淺析4G概念移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)

【摘 要】 4G（第四代移動(dòng)通信技術(shù)）的概念按照連接規(guī)律可以分為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)兩種形式，是一種非對(duì)稱(chēng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，它主要包括寬帶固定、無(wú)線(xiàn)接入、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、移動(dòng)寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)。4G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)比3G而言有著更多、更廣泛、更全面的系統(tǒng)功能。4G移動(dòng)通信將在不同的固定和無(wú)線(xiàn)平臺(tái)以及跨越不同帶寬的網(wǎng)絡(luò)中提供相應(yīng)的無(wú)線(xiàn)服務(wù)，可以在任何地方用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)（包括衛(wèi)星通信和平流層通信），能夠及時(shí)準(zhǔn)確的獲得定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制等多項(xiàng)系統(tǒng)功能。此外，4G移動(dòng)通信系統(tǒng)是一個(gè)綜合了多種系統(tǒng)功能的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，寬帶可以接入IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本文通過(guò)對(duì)3G技術(shù)和4G移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行比較，就4G移動(dòng)通信技術(shù)關(guān)鍵要點(diǎn)做了分析，提出了相關(guān)完善措施。

【關(guān)鍵詞】 4G移動(dòng)通信 OFDM MUDIPv6

隨著社會(huì)對(duì)通信需求的不斷加大，通信技術(shù)一直處于一種高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。在目前的通信階段，通信技術(shù)一度處于2.5G和2.75G的過(guò)渡時(shí)期。當(dāng)3G移動(dòng)業(yè)務(wù)的逐步開(kāi)展，似乎在工作中帶來(lái)的只是支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻傳輸技術(shù)的傳輸質(zhì)量與高速連接的優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，真正意義上的寬帶數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模式的4G概念也逐步進(jìn)入了人們視野，它包括寬帶固定無(wú)線(xiàn)接入，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，移動(dòng)寬帶系統(tǒng)，互操作性的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星系統(tǒng)等，是集合了各種功能的綜合性寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，在使用之中可以提供的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)100兆位/秒甚至更高，也是目移動(dòng)前寬帶接入IP系統(tǒng)的主要方式。

1. 4G概念淺述

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，4G技術(shù)就是一個(gè)高速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，是一種不需要電纜和其他的信息傳輸介質(zhì)來(lái)支持的新型超級(jí)高速公路。這個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之中可以使電話(huà)用戶(hù)以無(wú)線(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)全方位虛擬連接。4G技術(shù)的最為突出特點(diǎn)之一是網(wǎng)絡(luò)傳輸速率達(dá)到了前所未有的每秒100 Mbit /S，完全能滿(mǎn)足用戶(hù)需求的網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)的目標(biāo)和特征可以概括為：系統(tǒng)應(yīng)該具有更高的數(shù)據(jù)速率，更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)（服務(wù)質(zhì)量），更高的頻譜效率和更安全、更智能、更高的傳輸質(zhì)量以及更高的靈活性；無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)該能夠支持非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)，并可以支持多種業(yè)務(wù)；無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)反映移動(dòng)和無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)一體化的發(fā)展趨勢(shì)。

4G移動(dòng)通信技術(shù)的概念可以被稱(chēng)為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)接入兩種形式，與目前的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不同的是，4G技術(shù)與不對(duì)稱(chēng)的一數(shù)據(jù)傳輸能力較高。它包括寬帶固定無(wú)線(xiàn)接入、無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)組成環(huán)節(jié)，是集各種先進(jìn)性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的新型系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式。4G移動(dòng)通信技術(shù)的主要指標(biāo)：（1）數(shù)據(jù)速率增加了一倍有余，對(duì)高速移動(dòng)的速度有著良好的促進(jìn)作用。（2）支持高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需求。寬帶局域網(wǎng)應(yīng)該與B－ISDN與ATM兼容，實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體通信的要求，也形成綜合寬帶通信網(wǎng)絡(luò)為一體的新的網(wǎng)絡(luò)傳播模式。（3）全速前進(jìn)性能好。為用戶(hù)提供了快速、高質(zhì)的服務(wù)環(huán)節(jié)，同時(shí)可以扮演的提供高質(zhì)量的視頻和多媒體服務(wù)。

2. 4G概念通信技術(shù)特點(diǎn)

目前，IT工作人員對(duì)于4G概念與研究不斷深入，對(duì)4G技術(shù)的認(rèn)識(shí)也在不斷的增加和提升。在工作中，對(duì)于4G技術(shù)的認(rèn)識(shí)主要有以下幾點(diǎn)：業(yè)界專(zhuān)業(yè)人士對(duì)4G概念移動(dòng)通信系統(tǒng)的共識(shí)主要有以下幾點(diǎn)：

2.1用戶(hù)可以在任何地點(diǎn)和時(shí)間之內(nèi)通過(guò)各種不同方式來(lái)進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)之中，進(jìn)而探索自己所需的知識(shí)點(diǎn)與相關(guān)知識(shí)。

2.2移動(dòng)終端可以是任何類(lèi)型的；

2.3用戶(hù)對(duì)于業(yè)務(wù)和應(yīng)用方式的選擇都是自主、自由的形式。在這個(gè)過(guò)程中就為其在業(yè)務(wù)上的開(kāi)展與研發(fā)提供了積極的動(dòng)力，同時(shí)也為推動(dòng)其全面進(jìn)步提出了新的動(dòng)力基礎(chǔ)。

2.4可以實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)技術(shù)的電子商務(wù)和移動(dòng)技術(shù)模式；

2.5新的技術(shù)在工作中應(yīng)用廣泛，容易被納入各種工作系統(tǒng)和工作流程之中，進(jìn)而為工作效益的提高帶來(lái)了動(dòng)力基礎(chǔ)。

根據(jù)以上描述，在未來(lái)的4G技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展之中，主要通過(guò)以下幾方面來(lái)進(jìn)行處理與完善

(1)具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。對(duì)由于目前全球一體化和世界村概念的提出，在工作和生活中人們對(duì)于信息的傳遞速度和傳遞質(zhì)量要求不斷增加，為了滿(mǎn)足大范圍的移動(dòng)信息需求，4G技術(shù)對(duì)于高速移動(dòng)用戶(hù)(250km/h)，數(shù)據(jù)速率為2Mbit/s;對(duì)于中速移動(dòng)用戶(hù)(60km/h)，數(shù)據(jù)速率為20Mbbit/s;對(duì)于低速移動(dòng)用戶(hù)(室內(nèi)或步行者)，數(shù)據(jù)速率為100Mbit/s。

(2)實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)縫漫游。4G技術(shù)是以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信全球一體化為宗旨進(jìn)行完善和探討的，同時(shí)在工作中通常都需要將各種媒體、通信主機(jī)及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全方位的鏈接，這種鏈接模式也被稱(chēng)之為無(wú)縫連接，是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)技術(shù)全球一體化發(fā)展的主要手段和方法。

(3)高度智能化的網(wǎng)絡(luò)。在目前的工作和生活中采用智能技術(shù)是4G技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，也是實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)將高度自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)的主要途徑。采用智能信號(hào)處理技術(shù)來(lái)對(duì)目前的信息進(jìn)行處理和接收，是提高信息傳輸效率、質(zhì)量和安全性能的主要方法。

(4)良好的覆蓋性能。4G通信系統(tǒng)在工作之中由于其對(duì)信息傳輸?shù)馁|(zhì)量好，傳輸效率快，同時(shí)對(duì)于各種可變傳輸率的要求好，因此受到各地居民的關(guān)注。同時(shí)，其更是具有著覆蓋性能強(qiáng)，信息傳輸要求好的特點(diǎn)。對(duì)于室內(nèi)環(huán)境，由于要提供高速傳輸，而小區(qū)的半徑就顯得更加渺小。

(5)基于IP的網(wǎng)絡(luò)。4G通信系統(tǒng)在工作之中一般都是通過(guò)采用IPv6來(lái)進(jìn)行工作的，而IPv6在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資源中有著重要的作用，是實(shí)現(xiàn)話(huà)音和多媒體業(yè)務(wù)的關(guān)鍵。

(6)實(shí)現(xiàn)不同QOS的業(yè)務(wù)。4G通信系統(tǒng)能夠通過(guò)各方面的動(dòng)態(tài)要求和分配模式來(lái)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的控制與調(diào)節(jié)，進(jìn)而完善質(zhì)量體系和業(yè)務(wù)控制流程。

3. 4G概念通信關(guān)鍵技術(shù)探討

3.1正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是基于正交頻分復(fù)用技術(shù)。正交頻分復(fù)用技術(shù)實(shí)際上是一種多載波調(diào)制。其主要的工作基礎(chǔ)是：將通道分成幾個(gè)正交分，同時(shí)以高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速數(shù)據(jù)流為主要的工作模式，進(jìn)而在每個(gè)通道傳輸?shù)倪^(guò)程中進(jìn)行調(diào)制。正交信號(hào)可以通過(guò)在接收端使用相關(guān)技術(shù)的分離，從而減少信道之間的相互干擾。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)通道可被視為平坦衰落，從而可以消除碼間干擾。但由于每個(gè)通道的帶寬是只有一小部分原信道帶寬，信道均衡變得相對(duì)容易。

3.2智能天線(xiàn)技術(shù)

智能天線(xiàn)在目前的研究之中通常都是采用的空時(shí)多址技術(shù)來(lái)進(jìn)行分析，利用信號(hào)在傳輸之中存在的方向差異，將相同的頻率或在同差距、同碼道的信號(hào)來(lái)加以區(qū)分，使得動(dòng)態(tài)變化的信號(hào)覆蓋區(qū)域能夠滿(mǎn)足業(yè)務(wù)要求。這種技術(shù)可以抑制干擾信號(hào)，自動(dòng)跟蹤和數(shù)字波束等功能，被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)。目前，智能天線(xiàn)的工作主要是在自適應(yīng)方法和基于預(yù)多波束的波束切換模式。智能天線(xiàn)技術(shù)自提出以來(lái)，在各行業(yè)生產(chǎn)和工作之中得到了相關(guān)的應(yīng)用與大力的研發(fā)，同時(shí)在工作之中對(duì)于各種傳輸速度較慢和信號(hào)穩(wěn)定性能差的地區(qū)具有著較高的保證依據(jù)。同時(shí)智能天線(xiàn)在適應(yīng)研究之中對(duì)于各行業(yè)之間的連接有著極大的優(yōu)勢(shì)與作用，但相對(duì)來(lái)說(shuō)各種算法所需要的數(shù)據(jù)，計(jì)算量大，通道模型簡(jiǎn)單，收斂速度較慢，甚至在某些情況下誤差的收斂，實(shí)際信道條件，當(dāng)更多的嚴(yán)重干擾，多徑信道，尤其是目前工作中的各種不同的環(huán)節(jié)之中，用戶(hù)對(duì)于信息資源的要求也不盡相同，這就造成了實(shí)際跟蹤監(jiān)測(cè)力度的困難，很難合理的對(duì)一個(gè)用戶(hù)進(jìn)行實(shí)際跟蹤。

結(jié)束語(yǔ)

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)在現(xiàn)階段的研究中僅僅是一個(gè)基本概念，網(wǎng)絡(luò)的定義仍然是不明確的。但是，整合現(xiàn)有的各類(lèi)無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的4G系統(tǒng)將成為一個(gè)無(wú)縫統(tǒng)一的系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)的全球漫游和攜帶的有效方法，是滿(mǎn)足未來(lái)市場(chǎng)需求的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，它將幫助我們實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想充分溝通。

（作者單位：中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司黑龍江分公司）