第四代移動通信系統的跨層設計研究

談國輝 徐建榮 趙紅柏

【摘要】隨著移動通信業務增加，通信行業已經普及了第三代通信系統。但是，3G已不能滿足人們對于通信服務的更多需求，所以，通信公司全面的展開了對第四代移動通信系統4G的鋪設、研究并隨之將進行使用。4G綜合了第一代、第二代和第三代通信系統的各類優點，更全面的發展了通信行業。本文對第四代通信系統的跨層設計給出了有利的思想提議。

【關鍵詞】4G技術4G的跨層設計

移動通信經過現代長期的發展，主要有三個階段：1G、2G和3G。每個階段都在不斷的創新發展，以實現更大的突破。現如今，3G時代正值高潮，它的頻帶相對2G更寬，數據傳輸更快，系統的通信更方便以及廣泛應用無線傳輸提高了工作效率。盡管這樣的3G，仍然的無法滿足人們對多媒體通信更高的需求，因此，對第四代移動通信系統的研究是必要的，也是推動通信產業發展的必然動力。

一、4G概述

第四代移動通信技術主要技術使用的是光帶接入式和網絡分布式，使用非對稱傳輸，傳輸數據的速率高達2Mb/s，甚至更高。4G提供了150Mb/s的影像服務，為用戶創造出了三維立體的圖像感，高質量的為使用用戶服務。通信4G系統主要有廣帶無線局域網、廣帶無線固定接入、移動廣帶系統以及互操作的廣播網絡。

二、4G主要技術

2.1IPv6

IPv6技術主要指的是，在第四代通信系統中數據流的傳輸都必須建立在上IP連接的一種全分組方式，IPv6技術已經逐漸成為通信系統的主要技術之一。在使用IPv6技術時，通過對IPv6的可移動性、服務、地址進行考慮，以便更好的進行通信。

2.2正交頻分復用

正交頻分復用技術（OFDM）是一種多載波調制的技術。在發送端，正交頻分復用技術就是合理的劃分信道進，劃分出多個正交子信道，可以把高速傳播的數據信號轉換成并行低速傳送的子數據流，讓所有的子數據流在合適的子信道上傳送。在接收端，接收到數據流后，使用一定的相關技術把正交信號進行分塊處理，這樣既保證了信號的帶寬不會超過信道帶寬，又能減少各個信號之間的干擾，保證了信號傳送的準確性。

2.3軟件無線電技術

軟件無線電技術是用現代化軟件來操縱、控制傳統的“純硬件電路”的無線通信，它采用的是數字信號處理，將寬帶模數變換器（A/D）及數模變換器（D/A）盡可能地靠近射頻天線，建立一個具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、開放的硬件平臺，在這個硬件平臺上盡量利用軟件技術來實現電臺的各種功能模塊。軟件無線電技術是軟件化、計算密集型的操作形式。

2.4定位

定位技術是計算和預定移動終端進行位置的一種跟蹤技術。目前使用廣泛的定位技術有GPS衛星定位、藍牙定位、WIFI網絡定位、GPRS/CDMA移動通訊技術定位以及PPD定位技術等。在第四代移動通信系統中，可在不同系統中移動終端進行通信的方式不同，所以要定位跟蹤移動通信終端，從而保證通信數據的高質量傳輸，提高通信質量。

2.5智能天線

智能天線技術是指在陣列天線或波束間不產生切換的一種多波技術。智能天線采用的是空分復用技術，由于信號在傳播方向上有所差別，所以可將同時隙、同頻率的信號劃分。它可以成倍地擴展通信容量，并和其他復用技術相結合，最大限度地利用有限的頻譜資源。另外采用智能天線可以有效的解決在移動通信中的時延擴散、瑞利衰落、多徑、共信道干擾等現象，使通信質量受到嚴重影響。這一技術促進了無線通信的快速發展，同時有效解決了頻譜資源供應缺乏的問題，因此該技術對于4G系統的發展至關重要。圖1為智能天線覆蓋面積同普通天線覆蓋面積對比。

三、第四代移動通信系統的跨層設計

3.1設計難題

現如今在建設實現4G的過程中，也有一些需要解決的問題：

（1）市場壓力。有相關人士認為：當今技術在2G和3G之間過度，近期內3G網絡將會很快全部覆蓋，而隨著使用3G的用戶越來越多，人們對3G的所有功能也越來越了解，3G也將成為一個過去，為滿足人們各方面的網絡需求，4G不得不成為當今網絡的熱點。當3G普遍時，4G就會隨之涌出。但是，4G相對3G是一個大的跨越，人們還需要一個適應過度期，所以在人們慢慢接受并適應4G的過程中，4G的發展與成長就會受到一定的限制。（2）太高速率不符合理論。4G采用的是高速率傳輸，人們會覺的使用高速率傳輸上網極其快速又方便，但是，有一些相關的研究提出，4G的傳輸速率達到了100Mbit/s，這與實際達到的速率值不服，所以實際根本不會達到這個值，專家認為，要發展4G，必須解決速率問題，將高速率運用的實際當中，為4G發展奠定基礎。因此，4G的普及也需要解決傳輸速率的問題。（3）電磁兼容性差。電磁兼容性是設備或系統在其電磁環境中不對運行的任何設備產生電磁騷擾的能力。電磁兼容性包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁騷擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環境中存在的電磁騷擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。

3.2跨層設計

對于第四代移動通信系統的跨層設計首要的設計思想就是：打破傳統通信系統框架。要發展4G，就不能拘泥于傳統的2G、3G的通信系統思想，要大膽的嘗試新的資源，能夠有效的聯合各協議層來傳遞狀態參數和質量參數，充分利用還網絡資源，達到通信系統服務質量的改善。而今，有很多相關人士提出了多種跨層設計方案，比如，在無線通信中，分析TCP協議棧，利用信息的交換來實現優化。

在實際應用中，無線信道參數和通信協議中頻譜的動態特性相互照應，所以要找到相應的頻譜并對其進行有效的管理及規劃，從而設計出一個跨層的管理方案，實現物理層通信協議棧的相互聯系。

四、結束語

當代移動通信系統已經成為各大系統的重要支柱。在信息迅速發展的社會，移動通信產業已經占領了信息企業的主流，而如今正在發展的4G作為移動通信產業的龍頭技術，帶領著整個移動通信產業的快速發展。目前4G系統朝著更快、更穩、更有效的方向發展，還向著合理的價格發展。第四代移動通信系統的跨層設計可以提高各通信層次的相互性和自適應性，所以，跨層設計對第四代移動通信系統的發展有著至關重要是作用。

參考文獻

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