4G移動(dòng)通信的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)分析

龐金龍

（黑龍江職業(yè)學(xué)院，黑龍江哈爾濱，150111）

4G移動(dòng)通信的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)分析

龐金龍

（黑龍江職業(yè)學(xué)院，黑龍江哈爾濱，150111）

近年來我國網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)取得了較快的發(fā)展，特別是人們對網(wǎng)絡(luò)通信速度要求不斷提升的新形勢下，2G和3G通信技術(shù)越來越無法滿足人們對高水平通信技術(shù)的要求，在這種情況下，4G通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。4G通信技術(shù)不僅傳輸效率較為穩(wěn)定上，而且傳播速度非?？旖?，具有人性化和智能化的結(jié)構(gòu)，能夠更好的為人們提供高水平的通信服務(wù)。4G移動(dòng)通信技術(shù)有效的滿足了人們對技術(shù)更新和功能體驗(yàn)的要求，成為當(dāng)前移動(dòng)通信的主流技術(shù)。

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)；特點(diǎn)；關(guān)鍵技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代信息技術(shù)取得了較快的發(fā)展，這有效的推動(dòng)了移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。目前移動(dòng)通信技術(shù)已人最初的第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的4G移動(dòng)通信系統(tǒng)。4G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用，不僅有效的確保了多媒體業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)質(zhì)量的提升，而且達(dá)到了非常快捷的通訊速度，給用戶帶來了更多多元化的體驗(yàn)，視頻傳輸速度有效的滿足了現(xiàn)代通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅o用戶帶來了高質(zhì)量和高平的移動(dòng)通信服務(wù)。

1 4G的概述

4G作為第四代移動(dòng)通信技術(shù)，其不僅集3G與WLAN于一體，而且視頻圖像和圖像傳輸質(zhì)量、清晰度等都得到了較大程度的提升，4G通信技術(shù)對設(shè)備的裝置更加完善，給人們事定數(shù)了更多的便利性和價(jià)值性。在技術(shù)和應(yīng)用上有了質(zhì)的飛躍，由于4G移動(dòng)通信技術(shù)對于所有的移動(dòng)通信用戶都具有較好的適用性，確保了商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、藍(lán)牙、廣播和電視衛(wèi)星通信的無縫銜接和兼容，而且4G移動(dòng)通信可以在小區(qū)、交通和互聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)方面上進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。4G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖1 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

2 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)

4G通信技術(shù)的應(yīng)用，不僅其安全性更強(qiáng)，而且傳輸速度得以大幅度的提升，傳輸效率更具穩(wěn)定性，可以為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的智能服務(wù)，業(yè)務(wù)質(zhì)量及靈活性都有了較大程度的提升，頻譜利用率更加充分，具有3G技術(shù)所無法比擬的優(yōu)勢。

2.1 靈活性

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)其是以強(qiáng)大的智能技術(shù)作為主要的技術(shù)支撐，能夠更好的確保信息資源分配的完成，在發(fā)送和接送信號過程中可以根據(jù)智能信號處理技術(shù)完成，而且不論信道條件有何不同，或是環(huán)境多么復(fù)雜信息都能夠正常的進(jìn)行發(fā)送和接受，對于通信過程中需要變換的業(yè)務(wù)能夠有效的進(jìn)行處理，確保其與通信標(biāo)準(zhǔn)相符合，其適應(yīng)性、智能性和靈活性是其他技術(shù)所無法比擬的。

2.2 數(shù)字寬帶技術(shù)

利用4G移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行信號傳輸過程中，其所采用的傳輸波段多以毫米波為主，這樣其產(chǎn)生的蜂窩小區(qū)則較小，對于用戶容量的提升具有極其重要的意義。

2.3 多業(yè)務(wù)融合

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)可以支持各種多樣化的移動(dòng)業(yè)力，用戶在任何位置都能夠享受到高質(zhì)量的移動(dòng)通信信息服務(wù)，而且可以通過綜合廣播、信息系統(tǒng)、個(gè)人通信及娛樂等多種行業(yè)來為用戶提供更方便、安全及廣泛的應(yīng)用及服務(wù)。

3 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要技術(shù)

3.1 以IP為基礎(chǔ)的核心網(wǎng)

在當(dāng)前4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，其核心網(wǎng)絡(luò)則是一個(gè)基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，這樣不僅能夠更好的確保各端點(diǎn)之間IP業(yè)務(wù)傳輸能夠得以較好的完成，而且可以與存在的PSTN和核心網(wǎng)共存，具有非常好的兼容性。不僅各接口能夠?qū)崿F(xiàn)與核心網(wǎng)進(jìn)行連接，而且核心網(wǎng)可以將業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_，而且所采用的無線接入方式和協(xié)調(diào)與核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、鏈路層屬于分離獨(dú)立的狀態(tài)，主要采用全分組方式IPV6技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)具有集成的特點(diǎn)，成本較低，而且不同網(wǎng)絡(luò)之間能夠?qū)崿F(xiàn)無縫連接。

3.2 軟件無線電技術(shù)

軟件無線電技術(shù)屬于一種開放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)，其是利用通用硬件平臺(tái)，將標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的硬件功能單元在經(jīng)過這個(gè)平臺(tái)，在軟件加載方式的幫助下，從而完成各類無線電通信任務(wù)。其是利用模塊化集居結(jié)構(gòu)，利用適當(dāng)?shù)姆椒▉磉M(jìn)行編程，各先進(jìn)模塊能夠與射頻天線的要求無限的接近，在軟件無線電技術(shù)慶用中，其具有非常好的適應(yīng)性和靈活性，其主要涉及到DSPH、FPGA、DSP等，可以對多種接口方式的基站和多模式手機(jī)的連接起到較好的支持作用，可以對多種系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行順利融合，在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中應(yīng)用范圍非常廣泛，特別是以軟件無線電技術(shù)作為技術(shù)基礎(chǔ)的基站，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的同時(shí)服務(wù)。

3.3 多址方案和無線接入方式

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)在CDMA、FDMA、OFDM、TDMA等多址方式中最有可能選擇OFDM的多址類型，其主要優(yōu)勢包括：相鄰小區(qū)和用戶間不會(huì)發(fā)生干擾；不同信號間無干擾；可以完成較低成本的單波段接收機(jī)；不受多普勒頻移和多徑衰落問題影響等。較低的功率效率是OFDM的主要缺陷。近年來日本首次采用了VSFOFCDM的無線接入方式，其屬于多載波CDMA類型，具有對多徑干擾不敏感和高頻譜利用率等優(yōu)點(diǎn)。

3.4 無線接入網(wǎng)（RAN ）技術(shù)

近年來4G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的速度較快，而且容量不斷增加，成本得以進(jìn)一步降低。目前在4G移動(dòng)通信無線接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)展過程中，電路交換開始向基于IP分組交換的方向發(fā)展，設(shè)備分集也開始不斷向網(wǎng)絡(luò)分集方向發(fā)展。在這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)形式下，有效的確保了3G、4G、WLAN 與固定網(wǎng)間漫游的實(shí)現(xiàn)，對下一代因物網(wǎng)的建設(shè)起到了積極的意義。無線接入網(wǎng)（RAN）技術(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)

3.5 高性能接受機(jī)

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)對接受機(jī)的要求較高。Shannon定理為我們指出了在帶寬固定的信道中要完成容量為C的可靠性傳輸所需的最小的SNR數(shù)值，因此，在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，要在同等帶寬上完成20Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速度，則SNR值至少為12dB，由此可以看出，4G移動(dòng)通信系統(tǒng)需要更高性能的接收機(jī)。

3.6 無線電增強(qiáng)技術(shù)

為了能夠更好的增強(qiáng)無線電覆蓋的范圍，確保無線電容量的提高，則可以通過得合同多天線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無線電增強(qiáng)技術(shù)。通過多輸入多輸出技術(shù)來確保接收和發(fā)射分集的實(shí)現(xiàn)，也可以利用2個(gè)或是4個(gè)天線來完成發(fā)射分集工作。為了能夠確保獲取更好的分級性能，可以通過利用頻率分集、極化分集、時(shí)間做好計(jì)劃做和空間分集等多項(xiàng)分集技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

3.7 MIMO和智能天線技術(shù)

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)利用MIMO天線系統(tǒng)進(jìn)行空間分集，由于其可以同時(shí)采用四個(gè)天線來完成接收和發(fā)射分集，所以對于降低多址的干擾影響具有非常好的效果。同時(shí)智能天線又能夠有效的對信號干擾進(jìn)行抑制，具有自動(dòng)跟蹤和數(shù)字波束調(diào)節(jié)等多項(xiàng)功能，利用智能天線成形波束，可以有效的增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)的信號，有利于信號質(zhì)量的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)在，增強(qiáng)信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。利用智能天線來可以實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。另外智能天線中的機(jī)站可以在不同用戶之間構(gòu)成一個(gè)定向波束，這不僅有得盱基站發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)的減北，面明對降低小區(qū)內(nèi)其他用戶的多址影響具有非常重要的作用。

4 結(jié)束語

目前我國通信行業(yè)加大了對4G通信技術(shù)的研發(fā)力度，這不僅能夠更好的滿足人們對生活和工作高標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且是當(dāng)前我國通信技術(shù)發(fā)展的必然選擇。目前我國一部分人已開始應(yīng)用4G通信技術(shù)，而且應(yīng)用的趨勢也在不斷的擴(kuò)大，在應(yīng)用過程中4G移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)勢和特色得到了較好的發(fā)揮。目前隨著通信技術(shù)研究人員的不斷努力，4G通信系統(tǒng)的一些關(guān)鍵技術(shù)已取得了較大的突破，部分用戶一些更高的需求和體驗(yàn)得以滿足，使其在服務(wù)人們工作和生活中發(fā)揮著非常重要的意義。

[1] 謝景賢.4G通信技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展[J].信息通信，2012（35）：57-58.

[2] 孫威.4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)淺析[J].科技致富向?qū)В?011（10）：61-62.

[3] 郭鑫.第四代移動(dòng)通信（4G）關(guān)鍵技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（14）：74-75.

The characteristics and key technologies of 4G mobile communica tion

Pang Jinlong
（Heilongjiang Career Academy，Heilongjiang Harbin，150111)

In recent years,the network communication technology of our country has made rapid development, especially the people of network communication speed requirements continue to increase under the new situation,2G and 3G communication technology and increasingly unable to meet the people's requirement of high level communication technology,in this case,4G communication technology arises at the historic moment.4G communication technology not only transmission efficiency is relatively stable,but also the speed of communication is very fast,with the structure of human and intelligent,can better provide high level communication service for people.4G mobile communication technology effectively meet the people's requirements for technical updates and functional experience,and become the mainstream of mobile communications technology.

4G mobile communication system;feature;key technology