試論移動通信4g網絡的系統結構與關鍵技術

毛久嶂 楊文軍

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試論移動通信4g網絡的系統結構與關鍵技術

毛久嶂 楊文軍

空軍預警學院，湖北 武漢 430019

21世紀是信息時代，促進移動通信網絡通信不斷更新發展。從以前的2G、3G到現在普遍的4G，都是通信技術的變遷。4G的移動通信相較于之前的2、3代而言，功能是更為強大，而這一切都有賴于網絡的系統結構優化與關鍵技術的不斷突破。

移動通信；4G網絡；系統結構；關鍵技術

社會科技正以高速地逼近“奇點”，在通訊技術方面也有著長足地發展；而4G技術的誕生就是其中最為突出的一項；有此認知；得益于其諸多突出的優點；即傳輸速度快且穩、人性智能化高等等。

1 移動通信的發展概述

移動通信系統的發明其實并不算久遠，源于上世紀中后期，且是基于FDMA技術，對通信系統的模擬，而且隨時間不斷推進，其中的核心技術也在不斷地革新。起初，也僅是一些走在時代前沿的發達國家與地區才存在的1G通信系統，即北美、英國、日本、北歐，并且相對應的系統還各不相同，分別為AMPS、N-AMPS 系統、TACS 系統、JTA系統、NMT系統。到了2G時代之時，具有代表性的兩大通信系統分別為源于歐洲的GSM系統與源于美國的IS95系統，它們的開發是基于不同技術基礎，前者為TDMA技術，后者為CDMA 技術，但全為數字通信系統。3G通信系統更是豐富了大眾的生活，使其具備多元化的體驗，速度也是上了一個新高度。基于3G通信系統，4G通信技術誕生，它所帶來的可不僅僅是信息傳輸速度的再度提升，通話質量也是有了新高度，并且更為地保密等等。[1]

2 移動通信4G網絡系統的特點分析

2.1 速度得到提高

與3G相比，就網絡頻寬而言，就增加了20倍，達到了2～8GHvz。在上傳速度方面也是有著驚人地提升，最高限度達到了20Mb/s，而3G卻僅僅是其百分之五，可謂“少得可憐”，若4G普及之后，人們將會再次刷新他們對速度的認識。4G與3G在信息傳輸級數方面的比較，前者比后者整整高出一個等級，若是3G的高速傳輸能力已被大眾認可的話，那么4G的出現，3G的時代將完全被遺忘，可想而知其高速傳輸的能力。

2.2 兼容性提高

4G移動通信技術的不斷地發展純熟，全球各區域覆蓋、接口開放技術等也隨之得以大大地增強，若是將其與3G、無線和固網實現無縫對接，那么身處于全國各地的移動用戶將能共同享用4G服務，既對還在使用3G用戶的升級有著關鍵性作用，同時也是為4G的全面普及做鋪墊，最終也是為能實現全球漫游的目標增添可能。4G通信的不斷發展，讓通信行業有了一個全面的改觀。

2.3 更加智能化

電子移動終端設備的服務的變革也受4G移動通信的高速發展的影響。4G移動通信系統包括廣域接入和分布網絡等兩個層面，能非對稱的不同速率間自主切換，以4G技術為支撐便能夠使我們現階段全部移動辦公得以順利完成，在不久之后，4G手機的功能將被刷新，將具備多媒體計算機所有的功能，而語言數據傳輸也僅僅是其中最為普通不過的功能。并且在4G技術的支持之下，4G手機將更智能化，其他終端功能也將隨之更加智能。[2]

3 移動通信4G網絡的系統結構分析

3.1 接入技術的層結構

對于不同的應用環境和領域，需要選擇恰當的系統，不同的接人技術可以按照分層結構對其進行組織利用，接人技術的層結構包括以下幾方面。

Cellular層：Cellular層屬于一種無線通信技術，可以對有限的無線傳輸頻率進行充分合理的利用，提高無線資源的利用效率。Cellular層適用于多媒體應用以及個人連接。

熱點層：熱點層主要包括WLAN系統、IEEE802．11、MMAC等，可以支持更高速率的應用以及個人連接業務。

定點層：主要包括固定接入系統，不支持移動性，如FFTx、xDSL、CATV。適用范圍較小，應用相對有限。

個人網絡層：個人網絡層主要是指利用藍牙、DECT和HomeRF等，實現相互之間的信息傳遞，可以在辦公室和家庭環境中，實現不同設備的通信。[3]

3.2 無縫網絡結構

相比于3G通信網絡而言，4G移動通信網絡的特征，是實現不同接入技術到不同有線系統之間的水平通信。在當前的技術條件下，新的接人系統要充分考慮相同網絡之間以及不同網絡之間的信息傳遞，從而形成無縫全IP核心網。而要想確保網絡性能的充分發揮，就必須加強對于移動的檢測管理，確保其能夠滿足業務的要求，以及對接入技術漫游功能的移動性要求。

4 移動4G通信采用的關鍵技術

4.1 MUD技術

MUD技術，即多用戶檢測技術，其目的是為達到用戶之間的最佳聯合檢測。現階段移動通信已經相當普及，避免不了多用戶同時使用，而此時必將占據多個信道，其各自的信號、幅度等因素定是有著或多或少地差異，MUD技術就是將上述地差異實行一個分析與判斷，并對單個用戶的信號狀況進行檢測，最終達到其目的。

4.2 正交頻分復用（OFDM）技術

4G移動通信系統的另一關鍵技術為OFDM技術，是因為其具備其他技術所沒有的優勢，即抗干擾能力強，頻譜利用率高等，而它是以多載波的形式實現信號傳輸與接收的。其基本設計考慮為，在固定的頻段內，本已設定的信道被系統自動予以劃分，形成多個正交子通道，通過窄帶調制技術，降低高速串行的數據傳輸速率，使其成為低速的子數據流，再用子載波對這些轉換后的信號流進行調制轉換，使它們成正交關系，最終實現并行傳輸。

4.3 智能天線技術

陣列的方向圖波形的改變是由智能天線技術來予以實現，而它則是通過天線陣元信號的加權相位和幅度來實現此功能，在此技術之下，天線陣列方向圖主瓣便能夠對準用戶信號到達方向，具有側向和調零功能，在將干擾信號抑制的同時，又是將信號的信噪比予以提高，并且對來自不同方向的直射波與反射波都能夠以其獨特的方式予以識別，這也從根本上將整個通信系統性能予以改善。

4.4 IPv6技術

IPv6將地址長度增加到128位，是Ipv432位的4倍。IPv6不但提供了足夠多的IP地址，而且網絡服務質量與安全性也是得以顯著提高，認證與私密性也得以明顯提高，報文格式被極大地簡化，對擴展報頭的支持也得以加強，如此移動網絡實時通信方面的性能被極大地改善。

5 結語

通過上述對4G移動通信的發展、特點及系統結構的分析，知道移動通信市場的巨大需求和移動互聯網技術的飛速發展是促進4G產生、發展、應用的主因，顯而易見地是未來將屬于4G時期。

[1]張媚.移動通信4G網絡的系統結構與關鍵技術[J].信息技術與信息化，2014（4）：154-155.

[2]劉文婭.基于4G的移動通信網絡的研究與展望[J].電腦知識與技術，2013（17）：3941-3942.

[3]史大偉.對成品油銷售企業物流成本預算管理模式的思考[J].經濟視野，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