浅析4G移动通信系统

1、    浅析4g移动通信系统    摘要：本文阐述了4g通信技术的概念和关键性能，对4g通信的几种关键技术进行了简要说明，如正交频分复用、软件无线电、多人多出无线技术、智能天线技术、多用户检测、ipv6技术等，本文又对4g技术优于3g技术的原因进行了解析，最后还预测了4g未来的发展趋势。关键词：4g移动通信技术性能分析技术结构发展展望1 4g移动通信系统的简介1.1 4g的定义 4g移动通信是站在无限网络通信的肩上而建立发展起来的，它是真正意义上的高速度传输，是一种具有顽强的抗干扰性及广泛的兼容性的信息移动通信技术1。现在4g网络可以分为td-lte和

2、fdd-lte两种，最近，工信部向中国联通、中国移动、中国电信发放4g牌照，中国移动用的是td-lte 4g，中国电信和中国联通它们选择的是采用fdd-lte 4g，从技术上来增强网络质量和覆盖率。广播网络、广带无线固定接入、广带无线局域网以及移动广带等技术都是4g通信的主要技术2。1.2 4g具备的特点及能力 现在，信息界对4g的认识主要有以下几方面：具有很好的数据传输速率。通信专家最早研究4g就是为了使蜂窝电话的速度得以提高，且提升其他移动装置无线访问互联网的速度，因此4g通信让人们感觉到的就是更便捷、更快速3。在4g移动通信中一般的用户速率在1020m范围内，最大限度可到达100mbit

3、/s，此速度差不多是原来手机10000倍的速率。网络频谱更宽。据美国at&t的报告显示，任一个4g通信信道占到的频谱量等同于二十倍的w-cdma 3g网络4。智能性更高。在智能性的比较中，4g智能性最高，灵活性和适应性更强，它的智能程度不单纯体现在4g终端设备操作以及设计上，最重要的还表现在4g的手机能实现很多超智能的功能。兼容性能更平滑。当前的通信移动指标有cdma、gsm、tdma。要解决它们的兼容性问题，这就要通过4g标准的制定才能实现。4g通信还具备多样化开放接口、漫游全球以及和多种网络互联等特点，真正的实现“无缝连接”和全球一致的标准，还具有从2g、3g过渡平稳的特征5。用户

4、共存性。4g能根据具体的网络情况和信道环境进行处理，使高用户、低用户以及不同设备的用户并存与相通，这样就能满足不同的用户需求。业务多样性。4g能集成的业务通信是广泛的、不同标准的，小到一个局域网，大到全球的网络互联，它都能够执行。它能使不同的系统平台间互通更安全、更快捷，且它面向的对象是不同的。4g的电话在各方面上都有着巨大的进步，4g眼镜、智能手表等都渐渐的成为了4g的终端设备。4g是用动态的带宽来进行分配和调节不同的功率，实现业务的多样性6。较好的技术基础。4g具有惊人的技术突破，如ofdm、软件无线电、无线接入等，都能很好的使用频率效率以及系统的各种可实现性功能。随时随地的移动接入。4g

5、可以很好的实现随时随地的无线电通信，4g系统采用的是全ip，ipv6能在ip网络上更好的实现语音和多媒体等业务。自治的网络结构。现在的4g通信是一个彻彻底底的自适应与自治的系统，它可以通过智能化的操作，随时动态的变换自己的结构，这样就能满足系统所需的变化与发展。2 4g移动通信系统结构2.1 网络体系结构 3g中蜂窝网络将被4g采用的全世界范围蜂窝核心网所取代，4g采取的是全数字技术与全ip技术，这个是从网络内及网络边沿最终向全网智能化的发展。4g网络结构可分为三层：应用网络层、网络层以及中间环境层。今后的骨干网与互联网系统，就会以光纤网络与宽带ip技术为重点，而4g网络的蜂窝按功率可细分为三

6、类，分别是宏区基站、微区基站以及微微区基站。2.2 接入结构 4g通信接入系统的最大优势就是多模终端以公共开放平台为基础，采用不同的接入技术，在不同的网络平台间进行协作与无缝连接。当系统被多模终端接入时，网络这时就会自动的分配频带，且分析出哪个路由最佳，从而实现最优通信。现今4g通信主要接入技术有:无线蜂窝移动通信系统、短距离连接系统、固定无线接入系统、卫星系统、广电接入系统等。2.3 核心结构 4g移动的核心网是以全ip为基础的网络，也就是基于ip的网络维护管理、ip的网络资源、ip的承载机制、ip的应用服务等来实现各种网络间的无缝连接。核心网有开放性，对任何的空中接口进入核心网都是无限制的

7、，且它还能把传输、控制以及业务等分离然后进行相应的操作。2.4 移动终端 4g的特点就导致了4g终端与3g的不同。它能满足广带宽与高速率的需求，它对复杂的qos指标和任意的空中接口要求都能适应，最终能够完成不同用户需求的任务。3 4g网络中的关键技术3.1 正交频分复用（ofdm）技术。ofdm是4g技术的关键核心。此技术最大的优点就是能超大限度的提高频谱利用率，从而避免或减少其码间干扰，且它的抗干扰能力极强。3g使用的是码分多址、cdma使用的是单载波技术、cdma2000使用的是多载波调制，而ofdm中每个信道载波是相正交的，频谱是相互累叠的。ofdm主要内容是将指定的信道划分成无数个正交

8、子信道，然后在子信道上采用子截波来完成相关调制，最后每个子截波并行来完成相关的传输，因此就解决了总信道是否平坦等问题。任何子信道都能够当作平坦衰落，于是就大幅度消减波形符号间的干扰，使频谱利用率得到提高。3.2 智能天线技术。智能天线技术是波束间没有切换的多波束和自适应技术阵列天线，它是一种以自适应天线原理为基础的移动通信技术，它在抑制干扰、降低成本、扩充容量等方面有着空前的突破。该技术使用的是空间多址技术，智能天线本质上是双向天线，它是利用一组具有能编程电子相位关系的不变天线单元来获取方向，而且还能在同一时刻获得移动台与基站间链路的方向性。3.3 软件无线电(sdr)技术。软件无线电技术的精

9、髓就是窄带接收机被宽频带无线接收机顶替了，造就一个通用的硬件环境，使宽带的d/a、a/d变换器最大限度的接近天线，这样就可以将通信台的功能用可编程软件来完成。3.4 多输入多输出（mimo）技术。mimo技术是指在移动终端和基站拥有无数个天线。空间分集与空间复用增益都是由mimo技术所提供。mimo工作原理则是采用多通道、多天线，信号经过多次切割后，再通过天线完成同步传输。它的优点是降低码间干扰，使频谱利用率和空间分集增益得以提高。3.5 多用户检测技术。多用户检测技术核心思想是把同时占有某种信道的用户（包括部分用户）当成有用信号，通过多用户的码元、相位、时间等信息来检测出某个用户的信号，也就

10、是运用各类信息和手段来处理接收信号，这样就能充分的应用链路频谱，扩大系统容量。3.6 ipv6技术。4g移动通信的核心网是一个基于全ip的网络，核心网具有开放性，能让不同的空中接口进入核心网，并且它把业务、传输、操作等分开。ip与多种无线接入协议能兼容，因此核心网络的设计就具有很强的可操作性、多变性、灵活性，这样无论接入是采用何种方式、何种协议都不用担心了。ipv6拥有很多的优点，例如：巨大的地址空间；能自动控制有状态及无状态的地址；服务质量明显优于ipv4；具有移动性等。4 4g的发展展望4g的技术发展实现了无时无刻的物流功能，对物联网时代的发展起着重要作用，在今后的物联网生活中，任何一个东

11、西都可以通过网络来控制，而网速的快慢就影响着人们的生活品质，4g的超速让人们时刻感受到方便，当人们不在家时就可以用手机控制电视机、空调、洗衣机、煤气、窗户等东西的开关，如果在家里装有防盗系统的，还可以用手机时刻关注门窗的变化，这一系列的智能家居都需要在4g的带动下才能普遍快速的发展起来。今后的4g网将会非常的普遍，2g网络也会在几十年后逐渐的消失。4g将会使以后的电子、商贸、医疗、教育、运输等发展更加的迅速，所以在4g发展成熟后会给人们带来前所未有的舒适便捷。参考文献：1刘彦彬.第四代无线通信技术j.科技风，2010(13):10-17.2宋莉.概述现代化4g 移动通信技术j.数字技术与应用，2012(5):