概述4G移动通信系统的关键技术

概述4G移动通信系统的关键技术

雷伟焯

广东众由人才服务有限公司肇庆分公司广东肇庆526000

摘要：随着移动通信技术的快速发展，网络被广泛的应用于我们生活各个方面，给人们的生产带来了更多的便利，使人们能够对信息和技术及时的进行了解，但由于3G网络技术还存在着一些不成熟的地方，所以4G网络得以发展起来，其无论是技术还是性能上都更优于3G网络技术的，为通信服务质量的提升起到了极其重要的作用，使快捷、丰富的无线移动通信的实现成为可能。

关键词：第四代移动通信；网络；关键技术

1.4G移动通信技术的概念

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。

2.4G移动通信技术的特点

相对于现有的第三代移动通信技术，4G移动通信系统主要有以下特点：（1）更高的通信速率。3G的数据传输速率可以达到21Mbps；据有关专家预估，4G最高的数据传输率能达到100Mbps。（2）更宽的网络频谱。要想使4G的传输速率达到100Mbps，那么运营商必须在3G网络基础上大幅度的研究和改造，从而使4G在通信带宽上比3G的带宽高出许多。据研究AT&T公司的专家们说，估计每个4G的信道将占有100MHz的频谱，相当于3G的20倍。（3）兼容性能优。4G将实施全球统一的标准，能实现各类计算机、媒体及网络之间的无缝连接，让所有移动通信运营商的用户共享4G服务，真正实现“一部手机，全球通信”。（4）更灵活的通信。4G的终端将不再仅局限于移动电话，任何物品都有可能成为4G的终端，同时，世界上的所有生物如果配备相应的设备，都能成为不同类型的4G终端设备。另外，4G终端除了设计和操作的更加智能化以外，也将根据环境感知来适当地调整终端结构，使整体效能最佳化。（5）多种业务融合。4G将支持更加丰富的移动通信业务，这些业务包括高清晰网络视频会议、高质量图形图像传输、虚拟的现实业务等，使用户无地域限制的获得任何需要的信息服务。它能把个人通信、信息系统、娱乐和广播等行业形成一个整体，更加轻松、方便、安全地向用户提供更多元化的应用与服务。

3.4G移动通信系统的关键技术

4G移动通信系统具有较快的通信速度和宽大的网络频谱，几乎概括了整个信息网络，要想让4G移动通信系统更好的为网络做出贡献，就要对其进行关键技术进行不断地改进和研发。

3.1OFMD

由于高频段的高速移动传输可能会造成某些频率衰减的现象，因此可以通过调制解调来进行控制，在第四代移动通信技术中主要采用OFMD。它主要是将给定的信道进行分割，分为多个正交的子信道，然后对每一个子信道进行载波调制，并实现并行传输，这样虽然整个信道不平坦，但是各个子信道是平坦的，这样就实现了频率的选择性。子信道在进行信号传输时，信号的宽度比信道的带宽小，可以消除波形的干扰。OPMD能对传输负荷进行自适应分配，对整个信道的传输速度进行优化。因此，OPMD技术不仅能够消减载波间的相互干扰，还能防止频率的选择性衰减，频谱的利用率会有很大的提高。

3.2MIMO

MINO技术实现了无线通信的新突破，它是一种对多天线技术的分集，在多天线的收发两端同时工作，实现传输通道的扩展，进而提高传输速率。MINO能够通过对角度的扩展来较少空间的相关性，保证信道之间的相互独立，并且信道的传输能力能够随天线数而线性增加，保证通信能力成倍增加。因此，MINO技术能够降低码间的相互干扰，实现空间的分集，增强频谱的利用效率和信道的容量。它和OFMD是相互补充的。

3.3基于IP的核心网络

第四代移动通信技术的核心是基于IP的核心网络，它能够实现不同网络的无缝联接，对不同的用户提供端对端的服务，并能对不同的用户进行无限接入，兼容性很强。它采用的开放式结构实现了各种接口之间的无碍接入。它能分离核心网络协议、无线接入协议等，还能实现它们之间的兼容，因此使用更加灵活，不会受到接入协议或者方式不同的影响。对于第四代移动通信技术利用地址长度为128位的IPV6协议，解决了地址欠缺的问题。IPV6能对无线和有线地址进行自动的分配和控制，并且服务质量也有了很大的提高，这样网络的管理更加方便、高效、安全。

3.4智能天线技术

智能天线相当于双向天线，主要作用在基地现场，利用固定天线单元来获取方向。智能天线自身携带了一定的电子相关关系进行运作编程，并通过该编程来获取基地与移动塔台之间链路的方向。4G移动通信技术在运用的过程中，要保证无线电信号能够为用户提供定向波束，因而，智能天线技术除了能够避免通信过程中出现的多径衰弱现象，还能够杜绝其他信号的干扰，在信号越区时进行智能切换，真正保障用户接收到正确信号。智能天线技术的出现很好的提高了4G核心网络的实际运行速度与质量，而空分址功能在4G移动通信系统中的应用让网络能够进行空间的划分并获取更多的资源。这样不仅能够保证信号传统的高效性，还能够让信号进行多路传输，满足用户多方面的网络需求。

3.5无线电技术

无线电技术也可以被称之为无线电广播通信技术，是一种用软件架构而成的通信协议，它的主要作用是将通信中的某些硬件功能用软件编程取代，并通过该方式来建立一个无线电通信平台，在这个平台上进行多种通信协议的运行，实现其软件系统的功能性，且在无线电通信平台上能够实现多端口的通信方式。无线电技术的出现很好地解决了4G移动通信系统中用户终端多样化的问题，让不同的用户和能够在同一平台实现交流和互动，同时完美的解决了电脑兼容性的问题，实现多种通行方式的兼容，让信息的传输变得更为便捷化。无线电技术所具有的灵活性、集中性以及模块化水平高等特征也让其在4G移动通信系统中得到了广泛的应用。

3.6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。

3.7切换技术

第四代移动通信的切换技术指的是移动终端设备在不同的通信覆盖区间进行转换时，能够保证信道转变和通信的连接和畅通，这样就需要进行监测、建立和断开相应的链路，实现平滑联接的综合技术。它是移动通信网络实现移动通信的基础，它的组成主要有软件技术和DSP技术，能够实现系统切换的质量和切换效率，并能实现其智能性，因此，在第四代移动通信中应该根据各种终端设备的特点和优势，以软切换为主，实现通信的顺利切换。

3.8多用户检测

第四代移动通信技术能够实现多用户的检测，它通过平衡技术，来消除不同用户中的ISI和MAI，它能够利用多址干扰的所有用户信号来检测单个用户的信号，增强了抗干扰能力，降低了功率控制精度，从而显著提高系统的可用容量。

4结语

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]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

[2]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