淺談4G移動(dòng)通信技術(shù)
4G移動(dòng)通信以其優(yōu)于前三代的技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到人們的普遍認(rèn)可和青睞而被迅速發(fā)展應(yīng)用，下面是小編搜集整理的一篇探究4G移動(dòng)通信技術(shù)的論文范文，供大家閱讀參考。
[摘 要]4G即第四代通訊技術(shù)。通信技術(shù)從發(fā)展之日起便被不斷研究應(yīng)用，日新月異，4G移動(dòng)通信技術(shù)便是通信技術(shù)的又一次革新。相比第一代、第二代、第三代移動(dòng)通信技術(shù)，4G作為第四代移動(dòng)通信技術(shù)具有傳輸速率快、智能性高、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用。本文主要介紹4G移動(dòng)通信的發(fā)展、集中主要的技術(shù)及其技術(shù)特點(diǎn)等。
[關(guān)鍵詞]4G移動(dòng)通信 關(guān)鍵技術(shù) 無(wú)線接入
引言
伴隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)通信也得到了迅速的發(fā)展，目前它的應(yīng)用已遍布陸、海、空三大領(lǐng)域。所謂移動(dòng)通信即指溝通移動(dòng)用戶與固定點(diǎn)用戶之間或移動(dòng)用戶之間的一種通信方式。它以其用戶可在通信覆蓋區(qū)域內(nèi)任何位置、任何時(shí)間并在可移動(dòng)的情況下通信，從而極大擴(kuò)展了實(shí)用性，因此被廣泛研究應(yīng)用。目前，在移動(dòng)通信領(lǐng)域已進(jìn)行了四代技術(shù)革新。以模擬信號(hào)傳輸為基礎(chǔ)的第一代一些通信即1G解決了人們的基本通話需求，所采用的蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了頻率的重復(fù)利用，滿足了在有限的頻率下實(shí)現(xiàn)廣大民眾通話的需求。第二代移動(dòng)通信技術(shù)即2G已數(shù)字信號(hào)傳輸為基礎(chǔ)，在改善通信質(zhì)量、提高頻率資源利用率和信道容量的同時(shí)還可以進(jìn)行低速率的數(shù)據(jù)傳輸。第三代移動(dòng)通信技術(shù)即3G在數(shù)字信號(hào)傳輸基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高頻率資源利用率，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的視頻寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了手機(jī)上網(wǎng)和移動(dòng)計(jì)算等。這是移動(dòng)通信領(lǐng)域一次較大的技術(shù)革新，滿足了不斷發(fā)展的社會(huì)人們對(duì)通信技術(shù)的不斷需求。在人們?yōu)?G通信技術(shù)取得的成果歡欣時(shí)，新一代的移動(dòng)通信技術(shù)正在不斷醞釀。第四代移動(dòng)通信技術(shù)即4G在總結(jié)前三代技術(shù)的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)一步提高了頻率資源的利用率，同時(shí)還具有通信速度快、網(wǎng)絡(luò)頻譜寬、智能性高、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，因此被迅速推廣應(yīng)用。目前這一技術(shù)已被應(yīng)用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方方面面，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了極大幫助。
一、4G的發(fā)展概況
4G移動(dòng)通信技術(shù)是在進(jìn)入二十一世紀(jì)后在前三代移動(dòng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上為了進(jìn)一步提高傳輸速率等而進(jìn)一步研究發(fā)展起來(lái)的。伴隨著3G在2001年開始于日本和韓國(guó)投入商用后，3G業(yè)務(wù)快速發(fā)展，各個(gè)國(guó)家開始快速構(gòu)建3G系統(tǒng)并投入使用，但由于用戶對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來(lái)越高，而3G系統(tǒng)并不能滿足用戶的實(shí)際需求，因此國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)及各廠商們開始思索4G系統(tǒng)的研究和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定。
發(fā)展到今天，4G移動(dòng)通信技術(shù)作為對(duì)3G技術(shù)的有力補(bǔ)償，以其更高的數(shù)據(jù)傳輸率和頻譜利用率，更高的安全性、智慧性和靈活性，更高的傳輸質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量而被廣泛推廣應(yīng)用。雖然目前還存在網(wǎng)絡(luò)兼容等問(wèn)題，但仍會(huì)進(jìn)行不斷研究，使4G系統(tǒng)與無(wú)線接入網(wǎng)及IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合，成為一個(gè)全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)。
二、4G移動(dòng)通信的幾種關(guān)鍵技術(shù)
4G移動(dòng)通信技術(shù)的兩個(gè)主要目標(biāo)是：一是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信全球覆蓋，二是提供無(wú)縫的高質(zhì)量業(yè)務(wù)。為此，需要研究應(yīng)用各種關(guān)鍵性的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。目前應(yīng)用的幾種關(guān)鍵技術(shù)有正交頻分復(fù)用技術(shù)、多輸入多輸出技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)和基于IP核心網(wǎng)技術(shù)等。
1. 正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)
這一技術(shù)實(shí)際上是多載波調(diào)制的一種。OFDM正交頻分復(fù)用技術(shù)的基本思想是將高速串行的數(shù)據(jù)碼流變換成N(通常取偶數(shù))路并行的低速數(shù)據(jù)流，再將這N路低速數(shù)據(jù)流分別調(diào)制到等頻間隔的一組總數(shù)為N的子載波上，并且這組子載波要滿足下交的條件。OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以消除或減小信號(hào)波形間的干擾，對(duì)多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率;適合高速數(shù)據(jù)傳輸;抗衰落能力強(qiáng);抗碼間干擾(ISI)能力強(qiáng)。但這一技術(shù)還存在一定的缺點(diǎn)，主要缺點(diǎn)有功率效率不高，對(duì)頻偏和相位噪聲比較敏感。
2. 多輸入多輸出技術(shù)(MIMO)
MIMO多輸入多輸出技術(shù)采用在發(fā)射端和接收端分別設(shè)置多副發(fā)射天線和接受天線，通過(guò)多發(fā)送天線和多接收天線相結(jié)合來(lái)改善每個(gè)用戶的通信質(zhì)量或提高通信效率。利用MIMO信道成倍的提高無(wú)線信道容量在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍的提高。MIMO技術(shù)實(shí)質(zhì)上是為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益。空間復(fù)用技術(shù)用以提高信道容量，空間分集則用以提高信道的可靠性，降低信道誤碼率。MIMO技術(shù)的關(guān)鍵是能夠?qū)鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)中存在的多徑衰落影響因素變成對(duì)用戶通信性能有力的`增強(qiáng)因素，有效地利用隨機(jī)衰落和可能存在的多徑傳播來(lái)成倍地提高信息傳輸速率，因此它能夠在不增加所占用的信號(hào)帶寬的前提下使無(wú)線通信的性能改善幾個(gè)數(shù)量級(jí)，使得在不同環(huán)境下能夠獲得最佳的傳播性能。
3. 軟件無(wú)線電技術(shù)(SDR)
軟件無(wú)線電技術(shù)的基本思想是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)過(guò)一個(gè)通用硬件平臺(tái)，利用軟件加載的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各種類型的無(wú)線電通信系統(tǒng)，所有體制和標(biāo)準(zhǔn)的更新，以及不同體制之間的兼營(yíng)，使不同系統(tǒng)和平臺(tái)之間的通信兼容，從而實(shí)現(xiàn)“無(wú)疆界網(wǎng)路”。其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，并盡可能多地用軟件來(lái)定義無(wú)線功能，各種功能和信號(hào)處理都盡可能用軟件實(shí)現(xiàn)。其軟件系統(tǒng)包括各類無(wú)線信令規(guī)則與處理軟件、信號(hào)流變換軟件、信源編碼軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件等。軟件無(wú)線電使得系統(tǒng)具有靈活性和適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)和空中接口。
4. 基于IP核心網(wǎng)技術(shù)
4G的核心網(wǎng)是基于一個(gè)全I(xiàn)P的網(wǎng)路，可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫互聯(lián)，這是4G通信技術(shù)同已有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比具有的根本性優(yōu)點(diǎn)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無(wú)線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。4G的核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu)，能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)，同時(shí)核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。采用IP后，所采用的無(wú)線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、鏈路層是分離獨(dú)立的。IP與多種無(wú)線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計(jì)核心網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有很大的靈活性，不需要考慮無(wú)線接入方式究竟采用何種方式和協(xié)議。
三、4G移動(dòng)通信的特點(diǎn)
4G移動(dòng)通信以其優(yōu)于前三代的技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到人們的普遍認(rèn)可和青睞而被迅速發(fā)展應(yīng)用。目前4G通信具有以下特征：(1)網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬。相比第三代移動(dòng)通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，第四代移動(dòng)通信技術(shù)在開發(fā)研制過(guò)程中使用和引入許多功能強(qiáng)大的突破性技術(shù)，使無(wú)線頻率的使用比第二代和第三代系統(tǒng)有效得多。(2)通信速度更快。人們研究4G通信的最初目的是為了提高蜂窩電話和其他移動(dòng)終端訪問(wèn)Internet的速率，因此，4G通信最顯著的特征就是它有更快的無(wú)線傳輸速率。根據(jù)研究，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的傳輸速率可以達(dá)到10M-20Mbps，最高可達(dá)100Mbps;(3)通信更加靈活。從嚴(yán)格意義上說(shuō)，4G手機(jī)的功能已不能簡(jiǎn)單劃歸“電話機(jī)”的范疇，因?yàn)檎Z(yǔ)音數(shù)據(jù)的傳輸只是4G移動(dòng)電話的功能之一而已，因此未來(lái)4G手機(jī)更應(yīng)該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機(jī)從外觀和式樣上會(huì)有更驚人的突破，眼鏡、手表等任何一件能看到的物品都有可能成為4G終端。
雖然4G移動(dòng)通信技術(shù)有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但目前仍存在標(biāo)準(zhǔn)多、技術(shù)難、容量受限及設(shè)施更新慢等多種缺陷。所以仍需不斷進(jìn)行研究來(lái)突破現(xiàn)有的技術(shù)局限，使其更好地服務(wù)于人類社會(huì)發(fā)展需求。
結(jié)語(yǔ)
4G作為通信技術(shù)領(lǐng)域的又一次重大技術(shù)革新，雖然目前還處于發(fā)展階段，但是這一技術(shù)以其特有的優(yōu)勢(shì)被人們迅速認(rèn)可并獲得廣大青睞。在人們的不斷努力研究下，未來(lái)這一技術(shù)必然會(huì)不斷突破現(xiàn)有的技術(shù)局限朝著更好的方向發(fā)展。同時(shí)，也可能會(huì)遇到新的技術(shù)難題，但任何一門創(chuàng)新性技術(shù)必然都是挑戰(zhàn)與機(jī)遇共存的，相信這一技術(shù)的未來(lái)發(fā)展一定是光明的。
參考文獻(xiàn)
[1]主編.現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2008.
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