第四代移動(dòng)通信技術(shù)

第四代移動(dòng)通信技術(shù)第四代移動(dòng)通信技術(shù)，簡(jiǎn)稱4G。是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL（4M）快25倍，上傳速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒(méi)有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。4G的定義4G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)4G的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在4G通信系統(tǒng)中，為了滿足不同用戶對(duì)不同業(yè)務(wù)的需求，將各種針對(duì)不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)通過(guò)多媒體接入系統(tǒng)連接到基于IP的核心網(wǎng)中，形成一個(gè)公共的、靈活的、可擴(kuò)展的平臺(tái)?；贗P技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)框架可以讓用戶能夠在2G、3G、4G、WLAN、固定網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游。4G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)4G的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)可以分為：物理層、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層、應(yīng)用層等三層。4G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)4G的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)物理層提供接入和選路功能，網(wǎng)路業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層為橋接層提供QoS映射、地址轉(zhuǎn)移、即插即用、安全管理、有源網(wǎng)絡(luò)。物理層與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層提供開(kāi)放式IP接口。應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層之間也是開(kāi)放式接口，用于第三方開(kāi)發(fā)和提供新業(yè)務(wù)。

4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的根本任務(wù)是能夠接收、捕獲到終端的呼叫，在多個(gè)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)（平臺(tái)）之間或者多個(gè)無(wú)線接口之間，建立其最有效的通信路徑，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的定位與跟蹤。

4G移動(dòng)通信網(wǎng)將基于多層蜂窩結(jié)構(gòu)，通過(guò)多個(gè)無(wú)線端口，由多個(gè)業(yè)務(wù)提供者和眾多運(yùn)營(yíng)商提供多媒體業(yè)務(wù)。4G的接入系統(tǒng)4G的接入系統(tǒng)顯著特點(diǎn)是智能化多模式終端基于公共平臺(tái)，通過(guò)各種接入技術(shù)，在各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（平臺(tái)）之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接和協(xié)作，以最優(yōu)化的方式來(lái)進(jìn)行工作，以達(dá)到滿足不同用戶的通信需求。當(dāng)多模式終端接入系統(tǒng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)自適應(yīng)分配頻帶，給出最優(yōu)路由，以達(dá)到最佳通信效果。4G主要接入技術(shù)有：無(wú)線蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（如2G，3G）、無(wú)繩系統(tǒng)（如DECT）、短距離連接系統(tǒng)（如藍(lán)牙）、WLAN系統(tǒng)、固定無(wú)線接入系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、平流層通信（STS）、廣播電視接入系統(tǒng)（如DAB、DVB-T、CATV）。新的接入技術(shù)將會(huì)伴隨市場(chǎng)需求和通信的發(fā)展也會(huì)出現(xiàn)。

4G的接入系統(tǒng)未來(lái)的接入系統(tǒng)將主要在下面三個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)革新和突破：

1）為了最大限度開(kāi)發(fā)利用有限的頻率資源，在接入系統(tǒng)的物理層、優(yōu)化調(diào)制、信道編碼和信號(hào)傳輸技術(shù)，研究先進(jìn)的信號(hào)處理算法、信號(hào)檢測(cè)和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并在頻譜共享和新型天線方面做進(jìn)一步研究。

2）為了提高網(wǎng)絡(luò)性能，在接入系統(tǒng)的高層協(xié)議方面，研究網(wǎng)絡(luò)自我優(yōu)化和自動(dòng)重構(gòu)技術(shù)、動(dòng)態(tài)頻譜分配和資源分配技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理和不同接入系統(tǒng)間協(xié)作。

3）提高和擴(kuò)展IP技術(shù)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，加強(qiáng)軟件無(wú)線電技術(shù)，優(yōu)化無(wú)線電傳輸技術(shù)，如支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，無(wú)線連接和網(wǎng)絡(luò)安全。4G的關(guān)鍵技術(shù)智能天線技術(shù)2MIMO技術(shù)31OFDM技術(shù)軟件無(wú)線電技術(shù)4OFDM技術(shù)多徑信道在頻域中表現(xiàn)出來(lái)的頻率選擇性衰落特性，提出正交頻分復(fù)用的調(diào)制技術(shù)。正交頻分復(fù)用的基本原理是把高速的數(shù)據(jù)流通過(guò)串并變換，分配到傳輸速率相對(duì)較低的若干子信道中進(jìn)行傳輸，在頻域內(nèi)將信道劃分為若干互相正交的子信道，每個(gè)子信道均擁有自己的載波分別進(jìn)行調(diào)制，信號(hào)通過(guò)各個(gè)子信道獨(dú)立傳輸。

OFDM技術(shù)在OFDM系統(tǒng)中，在OFDM符號(hào)之間插入保護(hù)間隔來(lái)保證頻域子信道之間的正交性，消除OFDM符號(hào)之間的干擾。OFDM技術(shù)之所以越來(lái)越受關(guān)注，是因?yàn)镺FDM有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

1)頻譜利用率很高，頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍。OFDM信號(hào)的相鄰子載波相互重疊，從理論上講其頻譜利用率可以接近Nyquist極限。

2)抗多徑干擾與頻率選擇性衰落能力強(qiáng)。由于OFDM系統(tǒng)把數(shù)據(jù)分散到許多個(gè)子載波上，大大降低了各子載波的符號(hào)速率，從而減弱多徑傳播的影響，若再通過(guò)采用加循環(huán)前綴作為防護(hù)間隔的方法，甚至可以完全消除符號(hào)間干擾。

OFDM技術(shù)3)采用動(dòng)態(tài)子載波分配技術(shù)能使系統(tǒng)達(dá)到最大比特率。要求各子信道信息分配應(yīng)遵循信息論中的“注水定理”，亦即優(yōu)質(zhì)信道多傳送，較差信道少傳送，劣質(zhì)信道不傳送的原則。4)通過(guò)各子載波的聯(lián)合編碼，可具有很強(qiáng)的抗衰落能力。OFDM技術(shù)本身已經(jīng)利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴(yán)重，就沒(méi)有必要再加時(shí)域均衡器。但通過(guò)將各個(gè)信道聯(lián)合編碼，可以使系統(tǒng)性能得到提高。5)基于離散傅立葉變換(DFT)的OFDM有快速算法，OFDM采用IFFT和FFT來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，易用DSP實(shí)現(xiàn)。智能天線技術(shù)智能天線也叫自適應(yīng)陣列天線，它由天線陣、波束形成網(wǎng)絡(luò)、波束形成算法三部分組成。它通過(guò)滿足某種準(zhǔn)則的算法去調(diào)節(jié)各陣元信號(hào)的加權(quán)幅度和相位，從而調(diào)節(jié)天線陣列的方向圖形狀，以