4G关键技术（精选12篇）
4G关键技术 篇1
1 前言
当3G技术刚刚走入人们的视线尚未完全完全普及之时, 对下一代通信技术的展望早已悄悄地拉开了帷幕。尽管3G技术与2G相比有着巨大的优势, 但并未在技术层有重大的改变, 只是在视频应用上迈出了重要的一步。3G技术的发展主要有以下几个方面的局限:
(1) 较高的通信速率。3G虽然标称能达到2Mbit/s的速率, 但平均速率只能达到384 kbit/s尽管目前3G增强型技术不断发展, 但其传输速率还有差距。
(2) 不能提供动态范围多速率业务。由于3G空中接口主流的三种体制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心网不具有统一的标准, 难以提供具有多种Qo S及性能的多速率业务。
(3) 不能真正实现不同频段不同业务环境间的无缝漫游。由于采用不同频段的不同业务环境需要移动终端配置有相应不同的软、硬件模块, 而3G移动终端目前尚不能实现多业务环境的不同配置。
3G系统以上的局限性使其发展受到限制, 很多公司已经开始着手4G概念通信系统的研究。本文主要介绍4G概念通信的技术特点以及可能采用的关键技术。
2 4G概念通信关键技术探讨
2.1 正交频分复用 (OFDM) 技术
第四代移动通信系统主要是以OFDM为核心技术。OFDM技术实际上是多载波调制的一种。
OFDM技术之所以越来越受关注, 是因为OFDM有很多独特的优点:
(1) 频谱利用率高, 频谱效率比串行系统高近一倍。OFDM信号的相邻子载波相互重叠, 其频谱利用率可以接近Nyquist极限。
(2) 抗衰落能力强。OFDM把用户信息通过多个子载波传输, 这样在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍, 从而使OFDM对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力更强。
(3) 适合高速数据传输。OFDM自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪声背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候, 应采用效率高的调制方式;而当信道条件差的时候, 则应采用抗干扰能力强的调制方式。再有, OFDM加载算法的采用, 使得系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送。因此, OFDM技术非常适合高速数据传输。
(4) 抗码间干扰 (ISI) 能力强。码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰, 它与加性的噪声干扰不同, 是一种乘性干扰。造成码间干扰的原因有很多, 实际上, 只要传输信道的频带是有限的, 就会造成一定的码间干扰。OFDM由于采用了循环前缀, 故对抗码间干扰的能力很强。
2.2 智能天线技术
智能天线采用了空时多址 (SDMA) 的技术, 利用信号在传输方向上的差别, 将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分, 动态改变信号的覆盖区域, 将主波束对准用户方向, 旁瓣或零陷对准干扰信号方向, 并能够自动跟踪用户和监测环境变化, 为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号从而达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。被认为是未来移动通信的关键技术。
目前, 智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优, 但相对而言各种算法均存在所需数据量、计算量大、信道模型简单、收敛速度较慢, 在某些情况下甚至出现错误收敛等缺点, 实际信道条件下, 当干扰较多、多径严重, 特别是信道快速时变时, 很难对某一用户进行实际跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下, 全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖, 各组权值对应的波束有不同的主瓣指向, 相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠, 接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式, 与自适应方式相比它显然更容易实现, 是未来智能天线技术发展的方向。
2.3 MIMO技术
MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术, 它采用的是分立式多天线, 能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道, 从而大大提高容量。信息论已经证明, 当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时, MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能, 从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中, MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。
2.4 多用户检测技术
4G系统的终端和基站将用到多用户检测技术以提高系统的容量。多用户检测技术的基本思想是:把同时占用某个信道的所有用户或部分用户的信号都当作有用信号, 而不是作为噪声处理, 利用多个用户的码元、时间、信号幅度以及相位等信息联合检测单个用户的信号, 即综合利用各种信息及信号处理手段, 对接收信号进行处理, 从而达到对多用户信号的最佳联合检测。它在传统的检测技术的基础上, 充分利用造成多址干扰的所有用户的信号进行检测, 从而具有良好的抗干扰和抗远近效应性能, 降低了系统对功率控制精度的要求, 因此可以更加有效地利用链路频谱资源, 显著提高系统容量。随着多用户检测技术的不断发展, 各种高性能又不是特别复杂的多用户检测器算法不断提出, 目前的研究方向包括组合信道编码和多用户检测的研究、速率多用户检测和多用户检测与空时二维信号处理、多载波调制、功率控制等技术的结合。
3 结语
尽管4G移动通信系统目前还只是一个基本概念, 定义仍然还不明确, 仍处于实验室研究开发阶段, 在其他关键性技术上如:信道编码、高性能接收机技术等方面还不完善。但是, 作为新一代移动通信技术, 其发展的前景是不可限量的。4G技术的发展和实现, 将真正实现我们充满个性化的通信梦想。
参考文献
[1]樊昌信.通信原理.国防科技大学出版社.
[2]刘伟, 丁志杰.4G移动通信系统研究进展与关键技术.中国数据通信.
4G关键技术 篇2
民用第三代移动通信系统是新一代移动通信系统,其具有很好的网络兼容性 ,能够实现全球范围内多个不同系统间的漫游,不仅要为民用移动用户提供话音及低速率数据业务,而且要提供广泛的多媒体业务。随着民用3G技术的深人发展 ,能够广泛运用于军事领域的4G通信技术也逐步成熟起来。可以预测 ,在军事领域4G通信技术将得到全面的运用与发展。1 军用 4G概念通信技术应当具备的主要特点分析
随着信息技术产、网络技术和通信技术的深人发展 ,战场信息传输与通信的容量、质量要求日益提高,为了确保在信息通信的有效与稳定,世界各国专业人士对能够广泛运用于军事领域的4G概念移动通信系统应当具备的主要功能提出①在不同战区的战场上 ,用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接人战场通信网络中 ②战场上不同的移动用户终端可以是所有军种、兵种中任何类型用户 ③在战场上 ,不同任务、不同需求和不同身份的用户可以自由地选择业务、应用和网络 ④通过网络可以实现战场评估、战场预测和作战模拟等相关信息的传输 ⑤新开发的通信技术可以可以较为容易地被嵌人到建成的通信系统和相关系统和业务中。军用4G概念通信系统应当具备的主要技术标准
根据对军用4G通信技术基础战场任务的描述,未来的军用4G通信系统应具备以下的基本条件。
覆盖面广。军用4G通信网络具有良好的覆盖性能,其通信系统具有良好的覆盖并能提供高速可变速率传输,对于不同作战区域的战场、防护工程、指挥控制中心等室内环境,其也可以较好地实施信号搜盖。
智能化强。军用4G通信网络是高度智能化的网络 ,其通过采用智能技术可以将其构建为一个的高度自治、自适应的网络军用 通信系统。同时,采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行结合的正常发送与接收,有很强的智能性、适应性和灵活性。
无缝链接。军用4G通信网络要能够实现真正的战场无缝信息链接。4G移动通信系统在民用领域要实现全球统一的标准,能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接” ,真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信 在军用领域其无缝链接的要求则更加突出。
传输率高。具有较很高的数据传输速率,在战争中对于作战飞机、高速舰艇、巡航导弹等运用速度达到250km/h劝了 以上的大范围高速移动用户 ,数据速率为 2Mbit/s;对于主战坦克、装甲车辆、自行火炮、防空导弹、大中型舰艇等运动速度为60km/h的中速移动用 ,数据速率为 20Mbit/s;对于战场机器人、作战人员等低速移动用户,数据速率为 100Mbit/s。3 军用4G 概念通信技术开展的几项主要关键技术 3.1无线链路增强技术
军用4G 通信网络中无线链路增强技术可以提高容量和覆盖的无线链路增强主要技术包括分集技术 , 如通过空间分集、时间分集(信道编码)、频率分集和极化分集等方法来获得最好的分集性能 多天线技术,如采用 2或 4天线来实现发射分集,或采用多输人多输出(MIMO)技术来实现发射和接收分集。MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术,它采用的是分立式多天线,能够有效的将战场通信链路分解成为许多并行的子信道,从而大大提高容量。信息论已经证明,当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时,MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能,从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中,MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。
3.2智能天线技术
军用4G 通信网络中智能天线采用了空时多址 的技术,利用信号在传输方向上的差别,将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分,动态改变信号的覆盖区域,将主波束对准关键的战场用户,旁瓣或零陷对准干扰信号方向,并能够自动跟踪用户和监测环境变化,为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。这种技术具有在战场上较好的抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束等功能,被认为是未来军事移动通信的关键技术。现阶段 ,智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优,但相对而言各种算法均存在所需数据量、计算量大、信道模型简单、收敛速度较慢,在战场上某些特定情况下,其甚至会暴露出错误收敛等缺点。实际信道条件下 ,当干扰较多、多径严重 ,特别是信道快速时变时,很难对某一指定的战场用户进行实际跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下,全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖 , 各组权值对应的波束有不同的主瓣指向,相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠 ,接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式,与自适应方式相比它显然更容易实现 ,是未来智能天线技术发展的方向。
3.3正交频分复用(OFDM)技术
军用 4G通信技术是在民用第四代移动通信系统的基础上开发研制出来的,其主要是以 OFDM为核心技术。OFDM技术实际上是多载波调制的一种。其主要设计思想是 将战场通信信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制在每个子信道上进行传输,通信网络中的正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开 ,这样可以减少子信道之间的相互干扰 每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰 而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分,信道均衡变得相对容易。在军用 4G通信网络开发的过程中,OFDM技术之所以越来越受关注,是因为 具有频谱利用率高、抗衰落能力强、适合高速数据传输、抗码间干扰(ISI)能力强等诸多独特的优点。
(1)频谱利用率高。军用 4G通信网络中的 OFDM技术频谱利用率高,其频谱效率比串行系统高近一倍,同时,信号的相邻子载波相互重叠 ,其频谱利用率可以接近Nyquist的极限,频谱利用率高是 通信技术的军事通信领域能够得到广泛运用的基础。
(2)抗衰落能力强。军用 4G通信网络中的 技术具有较强的抗衰落能力,其能够把不同的战场用户信息通过多个子载波传输,这样在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍,从而使 ODFM对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力更强。
(3)适合高速数据传输。军用 4G通信网络中的 ODFM技术更加适合高速数据传输,其自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪声背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候,应采用效率高的调制方式 而当信道条件差的时候 ,则应采用抗干扰能力强的调制方式。另外,ODFM技术加载算法的采用,使得军用4G 通信网络系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送 ,因此 ,ODFM技术非常适合战场上进行高速数据传输。(4)抗码间干扰 能力强。军用4G 通信网络中的 ODFM技术具有较强的抗码间干扰 能力。所谓码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰 ,它与加性的噪声干扰不同,是一种乘性干扰。在战场上造成码间干扰的原因有很多,实际上 ,只要传输信道的频带是有限的,就会造成一定的码间干扰,而 ODFM技术由于采用了循环前缀,故对抗码间干扰的能力很强。
3.4软件无线电(SDR)技术
在军用4G 通信网络中系统中,若要实现“任何战场用户在任何战区以任何形式接人网络”的理想通信方式,则至少需要保证移动终端能够适合各种类型的空中接口 ,能够在各类网络环境间无缝漫游,并可以在不同类型的业务之间进行转换。这就意味着在军用4G 通信网络中系统中,软件将会变得非常复杂。为此 ,引人软件无线电技术是一项较为有效的选择。其核心就是构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,将工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等各种功能用软件来完成,并使宽带刀A/D和D/A 转换器尽可能靠近天线,以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。在军用 通信网络众多关键技术中,软件无线电技术是通向未来军用 4G通信网络桥梁。由于各种技术的交迭有利于减少开发风险,所以未来 技术需要适应不同种类的产品要求,而软件无线电技术则是适应产品多样性的基础,它不仅能减少开发风险,还更易于开发系列型产品。3.5 IPv6 技术
军用 4G通信网络中通信系统选择了采用基于 IP的全分组方式传送数据流,因此 技术将成为下一代网络的核心协议。IPv6协议具有巨大的地址空间,在一段可预见的时期内,它能够为所有可以想像出的网络设备提供一个全球惟一的地址 IPv6协议可以实现 自动控制,还有另一个基本特性就是它支持无状态和有状态两种地址 自动配置方式,无状态地址 自动配置方式是获得地址的关键 IPv6协议移动性好,移动IPv6在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性,每个移动设备设有一个固定的地址 ,这个地址与设备当前接人网络的位置无关,移动设备每次改变位置都要将它的转交地址告诉给家乡地址和它所对应的通信节点。3.6多用户检测技术
4G关键技术 篇3
摘 要：为进一步提升4G网络技术与服务水平，文章针对4G-LTE关键技术进行分析，从其主要概念与优势出发，并研究其现阶段在通信服务中的实际应用，希望与广大专家、学者共同分析探讨。
关键词：4G-LTE；应用；关键技术
中图分类号：TN828.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）17-0070-01
随着4G网络服务的不断推广与普及，人们对4G 通信网络的需求日益提升，可见，4G网络具有十分开阔的应用前景。在通信行业的发展过程中，3G网络建设已经处于相对成熟、稳定并且普及的阶段，其实际经验的参考与借鉴有助于来加强4G 网络的发展和实际应用水平[1-2]。鉴于在4G网络方面所取得的成就，通信行业4G 网络技术的深入研究与投入建设呈欣欣向荣之势。
1 4G-LTE的基本概念
4G-LTE主要包括了TD-LTE以及FDD-LTE等LTE 网络制式范畴，属于通信网络技术新概念，现阶段其技术研究与应用正处于高速发展的水平。从用户的需求来看，4G-LTE可达到基本满足用户对无线网络服务要求的目的，无论是其应用速率还是通信质量等各方面，均比3G网络系统应用效果好。3G网络系统施以2 MHZ的宽带频率为载体开展具体工作的，但其实质速率无法与理论上的理想速率相匹配；其次，3G网络系统无法实现动态范围的多速率目的，使得人们无法在移动网络上获取更高层次的体验。针对3G网络系统的固有缺陷，4G-LTE以取长补短的形式出现，首先继承了3G网络的稳固基础，并在此基础上弥补了3G网络系统的缺陷[3-4]。4G-LTE技术不仅在联网以及通话时间上取得更为显著的优势，其网间数据传输速率大幅提升，且在很大程度上解决了通信数据丢失的老大难问题，在蜂窝数据覆盖上也达到了较好的改进效果。此外，4G时代具有较大的传输宽带和数据容量，可达到提高不同通信系统之间通话质量的目的；且4G-LTE 在速率快的基础上实现了更为简便灵活的计费方式，服务价格低廉，更好地满足了用户对网络通信各方面的需求。
2 4G-LTE的关键技术分析
其关键的技术主要包括：智能天线技术、正交频分复用及时以及软件无线电技术，具体分析如下。
2.1 智能天线技术
智能天线以自适应天线为发展基础，构成了自适应天线阵列，可在加权条件下达到合成多个天线接收信号的效果，以使信噪比大幅提升处于最大水平。在智能天线的构成中，除了上述提到的自适应天线阵列外，还包含了可变天线阵列、多天线，即在波束之间，不存在切换的多波束情况。从优势方面看，智能天线的主要特点在于它的天线阵列，这种特征的天线阵列不仅有助于促进较高的天线增益发展，并且可达到提供相应倍数的分集增益目的。
2.2 正交频分复用技术
正交频分复用技术，即OFDM技术，它属于多载波调制技术的一种，从下阶段的发展趋势看，其有着相对良好的应用前景。随着4G-LTE 的普及，正交频分复用技术的实际应用领域不断拓宽，但其主要应用领域在于ETSI标准的数字音频广播DAB、高清晰度电视HDTV、无线局域网WLAN以及非对称的数字用户环路ADSL等通信系统和广播音频领域。从功能方面看，正交频分复用具有在无线网络条件下达到高速传输数据目的的优势，它能到到通信道的控制效果，使通信到分成若干个子信道，如此原信道的带宽被分化，成为包含多个子信道的带宽；在此基础上，高速数据信号被转为许多并行的低速子数据流，使其在子信道上传播，从而实现信道均衡。
2.3 软件无线电技术
软件无线电技术属于传统的“纯硬件无线电技术”的改进技术，其主要通过利用现代高科技软件从而实现“纯硬件电路”的操纵以及控制，是通信领域中的第三次革命。在模拟通信、数字通信、固定通信以及现阶段十分普及的移动通信等通信革命的时代背景下，许多设备所主打的通信功能通常对硬件具有极高的依赖水平，容易造成技术发展局限的局面。
但软件无线电技术则打破了这一看似稳定的技术模式，作为通信领域的第三次革命，软件无线电技术体系以软件为关键核心，以硬件为主要运作平台，通过将数字信号处理技术作为发展要点，在天线极短距离的条件下实现了模拟信号数字化。
从其发展的实际效应上看，软件无线电技术的开发除了颠覆硬件无线电技术的传统地位，同时为系统升级提供了便利，且从服务上看为用户达到了大幅节省开支的效果。
2.4 G-LTE的实际应用解析
4G-LTE 具有十分广泛的应用领域，从其发展前景看来，其技术的研发与扩展仍存在巨大潜力。现阶段的4G-LTE技术主要应用于载波聚合上，同时在扩大TD-LTE深度覆盖范围方面也具有较为重要的应用地位。
载波聚合主要在移动通信领域以LTE-A（LTE-Advanced）联合 CA（CarrierAggregation）的途径，即通过载波聚合技术应用于实践中。载波聚合主要旨在以增加传输宽带的途径从而达到提高传送速率的目的。根据所有成员载波使用频段的区别可主要讲载波聚合技术分为三个不同的类型：
首先，是处于同一频段内，并且具有频率相邻特征的类型；
其次，是处于同一频段内，然而不具备相邻属性的类型；
另外，是处于跨频段的类型。
目前中国移动主导了多项TDD 载波聚合的国际标准，在多个地区已经完成了载波聚合技术的现网试验工作，在其运行过程中取得了预期效果，并在调查中获得用户的良好反馈。
一般来说，TD-LTE的基站覆盖能力比较差，其主要原因在于制式和频段存在一定程度的差异；我们知道，TD-LTE的室外覆盖存在包括盲区、弱覆盖等在内的若干矛盾，尤其在室内其弱覆盖矛盾更为显著。
而4G-LTE技术的广泛应用则能在很大程度上有效解决该矛盾：
首先，4G-LTE技术与传统使用宏基站的解决办法不同，它从利用Relay技术的4G信号覆盖功能途径出发达到了增强信号的室外覆盖效果，且在此基础上以 SmallCell 技术的 LTE 大网自动双向切换技术为依托实现增强信号的室内覆盖效果，极大程度上完成了扩大TD-LTE深度覆盖范围的目的，且投资成本地，对选址要求不大。
3 结 语
综上所述，4G-LTE技术处于第三代通信系统技术的发展基础上，其不仅弥补了原有通信系统的各类矛盾与不足，同时也为现代化社会的通信领域技术进步与服务发展做出了重要贡献。4G-LTE具有巨大的发展潜力，获得用户的喜爱与支持，因此，对与4G-LTE技术与实际应用的研究与开发将永不止步。
参考文献：
[1] 邵建，韦庞.4GLTE的關键技术及其现网实践[J].移动通信，2015，（3）.
[2] 杜海鹏，郑庆华，张未展，等.一种面向4GLTE网络的丢包区分算法[J].计 算机研究与发展，2015，（12）.
[3] 陈俊峰.浅谈4G-LTE技术及其应用前景[J].通讯世界，2014，（24）.
关于4G通信系统关键技术探析 篇4
关键词：4G通信系统,关键技术,探析
通信系统是信息化时代发展的产物,曾出现有1G、2G、3G通信系统,为人们带来了许多便利。然而随着信息化技术不断进步,人们的生活水平有了明显的提高,对通信技术的要求也不断增加,旧有的通信系统已难以满足用户的要求。基于这种背景下,4G通信系统应运而生,它比传统的通信系统具有更快的传输速度、更强的兼容性、更高的智能化水平,以更优质服务满足了用户的需求,并迅速占据了市场的主导地位。
1 4G通信系统的特点
1.1 更快的传输速度
4G通信系统未开发前,手机或其它移动设备存在无线访问信号传输速度较低的问题,而正是为了解决这一问题,才开始了4G通信系统的研究。因此,4G通信系统首要目的就是为了提升用户的通信速度。其主要表现在中、高速移动时,手机或其它移动设备的无线访问传输率可以在20Mb/s,而在低速移动时,无线访问信号传输速率可达到的100Mb/s,大约是3G通信系统上网速率的50倍[1]。
1.2 更强的兼容性
目前4G通信系统已近乎实现了全球覆盖,4G通信技术可完全兼容传统的无线技术、3G网络、固态网络等,全球的4G用户都能享受共同的通信服务,实现全球范围通信,并向全球用户提供了安全的技术保障。随着4G通信普及范围扩大,实现全球漫游不再是空想,通信行业将迎来全新的变革。
1.3 更高的智能化水准
4G通信技术的应用实现更高的智能化水准,可以根据人们的要求自由切换不同的速率,并可以有效地将各种业务进行合理地分配和整理,提高了分配性能的适应性,完美实现了分配效果。另外还实现了移动办公的多样化处理能力。因此,4G通信技术不仅体现在终端设备的智能化更加明显,还体现在其各项技术操作上的智能化水准。
1.4 覆盖面积更广
4G通信技术突破3G通信技术的缺陷,其信号覆盖面积要远高于3G的信号,就算在偏远地区,如山区、高原等,4G通信技术的信号也能覆盖到,而且随着4G通信技术进一步开发,信号也能向更偏僻的区域覆盖发展,解决手机在这些偏远地区信号无法接收或接收不良的问题,从而真正意义上实现全球信息化的目标。
2 4G通信系统的关键技术
目前4G通信存在4种标准规范,但其优势却并没有受到多大的影响。4G通信系统是现今3G通信系统速率的几十倍,其比3G的通信方式更具备灵活性、多变性,且4G通信的应用,使手机用户体验更加人性化、智能化,更能满足各种不同需求和审美的用户。此外,4G通信系统的兼容性更加强大,因此,其网络组织形式多样化。虽然存在不同的标准,但4G通信依然具有4种相似的核心技术。
2.1 正交频分复用技术
正交频分复用技术,英文全称“Orthogonal Frequency Division Multiplexing”,简称OFDM技术,属于一种多载波调制技术,且速率非常高。正交频分复用技术是通过将传统通信信道分割成复数不相干的正交子信道,然后将高速率的串行数据流化为低速率的并行数据流,并加载到正交子频道中实现同时进行传输的目的。目前这项技术已经过多次验证,确定了其优点。正交频分复用技术具有非常强的抗干扰性,对信号间的码间干扰有非常强抵抗能力,避免通信性能受频率选择性衰落的影响,促进了系统频谱的利用,进而提高了系统的速率。
2.2 智能天线技术
一般来说,智能天线主要由天线阵列、波束形成网络、波束形成算法等三个部分组成,从本质上而言,智能天线其实就是一个天线阵列。智能天线技术的运行原理是通过采用合适的算法,以此跟踪数字波以及调节波束能,进而完成智能天线阵列的分析。该技术联合现代数字信号处理对提高系统的抗干扰能力以及降低干扰次数、强度都有着明显的效果。同时由于智能天线技术具有发射定向波束的能力,对提高信号传输距离有一定程度的作用,并且在提升传输质量的同时,其覆盖范围也能得到明显地提高,从而降低通信行业的成本消耗。
2.3 多用户输入输出技术
多用户输入输出技术,英文简称MIMO技术,即“Multiple-Input Multiple-Output”。该技术在3G通信时代时,就已被广泛地应用,就算到了4G通信时代,该技术依然属于关键的核心技术,其应用水平没有受到任何影响。多用户输入输出技术本质上是一种利用多天线进行传输的无线通信技术。不论发送端还是接收端,都是同时使用多个天线完成信号的发送或接收任务,从而实现4G通信系统空间的分集。多用户输入输出技术主要包括预编码、波束成型以及空分复用、分集等四个方面。该技术主要是通过降低无线信道的衰落,进而大幅度提高4G通信系统的容量。
3 结语
随着4G通信系统的开发,通信市场的竞争愈发激烈。4G通信系统早期研究目的是为了解决手机或其它移动设备无线访问速率较低的问题。因此,4G通信系统速率更快,且4G技术是以3G技术为基础,极大地弥补了3G技术的不足,所以4G通信除了速率比3G通信快,还具有更强的兼容性、更高的智能水平,使4G通信更加灵活多变。在业务服务上,4G技术更能满足用户的需求。而且随着4G通信广泛应用,更加快了全球信息化的进程。
参考文献
[1]刘婷婷,方华丽.浅谈4G移动通信系统的关键技术与发展[J].科技信息,2013,09:298.
[2]姚雪,陆宁,马晓明.关于4G移动通信系统主要特点和关键技术的探讨[J].信息通信,2015,09:270-271.
4G关键技术 篇5
关键词：:4G无线网络；安全；关键技术
随着信息技术的不断完善,使得移动通信技术有了很大的进步与发展,4G无线网络注重的是不同无线通信技术之间的融合。需要在满足用户通信需求的基础上,为用户提供一个高质、高速的移动通信环境。4G无线网络在实际应用过程中,会受到开放性的影响,这也是直接影响4G无线网络安全、可靠的关键性因素。
14G无线网络概述
1.1定义
随着移动互联网技术的不断完善与发展,在各个领域内4G无线网络均得到了广泛应用,基本已经涵盖人们生活、生产的各个领域。通过科学应用4G无线网络技术,可实现数据传输质量与传输水平的提升,确保大量数据、图像、语音可在线传输,为用户构建全新的使用方式。
1.2结构
4G无线网络是将无线网路串联在一起,为用户构建一个无风险的移动计算环境,降低用户查阅信息、数据访问内的风险,实现4G无线网络质量的提升。4G无线网络通过应用无线蜂窝网络、卫星网络能够与系统内的固定(有限)网络融合在一起,组建一个灵活性强的系统,为用户提供高质量、安全性强的网络服务。移动通信网络组建从传统的2G、3G逐步朝着4G、5G网络发展,实现了数据传输水平的提升,用户的4G无线网络使用方式也在不断转变,切实提升了用户的满意度,推动了相关产业的发展,确保了4G无线网络的可持续应用[1]。
1.3优势
同传统的3G通信网络相比,4G无线网络具备显著的应用优势,主要包括:(1)通信技术更加先进、网络频谱更加宽广,提升了数据传输速度与传输量。(2)提升了网络容量,实现了无缝覆盖。(3)网络成本更加便宜,可满足不同用户的需求,提升网络服务质量。(4)4G无线网络的兼容性更强,可满足不同区域内的使用需求,不同终端的应用需求。(5)业务多样化,可迎合不同人员的通信需求,为用户提供人性化的通信服务,确保通信的安全性。
24G无线网络安全关键技术
想要实现4G无线网络安全系数的提升,需要强化安全关键技术的应用,制定针对性的安全体系,为用户创建一个安全、稳定的4G无线网络环境。强化各类安全风险的规避,加大安全隐患的审查,切实提升用户的满意度[2]。
2.1构建安全体系
安全体系的构建,需要深入分析数据网技术、无线网技术,在掌握无线通信技术的基础上,科学设置无线技术接口,构建与4G无线网络运行需求相符安全体系。将4G无线网络作为IP环境内通用的一种无线网络技术,重视系统内的计费管控,充分将无线网络的兼容性发挥出来。通过实践证明,只有提升了4G无线网络计费的合理性,才可强化各项计费审核,在满足4G无线网络运行需求的基础上,规范4G无线网络的安全需求。(1)网络域安全体系,强化数据网技术管控,确保数据网在串行、并行传输过程中,强化各个节点之间的管控,全面提升4G无线网络技术下,数据传输的安全性与可靠性,将各类安全隐患规避在其中。(2)在4G无线网络无线技术的接入过程中,强化施工管控,针对施工过程中可能存在的安全隐患,需要制定有效的预防措施,重视施工管控,确保线路连接的合理性与规范性,提升无线网络的安全水平,保障4G无线网络的稳定运行。(3)依据4G无线网络的实际情况,强化无线网络相关设备的管控,切实提升各个设备的安全系数。
2.2进行身份识别
通过科学应用新密码,能够提升4G无线网络的安全系数,比如:应用生物密码、随机口令等,重新编制4G无线网络密码,可提升用户访问、信息使用的安全性,进而实现4G无线网络安全等级的提升,保障数据传输质量,提升信息传输的安全性,最大程度避免数据、资料丢失的情况发生,全面降低终端内的安全隐患。例如:通过应用身份认证技术,包括:指纹、密码、虹膜等认证方式,可实现4G无线网络安全等级的提升。为确保系统安全的全面性,可采取双向认证技术,切实提升移动终端设备的安全性能与网络安全质量。
2.3网络安全技术
想要确保4G无线网络应用过程中的安全性,就4G无线网络内的数据需要制定科学的控制措施,切实将数据的作用发挥出来,提升4G无线网络支持下数据传输质量,强化各类安全风险的规避。网络安全技术的应用主要包括[3]:(1)数据数据保密技术与数据鉴别技术,这两种技术在4G无线网络中的应用,能够实现数据加密,切实提升数据安全与质量,进而实现4G无线网络数据传输安全水平的提升,数据网内的鉴别技术,可精准识别各类传输数据,避免数据丢失与数据错误的现象存在,全面提升数据的安全性与时效性。在4G无线网络中应用数据保密技术与鉴别技术,可确保数据网的运行效率与质量,及时避免各类安全隐患的发生。(2)数据容错技术,就系统内的故障成分,进行自主诊断,并依据诊断结果开展对应的屏蔽工作,避免安全问题的转移与扩展,确保4G无线网络始终处于最佳、最稳定的运行状态中。
2.4无线安全技术
只有严格开展无线技术控制,才可提升4G无线网络的安全性,确保网络信息的可靠性,提升无线技术的安全防护能力。例如:可将WAP安全技术、TETRA安全技术融入到4G无线网络中,实现无线网络技术安全、防护能力的提升,避免网络终端遭受到hke、病毒攻击。为更好的满足用户的安全需求,还可应用加密算法、协商技术等,及时规避移动终端内的安全隐患,切实提升4G无线网络运行安全与质量。
3结语
综上所述,4G无线网络在当前网络通信中占据行使地位,在实际应用中,具有灵活性强、数据传输快、网络质量好的特点,在现代生活、生产中,4G无线网络发挥着不可或缺的作用。针对部分影响4G无线网络使用安全的因素,需要采取针对性的解决措施,强化4G无线网络安全问题分析。结合无线技术、数据网,深入分析4G无线网络安全关键技术,全面提升4G无线网络的安全系数,进而确保4G无线网络的使用质量。
参考文献
4G关键技术 篇6
摘 要 本文首先介绍了第四代移动通信系统（4G）的概念、主要特点，并与第三代移动通信系统的参数进行了对比，然后讨论了第四代移动通信系统的网络架构及其七大关键技术，最后总结了第四代移动通信系统的最新进展。
关键词 4G OFMD MIMO 智能天线 软件无线电
1 第四代移动通信系统（4G）概述
1.1 4G概念
4G，即为第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品，提供更有效的多种业务，实现商业无线网络、局域网、蓝牙、电视卫星通信等的无缝衔接并相互兼容，它体现了移动与无线接入网及IP 网络不断融合的发展趋势。4G 亦可称为广带接入（broad-band）和分布网络， 包括广带无线固定接入、广带无线局域网（WLAN）、移动广带系统和互操作的广播网络（基于地面和移动卫星），是集成多功能的宽带移动通信系统[1]。它具有许多优势，已成为移动通信领域的研究热点。
1.2 4G主要特点
（1）通信速度更快：4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。
（2）网络频谱更宽：每个4G信道将占有100MHz或者更多带宽，相当于WCDMA网络的20倍。
（3）智能性更高：4G的智能性更高，不仅表现于4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，而且能自适应低进行资源分配，处理变化的业务流和适应不同的信道环境。
（4）兼容性能更平滑：移动中不同系统间的无缝连接，4G通信系统具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从3G 平稳过渡等特点。用户在高速移动中， 能够按需接入系统， 并在不同系统间无缝切换，传送高速多媒体业务数据。
（5）基于IP的核心网：支持有线及无线接入，且所采用的无线接入方式和协议与核心网协议、链路层是分离独立的[2]。
1.3 4G与3G的主要参数比较
4G和3G的系统主要参数的比较如表1所示。
2 4G的网络体系结构
在第四代移动通信系统中，为了满足不同用户对不同业务的需求，将各种针对不同业务的接入系统通过多媒体接入系统连接到基于IP的核心网中，形成一个公共的、灵活的、可扩展的平台（如图1所示）。从图中我们可以看出基于IP技术的网络架构使得用户在2 G 、3 G 、4 G 、WLAN 、固定网之间无缝漫游可以实现。
目前认为4G网络体系的分层结构大致可分为3层，自上而下分为：物理层（又称物理网络层或接入层）、网络层（又称中间环境层或承载层）、应用层（又称应用网络层或业务控制层）。物理层网络以集成的方式为所有无线及核心网络提供接入与路由功能。中间件环境桥接应用层与物理层。它提供诸如QoS 映射、地址变换、即插即用、安全管理、激活网络等功能。物理层与中间件环境之间的接口应是一种开放的IP 接口。中间件环境与应用层之间的接口也应是开放接口， 以利于第三方开发和提供新的应用与服务。图2为4G的网络体系分层结构[3]。
3 4G的关键技术
移动通信技术将向数据化，高速化、宽带化、频段更高化等方向发展，移动数据、移动IP将成为未来移动网的主流业务。第四代移动通信要求数据传输速率从2Mb/s提高到100Mb/s。为了达到这个目标，需要在下列几个方面作出努力：频谱的高效使用、带宽的动态分配、安全的无线应用、更高的服务质量、高性能的信号调制传输技术。为此， 4G系统使用了许多新技术，其中关键技术介绍如下。
3.1 正交频分复用（OFDM）技术
根据多径信道在频域中表现出来的频率选择性衰落特性，提出正交频分复用的调制技术。如图3所示[4]，正交频分复用的基本原理是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干子信道中进行传输，在频域内将信道划分为若干互相正交的子信道，每个子信道均拥有自己的载波分别进行调制，信号通过各个子信道独立传输。如果每个子信道的带宽被划分得足够窄，每个子信道的频率特性就可近似看作是平坦的，即每个子信道都可看作无符号间干扰（ISI） 的理想信道， 这样在接收端不需要使用复杂的信道均衡技术即可对接收信号可靠地解调。
OFDM作为第四代移动通信系统的核心技术， 作为多载波调制的一种， 最大优点就是对抗频率选择性衰落与窄带干扰， 同时频谱利用效率高、抗噪声能力强，采用动态子载波分配技术能使系统达到最大比特率，适合于高速数据传输。
3.2 多输入多输出（MIMO）技术
MIMO技术已经成为无线通信领域的关键技术之一。MIMO 技术利用发送端和接收端的多个天线来对抗无线信道衰落， 从而在不增加系统带宽和天线发射功率的情况下可以有效地提高无线系统的容量，其本质是一种基于空域和时域联合分集的通信信号处理方法。
对于天线数与信道容量的关系，我们可以假设在发射端，各天线发射独立的等功率信号，而且各信号满足Rayleigh（瑞利）分布，根据MIMO系统的信道传输特性和香农信道容量计算方法，推导出平衰落MIMO系统信道容量近似表达式为[5]：
C=[min（N，M）]·B·log2（SNR/2）
其中B 为信号带宽，SNR 为接收端平均信噪比，min（N，M）为发射天线数量N 和接收天线数量M 中的最小者。
理论和计算机仿真表明：在同等传输带宽，而且接收端信噪比不变化的情况下（基本取决于外界条件和发射功率的变化），多入多出系统的信道容量随最小天线数目的增加而线性增加，因此具有广泛的应用价值。
3.3 智能天线技术（SA）
智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA（Direction of Arrival），旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
智能天线（SA）具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线使用数字信号处理技术[6]，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号之目的。同时，智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。
3.4 基于IP的核心网
4G 移动通信系统的核心网是一个基于全IP 的网络， 可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的IP 业务，能同已有的核心网和PSTN 兼容。核心网具有开放的结构，能允许各种空中接口接入核心网；同时核心网能把业务、控制和传输等分开。采用IP 后，所采用的无线接入方式和协议与核心网络（CN）协议、链路层是分离独立的。IP 与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有很大的灵活性，不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。
在4G 通信系统中将取代IPv4协议，主要采用全分组方式IPv6 技术，IPv6 具有许多的优点，如：有巨大的地址空间；支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式；能够提供不同水平的服务质量；更具有移动性[7]。
3.5 软件无线电技术（SDR）
所谓软件无线电（简称SDR），就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带的“数字/ 模拟”转换器，尽早地完成信号的数字化，从而使无线电台的功能尽可能地用软件来定义和实现。它具有灵活性较高、集中性强及模块化等特点[7]：
3.6 移动定位技术
定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位以及混合定位三种方式。在第四代移动移动通信系统中， 移动终端可能在不同系统（平台）间进行移动通信。因此， 对移动终端的定位和跟踪， 是实现移动终端在不同系统（平台）间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。
3.7 多用户检测技术
多用户检测技术的核心思想就是利用均衡技术。将来自其他用户的 ISI 也当作MAI 而一并消除之。多用户检测技术充分利用造成多址干扰的所有用户信号信息对单个用户的信号进行检测，从而具有优良的抗干扰性能，解决了远近效应问题，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。
4 4G新进展
由于4G 与3G 相比具有通信速度更快，网络频谱更宽，通信更加灵活，智能性能更高兼容性能更平滑等优点。国际电信联盟（ITU）为4G 制定了明确目标，2006 年至2007 年完成频谱规划，2010 年左右完成全球统一的标准化工作，2010 年之后开始商用。
2010 年11 月，ITU 正式确认LTE-Advanced 与Wireless MAN-Advanced 技术为4G 标准；12月份，又将WiMax、HSPA+、LTE 技术纳入4G 标准。
现阶段我国的4G 研究成果，主要是在上海建立的一个4G 试验网，实验系统由3 个无线覆盖小区、6 个接入节点和6 个移动终端组成，并引入了世界上最复杂的技术，如IPv6 核心网络、IPTV 高清晰度业务与移动通信的切换技术等等。
2011年3月，中国移动将在深圳、上海、广州、南京、杭州等城市开始首批TD-LTE规模技术试验网建设。
5 结束语
目前，4G移动通信即将开始实验网建设，具体的设备及后续的软件开发还继续开发研究，但是未来的4G必定会具有高速率高质量的数据传输、无所不在的移动接入、高智能的多样化的用户设备等特征，随着新问题，新要求的不断出现，4G将会不断地调整、改善及进一步发展。我们相信在不久的将来，4G 将成为满足未来市场需求的新一代的移动通信系统，它将帮助我们实现充满个性化的通信梦想
参 考 文 献
[1] 百度学科.4G[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/2727.htm
[2] 王建峰，黄国策，康巧燕， 4G 移动通信系统及其与3G系统的比较研究， 西安邮电学院学报， 2006 .9
[3] 赵亚男张禄林吴伟陵.第四代移动通信系统关键技术研究.无线电工程.2005.2
[4] 李世博.第四代移动通信系统的关键技术及网络结构.广西通信技术.2007.12
[5] 刘丽 刘世忠 郭燕飞4G通信系统核心技术M I M O - O F D M 研究.移动通信.2009.2
[6] 张献英.第四代移动通信技术浅析.数字通信世界.2008.6
无线通信4G关键技术浅析 篇7
关键词：通信技术,4G
1 国内4G发展现状
2013年12月, 工业和信息化部正式向国内三大通信运营商发放了第四代移动通信技术 (4G) 牌照, 跟3G时代一次3张牌照分别发给三家不同的是, 本次首次发放只有国家自主知识产权的TD-LTE一张。联通和电信所期待的FDD-LTE牌照暂时没有发放, 这种系统是另外的一种4G标准, 由于它空口上下行传输数据时候采用的是频分复用, 接收和发送数据采用的对称的一对频段, 可以在联通现有的WCDMA/HSDPA/HSUPA基站上简单的升级实现。技术层面也更加成熟, 最大带宽可以达到150Mbps, 是TD-LTE技术暂时不能比的。而TD-LTE系统与其不同的是, 上下行信道数据的传输使用的是相同的频段, 分时在不同的间隙通讯, TDD的优势是它的频谱利用率比FDD较高。
当前是我国4G网络建设的高潮。在未来3年左右的时间里, 新建基站数量将会达到70万。为了通信资源的合理规划和利用, 我国近期已经在筹划建设国家基站公司。预计到2015年4G设备的三大运营商投资额总和会达到1400亿元。
2 4G的优势
第三代移动通信技术已经基本可以满足一般的流媒体在线流畅播放, 实现视频通话和基于网络数据的OTT类应用的良好使用体验。但是预期相比, 4G技术能够以很高的质量传输视频以及其他多媒体信息, 国内的企业已经试验了基于TD-LTE技术的高清电视传播, 目前的推广难题主要是流量资费问题。TD-LTE的无线下载峰值速度在理想状态下可以达到100Mbps, 是TD-SCDMA的50倍, 是H+速度的2倍多。4G技术的优势主要体现在:
(1) 更高的数据容量以及更大的传输带宽, 满足高清流媒体在线实时传输;
(2) 高度的系统无缝连接的相容性, 减少不同通信系统之间的通信质量;
(3) 高度智能的系统提供便利的服务, 丰富的应用是4G时代最显著的特点。
需要指出的是, 在3G时代, 诸多标准给用户带来了很大的使用不便。ITU-R规定的4G标准只有两种, 就当前的形势来看, 网络的互操性明显增强。在网间数据传输速率、联网和通话等待时间、蜂窝信号覆盖率、通信数据丢失率等方面均表现出了优异的特性。同时, 在4G时代将各种各样终端的出现将会给用户带来更多的个性化服务。
3 4G通信关键技术
第四代移动通信技术拥有很多优秀的特点, 它采用的关键技术主要为SA智能天线、SDR软件无线电技术、无线链路增强技术、MIMO技术以及OFDM调制技术等。由于这些关键技术的使用, 才有4G的良好体验。下面主要讲解几个主要的技术:
3.1 正交频分复用技术
正交频分复用技术 (OFDM) 由于其频谱利用率高、成本低等原因在3G时代就逐渐被广泛使用, 在WLAN的建设中也是主流技术。它将信道分裂并正交化, 并在每一个子信道中进行信号的调制、传输, 每一个子信道消除符号间干扰的同时还能够提高频谱的使用效率。OFDM的关键技术包括:信道分配、信道估计、多天线、信道编码交织和同步技术。
随着DSP技术的高速发展, 以及通道自适应技术、DFT/IDFT技术、栅格编码技术、QAM技术等成熟技术的使用, OFDM逐渐可以发挥出它的优势, 通讯产业对OFDM技术的资源投入也在逐步加大。
3.2 软件无线电技术
软件无线电 (Software Defined Radio;SDR) 是一种实体层到高层的通信协议主要靠软件定义的通讯装置。软件无线电支持的通信手段多样, 并可以整合不同的通信技术, 做到系统兼容最大化。同时, 软件无线电技术能够弹性提供无线通信系统的功能, 从而改善频谱资源的使用, 技术价值得到了国内外运营商的广泛肯定。
3.3 多重输入与多重输出技术
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 技术利用多组天线同时传送、接收资料并合成信号, 是近年来无线通信技术领域热门的技术之一, 它已经在双频智能Wi Fi路由器等诸多产品中被厂商推到消费者的眼前。
根据Shannon在信息论中提出的理论, 信道容量和传输速率与信号能量、传输频宽有关。然而信号能量和频谱资源确实十分稀缺的资源, 是无线通信技术发展的瓶颈所在。传统的单天线SISO (Single-input single-output) 技术受制于这两者, 效果不能让人满意。而MIMO技术增加了传输数据的天线数量, 达到了提高数据传输速度的目的, 即使是处于障碍物多的环境也能拥有稳定快速的信息传输。MIMO技术与OFDM技术的联合使用, 在4G建设中发挥了巨大的作用。
3.4 智慧型天线
智慧型天线 (Smart Antenna;SA) 技术由通信领域广泛使用的适应性天线阵列 (Adaptive Antenna Array) 发展而来, 可以满足高效率的频谱运用要求, 是公认的提升系统容量、提高信息传输速率的有效方法。它不仅解决了频率资源匮乏的现状, 还能同时确保良好的通讯品质。
SA智能天线有两大特点:一是可以利用丰富的空间通道, 借助多天线系统提供空间分集达到高速率;二是能够充份利用信号的空间方向性高速传输的同时消除干扰。
4 结束语
我国现阶段无线通信技术发展迅速, 通信研发投入巨大, 产业链很成熟, 技术实力位居世界前列, 而且具有自主知识产权的TD-SCDMA和新的长期演进技术 (TD-LTE) 得到了世界的一致认可。同时, 我们也要看到, 4G发展的不成熟也产生了诸如话音回落的延迟等一系列问题, 这在一定程度上影响了用户体验。通过对4G关键技术的分析, 相信会更好的了解和利用它。
参考文献
[1]满宪金.浅议技术革新视角下的4G移动通讯技术[J].信息通信, 2014, 01:247-248.
[2]胡伟健, 钟细福.4G移动通信关键技术与面临的问题[J].中国新通信, 2014, 02:37.
[3]黄静, 朱欣远.4G移动通信关键技术及其展望探究[J].中国新通信, 2014, 03:119-120.
4G移动通信关键技术浅析 篇8
目前, 业界专业人士对4G概念移动通信系统的共识主要有以下几点: (1) 用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接入网络中来; (2) 移动终端可以是任何类型的; (3) 用户可以自由地选择业务、应用和网络; (4) 可以实现非常先进的移动电子商务; (5) 新的技术可以非常容易地被引入到系统和业务中来。
根据以上描述, 未来的4G系统应具备以下的基本条件。 (1) 具有很高的数据传输速率。对于大范围高速移动用户 (250km/h) , 数据速率为2Mbit/s;对于中速移动用户 (60km/h) , 数据速率为20Mbbit/s;对于低速移动用户 (室内或步行者) , 数据速率为100Mbit/s。 (2) 实现真正的无缝漫游。4G移动通信系统实现全球统一的标准, 能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接”, 真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。 (3) 高度智能化的网络。采用智能技术的4G通信系统将是一个高度自治、自适应的网络。采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行结合的正常发送与接收, 有很强的智能性、适应性和灵活性。 (4) 良好的覆盖性能。4G通信系统应具有良好的覆盖并能提供高速可变速率传输。对于室内环境, 由于要提供高速传输, 小区的半径会更小。 (5) 基于IP的网络。4G通信系统将会采用IPv6, IPv6将能在IP网络上实现话音和多媒体业务。 (6) 实现不同Qo S的业务。4G通信系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同质量的业务。
二、4G概念通信关键技术探讨
(1) 正交频分复用 (OFDM) 技术。第四代移动通信系统主要是以OFDM为核心技术。OFDM技术实际上是多载波调制的一种。OFDM技术之所以越来越受关注, 是因为OFDM有很多独特的优点: (a) 频谱利用率高, 频谱效率比串行系统高近一倍。 (b) 抗衰落能力强。 (c) 适合高速数据传输。 (d) 抗码间干扰 (ISI) 能力强。 (2) 智能天线技术。目前, 智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优, 但相对而言各种算法均存在所需数据量、计算量大、信道模型简单、收敛速度较慢, 在某些情况下甚至出现错误收敛等缺点, 实际信道条件下, 当干扰较多、多径严重, 特别是信道快速时变时, 很难对某一用户进行实际跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下, 全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖, 各组权值对应的波束有不同的主瓣指向, 相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠, 接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式, 与自适应方式相比它显然更容易实现, 是未来智能天线技术发展的方向。 (3) MIMO技术。MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术, 它采用的是分立式多天线, 能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道, 从而大大提高容量。信息论已经证明, 当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时, MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能, 从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中, MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。 (4) 软件无线电 (SDR) 技术。在4G系统中, 若要实现“任何人在任何地点以任何形式接入网络”的理想通信方式, 则至少需要保证移动终端能够适合各种类型的空中接口, 能够在各类网络环境间无缝漫游, 并可以在不同类型的业务之间进行转换。这就意味着在4G系统中, 软件将会变得非常复杂。为此, 专家们提议引入软件无线电技术, 软件无线电是近几年随着微电子技术的进步而迅速发展起来的新技术, 它以现代通信理论为基础, 以数字信号处理为核心, 以微电子技术为支持。软件无线电概念一经提出, 就受到各方的极大关注, 这不仅是因为软件无线电概念新技术先进、发展潜力大, 更为重要的是它潜在的市场价值也是极具吸引力的。未来4G技术需要适应不同种类的产品要求, 而软件无线电技术则是适应产品多样性的基础, 它不仅能减少开发风险, 还更易于开发系列型产品。此外, 它还减少了硅芯片的容量, 从而降低了运算器件的价格, 其开放的结构也会允许多方运营的介入。
三、结束语
尽管4G移动通信系统目前还只是一个基本概念, 定义仍然还不明确, 仍处于实验室研究开发阶段, 在其他关键性技术上如:信道编码、高性能接收机技术等方面还不完善。但是, 作为新一代移动通信技术, 其发展的前景是不可限量的。4G技术的发展和实现, 将真正实现我们充满个性化的通信梦想。
参考文献
[1]樊昌信.通信原理.国防科技大学出版社
浅析4G概念移动通信关键技术 篇9
1 4G概述
在目前的社会发展中第三代移动通信系统是人们工作中最为常见的一部分, 是通过在工作中以满足国际信息传递和社会交流为基础的工作模式, 但是其在应用中需要具备很好的兼容性, 能够开展各种数据的处理与优化要求。但是3G系统的应用中, 由于不能够支持较高通信速度和频率, 无法提供动态范围内多种业务的共同处理以及不能够直接、全面的开展相关环境的数据处理。这就使得在目前相关人员工作中对于4G技术的研究较为迫切, 也成为工作人员研究的重点所在。
1.1 概念
简而言之, 4G技术就是第四代移动通信技术, 是一个高速无线网络体系, 也是不需要电缆或者其他的通信介质作为连接媒介的一种新型的超级高速公路和信息传递网络。这个网络体系之中, 我们可以采用电话用户已无线网的方式实现全方位、虚拟的链接, 从而使得各种信息能够得到高速、快捷的处理与完善。在目前的社会发展中, 4G的概念是按照相关的链接规律将宽带接入和网络接入作为主要的研究重点, 是一种实现非对称数据传输要求和传输能力的一种工作模式和工作体系。
1.2 4G概念通信技术的特点
目前的社会发展中, 业界专业人士对于4G概念提出了新的认识与要求, 通常而言4G技术在应用中是一种可以在任何时间、任何地点和以任何方式来介入网络的一种网络信息传输体系, 是一种以移动终端可以随便选取和用户自由对各种业务进行选择和操作的工作流程和工作模式。根据这些要求分析, 4G系统在研究和应用中需要具备的特点主要有:
1.2.1 较高的传输效率
近年来, 随着全球信息一体化和世界村概念的提出, 人们在工作和生活中对于各种信息的传输速度和传输质量也提出了新的要求和认识, 这也促使了信息研究的开展和深入。在目前的社会发展中, 信息技术为了满足大范围、大容量的工作要求, 是以实现用户250km/h下的一种工作流程和工作模式, 同时其传输的速率也是以20Mbbit/s的一种工作模式。
1.2.2 实现无漫游要求
4G移动通信技术在工作中是以实现全球信息一体化为基础的和最终目标的工作体系和工作流程, 其在工作中是以完善和探讨社会发展要求为一体的一种综合性的工作理念和工作流程。因此在目前的工作中, 需要我们从多个不同的角度去分析和总结, 从而形成了一个各类媒体、各类信息高速传统和无缝连接的过程。
1.2.3 高智能化要求
4G技术的应用是一种极高的智能化技术发展模式, 同时在运行中是一个高度自治、极高自适应能力的一种网络体系和网络结构模式, 其在工作中有着良好的工作体系和灵活性, 能够满足社会发展中各种不良因素的限制于影响, 从而使得信号传输能力强, 信息的传递速度快。
2 4G概念通信关键技术探讨
4G技术的应用是一个全面实现无线局域网、移动宽带接入的一种工作模式, 同时还是一个与卫星系统、移动宽带系统和互操作性的系统相连接和集合的一种综合性工作理念和工作流程。
2.1 正交频分复用 (OFDM) 技术
第四代移动通信系统主要是以OFDM为核心技术。OFDM技术实际上是多载波调制的一种。其主要思想是:将信道分成若干正交子信道, 将高速数据信号转换成并行的低速子数据流, 调制在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开, 这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽, 因此每个子信道可以看成平坦性衰落, 从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分, 信道均衡变得相对容易。
OFDM技术之所以越来越受关注, 是因为OFDM有很多独特的优点:
a.频谱利用率高, 频谱效率比串行系统高近一倍。OFDM信号的相邻子载波相互重叠, 其频谱利用率可以接近Nyquist极限。
b.抗衰落能力强。OFDM把用户信息通过多个子载波传输, 这样在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍, 从而使OFDM对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力更强。
2.2 智能天线技术
智能天线采用了空时多址 (SDMA) 的技术, 利用信号在传输方向上的差别, 将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分, 动态改变信号的覆盖区域, 将主波束对准用户方向, 旁瓣或零陷对准干扰信号方向, 并能够自动跟踪用户和监测环境变化, 为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。这种技术具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束等功能, 被认为是未来移动通信的关键技术。
2.3 无线链路增强技术
可以提高容量和覆盖的无线链路增强技术有:分集技术, 如通过空间分集、时间分集 (信道编码) 、频率分集和极化分集等方法来获得最好的分集性能;多天线技术, 如采用2或4天线来实现发射分集, 或采用多输入多输出 (MIMO) 技术来实现发射和接收分集。MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术, 它采用的是分立式多天线, 能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道, 从而大大提高容量。信息论已经证明, 当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时, MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能, 从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中, MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。
结束语
4 G移动通信系统目前还只是一个基本概念, 4 G网络的定义仍然还不明确, IEEE等标准化组织仍处于制定标准和规范的过程中。
4G网络发展的关键技术及前景 篇10
1 4G网络技术发展的关键技术
1.1智能天线技术
智能天线技术是一个天线阵列, 是一种基于自适应天线原理的移动通信技术。利用数字信号处理技术, 产生空间定向的波束, 使得天线的主信号能够对准用户信号的方向, 排除其他旁支信号的干扰, 准确的实现信号的传播, 有效的消除和抑制了干扰信号。在自适应阵列的过程中, 信号经过处理被整合在一起, 采用无线阵列的形式能够获得较高的无线增益, 除此之外, 还能够带来分增益的有效增加。智能天线一般安装和设置在基地的现场, 以获取信号的方向性作为主要的任务, 总的来说, 智能天线能够抵制信号的衰落, 遏制干扰信号的产生, 有效的扩大了覆盖范围, 这些都是新型智能天线的优势, 运用4G技术能够有效的提升整个网络的速度和质量。
1.2软件无线电技术
软件无线电技术, 一般使用的是数字信号处理手段, 在硬件系统上通过编程的形式实现各种功能, 主要实现信号的接收和处理功能。实现不同的业务功能, 通过软件编程的形式实现硬件的各种功能, 相比于硬件来说具有较强的灵活性, 操作起来更加方便容易, 另外从成本方面考虑, 软件技术能够代替昂贵的硬件电路, 既节约了成本又能够实现复杂的功能。软件无线电技术对环境的适应能力是相当强的, 并且不会出现线路老化等问题, 软件系统在使用维护方面也比较简单, 只需要进行系统升级就能完成整个设备的更新, 大大降低了用户设备的费用。软件无线电技术能够将不同形式的通信技术联系在一起, 在第四代移动通信系统中, 软件会更加复杂繁琐, 但是无线电技术的引入有效的解决了这一问题。
1.3正交频分复用技术
正交频分复用技术可以说是第四代移动通信系统的核心技术, 而这一技术的本质其实是一种多载波调制技术, 正是因为运用了这一技术才能够实现数字信息的高速传输。除此之外, 正交频分复用技术还有较高的频谱利用率, 其频谱效率应该提升到了原来的两倍左右, 还有就是具有很强的抗码间干扰能力, 码间干扰可以说是数字传输当中最主要的干扰, 这种干扰是与其他类型的干扰不同的, 正交分频复用技术能够有效的确保数据传输的安全性, 一般采用的是利用循环前缀的形式来对抗码间干扰。
1.4多入多出技术
多入多出技术也叫MIMO技术, 该技术的主要应用就是为4G系统提供相应的空间复用和分集。空间分集能够有效的克服衰落效应, 分集技术主要分为时间分集、频率分集以及空间分集等几种。空间分集主要实现的功能就是对分集信息进行接收、发送和收发等功能。在接收端一般采用多个天线进行接收的形式, 线路两端采用的是多元天线阵列。空间复用主要在同一频段上, 利用多个自信号来实现发射信号的功能。该技术主要利用的就是空间传播的多径分量的原理, 利用大量的天线, 观察容量线性的增长情况, 一般来说天线数量越多, 容量线性增加的趋势也就越明显。
2 4G技术的优点
2.1通信速度快
4G网络技术作为一种新型的科学技术, 与之前的几代相比有较强的优势, 4G技术在研发的过程中运用了大量强大的技术, 其主要的网络架构是以路由为主的, 使用了交换层级技术。使用了大量的不同类型的通信接口, 能够有效的提升4G网络的运行速度, 相比于其他几代的通信网络来说, 无线网络的传输速度可以达到比之前快上几十倍的程度。通信速度的提升能够满足广大用户日益增长的要求, 数据传输速率的提升也节省了大量的时间, 为用户提供了便利。
2.2通信灵活
4G网络技术的普及最主要的作用就是为了方便用户的生活, 4G网络的出现让人们在生活上得到了更多的便利, 其通信灵活性的特点更是受广大用户喜爱的原因之一。现在的人们可以使用4G网络在手机终端或者是平板电脑等设备上进行资料文件的传输, 解决了人们没有无线网络给生活和工作带来的不便, 4G网络通信灵活的特点更是能够让人们能够随时随地的观看视频或者进行视频通话, 并且视频效果会更加的清晰, 并且随时随地的网上购物也成为了一种可能, 不用担心流量的问题, 随时所欲的网购或是游戏, 给用户的生活带来更大的方便。
2.3智能性更强
4G网络的推广能够让用户体验到不一样的上网体验, 随着信息技术的发展, 智能化成为赢得用户信赖的一种有力的竞争力。现在用户上网也能够感受到网络给生活带来的方便, 但是第四代通信技术在方便的基础上更加追求网络的智能性。比如:现在网络购物是比较流行的一种生活方式, 就拿网上购买电影票来说, 智能化的4G网络能够在用户预订电影票的过程中将电影院的售票情况以及场次座位的情况自动下载下来, 清晰的显示在用户的面前, 智能化的服务能够为用户提供更加方便的服务, 帮助用户更加方便进行选购。
2.4增值服务
4G网络技术并不是简单的从3G网络的基础上升级而来的, 二者从核心技术上来说就是不同的, 3G技术利用的是CDMA技术, 而4G通信系统技术是以正交频分复用技术作为核心技术的, 4G技术可以实现音讯、广播、视频以及无线区域环路等一系列的增值服务。
3 4G技术的发展应用前景
3.1 4G技术在远程教育上的应用
4G技术主要的特点就是数据的传输速度相比之前的有了质的提升, 数据吞吐量也有了较大程度的提升, 在这样的网络基础上才能够真正的实现远程教育, 能够让在线学习成为一种不受限制的学习活动。在这样的一个信息时代中, 人们对知识的要求也是越来越高, 同时利用信息技术获取知识的手段也不再是原来单一的形式, 以前的教学中教师和教科书是学生获取知识的唯一途径, 这样单一的形式限制了学生知识学习的范围, 同时单一的接受形式也让学生对学习产生了厌倦的情绪, 随着现代高科技智能产品的出现, 获取知识的途径变的更加广泛, 通过手机或者是平板电脑来获取知识的途径逐渐取代了从书本上获取知识的单一途径, 计算机更是成为教学中重要的教学辅助工具, 4G网络的出现, 其数据传输速度迅速的特点更是推进了远程教育的在线学习的实现。目前网络视频教学的形式是一种较为流行的教学形式, 学生通过移动在线学习的方式能够随时随地的进行学习, 学习不再受到时间地点的限制, 并且更具有灵活性, 大量公开视频教学的形式能够让学生有选择性的进行学习。
3.2 4G技术在智能手机当中的应用
目前手机可以说是现代人生活中不可缺少的一种通讯工具, 随着手机的推广运用, 手机的功能而成为了人们越来越关注的话题。在现在3G网络的基础上, 手机只能实现单一的功能, 并不能实现多种功能共同使用, 而4G网络的发展能够有效的解决目前存在的问题, 比如在使用智能机的时候4G网络环境下用户能够实现在语音通话的情况下, 实现其他的手机功能, 并且能够实现功能之间的双向传递。4G手机智能化的特点能够为手机用户提供更加便利的服务, 根据手机所处的环境、时间以及背景等相关的因素能够提醒用户一些相应的事情, 提供一定的信息, 让用户通过分析和判断来实现抉择。
3.3 4G技术在农业生产中的应用
随着4G技术的到来, 在农业领域中也逐渐有了一定的应用。信息技术的发展逐渐渗透到农业生产过程中来, 为了能够实现农业现代化发展的目标, 促进农业信息的高速度、高精度的发展, 应该结合当地的农业发展情况, 采用因地制宜的形式, 利用信息技术解决农业生产中面临的一些问题, 利用4G技术能够对农业生产中出现的问题进行信息查询, 通过大量的信息收集和诊断能够得出有效的解决方案, 利用先进的知识和信息技术及时的解决生产中存在的问题, 促进农业的发展。
4总结
总之, 4G网络技术的出现是现代信息技术不断发展和人们生活需求的一种必然趋势, 不仅能够为人们的生活和娱乐带来方便, 而且在各行业的发展中也能够起到有效的作用, 在社会的各个领域有着良好的发展前景。
参考文献
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浅析4G移动通信技术 篇11
4G系统针对各种不同业务的接入系统，通过多媒体接入连接到基于IP的核心网中。基于IP技术的网络结构使用户可实现在3G、4G、WLAN及固定网间无缝漫游。4G网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，中间环境层的功能有网络服务质量映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，使发展和提供新的服务变得更容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带，这一服务能自适应于多个无线标准及多模终端，跨越多个运营商和服务商，提供更大范围服务。
4G网络有如下特征：
（1）支持现有的系统和将来系统通用接入的基础结构（2）与Internet集成统一，移动通信网仅仅作为一个无线接入网；（3）具有开放、灵活的结构，易于扩展；（4）是一个可重构的、自组织的、自适应网络；（5）智能化的环境，个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体，满足用户的各种需求；（6）用户在高速移动中，能够按需接入系统，并在不同系统无缝切换，传送高速多媒体业务数据；（7）支持接入技术和网络技术各自独立发展。
4G通信系统的关键技术
1.OFDM调制技术
未来无线多媒体业务既要求数据传输速率高，又要保证传输质量，这就要求所采用的调制解调技术既要有较高的信元速率，又要有较长的码元周期，OFDM技术正满足这一需求。OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输，这样尽管总的信道是非平坦的，但每个子信道是相对平坦的。且在各子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道带宽，大大消除信号波形间的干扰。OFDM技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落和窄带干扰，从而减小各子载波间的相互干扰，提高频谱利用率。
2.软件无线电
软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各类无线电通信系统的一种开放式结构的技术。通过不同软件程序，在硬件平台上实现在不同系统中利用单一终端漫游。其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器，尽可能多地用软件来定义无线功能。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件等。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件（DSPH）、现场可编程器件（FPGA）、数字信号处理（DSP）等。
3.智能天线（SA）
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发，同时，通过基带数字信号处理器，对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形。
目前，智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优，但相对而言各种算法均存在所需数据量，计算量大，信道模型简单，收敛速度较慢，在某些情况下甚至可能出现错误收敛等缺点，实际信道条件下，当干扰较多、多径严重，特别是信道快速时变时，很难对某一用户进行实时跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下，全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖，各组权值对应的波束有不同的主瓣指向，相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠，接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式，与自适应方式相比它显然更容易实现，是未来智能天线技术发展的方向。
4.MIMO技术
多输入多输出技术（MIM0）是指在基站和移动终端都有多个天线。MIM0技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空间复用是在接收端和发射端使用多副天线，充分利用空间传播中的多径分量，在同一频带上使用多个子信道发射信号，使容量随天线数量的增加而线性增加。空间分集有发射分集和接收分集两类。基于分集技术与信道编码技术的空时码可获得高的编码增益和分集增益，已成为该领域的研究热点。MIM0技术可提供很高的频谱利用率，且其空间分集可显著改善无线信道的性能，提高无线系统的容量及覆盖范围。
4G的发展趋势
从4G的发展前景看，除0FDM和智能天线等核心技术外还包含一些相关技术。
（1）交互干扰抑制和多用户识别：待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分。它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动电话系统，消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰，确保接收高质量信号。这种组合将满足更大用户容量和覆盖范围，大大减少网络基础设施的部署，确保服务质量。
（2）可重构性自愈网络：4G无线网络中将采用智能处理器，可处理节点故障或基站超载。网络各部分采用基于知识解答装置，可纠正网络故障。
（3）微微无线电接收器：未来4G中要研究的另一重点，它是嵌入式无线电。采用此技术，功耗是采用现有技术的1/10～1/100。
（4）无线接入网（RAN）：4G系统高速度、大容量，低比特成本。4G系统RAN的发展趋势是电路交换向基于IP分组交换发展，设备分集向网络分集发展。这种基于IP技术的网络架构使得在3G、4G、W-LAN、固定网之间漫游得以实现，并支持下一代因特网。
4G关键技术 篇12
信息时代下的通信技术飞速发展, 尤其是近几年来, 3G技术不断普及和创新, 人们对于更快、更有效的网络信息的需求日益增长。通信市场的这一信号, 刺激了与通信相关的企业和科研人员的神经, 他们开始致力于研发一种更加快速便捷的网络通信技术, 即4G。
1 4G网络的概念和技术特点
1.1 4G网络的概念
4G网络又被称作是第四代移动通信系统, 它是将多媒体所包含的数据、语音以及影像等大量的信息通过宽频信道的方式传送出去 , 因此 , 又被称之 为“多媒 体移动通 信”——“4th Generation”, 简称为4G。多媒体移动通信网络的诞生不仅仅是为了尽快适应用户数量的增加, 更是多媒体传输以及对通信品质的最新需求。第四代移动通信技术无论是在功能方面还是业务方面, 或是频带方面都明显优于第三代移动通信技术。第四代移动通信技术其概念又被称作是分布式网络和宽带接入网络, 它具有超过2Mbit/s非对称数据传输能力。主要包括宽带无线局域网、宽带无线固定接入以及互操作的广播网络和移动宽带系统等等。
目前, 多媒体移动通信系统的技术还只是一个概念, 即“无线互联网技术”。值得肯定的是, 随着互联网技术的迅猛发展, 4G网络也将实现飞速发展。尤其是随着科学技术的不断更新, 电脑日趋简便小巧, 发展的最终将会把所有技术都整合至一个类似PDA (掌上电脑) 的产品当中, 而空间技术和卫星通信技术也将成为最为常用的一种技术。总之随着科技的进步, 移动通信应用技术, 如智能信号处理技术、卫星技术以及网络技术等也都处于迅速发展状态之中。
1.2 4G网络的技术特点
3G网络技术早已悄无声息地融入我们的生活, 3G网络技术让我们的生活更精彩、让我们的工作更轻松, 3G网络技术甚至改变了我们工作和生活的方式, 而4G网络的诞生, 无论是其通信质量还是通信范围, 与3G网络技术相比, 都略胜一筹, 4G网络技术的主要特点有: (1) 用户共存性; (2) 自治网络结构; (3) 高速率; (4) 灵活性强; (5) 业务多样性; (6) 技术发展主要以数字宽带为主; (7) 较好的技术基础; (8) 随时随地移动接入, 不受限制; (9) 兼容性较好。
第四代移动通信技术的核心网络在发展和空中接口方面都应该尽量满足下面几个要求: (1) IP地址的个人化; (2) 通信业务需求变化; (3) 大动态范围的数据速率; (4) 充分利用有限的无线资源; (5) 传输数据速率极大提高。
1.3 4G通信网络的优势
第四代移动通信网络技术the Fourth Generation IP—basedwireless network) 是一个全IP的网络通信网络。它具有以下的优点:通信速度更快;网络频谱更宽;通信更加灵活;智能性能更高;兼容性能更平滑:实现更高质量的多媒体通信;通信费用更加便宜。
2 4G通信系统的关键技术
第四代通信技术 (4G) 的关键技术主要包括:智能天线、软件无线电、正交频分复用技术 (OFDM) 和MIM0技术等。下面就对这几种关键技术做简单介绍:
2.1智能天线技术
智能天线是一种双向天线, 它被安装和设置在基地的现场, 通过一组固定天线单元来获取方向性, 这种固定天线中一般还会带有一组可以进行编程的电子相位关系, 预习同花顺为i, 它还能够获取基地和各个移动塔台之间的链路的方向。
在4G通信技术中, 无线电的信号会向用户信号释放出空间定向波束, 这种波束可以死保证信号到达用户手中, 同时也能够阻止和旁瓣其他干扰信号。这是智能天线的整体工作原理, 这样的运行能够保证用户接收到的无线电信号是干净清晰的, 不会受到干扰信号的影响。
总体来说, 智能天线能够抵抗多径的衰落, 遏制干扰信号, 减少远近之间的效应, 并且支持越区切换, 扩大了小区的覆盖范围, 这些都显示了智能天线的良好潜在性能。4G网络通信技术应用它, 能够显著提升整个核心网的速度和质量。
2.2软件无线电技术
软件无线电技术 (8DR, Software Defined Radio) , 在可编程控制的通用的硬件系统上, 使用数字信号处理手段, 使用软件规定无线电台的各种功能:前端接收、中频处理和信号之间的基带处理。软件无线电技术的整个控制台的频带的协议, 都是由软件来规范定义的。在4G系统中, 如果想实现“用户可以在随时随地接入网络中”这种十分理想的通信方式, 就必须能让移动终端适合各种不同类型的空中接口, 能够转换不同类型的业务, 同时能够保证在各种网络环境下的无缝连接。软件无线电技术能够减少开发的产品, 同时能够减少硅芯片的容量, 减低运算器的价格。
2.3正交频分复用技术
第四代移动通信系统的核心技术即为正交频分复用技术 (0FDM) 。正交频分复用技术在实质上是一种多载波调制技术。正交频分复用技术具有以下的优点:
(1) 适合高速传输数据。OFDM自适应调制机制能够使不同的子载波根据不同的情况选择不同的调节方式。
(2) 较高的频谱利用率。0FDM的频谱效率是串行系统的两倍左右。OFDM的频谱利用率非常接近乃奎斯特极限。
(3) 具有很高的抗码间干扰能力 (ISI) 。所谓码间干扰, 就是除噪声干扰之外, 数字通信系统中最主要的干扰。码间干扰与其他干扰不同, 是一种乘性干扰。0FDM能够有效确保数据传输的安全性, 采取循环前缀来对抗码间干扰。
2.4 MIMO技术
MIM0技术就是采用多发射、多接收天线进行空间分集的技术, 能够有效将通信链路分解成为许多并行的子信道, 因此能够使得容量得到很大提高。MIM0系统是一种能够实现高数据采集速率、提高传输质量和系统容量的空间分集技术。
2.5多入多出技术
多人多出技术的英文缩写是MIMO。要实现这种技术需要在基站或者移动终端中安装和设置多个天线, 它主要是为整个4G系统提供相应的空问复用和空间分集。
空间复用是指在同一个频段上, 利用不同的多个子信道来发射信号, 这种技术的原理是空间传播的多径分量, 天线数量越多, 容量线性增加趋势就越明显。当然, 这种技术就需要信号的发射端和接收端具备多副天线。
空间分集是通过发射分集或者接收分集, 是空时码实现编码增益和分集增益。利用空间分集技术, 能够提升无线信道的性能, 增加其容量, 扩大其范围。
3 4G移动通信技术未来预测
目前, 随着3G移动通信技术开始全面运用, 大部分用户都能够感受到它带给我们的便捷。与此同时, 也能够明显地感受到3G网络当中的缺陷和不足, 而正是这些不足将会给移动通信系统带来巨大的前进动力。
因此, 我们相信4G网络能够在未来的移动通信领域成为主导, 使我们的工作和生活更加便捷和美好。同时, 在对待新技术的时候, 我们要理智和冷静, 4G网络的道路机遇和危险并重, 仍然需要做出不懈的努力。
摘要：本文分析了4G移动通信的概念和技术特点, 主要对4G移动通信的关键技术进行论述, 在此基础上对4G网的前景进行了预测, 供大家参考。
关键词：4G网络,技术,前景,分析
参考文献
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