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4G移动通信关键技术与面临的问题

  摘要:本文主要对4G移动通信的关键技术进行了简要的论述,分析了4G的网络结构和4G的关键技术,在此基础上详细讨论了目前全球以及我国的4G技术进展及面临的问题,最后对4G的前景进行了预测。
  关键词:4G;4G关键技术;OFDM SAMIMO SDR4G发展现状
  
  1 前言
  
  根据国际电联的工作安排,2009年将集中征集4G技术标准,2010年会推出第一个4G版本,并在2011年世界无线电通信大会上通过。4G预计2015年左右投入商用。4G技术的飞速发展,使得广大用户享受更新、更快捷、更丰富的通信生活成为可能。
  
  2 4G网络中的关键技术
  
  4G系统针对各种不同业务的接人系统,通过多媒体接入连接到基于口的核心网中;贗P技术的网络结构使用户可实现在3G、4G、WLAN及固定网间无缝漫游。4G网络结构可分为三层:物理网络层、中间环境层、应用网络层。
  (1)物理网络层提供接入和路南选择功能。
  (2)中间环境层的功能有网络服务质量映射、地址变换和完全性管理等。
  (3)物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的,使发展和提供新的服务变得更容易,提供无缝高数据率的无线服务。并运行于多个频带,这一服务能自适应于多个无线标准及多模终端,跨越多个运营商和服务商,提供更大范围服务。
  据国际电信联盟定义,4G技术是可为移动中的用户提供100 Mb/S的数据传输、为静止的用户提供1Gb/S的数据传输的无线通讯技术,包含OFDM、智能天线(SA)与多人多出天线(MIMO)技术、软件无线电技术(SDR)三大关键技术。
  
  2.1 OFDM
  OFDM即正交频分复用技术,实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多载波调制的一种。OFDM技术有很多优点:可以消除或减小信号波形间的干扰,对多径衰落和多普勒频移不敏感,提高了频谱利用率;适合高速数据传输;抗衰落能力强;抗码间干扰(ISI)能力强。
  
  2.2 智能天线(SA)与多入多出天线(MIMO)技术
  智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能,被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的接收和发射。同时通过基带数字信号处理器,对各个天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并,实现上行波束赋形。目前智能天线的工作方式主要有两种:全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。
  移动通信环境中的多径传播对通信的有效性与可靠性造成了严重的影响。而多输入多输出(M1MO)技术在通信链路两端均使用多个天线,发端将信源输出的串行码流转成多路并行子码流,分别通过不同的发射天线阵元同频、同时发送,接收方则利用多径引起的多个接收天线上信号的不相关性从混合信号中分离估计出原始子码流,这相当于频带资源重复利用,使频谱利用率和链路可靠性极大的提高。
  
  2.3 软件无线电技术(SDR)

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