公开课读书笔记：无所不在的移动通信（4）：畅想未来的移动通信

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畅想未来的移动通信

从3G看趋势，4G并不遥远和5G路在何方来谈。3G身在其中，毋庸多谈。随着3G无法满足人们移动上网的通信需求、作为标准不同意的区域性通信系统，以及智能化仍需提供，引发的4G的需求。2005年10月，ITU正式将B3G/4G移动通信统一命名为IMT-Advanced（International Mobile Telecommunications-Advanced），即第四代移动通信系统。2012年1月，ITU正式将LTE-Advanced和IEEE 802.16m确定为IMT-Advanced（即4G）国际标准。

4G的特点是传输速率高和覆盖范围大，丰富的业务和QoS保障，开放而融合的平台（兼容原来制式），高度智能化的网络，高可靠的健全和安全机制。有以下关键技术：

一、正交频分多路复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术。通过增大符号宽度，减轻多径干扰的影响；当每个OFDM符号中插入一定的保护时隙后，多径干扰几乎可略。

拉宽信号，以为这同一时间发送的符号数变少，要解决这个问题，将串行改为并行发送，即串并转变，告诉数据流通过串并转变，编程多路并行的低速数据流。并行符号周期变长，也达到了拉宽信号的作用。

能够并行发送，就必须有多个子信道。OFDM将信道分成若干个正交子信道，子信道之间可以相互重写，提供了频谱利用率。

二、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术。

其中空间分集技术是基于在独立的衰落路径上发送相同的数据，不同独立路径在同一时刻经历深衰落的概率很小。如在2发送天线+1接收天线，或者1发送天线+2接受天线，这两种情况都形成了两条独立路径，在接受端进行同相叠加，提高信噪比。

其中空间复用技术的原理是利用空间传播中的多径，在同一频带上使用多个信道发送完全不同的信号，接受端采用信号处理方法恢复出发送数据。（本质就是利用天线阵列中不同角度的天线，实现空分）和单发单收（SISO）比较，信道容量明显提高。

其中波束赋形技术的原理是通过同相位叠加形成特定波束，使得在目标方向上信号增益增强。解决在空间复用中，如果将需要的信号和不需要的信号（噪音）分离出来。

三、载波聚合技术。4G系统要求100MHz的带宽，而现有的频谱分配方式和规划下很难找到这么宽的整频带，将数个较小频带聚合成一个更宽的频带，从而提高数据传输速率。

四、中继技术。中继小区中的用户通过中继节点就诶如网络，目的是扩大覆盖区域、增加网络容量、提高传输能效。

五、认知无线电技术。优先的频谱资源和低效的频谱使用现状促使了认知无线电技术的产生，它以及和方式利用心有的无线频谱，来提高优先频谱资源的使用效率。感知周围无线环境，通过对环境的理解和学习，实时调整它的内部配置，以适应外部无线环境的变化。例如检查到4G时使用LTE，只检测到GSM时使用2G，同一个通用模块来自适应不同的制式，实现变模。

六、网络融合技术。当前的移动通信网是一种异构网络，包含蜂窝网络、无线局域网以及无线城域网等多种网络，每个网络的适用终端以及交互方式都各不相同。通过网络融合技术，某个基站即可以作为GSM基站，又可以作为WLAN基站，基站可配置。

2013年底，国内已经发放了4G拍照，然而用户对移动通信的需求是无止境的，下一步向5G发展。5G虽然目前还没有一个具体的标准，但据报道，目前韩国已经成功研发了第五代移动通信技术，手机下载速度可到达3.6Gbps，该技术成为NoLA。2012年，英国政府开启5G移动通信网络技术研发，携手华为、三星、西班牙电信、罗德施瓦茨、富士通等多家通信公司，在萨里大学建立5G网络研发中心。5G网络可达到数千Mbps的传输速率，杀手级应用可能会是超高清视频和3D视频。

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