4G 蜂窝移动通信系统

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4G 蜂窝移动通信系统

·第四代 (4G) 蜂窝移动通信系统

·2008 年，名称定为高级国际移动通信 IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications-Advanced) 。

·IMT-Advanced 的一个最重要的特点：取消了电路交换，无论传送数据还是话音，全部使用分组交换技术，或称为全网 IP 化。

·IMT-Advanced 目标峰值数据率：固定的和低速移动通信时应达到 1 Gbit/s，在高速移动通信时（如在火车。汽车上）应达到 100 Mbit/s。

长期演进 LTE (Long-Term Evolution)

·4G 标准比 3G 的标准高出很多。

·在当时的技术条件下，很难实现。

·LTE 标准：

·3GPP R8 版本。

·显示为“4G”，但不是真正的 4G。俗称为 3.9G 或 3.95G。

·信道带宽为 20 MHz时，其下行和上行数据率应分别达到 100 Mbit/s 和 50 Mbit/s。

LTE 体系结构

·由三大部分组成：用户设备 UE、演进的无线接入网 E-UTRAN (Evolved-UTRAN) 和演进的分组核心网 EPC (Evolved Packet Core)。

·LTE 网络中不再保留电路交换。采用全 IP 网络是 LTE 网络结构中的一个重大变革。

LTE 提高数据率的一些方法

·无线接入网的下行信道（eNB→UE）与上行信道（UE→eNB）采用了不同的复用方式。

·下行信道采用正交频分多址 OFDMA。

-OFDM 技术采用了多个子载波并行传输的方法，利用各子载波之间的正交性，子信道的频谱可以相互重叠，但在解调时并不产生子载波间干扰。大大提高了频谱利用率。

-OFDM 使每个子信道的数据率降低，有效地减少了由多径效应带来的符号间干扰，降低了误比特率。采用了高阶调制 64 QAM，1 码元携带 6 bit 的信息量。

·采用了多天线的多入多出 MIMO 技术。

·E-UTRAN：取消了无线网络控制器 RNC，并把基站称为演进的节点 B (eNB)。 eNB 兼有 3G 中的基站 NB 和无线网络控制器 RNC 的功能，是 LTE 中功能最复杂的设备。

·核心网 EPC：全 IP 网络，分为用户层面和控制层面。

·eNB：三个主要构件。(1) 天线。(2)无线模块：对发往空口的信号或从空口接收的信号进行调制或解调。(3) 数字模块：作为空口与核心网的接口，对经过此模块的所有信号进行处理。

·控制层面：基站 eNB 连接 MME 和 HSS，处理 UE 的登记、切换、呼叫、寻呼等信令消息。

·数据层面：基站 eNB 在用户设备 UE 与核心网之间传送 IP 数据报。

·分组数据网络网关 P-GW (Packet Data Network GateWay)：是核心网通向互联网的网关路由器或边界路由器，与 3GPP 或非 3GPP 的外部数据网的接口。也是核心网对外的锚点(Anchor point)。负责给所有用户设备 UE 分配 IP 地址和确保服务质量 QoS 的实施。UE 的数据报在 eNB 封装到用户层面的 GPRS 隧道协议 (GTP-U 隧道)中，从 eNB 经 S-GW 到达 P-GW。

·服务网关 S-GW (Serving GateWay)：是无线接入网与核心网之间的网关路由器。负责用户层面的数据分组的转发和路由选择，起到路由器的作用。还负责 eNB 到 S-GW 以及 S-GW 到 P-GW 的隧道管理。S-GW 是数据层面中移动性的锚点。 S-GW 和 P-GW 可以在同一个或不同物理节点实现。

·归属用户服务器 HSS (Home Subscriber Server)：是一个中心数据库，存储网络运营商所保存的用户基本数据。

·移动性管理实体 MME (Mobility Manegement Entity)：是一个信令实体，负责基站与核心网之间、以及用户与核心网之间的所有信令交换。大的核心网需要有多个MME 来处理大量的信令交换。MME 必须从 HSS 获得用户的有关信息。