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        4G移動通信關(guān)鍵技術(shù)與其面臨的問題研究

        2017-09-28 22:58:36魏佳佳
        科學(xué)家 2016年11期
        關(guān)鍵詞:核心網(wǎng)頻段信道

        魏佳佳

        摘要第四代移動通信技術(shù)具有非常強(qiáng)大的數(shù)傳輸能力,這也是4G移動通信技術(shù)非常顯著的一個特點。第四代移動通信系統(tǒng)是集成多種功能的寬帶移動通信技術(shù)。其具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣、兼容性也更強(qiáng)、智能性能也更高、增強(qiáng)多媒體通信效果、通信速率更快、通信成本低等明顯的優(yōu)勢。本文對4G移動通信關(guān)鍵技術(shù)與其面臨的問題作進(jìn)一步的探討。

        關(guān)鍵詞4G;通信技術(shù);網(wǎng)絡(luò);問題

        4G網(wǎng)絡(luò)的完善,為移動互聯(lián)網(wǎng)提供了發(fā)展的空間。這不僅帶來了移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展,還促進(jìn)的消費(fèi)者的消費(fèi)。中國移動積極推動4G技術(shù)演進(jìn)發(fā)展,加速LTE A成熟商用,讓速率從100M不斷提升到200M、600M,乃至未來1G;同時,推動3D MIMO、大數(shù)據(jù)網(wǎng)優(yōu)、干擾消除等技術(shù)成熟;在網(wǎng)絡(luò)層面,積極推進(jìn)NFV、SDN等技術(shù)成熟。2015年,我國4G移動電話用戶新增28 894.1萬戶,總數(shù)達(dá)38 622.5萬戶,在移動電話用戶中的滲透率達(dá)到29.6%??梢灶A(yù)見,隨著移動通信4G網(wǎng)絡(luò)和4G+服務(wù)的普及,具備高帶寬、大容量、低時延特征的4G技術(shù)的應(yīng)用提高已經(jīng)到來。在更為快速的新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之下,人們對于4G移動通信的依賴還將進(jìn)一步加強(qiáng)。

        1 4G移動通信簡介

        第四代移動通信技術(shù)具有非常強(qiáng)大的數(shù)傳輸能力,這也是4G移動通信技術(shù)非常顯著的一個特點。它包含了寬帶無線局域網(wǎng)、寬帶無線固定接入、交互式廣播網(wǎng)絡(luò)和移動寬系統(tǒng)等。第四代移動通信系統(tǒng)也是寬帶接入IP系統(tǒng),是集成多種功能的寬帶移動通信技術(shù)。其具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣、兼容性也更強(qiáng)、智能性能也更高、增強(qiáng)多媒體通訊效果、通信速率更快、通信成本低等明顯的優(yōu)勢。

        2 4G移動通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)

        2.1智能天線(sA)與多入多出天線(MIM0)技術(shù)

        在4G移動通信網(wǎng)絡(luò)中,智能天線技術(shù)主要是通過利用信號在傳輸過程存在一定差別,將一些相似的信號進(jìn)行區(qū)分,從而達(dá)到對移動網(wǎng)絡(luò)信號的覆蓋范圍有針對性的動態(tài)改變,從而更好的為用戶提供高質(zhì)量的移動通信服務(wù),也達(dá)到了降低、消除干擾信號的目的。MIMO技術(shù)主要是通過多接收、多發(fā)射來有效提高其內(nèi)部的容量。另一方面,在有限的功率帶寬范圍內(nèi),MIMO技術(shù)可以通過將有效的鏈路進(jìn)行分解,組成數(shù)個并行的子信道,抑制信號干擾、自動跟蹤和自動調(diào)節(jié)數(shù)字波束,進(jìn)而達(dá)到有效提高傳輸質(zhì)量、提升系統(tǒng)容量、高速度數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹τ?G移動通信的發(fā)展來講,MIMO技術(shù)對其有很好的促進(jìn)作用。

        2.2 OFDM技術(shù)

        OFDM技術(shù)是把信道分成若干正交子信道,從而將高速數(shù)據(jù)信號變換為低速并行子數(shù)據(jù)流,通過調(diào)制將高速數(shù)據(jù)在每個子道進(jìn)行傳送。因此,又稱為正交頻分復(fù)用技術(shù)。OFDM技術(shù),其頻譜效率比串行系統(tǒng)效率高近一倍,具有頻譜利用率高的優(yōu)勢。此種技術(shù)具有較強(qiáng)的抗衰落性能。再者,OFDM技術(shù)運(yùn)用多子載波進(jìn)行傳輸,從而使通信信道快衰落進(jìn)一步降低,對脈沖噪聲的抵抗能力進(jìn)一步增強(qiáng)。OFDM技術(shù)使用循環(huán)前綴的方式來解決碼間的干擾,其抗碼間干擾性能力強(qiáng)。OFDM技術(shù)可以較好的減小或消除信號波形間的干擾,提高了頻譜利用率;對多徑衰落和多普勒頻移不敏感,適合高速數(shù)據(jù)傳輸。

        2.3軟件無線電技術(shù)(SDR)

        如何提高和優(yōu)化無線局域網(wǎng)的性能并提高數(shù)據(jù)傳輸速率和服務(wù)質(zhì)量,將有線和無線局域網(wǎng)進(jìn)行無縫融合,已成為4G技術(shù)研究的熱點。軟件無線電(SDR)技術(shù)是近年來提出的一種實現(xiàn)無線通信的新的體系結(jié)構(gòu),它的基本概念是把硬件作為無線通信的基本平臺,而把盡可能多的無線通信及個人通信功能用軟件實現(xiàn)。軟件無線電(SDR)技術(shù)通過將模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件功能單元在一具有較強(qiáng)包容性的硬件平臺,通過軟件加載控制的方法,實現(xiàn)各類無線電通信系統(tǒng)的需求。其主要的技術(shù)思想是:利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)和寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)等先進(jìn)的模塊,通過利用軟件來定義無線功能,滿足其射頻天線的要求。而其軟件系統(tǒng)中,就包含有較多的軟件技術(shù),如:信道糾錯編碼軟件、信號流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信源編碼軟件、無線信令規(guī)則與處理軟件、數(shù)字信號處理硬件(DSPH)等??梢哉f軟件無線電(SDR)是一個開放化的平臺,其具有方便的升級和配置,從而可以形成一個具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、開放化、方便多方運(yùn)營介入的通用的硬件平臺。

        2.4基于IP的核心網(wǎng)

        4G移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng),是完全基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò),從而實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫連接。基于IP的核心網(wǎng)不僅能提供端到端的IP業(yè)務(wù),同時,又獨立于不同的無線接入方案,同PSTN和已有核心網(wǎng)可能實現(xiàn)較好的兼容。核心網(wǎng)允許各種窄中接口接入核心網(wǎng),具有開放的結(jié)構(gòu),而且核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。通過IP后,協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)(CN)協(xié)議、所采用的無線接入方式和鏈路層也是互相獨立,互不影響。在4G通信系統(tǒng)中全分組方式IPv6技術(shù)取代了常用的IPv4協(xié)議。

        3 4G移動通信關(guān)鍵技術(shù)面臨的問題

        3.1載波聚合

        在4G移動通信中,已經(jīng)部署網(wǎng)絡(luò)的技術(shù),包括室內(nèi)室外,包括頻段內(nèi)和頻段間目前為止已經(jīng)部署了兩載多的聚合,在現(xiàn)在使用頻段上F頻段、D頻段、E頻段都有相應(yīng)的載入聚合部署。面向未來,我們需要持續(xù)提升用戶的感受,載波聚合涉及很多頻段,不同頻段組合非常多,這就列出移動通信目前考慮的優(yōu)選頻段。

        3.2小包優(yōu)化

        4G實際商用后,在資源分配這方面沒有針對小包做特定優(yōu)化,所以會存在業(yè)務(wù)信道,控制信道浪費(fèi)問題,還有時延過長問題,基于這些問題也提出相應(yīng)解決問題,比如基于業(yè)務(wù)的信道浪費(fèi)問題需要有精準(zhǔn)資源分配考慮,現(xiàn)在需要針對這些技術(shù)做了相應(yīng)的研究,使其通信效率提升比較明顯。

        3.3 TDD與FDD融合

        在3.5G及以上頻段主要以TDD頻譜為主,中國移動既擁有FDD頻段也擁有TDD頻段,將來的融合是必然的。首先是實現(xiàn)基于覆蓋的移動性管理,其次是基于負(fù)載均衡的切換,接下來實現(xiàn)TDD與FDD的聯(lián)合傳輸。目前來講,產(chǎn)業(yè)鏈推進(jìn)非常順利,已經(jīng)完成了標(biāo)準(zhǔn)化也有了商用終端。

        3.4容量受限制

        提到4G移動通信,最大的優(yōu)勢是其高速的數(shù)據(jù)傳輸能力。從通信技術(shù)的演變而言,這一傳輸速度的升是通信系統(tǒng)在質(zhì)上的飛躍。但就4G的實際應(yīng)用中,手機(jī)的運(yùn)行速度和系統(tǒng)容量間是相互制約的。如果手機(jī)用戶到達(dá)一個系統(tǒng)的極限值,在有限的系統(tǒng)容量下,就會出現(xiàn)因為容量被過度分散而導(dǎo)致速度緩慢問題或者其他問題的出現(xiàn)。

        4結(jié)論

        4G移動通信技術(shù)已經(jīng)成為移動通信領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù),它給我們提供了很好的用戶體驗,也使我們生活和生活質(zhì)量和效率進(jìn)一步提高。在技術(shù)飛速發(fā)展的同時,我們應(yīng)該認(rèn)真分析、預(yù)測4G移動通信技術(shù),重視4G移動通信技術(shù)研發(fā)工作,以科學(xué)和發(fā)展的眼光來理解把握4G移動通信技術(shù)的含義,從而促進(jìn)4G移動通信技術(shù)更好的發(fā)展和應(yīng)用。endprint

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