第四代移動(dòng)通訊技術(shù)的構(gòu)架及其關(guān)鍵技術(shù)研究

張淑梅 李新波

（中國(guó)聯(lián)通齊齊哈爾市分公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

一、概述

第四代移動(dòng)通訊技術(shù)包括廣帶無線局域網(wǎng)、移動(dòng)廣帶系統(tǒng)和互操作廣播網(wǎng)絡(luò)，其廣帶接入和分布的網(wǎng)絡(luò)具有不低于2MB/s的非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸能力，對(duì)用戶能夠提供150MB/s的高質(zhì)量觀影服務(wù)，首次實(shí)現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸，它還能提供信息之外的定位和定時(shí)、數(shù)據(jù)采集以及遠(yuǎn)程控制等綜合功能。

第四代移動(dòng)通訊技術(shù)的關(guān)鍵在于超出3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率，提供更高速和更穩(wěn)定的通訊技術(shù)。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)下第四代移動(dòng)通訊技術(shù)應(yīng)該提供不低于2MB/s的數(shù)據(jù)量，融移動(dòng)3G技術(shù)的特點(diǎn)與當(dāng)下流行的WLAN技術(shù)熱點(diǎn)為一體，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行視頻圖像的高清傳輸，滿足用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和質(zhì)量上的要求。在第四代移動(dòng)通訊技術(shù)的概念發(fā)布之后，很多用戶擔(dān)心因?yàn)槠湫阅芨叨a(chǎn)生高額的費(fèi)用，官方指出第四代移動(dòng)通訊技術(shù)不需要移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商支出額外的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用，因?yàn)槠涓轮饕杏诤诵牡姆?wù)器上，所以無需用戶過多的承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用，其消費(fèi)水平與3G網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)。在無線上網(wǎng)方面，4G可能比一般的固定寬帶網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用更低，由于其計(jì)費(fèi)方式靈活，可以根據(jù)用戶的需要和使用頻率來制定靈活的收費(fèi)方法。

二、第四代移動(dòng)通訊技術(shù)的構(gòu)架

（一）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在第四代移動(dòng)通訊技術(shù)中，其最根本的任務(wù)在于能夠接受到終端的呼叫并在多個(gè)運(yùn)行平臺(tái)間建立最為有效的通信路徑，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的定位跟蹤。第四代移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量，形成良好的無縫連接，其采用多層的蜂窩結(jié)構(gòu)，通過不同的空中接口，由多個(gè)業(yè)務(wù)供應(yīng)商來提供不同的多媒體業(yè)務(wù)。它能形成個(gè)人通訊、廣播、娛樂等業(yè)務(wù)的無縫連接使之成為一個(gè)整體來滿足用戶的需要，高度智能化的網(wǎng)絡(luò)具有良好的重構(gòu)性和尺度可變性以滿足不同環(huán)境下不同用戶的通信需求，以獨(dú)立的軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)融合。

（二）接入系統(tǒng)

第四代移動(dòng)通訊技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)基于公共平臺(tái)，采取智能化模式終端，通過各種接入技術(shù)來實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)間的無縫連接，這是與以往移動(dòng)通訊技術(shù)最顯著的不同。第四代移動(dòng)通訊技術(shù)基于一個(gè)公共平臺(tái)來優(yōu)化其運(yùn)作方式以實(shí)現(xiàn)用戶需求，當(dāng)多模式終端接入系統(tǒng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)通過自適應(yīng)的分配頻帶來提供最優(yōu)化的路由，從而產(chǎn)生最佳的通信效果。其接入技術(shù)主要包括無線蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)、WLAN系統(tǒng)、無線系統(tǒng)、短距離連接系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、STS平流層通信系統(tǒng)、固定無線接入系統(tǒng)以及廣播電視接入系統(tǒng)等。不同的接入技術(shù)針對(duì)的是不同的通信業(yè)務(wù)，其對(duì)接入技術(shù)也進(jìn)行了分層，例如主要由2G、3G通信組織的蜂窩層，其服務(wù)覆蓋的面積較大；由WLAN網(wǎng)絡(luò)組織的熱點(diǎn)小區(qū)層，其移動(dòng)數(shù)據(jù)傳播的速度快，但受一定的地域局限，等等。

（三）軟件系統(tǒng)

第四代移動(dòng)通訊技術(shù)在軟件系統(tǒng)方面較以前提升了其標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，軟件系統(tǒng)的主要任務(wù)在于為不同的通訊系統(tǒng)和終端應(yīng)用軟件創(chuàng)建一個(gè)公共的軟件平臺(tái)，并通過這一平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同系統(tǒng)和終端的管理與監(jiān)控。軟件系統(tǒng)會(huì)逐步采用Web服務(wù)模式來取代Client/Server模式來保障通信網(wǎng)絡(luò)的正常工作和數(shù)據(jù)的完整性等等。樹立一個(gè)具有統(tǒng)一性的軟件標(biāo)準(zhǔn)與互聯(lián)協(xié)議，是第四代移動(dòng)通訊技術(shù)的關(guān)鍵所在。

三、第四代移動(dòng)通訊技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）軟件無線電技術(shù)

在第四代移動(dòng)通訊技術(shù)中，軟件無線電技術(shù)作為其核心技術(shù)之一對(duì)第四代移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展起著重要的作用。軟件無線電技術(shù)通過將標(biāo)準(zhǔn)化的硬件模塊在公共的軟件平臺(tái)上加載相應(yīng)的應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)無線通信系統(tǒng)功能，還能將A/D、D/A轉(zhuǎn)換器最近距離靠近射頻天線RF前端，通過軟件系統(tǒng)定義信令規(guī)則和調(diào)制解調(diào)算法規(guī)則等，實(shí)現(xiàn)了多通路、多層次、多模式的無線通信平臺(tái)，使得第四代移動(dòng)通信的終端能夠在多個(gè)系統(tǒng)之間漫游。

（二）定位技術(shù)

定位技術(shù)指的是移動(dòng)終端位置的測(cè)量方法與計(jì)算方法，它主要有三種方式：移動(dòng)終端定位、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位或混合定位。在第四代移動(dòng)通訊技術(shù)中，移動(dòng)終端的定位和跟蹤能夠基于移動(dòng)終端在不同平臺(tái)間的通信，有效實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端在不同平臺(tái)通信的無縫連接，并為通信過程的質(zhì)量和速率提供保障。

（三）OFDM調(diào)制技術(shù)

與第三代無線通信技術(shù)不同，第四代無線通信系統(tǒng)的核心由CDMA技術(shù)變?yōu)镺FDM調(diào)制技術(shù)，這種技術(shù)將信道分為若干正交子信道，把高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)化成為并行的低速子數(shù)據(jù)流并調(diào)制到每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸，這樣一來有利于減少子信道間的相互干擾，最大程度上消除符號(hào)間的干擾，實(shí)現(xiàn)無線環(huán)境下的高速傳輸。

（四）智能天線技術(shù)

智能天線具有減小噪音、智能處理時(shí)空處理算法形成的數(shù)字波束以及自動(dòng)跟蹤信號(hào)源等作用，通過多波束或者自適應(yīng)陣列天線在同一個(gè)扇區(qū)中來固定多個(gè)波速，以自適應(yīng)陣列中的多個(gè)天線接收加權(quán)信號(hào)來使得信噪比最佳。與傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù)不同，職能天線技術(shù)能夠提供較高的天線增益和相應(yīng)倍數(shù)的分集增益，是第四代無線通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。

（五）調(diào)制和信號(hào)抗干擾技術(shù)

調(diào)制和信號(hào)抗干擾技術(shù)指的是在高頻段進(jìn)行高速移動(dòng)通信是會(huì)產(chǎn)生選頻衰減現(xiàn)象，為提高信號(hào)的抗干擾能力而研究出的智能解調(diào)技術(shù)。除了運(yùn)用正交頻分復(fù)用技術(shù)和自適應(yīng)均衡器，還可以采用TPC、RAKE擴(kuò)頻接受、跳頻、FEC等技術(shù)來獲得良好的信號(hào)信噪比。

結(jié)語

隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展和新需求的不斷提出，在未來的日子里，第四代移動(dòng)通訊技術(shù)必然會(huì)取代第三代移動(dòng)通信技術(shù)成為未來移動(dòng)通信領(lǐng)域的主導(dǎo)。盡管第四代移動(dòng)通訊技術(shù)有著很多的優(yōu)點(diǎn)，但是其發(fā)展過程中會(huì)受到各種條件的制約，這就需要我國(guó)重視發(fā)展新一代移動(dòng)通信技術(shù)的研究，振興民族信息產(chǎn)業(yè)，從而縮小我國(guó)科學(xué)技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的距離，使得第四代移動(dòng)通信技術(shù)給人們帶來良好而舒適的使用體驗(yàn)。

[1]李蔚蔚，童貞理，何方白等.3G與4G關(guān)鍵技術(shù)的比較和過渡[J].廣東通信技術(shù)，2009，24（1）.

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