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4G移動(dòng)通信技術(shù)展望論文
【摘要】4G移動(dòng)通信系統的主要優(yōu)勢介紹，4G系統網(wǎng)絡(luò )結構和關(guān)鍵技術(shù)的研究，最后介紹對未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)的展望。
【關(guān)鍵詞】4G；移動(dòng)通信；網(wǎng)絡(luò )結構；正交頻分復用
14G移動(dòng)通信系統的優(yōu)勢
4G是the4thGenerationcommunicationsystem的縮寫(xiě)，指第四代移動(dòng)通信系統，第三代無(wú)線(xiàn)通信與互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信相結合的第三代通信系統。它是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，其圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度與高清電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳速度也達到了20Mbps，并能夠滿(mǎn)足用戶(hù)對于無(wú)線(xiàn)服務(wù)的所有要求。
1.14G無(wú)線(xiàn)通信能夠實(shí)現的目標
4G無(wú)線(xiàn)通信可以提供更高的傳輸速率（室內的傳輸速率為100Mbps-1Gbps,室外的傳輸速率為數十至數百Mbps，信道射頻帶寬為數十MHz,頻譜效率為幾到數十bps/Hz）；支持更高的終端移動(dòng)速度（250km/h）；全IP網(wǎng)絡(luò )架構、承載與控制分離；提供無(wú)處不在的服務(wù)、異構網(wǎng)絡(luò )協(xié)同；提供更為豐富的分組多媒體業(yè)務(wù)。
1.24G的主要優(yōu)勢
通信速度更快，第四代通信系統理論上達到100Mbps傳輸無(wú)線(xiàn)信息；網(wǎng)絡(luò )頻譜更寬，每個(gè)4G信道占有100MHz的頻譜；通信更加靈活，4G通信不僅可以隨時(shí)隨地通信，而且能夠雙線(xiàn)下載、傳遞資料、圖片、影像等；智能性能更高，4G通信終端的不但設備設計和操作更具智能化，而且可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )購票、電視直播等功能；兼容性能更平滑，現有通信用戶(hù)能夠在投資更好的情況下輕易的過(guò)渡到4G通信；提供各種增值服務(wù)，4G采用正交頻分復用技術(shù)，這樣人們可以實(shí)現無(wú)線(xiàn)區域環(huán)路（WLL）、數字音訊廣播（DAB）等方面的無(wú)線(xiàn)增值服務(wù)；實(shí)現更高質(zhì)量的多媒體通信，4G能夠將語(yǔ)音、數據、影像等大量信息通過(guò)寬頻信道傳送出去。
24G系統網(wǎng)絡(luò )結構和關(guān)鍵技術(shù)
2.14G系統網(wǎng)絡(luò )結構
4G系統的網(wǎng)絡(luò )結構可分為三層，分別是：物理網(wǎng)絡(luò )層、中間環(huán)境層、應用網(wǎng)絡(luò )層。其中物理網(wǎng)絡(luò )層負責提供接入和路由選擇的功能，物理層的這些功能由無(wú)線(xiàn)與核心網(wǎng)的結合來(lái)完成。其次中間環(huán)境層擁有QoS映射、地址變換和安全性管理等功能，物理網(wǎng)絡(luò )層和中間環(huán)境層的接口是開(kāi)放的，這樣使得物理網(wǎng)絡(luò )層和中間環(huán)境層之間的發(fā)展和提供新的應用服務(wù)變得更加容易和簡(jiǎn)單，提供了無(wú)縫高數據率的無(wú)線(xiàn)服務(wù)，同時(shí)運行于多個(gè)頻帶。這樣的服務(wù)能自適應多個(gè)無(wú)線(xiàn)標準和多模終端的能力，而且跨越了多個(gè)運營(yíng)者和服務(wù)，提供了更大范圍的服務(wù)
2.2正交頻分復用技術(shù)（OFDM）
正交頻分復用技術(shù)，屬于MCM多載波調制的一種。OFDM的調制和解調是分別利用IFFT和FFT來(lái)實(shí)現的，它將復雜度降到了最低、應用范圍最廣的一種多載波傳輸方案。在通信系統的傳輸過(guò)程中，信道提供的帶寬往往比傳送一路信號所需的帶寬要寬許多。如果我們使用一個(gè)信道來(lái)傳送一路信號，這樣將造成很大的浪費，所以為了更好的充分利用信道的帶寬，就必須采用頻分復用的方法。正交頻分復用多載波技術(shù)是把信道分成若干個(gè)正交子信道，將高速數據轉換為并行的低速數據流，調制到每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸，這樣就充分提高了信道的使用效率。正交信號可通過(guò)信道后，在接收端采用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分開(kāi)，這可減少信道之間的相互干擾。信道的相關(guān)帶寬大于每個(gè)子信道上的信道帶寬，所以每個(gè)子信道可以看成平坦性衰落，從而消除碼間串擾。每個(gè)子信道的帶寬只占用原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易實(shí)現。
2.3多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）
MIMO技術(shù)是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)，使信號通過(guò)發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線(xiàn)傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。無(wú)線(xiàn)電發(fā)送的信號被反射時(shí)，會(huì )產(chǎn)生多份信號。每份信號都是一個(gè)空間流。MIMO允許多個(gè)天線(xiàn)同時(shí)發(fā)送和接收多個(gè)空間流，并能夠區分發(fā)往或來(lái)自不同空間方位的信號。MIMO技術(shù)的應用，使空間成為一種可以用于提高性能的資源，并能夠增加無(wú)線(xiàn)系統的覆蓋范圍。
2.4光時(shí)分復用技術(shù)（OTDM）
OTDM是多路信號可以在同一個(gè)信道中傳輸的一種方法，這種方法是使多路信號分別占有不同的時(shí)間間隙，從而在同一信道中傳輸互不干擾，實(shí)現多路復用。光時(shí)分復用應用寬帶的光電器件代替了電子器件，從而可以避免高速電子器件所造成的限制，可以實(shí)現高達幾十Gbit/s乃至幾百Gbit/s的高速傳輸。OTDM支路數據具有任意速率等級，相對容易實(shí)現和現在技術(shù)兼容；因為是單波長(cháng)傳輸，大大簡(jiǎn)化了放大器級聯(lián)管理和色散管理；網(wǎng)絡(luò )的總速率雖然很高，但在網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，電子器件只需以本地的低數據速率工作；OTDM和WDM的結合可支撐未來(lái)超高速光通信網(wǎng)絡(luò )的實(shí)現。
2.5智能天線(xiàn)技術(shù)（SA）
我們將波束間沒(méi)有切換的多波束或自適應陣列天線(xiàn)稱(chēng)為智能天線(xiàn)。抑制信號干擾、自動(dòng)跟蹤及數字波束調節等功能是智能天線(xiàn)所特有的，智能天線(xiàn)技術(shù)是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線(xiàn)可以顯著(zhù)降低用戶(hù)信號彼此之間的干擾，它相當于空時(shí)濾波器，是多個(gè)指向不同用戶(hù)的并行天線(xiàn)波束所控制的�？傮w來(lái)說(shuō)，智能天線(xiàn)提高了移動(dòng)通信系統的性能：擴大了系統的覆蓋區域；增加了系統的容量；提高了頻譜的利用效率；降低了基站的發(fā)射功率，節省了系統的成本，并且減少了信號間干擾和電磁環(huán)境的污染。
2.6基于全IP的核心網(wǎng)
4G移動(dòng)通信系統的核心網(wǎng)可實(shí)現不同網(wǎng)絡(luò )之間的無(wú)縫連接，它是一個(gè)基于全IP的網(wǎng)絡(luò )實(shí)現。核心網(wǎng)獨立于各種具體的無(wú)線(xiàn)接入方案，并且能提供端到到的IP業(yè)務(wù)，能通已有的核心網(wǎng)與PSTN兼容。核心網(wǎng)能允許各種空中接口接入，與此同時(shí)也能將業(yè)務(wù)、控制、傳輸等分開(kāi)，因為它是一個(gè)開(kāi)放的結構。因IP與無(wú)線(xiàn)接入協(xié)議相兼容，核心網(wǎng)的設計可以有很大的靈活性，無(wú)需考慮無(wú)線(xiàn)接入需采用何種方式和協(xié)議，在4G通信系統中主要采用全分組方式的IPv6技術(shù)。IPv6技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：擁有巨大的地址空間；支持無(wú)狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動(dòng)配置的方式；具有移動(dòng)性；能夠提供不同水平的服務(wù)質(zhì)量。
3展望4G
4G將會(huì )更加平民化，我們也將跑步進(jìn)入真正的移動(dòng)帶寬時(shí)代。4G時(shí)代勢必建成一個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)大平臺，很多人將通過(guò)這個(gè)平臺來(lái)收獲財富，也可以進(jìn)行消費，可以借助4G移動(dòng)寬帶進(jìn)行虛擬現實(shí)的溝通，我們將開(kāi)始真正的生活在網(wǎng)上。
參考文獻：
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