第四代移动通信系统论文

第四代移动通信系统论文（精选9篇）

第四代移动通信系统论文 篇1

4G是第四代移动通信系统的简称。4G技术就是把移动通信系统同其他系统结合起来,提供更有效的多种业务,实现商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信等的无缝衔接并相互兼容。4G具有更高的数据速率、频谱利用率和安全性、智能性、灵活性,更高的传输质量和服务质量。4G系统应体现移动与无线接入网及IP网络不断融合的发展趋势。因此,4G应当是一个全IP网络。

1 4G定义

严格来说,4G并没有一个确切的定义及标准,普遍认可的一种描述是:“第四代移动通信技术可称为广带接入和分布网络,具有非对称超过2 Mbit·s-1的数据传输能力,对全速移动用户能提供150 Mbit·s-1的高质量影像服务,将首次实现三维图像的高质量传输”[1]。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络。此外,4G还是多功能集成的宽带移动通信系统,也是宽带接入IP系统。

2 4G的系统特点

2.1 4G优势分析

与以往的通信系统相比,4G最明显的优势在于通话质量和数据通信速度。其优势主要体现在以下几个方面:

(1)高通信速率、高存储容量。

4G系统具备更快的无线通信速度,其中,对于高速移动的用户,数据速率为2 Mbit·s-1;对于中速移动的用户,数据速率为20 Mbit·s-1;对于低速移动的用户,数据速率为100 Mbit·s-1。由于传输速率增大,因此储存容量至少为3G系统的10倍以上。

(2)高兼容性,实现不同系统间的无缝连接。

未来的4G通信系统应当具备向下兼容、全球漫游,接口开放,能实现跟多种网络互联,多元终端等特点,并能从3G通信技术平稳过渡到4G,顺利的在不同系统间进行无缝切换,传输高速多媒体文件等。

(3)基于全IP的网络,实现高的频率使用效率。

相比3G而言,4G的核心网是一个基于全IP的网络,主要运用以路由技术为主的网络架构。为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度,引入了交换层级技术,该技术能同时涵盖不同类型的通信接口,因此无线频率的使用率得到了提高。

(4)可靠的鉴权及安全机制。

4G移动通信网是一个基于分组数据的异构网络,目前已基本确定了4G安全体系的总体方向,如移动IPv6、认证、授权、审计和计费(AAAA),以及各种协议或算法计算量轻等特性[2]。

2.2 4G劣势分析

尽管4G移动通信技术有着比3G更强的优越性,但不可否认4G是较复杂的技术系统之一,在具体实施过程中必然会遇到许多复杂的技术问题。4G技术有待于解决的主要问题主要有:

(1)无线系统中的移动性管理。

移动性通常涉及到在不同网段间漫游的移动用户,数据链路层的移动性支持通常限制在同类网络之间,因而网络层移动性是4G移动性管理的关键。

(2)核心网的移动IP 技术。

移动IP代表了一种简单而且可以升级的全球移动性方案。但是,对于4G系统而言,它缺乏实时位置管理和快速无缝切换机制的支持。要解决这些问题,必须采用新的网络结构和管理路由优化方案,需要采用高效的发送和切换协议。但由于4G移动通信网络的架构相当复杂,因此这两个问题显得格外突出。

3 4G的关键技术研究

以上4G系统的优劣与其所使用的关键技术密不可分,因此对其关键技术的研究将有助于最大限度地发挥4G系统的优势,避免其劣势。4G的关键技术主要包括切换、智能天线[3]、无线链路增强、全IP、调制与编码、软件无线电和OFDM调制技术等。其中最为关键的是OFDM调制技术。

(1)无线链路增强技术。无线链路增强技术主要有分集技术和多天线技术。4G系统采用了多输入多输出(MIMO)技术实现发射和接收分集。它是在发射端通过多个发射天线传送信号,在接收端使用多个接收天线接收信号的多发射、多接收的空间分集技术,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,同时提高信道的可靠性,降低误码率。现有移动通信系统中,多数基站的天线采用一发两收的结构。

对比分析这两种技术,MIMO系统具有降低码间干扰;提高空间分集增益;提高无线信道容量和频谱利用率[4] 等优点。

(2)全IP技术。4G移动通信系统采用了基于IP的全分组方式传输数据流,支持有线及无线的接入,可实现不同网络间的无缝互联。IP与多种无线接入协议相兼容,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。同时4G系统还将采用IPv6技术,它能够提供更好的QoS保证及更好的安全性,能够彻底解决地址资源不足的问题。

(3)调制与编码技术。4G系统将采用新的调制技术,如多载波正交频分复用调制技术以及单载波自适应均衡技术等。4G系统可能会采用两种形式的多载波调制(MCM)技术:多载波码分多址(MC-CDMA)和正交频分复用时分多址(OFDM-TDMA)。一般MC-CDMA采用QPSK调制,而OFDM-TDMA采用高电平调制[5]。采用这些调制方式以保证频谱利用率和延长用户终端电池的寿命。另外,4G移动通信系统还采用更高级的信道编码方案,从而在低Eb/No条件下保证系统足够的性能[6,7]。

(4)OFDM调制技术。4G系统既要求高的数据传输速率,又要求保证传输质量,因而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,而OFDM 技术正满足这一需求。

OFDM技术实际上是多载波调制技术(MCM)中的一种。它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,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。OFDM的传输系统可以描述如图1所示[8,9,10]。

OFDM 系统的一个优异特性是易于改用其它带宽。为有效利用频宽,OFDM采用了高阶调制的方法。OFDM采用的是64QAM,所以其频谱效率较高。尽管总的信道是非平坦的,但是每个子信道上的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技术之所以备受关注,主要是因为它有以下优点[11,12,13]:

(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,从理论上讲其频谱利用率可以接近Nyquist极限。

1)抗衰落能力强。OFDM把用户信息通过多个子载波传输,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数倍,使OFDM对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力更强。同时,通过子载波的联合编码,达到子信道间频率分集的作用,也增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力。

2)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,采用效率高的调制方式。当信道条件差的时候,采用抗干扰能力强的调制方式。并且OFDM加载算法的采用,使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。

3)抗码间干扰能力强。造成码间干扰的原因有很多,实际上,只要传输信道的频带有限,就会造成一定的码间干扰。OFDM由于采用了循环前缀,因此其对抗码间干扰的能力很强。

除了上述优点外,OFDM也存在一些明显的缺点。首先,对频偏和相位噪声敏感。频偏和相位噪声会使OFDM各子载波之间的正交性恶化,使信噪比下降。其次,功率峰值与均值之比PARR较大,导致发送端放大器功率效率较低,增加基站和用户终端的成本。最后,自适应的调制技术使系统复杂度有所增加,当移动终端达到车载移动速度时,自适应的调制技术就没有意义了。

4 结束语

对整个体系结构中关键技术的研究,将对4G的发展有着重要的意义。在对4G进行优劣分析的基础上讨论了其关键技术,重点对4G中的OFDM调制技术进行了探讨。可以看出,虽然OFDM技术有着许多优点,但也存在缺点,容易受频率偏差和相位噪声的影响,并存在着较大的峰值平均功率比。尽管如此,由于OFDM技术具备较强的抗多径能力,与信道编码和时间频率交织相结合,适用于高速无线传输的4G系统,是对高速数据传输的一种潜在的解决方案。在 FDMA、TDMA、CDMA 和 OFDM 等多址方式中,OFDM 是4G 系统最合适的多址方案。

第四代移动通信系统论文 篇2

第四代移动通信技术简称为4G，本质上并没有脱离以前的通信。它是3G的进一步演化，是在传统通信网络和技术的基础上，利用一些新的通信技术不断提高无线通信的网络效率和功能。4G不是指某一项技术，它是多种技术的融合，同样4G是实现了多领域的合作，主要有宽带接入领域与广播电视领域的相关技术。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信会是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。

国际通信联盟对4G的定义很松，规定任何能在3G基础上有实质的改进都叫4G。4G中使用到的核心技术主要有正交频分复用（OFDM）技术、软件无线电、多输入多输出（MIMO）技术和基于IP的核心网。4G具有网络互联/综合/重叠、终端的跨模式漫游、端到端的IP多媒体应用等特性，在许多网络和技术环节上都需要灵活和自适应的解决方案。其中，通用灵活的系统资源管理方法以及跨越不同网络RAT的端到端QoS保证被认为是综合广带多媒体通信的挑战。

4G综合了多种RAT和网络，但要求网络层采用全IP的方式，实现无所不在的连接，不同的RAT提供无缝的下层业务承载。通常，IP流会跨多网传输，对于保证端到端的QoS问题，可有用以下两种解决方案。一种是采用无线适配层，另一种是采用自适应终端和QoS代理。未来的趋势将是以上方法或更多方法的有效结合。不同网络因地域的分布差异及资源管理可扩展性的需要，要求资源管理采用一种分布式结构，可采用固定网常用的智能代理方法。

第四代移动通信系统论文 篇3

基于“致晕者”导弹的PAAC-4拦截系统单位成本仅为原“爱国者”3导弹的20%，但是作战性能更强。这两家公司已得到以色列国防部的支持，并在向美国政府申请大约2000万美元的资金以进行PAAC-4系统原型机的演示试验。

美国国防部称，导弹防御局和美国陆军正在考虑将“致晕者”导弹作为满足美国未来军事需求的一个可能解决方案，但是他们现在主要关注的还是实现大卫投石索系统的初步作战能力以支持以色列的需求。（雨丝）

韩国部署先进海基雷达系统

近日，韩国国防采办计划管理局透露，韩国已经在西部海域的军舰上部署了先进的海基雷达系统，以便更好的监视朝鲜方面的活动。新型的雷达系统具有先进的探测能力，能够探测到25千米以外的舰艇。并且雷达能够与基于军事卫星的海军战术数据系统相连接，以方便舰艇间的通信。

2010年11月，朝鲜军队炮击延坪岛导致4名韩国军人死亡后，STX发动机公司花费了500万美元开发新型海基雷达系统，以取代旧的系统。在此之前8个月，韩国“天安号”军舰还在该区域失事，导致了46名军人死亡。韩国当局指责朝鲜发射鱼雷击沉了该军舰，但是朝鲜方面予以否认。（雨丝）

俄将在2017年部署新型导弹系统

当美国正在欧洲建立导弹防御体系时，俄罗斯正在发展越来越有效的导弹防御系统，以此作为相对应的威慑。

俄罗斯政府高层人士向俄新社透漏，俄罗斯国防部计划2017年部署一款新型先进防空反导系统，该系统可摧毁太空目标，防御覆盖范围包括整个俄罗斯领土。俄罗斯目前正在使用的最先进的防空反导系统是S-400系统，最大作战距离达到400千米。俄罗斯总统普京2012年曾经表示，俄罗斯武装力量在下一个十年中将获得28个S-400防空导弹团。（雨丝）

日本首次披露12式陆基反舰导弹

日本陆上自卫队在8月25日举行的富士综合火力演习中首次披露了新开发的12式陆基反舰导弹（12SSM）。这种新型反舰导弹安装在卡车上，采用了与03式中程陆基反舰导弹相同的三菱8×8卡车底盘，其性能与现役88式陆基反舰导弹相比得到了较大提升。88式陆基反舰导弹于1991年开始服役，原用于对抗苏联的登陆艇。

12式反舰导弹正处于小批量试生产阶段，目前已制造出2套，2013财年内将制造出另外4套。其早期型号已交由陆上自卫队富士学校操作。陆上自卫队希望其能够在2016财年服役，陆上自卫队西部方面队驻熊本第5反舰导弹团将成为配备12式陆基反舰导弹的第一支部队。尽管这种新型反舰导弹的部署进度会受到国防预算的影响，但最终将替代自卫队武库中所有的88式陆基反舰导弹。

日本尚未披露12式陆基反舰导弹的技术细节，目前可知的是采用了先进的地形匹配和目标识别技术，中段采用GPS制导，末端采用惯性导航和主动雷达制导，射程超过88式的100千米。该导弹采用四联装配置，可缩短装填时间，降低全寿命周期成本。（雨丝）

美国空军启动定向能武器生物效应研究

9月3日，美国空军与通用动力公司签订了一份价值4900万美元的定向能生物效应研究（DEBR）合同，旨在促进定向能武器、动能武器系统及未来非致命武器的生物效应研究。

今年2月，美国空军定向能生物效应分部启动了定向能生物效应研究计划，旨在测试定向能武器、防暴乱战剂、宽频带声光武器和钝感弹药的生物效应，目的是预测定向能对人体及任务能力的影响，寻求防御手段，并开发这些效应在定向能武器上的应用。

最新一轮实验将在得克萨斯州圣安东尼奥-山姆休斯顿堡联合基地进行，重点研究定向能的生物机理、射频生物效应建模及仿真，以及人体效应分析和集成。预计整个计划将于2020年3月2日前完成。作为射频和高功率微波发射装置的主要开发者和用户之一，美国空军将研究射频/高功率微波辐射的生物效应，以便最大程度降低其对作战人员的不利影响，并将实验数据用于定向能技术的快速开发和应用。

目前，美国军队已经部署了一种名为主动拒止系统的定向能武器，可以作为非致命武器安装在悍马车上，主要用于人群控制。雷锡恩公司还开发了一种缩短了射程的主动拒止系统，称为寂静守卫，可以将毫米波束聚焦到敌方人员身上，产生难以忍受的痛感，迫使其离开或采取隐蔽措施。（雨丝）

印度计划采购俄制导弹

印度国防部已经与巴拉特动力公司签订了一份合同，在俄罗斯许可下为印度陆军生产并交付殷钢炮射导弹，供T-90主战坦克装备使用。该合同价值约4.7亿美元，生产及交付工作将在未来5年内完成。殷钢炮射导弹是一种激光驾束制导反坦克导弹，射程为5千米，可对付披挂爆炸反应装甲的坦克装甲车辆。

巴拉特动力公司一直在与俄罗斯国防出口公司合作生产殷钢炮射导弹。印度媒体报道称，印度计划为T-90主战坦克采购2.5万枚殷钢炮射导弹，其中1万枚从俄罗斯直接购买，1.5万枚将在印度国内许可生产。（雨丝）

第四代移动通信系统论文 篇4

十九世纪九十年代,著名的发明家马可尼在英格兰海域首次成功地进行了无线通信试验。经过一百多年的发展,移动无线通信技术已经进入了高速发展时期。其中,移动通信系统的发展主要经历了三个时期,分别是1980年至1994年的1G时代;上世纪90年代以GSM系统为标志的2G时代;20世纪末期的3G时代。随着科学信息技术水平的不断提高,移动无线通信技术又迎来了4G时代。

1第四代移动通信技术的基本概述

第四代移动通信技术,简称4G。该系统可以称为宽带接入和分布网络,同时具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力。同时,第四代移动通信技术是集3G与WLAN于一体,且能够有效地传输高质量视频图像的技术产品,从而为人们提供多种多样的业务,满足人们获得信息的需要。相对于第三代移动通信系统,该系统具有更多的应用功能,能够在不同的固定网络和跨越不同的频带网络提供无线服务。

4G是集成多种功能于一身的宽带移动通信系统,已经成为移动通信领域中研究的热点。目前,西方发达国家已经开始研制第四代移动通信的标准和产品。我国对第四代移动通信技术的研究还处于初级阶段。

2第四代移动通信系统的基本特征

相对于3G时代,第四代移动通信系统具有以下特征:

首先,第四代移动通信系统的网络传输质量更高,拥有更快的下载速度,最高能够达到100Mb/s。该系统能够承载大量的多媒体信息。同时,该系统的通信更为灵活。目前,市场上盛行的4G手机,其功能已经完全突破了传统的电话机范畴。除了语音资料的传输之外,4G手机可以算得上是一台小型的电脑。人们可以通过它,随时随地通信,下载影像、文字、图片等资料。

其次,4G移动通信技术的显著特点是智能化多模式终端平台。通过各种接入技术的应用,能够实现不同网络系统之间的协作与无缝连接。同时,第四代移动通信系统各个接入系统还能够以最优化的方式满足不同用户的需求。也就是说,当不同的模式终端接入系统时,网络会根据实际情况,自动地分配频带,从而给出最优化的路由,达到理想的通信效果。为了能够提高移动通信的速度,通信运营商必须在原有通信网络基础上,进行不断改造,以更好地适应4G时代的到来。第四代移动通信系统拥有更宽的网络频谱。

同时,第四代移动通信系统具有全球漫游、开放的接口以及多样化的终端模式等特点,因而具有更强的兼容性。该系统还是一个高度智能化的网络,能够利用智能技术进行资源的动态分配,实现业务的增值。由于4G系统的设备具有较高的智能型,能够及时地处理通信过程中的突发故障。第四代移动通信时代的到来,给人们的生活提供了诸多便利。这不仅表现在人们可以在4G通信的终端设备上进行智能化操作,而且还能够实现很多新的功能。比如,拥有4G手机的用户,能够根据不同的环境、不同的时间以及其它因素来适时地提醒自己重要的事项。

最后,第四代移动通信系统的频率使用效率更高。相对于3G移动通信系统,该系统支持用户在相同数量的无线频谱情况下,完成更多的操作。该网络的直观化和可视化特点,便于人们在不同的地点进行通话视频,同时,在面临自然灾害的情况下,该系统还能够快速地修复。

因此,第四代移动通信技术具有无可比拟的优势,成为了通信领域研究的热点。

3 第四代移动通信系统的关键技术分析

近年来,无线网络的信息应用技术飞速增长,4G时代的到来时的移动通信技术必将朝着数据化、高速化以及宽带化等方向发展。第四代移动通信系统的关键技术主要有正交频分复用技术、多输入多输出技术、基于IP的核心网、定位技术、软件无线电技术、智能天线技术等。本文重点探讨前三种技术。

3.1正交频分复用技术

正交频分复用技术,简称OFDM,是一种无线环境下的高速多载波并行的无线传输技术(如下图1所示)。该项技术的基本原理是在每一个频域内对已经给定的信道进行分解,形成多个正交子信道。每一个子信道内能够使用不同的子载波进行不同的调制和传输。通过将高速的数据流进行串联变换,每一个子信道能够独立地传输信号。如此一来,在各个接收端不需要再次使用复杂的信道均衡技术对信号进行解调。

注:QAM 表示正交振幅调制 IDFT表示离散逆傅立叶变换 ;CP 表示循环前缀

正交频分复用使用技术是第四代移动通信系统中的关键技术,能够最大程度对抗频率和窄带干扰,且提高频谱的利用效率,适合高速率的数据传输。该技术突破了传统的频分复用方法的缺陷,每一个子载波的产生和接收都能够通过数字信号的处理来完成,因而极大地简化了系统的内部结构。当传输信道中出现了多种路径传播时,OFDM传输信号在其前面插入了一个相对应的保护间隔,能够对信号进行周期性扩展,以免于子载波间的正交性遭受破坏。同时,正交频分复用技术中的每一个子载波使用的调制方法都具有差别。每一个子载波都能够根据不同信道的实际情况,选择不同的调制方式,以更好地保持频谱利用效率和误码率之间的平衡关系。一般而言,无线多径道的频率时常会达到35dB,使信噪比大幅度地下降。OFDM技术还使用了自适应调制,以便于系统根据信道的条件选择调制方式,扩大系统的容量。

作为一种有效的多径处理方式,正交频分复用技术的频谱效率比串行系统高出近一倍 [3]。该技术通过与空时编码、干扰抑制以及智能天线等相关技术结合时,能够最大限度地提高物理层数据传输的准确性和可靠性。因此,在未来的宽带接入系统中,正交频分复用技术将会是一项基本技术,对推动第四代移动通信系统的发展具有极大作用。

3.2多输入多输出技术

多输入多输出技术,简称MIMO,是第四代移动通信系统中的一项关键技术(如下图2所示)。作为一项由多种无线射频技术所组成的技术,多输入多输出技术在运作过程中能够与现时的WLAN相兼容,从而扩充其传输范围。该技术能够在不增加宽带的条件下,有机地提高通信系统的容量和频谱利用效率。

(说明:其中,Mr 为发射天线数,MR为接收天线数)

由于在通信系统中,多径通常会引起衰落现象,对整个系统极为不利。然而,在多输入多输出技术的应用中,能够将多径作为一个有利因素加以利用,从而促进移动通信系统的正常运行。MIMO技术在其发射端和接收端配备多根天线,各种串行数据符号在经过必要的空时处理后,会自动地送到天线进行发射。为能够有效地促进每一个子数据符号流的分离,每一根天线之间能够保持加大的距离,以避免信号之间发生相互关联。当各个子数据符号流同时进入信道,所有的数据符号流会共同应用一条频带,且不会增加带宽。各个发射接收天线之间的通道之间相互独立,并且可以创造不同的并行空间信道,以提高数据信息的准确性。

多输入多输出技术具有以下优点:首先,该项技术能够充分地利用多径发射以及合成技术,以有效地提高整个移动通信系统的系能。其次,该技术还能够提高频谱的利用率,适当地减少发射功率,并增大系统的容量。最后,该技术能够采用自适应波束形成技术,减少不同信道之间的干扰。

如上图2所示,空时编码技术是MIMO系统中的一项关键技术,能够在不同的天线上传输不同的信息符号流。同时,为了能够及时地消除噪声干扰性能,MIMO系统利用编码的方式,让不同天线上传输的符号之间产生一定关联,以利于原始信息获得正确的接受渠道,从而降低系统传输信息中断的概率。在该系统中,空时编码主要是依据信源给出的信息数据流,在经过空时编码器之后,会自动地形成不同的发射天线发射矢量。一个空时矢量符号能够表示一个复数的矢量。空时编码可以在不同的天线所发送的信号中,引入相互关联的空间和时间,以提供分集增益和编码增益。

3.3基于IP的核心网

第四代移动通信系统中的核心网是一个基于全IP的网络 [4],以更好地实现各个网络之间的无缝连接。简单说来,我们可以把移动网络划分为三个部分,即基站子系统、网络子系统以及系统支撑部分。核心网部分则位于网络子系统中,能够根据不同的呼叫请求,将系统连接到不同的网络上。

核心网的主要功能是提供用户连接、完成业务承载以及对用户进行有机管理等。由于采用不同的面向连接工作方式,基于IP的核心网将成为未来移动网的核心网发展方向。同时,光纤通信技术的发展以及大量DWDM设备的大量应用,使得IP技术与传送网技术形成了匹配发展。

4结语

综上所述,第四代移动通信系统具有显著的优势,对满足人们日益增长的信息需求具有积极意义。因此,随着科学技术水平的发展,第四代移动通信系统的相关技术也将会日趋成熟。4G系统通过不断地完善,能够更好地适应未来移动通信市场发展的要求,让更多的用户实现个性化的通信需求。

摘要：移动通信事业的发展,给人们的生产、生活带来了翻天覆地的变化。4G时代的到来,对人们的影响尤为深刻。本文基于第四代移动通信技术的基本概念、特征,重点探讨了有关第四代移动通信系统的关键技术,以便为促进移动通信事业的良好发展提供一定指导意义。

第四代移动通信系统论文 篇5

一、4G的主要特征

4G移动通信会给人们带来真正的沟通自由, 并改变人们的生活方式甚至社会形态, 其具有下面一些特征:

1. 移动通信速度加快。

人们研究4G通信的最初目的是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率, 因此4G通信的最大特征是它具有更快的无线通信速度。据预估, 4G系统可以达到10Mbps至20Mbps, 甚至最高可以达到每秒100Mbps速度传输无线信息。

2. 网络频谱更宽。

要想使4G通信达到100Mbps的传输, 通信营运商必须在3G通信网络的基础上, 进行大幅度的改造和研究, 以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据估计每个4G信道会占有100MHz的频谱, 相当于W-CDMA3G网路的20倍。

3. 通信更为灵活。

对于4G手机, 其功能已不能简单划归“电话机”的范畴, 语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一, 因此未来4G手机更应该算得上是小型电脑。未来的4G通信使人们不仅可以随时随地通信, 更可以双向下载传递资料、图画、影像。

4. 智能性能更强。

第四代移动通信的智能性更高, 可以实现许多难以想象的功能。例如4G手机能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事, 或者不该做什么事, 可以把电影院票房资料, 火车票销售资料直接下载到手机上等等。

5. 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。

6. 频率使用效率高。

4G技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术, 无线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多, 这可以让更多的人使用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情, 而且速度相当快, 其下载速率有可能达到5Mbps到10Mbps。

二、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, 能够提供150Mb/s的高质量的影像服务。在无线信道下, 要如此大幅度地提高传输速率, 如何突破频率选择性衰落的影响是关键。第四代移动通信的关键技术有:

1. OFDM (正交频分复用)

OFDM技术实际上是MCM (多载波调制) 的一种, 是一种无线环境下的高速传输技术。它的主要思想就是在频域内将给定的信道分成许多正交子信道, 在每个子信道上使用一个载波进行调制, 各子载波并行传输, 以获得高速。虽然总的信道是非平坦的, 即具有频率选择性, 但是每个子信道是相对平坦的, 并且在每个子信道上进行的是窄带传输, 即信号带宽小于信道的相应带宽, 因此就可以大大消除信号波形间的干扰。在向B3G/4G演进的过程中, OFDM是关键的技术之一, 可以结合分集, 时空编码, 干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术, 最大限度的提高系统性能。

OFDM技术之所以越来越受人们的关注, 主要是因为其具有一些独特的优点:

(1) 频谱利用率很高, 频谱效率比串行系统高近一倍。这一点在频谱资源有限的无线环境中很重要。OFDM信号的相邻子载波相互重叠, 从理论上讲其频谱利用率可以接近Nyquist极限。

(2) 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音背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候, 采用效率高的调制方式;当信道条件差的时候, 采用抗干扰能力强的调制方式。

(3) 抗衰落能力强, 均衡器实现比CDMA简单。OFDM把用户信息通过多个子载波传输, 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, 使OFDM对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力更强。

(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, 它是一种乘性的干扰。造成码间干扰的原因有很多, 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, 对抗码间干扰的能力很强。

2. 多输入多输出 (MIMO) 技术

MIMO技术是近年来热门的无线通讯技术之一。4G系统采用了MIMO技术, 即在基站端放置多个天线, 在移动台也放置多个天线, 基站和移动台之间形成MIMO通信链路。MIMO技术可以比较简单地直接应用于传统蜂窝移动通信系统, 将基站的单天线换为多个天线构成的天线阵列。而GSM、CDMA IS-95、3G系统中都没有采用这种技术。现有移动通信系统中, 多数基站的天线采用一发两收的结构。MIMO系统有以下优点:降低了码间干扰 (ISI) ;提高了空间分集增益;提高了无线信道容量和频谱利用率;大幅提昇资料的传输速率;提高信道的可靠性, 降低误码率。

3. 软件无线电

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。

软件无线电有以下一些特点:

(1) 灵活性。工作模式可由软件编程改变, 包括可编程的射频频段宽带信号接入方式和可编程调制方式等。所以可任意更换信道接入方式, 改变调制方式或接收不同系统的信号。系统升级也十分便捷。

(2) 集中性。多个信道享有共同的射频前端与宽带A/D、D/A变换器, 以获取每一信道的相对廉价的信号处理性能。

(3) 模块化。模块的物理和电气接口技术指标符合开放标准, 在硬件技术发展时, 允许更换单个模块, 从而使软件无线电保持较长的使用寿命。

4. 智能天线 (SA) 技术

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, 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、信号自动跟踪以及数字波束调节等智能功能, 用于移动通信, 既可改善信号质量, 又能增加传输容量, 被看作是未来移动通信的关键技术。

5. 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 (CN) 和公共交换电话网络 (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。

三、小结

4G移动通信技术以传统通信技术为基础, 并且利用了一些新的通信技术及设备, 来不断提高无线通信的网络效率和功能。随着固定和移动宽带化的发展, 通信的主体也将由主要是人与人, 扩展到人与物或物与物;随着数据通信与多媒体业务需求的发展, 适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信已经开始兴起。由于4G与3G相比具有速度更快、网络频谱更宽、通信更加灵活、智能性更高、兼容性更平滑等优点, 4G日益成为人们关注的焦点。我们相信, 在不久的将来, 人们肯定会看到一个丰富多彩的无线通信世界。

摘要：移动通信系统在人们对传输速度、传输质量等要求不断提高的情况下, 在不断更新换代。由于第三代移动通信技术 (3G) 本身所具有的一些局限性, 第四代移动通信技术 (4G) 已经逐渐纳入研究视野, 本文则主要介绍4G的概念、特征及其关键技术。

关键词：移动通信,4G概念,主要特征,关键技术

参考文献

[1]陈卉:《4G移动通信技术》[J].电信快报, 2009年

[2]李荣秀、王心水:《4G中的关键技术》[J].《甘肃科学学报》, 2006, (3) :87～91

[3]苏锐:《第四代移动通信系统4G关键技术综述》[J].《科技通讯》.2005 (25)

第四代移动通信系统论文 篇6

一、第四代移动通信系统概述

第四代移动通信技术 (4G) 可称为光带接入与分布网络, 可实现非对称的、高于2Mb/s的数据传输, 可以为全速移动的用户提供高质量的、150Mb/s的影像服务, 可创造性的实现对三维图像的高质量传输。4G通信系统包括移动广带系统、广带无线固定接入、互操作的广播网络和广带无线局域网。这一技术不仅可以在跨越不同频带的网络、不同的无线及固定平台中实现无线服务的提供, 用户可以在任何一个地方用快带接到互联网中, 从而提供远程控制、定位定时与数据采集等各种综合功能。

二、4G通信系统的五大关键技术2.1正交频分复用技术 (OFDM)

OFDM技术属于多载波调制技术中的一种, 其机理是对信道进行合理划分, 使之形成诸多正交子信道, 将高速传播的数据信号转换为低速、并行子数据流, 使每个子数据流可在每个子信道上传输。在接收端利用相关技术将正交信号分块, 使它们彼此间的干扰显著减小, 同时保证子信道上信号带宽不超过信道带宽, 保证信道均衡, 将符号间产生的干扰予以消除。

2.2智能天线技术

智能天线技术是指自适应阵列天线或波束间无切换的多波束。相较于固定波束的天线, 天线阵列不仅可提供较高的天线增益, 还能实现相应倍数下的分集增益。智能天线可对数字波束进行自动跟踪与调节, 对信号干扰加以抑制, 使信噪比大大提高, 从而使系统通信质量大幅增高。这一技术可将无线通信的快速发展与频谱资源供应缺乏之间的矛盾有效缓解, 使整体造价降低, 因此属于4G系统中的一大关键技术。

2.3IPv6技术

在4G通信系统中, 所用的数据流传输方式是在IP之上建立起来的全分组方式, 因此在下一代网络中, IPv6技术将成为核心协议。在对IPv6协议进行选择时, 要对其移动性、服务质量、地址空间要求与自动控制等问题进行充分考虑。

2.4软件无线电技术

软件无线电技术是利用数字信号处理技术, 在可以通过编程进行控制的通用软件平台上, 用软件对无线电台中如信号基带处理、前端接收等各部分的功能进行定义与实现。也就是说, 软件无线电是在数字信号处理之上制作的芯片, 是将软件作为核心构建的新型无线通信体系结构。

2.5定位技术

定位技术是对移动终端进行位置测量与计算的技术。在第四代移动通信系统中, 移动终端可在不同系统中实现移动通信, 因此必须对移动终端进行定位与跟踪, 从而为移动终端在不同系统中的无缝隙连接及高质量数据传输提供保障。

三、通信技术展望

在全球范围内, 移动通信系统对于各国经济建设而言都具有重大支柱作用。在信息技术基础上建立起来的知识经济是当今世界最重要经济领域之一, 而作为移动通信产业的龙头技术, 4G将带来巨大的信息产业新革命, 转换为国际范围内展开竞争的制高点。

目前正在研发的4G系统具有通信速度与信息传播速度更高、带宽更宽、可以实现多种业务完整融合、兼容性更强、智能化更高、增值服务更丰富、通信费用更低廉且能够实现质量更高的多媒体通信服务等优点, 是未来实现快捷、丰富无线移动通信的必然途径。

摘要：随着人们对于远程通讯的需求不断增加, 移动增值业务不断增多, 第三代通信系统 (3G) 已经得到了较为普遍的应用。与此同时, 对第四代移动通信系统4G的研究已完全展开。4G是将前三代移动通信系统中诸多优点集中于一体, 是通信产业发展, 也是满足人们不断增长的通信需要的必然要求。本文将对第四代通信系统的五大关键技术进行分析, 并对其发展进行展望。

关键词：4G通信技术,关键技术,展望

参考文献

[1]田国栋.解析第四代移动通信[J].商场现代化, 2009, 14 (6) :25.

[2]林志勇.论第四代移动通信 (4G) 关键技术[J].商品与质量·学术观察, 2011, 24 (7) :97-98.

第四代移动通信系统论文 篇7

一、海事卫星的特点及应用局限

海事卫星业务经过30余年发展, 是目前国际上应用最广泛、技术最先进, 并全面覆盖海、陆、空各个领域的综合性全球移动卫星通信系统。第四代海事卫星采用L频段, 抗干扰性强, 很早应用于民航客机上使用。但受带宽及资费限制, 使用体验随用户增加而变差。因此航空公司客票不包括宽带使用费, 乘客如有上网需要, 要额外付费。这种应用的局限, 给乘客上网造成了很大的麻烦。

二、乘客个人通信的技术实现

2.1系统总体架构

根据上述航空网络通信的局限性, 系统设计总体思路利用客机已配备的第四代海事卫星终端设备, 以相对较低的费用为乘客提供个人通信服务, 实现乘客个人终端访问互联网应用。系统主要由机载服务器、中心服务器组成。机载服务器主要实现乘客接入、信息交互、信息安全、流量统计等功能, 是乘客接入系统的主要接口。中心服务器主要提供乘客信息交互、分帐户通道等功能, 是信息服务平台的后台支撑。

2.2机载服务设计

1) 信息安全。机载服务器自身的安全运转是最基本的保障, 可以通过根据IP地址、端口、应用对用户访问设置防火墙或白名单, 不断更新安全管理程序, 加强对乘客网络访问的安全管理。由于海事卫星信道使用资费较高, 机载服务器限制乘客用户进行大数据流量的网络访问, 限制非受控应用的网络访问, 利用有限的信道资源为合法用户提供高质量的通信服务。2) 乘客认证。对合法用户 (航空乘客) 的通信使用认证, 不仅保证机载服务器的安全, 也保障了合法用户使用的利益。对合法用户提交的认证申请进行处理, 实现只有认证授权后的用户才能接入平台的功能。为了实现用户认证, 船端服务器对认证信息进行初步判断, 并通过与岸端的沟通实现认证。合法用户认证过程要做到方便快捷、易操作的特性, 同时保证认证的严谨度。3) 流量控制。机载服务器对用户的业务流量进行统计, 并以此为依据进行分帐户的认证。并可对用户流量进行数据分析, 根据分析结果调整系统配置和策略, 提高对用户的服务质量。此过程对服务器的智能化提出了较高的要求, 通过对机载服务器的高效利用, 保障用户通信使用质量。4) 远程维护。中心服务器提供支持系统运维的远程维护能力, 可以通过远程访问进行系统软件的更新、参数和软件下载、数据同步等功能。在客机着陆后, 利用机载服务器的远程维护可以与岸端建立通信联系, 完成系统的维护。高智能的远程维护减少了运营成本的同时, 提高了维护效率。

2.3中心服务设计

1) 流量统计。中心服务器中的流量统计模块, 能够实时统计用户上网过程中产生的数据流量, 形成原始流量统计清单, 根据计费规则实时统计用户上网费用。对流量统计的设计要做到运行准确, 不影响乘客网络使用质量。

2) 用户行为分析。岸端服务器提供支持对用户的系统使用行为进行分析的功能, 系统管理人员可以提取用户账户中的相关信息, 统计分析用户的操作使用行为, 以便能够掌握用户的使用情况及消费状况, 更好地设置或调整运营策略。

三、海事卫星民航通信应用前景

机载卫星宽带系统在技术上虽较有难度, 但真正实现起来, 这些技术并非决定性的因素。海事卫星通信不仅支持机组人员的日常工作, 并可节省在机内布设通信线缆的费用。机载卫星多媒体通信将开创卫星通信应用的新发展空间领域同时, 也为地面固网运营商提高用户业务使用量、开创业务创新和服务创新。随着该领域发展的逐步成熟, 技术与商业模式上的日益完善, 其发展速度也会得到进一步的加快。

结束语:近几年来航空通信的需求越发旺盛, 无论是基于驾驶舱的安全通信, 还是客舱的商务通信, 海事卫星都将成为重要的通信手段。海事卫星航空宽带系统平台的设计, 为民航乘客个人通信带来解决方案, 依托海事卫星高安全性和高效率适应航空通信特点, 为航空运输业安全, 生产, 管理带来更大便利和更高效益的同时, 也使公众通信服务延伸到了空中这一最后的角落。

摘要：目前民航飞机卫星通信主要应用于驾驶舱通信。随着卫星宽带通信推广应用, 以及个人移动终端公众通信服务应用需求的进一步猛增, 客舱卫星通信需求将出现大幅增长。本文提供适用于民航乘客的个人通信接入方式和运营收费手段, 使乘客能够简单、便捷的使用机载海事卫星卫星通信设备。

关键词：第四代海事卫星,民航,个人通信

参考文献

[1]王志明, 曾孝平, 黄杰, 刘学.民用航空通信技术现状与发展[J].电讯技术, 2013, 11:1537-1544.

[2]殷林.海事卫星宽带技术航空应用探析[J].数字通信世界, 2011, 09:66-69.

第四代移动通信系统论文 篇8

关键词：海事卫星通信,组成结构,宽带

1引言

卫星通信发展方兴未艾, 从上世纪80年代至今, 海事卫星通信技术发展迅猛, 并一直走在卫星通信技术前列。当今, 数据通信的需求呈爆发势增长, 传统的海事电话、电传、传真、低速数据等业务已经不能满足各相关领域的通信需求, 逐步将会退出历时舞台。IP电话、多媒体通信、宽带数据通信, 已经成为卫星通信发展的必然方向, 并将逐步成为海洋运输、石油开采、野外科考、直播报道等领域的重要通信方式。

随着计算机、集成电路、无线通信技术的发展, 海事卫星通信系统也从第一、二代的模拟卫星通信系统迈向第三代数字卫星通信时代。在2005年至2007年间, 国际海事组织推出了第四代海事数字卫星宽带通信系统, 该系统自成体系, 其全球网络系统构架是全新的且独立于第三代系统的网络, 它将卫星通信系统与UMTS (Universal Mobile Tele com mu n icat ion s Syst e m) 系统进行了融合, 构建了卫星通信领域的3G体系架构, 使海事卫星通信从窄通信迈向了宽带通信。卫星地面站也从LES (Land Earth Station) 第三代地球站升级为SAS (Satellite Access Station) 第四代卫星接入地面站, 数量也由30余座减少到4座, SAS站的核心技术与系统结构也完全不同与LES, 它更接近于UMTS结构, 技术更加先进、系统更加稳定、扩容与升级空间更大。

2海事卫星宽带通信系统网络构成

第四代海事卫星宽带系统由用户终端、空间卫星、SAS站和陆地网络组成。空间段是由三颗欧洲EADS (European Aeronautic Defense and Space) 公司制造的卫星组成, 它们位于地球同步轨道, 分别是位于东经143度覆盖亚洲和西太平洋区域的亚太卫星, 位于东经25度覆盖欧洲、中东和非洲区域的欧非卫星, 位于西经98度覆盖美洲、大西洋和东太平洋区域的美洲卫星。三颗卫星基本覆盖了全球南、北纬78度之间的区域, 如图1所示。

海事宽带卫星终端用户通过第四代海事卫星接续到SAS站, 经注册认证后与陆地侧网络进行宽带业务通信。目前, 全球正在提供海事宽带业务服务的地面关口站共有4座, 其中位于荷兰的布鲁姆关口站负责欧非星的业务接续, 位于美国夏威夷的帕玛鲁关口站负责亚太星和美洲星的业务接续, 位于意大利的佛希罗关口站是第四代海事卫星业务实验站和布鲁姆关口站的备份站。位于中国北京的SAS站是全球第四个海事四代卫星关口站, 它与亚太星对接, 负责该星覆盖范围内中国地区海事宽带业务的接续工作。

陆地侧接续网络是实现全球通信的关键, 其核心骨干网的作用是将各个卫星关口站互相连接形成一个巨大的环形拓扑结构网络, 如图2所示。

该网络通过位于荷兰阿姆斯特丹、美国纽约、中国香港三个汇接中心将路由延伸到欧非、美洲和亚太, 三个网络汇接中心以及三个关口站之间采用155兆物理光纤骨干网络形成闭环, 提供海事卫星宽带终端的电路域和分组域的业务。

3 SAS站的结构与组成

S A S站是第四代海事卫星通信网络系统中的核心部分, 它的构成与UMTS系统架构近似, 主要由无线接入网RAN (Radio Access Net) 、核心网子系统CN (Core Net) 、数据通信网络子系统DCN (Date Communication Net) 等几部分组成还包括安全应用服务子系统、运行支撑子系统、业务支撑子系统等, 如图3所示。

SA S站是移动终端与陆地网络通信的关口, 承担着移动终端信道资源分配、终端管理与认证、无线链路的建立与释放、电路交换和包交换的管理、提供陆地侧网络的接口等诸多功能, 这些功能分别由相关的子系统负责完成, 各个子系统通过DCN共同协作完成整个通信过程。

3.1 RAN子系统

R A N由多个无线网络子系统R NS (R a d io Net Subsystem) 构成, R NS通过卫星连接用户设备U E (User Equipment) 并通过核心网关接入核心网CN, RNS主要完成卫星无线接入和无线资源管理。它由五个不同的硬件单元子系统构成, 分别是RAN主机 (RAN Host) 系统、天线射频系统RFS (Radio f r e q u e n c y S u b s y s t e m) 、信道单元设备子系统CUE (Channel Unit Equipment) 、核心网关CNGW (Core Net Gateway) 、全球资源管理系统GRM (Global resource management) , 如图4所示。

(1) 无线接入网主机 (RAN Host) 。RAN主机在RNS中起着核心作用, 协调控制RAN各个子系统工作, 承担卫星侧无线通信接续工作, 包括卫星信号接入处理、信道单元与频率资源的分配、终端身份认证等工作, 并提供连接陆地电话网、数据网的接口等。它是RAN系统中惟一的贮存装置, 存有系统软件、通信控制软件、信道单元硬件驱动程序和用户配置信息数据库等, 主要负责软硬件安装、配置和监控RNS设备, 通过信道单元控制、IP (Internet Protocol) 等协议进行RNS网络管理、接入层会话管理、CUE管理、无线资源管理、UE管理、处理主备RNS切换等。

(2) 全球资源管理 (GRM) 。GRM的主要功能是通过载荷控制系统在卫星侧建立有效的流量控制, 流量控制提供L波段和C波段之间的连接, 通过这些流量控制将通信资源如带宽、频率等分配至本地资源池中, 之后再由本地资源管理将带宽分配至用户设备。本地资源控制系统通过伺服服系统负载控制、频段计划系统、传输控制系统可以自动按系统设定方案调整和配置各种无线通信资源。当遇到特殊情况时, 如特定地区的资源不足, 可采用预先设定好的策略以自动或人工方式对该区域内的载波进行调整、扩容等工作。

(3) 射频系统 (RFS) 。RFS提供了SAS站与卫星之间无线通道, 射频系统采用直径16米的卡塞格伦天线作为信号的发送接收设备, 电波采用圆极化方式工作在C, L波段, 因为系统对功率要求较高, 故采用行波管高功率放大器。RFS系统主要由上下变频器、低噪声放大器、自动频率补偿、信标接收机、功率自动控制系统、天线跟踪控制器等设备组成。信号处理由射频接收、射频发射两部分组成, 接收链路完成接收信号的解调、滤波、放大等处理, 发射链路完成基带信号的调制、变频、功率放大等处理。

(4) 信道单元设备 (CUE) 。CUE是可以容纳通信载波的硬件, 它是一组信道板的集群, 可分为发送、接收信道单元, 每个信道单元可以处理96路物理接收载波或处理32路物理发送载波, 可根据实际并发的通信量来选择CUE设备的数量。该系统负责信道的编码和解码、承载控制、物理帧传输、C RC计算、帧时钟、收集状态和数据记录、控制射频的上下变频器、处理空中接口协议、信息广播、加密和解密、控制链路适配器、无线资源管理等。

(5) 核心网关 (CNGW) 。CNGW是RNS和C N之间的关口, 一方面它通过I P网络连接R NS中的服务器和信道单元, 另一方面通过IP与CN连接。CNGW在R NS和CN两者之间起到了重要的桥梁作用, 它完成了业务的分离与协议转换, 具体就是将来自RNS的电路交换数据和包交换数据业务封装为IP包, 在转发至CN的移动服务交换中心、网关移动交换中心、媒体网关等设备, 反之也如此。

3.2 CN子系统

海事宽带核心网络由UMTS网络单元组成, 与UMTS标准的第四版架构基本一致, 同样将控制面与承载面进行了分离。按业务又分为电路交换CS (Circuit Switch) 域和包交换PS (Packet Switch) 域, 其基本功能是承担系统内的话音、数据处理, 以及与外部网络的交换和路由分配。CN包含了所有的交换和路由单元, 这些单元负责与公共交换电话网PSTN (Public Switched Telephone Network) 及包交换I P网之间建立连接。C S域网络单元负责处理电路交换业务流如话音等, 主要包括了媒体网关MGW (Media Gateway) 、移动交换中心服务器MSC-Ser ver (Mobile Switch Center Server) 、移动交换中心MSC (Mobile Switch Center) 、拜访位置寄存器VLR (Visitor Location Register) 等设备。PS域网络单元负责处理包交换业务处理如上网、多媒体视频等, 主要包括了SGSN (Serving GPRS Supporting Node) 和GGSN (Gateway GPRS Supporting Node) 等设备。其他网络单元设备, 如归属位置寄存器HLR (Home Location Register) 还有鉴权中心AUC (Authentication Center) 等由这两个域共享, 如图5所示。

(1) 归属位置寄存器/鉴权中心 (HLR/AUC) 。H LR是一种用来储存本地用户信息的数据库。登记的内容分为两种:一种是永久性的参数, 如用户号码、移动设备号码、接入优先等级、预定的业务类型等;另一种是暂时性需要随时更新的参数, 即用户当前所处位置的有关参数、补充业务、鉴权参数等, 即使用户漫游到了HLR所服务的区域外, HLR也要登记由该区传送来的位置信息。

AUC的作用是可靠地识别用户的身份, 只允许有权用户接入网络并获得服务。由于要求AUC必须连续访问和更新系统用户记录, 因此AUC一般与HLR处于同一位置。

(2) 设备识别寄存器 (EIR) 。EIR是终端参数的数据库, 用于对移动终端设备的鉴别和监视, 并拒绝非法移动终端进入网络。EIR数据库由国际移动设备识别码表组成。

(3) 移动服务交换中心 (MSC) 与拜访位置寄存器 (VLR) 。MSC是海事宽带CS域的核心部件, 负责处理电路域控制平面信息, 完成呼叫处理和交换控制, 实现移动用户的寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制和计费管理等功能。MSC与其他网络部件协同工作, 实现移动用户位置登记、越区切换、自动漫游、用户鉴权和服务类型控制等功能。

V LR是存储用户位置信息的动态数据库, 当用户漫游进入某个MSC管辖区域时, 必须在MSC相关的VLR中进行登记, 并由VLR分配给该移动用户一个漫游号码。

(4) 网关移动交换中心 (GMSC) 。GMSC是宽带移动网CS域与外部网络之间的网关节点, 主要功能是充当海事宽带网络和陆地网之间的移动关口局, 完成固定用户呼叫移动用户时的路由分析、网间接续、网间结算等重要功能。

(5) 媒体网关服务器 (MGW) 。MGW是UMTS R4版本中新增的网络单元, 用于CS业务。它包括无线网接入网关和中继接入网关, 主要完成各种业务流的接入、传输和转换。实现了CS域控制平面和业务平面的分离。

(6) GPRS服务支持节点 (SGSN) 。SGSN作为核心网分组域设备的重要组成部分, 主要完成分组数据包的路由转发、移动性管理、会话管理、逻辑链路管理、鉴权和加密、话单产生和输出计费等功能。

(7) GPRS网关支持节点 (GGSN) 。GGSN是GPRS网络与外网的分界线, 对外是一台因特网路由器。GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网与其他GGSN和SGSN相连。GGSN主要起到协议转换的作用, 可以把海事宽带网络中的GPRS分组数据包转化成适当的分组数据协议PDP (Packet Data Protocol) 格式并将其发送给相应的分组数据网络。

3.3 DCN子系统

数据通信网络 (DCN) 是海事宽带网络系统专用的综合数据通信网络, 其作为一个业务传送平台, 为整个网络的运行提供支撑和保障, DCN系统是由分布在各地的数据终端设备、数据传输链路、数据交换设备主要是路由器、交换机和防火墙等所构成的网络, 其功能是在网络协议的支持下, 实现数据终端间的数据传输和交换。DCN可分为多个工作区, 按照不同的功能划分为多个硬件区域, 它们分别是核心层区、管理层区、用户层区, 除此之外还包括多吉比特传输隔离区MGT-DMZ (MultiGigabit Tra nsceiver-Demilitarized Zone) 、客户端隔离区Client-DMZ-Gn/Gi接口以及其他接入区, 如图6所示。

(1) 核心层区BTDCN (Backbone Traffic DCN) 的路由器是整个D C N的对外出口, 通过该路由器经香港汇接中心连入Inmarsat骨干网, 同时还提供到各个国家的区域认证系统的接口以及I n t e r n e t出口。核心交换机负责整个系统的核心数据交互。

(2) 信令层区MTDCN (Management Traffic DCN) 由多个防火墙和交换机构成, 负责各系统间的信令和消息的交换与传输, 网管系统、域名服务器、认证服务器等都连接到该区域, 电路交换设备MGW, MSC, 包交换的SGSN, GGSN, RAN系统的控制部分也连到该区域。

(3) 用户层区UTDCN (User Traffic DCN) 也是由多个防火墙和交换机构成, 负责各系统间用户数据的交换与传输, 包交换设备GGSN、SGSN也连接到该区域, RAN的用户数据信息也连接到该区域。

DCN提供统一的网络管理平台, 使国际海事卫星的网络控制中心和本地网络控制系统都能管理DC N设备, 确保在不影响业务流的情况下实现系统平滑升级, 在本地的CS, PS的网络单元间及全球的SAS站间保证可靠的I P路由连接, 确保业务流能传送到全球的其他SAS站。

4结束语

第四代海事卫星接入地面站的系统组成架构清晰简洁, 通信的信令、业务、控制各层面独立增加了系统运行的可靠性。其核心网CN络结构大部分采用了UMTS系统的结构, 功能基本一致。RAN部分因为涉及到海事卫星专用空间接口, 所以这部分的功能结构采用的是海事系统特有的通信接口、协议、设备。DCN系统则是按系统的要求和特点而设计, 遍布整个通信系统, 是整个通信系统的神经网络。SAS接入系统成功构建了卫星高速数据通信的系统架构, 有效地满足了宽带通信的需求, 更为今后海事通信的发展及第5代卫星通信系统的建设奠定了基础。

参考文献

[1]广州杰赛通信规划设计院.WCDMA规划设计手册-2版.北京:人民邮电出版社, 2010.8

刍议第四代移动通信技术 篇9

(1) 4G的产生和演变。第一代通讯技术要以模拟信号为主, 单纯的提供语音通话业务, 没有制定统一的标准;第二代通信技术实现了数字化, 除了有语音通信功能外还具有数据传输的业务, 可以漫游, 主要有GSM和CD-MA;对三代通信技术将无线技术和多媒体技术结合在一起, 能够快速处理声音、图像、视频等数据传输, 提供与互联网连接的服务。从2000年开始, 一些国家就开始对4G技术进行了研究。目标是覆盖全球提供高质量的数据传输业务。 (2) 4G的概念。4G是一个通用的名称, 没有人给它一个具体的定义, 甚至还存在B3G、BEV的叫法。一般来说4G是比3G更畅通的通信系统, 可以在不同的模式中进行通信。可以满足不同用户对无线服务的要求, 移动用户可以选择不同的漫游标准。 (3) 4G的特点。相对现在的通信技术, 未来的4G会有以下特点: (1) 速度快频谱宽。4G传输的速率明显要超过3G, 大部分移动用户数据传输速率在2Mbps, 最低的传输速度在100Mbps。 (2) 多种业务相融合。对于高速ipv6的通信网络, 以移动数据为主, 改变了传统电话业务观念。个人通信、信息系统等业务为一个整体。数据、视频可以通过高带宽的模式进行传播, 所以4G技术也被称为“多媒体移动技术”。 (3) 无缝漫游。4G系统要实现全球统一标准, 就媒体的终端之间就要进行无缝连接, 对不同模式的通信数据要通过无线网、蜂窝移动网、卫星网的介质集中在一起, 实现手机在任何地点都可以进行通讯。

二、4G系统的网络架构

为了满足不同用户对业务的不同需求, 可以将有线和无线技术相融合, 4G通信技术要在IPV6的模式中构成核心网, 集广播电视网、蜂窝移动网、卫星网等固定的网络为一体。针对不同的业务要通过不同的媒体接入到不同网络中, 多媒体要完成数据的转换和融合, 核心网独立各种无线接入技术, 形成一个灵活的可扩展的平台。安全性设计在接入网和核心网可以分两个层次进行。

4G网络可以形成物理层、中间层和应用层三个层次, 物理层的功能是提供网络的接入和路由的选择, 中间层要屏蔽网络结构和网络协议, 面向应用层进行地质转换和安全管理的主要功能。物理层和中间层提供对外访问的接口。实验研究表明开放式的接口可以提供高速的网络服务。可以跨越多个运行商, 大大扩展了网络的服务范围。

三、第四代通信技术的特征

(1) OFDM技术。正交频分复用技术是一种在无线环境下高速传播网络数据, 与3G的CDMA技术有很大的区别。对多载波调制技术的改进, 是4G技术的核心。在无线通讯的环境中, 多普勒效应会对信号产生干扰, OFDM技术是对抗频率抗干扰有效技术在传输领域中进行信号分解, 使各载波进行交互。然后对低速数据进行片段分解, 在载波上进行调制, 使串行通道变成并行通道。使信道变得相对平坦, 减少信号受到信道的影响, 从而减少数据的传播。由于高速数据进行了分解。每个子信道上传输信号要小于带宽, 信号波形间的干扰也会大大减少。 (2) MIMO技术。多输入输出技术是一种分集的技术, 是多天线技术的发展, 它利用天线的两端同时工作, 在扩展通道进行可以提高传播速度。并行工作各个接收天线通过角度扩展减少相关空间。在信道独立是, 信道的传输能力会不断增强, 这样的系统可以在不增加天线的情况下提高带宽。MIMO技术是无线技术领域的重大突破, 发展潜力巨大。在近几年的发展过程中得到了完善。已经广泛的应用到了通信系统, 被认为是现代通信技术的关键技术要点。其优点是可降低干扰、可提高无线信道容量和频谱利用率。 (3) 软件无线电技术。软件无线电技术是改变传统无线终端来设计硬件的核心技术, 强调硬件的配置和升级技术。尽量以简化、开放通用的平台实现软件收发功能。在系统的组成上, 软件无线电硬件包括天线、射频前端、模拟转换器, 数字信号处理。天线的覆盖范围一般比较广, 射频的前端发射变频和滤波功能, 信号在完成转换后就由工作软件来处理。

四、结束语

第四代移动通讯技术是人类有史最复杂的技术工程, 它可以满足人们对通信系统的不同需求。满足人们的个性化需求。要全面实现4G通信技术还有一些技术难题需要解决, 面临着很大的市场压力。一些发达国家也投身在4G的研发工作中, 在不久的将来4G通信技术会得到更好的发展。

参考文献

[1]何琳琳, 杨大成.4G移动通信系统的主要特点和关键技术[J].移动通信, 2013 (2)