4G移動通信傳輸關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用優(yōu)勢

【摘要】隨著信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的3G移動通信技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，而4G移動通信業(yè)務(wù)的研發(fā)和使用，也標(biāo)志著我國移動通信領(lǐng)域開始走向了新的起點(diǎn)，無論是在傳輸?shù)乃俾噬线€是傳輸?shù)馁|(zhì)量上相對于3G網(wǎng)絡(luò)都有著明顯的改進(jìn)和提高。本文主要論述了4G移動通信中的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】4G移動通信傳輸；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用優(yōu)勢

一、前言

數(shù)據(jù)通信與媒體業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展也促進(jìn)了移動4G業(yè)務(wù)的興起，移動4G在數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?、質(zhì)量上相比以往的3G要更具優(yōu)勢，并且在多媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用中也有了更好的體驗(yàn)，而隨著人們對移動4G認(rèn)識的不斷加深，4G在人們的生產(chǎn)生活中也受到了廣泛的應(yīng)用，并且成為了不可缺少的一個重要部分。在未來，移動4G網(wǎng)絡(luò)還將會發(fā)揮更多的作用。4G移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和傳輸關(guān)鍵技術(shù)是4G的核心部分，也是本文主要研究的重點(diǎn)內(nèi)容，下面就這一內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分析說明。

二、4G移動通信系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)各部分的主要功能

4G移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是基于IP的核心網(wǎng)絡(luò)，如果把網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行劃分的話，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系可以自上到下的分為三層，首先是物理層，它能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供接入和路由選擇的功能。其次是中間環(huán)境層，中間層是利用安全管理、有源網(wǎng)絡(luò)、即插即用等等功能來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的“接口”部分。最后是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的主要功能是實(shí)現(xiàn)接口與系統(tǒng)的結(jié)合部分。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層在作用功能上有著相似之處，并且接口都是開發(fā)的，在提供服務(wù)的同時能夠更為方便快捷，可以再多個頻帶上運(yùn)行。同時這一服務(wù)能夠適應(yīng)多個無線標(biāo)準(zhǔn)和多模終端能力，對于提供大范圍服務(wù)和多個運(yùn)營管理都有著重要的作用。

三、4G移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

（1）正交頻分復(fù)用技術(shù)。這種技術(shù)更多的采用了無線傳輸?shù)哪Ｊ?，通過交頻分復(fù)用的方式來有效的提高傳輸?shù)乃俣取⑿诺绖澐殖蔀椴煌淖有诺蓝蟀褦?shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)變成為四度的子數(shù)據(jù)流，并且在每個子信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸服務(wù)。這種技術(shù)的應(yīng)用有著較為鮮明的特點(diǎn)，首先，頻譜的利用率相對較高，在使用效率上相對于串行系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)勢。其次，抗衰弱能力強(qiáng)，在進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)信號不會發(fā)生衰弱的現(xiàn)象。最后抗干擾能力強(qiáng)。正交頻分復(fù)用技術(shù)能夠通過各載波間的頻率來實(shí)現(xiàn)互相混疊，通過FFT的調(diào)制作用來實(shí)現(xiàn)波頻率的正交，而哥哥載波中心的頻點(diǎn)處并沒有載波的頻譜分量，因而各個載波在傳輸時就能夠?qū)崿F(xiàn)正交。同時，這種技術(shù)也避免了很多帶通濾波器中存在的不足，而是用直接在基帶進(jìn)行處理的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，這也是其他系統(tǒng)所不具備的重要特點(diǎn)。

（2）智能天線技術(shù)。智能天線技術(shù)的主要優(yōu)勢在于對信號的抗干擾能力強(qiáng)，并且有著自動跟蹤和數(shù)字波束調(diào)節(jié)等自動化的功能，因此也成為了移動通信技術(shù)中的核心部分。這種技術(shù)在信號處理時會產(chǎn)生定向的波束，主波束會對用戶直接發(fā)送信號，因此也減少了信號發(fā)射過程中所產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象，并且對抑制干擾也有著非常好的效果。通過智能天線技術(shù)的應(yīng)用，信噪比也有所增加，并且系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量也得以提升。特別是對于無線通信發(fā)展過程中頻譜資源不足的現(xiàn)象也有著很好的解決辦法，同時也能夠降低系統(tǒng)的應(yīng)用造價(jià)，因此是4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一項(xiàng)重要技術(shù)。

（3）軟件無線電技術(shù)（SDR）。軟件無線電技術(shù)的特點(diǎn)表現(xiàn)在它可以通過軟件加載的方式來通過一個硬件平臺，從而實(shí)現(xiàn)將無線電通信系統(tǒng)成為一種開放式的新型結(jié)構(gòu)。在軟件無線電技術(shù)中，要盡可能的在離天線較勁的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，這樣也能夠更好的提高無線電的利用率，同時還要用相應(yīng)的軟件來定義無；利用軟件無線電技術(shù)可以更好的實(shí)現(xiàn)多條網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；在移動終端上，通過軟件也可以實(shí)現(xiàn)資源的重新配置，即便移動終端在不同的移動系統(tǒng)中，通過軟件無線電技術(shù)也能夠?qū)⒃瓉淼南到y(tǒng)配置復(fù)制到新的終端中，從而提供相同的服務(wù)。因此可以看出，軟件無線電技術(shù)的應(yīng)用，對于移動終端設(shè)備的使用也提供了更多的便利。

（4）多用戶檢測技術(shù)。多用戶檢測（MUD）技術(shù)能夠有效地消除碼間干擾，提高系統(tǒng)性能。多用戶檢測的基本思想是把同時占用某個信道的所有用戶或某些用戶的信號都當(dāng)作有用信號，而不是作為干擾信號處理，利用多個用戶的碼元、時間、信號幅度以及相位等信息聯(lián)合檢測單個用戶的信號，即綜合利用各種信息及信號處理手段，對接收信號進(jìn)行處理，從而達(dá)到對多用戶信號的最佳聯(lián)合檢測。多用戶檢測是4G 系統(tǒng)中抗干擾的關(guān)鍵技術(shù)，能進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量，改善系統(tǒng)性能。

四、4G移動通信傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，4G通信技術(shù)最明顯的優(yōu)勢在于通話質(zhì)量及數(shù)據(jù)通信速度。如果說現(xiàn)在的3G能為人們提供一個高速傳輸?shù)臒o線通信環(huán)境的話，那么4G通信將是一種超高速無線網(wǎng)絡(luò)。從用戶角度而言，4G移動通信系統(tǒng)具有比3G更優(yōu)越的特點(diǎn)。

（1）在無縫漫游方面，4G移動通信系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，能使各類實(shí)體之間進(jìn)行“無縫連接”。若標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，各種移動通信系統(tǒng)將彼此互不兼容，給用戶帶來諸多不便。標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一也是4G開發(fā)需要解決的一大問題。

（2）通信速度更快。據(jù)ATT公司研究4G通信的專家們估計(jì)，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA 3G網(wǎng)路的20倍。

（3）更高儲存容量。由于傳輸頻寬增大，因此資料儲存容量至少需求為3G系統(tǒng)的10倍以上。

（4）更高相容性。4G通信技術(shù)使用戶在移動中，特別是高速移動情況下能順利使用通信系統(tǒng)，傳送高速多媒體資料等。必須具備向下兼容、開放界面、全球漫游、與網(wǎng)路互聯(lián)、多元終端應(yīng)用等，并能從3G通信技術(shù)平穩(wěn)過渡至4G。

（5）頻率使用效率更高。4G對無線頻率使用的有效性，可以讓更多的人用與以前相同數(shù)量的無線頻譜做更多的事情，而且做這些事情的時候速度更快。

（6）高度智慧化網(wǎng)路系統(tǒng)。4G網(wǎng)路系統(tǒng)能隨狀況自行調(diào)整，具備良好的彈性以滿足不同環(huán)境與不同用戶的通信需求。4G系統(tǒng)終端的智能性更高，表現(xiàn)在終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化，更重要的是，4G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)許多目前難以想像的功能。

五、結(jié)語

從上述內(nèi)容可以看出，雖然目前4G的關(guān)鍵技術(shù)還主要集中在對OFDM、軟件無線電、智能天線、MIMO、基于IP的核心網(wǎng)的研究方面。但隨著4G通信技術(shù)研究的深入，由此帶來的4G通信技術(shù)優(yōu)勢，使手機(jī)的傳輸速率進(jìn)一步提高，應(yīng)用領(lǐng)域向移動智能終端方向發(fā)展，帶來新的商機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡宏林，徐景.《3GPP LTE無線鏈路關(guān)鍵技術(shù)》[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[2]李翠華.4G中的關(guān)鍵技術(shù)OFDM[J].黑龍江科技信息，2010（19）.