试论移动通信4g网络的系统结构与关键技术

毛久嶂 杨文军



试论移动通信4g网络的系统结构与关键技术

毛久嶂 杨文军

空军预警学院，湖北 武汉 430019

21世纪是信息时代，促进移动通信网络通信不断更新发展。从以前的2G、3G到现在普遍的4G，都是通信技术的变迁。4G的移动通信相较于之前的2、3代而言，功能是更为强大，而这一切都有赖于网络的系统结构优化与关键技术的不断突破。

移动通信；4G网络；系统结构；关键技术

社会科技正以高速地逼近“奇点”，在通讯技术方面也有着长足地发展；而4G技术的诞生就是其中最为突出的一项；有此认知；得益于其诸多突出的优点；即传输速度快且稳、人性智能化高等等。

1 移动通信的发展概述

移动通信系统的发明其实并不算久远，源于上世纪中后期，且是基于FDMA技术，对通信系统的模拟，而且随时间不断推进，其中的核心技术也在不断地革新。起初，也仅是一些走在时代前沿的发达国家与地区才存在的1G通信系统，即北美、英国、日本、北欧，并且相对应的系统还各不相同，分别为AMPS、N-AMPS 系统、TACS 系统、JTA系统、NMT系统。到了2G时代之时，具有代表性的两大通信系统分别为源于欧洲的GSM系统与源于美国的IS95系统，它们的开发是基于不同技术基础，前者为TDMA技术，后者为CDMA 技术，但全为数字通信系统。3G通信系统更是丰富了大众的生活，使其具备多元化的体验，速度也是上了一个新高度。基于3G通信系统，4G通信技术诞生，它所带来的可不仅仅是信息传输速度的再度提升，通话质量也是有了新高度，并且更为地保密等等。[1]

2 移动通信4G网络系统的特点分析

2.1 速度得到提高

与3G相比，就网络频宽而言，就增加了20倍，达到了2～8GHvz。在上传速度方面也是有着惊人地提升，最高限度达到了20Mb/s，而3G却仅仅是其百分之五，可谓“少得可怜”，若4G普及之后，人们将会再次刷新他们对速度的认识。4G与3G在信息传输级数方面的比较，前者比后者整整高出一个等级，若是3G的高速传输能力已被大众认可的话，那么4G的出现，3G的时代将完全被遗忘，可想而知其高速传输的能力。

2.2 兼容性提高

4G移动通信技术的不断地发展纯熟，全球各区域覆盖、接口开放技术等也随之得以大大地增强，若是将其与3G、无线和固网实现无缝对接，那么身处于全国各地的移动用户将能共同享用4G服务，既对还在使用3G用户的升级有着关键性作用，同时也是为4G的全面普及做铺垫，最终也是为能实现全球漫游的目标增添可能。4G通信的不断发展，让通信行业有了一个全面的改观。

2.3 更加智能化

电子移动终端设备的服务的变革也受4G移动通信的高速发展的影响。4G移动通信系统包括广域接入和分布网络等两个层面，能非对称的不同速率间自主切换，以4G技术为支撑便能够使我们现阶段全部移动办公得以顺利完成，在不久之后，4G手机的功能将被刷新，将具备多媒体计算机所有的功能，而语言数据传输也仅仅是其中最为普通不过的功能。并且在4G技术的支持之下，4G手机将更智能化，其他终端功能也将随之更加智能。[2]

3 移动通信4G网络的系统结构分析

3.1 接入技术的层结构

对于不同的应用环境和领域，需要选择恰当的系统，不同的接人技术可以按照分层结构对其进行组织利用，接人技术的层结构包括以下几方面。

Cellular层：Cellular层属于一种无线通信技术，可以对有限的无线传输频率进行充分合理的利用，提高无线资源的利用效率。Cellular层适用于多媒体应用以及个人连接。

热点层：热点层主要包括WLAN系统、IEEE802．11、MMAC等，可以支持更高速率的应用以及个人连接业务。

定点层：主要包括固定接入系统，不支持移动性，如FFTx、xDSL、CATV。适用范围较小，应用相对有限。

个人网络层：个人网络层主要是指利用蓝牙、DECT和HomeRF等，实现相互之间的信息传递，可以在办公室和家庭环境中，实现不同设备的通信。[3]

3.2 无缝网络结构

相比于3G通信网络而言，4G移动通信网络的特征，是实现不同接入技术到不同有线系统之间的水平通信。在当前的技术条件下，新的接人系统要充分考虑相同网络之间以及不同网络之间的信息传递，从而形成无缝全IP核心网。而要想确保网络性能的充分发挥，就必须加强对于移动的检测管理，确保其能够满足业务的要求，以及对接入技术漫游功能的移动性要求。

4 移动4G通信采用的关键技术

4.1 MUD技术

MUD技术，即多用户检测技术，其目的是为达到用户之间的最佳联合检测。现阶段移动通信已经相当普及，避免不了多用户同时使用，而此时必将占据多个信道，其各自的信号、幅度等因素定是有着或多或少地差异，MUD技术就是将上述地差异实行一个分析与判断，并对单个用户的信号状况进行检测，最终达到其目的。

4.2 正交频分复用（OFDM）技术

4G移动通信系统的另一关键技术为OFDM技术，是因为其具备其他技术所没有的优势，即抗干扰能力强，频谱利用率高等，而它是以多载波的形式实现信号传输与接收的。其基本设计考虑为，在固定的频段内，本已设定的信道被系统自动予以划分，形成多个正交子通道，通过窄带调制技术，降低高速串行的数据传输速率，使其成为低速的子数据流，再用子载波对这些转换后的信号流进行调制转换，使它们成正交关系，最终实现并行传输。

4.3 智能天线技术

阵列的方向图波形的改变是由智能天线技术来予以实现，而它则是通过天线阵元信号的加权相位和幅度来实现此功能，在此技术之下，天线阵列方向图主瓣便能够对准用户信号到达方向，具有侧向和调零功能，在将干扰信号抑制的同时，又是将信号的信噪比予以提高，并且对来自不同方向的直射波与反射波都能够以其独特的方式予以识别，这也从根本上将整个通信系统性能予以改善。

4.4 IPv6技术

IPv6将地址长度增加到128位，是Ipv432位的4倍。IPv6不但提供了足够多的IP地址，而且网络服务质量与安全性也是得以显著提高，认证与私密性也得以明显提高，报文格式被极大地简化，对扩展报头的支持也得以加强，如此移动网络实时通信方面的性能被极大地改善。

5 结语

通过上述对4G移动通信的发展、特点及系统结构的分析，知道移动通信市场的巨大需求和移动互联网技术的飞速发展是促进4G产生、发展、应用的主因，显而易见地是未来将属于4G时期。

[1]张媚.移动通信4G网络的系统结构与关键技术[J].信息技术与信息化，2014（4）：154-155.

[2]刘文娅.基于4G的移动通信网络的研究与展望[J].电脑知识与技术，2013（17）：3941-3942.

[3]史大伟.对成品油销售企业物流成本预算管理模式的思考[J].经济视野，2013（6）23.

On the System Structure and Key Technology of Mobile Communication 4G Network

Yang Wenjun Mao Jiuzhang

Air force early warning college，Wuhan Hubei 430019

The 21st century is the information age，the promotion of mobile communication network constantly updated development. From the previous 2G， 3G and now universal 4G，all communication technology changes. Compared with the previous two generations，the third generation of mobile communication 4G can provide more functionality， optimization and advancement of key technologies of the information technology development is inseparable from the network system structure，the following mobile communication 4G network analyzing and discussing the system structure and key technology-related aspects.

mobile communication; 4G network; architecture; the key technologies

D922.66

A

1009-6434(2016)6-0241-02