吳志芳

【摘要】 移動通信已成為當代通信領域內發(fā)展?jié)摿ψ畲?、市場前景最廣的熱點技術。本文概要介紹4G移動通信系統(tǒng)的主要特點和4G系統(tǒng)中采用的關鍵技術。

【關鍵詞】 4G 移動通信 OFDM 軟件無線電 IPV6版

一、4G概念通信技術特點

目前，業(yè)界專業(yè)人士對4G概念移動通信系統(tǒng)的共識主要有以下幾點：（1）用戶可以在任何地點、任何時間以任何方式不受限地接入網(wǎng)絡中來；（2）移動終端可以是任何類型的；（3）用戶可以自由地選擇業(yè)務、應用和網(wǎng)絡；（4）可以實現(xiàn)非常先進的移動電子商務；（5）新的技術可以非常容易地被引入到系統(tǒng)和業(yè)務中來。

根據(jù)以上描述，未來的4G系統(tǒng)應具備以下的基本條件。（1）具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。對于大范圍高速移動用戶（250km/h），數(shù)據(jù)速率為2Mbit/s；對于中速移動用戶（60km/h），數(shù)據(jù)速率為20Mbbit/s；對于低速移動用戶（室內或步行者），數(shù)據(jù)速率為100Mbit/s。（2）實現(xiàn)真正的無縫漫游。4G移動通信系統(tǒng)實現(xiàn)全球統(tǒng)一的標準，能使各類媒體、通信主機及網(wǎng)絡之間進行“無縫連接”，真正實現(xiàn)一部手機在全球的任何地點都能進行通信。（3）高度智能化的網(wǎng)絡。采用智能技術的4G通信系統(tǒng)將是一個高度自治、自適應的網(wǎng)絡。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環(huán)境進行結合的正常發(fā)送與接收，有很強的智能性、適應性和靈活性。（4）良好的覆蓋性能。4G通信系統(tǒng)應具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸。對于室內環(huán)境，由于要提供高速傳輸，小區(qū)的半徑會更小。（5）基于IP的網(wǎng)絡。4G通信系統(tǒng)將會采用IPv6，IPv6將能在IP網(wǎng)絡上實現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務。（6）實現(xiàn)不同QoS的業(yè)務。4G通信系統(tǒng)通過動態(tài)帶寬分配和調節(jié)發(fā)射功率來提供不同質量的業(yè)務。

二、4G概念通信關鍵技術探討

（1）正交頻分復用（OFDM）技術。第四代移動通信系統(tǒng)主要是以OFDM為核心技術。OFDM技術實際上是多載波調制的一種。OFDM技術之所以越來越受關注，是因為OFDM有很多獨特的優(yōu)點：（a）頻譜利用率高，頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍。（b）抗衰落能力強。（c）適合高速數(shù)據(jù)傳輸。（d）抗碼間干擾（ISI）能力強。（2）智能天線技術。目前，智能天線的工作方式主要有全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。全自適應智能天線雖然從理論上講可以達到最優(yōu)，但相對而言各種算法均存在所需數(shù)據(jù)量、計算量大、信道模型簡單、收斂速度較慢，在某些情況下甚至出現(xiàn)錯誤收斂等缺點，實際信道條件下，當干擾較多、多徑嚴重，特別是信道快速時變時，很難對某一用戶進行實際跟蹤。在基于預多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預先計算好的波束分割覆蓋，各組權值對應的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊，接收時的主要任務是挑選一個作為工作模式，與自適應方式相比它顯然更容易實現(xiàn)，是未來智能天線技術發(fā)展的方向。（3）MIMO技術。MIMO技術是指利用多發(fā)射、多接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經(jīng)證明，當不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關時，MIMO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術是實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量、提高傳輸質量的空間分集技術。（4）軟件無線電（SDR）技術。在4G系統(tǒng)中，若要實現(xiàn)“任何人在任何地點以任何形式接入網(wǎng)絡”的理想通信方式，則至少需要保證移動終端能夠適合各種類型的空中接口，能夠在各類網(wǎng)絡環(huán)境間無縫漫游，并可以在不同類型的業(yè)務之間進行轉換。這就意味著在4G系統(tǒng)中，軟件將會變得非常復雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技術，軟件無線電是近幾年隨著微電子技術的進步而迅速發(fā)展起來的新技術，它以現(xiàn)代通信理論為基礎，以數(shù)字信號處理為核心，以微電子技術為支持。軟件無線電概念一經(jīng)提出，就受到各方的極大關注，這不僅是因為軟件無線電概念新技術先進、發(fā)展?jié)摿Υ螅鼮橹匾氖撬鼭撛诘氖袌鰞r值也是極具吸引力的。未來4G技術需要適應不同種類的產(chǎn)品要求，而軟件無線電技術則是適應產(chǎn)品多樣性的基礎，它不僅能減少開發(fā)風險，還更易于開發(fā)系列型產(chǎn)品。此外，它還減少了硅芯片的容量，從而降低了運算器件的價格，其開放的結構也會允許多方運營的介入。

三、結束語

盡管4G移動通信系統(tǒng)目前還只是一個基本概念，定義仍然還不明確，仍處于實驗室研究開發(fā)階段，在其他關鍵性技術上如：信道編碼、高性能接收機技術等方面還不完善。但是，作為新一代移動通信技術，其發(fā)展的前景是不可限量的。4G技術的發(fā)展和實現(xiàn)，將真正實現(xiàn)我們充滿個性化的通信夢想。