《4G移动通信关键技术浅析 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4G移动通信关键技术浅析 .docx（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、4G移动通信关键技术浅析 4G移动通信关键技术浅析 摘要：移动通信已成为当代通信领域内开展潜力最大、市场前景最广的热点技术。4G是多种接入技术的综合系统，基于一个公共的平台，实现各种技术的无缝链接。如果说1G就是打 ，2G能够发短信、传图片，3G可以看电视、浏览互联网那么4G呢？未来移动通信的研究，越来越被重视，并逐步形成研究热潮。本文将概要介绍移动通信开展历程、4G移动通信系统的主要特点和4G系统中采用的关键技术。 关键词：4G 移动通信 OFDM 多用户检测 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-941604-0026-01 1 前言 当3G技术刚刚走入人们的视线
2、尚未完全完全普及之时，对下一代通信技术的展望早已悄悄地拉开了帷幕。尽管3G技术与2G相比有着巨大的优势，但并未在技术层有重大的改变，只是在视频应用上迈出了重要的一步。3G技术的开展主要有以下几个方面的局限： 较高的通信速率。3G虽然标称能到达2Mbit/s的速率，但平均速率只能到达384 kbit/s尽管目前3G增强型技术不断开展，但其传输速率还有差距。 不能提供动态范围多速率业务。由于3G空中接口主流的三种体制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心网不具有统一的标准，难以提供具有多种QoS及性能的多速率业务。 不能真正实现不同频段不同业务环境间的无缝漫游。由于采用不同频段
3、的不同业务环境需要移动终端配置有相应不同的软、硬件模块，而3G移动终端目前尚不能实现多业务环境的不同配置。 3G系统以上的局限性使其开展受到限制，很多公司已经开始着手4G概念通信系统的研究。本文主要介绍4G概念通信的技术特点以及可能采用的关键技术。 2 4G概念通信关键技术探讨 2.1 正交频分复用技术 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。 OFDM技术之所以越来越受关注，是因为OFDM有很多独特的优点： 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。 抗衰落能力强。OFDM把
4、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。 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，那么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。 抗码间干扰能力强。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
5、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。 2.2 智能天线技术 智能天线采用了空时多址的技术，利用信号在传输方向上的差异，将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分，动态改变信号的覆盖区域，将主波束对准用户方向，旁瓣或零陷对准干扰信号方向，并能够自动跟踪用户和监测环境变化，为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号从而到达充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。被认为是未来移动通信的关键技术。 目前，智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基
6、于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以到达最优，但相对而言各种算法均存在所需数据量、计算量大、信道模型简单、收敛速度较慢，在某些情况下甚至出现错误收敛等缺点，实际信道条件下，当干扰较多、多径严重，特别是信道快速时变时，很难对某一用户进行实际跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下，全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖，各组权值对应的波束有不同的主瓣指向，相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠，接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式，与自适应方式相比它显然更容易实现，是未来智能天线技术开展的方向。 2.3 MIMO技术 MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它
7、采用的是分立式多天线，能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。 2.4 多用户检测技术 4G系统的终端和基站将用到多用户检测技术以提高系统的容量。多用户检测技术的根本思想是：把同时占用某个信道的所有用户或局部用户的信号都当作有用信号，而不是作为噪声处理，利用多个用户的码元、时间、信号幅度以及相位等信息联合检测单个用户的信号，即综合利用各种信
8、息及信号处理手段，对接收信号进行处理，从而到达对多用户信号的最正确联合检测。它在传统的检测技术的根底上，充分利用造成多址干扰的所有用户的信号进行检测，从而具有良好的抗干扰和抗远近效应性能，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。随着多用户检测技术的不断开展，各种高性能又不是特别复杂的多用户检测器算法不断提出，目前的研究方向包括组合信道编码和多用户检测的研究、速率多用户检测和多用户检测与空时二维信号处理、多载波调制、功率控制等技术的结合。 3 结语 尽管4G移动通信系统目前还只是一个根本概念，定义仍然还不明确，仍处于实验室研究开发阶段，在其他关键性技术上如：信道编码、高性能接收机技术等方面还不完善。但是，作为新一代移动通信技术，其开展的前景是不可限量的。4G技术的开展和实现，将真正实现我们充满个性化的通信梦想。 参考文献 【1】樊昌信.通信原理.国防科技大学出版社. 【2】刘伟，丁志杰.4G移动通信系统研究进展与关键技术.中国数据通信.