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淺談4G移動(dòng)通信技術(shù)
4G移動(dòng)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)展應用，下面是小編搜集整理的一篇探究4G移動(dòng)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用，日新月異，4G移動(dòng)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(dòng)通信技術(shù)，4G作為第四代移動(dòng)通信技術(shù)具有傳輸速率快、智能性高、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應用。本文主要介紹4G移動(dòng)通信的發(fā)展、集中主要的技術(shù)及其技術(shù)特點(diǎn)等。
[關(guān)鍵詞]4G移動(dòng)通信 關(guān)鍵技術(shù) 無(wú)線(xiàn)接入
引言
伴隨著(zhù)通信技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)通信也得到了迅速的發(fā)展，目前它的應用已遍布陸、海、空三大領(lǐng)域。所謂移動(dòng)通信即指溝通移動(dòng)用戶(hù)與固定點(diǎn)用戶(hù)之間或移動(dòng)用戶(hù)之間的一種通信方式。它以其用戶(hù)可在通信覆蓋區域內任何位置、任何時(shí)間并在可移動(dòng)的情況下通信，從而極大擴展了實(shí)用性，因此被廣泛研究應用。目前，在移動(dòng)通信領(lǐng)域已進(jìn)行了四代技術(shù)革新。以模擬信號傳輸為基礎的第一代一些通信即1G解決了人們的基本通話(huà)需求，所采用的蜂窩網(wǎng)絡(luò )結構實(shí)現了頻率的重復利用，滿(mǎn)足了在有限的頻率下實(shí)現廣大民眾通話(huà)的需求。第二代移動(dòng)通信技術(shù)即2G已數字信號傳輸為基礎，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(shí)還可以進(jìn)行低速率的數據傳輸。第三代移動(dòng)通信技術(shù)即3G在數字信號傳輸基礎上進(jìn)一步提高頻率資源利用率，實(shí)現了高質(zhì)量的視頻寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，同時(shí)也實(shí)現了手機上網(wǎng)和移動(dòng)計算等。這是移動(dòng)通信領(lǐng)域一次較大的技術(shù)革新，滿(mǎn)足了不斷發(fā)展的社會(huì )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(shí)，新一代的移動(dòng)通信技術(shù)正在不斷醞釀。第四代移動(dòng)通信技術(shù)即4G在總結前三代技術(shù)的基礎上又進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)一步提高了頻率資源的利用率，同時(shí)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(diǎn)，因此被迅速推廣應用。目前這一技術(shù)已被應用于社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的方方面面，為經(jīng)濟建設提供了極大幫助。
一、4G的發(fā)展概況
4G移動(dòng)通信技術(shù)是在進(jìn)入二十一世紀后在前三代移動(dòng)通信技術(shù)的基礎上為了進(jìn)一步提高傳輸速率等而進(jìn)一步研究發(fā)展起來(lái)的。伴隨著(zhù)3G在2001年開(kāi)始于日本和韓國投入商用后，3G業(yè)務(wù)快速發(fā)展，各個(gè)國家開(kāi)始快速構建3G系統并投入使用，但由于用戶(hù)對移動(dòng)通信系統的數據傳輸速率要求越來(lái)越高，而3G系統并不能滿(mǎn)足用戶(hù)的實(shí)際需求，因此國際電信聯(lián)盟(ITU)及各廠(chǎng)商們開(kāi)始思索4G系統的研究和技術(shù)標準制定。
發(fā)展到今天，4G移動(dòng)通信技術(shù)作為對3G技術(shù)的有力補償，以其更高的數據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)量而被廣泛推廣應用。雖然目前還存在網(wǎng)絡(luò )兼容等問(wèn)題，但仍會(huì )進(jìn)行不斷研究，使4G系統與無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)及IP網(wǎng)絡(luò )不斷融合，成為一個(gè)全IP的網(wǎng)絡(luò )。
二、4G移動(dòng)通信的幾種關(guān)鍵技術(shù)
4G移動(dòng)通信技術(shù)的兩個(gè)主要目標是：一是實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信全球覆蓋，二是提供無(wú)縫的高質(zhì)量業(yè)務(wù)。為此，需要研究應用各種關(guān)鍵性的技術(shù)來(lái)實(shí)現這一目標。目前應用的幾種關(guān)鍵技術(shù)有正交頻分復用技術(shù)、多輸入多輸出技術(shù)、軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)和基于IP核心網(wǎng)技術(shù)等。
1. 正交頻分復用技術(shù)(OFDM)
這一技術(shù)實(shí)際上是多載波調制的一種。OFDM正交頻分復用技術(shù)的基本思想是將高速串行的數據碼流變換成N(通常取偶數)路并行的低速數據流，再將這N路低速數據流分別調制到等頻間隔的一組總數為N的子載波上，并且這組子載波要滿(mǎn)足下交的條件。OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)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;適合高速數據傳輸;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(diǎn)，主要缺點(diǎn)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置多副發(fā)射天線(xiàn)和接受天線(xiàn)，通過(guò)多發(fā)送天線(xiàn)和多接收天線(xiàn)相結合來(lái)改善每個(gè)用戶(hù)的通信質(zhì)量或提高通信效率。利用MIMO信道成倍的提高無(wú)線(xiàn)信道容量在不增加帶寬和天線(xiàn)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(shí)質(zhì)上是為系統提供空間復用增益和空間分集增益�？臻g復用技術(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)鍵是能夠將傳統通信系統中存在的多徑衰落影響因素變成對用戶(hù)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(lái)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(wú)線(xiàn)通信的性能改善幾個(gè)數量級，使得在不同環(huán)境下能夠獲得最佳的傳播性能。
3. 軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)(SDR)
軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的基本思想是將標準化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)過(guò)一個(gè)通用硬件平臺，利用軟件加載的方式來(lái)實(shí)現各種類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)電通信系統，所有體制和標準的更新，以及不同體制之間的兼營(yíng)，使不同系統和平臺之間的通信兼容，從而實(shí)現“無(wú)疆界網(wǎng)路”。其核心思想是在盡可能靠近天線(xiàn)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(lái)定義無(wú)線(xiàn)功能，各種功能和信號處理都盡可能用軟件實(shí)現。其軟件系統包括各類(lèi)無(wú)線(xiàn)信令規則與處理軟件、信號流變換軟件、信源編碼軟件、信道糾錯編碼軟件、調制解調算法軟件等。軟件無(wú)線(xiàn)電使得系統具有靈活性和適應性，能夠適應不同的網(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(gè)全IP的網(wǎng)路，可以實(shí)現不同網(wǎng)絡(luò )間的無(wú)縫互聯(lián)，這是4G通信技術(shù)同已有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )相比具有的根本性?xún)?yōu)點(diǎn)。核心網(wǎng)獨立于各種具體的無(wú)線(xiàn)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(kāi)放的結構，能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)，同時(shí)核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸等分開(kāi)。采用IP后，所采用的無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)接入協(xié)議相兼容，因此在設計核心網(wǎng)絡(luò )時(shí)具有很大的靈活性，不需要考慮無(wú)線(xiàn)接入方式究竟采用何種方式和協(xié)議。
三、4G移動(dòng)通信的特點(diǎn)
4G移動(dòng)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(dòng)通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，第四代移動(dòng)通信技術(shù)在開(kāi)發(fā)研制過(guò)程中使用和引入許多功能強大的突破性技術(shù)，使無(wú)線(xiàn)頻率的使用比第二代和第三代系統有效得多。(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(huà)和其他移動(dòng)終端訪(fǎng)問(wèn)Internet的速率，因此，4G通信最顯著(zhù)的特征就是它有更快的無(wú)線(xiàn)傳輸速率。根據研究，第四代移動(dòng)通信系統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(shuō)，4G手機的功能已不能簡(jiǎn)單劃歸“電話(huà)機”的范疇，因為語(yǔ)音數據的傳輸只是4G移動(dòng)電話(huà)的功能之一而已，因此未來(lái)4G手機更應該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機從外觀(guān)和式樣上會(huì )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(dòng)通信技術(shù)有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但目前仍存在標準多、技術(shù)難、容量受限及設施更新慢等多種缺陷。所以仍需不斷進(jìn)行研究來(lái)突破現有的技術(shù)局限，使其更好地服務(wù)于人類(lèi)社會(huì )發(fā)展需求。
結語(yǔ)
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(lái)這一技術(shù)必然會(huì )不斷突破現有的技術(shù)局限朝著(zhù)更好的方向發(fā)展。同時(shí)，也可能會(huì )遇到新的技術(shù)難題，但任何一門(mén)創(chuàng )新性技術(shù)必然都是挑戰與機遇共存的，相信這一技術(shù)的未來(lái)發(fā)展一定是光明的。
參考文獻
[1]主編.現代通信技術(shù)基礎[M].北京：高等教育出版社，2008.
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