论文部分内容阅读
【摘 要】随着移动通信技术和市场的不断发展，我们还没有完全享受3G移动通信服务的同时，4G移动通信技术研究已经逐步进行中。作者阐述了4G的概念、关键技术、特点和网络缺陷等四方面的内容。
【关键词】4G；移动通信；关键技术
第三代移动通信系统是能够满足国际电联提出的IMT-2000PFPLMTS系统标准的新一代移动通信系统，要求具有很好的网络兼容性，能够实现全球范围内多个不同系统间的漫游，不仅要为移动用户提供话音及低速率数据业务，而且要提供广泛的多媒体业务。根据ITU的标准，世界各大电信公司联盟均己提出了自己的第三代移动通信系统方案，主要有WCDMA、CDMA2000以及我国提出的拥有自主知识产权TD-SCDMA。人们开始期望4G能够解决这些问题，能够提供高的数据速率，更大的容量和带宽。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。
一、4G的概念
4G是第四代移动通信技术的简称，是集成3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像。4G可称为宽带接人和分布网络，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接人互联网，能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移動通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，也是宽带接人口系统。
二、4G关键技术
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。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。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技术之所以越来越受关注，是因为OFDM有很多独特的优点：
a）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。
b）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。
c）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。
d）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。
三、4G特点
4G是多功能集成宽带移动通信系统，其技术特点主要有：
（1）具有很高的数据传输速率，从2Mbps到最高100Mbps的速率。
（2）实现真正的无缝漫游，能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接”。
（3）采用智能技术，可以自适应地进行资源分配。采用的智能信号处理技术对不同信道条件的各种复杂环境进行信号的正常收发，有很强的智能性、适应性和灵活性。
（4）达到用户共存，4G能够根据网络的状况和信道条件进行自适应处理，使低、高速用户和各种用户设备并存与互通，从而满足多类型用户的需求。
（5）具有业务上的多样性，未来通信中的多媒体通信：个人通信、信息系统、广播和娱乐等结合成一体，4G能提供各种标准的通信业务，满足带宽和综合多种业务需求。
（6）4G利用无线电技术，提供话音、高速信息业务、广播及娱乐等多媒体业务接入方式，用户可以随时随地接入系统。
（7）4G网络是一个完全自治、自适应的网络，可自动管理、动态改变自己的结构以满足系统变化和发展的要求。
四、4G缺陷
对于人们来说，未来的4G通信显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统。的确，第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现大量令人头痛的技术问题，大概一点也不会使人们感到意外和奇怪，第四代无线通信网络存在的技术问题多和互联网有关，并且需要花费好几年的时间才能解决。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，可能遇到下面的一些困难：
1、标准多
虽然从理论上讲，3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。因此，开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题，而世界各大通信厂商会对此一直在争论不休。
2、技术难
尽管未来的4G通信能够给人带来美好的明天，现已研究出来，但并未普及。据研究这项技术的开发人员而言，要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。日本DoCoMo公司表示，为了解决这一问题，公司会对不同编码技术和传输技术进行测试。另外在移交方面存在的技术问题，使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。由于第四代无线通信网络的架构相当复杂，这一问题显得格外突出。不过，行业专家们表示，他们相信这一问题可以得到解决，但需要一定的时间。
五、结束语
移动计算机是当前IT领域内发展速度最快的产业之一，其发展趋势是高性能、低功耗、小型化和无线互联。一般认为，高速数据通信能力和无线网络互联能力是移动计算机性能评价的主要方面，因此，无线通信技术的进步对移动计算机发展的意义就显得非同一般。各大计算机企业已纷纷把目光投向移动通信领域。
参考文献：
[1] 鲍航.无线移动通信技术发展现状与趋势[J].咸宁学院学报，2012，（6）.
[2] 郎咸周.浅谈移动通信中的无线信道技术[J].无线互联科技，2012，（4）.
【关键词】4G；移动通信；关键技术
第三代移动通信系统是能够满足国际电联提出的IMT-2000PFPLMTS系统标准的新一代移动通信系统，要求具有很好的网络兼容性，能够实现全球范围内多个不同系统间的漫游，不仅要为移动用户提供话音及低速率数据业务，而且要提供广泛的多媒体业务。根据ITU的标准，世界各大电信公司联盟均己提出了自己的第三代移动通信系统方案，主要有WCDMA、CDMA2000以及我国提出的拥有自主知识产权TD-SCDMA。人们开始期望4G能够解决这些问题，能够提供高的数据速率，更大的容量和带宽。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。
一、4G的概念
4G是第四代移动通信技术的简称，是集成3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像。4G可称为宽带接人和分布网络，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接人互联网，能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移動通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，也是宽带接人口系统。
二、4G关键技术
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。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。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技术之所以越来越受关注，是因为OFDM有很多独特的优点：
a）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。
b）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。
c）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。
d）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。
三、4G特点
4G是多功能集成宽带移动通信系统，其技术特点主要有：
（1）具有很高的数据传输速率，从2Mbps到最高100Mbps的速率。
（2）实现真正的无缝漫游，能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接”。
（3）采用智能技术，可以自适应地进行资源分配。采用的智能信号处理技术对不同信道条件的各种复杂环境进行信号的正常收发，有很强的智能性、适应性和灵活性。
（4）达到用户共存，4G能够根据网络的状况和信道条件进行自适应处理，使低、高速用户和各种用户设备并存与互通，从而满足多类型用户的需求。
（5）具有业务上的多样性，未来通信中的多媒体通信：个人通信、信息系统、广播和娱乐等结合成一体，4G能提供各种标准的通信业务，满足带宽和综合多种业务需求。
（6）4G利用无线电技术，提供话音、高速信息业务、广播及娱乐等多媒体业务接入方式，用户可以随时随地接入系统。
（7）4G网络是一个完全自治、自适应的网络，可自动管理、动态改变自己的结构以满足系统变化和发展的要求。
四、4G缺陷
对于人们来说，未来的4G通信显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统。的确，第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现大量令人头痛的技术问题，大概一点也不会使人们感到意外和奇怪，第四代无线通信网络存在的技术问题多和互联网有关，并且需要花费好几年的时间才能解决。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，可能遇到下面的一些困难：
1、标准多
虽然从理论上讲，3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。因此，开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题，而世界各大通信厂商会对此一直在争论不休。
2、技术难
尽管未来的4G通信能够给人带来美好的明天，现已研究出来，但并未普及。据研究这项技术的开发人员而言，要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。日本DoCoMo公司表示，为了解决这一问题，公司会对不同编码技术和传输技术进行测试。另外在移交方面存在的技术问题，使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。由于第四代无线通信网络的架构相当复杂，这一问题显得格外突出。不过，行业专家们表示，他们相信这一问题可以得到解决，但需要一定的时间。
五、结束语
移动计算机是当前IT领域内发展速度最快的产业之一，其发展趋势是高性能、低功耗、小型化和无线互联。一般认为，高速数据通信能力和无线网络互联能力是移动计算机性能评价的主要方面，因此，无线通信技术的进步对移动计算机发展的意义就显得非同一般。各大计算机企业已纷纷把目光投向移动通信领域。
参考文献：
[1] 鲍航.无线移动通信技术发展现状与趋势[J].咸宁学院学报，2012，（6）.
[2] 郎咸周.浅谈移动通信中的无线信道技术[J].无线互联科技，2012，（4）.