試析4G移動(dòng)通信核心技術(shù)的軍事應(yīng)用

鄭可 歐陽(yáng)文婧

【摘要】4G通信技術(shù)在軍事范圍內(nèi)逐漸地推廣開(kāi)來(lái)。本論文首先闡述4G定義通信技術(shù)，分析其存在的不足及4G定義應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的關(guān)鍵特征，從覆蓋面、智能技術(shù)、無(wú)縫化鏈接、傳輸速度等幾個(gè)方面來(lái)分析4G定義通信技術(shù)中軍事系統(tǒng)的要求。最后舉例分析4G定義通信技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的核心技術(shù)，包括空時(shí)信號(hào)的處理技術(shù)以及MIMO-OFDM技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】4G;軍用通信;移動(dòng)通信

1.引言

民用3G移動(dòng)通信核心技術(shù)符合國(guó)際電聯(lián)頒行的IMT-2000 PFPLMS體系要求，顯現(xiàn)出良好的網(wǎng)絡(luò)兼容性，可以在國(guó)際領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)個(gè)多元化體系的漫游。而4G通信核心技術(shù)逐漸地成熟并完善起來(lái)，并在軍事領(lǐng)域內(nèi)會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。

2.4G通信技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的關(guān)鍵特征

2.1 4G通信技術(shù)

當(dāng)下，4G定義的移動(dòng)通信技術(shù)的核心特征有如下的幾方面：

（1）使用者使用4G技術(shù)并不受到時(shí)間、地點(diǎn)、方式的約束;

（2）移動(dòng)終端具有多元化的類型;

（3）使用者能夠自主性地挑選合適的業(yè)務(wù)、運(yùn)用及其網(wǎng)絡(luò);

（4）采用高新化的移動(dòng)電子商務(wù)技術(shù);

（5）新型技術(shù)能夠較易應(yīng)用于一些諸如經(jīng)濟(jì)、軍事等重要的體系領(lǐng)域中。

基于上述的分析可知，今后4G體系在軍事等領(lǐng)域中所擁有的條件有如下幾點(diǎn)：

（1）數(shù)據(jù)傳輸速度進(jìn)一步加大，并匹配不同的速度數(shù)值，即高速移動(dòng)客戶（250km/h）、中速移動(dòng)客戶（60km/h）以及低速移動(dòng)客戶（室內(nèi)客戶或慢步客戶等）所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)速度依次是2Mbit/s、20Mbbit/s以及100Mbit/s等。

（2）無(wú)縫漫游得到了實(shí)現(xiàn)。

（3）高度智能化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的智能化。

（4）覆蓋功效更為完善。

（5）實(shí)現(xiàn)IPv6在網(wǎng)絡(luò)中的利用。

（6）多元化QoS業(yè)務(wù)的應(yīng)用。

2.2 4G通信技術(shù)存在的不足

4G移動(dòng)通信技術(shù)雖然要優(yōu)于以往的3G移動(dòng)技術(shù)，但其本身也存在著2個(gè)明顯的不足：多徑衰落以及帶寬利用率。移動(dòng)通信技術(shù)的寬帶技術(shù)并不豐富。其解決的方案通常是借助于高新的科學(xué)技術(shù)，即在受限制的頻譜上完成高速率以及一定量的數(shù)據(jù)傳送工作，進(jìn)而滿足多元化業(yè)務(wù)的傳輸要求。此外，還應(yīng)解決高速數(shù)據(jù)存在的多徑衰落問(wèn)題，減少噪音與多徑所產(chǎn)生的阻礙性影響，最終獲得系統(tǒng)性能改進(jìn)的效果。

2.3 4G通信技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的關(guān)鍵特征

首先，軍用4G所使用的戰(zhàn)場(chǎng)戰(zhàn)區(qū)環(huán)境是多向性的，且不受時(shí)間、地點(diǎn)以及方式的干擾，從而順利地進(jìn)入到敵軍的戰(zhàn)場(chǎng)通信體系結(jié)構(gòu)內(nèi);其次，不同戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的移動(dòng)客戶終端能夠滿足各軍兵種在聯(lián)合作戰(zhàn)條件下的信息能力需求;再次，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下任務(wù)、需求以及身份都相異的客戶能夠根據(jù)實(shí)際情況挑選出所需的業(yè)務(wù)、運(yùn)用及其網(wǎng)絡(luò)體系;第四，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)唧w的戰(zhàn)場(chǎng)加以檢驗(yàn)、預(yù)測(cè)與仿真等任務(wù)，并及時(shí)地傳送相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息;最后，新興出現(xiàn)的通信技術(shù)能夠比較便捷地融入進(jìn)完備的通信體系及其相應(yīng)的業(yè)務(wù)項(xiàng)目中。

3.4G通信技術(shù)中軍事系統(tǒng)的要求

3.1 廣泛的覆蓋面

4G通信技術(shù)所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)該凸顯出優(yōu)良的覆蓋性能。通信體系本身凸顯出較好的覆蓋功能，并可以提供高速以及可變速率的傳輸速率。而位于不同地區(qū)戰(zhàn)場(chǎng)、防護(hù)工程以及指揮控制區(qū)域等環(huán)境中的人員，他們也能夠?qū)嵤┖眯盘?hào)數(shù)據(jù)的搜索工作。

3.2 過(guò)硬的智能技術(shù)

4G通信技術(shù)可以應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的一個(gè)要求是相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)體系凸顯出高度智能化的特點(diǎn)。其采用的方式主要是借助于智能化的技術(shù)。在該方式下所組成的軍事應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)具有高度的自治性與自適應(yīng)能力。此外，借助于智能信號(hào)處理技術(shù)可以滿足不同的信道要求，同時(shí)在各類多元化的環(huán)境下保持常態(tài)的發(fā)送和接收狀態(tài)，凸顯出明顯的智能性、適應(yīng)性以及靈活性等特點(diǎn)。

3.3 無(wú)縫化的鏈接

在4G通信核心技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域時(shí)，需要注意的是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該要顯現(xiàn)出無(wú)縫化的信息鏈接特點(diǎn)。4G移動(dòng)通信體系在民用范圍與完成國(guó)際統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)相吻合，從而實(shí)現(xiàn)各種媒體、通信主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)間的“無(wú)縫連接”目標(biāo)。質(zhì)言之，應(yīng)該使得手機(jī)在國(guó)際任一地點(diǎn)自由化地通信，尤其是在軍事領(lǐng)域內(nèi)獲得無(wú)縫化鏈接的效果。

3.4 高效的傳輸速度

軍事領(lǐng)域環(huán)境中的4G通信核心技術(shù)必須確保其高效的傳輸速度。在軍事戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境下，與之有關(guān)的作戰(zhàn)機(jī)、快速艦艇以及巡航導(dǎo)彈等時(shí)速至少在250km＼h的高速移動(dòng)使用者，相應(yīng)的4G數(shù)據(jù)速度保持在2Mbi＼s;而時(shí)速在60km＼h的軍事設(shè)備——諸如防空導(dǎo)彈、主戰(zhàn)坦克以及大中型艦艇等，其4G通信技術(shù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)速度保持在20Mbbi＼s;至于諸如軍戰(zhàn)機(jī)器人及其相應(yīng)的戰(zhàn)斗者等屬于低速移動(dòng)的使用者，其4G通信技術(shù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)速度保持在100Mbi＼s。

4.4G通信技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的核心技術(shù)舉例

4.1 無(wú)線鏈路的強(qiáng)化效果

該技術(shù)能夠顯著地增強(qiáng)容量以及覆蓋面。其又大致含納如下的幾塊部分：分集技術(shù)——諸如借助于空間分集、時(shí)間分集（信道編碼）、頻率分集以及極化分集等途徑來(lái)獲取效果最佳的分集效能;多天線技術(shù)——借助于2或4天線的方式來(lái)達(dá)到發(fā)射分集的目的，抑或是借助于多輸入與多輸出的方式完成發(fā)射與接收分集的流程。

4.2 MIMO-OFDM技術(shù)

4.2.1 空時(shí)信號(hào)的處理技術(shù)

該技術(shù)指的是基于時(shí)間與空間2點(diǎn)共時(shí)地分析相關(guān)的信號(hào)。就信令方案的層面而言，MIMO包括空時(shí)編碼以及空間復(fù)用2類。前者廣泛地應(yīng)用于軍事設(shè)備中的發(fā)射端，做好數(shù)據(jù)流的聯(lián)合編碼工作，其目的在于遞減因?yàn)樾诺浪ヂ渑c噪音所出現(xiàn)的符號(hào)錯(cuò)誤率，并同步地遞增信號(hào)的冗余度，確保信號(hào)在接收端的分集增益與編碼增益達(dá)到最大化的程度。當(dāng)下核心的空時(shí)編碼的途徑包括：分層空時(shí)碼、空時(shí)格形碼、空時(shí)分組碼以及空時(shí)頻編碼等。該技術(shù)的不足在于難以切實(shí)地加大數(shù)據(jù)的傳輸速率。

4.2.2 信道估計(jì)

該技術(shù)指的是在軍事領(lǐng)域環(huán)境中，從發(fā)送天線至接收天線過(guò)程時(shí)，會(huì)產(chǎn)生無(wú)線信道的頻率響應(yīng)現(xiàn)象，然后再對(duì)其估計(jì)。該技術(shù)于MIMO-OFDM體系的功效主要包括如下的幾個(gè)方面：首先，對(duì)各子信道的頻域響應(yīng)（CFR）抑或是信道沖擊響應(yīng)（CIR）進(jìn)行估測(cè)，替信道的平衡工作打下基礎(chǔ);其次，替信道解碼流程提供相關(guān)的數(shù)據(jù)信息;第三，在處理信道參考信息時(shí)采取共時(shí)性的算法。無(wú)線信道的特征主要是多徑性與時(shí)變性。倘若體系借助于空時(shí)編碼的方式運(yùn)作，那么軍用設(shè)備的接收端在精確性獲悉信道特性的環(huán)境下才可以展開(kāi)確定的解碼工作。因而，精確化的信道估計(jì)在整個(gè)無(wú)線體系中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。每根天線所發(fā)出的訓(xùn)練子載波均為相互正交的，僅僅能夠識(shí)別該過(guò)程中的信道。當(dāng)下信道估計(jì)主要包括：訓(xùn)練序列（或?qū)ьl）與盲方法（包括全盲以及半盲信道估計(jì)）。

5.結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)日新月異，這一點(diǎn)也同樣反映在軍事領(lǐng)域之中。4G移動(dòng)通信核心技術(shù)也將變?yōu)檐娪檬褂米顬閺V泛的一種技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)會(huì)被廣泛地利用，而其不足也會(huì)在未來(lái)的應(yīng)用發(fā)展中變得日益完善。

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