楊嘉

(南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息與管理工程系,四川南充 637000)

第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究

楊嘉

(南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息與管理工程系,四川南充 637000)

隨著我國(guó)科技的迅速發(fā)展,對(duì)通信技術(shù)的要求也越來越高,第四代移動(dòng)通信技術(shù)隨之產(chǎn)生。文章首先對(duì)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念和特點(diǎn)進(jìn)行了闡述,并對(duì)第四代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探析。

第四代移動(dòng)通信 關(guān)鍵技術(shù)

1 引言

社會(huì)的發(fā)展讓人們生活水平日益提高，對(duì)于通信的要求越來越高，對(duì)于信息交互的傳統(tǒng)方式和質(zhì)量都較高的要求，在在第三代移動(dòng)通信(3G)通信技術(shù)正在醞釀，逐步走向市場(chǎng)及不為斷普及中，4G網(wǎng)絡(luò)也在如火如荼的研制中，并走出試驗(yàn)室，向商業(yè)化運(yùn)作方向發(fā)展。相對(duì)于3G而言，4G網(wǎng)絡(luò)可更好的滿足人們對(duì)于多媒體信息互動(dòng)等的要求。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G)是未來一段時(shí)間發(fā)展趨勢(shì)和主流，基于此，本文對(duì)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探析。

2 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念及特點(diǎn)

第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)也被稱為是分布網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)非常強(qiáng)大的功能，網(wǎng)絡(luò)帶寬較寬，網(wǎng)絡(luò)的非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸率將超過2Mb/s，并且可自動(dòng)切換不同的速率。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的能夠?yàn)橛脩籼峁└哔|(zhì)量的服務(wù)，其特點(diǎn)主要有：一是與3G網(wǎng)絡(luò)相比，4G無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)速更快，數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰^強(qiáng)，能夠以較快的速度下載，在網(wǎng)絡(luò)順暢時(shí)，可達(dá)到100Mb/s的帶寬，由于4G網(wǎng)絡(luò)克服了3G互操作性難以控制的缺點(diǎn)，可在無線模式下選擇不同的表達(dá)方式，并提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可更好的為客戶服務(wù)； 二是通過4G網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)手機(jī)上網(wǎng)、筆記本電腦上網(wǎng)等諸多的功能，而且原來的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施已搭建完成，再推行4G系統(tǒng)時(shí)，無需再額外投入費(fèi)用來搭建基礎(chǔ)設(shè)施，成本大大降低；三是4G網(wǎng)絡(luò)更加直觀，通過可視化的操作，能夠滿足人們即時(shí)傳輸信息的需要；四是4G系統(tǒng)的可靠性更強(qiáng)，在發(fā)生各種突發(fā)事故，如發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，能夠盡快的恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)[1]。

3 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

未來一段時(shí)間移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展越來越快，高速化、寬帶化、頻段化是移動(dòng)通信技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度也將從2Mb/s提高到100Mb/s，能夠提供高質(zhì)量的視頻等媒體信息傳輸服務(wù)，移動(dòng)IP將成為未來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的主流，通過無線信道能夠有效的提高傳輸速率，實(shí)現(xiàn)多媒體信息的傳輸。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括。

3.1 正交頻分復(fù)用(OFDM)

正交頻分復(fù)用技術(shù)是多載波調(diào)制的一種，是能夠在無線環(huán)境中應(yīng)用的高速傳輸技術(shù)。其技術(shù)的核心要義是將信道劃分為諸多的子信道，讓每個(gè)子信道來傳輸子載波，以實(shí)現(xiàn)寬帶傳輸。盡管總的信道是不平滑的，它對(duì)頻率有選擇的特性，但是每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的，并且每個(gè)子信道的帶寬是窄帶傳輸，相應(yīng)的信號(hào)帶寬小于信道的帶寬，能夠有效避免信號(hào)之間的干擾。正交頻分復(fù)用是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用的一種關(guān)鍵技術(shù)，能夠優(yōu)化系統(tǒng)。正交頻分復(fù)用由于其自身的優(yōu)點(diǎn)，受關(guān)注程度比較高，其優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：一是正交頻分復(fù)用技術(shù)的頻譜利用率高。使用正交頻分復(fù)用技術(shù)頻譜效率比串行系統(tǒng)提高近一倍，而在無線環(huán)境中資源是極其重要的；二是正交頻分復(fù)用技術(shù)的自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制優(yōu)秀，對(duì)于高速數(shù)據(jù)傳輸來說，自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制根據(jù)使用的信道條件和不同的背景噪聲不同，采用了不同的調(diào)制模式，不同的子載波使用不同的調(diào)制方式，提高了抗干擾能力；三是自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制的抗衰落能力較強(qiáng)。正交頻分復(fù)用技術(shù)通過子載波傳統(tǒng)信號(hào)，由于均衡器比CDMA簡(jiǎn)單，自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制的應(yīng)用對(duì)脈沖噪聲有更強(qiáng)的抵抗力。四是正交頻分復(fù)用技術(shù)抗碼間干擾能力強(qiáng)。正交頻分復(fù)用采用了循環(huán)前綴，抗碼間干擾能力非常強(qiáng)[2]。

3.2 多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)

多輸入多輸出技術(shù)是最近流行的無線通信技術(shù)之一。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)系統(tǒng)采用多輸入多輸出技術(shù)，在基站放置多個(gè)天線，移動(dòng)站放置多個(gè)天線時(shí)，基站與移動(dòng)站之間的多輸入多輸出技術(shù)形成通信鏈路。多輸入多輸出技術(shù)可以簡(jiǎn)單、直接的應(yīng)用到傳統(tǒng)的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)單天線基站的多天線陣列。而G S M、CDMAIS-95、3G系統(tǒng)都未采用這種技術(shù)。多輸入多輸出系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為一是降低了碼間干擾；二是改善了空間分集增益；三是提高無線信道容量和頻譜效率，提高了信道的可靠性，降低了誤碼率。

3.3 軟件無線電(SDR)

軟件無線電是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可使用編程和通用硬件平臺(tái)，用軟件來實(shí)現(xiàn)無線電的定義的各部分的功能：包括前端接收器、中頻和基帶信號(hào)處理等其無線電臺(tái)的控制協(xié)議由軟件編程來完成。其核心思想是盡可能接近天線的地方使用寬帶“數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器”，盡快完成數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

3.4 智能天線技術(shù)(SA)

智能天線技術(shù)是在一個(gè)基站區(qū)安裝定向天線，通過一個(gè)固定的天線單元獲得指示，在基站與移動(dòng)臺(tái)之間獲得鏈路的方向，智能天線是面向特定方向、空間的定向波束，到達(dá)的天線對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)方向的主波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)的到達(dá)方向。智能天線技術(shù)(SA)可抑制干擾信號(hào)，例如加強(qiáng)數(shù)字束調(diào)節(jié)在移動(dòng)通信中的使用，可提高信號(hào)的質(zhì)量。

3.5 基于IP的核心網(wǎng)

第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是基于IP的網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的無縫互聯(lián)。無線接入核心網(wǎng)采用獨(dú)立的接入方案，可提供端到端的IP業(yè)務(wù)，提高核心網(wǎng)與現(xiàn)有核心網(wǎng)公共交換電話網(wǎng)絡(luò)的兼容性。核心網(wǎng)絡(luò)具有一個(gè)開放的體系結(jié)構(gòu)，從而允許各種空中接口接入核心網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)絡(luò)能夠把業(yè)務(wù)、控制和傳輸分開。使用IP后，無線接入?yún)f(xié)議以及CN協(xié)議之間是獨(dú)立的，具有較好的兼容性。

4 結(jié)語

第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)有傳輸速度更快，信號(hào)質(zhì)量更高、兼容性等更好的特點(diǎn)，靈活運(yùn)用可更好地滿足用戶需求。掌握第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)有重要的意義。隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用將越來越廣泛。

[1]林志勇.論第四代移動(dòng)通信(4G)關(guān)鍵技術(shù)[J].商品與質(zhì)量·學(xué)術(shù)觀察,2011,24(7)：97-98.

[2]張建東.淺析第四代移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)科技博覽,2010,5(27)：298-299.

楊嘉(1983-),男,四川南充人,漢族,大學(xué)本科學(xué)歷,南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院信管系教師,通信技術(shù)專業(yè)方向。