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摘 要: 本文對(duì)3G 和4G移動(dòng)通信做了簡要的比較, 并對(duì)4G 移動(dòng)通信系統(tǒng)中將會(huì)用到的關(guān)鍵技術(shù)做了分析。包括OFDM技術(shù)、智能天線技術(shù)、軟件無線電技術(shù)、多用戶檢測(cè)技術(shù)、IPv6技術(shù)等。
關(guān)鍵詞: 4G移動(dòng)通信; OFDM; MUD; IPv6
1 引言
第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是能夠滿足國際電聯(lián)提出的IMT - 2000PFPLMTS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng),要求具有很好的網(wǎng)絡(luò)兼容性,能夠?qū)崿F(xiàn)全球范圍內(nèi)多個(gè)不同系統(tǒng)間的漫游,不僅要為移動(dòng)用戶提供話音及低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),而且要提供廣泛的多媒體業(yè)務(wù)。根據(jù)ITU 的標(biāo)準(zhǔn),世界各大電信公司聯(lián)盟均己提出了自己的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)方案,主要有W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA以及我國提出的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA。但3G也存在以下幾方面的局限性:
不能支持較高的通信速率。3G雖然標(biāo)稱能達(dá)到2Mbit/s 的速率,但平均速率只能達(dá)到384 kbit/s。盡管目前3G增強(qiáng)型技術(shù)不斷發(fā)展,但其傳輸速率還有差距。
不能提供動(dòng)態(tài)范圍多速率業(yè)務(wù)。由于3G空中接口主流的三種體制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心網(wǎng)不具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),難以提供具有多種QoS及性能的多速率業(yè)務(wù)。
不能真正實(shí)現(xiàn)不同頻段的不同業(yè)務(wù)環(huán)境間的無縫漫游。由于采用不同頻段的不同業(yè)務(wù)環(huán)境,需要移動(dòng)終端配置有相應(yīng)不同的軟、硬件模塊,而3G移動(dòng)終端目前尚不能實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)環(huán)境的不同配置。由于3G系統(tǒng)以上的局限性,目前,很多公司已經(jīng)開始著手4G 概念通信系統(tǒng)的研究。本文主要介紹4G概念通信的技術(shù)特點(diǎn)以及可能采用的關(guān)鍵技術(shù)。
2 4G概念通信技術(shù)特點(diǎn)
目前,業(yè)界專業(yè)人士對(duì)4G概念移動(dòng)通信系統(tǒng)的共識(shí)主要有以下幾點(diǎn):
a) 用戶可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間以任何方式不受限地接入網(wǎng)絡(luò)中來;
b) 移動(dòng)終端可以是任何類型的;
c) 用戶可以自由地選擇業(yè)務(wù)、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò);
d) 可以實(shí)現(xiàn)非常先進(jìn)的移動(dòng)電子商務(wù);
e) 新的技術(shù)可以非常容易地被引入到系統(tǒng)和業(yè)務(wù)中來。
根據(jù)以上描述,未來的4G系統(tǒng)應(yīng)具備以下的基本條件。
(1) 具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。對(duì)于大范圍高速移動(dòng)用戶(250km/h),數(shù)據(jù)速率為2 Mbit/s;對(duì)于中速移動(dòng)用戶(60km/h),數(shù)據(jù)速率為20 Mbbit/s;對(duì)于低速移動(dòng)用戶(室內(nèi)或步行者),數(shù)據(jù)速率為100 Mbit/s。
(2) 實(shí)現(xiàn)真正的無縫漫游。4G 移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),能使各類媒體、通信主機(jī)及網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行“無縫連接”,真正實(shí)現(xiàn)一部手機(jī)在全球的任何地點(diǎn)都能進(jìn)行通信。
(3) 高度智能化的網(wǎng)絡(luò)。采用智能技術(shù)的4G 通信系統(tǒng)將是一個(gè)高度自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。采用智能信號(hào)處理技術(shù)對(duì)信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行結(jié)合的正常發(fā)送與接收,有很強(qiáng)的智能性、適應(yīng)性和靈活性。
(4) 良好的覆蓋性能。4G 通信系統(tǒng)應(yīng)具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸。對(duì)于室內(nèi)環(huán)境,由于要提供高速傳輸,小區(qū)的半徑會(huì)更小。
(5) 基于IP 的網(wǎng)絡(luò)。4G通信系統(tǒng)將會(huì)采用IPv6,IPv6將能在IP 網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務(wù)。
(6) 實(shí)現(xiàn)不同QoS 的業(yè)務(wù)。4G 通信系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)帶寬分配和調(diào)節(jié)發(fā)射功率來提供不同質(zhì)量的業(yè)務(wù)。
3 4G概念通信關(guān)鍵技術(shù)探討
(1)正交頻分復(fù)用(OFDM )技術(shù)
第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以O(shè)FDM為核心技術(shù)。OFDM 技術(shù)實(shí)際上是多載波調(diào)制的一種。其主要思想是:將信道分成若干正交子信道,將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流,調(diào)制在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開,這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬,因此每個(gè)子信道可以看成平坦性衰落,從而可以消除符號(hào)間干擾。而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分,信道均衡變得相對(duì)容易。
OFDM技術(shù)之所以越來越受關(guān)注,是因?yàn)镺FDM 有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):
a) 頻譜利用率高,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,其頻譜利用率可以接近Nyquist
極限。
b) 抗衰落能力強(qiáng)。OFDM把用戶信息通過多個(gè)子載波傳輸,這樣在每個(gè)子載波上的信號(hào)時(shí)間就相應(yīng)地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號(hào)時(shí)間長很多倍,從而使OFDM 對(duì)脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力更強(qiáng)。
c) 適合高速數(shù)據(jù)傳輸。OFDM 自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件好的時(shí)候,應(yīng)采用效率高的調(diào)制方式;而當(dāng)信道條件差的時(shí)候,則應(yīng)采用抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)制方式。再有,OFDM 加載算法的采用,使得系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上以高速率進(jìn)行傳送。因此,OFDM 技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。
d) 抗碼間干擾(ISI)能力強(qiáng)。碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最主要的干擾,它與加性的噪聲干擾不同,是一種乘性干擾。造成碼間干擾的原因有很多,實(shí)際上,只要傳輸信道的頻帶是有限的,就會(huì)造成一定的碼間干擾。OFDM 由于采用了循環(huán)前綴,故對(duì)抗碼間干擾的能力很強(qiáng)。
(2)智能天線技術(shù)
智能天線采用了空時(shí)多址(SDMA)的技術(shù),利用信號(hào)在傳輸方向上的差別,將同頻率或同時(shí)隙、同碼道的信號(hào)進(jìn)行區(qū)分,動(dòng)態(tài)改變信號(hào)的覆蓋區(qū)域,將主波束對(duì)準(zhǔn)用戶方向,旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)方向,并能夠自動(dòng)跟蹤用戶和監(jiān)測(cè)環(huán)境變化,為每個(gè)用戶提供優(yōu)質(zhì)的上行鏈路和下行鏈路信號(hào)從而達(dá)到抑制干擾、準(zhǔn)確提取有效信號(hào)的目的。這種技術(shù)具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束等功能,被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。
目前,智能天線的工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。全自適應(yīng)智能天線雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu),但相對(duì)而言各種算法均存在所需數(shù)據(jù)量、計(jì)算量大、信道模型簡單、收斂速度較慢,在某些情況下甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤收斂等缺點(diǎn),實(shí)際信道條件下,當(dāng)干擾較多、多徑嚴(yán)重,特別是信道快速時(shí)變時(shí),很難對(duì)某一用戶進(jìn)行實(shí)際跟蹤。在基于預(yù)多波束的切換波束工作方式下,全空域被一些預(yù)先計(jì)算好的波束分割覆蓋,各組權(quán)值對(duì)應(yīng)的波束有不同的主瓣指向,相鄰波束的主瓣間通常會(huì)有一些重疊,接收時(shí)的主要任務(wù)是挑選一個(gè)作為工作模式,與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實(shí)現(xiàn),是未來智能天線技術(shù)發(fā)展的方向。
(3)無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)
可以提高容量和覆蓋的無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)有:分集技術(shù),如通過空間分集、時(shí)間分集(信道編碼)、頻率分集和極化分集等方法來獲得最好的分集性能;多天線技術(shù),如采用2或4天線來實(shí)現(xiàn)發(fā)射分集,或采用多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收分集。MIMO技術(shù)是指利用多發(fā)射、多接收天線進(jìn)行空間分集的技術(shù),它采用的是分立式多天線,能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道,從而大大提高容量。信息論已經(jīng)證明,當(dāng)不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關(guān)時(shí),MIMO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能,從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中,MIMO 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量、提高傳輸質(zhì)量的空間分集技術(shù)。
(4)軟件無線電(S D R )技術(shù)
在4G系統(tǒng)中,若要實(shí)現(xiàn)“任何人在任何地點(diǎn)以任何形式接入網(wǎng)絡(luò)”的理想通信方式,則至少需要保證移動(dòng)終端能夠適合各種類型的空中接口,能夠在各類網(wǎng)絡(luò)環(huán)境間無縫漫游,并可以在不同類型的業(yè)務(wù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這就意味著在4G 系統(tǒng)中,軟件將會(huì)變得非常復(fù)雜。為此,專家們提議引入軟件無線電技術(shù),軟件無線電是近幾年隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來的新技術(shù),它以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ),以數(shù)字信號(hào)處理為核心,以微電子技術(shù)為支持。軟件無線電概念一經(jīng)提出,就受到各方的極大關(guān)注,這不僅是因?yàn)檐浖o線電概念新技術(shù)先進(jìn)、發(fā)展?jié)摿Υ?,更為重要的是它潛在的市?chǎng)價(jià)值也是極具吸引力的。軟件無線電強(qiáng)調(diào)以開放性最簡硬件為通用平臺(tái),盡可能地用可升級(jí)、可重配置的不同應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)各種無線電功能的設(shè)計(jì)新思路。其中心思想是:構(gòu)造一個(gè)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái),將工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等各種功能用軟件來完成,并使寬帶A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線,以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統(tǒng)。在4G眾多關(guān)鍵技術(shù)中,軟件無線電技術(shù)是通向未來4G的橋梁。由于各種技術(shù)的交迭有利于減少開發(fā)風(fēng)險(xiǎn),所以未來4G技術(shù)需要適應(yīng)不同種類的產(chǎn)品要求,而軟件無線電技術(shù)則是適應(yīng)產(chǎn)品多樣性的基礎(chǔ),它不僅能減少開發(fā)風(fēng)險(xiǎn),還更易于開發(fā)系列型產(chǎn)品。此外,它還減少了硅芯片的容量,從而降低了運(yùn)算器件的價(jià)格,其開放的結(jié)構(gòu)也會(huì)允許多方運(yùn)營的介入。
(5)多用戶檢測(cè)技術(shù)
4G系統(tǒng)的終端和基站將用到多用戶檢測(cè)技術(shù)以提高系統(tǒng)的容量。多用戶檢測(cè)技術(shù)的基本思想是:把同時(shí)占用某個(gè)信道的所有用戶或部分用戶的信號(hào)都當(dāng)作有用信號(hào),而不是作為噪聲處理,利用多個(gè)用戶的碼元、時(shí)間、信號(hào)幅度以及相位等信息聯(lián)合檢測(cè)單個(gè)用戶的信號(hào),即綜合利用各種信息及信號(hào)處理手段,對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理,從而達(dá)到對(duì)多用戶信號(hào)的最佳聯(lián)合檢測(cè)。它在傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上,充分利用造成多址干擾的所有用戶的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),從而具有良好的抗干擾和抗遠(yuǎn)近效應(yīng)性能,降低了系統(tǒng)對(duì)功率控制精度的要求,因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源,顯著提高系統(tǒng)容量。
現(xiàn)有的多用戶檢測(cè)算法在計(jì)算復(fù)雜度與處理時(shí)延問題上存在不足,且算法中一些參數(shù)(頻率、幅度、定時(shí)、相位等)估計(jì)有誤時(shí), 會(huì)使得相關(guān)矩陣產(chǎn)生較大偏差,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)性能急劇下降。另一方面, 當(dāng)前的MUD算法只考慮了同小區(qū)內(nèi)的干擾,而沒有考慮相鄰小區(qū)間的同頻率用戶干擾。一般的多用戶檢測(cè)研究都假設(shè)用戶數(shù)據(jù)是獨(dú)立等概率的,沒有考慮信道編碼的影響,現(xiàn)在組合信道編碼和多用戶檢測(cè)的研究受到越來越多的重視。另外,目前的研究方向還包括多速率多用戶檢測(cè)和多用戶檢測(cè)與空時(shí)二維信號(hào)處理、多載波調(diào)制、功率控制等技術(shù)的結(jié)合。轉(zhuǎn)貼于
(6)IPv6技術(shù)
4G通信系統(tǒng)選擇了采用基于IP的全分組方式傳送數(shù)據(jù)流,因此IPv6技術(shù)將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。選擇IPv6 協(xié)議主要基于以下幾點(diǎn)考慮:
a) 巨大的地址空間。在一段可預(yù)見的時(shí)期內(nèi),它能夠?yàn)樗锌梢韵胂癯龅木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個(gè)全球惟一的地址。
b) 自動(dòng)控制。IPv6還有另一個(gè)基本特性就是它支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動(dòng)配置方式。無狀態(tài)地址自動(dòng)配置方式是獲得地址的關(guān)鍵。在這種方式下,需要配置地址的節(jié)點(diǎn)使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制來獲得一個(gè)局部連接地址。一旦得到這個(gè)地址之后,它將用另一種即插即用的機(jī)制,在沒有任何人工干預(yù)的情況下,獲得一個(gè)全球惟一的路由地址。
c) 服務(wù)質(zhì)量。服務(wù)質(zhì)量(QoS)包含幾個(gè)方面的內(nèi)容。從協(xié)議的角度看,IPv6與目前的IPv4具有相同的QoS,但是IPv6 能提供不同的服務(wù)。這些優(yōu)點(diǎn)來自于IPv6 報(bào)頭中新增的字段“流標(biāo)志”。有了這個(gè)20 位長的字段,在傳輸過程中,中國的各節(jié)點(diǎn)就可以識(shí)別和分開處理任何IP 地址流。盡管對(duì)這個(gè)流標(biāo)志的準(zhǔn)確應(yīng)用還沒有制定出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),但將來它無疑將用于基于服務(wù)級(jí)別的新計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。
d) 移動(dòng)性。移動(dòng)IPv6在新功能和新服務(wù)方面可提供更大的靈活性。每個(gè)移動(dòng)設(shè)備設(shè)有一個(gè)固定的家鄉(xiāng)地址,這個(gè)地址與設(shè)備當(dāng)前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無關(guān)。當(dāng)設(shè)備在家鄉(xiāng)以外的地方使用時(shí),通過一個(gè)轉(zhuǎn)交地址即可提供移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的位置信息。移動(dòng)設(shè)備每次改變位置都要將它的轉(zhuǎn)交地址告訴給家鄉(xiāng)地址和它所對(duì)應(yīng)的通信節(jié)點(diǎn)。
4 結(jié)束語
4G移動(dòng)通信系統(tǒng)目前還只是一個(gè)基本概念,4G網(wǎng)絡(luò)的定義仍然還不明確,IEEE等標(biāo)準(zhǔn)化組織仍處于制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的過程中。但是融合現(xiàn)有的各種無線接入技術(shù)的4G系統(tǒng)將成為一個(gè)無縫連接的統(tǒng)一系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)的全球漫游及業(yè)務(wù)的可攜帶性,是滿足未來市場(chǎng)需求的新一代的移動(dòng)通信系統(tǒng),它將幫助我們實(shí)現(xiàn)充滿個(gè)性化的通信夢(mèng)想。
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[關(guān)鍵詞]5G移動(dòng)通信技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì) 技術(shù)特征
中圖分類號(hào):TE933.207 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)13-0164-01
隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量正以每年接近100%的速度增長,預(yù)計(jì)未來10年,無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量將增加1000倍,聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將高達(dá)500億臺(tái)(部) ,新興智能業(yè)務(wù)將層出不窮,迫切需要更加高速、更加高效、更加智能化的新一代無線移動(dòng)通信技術(shù)來支撐。因此,在全球第4代移動(dòng)通信(4G)網(wǎng)絡(luò)的部署方興未艾之時(shí),第5代移動(dòng)通信技術(shù)(5G,fifth- generation)的研發(fā)已拉開大幕[1],成為整個(gè)學(xué)術(shù)界和信息產(chǎn)業(yè)界最熱門的課題之一,掀起全球移動(dòng)通信領(lǐng)域新一輪的技術(shù)競(jìng)爭。5G是繼4G之后,為了滿足智能終端的快速普及和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展而正在研發(fā)的新一代移動(dòng)通信技術(shù),是面向2020年以后人類信息社會(huì)需求的第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。
一、5G移動(dòng)通信技術(shù)概述
5G是未來十年的發(fā)展方向,根據(jù)以往的移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的規(guī)律分析,5G應(yīng)具有著超高的頻譜利用率及利用能效,在傳輸速率和資源的利用效率方面,將比現(xiàn)今的4G技術(shù)有一個(gè)高度和質(zhì)的提升,在其無線信號(hào)的覆蓋性能、傳輸時(shí)效、通信安全及用戶體驗(yàn)方面也將會(huì)有明顯的提高和進(jìn)步。5G移動(dòng)通信技術(shù)和其他無線移動(dòng)技術(shù)有著深入的聯(lián)系和結(jié)合,形成了新一代的全面性的通信網(wǎng)絡(luò)。滿足未來十年互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)速的1000倍要求。未來5G移動(dòng)通信還須很強(qiáng)的靈活性,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。但由于5G 技術(shù)過于新穎,學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界還沒有對(duì)其進(jìn)行定義;相關(guān)諸如國際電信聯(lián)盟(ITU)等國際通信標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)及全球3GPP、WiMAX 等移動(dòng)通信論壇也沒有給出正式的技術(shù)定義,使得5G技術(shù)至今還沒有一個(gè)清晰的概念。
目前,國內(nèi)外專家學(xué)者沿用傳統(tǒng)的對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)的劃代方式,對(duì)5G進(jìn)行初步定義。常見的說法是,5G就是傳輸速率達(dá)到10Gb/s的下一代移動(dòng)通信技術(shù),美國著名的《時(shí)代》雜志,在報(bào)道5G時(shí)也沿用這種說法。
二、5G的技術(shù)特征
對(duì)于5G 的未來愿景和應(yīng)用,學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都進(jìn)行了相關(guān)描述,從這些描述中可以總結(jié)出人們對(duì)未來5G 的技術(shù)需求,相對(duì)于傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)
絡(luò),5G 應(yīng)具有如下的基本特征[2]:
1、互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)目擴(kuò)大100倍
隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能終端的快速發(fā)展,預(yù)計(jì)2020年后,聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)目將達(dá)到500~1000億部(個(gè))。未來的5G網(wǎng)絡(luò)單位覆蓋面積內(nèi)支持的設(shè)備數(shù)目將大大增加,相對(duì)于目前的4G網(wǎng)絡(luò)將增長100倍,一些特殊應(yīng)用,單位面積內(nèi)通過5G聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)目將達(dá)到100萬/。
2、數(shù)據(jù)流量增長1000倍
業(yè)界預(yù)測(cè)10年后,全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將達(dá)到2010年的1000倍。因此,5G的單位面積的吞吐量能力,特別是忙時(shí)吞吐量能力也要求提升1000倍,至少達(dá)到100 Gb/s/km2以上。
3、峰值速率至少10Gb/s
面向2020年的5G網(wǎng)絡(luò),相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)的峰值速率,其峰值速率需要提升10倍,即達(dá)到10Gb/s,特殊場(chǎng)景下,用戶的單鏈路速率要求達(dá)到10Gb/s。
4、用戶可獲得速率達(dá)到10Mb/s,特殊用戶需求達(dá)到100Mb /s
未來5G網(wǎng)絡(luò),在絕大多數(shù)的條件下,任何用戶一般都能夠獲得10Mb/s以上的速率,對(duì)于諸如急救車內(nèi)高清醫(yī)療圖像傳輸服務(wù)等特殊需求用戶和業(yè)務(wù),獲得速率將高達(dá)100Mb/s。
5、網(wǎng)絡(luò)耗能低
綠色低碳、節(jié)省能源是未來通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),未來的5G 網(wǎng)絡(luò),要利用端到端的節(jié)能設(shè)計(jì),使網(wǎng)絡(luò)綜合能耗效率提高1 000 倍,滿足1 000 倍流量要求,但能耗與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)?shù)乃健?/p>
6、頻譜利用率高
由于5G網(wǎng)絡(luò)的用戶規(guī)模大、業(yè)務(wù)量大、流量高,對(duì)頻率的需求量大,要通過演進(jìn)及頻率倍增或壓縮等創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用,提升頻率利用率。相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò),5G 的平均頻譜效率需要5~10倍的提升,解決大流量帶來的頻譜資源短缺問題。
7、可靠性高和時(shí)延短
2020年的5G網(wǎng)絡(luò),要滿足用戶隨時(shí)隨地的在線體驗(yàn)服務(wù),并滿足諸如應(yīng)急通信、工業(yè)信息系統(tǒng)等更多高價(jià)值場(chǎng)景需求。因此,要求進(jìn)一步降低用戶時(shí)延和控制時(shí)延,相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)要縮短5~10倍。對(duì)于關(guān)系人類生命、重大財(cái)產(chǎn)安全的業(yè)務(wù),端到端服務(wù)可靠性需提升到99.999%以上。
三、5G的發(fā)展趨勢(shì)
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為5G移動(dòng)通信提供了動(dòng)力基礎(chǔ)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將成為未來各種技術(shù)的基礎(chǔ)性平臺(tái)。當(dāng)前的移動(dòng)通信技術(shù)和無線技術(shù)將成為5G通信系統(tǒng)的基礎(chǔ),但有著更高的通信傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)效率的要求。當(dāng)然,全球關(guān)于5G的技術(shù)研究,還處于早期階段,將來還要經(jīng)過技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)化、外場(chǎng)試驗(yàn)等階段,并最終實(shí)現(xiàn)商用部署。不過,盡管對(duì)于5G概念和技術(shù)仍在探討,但對(duì)于5G標(biāo)準(zhǔn)融合的大方向,現(xiàn)在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界基本形成了共識(shí)。在2G、3G時(shí)代,不同的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)之間存在較大的差異。而在4G時(shí)代,TD-LTE和LTE-FDD在核心網(wǎng)方面已擁有95%的相似性,在無線傳輸方面也有90%的相似性。面向2020年的5G時(shí)代,在頻譜的使用上將更加高效和靈活,核心技術(shù)和系統(tǒng)架構(gòu)將進(jìn)一步融合,全球共用一套通信標(biāo)準(zhǔn)將成為5G技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
而最終5G技術(shù)的發(fā)展也會(huì)在當(dāng)前科學(xué)信息技術(shù)新的發(fā)展和變革時(shí)期中形成自己的特點(diǎn):一,更加注重用戶的體驗(yàn),提高和改善通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率、吞吐效率及3D等下能力,將成為5G性能的重要指標(biāo);二,完善和健全網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多面、多用戶多無線,提高系統(tǒng)性能;三,5G技術(shù)將實(shí)現(xiàn)無處不在的無線信號(hào)覆蓋,優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo);四,充分利用高頻段頻譜資源,實(shí)現(xiàn)5G的普遍廣泛應(yīng)用;五,可靈活化的配置5G移動(dòng)無線通信網(wǎng)絡(luò),相關(guān)通信運(yùn)營商科根據(jù)實(shí)時(shí)的流量動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源,降低成本和消耗[3]。
四、結(jié)語
總之,5G是面向2020年信息社會(huì)需求的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng),學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界正在對(duì)其概念和技術(shù)進(jìn)行廣泛探討,盡管尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),但隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,5G的關(guān)鍵技術(shù)將取得實(shí)質(zhì)性的突破,具有更廣闊的應(yīng)用前景,全面提升全球信息化程度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1] 王鵬.4G未來5G已來:傳輸速率較4G高百倍網(wǎng)絡(luò)容量高千倍[EB/OL]. ( 2013 - 05 - 22) [2014 - 02 - 20].
關(guān)鍵詞:4G移動(dòng)通信技術(shù);安全缺陷;解決策略
自20世紀(jì)后半期移動(dòng)通信技術(shù)在美國被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中。無論是2G通信技術(shù)還是3G通信技術(shù),在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以及網(wǎng)絡(luò)安全等方面都存在著許多缺陷,這極大地促進(jìn)了對(duì)4G移動(dòng)通信技術(shù)的研發(fā)。如今4G移動(dòng)通信技術(shù)在發(fā)展的道路上仍存在許多難題,特別是其存在的安全缺陷是必須盡快加以解決的問題。
1 4G移動(dòng)通信技術(shù)介紹
1.1 4G移動(dòng)通信技術(shù)概念
4G移動(dòng)通信系統(tǒng)是在無線網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,結(jié)合無線局域網(wǎng)技術(shù)來更加快速地傳輸各類信息的技術(shù)產(chǎn)品。4G移動(dòng)通信技術(shù)擁有良好的視頻通信質(zhì)量,利用該技術(shù)可進(jìn)行高質(zhì)量的信號(hào)支持,并且該技術(shù)的可溶性非常強(qiáng),其傳遞數(shù)據(jù)信息的速度非??欤軌蚪o用戶提供定時(shí)定位、遠(yuǎn)程控制以及數(shù)據(jù)采集等服務(wù)。4G是一種單一的蜂窩式的核心網(wǎng)絡(luò),支持多元化的接入方式,該結(jié)構(gòu)使得每一位用戶均可得到唯一的可識(shí)別號(hào)碼,可以隨時(shí)隨地連接網(wǎng)絡(luò)加以使用,因此,其具有較強(qiáng)的通用性及可擴(kuò)展性。
1.2 4G移動(dòng)通信技術(shù)特征
4G通信技術(shù)的特征包括:(1)傳輸速率的提升。新型的4G移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)基本上實(shí)現(xiàn)了無限漫游,在很大程度上縮短了用戶與用戶之間的時(shí)間與空間的距離。采用一種特殊的智能天線,能夠在不同的環(huán)境及要求下,對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理和調(diào)整,減少了信息傳輸?shù)淖璧K,抑制了不同環(huán)境下電磁環(huán)境的干擾現(xiàn)象。(2)普及度的提高。從技術(shù)層面上來說,未來4G的費(fèi)用要H53G便宜,普通老百姓能夠真正享受到高科技互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來的便捷,完善后的4G很多軟件的運(yùn)用都比3G簡單得多,開發(fā)和運(yùn)用的成本在很大程度上降低,促進(jìn)移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的普及。(3)智能化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。4G開始采用的是單一蜂窩核心式網(wǎng)絡(luò),使其向全面智能化網(wǎng)絡(luò)體系的方向發(fā)展,這比之前的邊緣智能化要好很多,在通信的速率上提高了很多。
1.3 4G移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
與以往的2G與3G相比,4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)具有較大的優(yōu)越性,表現(xiàn)在:(1)頻率使用效率高。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架主要是利用路由技術(shù),因?yàn)槠錁?gòu)架中使用了多項(xiàng)技術(shù),其無線頻譜的有效性能讓人們利用原有的無線頻譜做比以往更多的事情。(2)提供增值服務(wù)。4G移動(dòng)通信技術(shù)是以正交多任務(wù)分頻技術(shù)OFDM開發(fā)出來的,將4G移動(dòng)通信技術(shù)的OFDM與3G通信系統(tǒng)的核心技術(shù)CDMA相結(jié)合可以發(fā)揮出更大的作用,以實(shí)現(xiàn)無線通信增值服務(wù)。(3)通信速度提升。移動(dòng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度對(duì)其實(shí)用性能有很大影響,第4代移動(dòng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)100Mbps。(4)多媒體通信質(zhì)量高。與3G移動(dòng)通信相比,4G的多媒體覆蓋范圍更廣,通信質(zhì)量更高,其具有的高分辨率及高速數(shù)據(jù)與現(xiàn)代人們對(duì)多媒體服務(wù)的需要更加符合。
2 4G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)
2.1正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM技術(shù))
該技術(shù)的主要思想是把原始信道分解,使其變成一個(gè)個(gè)子信道,讓分解后的信道相互正交,然后在每一子信道上加上可以調(diào)制的載波,調(diào)制到每一個(gè)子信道上進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸。利用多載波同時(shí)傳輸?shù)姆椒軌蚴沟枚鄠€(gè)信號(hào)并列通信,以避免竊聽與串線。
2.2軟件無線電技術(shù)(SDR技術(shù))
該技術(shù)在無線電通信技術(shù)中被廣泛地應(yīng)用,它的設(shè)計(jì)思想是把將寬帶模擬數(shù)字變換器與數(shù)字模擬變換器盡可能地與射頻天線靠近,利用編寫程序代碼來完成通信頻段的選擇,實(shí)現(xiàn)傳送信息的抽樣與量化,并且實(shí)現(xiàn)不同信道調(diào)制方式與不同的保密結(jié)構(gòu)、控制終端的選擇。SDR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是顯著的,如信號(hào)傳輸多、工作模式多與工作頻段多等。
2.3智能天線技術(shù)(SA技術(shù))
第4代移動(dòng)通信技術(shù)中采用了智能天線技術(shù),智能天線技術(shù)是一種以自適應(yīng)天線原理為基礎(chǔ)的新型移動(dòng)通信技術(shù),智能天線一般都安裝在基站,可以利用能編程的電子相位關(guān)系來確定方向性的。此外,其還可擴(kuò)大信號(hào)傳輸?shù)幕緟^(qū)域,大大提高系統(tǒng)的容量,消除信號(hào)傳輸過程中干擾因素,降低系統(tǒng)的成本,這些優(yōu)勢(shì)都是其他技術(shù)所不能代替的。
2.4多輸入多輸出技術(shù)(MIMO技術(shù))
該技術(shù)在4G網(wǎng)絡(luò)中的被廣泛地使用,從而使得4G網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)質(zhì)量大大優(yōu)于2G及3G網(wǎng)絡(luò)。與3G網(wǎng)絡(luò)的一發(fā)兩收技術(shù)相比,多輸入多輸出技術(shù)對(duì)于空間分集增益與碼間干擾等通訊指標(biāo)的管理具有顯著的優(yōu)勢(shì):(1)大大提高空間內(nèi)的分集增益。(2)大幅降低碼間干擾。(3)大大增加了無限信道容量與頻譜的利用率。
3 4G移動(dòng)通信技術(shù)存在的安全缺陷
3.1病毒
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)受到病毒的侵害時(shí),電腦網(wǎng)絡(luò)的傳輸途徑會(huì)被嚴(yán)重干擾,并且傳播的信息會(huì)有亂碼出現(xiàn)。病毒給網(wǎng)絡(luò)通信帶來的破壞往往是災(zāi)難性的,由于其傳播速率太快,以至于大量的有用程序與文件在極短時(shí)間內(nèi)便被損壞。此外,當(dāng)病毒侵害到電腦程序時(shí)會(huì)使得己受損害的程序不斷繁殖下去,如此會(huì)使得信息傳遞的安全性、準(zhǔn)確性都大打折扣。
3.2黑客
黑客的存在對(duì)通信安全而言是一個(gè)極大的威脅。黑客一般都具有比較精深與專業(yè)的計(jì)算機(jī)技能,可以輕而易舉地將用戶的信息竊取出來,使通信信息安全受到相當(dāng)嚴(yán)重的破壞。黑客常常對(duì)公司企業(yè)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及國家政府的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行肆無忌憚地竊聽與篡改,從而給相當(dāng)一部分企業(yè)造成了非常嚴(yán)重的損失,甚至直接嚴(yán)重威脅國家的安全與社會(huì)的穩(wěn)定。
3.3安全漏洞
目前,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尚處于初級(jí)探索極端,其相關(guān)技術(shù)還非常不成熟,網(wǎng)絡(luò)瀏覽器與許多應(yīng)用軟件都存在許多安全隱患,并且在軟件編寫過程中也存在這樣或那樣的安全漏洞,這些因素都會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的安全性造成比較嚴(yán)重的威脅,再加上人為操作不當(dāng)?shù)纫蛩?,更?huì)使系統(tǒng)極易發(fā)生死機(jī)等故障,使得網(wǎng)絡(luò)信息的完整性與安全性大受影響。
4 應(yīng)對(duì)4G移動(dòng)通信技術(shù)安全缺陷的策略
應(yīng)對(duì)4G移動(dòng)通信技術(shù)安全缺陷問題的科學(xué)策略有:(1)在開發(fā)研究4G移動(dòng)通信技術(shù)時(shí)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)做到嚴(yán)格把控,從而有效地保證用戶數(shù)據(jù)信息的安全性。采用復(fù)雜秘鑰以及網(wǎng)絡(luò)防火墻來大大提升系統(tǒng)的恢復(fù)能力。(2)頒布相關(guān)的法律、法規(guī),并且成立專門機(jī)構(gòu)來嚴(yán)厲打擊對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全與通信安全造成威脅的不法分子。(3)有必要對(duì)配套設(shè)施進(jìn)行跟進(jìn)發(fā)展。4G通信技術(shù)不是一種單一的技術(shù),它需要更多其他層面技術(shù)的配合,甚至是技術(shù)層面以外的配合。無論是哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都會(huì)使4G移動(dòng)通信技術(shù)的全面智能化發(fā)展大受影響。(4)將系統(tǒng)容災(zāi)技術(shù)合理地融入到4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中去,這樣當(dāng)系統(tǒng)一旦發(fā)生災(zāi)難事件便可以準(zhǔn)確迅速地恢復(fù)原有數(shù)據(jù),從而起到保護(hù)系統(tǒng)的作用。此外,為了進(jìn)一步提高4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的安全性能,需要逐步完善系統(tǒng),并對(duì)硬件與軟件進(jìn)行升級(jí)。
論文摘要:移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展歷程可以劃分為三個(gè)階段,即第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)、第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)、第三代多媒體移動(dòng)通信系統(tǒng)。本文簡單介紹了移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展歷程,重點(diǎn)論述了第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4th Generation 4G)的概念及相關(guān)術(shù),并指出其今后的發(fā)展趨勢(shì)。
一、移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
(一)第一代——模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)
第一代(即1G,是the first generation的縮寫)移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要特征是采用模擬技術(shù)和頻分多址(FDMA)技術(shù)、有多種制式。我國主要采用TACS,其傳輸速率為2.4kbps,由于受到傳輸帶寬的限制,不能進(jìn)行移動(dòng)通信的長途漫游,只是一種區(qū)域性的移動(dòng)通信系統(tǒng)。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)在商業(yè)上取得了巨大的成功,但是其弊端也日漸顯露出來,如頻譜利用率低、業(yè)務(wù)種類有限、無高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、制式太多且互不兼容、保密性差、易被盜聽和盜號(hào)、設(shè)備成本高、體積大、重量大。所以,第一代移動(dòng)通信技術(shù)作為2O世紀(jì)80年代到90年代初的產(chǎn)物已經(jīng)完成了任務(wù)退出了歷史舞臺(tái)。
(二)第二代——數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)
第二代(即2G,是the second generation的縮寫)移動(dòng)通信系統(tǒng)是從20世紀(jì)90年代初期到目前廣泛使用的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng),采用的技術(shù)主要有時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)兩種技術(shù),它能夠提供9.6-28.8kbps的傳輸速率。全球主要采用GSM和CDMA兩種制式,我國采用主要是GSM這一標(biāo)準(zhǔn),主要提供數(shù)字化的語音業(yè)務(wù)級(jí)低速數(shù)據(jù)化業(yè)務(wù),克服了模擬系統(tǒng)的弱點(diǎn)。和第一代模擬移動(dòng)蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)相比,第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)具有保密性強(qiáng),頻譜利用率高,能提供豐富的業(yè)務(wù),標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn),可以進(jìn)行省內(nèi)外漫游。但因?yàn)椴捎玫闹剖讲煌?,移?dòng)標(biāo)準(zhǔn)還不統(tǒng)一,用戶只能在同一制式覆蓋的范圍內(nèi)進(jìn)行漫游,還無法進(jìn)行全球漫游,雖然第二代比第一代有更大的帶寬,但帶寬還是很有限,限制了數(shù)據(jù)的應(yīng)用,還無法實(shí)現(xiàn)高速率的業(yè)務(wù),如移動(dòng)的多媒體業(yè)務(wù)。
(三)第三代——多媒體移動(dòng)通信系統(tǒng)
隨著通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展和通信量的激增,未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)不僅要有大的系統(tǒng)容量,還要能支持話音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體等多種業(yè)務(wù)的有效傳輸。第二代移動(dòng)通信技術(shù)根本不能滿足這樣的通信要求,在這種情況下出現(xiàn)了第三代
(即3c,是the third generation的縮寫)多媒體移動(dòng)通信系統(tǒng)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在國際上統(tǒng)稱為IMT一2000,是國際電信聯(lián)盟(1TU)在1985年提出的工作在2000MHz頻段的系統(tǒng)。與第一代模擬移動(dòng)通信和第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)相比,第三代的最主要特征是可提供移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)。
二、第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念
4G也稱為廣帶接入和分布網(wǎng)絡(luò).具有超過2Mb/s的非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸能力.對(duì)高速移動(dòng)用戶能提供1 50M b/s的高質(zhì)量的影像服務(wù).并首次實(shí)現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸 它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng).移動(dòng)廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)(基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng)) . 是集多種無線技術(shù)和無線LAN 系統(tǒng)為一體的綜合系統(tǒng).也是寬帶lP接入系統(tǒng).在這個(gè)系統(tǒng)上.移動(dòng)用戶可以實(shí)現(xiàn)全球無縫漫游.為了進(jìn)一步提高其利用率.滿足高速率、大容量的業(yè)務(wù)需求. 同時(shí)克服高速數(shù)據(jù)在無線信道下的多徑衰落和多徑干擾等眾多優(yōu)勢(shì)。
三、4G的關(guān)鍵技術(shù)
1.OFDM技術(shù)。它實(shí)際上是多載波調(diào)制MCM的一種.其主要原理是:將待傳輸?shù)母咚俅袛?shù)據(jù)經(jīng)串/并變換,變成在N個(gè)子信道上并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)流,再用N 個(gè)相互正交的載波進(jìn)行調(diào)制,然后疊加一起發(fā)送。接收端用相干載波進(jìn)行相干接收,再經(jīng)并/串變換恢復(fù)為原高速數(shù)據(jù)。
2.多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)。多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)是無線移動(dòng)通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破。該技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率,是下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。MIMO系統(tǒng)采用空時(shí)處理技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理,在豐富的散射環(huán)境下,空分復(fù)用MIMO系統(tǒng)(如BLAST結(jié)構(gòu))可以獲得與天線數(shù)成正比的容量增長,從而極大地提高頻譜效率,增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。但是當(dāng)散射程度欠佳時(shí),會(huì)引起信道間的空間相關(guān),尤其在室外環(huán)境下,由于基站的天線較高,從而角度擴(kuò)展較小,其空間相關(guān)難以避免,在這種情況下MIMO不可能獲得所期望的數(shù)據(jù)傳輸速率。 轉(zhuǎn)貼于
3.切換技術(shù)。切換技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)終端在不同小區(qū)之間跨越和在不同頻率之間通信以及在信號(hào)質(zhì)量降低時(shí)如何選擇信道。它是未來移動(dòng)終端在眾多通信系統(tǒng)、移動(dòng)小區(qū)之間建立可靠通信的基礎(chǔ)。主要?jiǎng)澐譃橛睬袚Q、軟切換和更軟切換.硬切換發(fā)生在不同頻率的基站或不同系統(tǒng)之間。第4代移動(dòng)通信中的切換技術(shù)正朝著軟切換和硬切換相結(jié)合的方向發(fā)展。
4.軟件無線電技術(shù)。軟件無線電是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)過一個(gè)通用硬件平臺(tái),利用軟件加載方式來實(shí)現(xiàn)各種類型的無線電通信系統(tǒng)的一種具有開放式結(jié)構(gòu)的新技術(shù)。通過下載不同的軟件程序,在硬件平臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)不同功能,用以實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)中利用單一的終端進(jìn)行漫游,它是解決移動(dòng)終端在不同系統(tǒng)中工作的關(guān)鍵技術(shù)。軟件無線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號(hào)處理硬(Digital Signal Process Hardware,DSPH)、現(xiàn)場(chǎng)可編程器件(Field Programmable Gate Array,F(xiàn)PGA)、數(shù)字信號(hào)處理(Digital SignalProcessor, DSP)等。
5.IPv6協(xié)議技術(shù)。3G網(wǎng)絡(luò)采用的主要是蜂窩組網(wǎng),而4G系統(tǒng)將是一個(gè)基于全lP的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)不同類型的接入系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)之間的無縫連。為了給用戶提供更為廣泛的業(yè)務(wù),使運(yùn)營商管理更加方便、靈活,4G中將取代現(xiàn)有的IPv4協(xié)議,采用全分組方式傳送數(shù)據(jù)的IPv6協(xié)議。
四、發(fā)展趨勢(shì)
目前,4G移動(dòng)通信還只處于實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)階段。具體的設(shè)備和技術(shù)還沒有完全成型,后續(xù)的軟件開發(fā)還沒有啟動(dòng)。這都會(huì)給4G的發(fā)展帶來很多難題,有待人們深入研究。但未來移動(dòng)通信必將具有文中描述的這些基本特征:高速率、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸,完全集中的服務(wù)。無所不在的移動(dòng)接入,高智能的多樣化的用戶設(shè)備。隨著新問題、新要求的不斷出現(xiàn)。第四代移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)相應(yīng)地調(diào)整、完善和進(jìn)一步發(fā)展。我們相信,不遠(yuǎn)的將來,人們將會(huì)不受時(shí)間、地點(diǎn)限制,可以自由自在地利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獲取和傳遞信息,從而使人們的學(xué)習(xí)、工作、生活發(fā)生更深刻的變化。
參考文獻(xiàn)
[1] 張重陽.數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)[M].西安:江西科技大學(xué)出版社,2006.
關(guān)鍵詞:無線通信 第四代 發(fā)展
一、引言
近幾年來,全球通信技術(shù)的發(fā)展日新月異,尤其是近兩三年來,無線通信技術(shù)的發(fā)展速度與應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)超過了固定通信技術(shù),呈現(xiàn)出如火如荼的發(fā)展態(tài)勢(shì)。其中最具代表性的有蜂窩移動(dòng)通信、寬帶無線接入,也包括集群通信、衛(wèi)星通信,以及手機(jī)視頻業(yè)務(wù)與技術(shù)。
蜂窩移動(dòng)通信從上世紀(jì)80年代出現(xiàn)到現(xiàn)在,已經(jīng)發(fā)展到了第三代移動(dòng)通信技術(shù),目前業(yè)界正在研究面向未來第四代移動(dòng)通信的技術(shù);寬帶無線接入也在全球不斷升溫,近幾年來我國的寬帶無線用戶數(shù)增長勢(shì)頭強(qiáng)勁。寬帶無線接入研究重點(diǎn)主要包括無線城域網(wǎng)(WMAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)技術(shù);模擬集群通信的應(yīng)用開始得比較早,但隨著技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字集群通信技術(shù)越來越贏得大家的關(guān)注;衛(wèi)星通信以其特殊的技術(shù)特性,已經(jīng)成為無線通信技術(shù)中不可忽視的一個(gè)領(lǐng)域;手機(jī)視頻廣播作為一種新的無線業(yè)務(wù)與技術(shù),正在成為目前最熱門的無線應(yīng)用之一。
移動(dòng)計(jì)算機(jī)是當(dāng)前IT領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展速度最快的產(chǎn)業(yè)之一,其發(fā)展趨勢(shì)是高性能、低功耗、小型化和無線互聯(lián)。一般認(rèn)為,高速數(shù)據(jù)通信能力和無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力是移動(dòng)計(jì)算機(jī)性能評(píng)價(jià)的主要方面,因此,無線通信技術(shù)的進(jìn)步對(duì)移動(dòng)計(jì)算機(jī)發(fā)展的意義就顯得非同一般。第四代移動(dòng)通信技術(shù)(fourth.generation,4G)的出現(xiàn)對(duì)移動(dòng)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了前所未有的新機(jī)遇,包括Microsoft和Intel在內(nèi)的各大計(jì)算機(jī)企業(yè)已紛紛把目光投向移動(dòng)通信領(lǐng)域。
二、無線通信技術(shù)的發(fā)展歷程
WAP:Wireless Application Protocol 。一種全球性的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,目標(biāo)是將Internet的信息和業(yè)務(wù)引入到移動(dòng)終端。WAP定義了可通用的平臺(tái),把目前Internet上的HTML語言轉(zhuǎn)化成WML描述的信息,顯示于移動(dòng)電話的顯示屏上。 WAP不要求現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議任何改動(dòng),只要求移動(dòng)電話和服務(wù)器的支持,因而廣泛應(yīng)用于GSM、CDMA、TDMA、3G等網(wǎng)絡(luò)中。
GSM:Global System for Mobile Communication。全球移動(dòng)通信系統(tǒng),全球性標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩無線電通信系統(tǒng),是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。GSM的信令和語言信道都是數(shù)字式的,因此被看成第二代移動(dòng)電話系統(tǒng)(2G)。 第一代是指模擬蜂窩技術(shù),第三代是指寬帶CDMA。 蜂窩網(wǎng)絡(luò):把移動(dòng)電話的服務(wù)區(qū)別分為一個(gè)個(gè)正六邊形的子區(qū),每個(gè)小區(qū)設(shè)一個(gè)基站。形成了形狀酷似“蜂窩”的結(jié)構(gòu),因而把這種移動(dòng)通信方式稱為蜂窩移動(dòng)通信方式。蜂窩六邊形結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)原理是:即以相同半徑的圓形覆蓋平面, 當(dāng)圓心處于正六邊形網(wǎng)格的各正六邊形中心,也就是當(dāng)圓心處于正三角網(wǎng)格的格點(diǎn)時(shí)所用圓的數(shù)量最少。蜂窩通信實(shí)際上就是移動(dòng)通信的另一種說法。蜂窩的最大特點(diǎn)就是頻率的高利用率。蜂窩的概念解決了移動(dòng)通信中頻率資源有限的問題,直接導(dǎo)致了20世紀(jì)80年代以后的移動(dòng)通信大發(fā)展。但是蜂窩的概念也是有局限性的?,F(xiàn)在面臨的主要問題是,小區(qū)不可能無限制的進(jìn)行分裂,導(dǎo)致了系統(tǒng)的容量不能進(jìn)一步提高,這阻礙了移動(dòng)通信進(jìn)一步的發(fā)展。
三、第四代移動(dòng)通信技術(shù)
第四代移動(dòng)通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò),具有非對(duì)稱的超2Mbs的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網(wǎng)、移動(dòng)寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)。 第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)比第三代標(biāo)準(zhǔn)具有更多的功能。第四代移動(dòng)通信可以在不同的固定、無線平臺(tái)和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無線服務(wù),可以在任何地方用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)(包括衛(wèi)星通信和平流層通信),能夠提供定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。此外,第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)是集成多功能的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng),是寬帶接入IP系統(tǒng)。
第四代移動(dòng)通訊系統(tǒng)的任務(wù)是:提供更大的頻寬需求,滿足第三代移動(dòng)通訊尚不能達(dá)到的在覆蓋、質(zhì)量、造價(jià)上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要。 4G通訊的要求及特點(diǎn)針對(duì)3G通訊存在的問題,目前正在構(gòu)思中的 4G通信應(yīng)當(dāng)具有以下特征:
網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬。每個(gè)4G 信道將 占有 100M H z的頻譜, 相當(dāng)于W C D M A 3G網(wǎng)絡(luò)的2 0倍;通信速度更快。 4 G 通信最顯著的特征就是它有更快的無線傳輸速率。據(jù)專家估計(jì), 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的傳輸速率速率可以 達(dá)到 I OM 2 0 M b p s , 最高可以達(dá)到 l00 M b p s;通信更加靈活。嚴(yán)格意義上 4G 手機(jī)的功能已不能簡單劃歸 “ 電話機(jī) ”的范疇, 4 G手機(jī)從外觀和式樣上看將有更驚人的突破,可以想象 的是, 眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成 為4G終端;智能性更高。第四代移動(dòng)通信的智能性更高, 不僅表現(xiàn)在4G 通信的終端設(shè)計(jì)和操作具有智能化, 更重要的是 4G 手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)許多目前還 難以想象的功能;兼容性更平滑。要使 4G 通信盡快地被人們接收, 還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下較為容易地過渡到 4G通信。4G通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備全球漫游、接 口開放、能跟多種網(wǎng) 絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化 以及能從 3G平穩(wěn)過渡等特點(diǎn)。
移動(dòng)通信 移動(dòng)技術(shù)論文 移動(dòng)營銷論文 移動(dòng)商務(wù)論文 移動(dòng)通信市場(chǎng) 移動(dòng)電子商務(wù) 紀(jì)律教育問題 新時(shí)代教育價(jià)值觀