第一課：什么是4G和LTE? 

什么是4G 和LTE ？與以往的技術(shù)有什么區(qū)別

2013-06-04  

認(rèn)識(shí)4G

要學(xué)習(xí)4G，就要知道什么是 4G，4G 就是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)。第四代移

動(dòng)通信系統(tǒng)可稱(chēng)為廣帶接入和分布式網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將是一個(gè)采用全IP的網(wǎng)

絡(luò)結(jié)構(gòu)。4G 網(wǎng)絡(luò)采用許多關(guān)鍵技術(shù)來(lái)支撐，包括：正交頻率復(fù)用技術(shù)

（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM ），多載波調(diào)制技

術(shù)，自適應(yīng)調(diào)制和編碼（Adaptive Modulation and Coding，AMC）技術(shù)，

MIMO 和智能天線技術(shù)，基于 IP的核心網(wǎng)，軟件無(wú)線電技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和安

全性等。另外，為了與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)需要用網(wǎng)關(guān)建立網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，所以4G 將

是一個(gè)復(fù)雜的多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。

第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)具有如下特征：

◆ 傳輸速率更快：對(duì)于大范圍高速移動(dòng)用戶（250km/h）數(shù)據(jù)速率為 2Mbps；

對(duì)于中速移動(dòng)用戶（60km/h ）數(shù)據(jù)速率為 20Mbps ；對(duì)于低速移動(dòng)用戶（室內(nèi)

或步行者），數(shù)據(jù)速率為100Mbps；

◆ 頻譜利用效率更高：4G 在開(kāi)發(fā)和研制過(guò)程中使用和引入許多功能強(qiáng)大的突

破性技術(shù)，無(wú)線頻譜的利用比第二代和第三代系統(tǒng)有效得多，而且速度相當(dāng)快，

下載速率可達(dá)到5Mbps~10Mbps ；

◆ 網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬：每個(gè)4G 信道將會(huì)占用100MHz或是更多的帶寬，而 3G 網(wǎng)

絡(luò)的帶寬則在5~20MHz 之間；

◆ 容量更大：4G 將采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如空分多址技術(shù)等）來(lái)極大地提高系

統(tǒng)容量，以滿足未來(lái)大信息量的需求；

◆ 靈活性更強(qiáng)：4G 系統(tǒng)采用智能技術(shù)，可自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配，采用智能

信號(hào)處理技術(shù)對(duì)信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行信號(hào)的正常收發(fā)。另外，用戶

將使用各式各樣的設(shè)備接入到4G 系統(tǒng)；

◆ 實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信：4G 網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線多媒體通信服務(wù)將包括語(yǔ)音、

數(shù)據(jù)、影像等，大量信息透過(guò)寬頻信道傳送出去，讓用戶可以在任何時(shí)間、任何

地點(diǎn)接入到系統(tǒng)中，因此4G 也是一種實(shí)時(shí)的寬帶的以及無(wú)縫覆蓋的多媒體移動(dòng)

通信；

◆ 兼容性更平滑：4G 系統(tǒng)應(yīng)具備全球漫游，接口開(kāi)放，能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，

終端多樣化以及能從第二代平穩(wěn)過(guò)渡等特點(diǎn)；

LTE：Long Term Evolution -- 3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)

3GPP 長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE: Long Term Evolution) 項(xiàng)目是近兩年來(lái)3GPP 啟動(dòng)的最

大的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，這種以OFDM/FDMA為核心的技術(shù)可以被看作“準(zhǔn)4G” 技

術(shù)或3.9G。3GPP LTE 項(xiàng)目的主要性能目標(biāo)包括：在 20MHz 頻譜帶寬能夠提供

下行100Mbps、上行 50Mbps 的峰值速率；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)

容量；降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠

狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms ，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于

100ms；支持100Km 半徑的小區(qū)覆蓋；能夠?yàn)?/span>350Km/h 高速移動(dòng)用戶提

供>100kbps的接入服務(wù)；支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜，并可靈活配置1.25 MHz 到

20MHz 多種帶寬。

LTE （Long Term Evolution）是新一代寬帶無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)。與 3G 采用的 CDMA

技術(shù)不同，LTE 以OFDM （正交頻分多址）和MIMO （多輸入多輸出天線）技術(shù)為基礎(chǔ)，

頻譜效率是3G 增強(qiáng)技術(shù)的2～3 倍。LTE 包括FDD和TDD兩種制式。LTE 的增強(qiáng)技術(shù)

（LTE-Advanced）是國(guó)際電聯(lián)認(rèn)可的第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。

正因?yàn)?/span>LTE 技術(shù)的整體設(shè)計(jì)都非常適合承載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，因此運(yùn)營(yíng)商都非常關(guān)注 LTE ，

并已成為全球運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的主流技術(shù)。

LTE的頻段

FDD-LTE主流頻段為1.8G/2.6G/及低頻段700MHz、800MHz。

TD-LTE主流頻段為2.6G/2.3GHz。

中國(guó)政府宣布將2500-2690Mhz共190Mhz的頻譜資源全部劃分給TDD，極大

地提振全球產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)對(duì)TD-LTE發(fā)展的信心，但700Mhz頻段在廣播電視模擬信

號(hào)中使用，廣電已明確表示不可能出讓。

LTE與以往移動(dòng)通信系統(tǒng)的速率對(duì)比

無(wú)線蜂窩制式

GSM

CDMA 2000 （1x）

(EDGE)

下行速率  236kbps  153kbps

上行速率  118kbps  153kbps

無(wú)線蜂窩制式

CDMA 2000  TD-SCDMA  WCDMA

(EVDO RA)  (HSPA)  (HSPA)

下行速率  3.1Mbps  2.8Mbps  14.4Mbps

上行速率  1.8Mbps  2.2Mbps  5.76Mbps

無(wú)線蜂窩制式  TD-LTE  FDD-LTE

下行速率  100Mbps  150Mbps

上行速率  50Mbps  40Mbps

TD-LTE 和FDD-LTE 技術(shù)簡(jiǎn)介，全球發(fā)展概況

2013-06-04  

TDD-LTE 與FDD-LTE 的介紹與區(qū)別

分別是4G 兩種不同的制式，一個(gè)是時(shí)分一個(gè)是頻分，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，TDD-LTE 上下行在

同一個(gè)頻點(diǎn)的時(shí)隙分配；FDD-LTE 上下行通過(guò)不同的頻點(diǎn)區(qū)分。

TDD(Time Division Duplexing)時(shí)分雙工技術(shù)，在移動(dòng)通信技術(shù)使用的雙工技術(shù)

之一，與FDD相對(duì)應(yīng)。

在TDD模式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站到移動(dòng)臺(tái)之間的上行和下行通信使用

同一頻率信道(即載波)的不同時(shí)隙，用時(shí)間來(lái)分離接收和傳送信道，某個(gè)時(shí)間段

由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)給基站。基站和移動(dòng)臺(tái)

之間必須協(xié)同一致才能順利工作。       

TD-LTE 上行理論速率為 50Mbps ，下行理論速率為100Mbps.

FDD模式的特點(diǎn)是在分離的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)頻率信道上，進(jìn)行接收和傳送，用保

證頻段來(lái)分離接收和傳送信道。LTE 系統(tǒng)中上下行頻率間隔可以達(dá)到 190MHz。

FDD（頻分雙工）是該技術(shù)支援的兩種雙工模式之一，應(yīng)用FDD（頻分雙工）

式的LTE 即為FDD-LTE 。由于無(wú)線技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個(gè)廠家

的利益等因素，FDD-LTE 的標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領(lǐng)先于TDD-LTE 。FDD-LTE

已成為當(dāng)前世界上采用的國(guó)家及地區(qū)最廣泛的，終端種類(lèi)最豐富的一種4G 標(biāo)準(zhǔn)。

FDD-LTE 上行理論速率為 40Mbps ，下行理論速率為150Mbps.

FDD與TDD工作原理  

    頻分雙工(FDD)  和時(shí)分雙工(TDD)  是兩種不同的雙工方式。如圖 1 所示，FDD是在分

離的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)頻率信道上進(jìn)行接收和發(fā)送，用保護(hù)頻段來(lái)分離接收和發(fā)送信道。FDD必須

采用成對(duì)的頻率，依靠頻率來(lái)區(qū)分上下行鏈路，其單方向的資源在時(shí)間上是連續(xù)的。FDD

在支持對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率將大大

降低。

    TDD 用時(shí)間來(lái)分離接收和發(fā)送信道。在TDD  方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中,  接收和發(fā)送使用

同一頻率載波的不同時(shí)隙作為信道的承載,  其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源

在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送

信號(hào)給基站，基站和移動(dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。

圖：FDD和TDD的工作原理

TDD 雙工方式的工作特點(diǎn)使 TDD具有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）能夠靈活配置頻率，使用FDD  系統(tǒng)不易使用的零散頻段；

（2 ）可以通過(guò)調(diào)整上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，提高下行時(shí)隙比例，能夠很好的支持非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)；

（3）具有上下行信道一致性，基站的接收和發(fā)送可以共用部分射頻單元，降低了設(shè)備成本；

（4）接收上下行數(shù)據(jù)時(shí)，不需要收發(fā)隔離器，只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)即可，降低了設(shè)備的復(fù)雜度；

（5）具有上下行信道互惠性，能夠更好的采用傳輸預(yù)處理技術(shù)，如預(yù)RAKE 技術(shù)、聯(lián)合

傳輸(JT) 技術(shù)、智能天線技術(shù)等,  能有效地降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜性。

但是，TDD雙工方式相較于FDD，也存在明顯的不足：

（1）由于 TDD方式的時(shí)間資源分別分給了上行和下行，因此 TDD方式的發(fā)射時(shí)間大約只

有FDD的一半，如果 TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數(shù)據(jù)，就要增大 TDD的發(fā)送功率；

（2）TDD系統(tǒng)上行受限，因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站；

（3）TDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無(wú)法進(jìn)行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾；

（4）為了避免與其他無(wú)線系統(tǒng)之間的干擾，TDD需要預(yù)留較大的保護(hù)帶，影響了整體頻譜

利用效率。

使用TDD和FDD技術(shù)在LTE應(yīng)用上的優(yōu)劣 

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