第四代移动通信系统及其关键技术研究

2014-08-27杨嘉

中国科技纵横 2014年14期

关键词：频分复用技术关键技术

杨嘉

(南充职业技术学院信息与管理工程系,四川南充 637000)

第四代移动通信系统及其关键技术研究

杨嘉

(南充职业技术学院信息与管理工程系,四川南充 637000)

随着我国科技的迅速发展,对通信技术的要求也越来越高,第四代移动通信技术随之产生。文章首先对第四代移动通信系统的概念和特点进行了阐述,并对第四代移动通信的关键技术进行了探析。

第四代移动通信关键技术

1 引言

社会的发展让人们生活水平日益提高，对于通信的要求越来越高，对于信息交互的传统方式和质量都较高的要求，在在第三代移动通信(3G)通信技术正在酝酿，逐步走向市场及不为断普及中，4G网络也在如火如荼的研制中，并走出试验室，向商业化运作方向发展。相对于3G而言，4G网络可更好的满足人们对于多媒体信息互动等的要求。第四代移动通信系统(4G)是未来一段时间发展趋势和主流，基于此，本文对第四代移动通信系统及其关键技术进行了探析。

2 第四代移动通信系统的概念及特点

第四代移动通信系统的网络也被称为是分布网络，其特点是能够实现非常强大的功能，网络带宽较宽，网络的非对称数据传输率将超过2Mb/s，并且可自动切换不同的速率。第四代移动通信系统的能够为用户提供更高质量的服务，其特点主要有：一是与3G网络相比，4G无线网络的网速更快，数据传输的能力较强，能够以较快的速度下载，在网络顺畅时，可达到100Mb/s的带宽，由于4G网络克服了3G互操作性难以控制的缺点，可在无线模式下选择不同的表达方式，并提供了统一的标准，可更好的为客户服务；二是通过4G网络能够实现手机上网、笔记本电脑上网等诸多的功能，而且原来的网络基础设施已搭建完成，再推行4G系统时，无需再额外投入费用来搭建基础设施，成本大大降低；三是4G网络更加直观，通过可视化的操作，能够满足人们即时传输信息的需要；四是4G系统的可靠性更强，在发生各种突发事故，如发生网络中断时，能够尽快的恢复网络[1]。

3 第四代移动通信系统的关键技术

未来一段时间移动通信技术的发展越来越快，高速化、宽带化、频段化是移动通信技术未来的发展趋势，第四代移动通信系统的数据传输速度也将从2Mb/s提高到100Mb/s，能够提供高质量的视频等媒体信息传输服务，移动IP将成为未来移动网络业务的主流，通过无线信道能够有效的提高传输速率，实现多媒体信息的传输。第四代移动通信系统关键技术包括。

3.1 正交频分复用(OFDM)

正交频分复用技术是多载波调制的一种，是能够在无线环境中应用的高速传输技术。其技术的核心要义是将信道划分为诸多的子信道，让每个子信道来传输子载波，以实现宽带传输。尽管总的信道是不平滑的，它对频率有选择的特性，但是每个子信道是相对平坦的，并且每个子信道的带宽是窄带传输，相应的信号带宽小于信道的带宽，能够有效避免信号之间的干扰。正交频分复用是第四代移动通信系统发展应用的一种关键技术，能够优化系统。正交频分复用由于其自身的优点，受关注程度比较高，其优势表现在：一是正交频分复用技术的频谱利用率高。使用正交频分复用技术频谱效率比串行系统提高近一倍，而在无线环境中资源是极其重要的；二是正交频分复用技术的自适应调制机制优秀，对于高速数据传输来说，自适应调制机制根据使用的信道条件和不同的背景噪声不同，采用了不同的调制模式，不同的子载波使用不同的调制方式，提高了抗干扰能力；三是自适应调制机制的抗衰落能力较强。正交频分复用技术通过子载波传统信号，由于均衡器比CDMA简单，自适应调制机制的应用对脉冲噪声有更强的抵抗力。四是正交频分复用技术抗码间干扰能力强。正交频分复用采用了循环前缀，抗码间干扰能力非常强[2]。

3.2 多输入多输出(MIMO)技术

多输入多输出技术是最近流行的无线通信技术之一。第四代移动通信系统系统采用多输入多输出技术，在基站放置多个天线，移动站放置多个天线时，基站与移动站之间的多输入多输出技术形成通信链路。多输入多输出技术可以简单、直接的应用到传统的蜂窝移动通信系统中，实现单天线基站的多天线阵列。而G S M、CDMAIS-95、3G系统都未采用这种技术。多输入多输出系统的优点为一是降低了码间干扰；二是改善了空间分集增益；三是提高无线信道容量和频谱效率，提高了信道的可靠性，降低了误码率。

3.3 软件无线电(SDR)

软件无线电是采用数字信号处理技术，可使用编程和通用硬件平台，用软件来实现无线电的定义的各部分的功能：包括前端接收器、中频和基带信号处理等其无线电台的控制协议由软件编程来完成。其核心思想是尽可能接近天线的地方使用宽带“数字/模拟转换器”，尽快完成数字信号的转换。

3.4 智能天线技术(SA)

智能天线技术是在一个基站区安装定向天线，通过一个固定的天线单元获得指示，在基站与移动台之间获得链路的方向，智能天线是面向特定方向、空间的定向波束，到达的天线对准用户信号方向的主波束，使天线主波束对准用户信号的到达方向。智能天线技术(SA)可抑制干扰信号，例如加强数字束调节在移动通信中的使用，可提高信号的质量。

3.5 基于IP的核心网

第四代移动通信系统的核心网是基于IP的网络，可实现不同网络之间的无缝互联。无线接入核心网采用独立的接入方案，可提供端到端的IP业务，提高核心网与现有核心网公共交换电话网络的兼容性。核心网络具有一个开放的体系结构，从而允许各种空中接口接入核心网络，核心网络能够把业务、控制和传输分开。使用IP后，无线接入协议以及CN协议之间是独立的，具有较好的兼容性。