第四代移動通信技術研究

徐海燕　劉靜偉

摘要：隨著我國通信技術的發(fā)展，移動通信的發(fā)展速度也越來越快。目前第四代移動通信技術的發(fā)展已經(jīng)全面展開，它是在第三代移動通信技術的基礎上發(fā)展起來的，其技術安全性更強，結構更智能，實現(xiàn)了整個移動通信網(wǎng)絡的相互聯(lián)通。文章主要對第四代移動通信技術的概念、技術特點和網(wǎng)絡結構進行詳細的介紹，并對它的關鍵技術進行研究，全面了解第四代移動通信技術，以保證它更好的為人民服務。

關鍵詞：第四代移動通信；網(wǎng)絡結構；關鍵技術

1引言

隨著科學技術的發(fā)展，通信技術也有了很大的發(fā)展，人們的日常生活已經(jīng)離不開通信。其中移動通信技術是目前應用最為廣泛、發(fā)展?jié)摿σ沧畲蟮耐ㄐ偶夹g，它的通信標準有CDMA、TDMA和GSM3種類型，在市場中的競爭也非常激烈。移動通信技術已經(jīng)發(fā)展了第一代、第二代、第三代和現(xiàn)在正在強力開發(fā)的第四代移動通信，第四代移動通信技術主要解決前幾代移動通信技術中的標準不兼容問題，并且對所有的移動通信用戶都適合，實現(xiàn)了電視衛(wèi)星通信、無線網(wǎng)絡通信、藍牙通信、廣播通信等的相互兼容和無縫聯(lián)接。

2第四代移動通信技術的簡介

第四代移動通信技術簡稱4G，也稱分布網(wǎng)絡或者寬帶接入技術，它主要是將第三代通信技術做一定的升級，將第三代移動通信技術和WLAN技術有機的合并在一起，它的數(shù)據(jù)傳輸能力超過2Mb/s，影像服務的質量達到150Mb/s，并能傳輸高質量的三維圖像。它能實現(xiàn)電視衛(wèi)星通信、無線網(wǎng)絡通信、藍牙通信、廣播通信等的相互兼容和無縫聯(lián)接，實現(xiàn)移動通信、IP網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡的融合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、全球定位、遠程控制等。第四代移動通信技術是多功能的、智能的移動通信，為人們帶來了很大的方便，成為移動通信系統(tǒng)的熱門研究方向。

3第四代移動通信技術的特點

隨著第四代移動通信技術的發(fā)展，它的應用也越來越廣泛，它的特點主要有以下幾種。（1）數(shù)據(jù)傳輸速度快，能夠達到100Mbps，頻譜比較寬，它的寬度是CDMA網(wǎng)絡頻譜寬度的20倍，達到100MHz。（2）能根據(jù)通信信道的實際情況和各種業(yè)務的需要，對信道和資源機型動態(tài)分配，智能檢測和恢復故障，這樣4G網(wǎng)絡就會是一個完全自適應和智能化的網(wǎng)絡。（3）4G系統(tǒng)能夠實現(xiàn)無縫漫游，它集合了廣播電視網(wǎng)、衛(wèi)星通訊網(wǎng)、無線局域網(wǎng)技術，用一部手機實現(xiàn)了全球的通信。（4）有機的將個人通信、信息傳送以及娛樂等業(yè)務進行融合，實現(xiàn)了多媒體移動通信。（5）運用多網(wǎng)絡和多協(xié)議并存、開放的接口以及網(wǎng)絡的平穩(wěn)多度等特點，實現(xiàn)了不同用戶終端之間的互通，因此，它的兼容性很強。

4第四代移動通信的結構

第四代移動通信是核心網(wǎng)技術的接入，它有IP和APM兩種技術，目前應用最廣泛的是基于IP的核心網(wǎng)技術，它能夠將不同的有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡進行聯(lián)接和融合，保證通信網(wǎng)絡的正常運行，其網(wǎng)絡結構如圖1所示。

在圖1中，核心網(wǎng)有多種功能，而不是單純的只作為移動通信網(wǎng)，實現(xiàn)了有線和無線的接入，并且它們接入點也可以通過有線和無線來實現(xiàn)。除此之外，網(wǎng)絡之間實現(xiàn)局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的互聯(lián)可以通過熱點通信或者網(wǎng)絡鋪設重疊等來實現(xiàn)。

第四代移動網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡劃分為3個層次，分別為物理層、中間層和應用層。這3層之間相互服務和合作，來保證通信網(wǎng)絡的暢通。物理層主要進行網(wǎng)絡的接入，并選擇路由線路，中間層是對不同的網(wǎng)絡結構和網(wǎng)路協(xié)議進行屏蔽，避免它們之間相互影響，應用層主要進行地址轉換、服務質量映射等。這三者相互之間的接口是開放式的，能對各種業(yè)務和服務進行新的擴展。

5第四代移動通信的技術分析

第四代通信技術包括多個方面：正交頻分復用技術（OFMD）、多輸入多輸出技術（MINO）、基于IP的核心網(wǎng)、智能天線、無線定位、切換技術、軟件無線電、多用戶切換等技術，下面逐一進行介紹。

5.1OFMD

由于高頻段的高速移動傳輸可能會造成某些頻率衰減的現(xiàn)象，因此可以通過調制解調來進行控制，在第四代移動通信技術中主要采用OFMD。它主要是將給定的信道進行分割，分為多個正交的子信道，然后對每一個子信道進行載波調制，并實現(xiàn)并行傳輸，這樣雖然整個信道不平坦，但是各個子信道是平坦的，這樣就實現(xiàn)了頻率的選擇性。子信道在進行信號傳輸時，信號的寬度比信道的帶寬小，可以消除波形的干擾。OPMD能對傳輸負荷進行自適應分配，對整個信道的傳輸速度進行優(yōu)化。因此，OPMD技術不僅能夠消減載波間的相互干擾，還能防止頻率的選擇性衰減，頻譜的利用率會有很大的提高。

5.2MIMO

MINO技術實現(xiàn)了無線通信的新突破，它是一種對多天線技術的分集，在多天線的收發(fā)兩端同時工作，實現(xiàn)傳輸通道的擴展，進而提高傳輸速率。MINO能夠通過對角度的擴展來較少空間的相關性，保證信道之間的相互獨立，并且信道的傳輸能力能夠隨天線數(shù)而線性增加，保證通信能力成倍增加。因此，MINO技術能夠降低碼間的相互干擾，實現(xiàn)空間的分集，增強頻譜的利用效率和信道的容量。它和OFMD是相互補充的。

5.3基于IP的核心網(wǎng)絡

第四代移動通信技術的核心是基于IP的核心網(wǎng)絡，它能夠實現(xiàn)不同網(wǎng)絡的無縫聯(lián)接，對不同的用戶提供端對端的服務，并能對不同的用戶進行無限接入，兼容性很強。它采用的開放式結構實現(xiàn)了各種接口之間的無礙接入。它能分離核心網(wǎng)絡協(xié)議、無線接入?yún)f(xié)議等，還能實現(xiàn)它們之間的兼容，因此使用更加靈活，不會受到接入?yún)f(xié)議或者方式不同的影響。對于第四代移動通信技術利用地址長度為128位的IPV6協(xié)議，解決了地址欠缺的問題。IPV6能對無線和有線地址進行自動的分配和控制，并且服務質量也有了很大的提高，這樣網(wǎng)絡的管理更加方便、高效、安全。

5.4智能天線技術

根據(jù)移動通信的環(huán)境特性和智能天線的工作原理，智能天線技術發(fā)展起來，它是根據(jù)利用各個用戶和基站間傳輸鏈路空間的不同，對信號進行處理以及相關的軟件處理，產(chǎn)生特定性能的天線波束，減少信道上存在的信號干擾，使頻譜利用率得到提高。它主要利用了相位之間的相互關系來對各種干擾進行抑制。除此之外，它還能分析信號之間的空間特征，對用戶的位置進行精確定位。因此，這種技術可以環(huán)境相對比較復雜的情況下進行電波傳輸。

第四代移動通信技術能夠實現(xiàn)精確的移動定位。所謂移動定位就是能夠對移動用戶終端的位置進行詳細的測量和計算，它分為3種定位方式：基于移動終端、基于移動網(wǎng)絡和混合型定位。其中移動終端定位是最常用的定位技術，它能實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的通信，并能實現(xiàn)定位和跟蹤，實現(xiàn)不同系統(tǒng)間的無縫連接，為高質量的移動通信提供了一定的保障。

5.6切換技術

第四代移動通信的切換技術指的是移動終端設備在不同的通信覆蓋區(qū)間進行轉換時，能夠保證信道轉變和通信的連接和暢通，這樣就需要進行監(jiān)測、建立和斷開相應的鏈路，實現(xiàn)平滑聯(lián)接的綜合技術。它是移動通信網(wǎng)絡實現(xiàn)移動通信的基礎，它的組成主要有軟件技術和DSP技術，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)切換的質量和切換效率，并能實現(xiàn)其智能性，因此，在第四代移動通信中應該根據(jù)各種終端設備的特點和優(yōu)勢，以軟切換為主，實現(xiàn)通信的順利切換。

5.7軟件無線電技術

軟件無線電能夠聯(lián)系各種通信技術，它是3G網(wǎng)絡和4G網(wǎng)絡相互連接，通過標準的模塊化硬件單元，將軟件加載到相關硬件中，實現(xiàn)無線電信號之間的通信，這種技術是一種開放性的結構，不同的軟件能夠實現(xiàn)不同的功能，如實現(xiàn)信道的相互分離、信號的調制解調、信道的編譯等，它建立了一個具有多種功能、多種層次、多種模式、多種通路的無線電通信，實現(xiàn)了各種系統(tǒng)和平臺之間的兼容問題。

5.8多用戶檢測

第四代移動通信技術能夠實現(xiàn)多用戶的檢測，它通過平衡技術，來消除不同用戶中的ISI和MAI，它能夠利用多址干擾的所有用戶信號來檢測單個用戶的信號，增強了抗干擾能力，降低了功率控制精度，從而顯著提高系統(tǒng)的可用容量。

6結語

綜上可得，第四代移動通信技術是一種先進的通信技術，文章通過對其的相關技術進行分析和研究看出，這一新技術擁有強大的生命力，實現(xiàn)了計算機、通信以及多媒體技術的相互融合，特別是在移動通信設備如智能手機、平板電腦、車載終端設備等的應用更加的廣泛，也給人們帶來了很大的便利。目前已經(jīng)成為人們研究的熱點話題，今后，第四代移動網(wǎng)絡技術將會有更大的發(fā)展，為人們開拓更加便利、個性、安全的通信技術。