4G移動(dòng)通信技術(shù)構(gòu)架及其應(yīng)用

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第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(簡稱4g)，是時(shí)下國內(nèi)剛剛普及的無線通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)能夠給移動(dòng)無線終端提供高QOS、無縫隙、高速率的無線業(yè)務(wù)需求，相比于逐漸淘汰的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，4G網(wǎng)絡(luò)更加接近個(gè)人通信，本文就將其關(guān)鍵技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，望能夠和同仁進(jìn)行交流。

一、4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的概述

截至目前在移動(dòng)通信領(lǐng)域，幾乎是每相隔10年便會出現(xiàn)一次變革，1G的出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)80年代直至現(xiàn)在全國普及的4G網(wǎng)絡(luò)，歷時(shí)約40年間從最初的模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)過渡到蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，再過渡到3G時(shí)代的IMT技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俾什粩嗌?，直至現(xiàn)在移動(dòng)通信依然成為了目前通信領(lǐng)域中市場前景最為廣闊、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮臒狳c(diǎn)技術(shù)。4G通信技術(shù)所提供的業(yè)務(wù)種類也更加多樣化，完美的融合了商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)絡(luò)、電視、廣播等技術(shù)，相比于3G網(wǎng)絡(luò)第四代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)其數(shù)據(jù)的頻譜利用率、智能性、安全性將會更高，所示說4G移動(dòng)通信技術(shù)就是一個(gè)全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)。

二、4G技術(shù)的特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)特征

1、技術(shù)特點(diǎn)

4G移動(dòng)通信技術(shù)的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在6方面，①靈活性好，其中完美融合了智能技術(shù)，在數(shù)據(jù)的傳輸過程中能夠?qū)ζ滟Y源進(jìn)行分配，確保在任何環(huán)境下都能實(shí)現(xiàn)信號的收發(fā)處理;②兼容性好，國際電信聯(lián)盟宣布目前全世界范圍內(nèi)幾乎所有的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)中都可以通過4G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行兼容;③業(yè)務(wù)類型多用戶能夠?qū)崿F(xiàn)共存，4G通信可以根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)類型，滿足幾乎所有的業(yè)務(wù)需求;④技術(shù)基礎(chǔ)扎實(shí)，4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以無線接入、OFDM和軟件無線電技術(shù)作為基礎(chǔ)，從而提升了系統(tǒng)的使用效率;⑤不受時(shí)間和地點(diǎn)的約束，所有的4G網(wǎng)絡(luò)能夠滿足各種多媒體的接入方式，只要網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域完全不受時(shí)間等因素的限制;⑥擁有自己的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)能夠進(jìn)行自適應(yīng)和自我管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，適時(shí)滿足系統(tǒng)升級或發(fā)生變化后的使用需求。

2、網(wǎng)絡(luò)特征

4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)特征主要包含7個(gè)方面:①具有現(xiàn)有和將來網(wǎng)絡(luò)都能夠接入的系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu);②能夠和互聯(lián)網(wǎng)形成統(tǒng)一;③具備靈活性、開放性且能夠滿足擴(kuò)展的特性;④能夠?qū)崿F(xiàn)自我組織、自我適應(yīng)和重新構(gòu)架的能力;⑤滿足網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行通信、娛樂、信息和廣播等多項(xiàng)服務(wù)需求;⑥移動(dòng)終端在移動(dòng)的過程中同樣能夠完成數(shù)據(jù)的傳輸和系統(tǒng)的切換;⑦能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和接入技術(shù)各自的發(fā)展等。

三、4G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用

1、正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)

無線多媒體業(yè)務(wù)要求高效的數(shù)據(jù)傳輸能力，所以在采用的調(diào)制調(diào)節(jié)技術(shù)中必須具備超高的信元速率，同時(shí)還應(yīng)該具有較長的碼元周期，而OFDM調(diào)制技術(shù)就能夠完全滿足這些需求，OFDM是基于無線傳輸技術(shù)，該種技術(shù)能夠?qū)⒓榷l域中既定信道分成多個(gè)正交子信道，然后將每一個(gè)子信道上額子載波進(jìn)行調(diào)制處理，實(shí)現(xiàn)所有的子載波同時(shí)傳輸?shù)那闆r，因此使得每個(gè)信道都會趨于平緩，除此之外還能夠有效的避免信道之間出現(xiàn)信號干擾，提高頻譜利用率。

2、軟件無線電

軟件無線電是一個(gè)能夠?qū)⒛K化、標(biāo)準(zhǔn)化的功能硬件單元統(tǒng)一的平臺，同時(shí)具備開放性的平臺，在實(shí)現(xiàn)無線電通信系統(tǒng)時(shí)依靠軟件加載的方式進(jìn)行，這樣一來可以經(jīng)由各種程序軟件來完成各個(gè)系統(tǒng)中的單一終端漫游，其核心內(nèi)容是通過軟件對無線功能進(jìn)行定義，亦能夠使用寬帶信號變換器。該軟件系統(tǒng)囊括了各種無線信令規(guī)則、信號流變換軟件、信源編碼軟件等。

3、多輸入多輸出技術(shù)(MIMO)

MIMO指的是在移動(dòng)終端或者基站都擁有多個(gè)天線，該種技術(shù)能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供空間分集增益和復(fù)用增益。其空間分集又分為兩個(gè)類型，分別是發(fā)射和接收分集，分集增益技術(shù)能夠獲得更高的編碼增益，所以在目前的研究中成為了熱點(diǎn);空間復(fù)用增益是在發(fā)射和接受端口均設(shè)置多個(gè)副天線，依次將多徑分量進(jìn)行充分利用，實(shí)現(xiàn)單一頻道的多個(gè)子信道進(jìn)行發(fā)射信號。在移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)中使用MIM0技術(shù)可以明顯增加網(wǎng)絡(luò)頻譜的使用率，通過空間分集增益讓無線信道的性能得到顯著改善，同時(shí)還能夠有效的拓寬無線系統(tǒng)的覆蓋范圍和擴(kuò)容無線系統(tǒng)的全部容量。

作者：陳震 單位:廣東怡創(chuàng)科技股份有限公司