4GLTE的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用分析

于立華 張宏宇 高東健

摘 要：21世紀(jì)以來，我國(guó)通信技術(shù)水平不斷提高，2013年我國(guó)就正式進(jìn)入到了4G網(wǎng)絡(luò)通信的時(shí)代，4G通信技術(shù)的發(fā)展有利于滿足市場(chǎng)對(duì)無線數(shù)字服務(wù)越來越大的需要，以及人們對(duì)高速率的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的期待，目前4G通信技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展還并不是十分成熟，仍然存在一些局限，對(duì)4G關(guān)鍵技術(shù)的研究和探討已經(jīng)成了移動(dòng)通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，該文主要對(duì)4GLTE的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng) 4G 關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（a）-0068-01

1 4GLTE的研究介紹

TD-LTE和FDD-LTE等等LTE網(wǎng)絡(luò)制式統(tǒng)稱為4GLTE，由于中國(guó)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展正處于一個(gè)特殊時(shí)期，在我國(guó)4GLTE一般特指TD-LTE。所謂4G即是第四代通訊技術(shù)的簡(jiǎn)稱，幾乎能滿足所有用戶對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的要求，原先的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是在2MHz的寬帶工作，理論上速率可達(dá)到2Mbps，而在實(shí)際提供中僅有384kbps，盡管3G不斷發(fā)展增強(qiáng)型技術(shù)，但還是難以滿足用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率的需求，也不能提供動(dòng)態(tài)范圍多速率業(yè)務(wù)等，3G系統(tǒng)的局限目前都是4G發(fā)展研究的熱點(diǎn)。3G通信系統(tǒng)時(shí)代，有許多的標(biāo)準(zhǔn)給用戶造成了一定的不便，4G的ITU-R制定標(biāo)準(zhǔn)減少，網(wǎng)絡(luò)的互操作性增強(qiáng)，在各方面體現(xiàn)出了4G的優(yōu)越性，如聯(lián)網(wǎng)和通話時(shí)間，網(wǎng)間數(shù)據(jù)傳輸速率，通信數(shù)據(jù)丟失問題，蜂窩數(shù)據(jù)覆蓋問題等。大體上說，4G時(shí)代顯著的特點(diǎn)是擁有較大的傳輸寬帶和較大的數(shù)據(jù)容量，足夠滿足高清流媒體的在線即時(shí)傳送。4G高度智能的系統(tǒng)能為用戶提供更加豐富的應(yīng)用，和更加快捷方便的服務(wù)，同時(shí)系統(tǒng)無縫連接的相容高度，大大提高了不同通信系統(tǒng)之間的通話質(zhì)量。4G通信系統(tǒng)是3G與WLAN的一體化的技術(shù)產(chǎn)品，能夠傳輸高質(zhì)量的視頻圖像，第三代的移動(dòng)通訊技術(shù)雖然也已經(jīng)達(dá)到流媒體在線流暢播放，進(jìn)行在線視頻通話，但4G傳輸?shù)膱D像的質(zhì)量更高，甚至可以與高清晰度的電視圖像相提并論。4G通信系統(tǒng)比當(dāng)下拔號(hào)上網(wǎng)快2000倍，下載速度高達(dá)100Mbps，具有超過2Mbit/s的非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸能力，包括寬帶無線區(qū)域網(wǎng)，寬帶無線固定接入，交互式廣播網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)寬帶系統(tǒng)。而且用戶使用時(shí)的計(jì)費(fèi)方式也更加便捷靈活，可以通過用戶自身的需要來制定服務(wù)，在價(jià)格方面也與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)相近，用戶接受度較高。隨著4G通信技術(shù)的發(fā)展，它所需的費(fèi)用也越來越便宜，通信速度也更快，智能化程度更高，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋的范圍也更加廣泛，而且4G還可以在有線電視調(diào)制解調(diào)器和DSL沒有覆蓋的地方部署，進(jìn)而在整個(gè)地區(qū)內(nèi)進(jìn)行覆蓋，比3G更接近個(gè)人通信，屬于多功能的集成寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，利用寬帶接入IP系統(tǒng)，4G使用者可以隨時(shí)隨地通過各種移動(dòng)端，不受限制地連接到網(wǎng)絡(luò)中去，方便用戶根據(jù)自身的需要選擇應(yīng)用，業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)，并使用戶享受到移動(dòng)電子商務(wù)的高端服務(wù)。

2 4GLTE的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智能天線

智能天線即是通信領(lǐng)域廣發(fā)使用所說的可變天線陣列，自適應(yīng)天線陣列，或多天線，是在波束之間沒有切換的多波束。并在自適應(yīng)天線的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。在自適應(yīng)天線陣列中，加權(quán)合成多個(gè)天線的接受信號(hào)使信噪比達(dá)到最大，而多波束則是使用多個(gè)固定波束在一個(gè)扇形區(qū)內(nèi)，與固定天線相比，天線陣列不僅能夠提供較高的天線增益，而且還提供相應(yīng)倍數(shù)的分集增益。智能天線還是一種可以根據(jù)自身收集到的信息進(jìn)行空域?yàn)V波的天線陣列，如判定信號(hào)的空間信息，跟蹤，定位信號(hào)源的智能算法等。智能天線采用的是SDMA空分復(fù)用的方式，并和其他復(fù)用技術(shù)相結(jié)合，盡可能地高效大限度的利用頻譜資源，通過信號(hào)在傳播路徑方向上的不同差異，降低時(shí)延擴(kuò)延，多徑，瑞利衰落，信號(hào)干擾的影響，區(qū)別同頻率，同時(shí)隙的信號(hào)。同時(shí)智能天線安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)是一種雙向天線的模式，不僅可以通過固定的天線單元即帶有可編程電子相位關(guān)系技術(shù)來獲取方向性，而且還可以同時(shí)取得移動(dòng)臺(tái)和基站之間各個(gè)鏈路的方向特性。

智能天線利用產(chǎn)生空間定向波束的應(yīng)用數(shù)字處理技術(shù)，通過信號(hào)來波的方向自適應(yīng)調(diào)整方向圖，對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟蹤，充分利用移動(dòng)用戶信號(hào)，以達(dá)到盡量抑制減少或抵消來自各方面的信號(hào)干擾的目的，這也是智能天線工作的基本原理。而智能自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)數(shù)字波束，抑制信號(hào)干擾，是移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心的要求。

2.2 正交頻分復(fù)用

Orthogonal Frequency Division Multiplexing，縮寫為OFDM，即通信系統(tǒng)領(lǐng)域所說的正交頻分復(fù)用，實(shí)際上OFDM是多載波調(diào)制的一種，現(xiàn)在正交頻分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用主要有，ETSI標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻廣播DAB，高清晰度電視HDTV，無線局域網(wǎng)WLAN，以及非對(duì)稱的數(shù)字用戶環(huán)路 ADSL等等，已經(jīng)在民用通信系統(tǒng)領(lǐng)域，廣播式的視頻音頻里領(lǐng)域里被廣泛應(yīng)用。正交頻分復(fù)用技術(shù)是在一種無線環(huán)境的高速傳輸?shù)募夹g(shù)。

它可以將通信道分成幾個(gè)子信道，這樣每個(gè)子信道的帶寬就僅僅變成了原信道帶寬的一部分，把高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，在每個(gè)子信道上都調(diào)制到等頻間隔的一組子載波上進(jìn)行傳輸，相對(duì)容易地使信道變得均衡，不再需要其他復(fù)雜的信道均衡技術(shù)，也可以將其看成是每個(gè)子信道的平坦性衰落，在接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行可靠地調(diào)節(jié)，減少子信道之間互相干擾ICI。

2.3 軟件無線電技術(shù)

用現(xiàn)代化高科技軟件來操縱、控制傳統(tǒng)的“純硬件電路”的無線通訊技術(shù)即是軟件無線電技術(shù)，軟件無線電技術(shù)是通信領(lǐng)域的第三次革命，在從模擬通信到數(shù)字通信，固定通信到移動(dòng)通信之后，軟件無線電技術(shù)的發(fā)展打破了以往設(shè)備單單依賴硬件的發(fā)展來實(shí)現(xiàn)通信功能的格局，僅僅把傳統(tǒng)的無線電通信的硬件設(shè)備作為無線通信的平臺(tái)。軟件無線電技術(shù)是軟件為核心，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)為基礎(chǔ)了無線通信體系結(jié)構(gòu)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)同時(shí)也發(fā)展軟件無線電技術(shù)的關(guān)鍵性制約因素。軟件無線電技術(shù)的核心思想是，在接近天線的地方模擬數(shù)字信號(hào)化的過程，使用A/D和D/A變換器，高效利用軟件達(dá)到信號(hào)處理等無線功能。取代了昂貴復(fù)雜的硬件系統(tǒng)功能，減少設(shè)備開支，便于系統(tǒng)升級(jí)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代通信科技水平的高速發(fā)展，人們對(duì)通信服務(wù)的要求也越來越高，原有的通信系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足人們?cè)趯?shí)際生活中的應(yīng)用需求，相對(duì)于第三代通信系統(tǒng)的眾多缺陷及不足，4GLTE的發(fā)展應(yīng)用勢(shì)在必行，第四代通信系統(tǒng)的崛起是在原有的通信系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，彌補(bǔ)了先前的不足，并形成了自身獨(dú)特的優(yōu)越性，在對(duì)4LTE關(guān)鍵性技術(shù)的探討研究中也以取得了一定的進(jìn)步，提高了通信質(zhì)量的同時(shí)，也便利了人們的生活，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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