惯，同时也从生活方式上影响着消费者的惯性思维，中国的3G时代已真正来临。竞争市场不再限于高端商务市场，而是转战到千元中低端市场，千元3G市场逐步成为运营商竞争的主战场。

中国移动在3G时代应该感谢苹果iphone，因为只有极少的厂商如三星、moto会愿意研发定制TD-SCDMA手机，但是在进入3G时代后，中国移动的战略有所改变，大量的中国移动用户在近些年内选择了iphone，中国移动iphone用户量已经达到了1500万，而中国移动也在积极的配合iphone用户，先后推出了iphone专区，以及mirco sim卡，然而3G时代也只是中国移动步入4G时代的一个过渡。中国联通算是中国3G时代的佼佼者，利用WCDMA网络的优势，赢得了很多用户的选择。另外，中国联通的“千元智能机”促使中国联通市场份额增加，截至2011年12月，中国联通的千元智能手机的销售量已经超过1000万台，占据了中国联通整个3G手机份额的四分之一，这样中国联通也是第一个做到了覆盖高、中、低三档不同层次的产品。

中国电信的固网营销机制在移动市场中并不占优势，其3G业务也“不温不火”，但其公司的发展思路非常清晰，选择拓展营销网络，建立开放的营销渠道体系。从高校入手，很多学生选择当中国电信的3G用户，是既可以享受电信CDMA2000高速网络又可以节省很多手机资费，这也让中国电信积累了一批忠实的大学生用户。中国电信尝到了千元智能终端的甜头，引进苹果iphone 4s CDMA版本，这是中国电信引进明星终端的开始，接下来就是被外界看好的诺基亚windows phone手机lumia 800c，这让中国电信的运营达到了一个小高潮。

预计到2013年，中国手机网民将达到7.20亿。目前，国内手机上网用户大部分依然为每个月只有30M流量包月的中低端用户，因此加大中低档价位手机特别是低价智能TD终端的支持。

3 4G通信技术的标准

4G通信技术是继3G以后的又一次无线通信技术演进，其开发更加具有明确的目标性，提高移动装置无线访问互联网的速度，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。4G通信技术的主要指标：1）数据速率从2Mb/s提高到100Mb/s，移动速率从步行到车速以上。2）支持高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。宽带局域网应能与B-ISDN和ATM兼容，实现宽带多媒体通信，形成综合宽带通信网。3）对全速移动用户能够提供150Mb/s的高质量影像等多媒体业务。

4G通信系统主要以正交频分复用（OFDM）为技术核心，OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，其基本思想是在频域内将给定停产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技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质量更高的服务和更好的性价比，能为4G无线网提供更好的方案。

4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络，4G网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层和应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。其优点是节约成本，提高可扩展性、灵活性、网络运行也更有效率，可以实现不同网络间的无缝互联，能同已有的核心网和PSTN兼容。

随着4G网络步伐的迈进，各种4G终端也开始随之出现在了大众的视线中。近日，国际电信联盟ITU正式审议通过将LTE-Advanced和Wireless MAN-Advanced802.16m技术规范确立为 IMAAdvanced，俗称“4G国际标准”。LTE-Advanced是我国自主知识产权3G标准TD-SCDMA的发展和演进技术。它吸纳了TD-SCDMA的主要技术元素，体现了我国通信产业界在宽带无线移动通信领域的最新自主创新成果。我国自主知识产权的LTE-Advanced方案的优势在于良好地融合了现有4G制式，并且支持三种 3G技术的简单演进。LTE-Advanced主业链已受到包括法国电信、美国AT&T、德国电信、中国移动、沃达丰等一批国内外主流运营商的认可和接纳。

802.16 m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。尽管802.16m并非WIMAX的一部分，但在两种标准之间将存在跨平台的兼容性，另外，在 IEEE802.15中，IEEE802.15.4a协议组设计了低容量无线接口，也考虑了支持超宽技术，新的802.16m标准还将基于OFDM规范，兼容未来的4G无线网络。802.16m标准将大大提高移动设备的数据传输速率，考虑和其他多种接入技术的切换和互通关系，为了达到提出的目标和性能，需要采用一些新型技术，因此在降低信令开销方面，802.16m引入 superframe， miniframe概念，在消除干扰方面，802.16m则考虑引入软频率复用、小区间干扰协调和宏分集等技术。此外，802.16m不仅通过优化同步，寻呼和切换等过程来提高Voip容量，还通过提升MINO性能来增强中继技术。

4 3G与4G的通信技术发展浅析

尽管对4G系统的设想和憧憬，使它看起来要比3G更美好，更能满足用户的需要，但4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的，它的发展条件仍未成形，4G网络不够稳定、4G手机为数不多、终端电池耐力跟不上等诸多限制条件制约着4G智能手机市场的扩大，全球的许多无线基础设施也需要经历着大量的变化和更新，尽管4G发展的号角已经吹响，但终端的普及与规模发展仍需要一段时间的酝酿与完善。3G标准确立到最终商用经历了差不多10年的时间，4G不会在一夜之间取代3G系统，更不可能跨越3G系统而直接投入应用。虽然4G系统的发展道路是坎坷的，但随着新技术和新需求不断涌现，4G必然会成为未来通信领域的主导，使未来通信前景更美好。

[1]庞绍敏，李亚波，沈宇超.3G核心网技术揭秘[M].北京：电子工业出版社，2008.

[2]张才刚，孙保红，李猛.WCDMA无线网络规划原理与实践[M].北京：人民邮电出版社，2005.

[3]啜钢，等.移动通信原理与应用[M].北京：北京邮电大学出版社，2002.