芻議第四代移動(dòng)通信技術(shù)

陳尾英

【摘要】 文章對(duì)第四代通訊技術(shù)的產(chǎn)生背景和演變的歷史和技術(shù)特點(diǎn)做出了詳細(xì)的介紹。對(duì)4G的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析OFDM技術(shù)和無線電技術(shù)，并結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)對(duì)4G的發(fā)展前景和技術(shù)開發(fā)進(jìn)行了分析，只有掌握了4G通信技術(shù)的關(guān)鍵才能形成有自主產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】 第四代通訊技術(shù) 無線通訊 技術(shù)

一、4G通信技術(shù)的概述

（1）4G的產(chǎn)生和演變。第一代通訊技術(shù)要以模擬信號(hào)為主，單純的提供語音通話業(yè)務(wù)，沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；第二代通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，除了有語音通信功能外還具有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)，可以漫游，主要有GSM和CDMA；對(duì)三代通信技術(shù)將無線技術(shù)和多媒體技術(shù)結(jié)合在一起，能夠快速處理聲音、圖像、視頻等數(shù)據(jù)傳輸，提供與互聯(lián)網(wǎng)連接的服務(wù)。從2000年開始，一些國家就開始對(duì)4G技術(shù)進(jìn)行了研究。目標(biāo)是覆蓋全球提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。（2）4G的概念。4G是一個(gè)通用的名稱，沒有人給它一個(gè)具體的定義，甚至還存在B3G、BEV的叫法。一般來說4G是比3G更暢通的通信系統(tǒng)，可以在不同的模式中進(jìn)行通信?？梢詽M足不同用戶對(duì)無線服務(wù)的要求，移動(dòng)用戶可以選擇不同的漫游標(biāo)準(zhǔn)。（3）4G的特點(diǎn)。相對(duì)現(xiàn)在的通信技術(shù)，未來的4G會(huì)有以下特點(diǎn)：（1）速度快頻譜寬。4G傳輸?shù)乃俾拭黠@要超過3G，大部分移動(dòng)用戶數(shù)據(jù)傳輸速率在2Mbps，最低的傳輸速度在100Mbps。（2）多種業(yè)務(wù)相融合。對(duì)于高速ipv6的通信網(wǎng)絡(luò)，以移動(dòng)數(shù)據(jù)為主，改變了傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)觀念。個(gè)人通信、信息系統(tǒng)等業(yè)務(wù)為一個(gè)整體。數(shù)據(jù)、視頻可以通過高帶寬的模式進(jìn)行傳播，所以4G技術(shù)也被稱為“多媒體移動(dòng)技術(shù)”。（3）無縫漫游。4G系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，就媒體的終端之間就要進(jìn)行無縫連接，對(duì)不同模式的通信數(shù)據(jù)要通過無線網(wǎng)、蜂窩移動(dòng)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)的介質(zhì)集中在一起，實(shí)現(xiàn)手機(jī)在任何地點(diǎn)都可以進(jìn)行通訊。

二、4G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

為了滿足不同用戶對(duì)業(yè)務(wù)的不同需求，可以將有線和無線技術(shù)相融合，4G通信技術(shù)要在IPV6的模式中構(gòu)成核心網(wǎng)，集廣播電視網(wǎng)、蜂窩移動(dòng)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等固定的網(wǎng)絡(luò)為一體。針對(duì)不同的業(yè)務(wù)要通過不同的媒體接入到不同網(wǎng)絡(luò)中，多媒體要完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和融合，核心網(wǎng)獨(dú)立各種無線接入技術(shù)，形成一個(gè)靈活的可擴(kuò)展的平臺(tái)。安全性設(shè)計(jì)在接入網(wǎng)和核心網(wǎng)可以分兩個(gè)層次進(jìn)行。

4G網(wǎng)絡(luò)可以形成物理層、中間層和應(yīng)用層三個(gè)層次，物理層的功能是提供網(wǎng)絡(luò)的接入和路由的選擇，中間層要屏蔽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，面向應(yīng)用層進(jìn)行地質(zhì)轉(zhuǎn)換和安全管理的主要功能。物理層和中間層提供對(duì)外訪問的接口。實(shí)驗(yàn)研究表明開放式的接口可以提供高速的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。可以跨越多個(gè)運(yùn)行商，大大擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)范圍。

三、第四代通信技術(shù)的特征

（1）OFDM技術(shù)。正交頻分復(fù)用技術(shù)是一種在無線環(huán)境下高速傳播網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，與3G的CDMA技術(shù)有很大的區(qū)別。對(duì)多載波調(diào)制技術(shù)的改進(jìn)，是4G技術(shù)的核心。在無線通訊的環(huán)境中，多普勒效應(yīng)會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾，OFDM技術(shù)是對(duì)抗頻率抗干擾有效技術(shù)在傳輸領(lǐng)域中進(jìn)行信號(hào)分解，使各載波進(jìn)行交互。然后對(duì)低速數(shù)據(jù)進(jìn)行片段分解，在載波上進(jìn)行調(diào)制，使串行通道變成并行通道。使信道變得相對(duì)平坦，減少信號(hào)受到信道的影響，從而減少數(shù)據(jù)的傳播。由于高速數(shù)據(jù)進(jìn)行了分解。每個(gè)子信道上傳輸信號(hào)要小于帶寬，信號(hào)波形間的干擾也會(huì)大大減少。（2）MIMO技術(shù)。多輸入輸出技術(shù)是一種分集的技術(shù)，是多天線技術(shù)的發(fā)展，它利用天線的兩端同時(shí)工作，在擴(kuò)展通道進(jìn)行可以提高傳播速度。并行工作各個(gè)接收天線通過角度擴(kuò)展減少相關(guān)空間。在信道獨(dú)立是，信道的傳輸能力會(huì)不斷增強(qiáng)，這樣的系統(tǒng)可以在不增加天線的情況下提高帶寬。MIMO技術(shù)是無線技術(shù)領(lǐng)域的重大突破，發(fā)展?jié)摿薮?。在近幾年的發(fā)展過程中得到了完善。已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了通信系統(tǒng)，被認(rèn)為是現(xiàn)代通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是可降低干擾、可提高無線信道容量和頻譜利用率。（3）軟件無線電技術(shù)。軟件無線電技術(shù)是改變傳統(tǒng)無線終端來設(shè)計(jì)硬件的核心技術(shù)，強(qiáng)調(diào)硬件的配置和升級(jí)技術(shù)。盡量以簡化、開放通用的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)軟件收發(fā)功能。在系統(tǒng)的組成上，軟件無線電硬件包括天線、射頻前端、模擬轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號(hào)處理。天線的覆蓋范圍一般比較廣，射頻的前端發(fā)射變頻和濾波功能，信號(hào)在完成轉(zhuǎn)換后就由工作軟件來處理。

四、結(jié)束語

第四代移動(dòng)通訊技術(shù)是人類有史最復(fù)雜的技術(shù)工程，它可以滿足人們對(duì)通信系統(tǒng)的不同需求。滿足人們的個(gè)性化需求。要全面實(shí)現(xiàn)4G通信技術(shù)還有一些技術(shù)難題需要解決，面臨著很大的市場壓力。一些發(fā)達(dá)國家也投身在4G的研發(fā)工作中，在不久的將來4G通信技術(shù)會(huì)得到更好的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 何琳琳，楊大成. 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)[J]. 移動(dòng)通信，2013（2）

[2] 劉偉，丁志杰. 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)研究進(jìn)展與關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國數(shù)據(jù)通信，2013（12）