淺談4G移動通信技術(shù)
4G移動通信以其優(yōu)于前三代的技術(shù)優(yōu)勢得到人們的普遍認可和青睞而被迅速發(fā)展應(yīng)用，下面是小編搜集整理的一篇探究4G移動通信技術(shù)的論文范文，供大家閱讀參考。
[摘 要]4G即第四代通訊技術(shù)。通信技術(shù)從發(fā)展之日起便被不斷研究應(yīng)用，日新月異，4G移動通信技術(shù)便是通信技術(shù)的又一次革新。相比第一代、第二代、第三代移動通信技術(shù)，4G作為第四代移動通信技術(shù)具有傳輸速率快、智能性高、兼容性好等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用。本文主要介紹4G移動通信的發(fā)展、集中主要的技術(shù)及其技術(shù)特點等。
[關(guān)鍵詞]4G移動通信 關(guān)鍵技術(shù) 無線接入
引言
伴隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，移動通信也得到了迅速的發(fā)展，目前它的應(yīng)用已遍布陸、海、空三大領(lǐng)域。所謂移動通信即指溝通移動用戶與固定點用戶之間或移動用戶之間的一種通信方式。它以其用戶可在通信覆蓋區(qū)域內(nèi)任何位置、任何時間并在可移動的情況下通信，從而極大擴展了實用性，因此被廣泛研究應(yīng)用。目前，在移動通信領(lǐng)域已進行了四代技術(shù)革新。以模擬信號傳輸為基礎(chǔ)的第一代一些通信即1G解決了人們的基本通話需求，所采用的蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了頻率的重復(fù)利用，滿足了在有限的頻率下實現(xiàn)廣大民眾通話的需求。第二代移動通信技術(shù)即2G已數(shù)字信號傳輸為基礎(chǔ)，在改善通信質(zhì)量、提高頻率資源利用率和信道容量的同時還可以進行低速率的數(shù)據(jù)傳輸。第三代移動通信技術(shù)即3G在數(shù)字信號傳輸基礎(chǔ)上進一步提高頻率資源利用率，實現(xiàn)了高質(zhì)量的視頻寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，同時也實現(xiàn)了手機上網(wǎng)和移動計算等。這是移動通信領(lǐng)域一次較大的技術(shù)革新，滿足了不斷發(fā)展的社會人們對通信技術(shù)的不斷需求。在人們?yōu)?G通信技術(shù)取得的成果歡欣時，新一代的移動通信技術(shù)正在不斷醞釀。第四代移動通信技術(shù)即4G在總結(jié)前三代技術(shù)的基礎(chǔ)上又進一步發(fā)展，進一步提高了頻率資源的利用率，同時還具有通信速度快、網(wǎng)絡(luò)頻譜寬、智能性高、兼容性好等優(yōu)點，因此被迅速推廣應(yīng)用。目前這一技術(shù)已被應(yīng)用于社會經(jīng)濟發(fā)展的方方面面，為經(jīng)濟建設(shè)提供了極大幫助。
一、4G的發(fā)展概況
4G移動通信技術(shù)是在進入二十一世紀后在前三代移動通信技術(shù)的基礎(chǔ)上為了進一步提高傳輸速率等而進一步研究發(fā)展起來的。伴隨著3G在2001年開始于日本和韓國投入商用后，3G業(yè)務(wù)快速發(fā)展，各個國家開始快速構(gòu)建3G系統(tǒng)并投入使用，但由于用戶對移動通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高，而3G系統(tǒng)并不能滿足用戶的實際需求，因此國際電信聯(lián)盟(ITU)及各廠商們開始思索4G系統(tǒng)的研究和技術(shù)標(biāo)準制定。
發(fā)展到今天，4G移動通信技術(shù)作為對3G技術(shù)的有力補償，以其更高的數(shù)據(jù)傳輸率和頻譜利用率，更高的安全性、智慧性和靈活性，更高的傳輸質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量而被廣泛推廣應(yīng)用。雖然目前還存在網(wǎng)絡(luò)兼容等問題，但仍會進行不斷研究，使4G系統(tǒng)與無線接入網(wǎng)及IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合，成為一個全IP的網(wǎng)絡(luò)。
二、4G移動通信的幾種關(guān)鍵技術(shù)
4G移動通信技術(shù)的兩個主要目標(biāo)是：一是實現(xiàn)無線通信全球覆蓋，二是提供無縫的高質(zhì)量業(yè)務(wù)。為此，需要研究應(yīng)用各種關(guān)鍵性的技術(shù)來實現(xiàn)這一目標(biāo)。目前應(yīng)用的幾種關(guān)鍵技術(shù)有正交頻分復(fù)用技術(shù)、多輸入多輸出技術(shù)、軟件無線電技術(shù)和基于IP核心網(wǎng)技術(shù)等。
1. 正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)
這一技術(shù)實際上是多載波調(diào)制的一種。OFDM正交頻分復(fù)用技術(shù)的基本思想是將高速串行的數(shù)據(jù)碼流變換成N(通常取偶數(shù))路并行的低速數(shù)據(jù)流，再將這N路低速數(shù)據(jù)流分別調(diào)制到等頻間隔的一組總數(shù)為N的子載波上，并且這組子載波要滿足下交的條件。OFDM技術(shù)的優(yōu)點是可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率;適合高速數(shù)據(jù)傳輸;抗衰落能力強;抗碼間干擾(ISI)能力強。但這一技術(shù)還存在一定的缺點，主要缺點有功率效率不高，對頻偏和相位噪聲比較敏感。
2. 多輸入多輸出技術(shù)(MIMO)
MIMO多輸入多輸出技術(shù)采用在發(fā)射端和接收端分別設(shè)置多副發(fā)射天線和接受天線，通過多發(fā)送天線和多接收天線相結(jié)合來改善每個用戶的通信質(zhì)量或提高通信效率。利用MIMO信道成倍的提高無線信道容量在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍的提高。MIMO技術(shù)實質(zhì)上是為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益�？臻g復(fù)用技術(shù)用以提高信道容量，空間分集則用以提高信道的可靠性，降低信道誤碼率。MIMO技術(shù)的關(guān)鍵是能夠?qū)鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)中存在的多徑衰落影響因素變成對用戶通信性能有力的`增強因素，有效地利用隨機衰落和可能存在的多徑傳播來成倍地提高信息傳輸速率，因此它能夠在不增加所占用的信號帶寬的前提下使無線通信的性能改善幾個數(shù)量級，使得在不同環(huán)境下能夠獲得最佳的傳播性能。
3. 軟件無線電技術(shù)(SDR)
軟件無線電技術(shù)的基本思想是將標(biāo)準化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)過一個通用硬件平臺，利用軟件加載的方式來實現(xiàn)各種類型的無線電通信系統(tǒng)，所有體制和標(biāo)準的更新，以及不同體制之間的兼營，使不同系統(tǒng)和平臺之間的通信兼容，從而實現(xiàn)“無疆界網(wǎng)路”。其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，并盡可能多地用軟件來定義無線功能，各種功能和信號處理都盡可能用軟件實現(xiàn)。其軟件系統(tǒng)包括各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號流變換軟件、信源編碼軟件、信道糾錯編碼軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件等。軟件無線電使得系統(tǒng)具有靈活性和適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)和空中接口。
4. 基于IP核心網(wǎng)技術(shù)
4G的核心網(wǎng)是基于一個全IP的網(wǎng)路，可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)，這是4G通信技術(shù)同已有的移動網(wǎng)絡(luò)相比具有的根本性優(yōu)點。核心網(wǎng)獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。4G的核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu)，能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)，同時核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。采用IP后，所采用的無線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入方式究竟采用何種方式和協(xié)議。
三、4G移動通信的特點
4G移動通信以其優(yōu)于前三代的技術(shù)優(yōu)勢得到人們的普遍認可和青睞而被迅速發(fā)展應(yīng)用。目前4G通信具有以下特征：(1)網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬。相比第三代移動通信技術(shù)來說，第四代移動通信技術(shù)在開發(fā)研制過程中使用和引入許多功能強大的突破性技術(shù)，使無線頻率的使用比第二代和第三代系統(tǒng)有效得多。(2)通信速度更快。人們研究4G通信的最初目的是為了提高蜂窩電話和其他移動終端訪問Internet的速率，因此，4G通信最顯著的特征就是它有更快的無線傳輸速率。根據(jù)研究，第四代移動通信系統(tǒng)的傳輸速率可以達到10M-20Mbps，最高可達100Mbps;(3)通信更加靈活。從嚴格意義上說，4G手機的功能已不能簡單劃歸“電話機”的范疇，因為語音數(shù)據(jù)的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已，因此未來4G手機更應(yīng)該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機從外觀和式樣上會有更驚人的突破，眼鏡、手表等任何一件能看到的物品都有可能成為4G終端。
雖然4G移動通信技術(shù)有上述諸多優(yōu)點，但目前仍存在標(biāo)準多、技術(shù)難、容量受限及設(shè)施更新慢等多種缺陷。所以仍需不斷進行研究來突破現(xiàn)有的技術(shù)局限，使其更好地服務(wù)于人類社會發(fā)展需求。
結(jié)語
4G作為通信技術(shù)領(lǐng)域的又一次重大技術(shù)革新，雖然目前還處于發(fā)展階段，但是這一技術(shù)以其特有的優(yōu)勢被人們迅速認可并獲得廣大青睞。在人們的不斷努力研究下，未來這一技術(shù)必然會不斷突破現(xiàn)有的技術(shù)局限朝著更好的方向發(fā)展。同時，也可能會遇到新的技術(shù)難題，但任何一門創(chuàng)新性技術(shù)必然都是挑戰(zhàn)與機遇共存的，相信這一技術(shù)的未來發(fā)展一定是光明的。
參考文獻
[1]主編.現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2008.
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3.淺析移動4G通信的特點及關(guān)鍵技術(shù)論文