【摘 要】：21世紀(jì)移動(dòng)通信技術(shù)和市場飛速發(fā)展，在新技術(shù)和市場需求的共同作用下，未來移動(dòng)通信技術(shù)將呈現(xiàn)以下幾大趨勢：網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、分組化，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)逐步形成;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)字化、寬帶化;網(wǎng)絡(luò)設(shè)備智能化、小型化;應(yīng)用于更高的頻段，有效利用頻率;移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的綜合化、全球化、個(gè)人化;各種網(wǎng)絡(luò)的融合;高速率、高質(zhì)量、低費(fèi)用。這正是第四代(4G)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的方向和目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】：移動(dòng)通信、4G、技術(shù)要求、關(guān)鍵技術(shù)

引言：

移動(dòng)通信技術(shù)飛速發(fā)展.已經(jīng)歷了3個(gè)主要發(fā)展階段。每一代的發(fā)展都是技術(shù)的突破和觀念的創(chuàng)新。第一代起源于20紀(jì)8 O年代.主要采用模擬和頻分多址(FDMA)技術(shù)。第二代(2G)起源于90年代初期.主要采用時(shí)分多址(TDMA)和碼分多(CDMA)技術(shù)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)可以提供更寬的頻帶.不僅傳輸話音.還能傳輸高速數(shù)據(jù)，從而提供快捷方便的無線應(yīng)用。但是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)仍是基于地面標(biāo)準(zhǔn)不～的區(qū)域性通信系統(tǒng).盡管其傳輸速率可高達(dá)2Mb/s。仍無法滿足多媒體通信的要求.因此第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G)的研究勢在必行。

一、4G的定義及技術(shù)要求

第四代移動(dòng)通信技術(shù)可稱為廣帶(Broadband)接入和分布網(wǎng)絡(luò).具有非對稱超過2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸能力.對全速移動(dòng)用戶能提供150Mb/s的高質(zhì)量影像服務(wù)，將首次實(shí)現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動(dòng)廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)(基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng)).集成不同模式的無線通信.移動(dòng)用戶可以自由地從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。其廣帶無線局域網(wǎng)(WLAN)能與B-ISDN和ATM兼容.實(shí)現(xiàn)廣帶多媒體通信.形威綜合廣帶通信網(wǎng)(1BCN)，他還能提供信息之外的定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。其主要技術(shù)要求及特征如下：

(1) 通信速度更快

由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動(dòng)裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。專家預(yù)估，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的速度可達(dá)到10-20Mbit/s，最高可以達(dá)到100Mbit/s。

(2) 網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬

要想使4G通信達(dá)到100Mbit/s的傳輸速度，通信運(yùn)營商必須在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行大幅度的改造，以便使4G網(wǎng)絡(luò)在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬高出許多。據(jù)研究，每個(gè)4G信道將占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。

(3) 多種業(yè)務(wù)的完整融合

個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、廣播、娛樂等業(yè)務(wù)無縫連接為一個(gè)整體，滿足用戶的各種需求。4G應(yīng)能集成不同模式的無線通信——從無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、蜂窩信號、廣播電視到衛(wèi)星通信，移動(dòng)用戶可以自由地從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。各種業(yè)務(wù)應(yīng)用、各種系統(tǒng)平臺(tái)間的互聯(lián)更便捷、安全，面向不同用戶要求，更富有個(gè)性化。而且4G手機(jī)從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端。

(4) 智能性能更高

第四代移動(dòng)通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)在4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化，更重要的是4G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)許多難以想象的功能。例如，4G手機(jī)將能根據(jù)環(huán)境、時(shí)間以及其他因素來適時(shí)提醒手機(jī)的主人。

(5) 兼容性能更平滑

要使4G通信盡快地被人們接受，還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此，從這個(gè)角度來看，4G通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備全球漫游、接口開放、能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化以及能從2G、3G平穩(wěn)過渡等特點(diǎn)。

(6) 實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信

4G通信提供的無線多媒體通信服務(wù)將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等，大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此4G也稱為“多媒體移動(dòng)通信”。

(7) 通信費(fèi)用更加便宜

由于4G通信不僅解決了與3G的兼容性問題，讓更多的現(xiàn)有通信用戶能輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端通信技術(shù)，因此，相對其他技術(shù)來說，4G通信部署起來就容易、迅速得多。同時(shí)在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，通信運(yùn)營商們將考慮直接在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運(yùn)營成本。

二、4G的關(guān)鍵技術(shù)

1、OFDM(正交頻分復(fù)用)

OFDM技術(shù)實(shí)際上是MCM(Multi--CarrierModulation。多載波調(diào)制)的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道.將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開.這樣可以減少子信道之間的相互干擾(I C I)。每個(gè)子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬.因此每個(gè)子信道上的可以看成平坦性衰落.從而可以消除符號問干擾。而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分.信道均衡變得相對容易。由于OFDM技術(shù)由于具備上述特點(diǎn).是對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N潛在的解決方案.因此被公認(rèn)為4G的核心技術(shù)之一。

2、軟件無線電

軟件無線電(Software Defined Radio，簡稱SDR).就是采用數(shù)字信號處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上.利用軟件來定義實(shí)現(xiàn)無線電臺(tái)的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等。即整個(gè)無線電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來完成。其核心是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的”數(shù)字/模擬”轉(zhuǎn)換器.盡早地完成信號的數(shù)字化.從而使得無線電臺(tái)的功能盡可能地用軟件來定義和實(shí)現(xiàn)。軟件無線電是一種基于數(shù)字信號處理(DSP)芯片以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結(jié)構(gòu)。

3、智能天線

智能天線是波束問沒有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線。多波束天線在一個(gè)扇區(qū)中使用多個(gè)固定波束，而在自適應(yīng)陣列中，多個(gè)天線的接收信號被加權(quán)并且合成在一起使信噪比達(dá)到最大。與固定波束天線相比，天線陣列的優(yōu)點(diǎn)是除了提供高的天線增益外.還能提供相應(yīng)倍數(shù)的分集增益。智能天線具有抑制信號干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能.其基本工作原理是根據(jù)信號來波的方向自適應(yīng)地調(diào)整方向圖.跟蹤強(qiáng)信號，減少或抵消干擾信號。智能天線的核心是智能算法.而算法決定電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度和瞬時(shí)響應(yīng)速率.因此需要選擇較好算法實(shí)現(xiàn)波束的智能控制。

4、IPv6協(xié)議

4G通信系統(tǒng)選擇了采用基于lP的全分組的方式傳送數(shù)據(jù)流.因此I PV6技術(shù)將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。

(1) 巨大的地址空間

在一段可預(yù)見的時(shí)期內(nèi).它能夠?yàn)樗�有可以想像出的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個(gè)全球惟一的地址。

(2) 自動(dòng)控制

IPv6還有另一個(gè)基本特性就是它支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動(dòng)配置的方式。無狀態(tài)地址自動(dòng)配置方式是獲得地址的關(guān)鍵。在這種方式下.需要配置地址的節(jié)點(diǎn)使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制獲得一個(gè)局部連接地址。一旦得到這個(gè)地址之后，它使用另～種即插即用的機(jī)制.在沒有任何人工干預(yù)的情況下，獲得一個(gè)全球惟一的路由地址。

(3) 服務(wù)質(zhì)量

服務(wù)質(zhì)量(OoS)包含幾個(gè)方面的內(nèi)容。從協(xié)議的角度看.IPv6與目前的IPv4提供相同的OoS.但是IPv6的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在能提供不同的服務(wù)。IPV6報(bào)頭中新增加的字段“流標(biāo)志”有了這個(gè)20位長的字段.在傳輸過程中，中國的各節(jié)點(diǎn)就可以識別和分開處理任何地址流。

(4)移動(dòng)性

移動(dòng)IPv6(MIPv6)在新功能和新服務(wù)方面可提供更大的靈活性。’每個(gè)移動(dòng)設(shè)備設(shè)有一個(gè)固定的家鄉(xiāng)地址(home address)，這個(gè)地址與設(shè)備當(dāng)前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無關(guān)。當(dāng)設(shè)備在家鄉(xiāng)以外的地方使用時(shí).通過一個(gè)轉(zhuǎn)交地址(care-of address)來提供移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的位置信息。移動(dòng)設(shè)備每次改變位置，都要將它的轉(zhuǎn)交地址告訴給家鄉(xiāng)地址和它所對應(yīng)的通信節(jié)點(diǎn)。

三、結(jié)束語

對于現(xiàn)在的人來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認(rèn)為第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是人類有史以來最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)�？偟膩碚f，要順利、全面地實(shí)施4G通信，還將可能遇到一些困難。

首先，人們對未來的4G通信的需求是它的通信傳輸速度將會(huì)得到極大提升，從理論上說最高可達(dá)到100Mbit/s，但手機(jī)的速度將受到通信系統(tǒng)容量的限制。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)將很難達(dá)到其理論速度。

其次，4G的發(fā)展還將面臨極大的市場壓力。有專家預(yù)測，在10年以后，2G的多媒體服務(wù)將進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展階段，此時(shí)覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上的人口使用3G，到那時(shí)，整個(gè)行業(yè)正在消化吸收第三代技術(shù)，對于4G技術(shù)的接受還需要一個(gè)逐步過渡的過程。

因此，在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，通信運(yùn)營商們將考慮直接在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，采用逐步引入的方法，使移動(dòng)通信從3G逐步向4G過渡。

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