第四代通讯技术

第四代通讯技术（精选9篇）

第四代通讯技术 篇1

第四代移动通讯技术是现代移动通讯领域科技进步的重要成果, 但从我国的实际情况来看, 目前各大电信运营商所主推的第四代移动通讯技术却并非真正意义上的4G技术, 由于部分技术层面的限制, 其所能达到主要通讯指标, 只能定位为3.9G, 要实现真正的4G通讯, 还需要对第四代移动通讯技术的关键技术进行进一步深入的研究, 以期实现技术上的突破。基于此, 本文将从第四代移动通讯技术的含义特点、构架以及关键技术等角度展开分析与探讨。

一、第四代移动通讯技术的含义与特点

(一) 第四代移动通讯技术的含义。第四代移动通信技术是在上一代3G通信技术的基础上通过技术创新与新的科技成果的融合而发展起来的最新一代移动通信技术, 该技术在应用中能够实现远高于上一代3G通信技术的数据传输速度, 按照国际标准所规定的数据传输速度, 4G通信理论上可实现至少2MB/秒的高速数据传输。第四代移动通讯技术不仅继承了3G通讯技术的一系列流行元素, 还更好地融合了WLAN技术的优势, 很大程度上打破了以往移动网络传输对高清、超高清视频图形资源数据的束缚, 大大提高了视频数据传输的稳定性与流畅性, 尽管当前我国在第四代移动通讯技术方面仍存在一系列的难题, 需要通过技术攻关予以突破和完善, 但目前已有越来越多的个人及企业用户体验到了4G通讯所带来的优势与便利, 随着4G通讯技术的不断完善其还将给用户带来更加良好的通讯体验。

(二) 第四代移动通讯技术的特点。

1.高速性。第四代移动通讯技术的首要特点便是其高速性, 主要体现在信息传输的速率方面, 第四代移动通讯技术对信息传输的通道进行了“扩建”, 使信息能够以更高的理想速度进行传播, 不仅能够满足一般用户的日常通讯与信息传输需求, 还能够有效满足高速移动用户的需求, 大大提高通信效率。

2.兼容性。第四代移动通讯技术能够支持跨区域乃至全球性的移动通信业务, 其服务能力相对更强, 同时通过技术的优化也能够支持2G或3G手机连接4G网络, 具有着良好的兼容性, 也能够为用户提供更加个性化甚至定制化的服务。

3.智能性。第四代移动通讯技术与智能化终端设备的结合, 可大大提高移动终端设备的智能化操作水平, 并且能够根据不同用户对通讯服务的实际需求, 利用智能信号处理技术提供有效的服务, 这也使得通讯变得更加便捷与高效, 能够发挥更加优越的应用价值。

二、第四代移动通讯技术的构架

(一) 网络结构。网络结构是第四代移动通讯技术的重要组成结构部分, 也是满足4G用户各种不同的通讯需求的基础。第四代移动通讯技术对于网络的要求较以往各代移动通讯技术都要更高, 不仅要求网络通讯要满足4G通讯标准的速度要求, 还应保障通讯的质量与稳定性, 国际上对于第四代移动通讯技术的网络结构研究早已开始, 至今也仍在不断完善当中, 而当前第四代移动通讯技术的网络结构主要是采用一种多层蜂窝结构, 配合不同的空中接口, 实现各类多媒体业务与用户终端的无缝连接, 并通过智能化网络的智能调节作用, 满足各类通讯环境与条件下的用户需求, 以达到独立平台、多网融合的通讯目标。

(二) 接入系统。第四代移动通讯技术在实际应用中价值的发挥还需要通过完善的接入系统来予以保障, 其接入系统在公共平台的基础上, 通过智能化模式终端的利用, 对多种接入技术进行集合并灵活运用, 从而实现了对不同网络平台的无缝对接, 网络接入更加便捷可靠, 通讯也更加稳定。可以说第四代移动通讯技术的接入系统在结构上并非单一的, 是多种接入技术与接入模式集合的一个有机整体, 对于各种接入模式会根据实际应用中的环境条件, 进行智能的选择, 并通过网络的自适应性频带分配调节实现对通信效果的优化。其主要的接入技术有无线蜂窝移动通信系统、WLAN系统、无线系统、短距离连接系统、卫星系统、STS平流层通信系统、固定无线接入系统以及广播电视接入系统等, 每一种接入技术都有着自己的特点与适用范围, 用户可根据实际需求自由选择接入方式。

(三) 软件系统。在第四代移动通讯技术的构架当中软件系统也发挥着至关重要的作用, 4G通讯技术的相关软件系统不仅在智能化水平上较3G通讯技术有了极大的提高, 其在标准化程度上也得到了更大的加强, 由与新一代通讯技术相适应的软件系统所搭建的公共平台, 能够有效实现对同系统与终端的管理与监控, 并且由于将传统的Client/Server模式更换为了更加先进完善的Web服务模式, 这样也能够更有效地提高网络通讯的流畅性与数据信息的完整性。

三、第四代移动通讯技术的关键技术

(一) 信号处理及传输技术。第四代移动通讯技术的信号处理与传输主要是通过OFDM调制解调技术的应用而实现的, 这一技术在实际应用中具有着传输速率高、频率选择性好、波间干扰小的优势特点, 因此在当前的第四代移动通讯的信号处理与传输中具有着较为广泛的应用, 其能够更有效地保障第四代移动通讯系统运行与服务的安全性与稳定性。

(二) 智能天线技术。智能天线技术也是第四代移动通讯技术中的一项关键技术, 目前广泛应用的智能天线技术由波束网络、波束算法及天线阵三个主要的部分构成, 其之所以称为智能天线, 主要是由于其在应用中能够实现对信号干扰的智能化抑制、自动跟踪, 还能够实现对数字波束的智能化调节, 其智能性是应用价值良好发挥的关键所在。智能天线技术在应用中能够更好地降低干扰影响, 节约系统运行成本, 并能够有效实现对系统容量的提升, 此外, 还能够十分有效地扩大4G通讯信号的覆盖范围, 这也为第四代移动通讯技术的推广创造了更有利的条件。

(三) 多入多出技术。多入多出技术是第四代移动通信系统的关键技术, 它有效地提高了无线系统的容量, 其实质是基于空域和时域联合分集的通信信号处理方法。多入多出技术能够降低码间干扰, 提高空间分集增益, 促进无线信道容量和频谱的利用率。

(四) 软件无线电技术。软件无线电技术是一种较为先进的移动无线电通讯技术, 其主要依靠专门的软件系统进行对电路的相应控制操作, 并利用数字化的信号处理与加载技术, 提高无线通信的质量与稳定性, 能够有效地满足移动终端在不同系统环境下的工作需求。

(五) 调制和信号抗干扰技术。信号干扰是影响通讯质量的重要因素, 在第四代移动通讯技术的应用中, 为保障信号的抗干扰能力, 针对相应的干扰特征, 一种较为有效的智能解调技术被研发出来并得到了良好的应用。该技术除了运用正交频分复用技术和自适应均衡器, 还可以采用TPC、RAKE扩频接受、跳频、FEC等技术来获得良好的信号信噪比。

四、结语

本文首先针对第四代移动通讯技术的含义与特点进行了简单的介绍, 然后围绕第四代移动通讯技术的构架展开了分析, 最后结合现有第四代移动通讯系统的实际对其关键技术进行了探究, 希望能够提高公众对第四代移动通讯技术的理解与认识, 并为第四代移动通讯技术的发展与完善提供一定的帮助, 从而为我国移动通讯技术与电信行业的发展贡献绵薄之力。

摘要：第四代移动通讯技术 (即4G) 是当前移动通讯领域中最为先进一项技术, 随着近几年的不断推广, 已经受到了社会各界的广泛认识与接受, 并且在许多领域中发挥出了积极的价值。第四代移动通讯技术与以往的移动通讯技术相比, 其传输速度得到了极大的加强, 能够为用户提供的服务也更多, 这很好地满足了以往第一、二代, 乃至第三代移动通讯技术所无法满足的用户需求, 因此, 完善4G通讯技术也成为了当前我国移动通讯领域发展的主流趋势。

关键词：第四代移动通讯技术,构架,关键技术

参考文献

[1]李蔚蔚, 童贞理, 何方白.3G与4G关键技术的比较和过渡[J].广东通信技术, 2004, 1

[2]吕江歌, 熊可成, 田建武.第四代移动通信的关键技术探究[J].河南科技, 2013, 14

[3]张淑梅, 李新波.第四代移动通讯技术的构架及其关键技术研究[J].中国新技术新产品, 2014, 12

[4]王博文.浅谈4G网络的技术与国内发展趋势[J].科技致富向导, 2013, 26

第四代通讯技术 篇2

余姚市农技总站

一、发生期

据7月28日残虫虫令调查分析（2令占5.3%，3令、4令占36.8 %，5令、6令占57.9 %），预测第四代棉铃虫产卵高峰在8月17日。

二、发生量

今年第三代棉铃虫为中等发生。据7月底调查，三代平均亩残留虫量98.6条，幅度为0－537.8条（10年为19.2条，幅度为0－57.6条，09年为32.5条，幅度为0－85.2条）。另根据7月份气象因素，用旱温积分指数回归法预测及考虑当前性诱剂和灯下蛾量，预测今年第四代棉铃虫为中等偏重发生。

三、防治意见

1、防治时间: 第一次8月17-18日，以后每隔5－6天一次，连续2－3次。

2、防治对象：棉花

3、农药可任选一种，并交替使用。

（1）20%氯虫苯甲酰胺（康宽）悬浮剂8－15毫升每亩（持效期10天以上）。（2）90%灭多威（万灵）可湿性粉剂10克每亩。（3）15%茚虫威（杜邦安打）悬浮剂4000倍液。（4）1.8%阿维菌素乳油60－80毫升每亩。注意事项：高温期间，注意安全用药。

物联网:影响图书馆的第四代技术 篇3

关键词：物联网 FRID 传感器 感知网

中图分类号：G250.7 文献标识码：A文章编码：1003-6938（2010）02-090-03

Internet Network: the Impact of the Fourth-Generation Technology on Library

Shao Lijuan （Zhejiang College of Constrution，Hangzhou，Zhejiang，311231）

Ye Hongxin （Zhejiang College of Science & Technology，Hangzhou，Zhejiang，310000）

Abstract: Internet Network is the fourth technological change after PC, Internet, wireless communication technology, which is based on the extension and expansion of the Internet.Having been proposed more than 10 years, Internet Network has attracted the highly attention and research of all the countries, and has been successfully applied in many areas. However, the development of Internet Network is facing such issues as formulating standards, the construction of policies and laws, and security system and so on.

Key words: Internet Network；FRID；Sensors；Sensor Network

CLC number：G250.7 Document code：AArticle ID：1003-6938（2010）02-090-03

物联网是继PC、互联网、无线通信技术之后的第四次技术变革, 自1999年提出以来特别是在2009年IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”概念以来，物联网得到各国的高度关注，成为国内外研究的热点。本文陈述了物联网的概念与核心技术，重点对物联网的当前研究进展与应用情况进行了研究，最后提出了发展物联网必须解决的问题。

1 物联网的内涵

1.1 物联网的概念

物联网（The Internet of Things）是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、 全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，是在互联网的基础之上延伸和扩展的一种网络。 ［1 ］

在2005年11月17日突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上国际电信联盟（ITU）发布的《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。 ［2 ］

1.2 相关技术

物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。

（1）RFID。RFID（Radio? Frequency? Identification，射频识别）技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，是目前比较先进的一种非接触识别技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。国内具备完整的RFID生产链条的企业有新大陆和远望谷等。

（2）传感器。传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。通常由敏感元件和转换元件组成。国际电工委员会(IEC: International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。传感器领域内国际顶尖厂商包括Honeywell、BOSCH、OMRON、Frost&Sullivan等，国内有中科院上海微系统所（国内唯一微纳传感网研究所）、沈阳市传感技术研究所等。

（3）智能芯片。智能芯片是具备人性化思维行为的智能电子器件。物联网所需智能识别芯片技术主要掌握在NXP（Philips）、TI（德州仪器）、Infineon（英飞凌）等厂商手中，国内涉足的企业包括大唐微电子、同方微电子、华虹NEC等。

（4）无线传输网络。无线传输网络包括设备商和运营商两类。前者有中兴通讯、烽火通信、武汉凡谷等通信设备企业；后者主要包括中国移动、中国联通和中国电信三大运营商。 ［3 ］

2 物联网的应用与研究

2.1 物联网的研究研究进展

（1） 国外对物联网的研究

美国很多大学在无线传感器网络方面开展了大量工作。如加州大学洛杉矶分校的CENS(CenterforEmbeddedNetworkedSensing)实验室、WINS(WirelessIntegratedNetworkSensors)实验室、NESL(NetworkedandEmbeddedSystemsLaboratory)实验室、LECS(LaboratoryforEmbed-dedCollaborativeSystems)实验室、IRL(InternetResearchLab)等。另外，麻省理工学院获得了DARPA的支持，从事着极低功耗的无线传感器网络方面的研究；奥本大学也获得DARPA支持，从事了大量关于自组织传感器网络方面的研究，并完成了一些实验系统的研制；宾汉顿大学计算机系统研究实验室在移动自组织网络协议、传感器网络系统的应用层设计等方面做了很多研究工作；州立克利夫兰大学(俄亥俄州)的移动计算实验室在基于IP的移动网络和自组织网络方面结合无线传感器网络技术进行了研究。此外新加坡国立大学的无线传感器网络实验室等也开展了无线传感器网络方面的研究。

除了高校和科研院所之外，国外的各大知名企业也都先后参与开展了无线传感器网络的研究。克尔斯博公司是国际上率先进行无线传感器网络研究的先驱之一，旗下的无线传感器网络硬件产品众多(包括IRIS，MicaZ，Imote2，TelosB，Cricket等)，为全球超过2000所高校以及上千家大型公司提供无线传感器解决方案。目前Crossbow公司与软件巨头微软、传感器设备巨头霍尼韦尔、硬件设备制造商英特尔、网络设备制造巨头、著名高校加州大学伯克利分校等都建立了合作关系。此外德州仪器、微处理器制造商Atmel等也都在传感器网络领域投入极大的资金和科研力量。 ［4 ］

（2）国内对物联网的研究

我国的物联网核心传感网技术研发水平处于世界前列，也是标准主导国之一，专利拥有量高，是目前能够实现物联网完整产业链的国家之一。但物联网技术是一项综合性的技术，是一项系统，目前国内还没有哪家公司可以全面负责物联网的整个系统规划和建设，虽然理论上的研究已经在各行各业展开，而实际应用还仅局限于行业内部。

目前，国内对物联网的研究主要有中科院、企业和高校等研究机构。无锡微纳传感网工程技术研发中心是中科院主要的物联网研究中心，也是国内目前研究物联网的核心单位。目前已在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展，拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。 ［5 ］企业方面：2009年10月24日，在中国第四届中国民营科技企业博览会上，西安优势微电子公司宣布攻克了物联网核心技术的第一颗物联网中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功。这是中国第一颗完全自主知识产权的2.4GHz超低功耗射频可编程片上系统(PSoC)，采用0.18μm数字CMOS工艺，集无线射频收发、数字基带、数据处理、电源管理于一体，具有无线通信、无线组网、无线传感、无线控制、数据处理等能力，是目前同类芯片中集成度最高、静态功耗最小的低功耗RFIC产品。 ［6 ］可以满足各种条件下无线传感网、有源RFID等物联网应用的特殊需要。

高校方面：2009年9月10日，全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。 ［7］ 南京邮电大学也及时调整科研机构和专业设置，新成立了物联网与传感网研究院、物联网学院。南邮的“无线传感器网络研究中心”实验室，一些“物联网”产品已经初见雏形。此外，南邮还有系列举措推进物联网建设的研究：如设立物联网专项科研项目，鼓励教师积极参与物联网建设的研究；启动“智慧南邮”平台建设，在校园内建设物联网示范区等。北京邮电大学2009年也与“感知中国”的中心无锡市就传感网技术研究和产业发展签署合作协议， ［8 ］合作建设研究院，围绕传感网，涉及光通信、无线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术领域展开研究，此外，相关的应用技术研究、科研成果转化和产业化推广工作也同时纳入议程。

2.2 物联网的应用

（1）物联网的应用概述

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。如在公共安全方面，2009年，无锡传感网中心的传感器产品在上海浦东国际机场和上海世博会被成功应用，首批价值1500万元的传感安全防护设备销售成功，这套设备由10万个微小的传感器组成，散布在墙头墙角墙面和周围道路上。传感器能根据声音、图像、震动频率等信息分析判断，爬上墙的究竟是人还是其它动物。多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。由于效率高于美国和以色列的防入侵产品，国家民航总局正式发文要求，全国民用机场都要采用国产传感网防入侵系统。 ［9 ］

（2）物联网在图书馆的应用

目前。已经有新加坡、澳大利亚、印度、荷兰和马来西亚等10余个国家的近100家机构在图书馆自动管理系统中采用了无线射频识别技术。新加坡国立图书馆在世界上第一个实行了“射频识别”(RFID)系统，图书馆内的每本书上都有RFID标签。新加坡国家图书管理局(NLB)为210万图书馆会员服务，是数字化接人的先锋。在新加坡国家图书馆，借书和还书都是自助的。借书时只要把身份证或借书卡插进读卡器里，再把要借的书在扫描器上放一下就可以了。还书过程更简单，只要把书投进还书口，传送设备就自动把书送到书库。同样通过扫描装置，工作人员也能迅速知道书的类别和位置以进行分拣。因为在每本书的封底贴有一个标签，标签里的金属线圈储存着图书的基本信息，扫描器会向线圈发送微弱的无线电波，线圈则将信息反馈给扫描器，这样瞬间就能完成信息交换和识别。

在国内，2006年7月正式对外开放的深圳图书馆新馆是中国最大的RFID项目和国内第一家全面使用RFID设备的图书馆，从文献的采访、分编、加工到流通、典藏和读者证卡，RFID标签和阅读器已经完全取代了原有的条码、磁条等传统设备。深圳图书馆RFID技术的应用涉及三个层面的内容：第一是引进了RFID技术及设备；第二是将其创新性地应用于图书馆业务领域，比如与图书馆数字化系统的接口、兼容及应用延伸等课题上进行了积极的探索，填补了空白；第三则是独立创新开发了架位标识、文献定位导航和智能分拣书车并投入应用。这些应用和创新，解决了图书馆事业发展和业务工作中面临的共同难题，为RHD技术在图书馆的普及应用及深度开发展示了广阔前景。 ［10 ］

3 物联网需要解决的问题

3.1 政策法规建设

物联网的发展牵涉到多个行业与产业，需要多种力量的整合。这就需要国家的产业政策和立法走在前面，制定出适合物联网发展的政策和法规，保证行业的正常发展。对于复杂的物联网，必须要有政府的政策支持，政府必须要有专门人和专门的机构来研究和协调，物联网才能有真正意义的发展，否则，它只能小有成就，而不会大有作为。另外，在物联网中，射频识别技术是一个很重要的技术。在射频识别系统中，标签有可能预先被嵌入任何物品中，比如人们的日常生活物品中，但由于该物品（比如衣物）的拥有者，不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子标签以及自身可能不受控制的被扫描、定位和追踪，这势必会使个人的隐私问题受到侵犯。因此，如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。而且，这不仅仅是一个技术问题，还涉及到政治和法律问题。这个问题必须引起高度重视并从技术上和法律上予以解决。造成侵犯个人隐私问题的关键在于射频识别标签的基本功能：任意一个标签的标识（ID）或识别码都能在远程被任意的扫描，且标签自动地，不加区别地回应阅读器的指令并将其所存储的信息传输给阅读器。这一特性可用来追踪和定位某个特定用户或物品，从而获得相关的隐私信息。这就带来了如何确保嵌入有标签的物品的持有者个人隐私不受侵犯的问题。

3.2 技术标准的制定

物联网发展过程中，传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现，可能会采用不同的技术方案。如果各个技术没有具体可行的标准依据，那就会出现各专用网相互无法连通联网，不能形成规模经济，不能形成整合的商业模式，也不能降低研发成本。因此，尽快统一技术标准，形成一个管理机制是物联网必须面对的问题。

3.3 管理平台建设

如果没有一个庞大的网络体系，不能进行管理和整合，那这个物联网络就没有意义。各自为政的结果一定是效率低，成本高，很难发展起来，也很难起到效果。因此，建立一个全国性的，庞大的，综合的业务管理平台，把各种传感信息进行收集，进行分门别类的管理，进行有指向性的传输，也是物联网发展中面临的另一个问题。

3.4 安全体系的建设

物联网目前的传感技术主要是RFID，植入这个芯片的产品，是有可能被任何人进行感知的，它对于产品的主人而言，有这样的一个体系，可以方便的进行管理。但是，它也存在着一个巨大的问题，其他人也能进行感知，比如产品的竞争对手，那么如何做到在感知、传输、应用过程中，这些有价值的信息可以为我所用，却不被别人所用，尤其不被竞争对手所用。这就需要一套强大的安全体系。尽管目前来说会有什么具体的安全问题出现、如何应对这些安全问题并不清晰，但是这些问题一定值得注意。

4 结语

物联网的发展，是以移动技术为代表的普适计算和泛在网络发展的结果，带动的不仅仅是技术进步，而是通过应用创新进一步带动经济社会形态、创新形态的变革，塑造了知识社会的流体特性，推动面向知识社会的下一代创新（创新2.0）形态的形成。 ［11 ］有研究机构预计10年内物联网就可能大规模普及，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，其产业要比互联网大30倍。但从目前的发展水平来看，物联网的发展仍存在瓶颈，需要各界的努力实现RFID高端芯片等核心领域的产业化、打破国外对高端产品的垄断，实现物联网的快速发展。

参考文献：

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［2］国际电信联盟ITU互联网报告：物联网［EB/OL］.［2010

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［3］物联网相关概念［EB/OL］.［2010-02-10］.http://bbs.vsha

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［4］赛迪顾问王坤介绍国内外物联网技术研究进展［EB/O

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［5］访中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心主任刘海涛［EB/OL］.［2010-02-10］.http://luochuan.678114.com/Html/News/IT/20091216AA1A59C8_5.htm.

［6］中国首颗物联网核心芯片“唐芯一号”亮相西安［EB/OL］.［2010-02-10］.http://www.esmchina.com/ART_8800

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［7］神奇物联网，大步走近我们的生活——在宁探访全国高校首家物联网研究院［EB/OL］.［2010-02-10］.http://202.119.236.102/s/1/t/1/a/4632/info.jspy.

［8］物联网在中国：运营商成物联网应用先锋［EB/OL］.［2010

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［9］物联网成今年中国市场十大战略性技术［EB/OL］.［2010-03-24］. http://www.pcpop.com/doc/0/511/511979.shtml.

［10］物联网在图书馆中的应用［EB/OL］.［2010-02-10］.

http://m2m.wuxi.gov.cn/wlwcy/yyfa/479219.shtml.

［11］移动政务研讨会探讨知识社会条件下的创新2.0模式［EB/OL］.［2010-02-25］.http://www.ccwresearch.com.cn/store/article_content.asp?articleId=35241&Columnid

=434.

第四代通讯技术 篇4

第四代移动通讯技术包括广带无线局域网、移动广带系统和互操作广播网络, 其广带接入和分布的网络具有不低于2MB/s的非对称数据传输能力, 对用户能够提供150MB/s的高质量观影服务, 首次实现三维图像的高质量传输, 它还能提供信息之外的定位和定时、数据采集以及远程控制等综合功能。

第四代移动通讯技术的关键在于超出3G网络数据传输速率, 提供更高速和更稳定的通讯技术。在国际标准下第四代移动通讯技术应该提供不低于2MB/s的数据量, 融移动3G技术的特点与当下流行的WLAN技术热点为一体, 通过移动网络来进行视频图像的高清传输, 满足用户对于网络传输速度和质量上的要求。在第四代移动通讯技术的概念发布之后, 很多用户担心因为其性能高而产生高额的费用, 官方指出第四代移动通讯技术不需要移动通信运营商支出额外的网络建设费用, 因为其更新主要集中于核心的服务器上, 所以无需用户过多的承担网络建设费用, 其消费水平与3G网络相当。在无线上网方面, 4G可能比一般的固定宽带网络费用更低, 由于其计费方式灵活, 可以根据用户的需要和使用频率来制定灵活的收费方法。

2 第四代移动通讯技术的构架

2.1 网络结构

在第四代移动通讯技术中, 其最根本的任务在于能够接受到终端的呼叫并在多个运行平台间建立最为有效的通信路径, 对其进行实时的定位跟踪。第四代移动通讯网络必须保证数据传输的速度和质量, 形成良好的无缝连接, 其采用多层的蜂窝结构, 通过不同的空中接口, 由多个业务供应商来提供不同的多媒体业务。它能形成个人通讯、广播、娱乐等业务的无缝连接使之成为一个整体来满足用户的需要, 高度智能化的网络具有良好的重构性和尺度可变性以满足不同环境下不同用户的通信需求, 以独立的软件平台实现多网融合。

2.2 接入系统

第四代移动通讯技术的网络接入系统基于公共平台, 采取智能化模式终端, 通过各种接入技术来实现各种网络平台间的无缝连接, 这是与以往移动通讯技术最显著的不同。第四代移动通讯技术基于一个公共平台来优化其运作方式以实现用户需求, 当多模式终端接入系统时, 网络会通过自适应的分配频带来提供最优化的路由, 从而产生最佳的通信效果。其接入技术主要包括无线蜂窝移动通信系统、WLAN系统、无线系统、短距离连接系统、卫星系统、STS平流层通信系统、固定无线接入系统以及广播电视接入系统等。不同的接入技术针对的是不同的通信业务, 其对接入技术也进行了分层, 例如主要由2G、3G通信组织的蜂窝层, 其服务覆盖的面积较大;由WLAN网络组织的热点小区层, 其移动数据传播的速度快, 但受一定的地域局限, 等等。

2.3 软件系统

第四代移动通讯技术在软件系统方面较以前提升了其标准化和智能化, 软件系统的主要任务在于为不同的通讯系统和终端应用软件创建一个公共的软件平台, 并通过这一平台来实现对不同系统和终端的管理与监控。软件系统会逐步采用Web服务模式来取代Client/Server模式来保障通信网络的正常工作和数据的完整性等等。树立一个具有统一性的软件标准与互联协议, 是第四代移动通讯技术的关键所在。

3 第四代移动通讯技术的关键技术

3.1 软件无线电技术

在第四代移动通讯技术中, 软件无线电技术作为其核心技术之一对第四代移动通讯技术的发展起着重要的作用。软件无线电技术通过将标准化的硬件模块在公共的软件平台上加载相应的应用软件来实现无线通信系统功能, 还能将A/D、D/A转换器最近距离靠近射频天线RF前端, 通过软件系统定义信令规则和调制解调算法规则等, 实现了多通路、多层次、多模式的无线通信平台, 使得第四代移动通信的终端能够在多个系统之间漫游。

3.2 定位技术

定位技术指的是移动终端位置的测量方法与计算方法, 它主要有三种方式:移动终端定位、移动网络定位或混合定位。在第四代移动通讯技术中, 移动终端的定位和跟踪能够基于移动终端在不同平台间的通信, 有效实现移动终端在不同平台通信的无缝连接, 并为通信过程的质量和速率提供保障。

3.3 OFDM调制技术

与第三代无线通信技术不同, 第四代无线通信系统的核心由CDMA技术变为OFDM调制技术, 这种技术将信道分为若干正交子信道, 把高速数据信号转化成为并行的低速子数据流并调制到每个子信道上进行传输, 这样一来有利于减少子信道间的相互干扰, 最大程度上消除符号间的干扰, 实现无线环境下的高速传输。

3.4 智能天线技术

智能天线具有减小噪音、智能处理时空处理算法形成的数字波束以及自动跟踪信号源等作用, 通过多波束或者自适应阵列天线在同一个扇区中来固定多个波速, 以自适应阵列中的多个天线接收加权信号来使得信噪比最佳。与传统的移动通信技术不同, 职能天线技术能够提供较高的天线增益和相应倍数的分集增益, 是第四代无线通信技术中的关键技术。

3.5 调制和信号抗干扰技术

调制和信号抗干扰技术指的是在高频段进行高速移动通信是会产生选频衰减现象, 为提高信号的抗干扰能力而研究出的智能解调技术。除了运用正交频分复用技术和自适应均衡器, 还可以采用TPC、RAKE扩频接受、跳频、FEC等技术来获得良好的信号信噪比。

4 结论

随着新技术的不断发展和新需求的不断提出, 在未来的日子里, 第四代移动通讯技术必然会取代第三代移动通信技术成为未来移动通信领域的主导。尽管第四代移动通讯技术有着很多的优点, 但是其发展过程中会受到各种条件的制约, 这就需要我国重视发展新一代移动通信技术的研究, 振兴民族信息产业, 从而缩小我国科学技术与发达国家之间的距离, 使得第四代移动通信技术给人们带来良好而舒适的使用体验。

参考文献

[1]李蔚蔚, 童贞理, 何方白, 等.3G与4G关键技术的比较和过渡[J].广东通信技术, 2009, 24 (1) .

[2]吕江歌, 熊可成, 田建武, 等.第四代移动通信的关键技术探究[J].河南科技, 2013 (14) .

[3]黄英新.4G移动通信关键技术与面临的问题[J].科技致富向导, 2013 (21) .

刍议第四代移动通信技术 篇5

(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)

第四代通讯技术 篇6

移动通信技术飞速发展,已经历了3个主要发展阶段。第一代起源于20世纪80年代,主要采用模拟和频分多址(FDMA)技术。第二代(2G)起源于90年代初期,主要采用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术。第三代移动通信系统(3G)可以提供更宽的频带,不仅传输话音,还能传输高速数据,从而提供快捷方便的无线应用。今日,3G通讯的技术标准与规范已进入商业用途。然而到目前为主,在应用上也发现3G通信的许多缺点,例如缺乏全球统一的标准。3G所採用的语音交换架构仍承袭了2G的“电路交换模式”(Circuit Switch Mode).而非採用纯IP方式,也因此容易受到多用户的干扰,导致传输速率无法大幅提高,因此第四代移动通信系统(4G)的研究势在必行。

2 第四代移动通信技术的定义及特点

2.1 第四代移动通信技术的定义

第四代移动通信技术可称为广带(Broadband)接入和分布网络,具有非对称超过2Mb/s的数据传输能力,对全速移动用户能提供150Mb/s的高质量影像服务,将首次实现三维图像的高质量传输。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(基于地面和卫星系统),集成不同模式的无线通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。其广带无线局域网(WLAN)能与B-ISDN和ATM兼容,实现广带多媒体通信,形成综合广带通信网(IBCN),他还能提供信息之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。

2.2 4G通讯技术应该具备以下的特点

(1)更大传输频宽。对大范围高速移动的使用者(最高250km/h)频宽需求为2Mbps,中速移动的使用者(60km/h)频宽需求为20Mbps,低速移动或室内静止的使用者频宽需求为100Mbps;(2)更高储存容量。由于传输频宽增大,因此资料储存容量至少需求为3G系统的10倍以上;(3)更高相容性。4G通信技术必须具备向下相容、开放介面、全球漫游、与网路互联、多元终端应用等,并能从3G通信技术平稳过渡至4G;(4)不同系统的无缝连接。行动使用者在移动中,特别是高速移动,也都能顺利使用通信系统,并在不同系统间进行无缝转换(Seamless Transitions),传送高速多媒体资料等;(5)高度智慧化网路系统。4G网路必须是高度智慧、能随状况自行调整的网路系统,它须具备良好的弹性以满足不同环境与不同用户的通信需求;(6)整合性的便利服务。4G系统将个人通信、资讯传输、广播服务与多媒体娱乐等各项应用整合,提供更为广泛、便利、安全与个性化的服务。

综上所述,4G移动通信其技术主要是能够在各终端产品间发送、接收来自另一端的信号,并在多个不同的网路系统、平台与无线通讯介面之间找到最快速与最有效率的通信路径,以进行最即时的传输、接收与定位等动作。

3 4G的关键技术

3.1 OFDM正交频率多重分割技术

OFDM技术实际上是M CM(Multi-C arrier Modulation,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(ICI)。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。由于OFDM技术由于具备上述特点,是对高速数据传输的一种潜在的解决方案,因此被公认为4G的核心技术之一。

3.2 SDR软体无线电技术

软件无线电(Software Defined Radio),是一种通讯装置,其实体层至更高阶通讯协定层的作业主要是由软体定义,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。即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。软体无线电技术能够将类比讯号的数位化过程尽可能与天线的距离接近,即让A/D及D/A转换器尽可能靠近RF前端,并利用DSP进行通道分离、调变解调变,以及通道编解码等工作。透过建立无线电通讯平台,并于平台上运作各种软体系统,如此可以实现多通道、多层次与多模式的无线通讯。其核心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,从而使得无线电台的功能尽可能地用软件来定义和实现。软件无线电是一种基于数字信号处理(DSP)芯片以软件为核心的崭新的无线通信体系结构。软体无线电技术可让单一行动终端装置在不同系统和平台间畅行无阻。

3.3 SA智能天线技术

智能天线是波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。多波束天线在一个扇区中使用多个固定波束,而在自适应阵列中,多个天线的接收信号被加权并且合成在一起使信噪比达到最大。智能天线基本工作原理是根据信号来波的方向自适应地调整方向图,跟踪强信号,减少或抵消干扰信号。智能天线的核心是智能算法,而算法决定电路实现的复杂程度和瞬时响应速率,因此需要选择较好算法实现波束的智能控制。智能型天线具备两项特点:一是充份利用讯号的空间方向性,藉由指向性天线加强讯号接收强度,并同时消除干扰;另一特点在于利用丰富的空间通道特性,藉由发射及接收多天线提供空间分集或提高传输速率。智慧型天线是因应新一代无线通讯系统,提供高速、多元、高品质、高频谱效率及低耗电等需求之关键技术之一,当然也是极具潜力的发展领域,目前全球许多先进的通讯厂商与国家都已投入大量经费与人力研发智慧型天线相关技术。智慧型天线对于覆盖面积、系统容量与讯号品质的提升有极为显着的效果,对于未来4G无线通讯技术的系统容量提升、传输速率提高及链路品质强化等要求,将会有其重要的应用价值。

3.4 IPv6协议技术

IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写,其中Internet Protocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF(互联网工程任务组,Internet Engineering Task Force)设计的用于替代现行版本IP协议(IPv4)的下一代IP协议。IPv6是为了解决IPv4所存在的一些问题和不足而提出的,同时它还在许多方面提出了改进,例如路由方面、自动配置方面。经过一个较长的IPv4和IPv6共存的时期,IPv6最终会完全取代IPv4。因此IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。IPv6与IPv4技术相比具有很到的优越性,主要表现在以下几个方面:(1)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。(2)自动控制。IPv6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的方式。无状态地址自动配置方式是获得地址的关键。在这种方式下,需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制获得一个局部连接地址。一旦得到这个地址之后,它使用另一种即插即用的机制,在没有任何人工干预的情况下,获得一个全球惟一的路由地址。(3)服务质量。服务质量(QoS)包含几个方面的内容。从协议的角度看,IPv6与目前的IPv4提供相同的QoS,但是IPv6的优点体现在能提供不同的服务。IPv6报头中新增加的字段“流标志”,有了这个20位长的字段,在传输过程中,中国的各节点就可以识别和分开处理任何IP地址流。(4)移动性。移动IPv6(MIPv6)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家乡地址(home address),这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。当设备在家乡以外的地方使用时,通过一个转交地址(care-of address)来提供移动节点当前的位置信息。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。

3.5 MIMO多重输入与多重输出技术

MIMO (Multiple-Input MultipleOutput;多重输入与多重输出)技术是近年来热门的无线通讯技术之一,其最主要特色是可以大幅提昇资料的传输速率。传统的SISO (Single-input single-output)技术以单一天线进行传输,而MIMO技术则是透过增加天线数量以达到提高传输速度之效果。MIMO技术则是利用多组天线(通常为三组天线)同时传送、接收资料并合成讯号,因此不仅衰减过的讯号也可以达成传输的目的,也可以保持一定的传输速率。同时MIMO还可以利用环境中的反射波来组合讯号,因此就算是处于障碍物多的环境也能拥有稳定快速的讯号传输。MIMO技术的特性就是在相同时间内,能在相同的无线电通道内传输和接收两个或多个不同的数据串流,因此系统在每个讯息通道内传送的数据率将能提高两倍以上。尽管MIMO在架构和运算上需要更多复杂的演算法、复杂的架构和更高的数据处理能力。但随着MIMO技术渐渐运用于更多无线技术中,预计MIMO技术将大幅改变未来十年的无线电产业,例如4G蜂巢式网路、WLAN、WiBro、WiMAX与802.20等无线技术。

4 结语

由于4G与1～3G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,4G将成为行业关注的焦点。虽然目前已可见到4G在发展与往后实际应用上所以面临的问题,但是市场不变的趋势是,新技术和新需求将不断出现,有朝一日4G必然会取代3G,成为新一代行动通讯的主流技术。

摘要：移动通信技术飞速发展,第四代移动通信技术----4G技术已经在开始应用。4G采用OFDM正交频率多重分割等先进技术,必将成为新一代行动通讯的主流技术。

浅析第四代移动通信关键技术 篇7

关键词：4G,移动通信,OFDM,软件无线电,IPV6

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概念通信技术特点

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。

3 4G概念通信关键技术探讨

3.1 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:

3.1.1 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。

3.1.2 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。

3.1.3 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。

3.1.4 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。

3.2 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。

3.3 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。

3.4 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。

3.5 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。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。软件无线电强调以开放性最简硬件为通用平台,尽可能地用可升级、可重配置的不同应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。

4 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[M].长沙:国防科技大学出版社,2012.

浅析第四代移动通信关键技术 篇8

1、4G系统的概念

第四代移动通信技术的概念可称为广带 (Broadband) 接入和分布网络, 具有非对称超过2Mb/s的数据传输能力, 对全速移动用户能提供150Mb/s的高质量影像服务, 将首次实现三维图像的高质量传输。其主要特点是: (1) 通信速度提高, 数据传输速率超过UMTS, 上网速率从2Mb/s提高到100Mb/s。 (2) 以移动数据为主, 面向因特网大范围覆盖高速移动通信网络, 改变了以传统移动电话业务为主设计移动通信网络的设计观念。 (3) 采用多天线或分布天线的系统结构及终端形式, 支持手机互助功能, 采用可穿戴无线电、可下载无线电等新技术。 (4) 发射功率比现有移动通信系统降低10~100倍, 能够较好地解决电磁干扰问题。 (5) 支持更为丰富的移动通信业务, 包括高分辨率实时图像业务、会议电视虚拟现实业务等, 使用户在任何地方可以获得任何所需的信息服务, 且服务质量得到保证。 (6) 多种业务的完整融合。

2、4G的关键技术

2.1 OFDM (正交频分复用)

OFDM技术实际上是MCM (Multi-Carrier Modulation, 多载波调制) 的一种。该技术之所以越来越备受关注, 是因为OFDM有很多独特的优点: (1) 频谱利用率很高, 频谱效率比串行系统高近一倍。 (2) 抗衰落能力强。 (3) 适合高速数据传输。 (4) 抗码间干扰 (ISI) 能力强。当然:OFDM也有其缺点, 例如:对频偏和相位噪声比较敏感。功率峰值与均值比 (PAPR) 大, 导致射频放大器的功率效率较低。负载算法和自适应调制技术会增加系统复杂度等。

2.2 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。即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。该技术具有以下一些特点: (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;可通过软件工具来扩展业务、分析无线通信环境、定义所需增强的业务和实时环境测试, 升级便捷。 (2) 集中性。多个信道享有共同的射频前端与宽带A/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。

2.3 智能天线

智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。多波束天线在一个扇区中使用多个固定波束, 而在自适应阵列中, 多个天线的接收信号被加权并且合成在一起使信噪比达到最大。与固定波束天线相比, 天线阵列的优点是除了提供高的天线增益外, 还能提供相应倍数的分集增益。但是它们要求每个天线有一个接收机, 还能提供相应倍数的分集增益。

智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能, 因此其势必会成为4G系统的关键技术。智能天线的核心是智能的算法, 而算法决定电路实现的复杂程度和瞬时响应速率, 因此需要选择较好算法实现波束的智能控制。

2.4 IPv6技术

4G通信系统选择了采用基于IP的全分组的方式传送数据流, 因此IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。选择IPv6协议主要基于以下几点的考虑:

(1) 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。

(2) 自动控制。IPv6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的方式。无状态地址自动配置方式是获得地址的关键。在这种方式下, 需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制获得一个局部连接地址。一旦得到这个地址之后, 它使用另一种即插即用的机制, 在没有任何人工干预的情况下, 获得一个全球惟一的路由地址。有状态配置机制, 如DHCP (动态主机配置协议) , 需要一个额外的服务器, 因此也需要很多额外的操作和维护。

(3) 服务质量。服务质量 (Qo S) 包含几个方面的内容。从协议的角度看, IPv6与目前的IPv4提供相同的Qo S, 但是IPv6的优点体现在能提供不同的服务。这些优点来自于IPv6报头中新增加的字段"流标志"。有了这个20位长的字段, 在传输过程中, 中国的各节点就可以识别和分开处理任何IP地址流。

(4) 移动性。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家乡地址, 这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。当设备在家乡以外的地方使用时, 通过一个转交地址来提供移动节点当前的位置信息。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。在家乡以外的地方, 移动设备传送数据包时, 通常在IPv6报头中将转交地址作为源地址。

3、展望

4G系统与旧有系统相比较, 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, 因此, 必将为未来的经济生活带来更大的改变, 4G系统也将会有更好的发展空间。

摘要：文章首先描述了第四代移动通信系统的产生背景以及特点, 然后详细介绍了第四代移动通信系统的五大关键技术, 最后对第四代移动通信系统的发展进行了展望。

第四代移动通信系统关键技术研究 篇9

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