3G、4G和5G通信技术标准详解

3G、4G和5G通信技术标准详解

移动通信技术的演进是现代科技发展的重要标志之一。从3G到4G再到5G，每一次技术革新都带来了通信速度和网络容量的大幅提升。本文将为您详细介绍3G、4G和5G的主要技术标准及其特点，帮助您全面了解移动通信技术的发展历程。

一.3G通信技术

3G是第三代移动通信及其技术的简称，其主流标准包括：WCDMA、CDMA 2000和TD-SCDMA。

• WCDMA（Wideband CDMA，宽频CDMA）：主要由以GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）为主的欧洲厂商支持，日本公司也参与其中。这套系统能够架设在GSM网络上，对于系统提供商而言，可以较轻易地过渡。因此，WCDMA具有先天的市场优势。目前，中国联合网络通信集团公司获得基于WCDMA技术制式的3G业务经营许可。

• CDMA 2000：也称为CDMA Multi-Carrier，以美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和韩国三星公司都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMA One结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日本、韩国和北美，所以CDMA 2000的支持者不如WCDMA多。目前，中国电信集团公司获得基于CDMA 2000技术制式的3G业务经营许可。

• TD-SCDMA：由中国大唐电信制定的3G标准，该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电等技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面具有独特优势。另外，由于中国庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。目前，中国移动通信集团公司获得基于TD-SCDMA技术制式的3G业务经营许可。

二.4G通信技术

4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。

4G标准主要有两大方向，即LTE（Long Term Evolution）与WiMAX，而LTE又可进一步分为TD-LTE与FDD-LTE。

• TD-LTE（Time Division Long Term Evolution）：TD-LTE即分时长期演进，是由阿尔卡特-朗讯、诺基亚西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通信、中国移动等业者所共同开发的第四代（4G）移动通信技术与标准。TDD即时分双工（Time Division Duplexing），是移动通信技术使用的双工技术之一，与FDD频分双工相对应。TD-LTE与TD-SCDMA实际上没有关系，TD-LTE是TDD版本的LTE的技术，FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。TD-SCDMA是CDMA（码分多址）技术，TD-LTE是OFDM（正交频分复用）技术。两者从编解码、帧格式、空口、信令，到网络架构，都不一样。

• FDD-LTE（Frequency Division Duplexing Long Term Evolution）：FDD-LTE即频分双工长期演进，目前该标准的产业发展领先于TD-LTE。FDD-LTE已成为当前世界上采用国家及地区最广泛的终端种类最丰富的一种4G标准。其演进路线与速率为：GSM(9k) -> GPRS(42k) -> EDGE(172k) -> WCDMA(364k) -> HSDPA/HSUPA(14.4m) -> HSDPA+/HSUPA+(42m) -> FDD-LTE(300m)。

• WiMAX：Worldwide Interoperability for Microwave Access，即全球微波互联接入，WiMAX的另一个名字是IEEE 802.16。WiMAX技术既被纳入到了3G技术，也被纳入到了4G技术。802.16工作的频段采用的是无需授权频段，范围在2GHz至66GHz之间，而802.16a则是一种采用2g至11GHz无需授权频段的宽带无线接入系统，其频道带宽可根据需求在1.5m至20mhz范围进行调整，具有更好高速移动下无缝切换的IEEE 802.16m的技术正在研发。因此，802.16所使用的频谱可能比其他任何无线技术更丰富，WiMAX具有以下优点：

• 对于已知的干扰，窄的信道带宽有利于避开干扰，而且有利于节省频谱资源。

• 灵活的带宽调整能力，有利于运营商或用户协调频谱资源。

• WiMAX所能实现的50公里的无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的，网络覆盖面积是3G发射塔的10倍，只要少数基站建设就能实现全城覆盖，能够使无线网络的覆盖面积大大提升。

不过WiMAX网络在网络覆盖面积和网络的带宽上优势巨大，但是其移动性却有着先天的缺陷，无法满足高速(≧50km/h)下的网络的无缝衔接。

三.5G通信技术

第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Networks或5th Generation Wireless Systems、5th-generation，简称5G或5G技术）是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMAX）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。Release-15中的5G规范的第一阶段是为了适应早期的商业部署。Release-16的第二阶段将于2020年4月完成，作为IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟（ITU）。ITU IMT-2020规范要求速度高达20 Gbit/s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。