時間:2023-03-15 14:54:01
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移動通信面臨諸多挑戰
截止到2000年底,全球移動通信用戶數已達7.34億,普及率為14.7%。預計2001年全球移動通信用戶數將突破10億大關。與之相對應的固定電話的用戶數到2001年7月已達到10億。在今明兩年內,全世界的移動電話用戶數將超過固定電話用戶數,成為普及率最高的通信手段。移動通信在迅猛發展的同時,也面臨著許多挑戰。
我國移動通信領域內著名專家、信息產業部電信傳輸研究所副所長曹淑敏認為,目前全球移動通信的發展有以下幾個特點:移動通信得到了空前的發展,在許多發達國家,移動電話的普及率已經超過50%,最高的已經接近90%,用戶趨于飽和,急需新業務來刺激發展;而與之對應的發展中國家,則普及率較低(如中國僅為10%),發展潛力大;在用戶數量增加的同時,平均每個用戶的話費卻在下降;目前話音業務仍是主導業務,短消息業務增長迅速,WAP發展不理想;雖然普遍看好移動互聯網業務的發展,但目前在世界范圍內仍沒有找到所謂的“殺手級”運營模式;處在2G/2.5G技術向3G演進和過渡的時期,新技術的優勢和風險同在;由于2G/2.5G規模大、技術成熟,所以向3G的過渡必然比第一代向第二代過渡緩慢,2G/2.5G和3G共存的局面將會持續較長時間;3G標準一直處在完善和更新階段,近期才形成較為穩定的版本;在一些國家高昂的頻譜費用和一些不切實際的管制政策,影響了3G正常的發展。
曹淑敏認為,以上這些特點,在近期內會對全球移動通信技術的更新和整個業務的增長帶來一些不利的因素,但發展中國家的崛起、歐洲正在進行的行業調整(如運營商合建3G網絡基礎設施,分擔風險)以及全球范圍內對移動通信業務與應用的研究和努力,都將緩解和改善這一不利局面。
同時,與世界經濟下滑和發展放緩的趨勢相反,我國的經濟仍表現出持續增長的發展勢頭,移動通信仍然保持持續高速增長的態勢,今年上半年的增長超過去年同期的增長水平。截止到2001年10月,我國的移動通信用戶數已經達到1.3億,超過美國,成為世界第一大移動通信網絡。與發達國家的話音業務趨于飽和相比,我國移動通信僅就話音業務的市場空間而言,仍然十分巨大
標準版本多、更新快是3G延遲的重要原因
現在業界普遍認為,3G的向后延遲已成定局。歐洲市場UMTS商用時間表向后推遲半年到一年,而有專家稱中國的3G商用則要等到2004年之后。之所以會有這種現象,除了整個宏觀環境出現不景氣以外,從技術來看也有其原因,其中主要是由于3G的標準版本多、更新快,弄得廠商無所適從。
摩托羅拉亞太區電信運營方案策略技術市場部總經理莊靖說,在UMTS規范中,WCDMA標準不斷有新的版本出現,變化多而快,這使其顯得穩定性不足。在這種情況下,制造商就較難選定其中的一種版本來生產設備和終端設備。例如,在2001年3月的R99版本中尚有五百多個更改要求尚待解決,估計到明年中后期R99將可進入成熟穩定的商用。與此形成對比的是,在cdma2000方面從1x走向1xEV-DV的演進則相對較為平滑。cdma20001x在向前延伸的過程中,無線子系統只要在軟硬件方面作部分的變動,相對來說要平穩一些。
曹淑敏副所長也認為,3G標準版本的更新是困擾運營商和廠家的一大難題,也是影響3G商用化進程的一個重要的、根本性的問題之一。雖然業界普遍認為R99是一個成熟、穩定、將被大規模商用的版本,但對采用R99哪個月的版本仍沒有統一的說法,并對2001年3月或6月版本以及在3月基礎上增加部分6月的更改比較看好。可是9月底剛剛在北京召開的3GPP會議通過了R99最新版本(2001年9月版本),與6月版本相比,又通過了266個新的更改。令人欣喜的是,此次會議特別強調不應對R99版本的實質內容再進行修改,否則將嚴重影響3G產品的商用化時間。
以應用內容為主導的移動數據業務升溫
移動通信的發展面臨諸多挑戰,而3G的延遲又成為定局,在這種情況下,當前移動領域內的熱點在哪里?
摩托羅拉全球電信運營方案部中國區市場與工程總經理吳達光認為,當前移動領域內的熱點在于2.5G/2.75G,而由當前的2G開始的移動互聯演進應首先啟動移動數據業務。具體來說,國內的移動運營商中國移動、中國聯通在保持用戶數持續增長的同時,卻面臨著APRU值(每用戶平均每月話費)不斷降低的壓力,而目前收入的主要來源話音業務的潛力已經被挖掘得差不多了,同時移動寬帶技術如GPRS、cdma20001x日趨成熟,這樣一來,用移動數據業務來提高APRU值就成為每個移動運營商關注的焦點。
如何啟動移動數據業務呢?吳達光認為,首先,要開發出能夠吸引用戶的應用和內容,讓移動通信用戶能簡便、快捷地享受到移動互聯的魅力。其次,在于設計出利益均沾的移動互聯的盈利模式,如日本NTTDoCoMo的i-mode計劃吸引了大約五萬個內容開發商,在其中讓大量的內容提供商能夠有利可圖,這樣才能激發他們進一步參與的積極性,進而拉動產業鏈的良性循環。這方面,國內已經起步,如中國移動的“移動夢網”計劃和中國聯通的“聯通在信”。第三,從承載網絡的實現能力方面,也要不斷加以完善。也就是說,要將目前如GPRS、cdma20001x這樣的基礎平臺技術不斷加以升級提高。如摩托羅拉近期將推出GPRS的CS-3和CS-4編碼方式,通過軟件升級,在支持1+4信道模式的手機上可將目前GPRS網絡中20kbit/s~30kbit/s的速率提高到70kbit/s左右,基本能滿足寬帶上網管道速率的要求。?
大力優化2G網絡已成為刻不容緩的日常工作
二、由于軟件原因導致的基站故障
假如基站IDB數據和基站狀況匹配之后不一致,那么基站絕對沒辦法恢復正常工作。假如在把某個基站實施傳輸壓縮,即兩條被壓縮成一條,之后看到AB兩個小區正常工作但是C小區沒有正常工作,這就表明了BSC沒辦法和C小區實施通信,因而懷疑與其挨著的B小區設置地的軟件有問題,通過查看才看到B小區的軟件傳輸形式被錯誤設置為單獨形式即STAN-DALONE,其中一條在傳輸的時候ABC各個扇區的傳輸形式應當分別設置成CASCADE、CASCADE、STANDALONE,把B的傳輸形式更改成CASCADE以后基站便恢復了正常狀態。
三、由于傳輸問題導致的基站故障
盡管移動通信屬于無線通信的性質,然而其實際上是有線和無線的綜合體。MSC(即移動業務變換中心)與BSC(即基站控制器)二者之間的接口A還有BSC(即基站控制器)與BTS(即基站收發媒介)二者之間的接口ABIS的物理連接全部是采取2.048Mbps標準的PCM數字輸送。不僅如此,各個基站部件的持續穩定工作難以離開平穩的時鐘訊號,但是基站的時鐘訊號是在PCM傳輸里面提取出來的,有一部分基站沒有提供輸入外界時鐘的端口,該部分基站設施是根據先前的PDH組網模式進行設計的。現在傳輸設施正在從逐漸PDH形式向SDH形式過渡,根據SDH形式的傳輸制度,因為調整指針的原因,其在傳送時鐘時是按照線路碼形式傳輸,通過ADM(即分插復用器)特別的時鐘端口進行輸出的。假如采取從SDH形式的隨路碼流里面提取時鐘的辦法,可能會帶來死站、滑碼以及失步等問題。有研究學者發現,某些采取SDH體系進行傳輸的基站,從開通以后便一直不是很穩定,后來經過現場檢查才發現是由于基站在同步方面不好,建議使用PDH傳輸體系,或者基站使用同步要求相對比較低的設施,采納其建議以后,基站一直工作都很正常。平常維護當中時不時會有基站部分或者所有載頻不夠穩定并且一會兒退服一會兒運行的狀況。該部分故障很多都是由于傳輸不夠穩定,由滑碼以及誤碼造成的。傳輸誤碼積在累積到某種程度的時候,BSC沒辦法對基站實施控制。這個時候可以在本地狀態下經過OMT將IDB數據再次裝載,復位以后便能夠恢復正常。
二、職業技能大賽帶動師資隊伍建設
職業技能競賽的學生比賽成績與幕后指導老師的水平有著密不可分的關系,學生的技能比賽也是指導老師的專業技能與教學水平的較量。師資隊伍的高素質是保證學生技能大賽取得好成績的基礎。針對比賽,建立校企合作的長效機制,以全面提升團隊整體素質為核心,以提高人才培養質量為目標,采取“引、培、掛、帶”和專任教師與企業技術人員“互兼互聘,雙向交流”等措施,多層次、多渠道地聘請一批掌握移動通信新技術的專家作為兼職教師,參與專業建設、承擔實踐教學任務并指導技能比賽。同時,從企業引進一批技術專家、能工巧匠充實專任教師隊伍,通過對專業帶頭人、骨干教師多渠道的實踐鍛煉和業務培訓,提高專業教師的理論水平和實踐技能。構建一支能滿足教學與技能比賽需要、素質高、能力強、結構合理、專兼結合的雙師型教學團隊顯得尤為重要。
三、職業技能大賽推動實踐教學改革
傳統教學是重理論知識傳授、輕實踐技能教學,而高職教育的目的是培養具有高素質的技能型人才。技能的培養必須受訓者親自操作,在操作的基礎上摸索和總結。技能大賽在考查學生動手能力的同時,也對學生掌握知識能力進行檢驗。所以,在日常的實踐教學中,應將理論與實踐相結合,實訓基地裝備實訓設備時,既要依據技能大賽的設備要求,也要適應企業生產實際的需要,有效地促進專業課程的建設,專業教師可以不斷完善課程教學內容,并根據新的實訓設備開發新的課程。例如,在三網融合與網絡優化項目中,對移動網絡優化要求參賽隊員兩人配合進行路測,再對路測數據進行分析并出具分析報告,并能對路測中的故障提出解決方案。根據這一思路,將網絡優化課程設置為80學時,其中40學時為實踐課時,要求學生掌握軟件的安裝與使用,并與運營商聯系,對現實的移動網絡進行測試分析,與現場的要求緊密結合,提高學生的專業技能。
四、職業技能大賽指導實訓項目開發
近年來,我院先后投入大量資金建設了現代化實訓中心,為承辦三網融合與網絡優化、基站建設維護與數據網維護項目的省賽,建設了接入網實訓室、網優實訓室、移動基站實訓室,并根據比賽項目移動通信技術專業設置了以下綜合實訓項目:完成EPON的設備配置和網絡連接,并完成語音業務、數據業務、IPTV業務的開通;EPON故障的排除:完成指定地點的路測,完成路測報告;室內分布系統的設計;在仿真軟件上完成Wcdma系統搭建,配置參數,并測試驗證配置成功;在仿真軟件上完成wcdma系統的故障排除;通過職業技能大賽,也給畢業設計提供了與現場同步的課題,使學生能與現場零距離地接觸,畢業后能很快適應企業需要,并未將來的可持續發展打下良好基礎。
2當前WIFI技術簡介
在本節中,我們將對WIFI技術的物理層和MAC層技術進行簡介,并闡述當前WIFI技術在移動通信網絡下的局限性。
2.1WIFI技術的物理層和MAC層
WIFI技術的物理層采用OFDM技術,OFDM技術能夠最大限度地利用頻譜資源,從而達到高數據量傳輸。當前的WIFI標準主要工作在兩個頻段:2.4GHZ頻段和5GHZ頻段。在2.4GHZ頻段下,總可用頻譜帶寬為80MHZ,共有13個頻段可供利用,單個設備最多可以使用20M帶寬。在5GHZ頻段下,總可用頻譜帶寬為325MHZ,共有20個頻段可供利用,單個設備最多可以使用80M帶寬。可知,在5GHZ頻段下的可用帶寬資源較為豐富,因此,越來越多的WIFI設備開始工作在5GHZ頻段。WIFI技術的MAC層采用CSMA技術來為多用戶提供接入。CSMA技術的工作原理為:任何一臺設備在發送數據之前必須先對當前頻譜進行探測,若當前頻譜為空閑狀態則可以發送數據,否則進入等待模式并在等待結束后開始下一次探測。當網絡拓撲結構變得更加復雜時,MAC層還將應用RTS/CTS技術。
2.2當前WIFI技術在移動通信網絡下的局限性
WIFI技術雖然在物理層上能夠較為高效地利用頻譜資源,但在MAC層上,WIFI技術的CSMA由于成本的限制并不能高效地服務于多用戶數據,該瓶頸在設備接入量增加時變得尤為突出。由于同一頻段上同時最多只能有一對設備進行發送和接收,當設備增多時,大量設備將持續處于等待狀態,這導致數據傳輸的延遲增大,此類現象經常發生于人口密集的場所,譬如機場、火車站、體育場等。在未來,隨著可穿戴設備的飛速發展和物聯網的廣泛應用,現有WIFI技術必將無法支持與之相匹配的數據需求。因此,當前WIFI技術在移動通信網絡的飛速發展下存在很大的局限性。
3未來WIFI技術展望
經過第三節的分析可知,由于設計上的缺陷,WIFI技術必須要進行改變才能適應未來移動通信網絡的發展。在本節中,我們將介紹兩種對現有WIFI技術的改進方法。
3.1多用戶MIMO(MU-MIMO)技術
為了解決MAC層造成的用戶等待問題,多用戶MIMO技術希望通過利用多天線來分開多個終端設備,從而可以同時支持多個數據流的傳輸。隨著芯片制造技術的發展,多天線的制造成本顯著降低,因此,這項技術有望大量應用于未來WIFI設備中,從而有力解決在密集終端設備下的數據服務問題。
3.2超高頻率WIFI技術
在未來移動通信網絡中,某些設備需要超高速率的數據傳輸,譬如高清電視等,傳統的2.4GHZ頻段和5GHZ頻段的帶寬已不足以滿足這些設備的上述需求,因此,未來WIFI技術需要變得更加多樣化,其中,超高頻率WIFI技術可以工作在60GHZ頻段下,該頻段的可用頻譜帶寬為數GHZ,大大高于傳統的WIFI技術。實驗表明,該技術可以提供數GB每秒的數據傳輸,因而可以應用于未來高速率傳輸的終端設備。
一、引言
移動通信是指移動用戶之間,或移動用戶與固定用戶之間的通信。隨著電子技術的發展,特別是半導體、集
成電路和計算機技術的發展,移動通信得到了迅速的發展。隨著其應用領域的擴大和對性能要求的提高,促使移動通信在技術上和理論上向更高水平發展。20世紀80年代以來,移動通信已成為現代通信網中不可缺少并發展最快的通信方式之一。
回顧移動通信的發展歷程,移動通信的發展大致經歷了幾個發展階段:第一代移動通信技術主要指蜂窩式模擬移動通信,技術特征是蜂窩網絡結構克服了大區制容量低、活動范圍受限的問題。第二代移動通信是蜂窩數字移動通信,使蜂窩系統具有數字傳輸所能提供的綜合業務等種種優點。第三代移動通信的主要特征是除了能提供第二代移動通信系統所擁有的各種優點,克服了其缺點外,還能夠提供寬帶多媒體業務,能提供高質量的視頻寬帶多媒體綜合業務,并能實現全球漫游。現在用的大多是第二代技術,第三代技術還不太成功,但已有了第四代技術的設想。第四代移動通信系統(4G)標準比第三代具有更多的功能。
二、4G移動通信簡介
第四代移動通信技術的概念可稱為寬帶接入和分布網絡,具有非對稱的超過2Mbit/s的數據傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網、移動寬帶系統和交互式廣播網絡。第四代移動通信標準比第三代標準擁有更多的功能。第四代移動通信可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網絡中提供無線服務,可以在任何地方用寬帶接入互聯網(包括衛星通信和平流層通信),能夠提供定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能。此外,第四代移動通信系統是集成多功能的寬帶移動通信系統,是寬帶接入IP系統。目前正在開發和研制中的4G通信將具有以下特征:
(一)通信速度更快
由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率,因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。專家預估,第四代移動通信系統的速度可達到10-20Mbit/s,最高可以達到100Mbit/s。
(二)網絡頻譜更寬
要想使4G通信達到100Mbit/s的傳輸速度,通信運營商必須在3G通信網絡的基礎上對其進行大幅度的改造,以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據研究,每個4G信道將占有100MHz的頻譜,相當于W-CDMA3G網絡的20倍。
(三)多種業務的完整融合
個人通信、信息系統、廣播、娛樂等業務無縫連接為一個整體,滿足用戶的各種需求。4G應能集成不同模式的無線通信——從無線局域網和藍牙等室內網絡、蜂窩信號、廣播電視到衛星通信,移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。各種業務應用、各種系統平臺間的互聯更便捷、安全,面向不同用戶要求,更富有個性化。而且4G手機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。
(四)智能性能更高
第四代移動通信的智能性更高,不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化,更重要的是4G手機可以實現許多難以想象的功能。例如,4G手機將能根據環境、時間以及其他因素來適時提醒手機的主人。
(五)兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接受,還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此,從這個角度來看,4G通信系統應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從2G、3G平穩過渡等特點。
(六)實現更高質量的多媒體通信
4G通信提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、影像等,大量信息透過寬頻的信道傳送出去,為此4G也稱為“多媒體移動通信”。
(七)通信費用更加便宜
由于4G通信不僅解決了與3G的兼容性問題,讓更多的現有通信用戶能輕易地升級到4G通信,而且4G通信引入了許多尖端通信技術,因此,相對其他技術來說,4G通信部署起來就容易、迅速得多。同時在建設4G通信網絡系統時,通信運營商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上,采用逐步引入的方法,這樣就能夠有效地降低運營成本。
三、4G移動通信的接入系統
4G移動通信接入系統的顯著特點是,智能化多模式終端(multi-modeterminal)基于公共平臺,通過各種接技術,在各種網絡系統(平臺)之間實現無縫連接和協作。在4G移動通信中,各種專門的接入系統都基于一個公共平臺,相互協作,以最優化的方式工作,來滿足不同用戶的通信需求。當多模式終端接入系統時,網絡會自適應分配頻帶、給出最優化路由,以達到最佳通信效果。目前,4G移動通信的主要接入技術有:無線蜂窩移動通信系統(例如2G、3G);無繩系統(如DECT);短距離連接系統(如藍牙);WLAN系統;固定無線接入系統;衛星系統;平流層通信(STS);廣播電視接入系統(如DAB、DVB-T、CATV)。隨著技術發展和市場需求變化,新的接入技術將不斷出現。
不同類型的接入技術針對不同業務而設計,因此,我們根據接入技術的適用領域、移動小區半徑和工作環境,對接入技術進行分層。
分配層:主要由平流層通信、衛星通信和廣播電視通信組成,服務范圍覆蓋面積大。
蜂窩層:主要由2G、3G通信系統組成,服務范圍覆蓋面積較大。
熱點小區層:主要由WLAN網絡組成,服務范圍集中在校園、社區、會議中心等,移動通信能力很有限。
個人網絡層:主要應用于家庭、辦公室等場所,服務范圍覆蓋面積很小。移動通信能力有限,但可通過網絡接入系統連接其他網絡層。
固定網絡層:主要指雙絞線、同軸電纜、光纖組成的固定通信系統。
網絡接入系統在整個移動網絡中處于十分重要的位置。未來的接入系統將主要在以下三個方面進行技術革新和突破:為最大限度開發利用有限的頻率資源,在接入系統的物理層,優化調制、信道編碼和信號傳輸技術,提高信號處理算法、信號檢測和數據壓縮技術,并在頻譜共享和新型天線方面做進一步研究。為提高網絡性能,在接入系統的高層協議方面,研究網絡自我優化和自動重構技術,動態頻譜分配和資源分配技術,網絡管理和不同接入系統間協作。提高和擴展IP技術在移動網絡中的應用;加強軟件無線電技術;優化無線電傳輸技術,如支持實時和非實時業務、無縫連接和網絡安全。
四、4G移動通信系統中的關鍵技術
(一)定位技術
定位是指移動終端位置的測量方法和計算方法。它主要分為基于移動終端定位、基于移動網絡定位或者混合定位三種方式。在4G移動通信系統中,移動終端可能在不同系統(平臺)間進行移動通信。因此,對移動終端的定位和跟蹤,是實現移動終端在不同系統(平臺)間無縫連接和系統中高速率和高質量的移動通信的前提和保障。
(二)切換技術
切換技術適用于移動終端在不同移動小區之間、不同頻率之間通信或者信號降低信道選擇等情況。切換技術是未來移動終端在眾多通信系統、移動小區之間建立可靠移動通信的基礎和重要技術。它主要有軟切換和硬切換。在4G通信系統中,切換技術的適用范圍更為廣泛,并朝著軟切換和硬切換相結合的方向發展。
(三)軟件無線電技術
在4G移動通信系統中,軟件將會變得非常繁雜。為此,專家們提議引入軟件無線電技術,將其作為從第二代移動通信通向第三代和第四代移動通信的橋梁。軟件無線電技術能夠將模擬信號的數字化過程盡可能地接近天線,即將A/D和D/A轉換器盡可能地靠近RF前端,利用DSP進行信道分離、調制解調和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺,在平臺上運行各種軟件系統,以實現多通路、多層次和多模式的無線通信。因此,應用軟件無線電技術,一個移動終端,就可以實現在不同系統和平臺之間,暢通無阻的使用。目前比較成熟的軟件無線電技術有參數控制軟件無線電系統。
(四)智能天線技術
智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能,能滿足數據中心、移動IP網絡的性能要求。智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾,增強特殊范圍內想要的信號,這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。
(五)交互干擾抑制和多用戶識別
待開發的交互干擾抑制和多用戶識別技術應成為4G的組成部分,它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動電話系統,消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾,確保接收機的高質量接收信號。這種組合將滿足更大用戶容量的需求,還能增加覆蓋范圍。交互干擾抑制和多用戶識別兩種技術的組合將大大減少網絡基礎設施的部署,確保業務質量的改善。
(六)新的調制和信號傳輸技術
在高頻段進行高速移動通信,將面臨嚴重的選頻衰落(frequency-selectivefading)。為提高信號性能,研究和發展智能調制和解調技術,來有效抑制這種衰落。例如正交頻分復用技術(OFDM)、自適應均衡器等。另一方面,采用TPC、Rake擴頻接收、跳頻、FEC(如AQR和Turbo編碼)等技術,來獲取更好的信號能量噪聲比。
五、OFDM技術在4G中的應用
若以技術層面來看,第三代移動通信系統主要是以CDMA為核心技術,第四代移動通信系統技術則以正交頻分復用(OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer,OFDM)最受矚目,特別是有不少專家學者針對OFDM技術在移動通信技術上的應用,提出相關的理論基礎。例如無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等,都將在未來采用OFDM技術,而第四代移動通信系統則計劃以OFDM為核心技術,提供增值服務。
在時代交替之際,舊有系統之整合與升級是產業關心的話題,目前大家談的是GSM如何升級到第三代移動通信系統;而未來則是CDMA如何與OFDM技術相結合。可以預計,CDMA絕對不會在第四代移動通信系統中消失,而是成為其應用技術的一部份,或許未來也會有新的整合技術如OFDM/CDMA產生,前文所提到的數字音訊廣播,其實它真正運用的技術是OFDM/FDMA的整合技術,同樣是利用兩種技術的結合。因此未來以OFDM為核心技術的第四代移動通信系統,也將會結合兩項技術的優點,一部份將是以CDMA的延伸技術。
六、結束語
對于現在的人來說,未來的4G通信的確顯得很神秘,不少人都認為第四代無線通信網絡系統是人類有史以來最復雜的技術系統。總的來說,要順利、全面地實施4G通信,還將可能遇到一些困難。
首先,人們對未來的4G通信的需求是它的通信傳輸速度將會得到極大提升,從理論上說最高可達到100Mbit/s,但手機的速度將受到通信系統容量的限制。據有關行家分析,4G手機將很難達到其理論速度。
其次,4G的發展還將面臨極大的市場壓力。有專家預測,在10年以后,2G的多媒體服務將進入第三個發展階段,此時覆蓋全球的3G網絡已經基本建成,全球25%以上的人口使用3G,到那時,整個行業正在消化吸收第三代技術,對于4G技術的接受還需要一個逐步過渡的過程。
因此,在建設4G通信網絡系統時,通信運營商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上,采用逐步引入的方法,使移動通信從3G逐步向4G過渡。
參考文獻:
一、引言
移動通信是指移動用戶之間,或移動用戶與固定用戶之間的通信。隨著電子技術的發展,特別是半導體、集
成電路和計算機技術的發展,移動通信得到了迅速的發展。隨著其應用領域的擴大和對性能要求的提高,促使移動通信在技術上和理論上向更高水平發展。20世紀80年代以來,移動通信已成為現代通信網中不可缺少并發展最快的通信方式之一。
回顧移動通信的發展歷程,移動通信的發展大致經歷了幾個發展階段:第一代移動通信技術主要指蜂窩式模擬移動通信,技術特征是蜂窩網絡結構克服了大區制容量低、活動范圍受限的問題。第二代移動通信是蜂窩數字移動通信,使蜂窩系統具有數字傳輸所能提供的綜合業務等種種優點。第三代移動通信的主要特征是除了能提供第二代移動通信系統所擁有的各種優點,克服了其缺點外,還能夠提供寬帶多媒體業務,能提供高質量的視頻寬帶多媒體綜合業務,并能實現全球漫游。現在用的大多是第二代技術,第三代技術還不太成功,但已有了第四代技術的設想。第四代移動通信系統(4G)標準比第三代具有更多的功能。
二、4G移動通信簡介
第四代移動通信技術的概念可稱為寬帶接入和分布網絡,具有非對稱的超過2Mbit/s的數據傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網、移動寬帶系統和交互式廣播網絡。第四代移動通信標準比第三代標準擁有更多的功能。第四代移動通信可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網絡中提供無線服務,可以在任何地方用寬帶接入互聯網(包括衛星通信和平流層通信),能夠提供定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能。此外,第四代移動通信系統是集成多功能的寬帶移動通信系統,是寬帶接入IP系統。目前正在開發和研制中的4G通信將具有以下特征:
(一)通信速度更快
由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率,因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。專家預估,第四代移動通信系統的速度可達到10-20Mbit/s,最高可以達到100Mbit/s。
(二)網絡頻譜更寬
要想使4G通信達到100Mbit/s的傳輸速度,通信運營商必須在3G通信網絡的基礎上對其進行大幅度的改造,以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據研究,每個4G信道將占有100MHz的頻譜,相當于W-CDMA3G網絡的20倍。
(三)多種業務的完整融合
個人通信、信息系統、廣播、娛樂等業務無縫連接為一個整體,滿足用戶的各種需求。4G應能集成不同模式的無線通信——從無線局域網和藍牙等室內網絡、蜂窩信號、廣播電視到衛星通信,移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。各種業務應用、各種系統平臺間的互聯更便捷、安全,面向不同用戶要求,更富有個性化。而且4G手機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。
(四)智能性能更高
第四代移動通信的智能性更高,不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化,更重要的是4G手機可以實現許多難以想象的功能。例如,4G手機將能根據環境、時間以及其他因素來適時提醒手機的主人。
(五)兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接受,還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此,從這個角度來看,4G通信系統應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從2G、3G平穩過渡等特點。
(六)實現更高質量的多媒體通信
4G通信提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、影像等,大量信息透過寬頻的信道傳送出去,為此4G也稱為“多媒體移動通信”。
(七)通信費用更加便宜
由于4G通信不僅解決了與3G的兼容性問題,讓更多的現有通信用戶能輕易地升級到4G通信,而且4G通信引入了許多尖端通信技術,因此,相對其他技術來說,4G通信部署起來就容易、迅速得多。同時在建設4G通信網絡系統時,通信運營商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上,采用逐步引入的方法,這樣就能夠有效地降低運營成本。
三、4G移動通信的接入系統
4G移動通信接入系統的顯著特點是,智能化多模式終端(multi-modeterminal)基于公共平臺,通過各種接技術,在各種網絡系統(平臺)之間實現無縫連接和協作。在4G移動通信中,各種專門的接入系統都基于一個公共平臺,相互協作,以最優化的方式工作,來滿足不同用戶的通信需求。當多模式終端接入系統時,網絡會自適應分配頻帶、給出最優化路由,以達到最佳通信效果。目前,4G移動通信的主要接入技術有:無線蜂窩移動通信系統(例如2G、3G);無繩系統(如DECT);短距離連接系統(如藍牙);WLAN系統;固定無線接入系統;衛星系統;平流層通信(STS);廣播電視接入系統(如DAB、DVB-T、CATV)。隨著技術發展和市場需求變化,新的接入技術將不斷出現。
不同類型的接入技術針對不同業務而設計,因此,我們根據接入技術的適用領域、移動小區半徑和工作環境,對接入技術進行分層。
分配層:主要由平流層通信、衛星通信和廣播電視通信組成,服務范圍覆蓋面積大。
蜂窩層:主要由2G、3G通信系統組成,服務范圍覆蓋面積較大。
熱點小區層:主要由WLAN網絡組成,服務范圍集中在校園、社區、會議中心等,移動通信能力很有限。
個人網絡層:主要應用于家庭、辦公室等場所,服務范圍覆蓋面積很小。移動通信能力有限,但可通過網絡接入系統連接其他網絡層。
固定網絡層:主要指雙絞線、同軸電纜、光纖組成的固定通信系統。
網絡接入系統在整個移動網絡中處于十分重要的位置。未來的接入系統將主要在以下三個方面進行技術革新和突破:為最大限度開發利用有限的頻率資源,在接入系統的物理層,優化調制、信道編碼和信號傳輸技術,提高信號處理算法、信號檢測和數據壓縮技術,并在頻譜共享和新型天線方面做進一步研究。為提高網絡性能,在接入系統的高層協議方面,研究網絡自我優化和自動重構技術,動態頻譜分配和資源分配技術,網絡管理和不同接入系統間協作。提高和擴展IP技術在移動網絡中的應用;加強軟件無線電技術;優化無線電傳輸技術,如支持實時和非實時業務、無縫連接和網絡安全。
四、4G移動通信系統中的關鍵技術
(一)定位技術
定位是指移動終端位置的測量方法和計算方法。它主要分為基于移動終端定位、基于移動網絡定位或者混合定位三種方式。在4G移動通信系統中,移動終端可能在不同系統(平臺)間進行移動通信。因此,對移動終端的定位和跟蹤,是實現移動終端在不同系統(平臺)間無縫連接和系統中高速率和高質量的移動通信的前提和保障。(二)切換技術
切換技術適用于移動終端在不同移動小區之間、不同頻率之間通信或者信號降低信道選擇等情況。切換技術是未來移動終端在眾多通信系統、移動小區之間建立可靠移動通信的基礎和重要技術。它主要有軟切換和硬切換。在4G通信系統中,切換技術的適用范圍更為廣泛,并朝著軟切換和硬切換相結合的方向發展。
(三)軟件無線電技術
在4G移動通信系統中,軟件將會變得非常繁雜。為此,專家們提議引入軟件無線電技術,將其作為從第二代移動通信通向第三代和第四代移動通信的橋梁。軟件無線電技術能夠將模擬信號的數字化過程盡可能地接近天線,即將A/D和D/A轉換器盡可能地靠近RF前端,利用DSP進行信道分離、調制解調和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺,在平臺上運行各種軟件系統,以實現多通路、多層次和多模式的無線通信。因此,應用軟件無線電技術,一個移動終端,就可以實現在不同系統和平臺之間,暢通無阻的使用。目前比較成熟的軟件無線電技術有參數控制軟件無線電系統。
(四)智能天線技術
智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能,能滿足數據中心、移動IP網絡的性能要求。智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾,增強特殊范圍內想要的信號,這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。
(五)交互干擾抑制和多用戶識別
待開發的交互干擾抑制和多用戶識別技術應成為4G的組成部分,它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動電話系統,消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾,確保接收機的高質量接收信號。這種組合將滿足更大用戶容量的需求,還能增加覆蓋范圍。交互干擾抑制和多用戶識別兩種技術的組合將大大減少網絡基礎設施的部署,確保業務質量的改善。
(六)新的調制和信號傳輸技術
在高頻段進行高速移動通信,將面臨嚴重的選頻衰落(frequency-selectivefading)。為提高信號性能,研究和發展智能調制和解調技術,來有效抑制這種衰落。例如正交頻分復用技術(OFDM)、自適應均衡器等。另一方面,采用TPC、Rake擴頻接收、跳頻、FEC(如AQR和Turbo編碼)等技術,來獲取更好的信號能量噪聲比。
五、OFDM技術在4G中的應用
若以技術層面來看,第三代移動通信系統主要是以CDMA為核心技術,第四代移動通信系統技術則以正交頻分復用(OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer,OFDM)最受矚目,特別是有不少專家學者針對OFDM技術在移動通信技術上的應用,提出相關的理論基礎。例如無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等,都將在未來采用OFDM技術,而第四代移動通信系統則計劃以OFDM為核心技術,提供增值服務。
在時代交替之際,舊有系統之整合與升級是產業關心的話題,目前大家談的是GSM如何升級到第三代移動通信系統;而未來則是CDMA如何與OFDM技術相結合。可以預計,CDMA絕對不會在第四代移動通信系統中消失,而是成為其應用技術的一部份,或許未來也會有新的整合技術如OFDM/CDMA產生,前文所提到的數字音訊廣播,其實它真正運用的技術是OFDM/FDMA的整合技術,同樣是利用兩種技術的結合。因此未來以OFDM為核心技術的第四代移動通信系統,也將會結合兩項技術的優點,一部份將是以CDMA的延伸技術。超級秘書網
六、結束語
對于現在的人來說,未來的4G通信的確顯得很神秘,不少人都認為第四代無線通信網絡系統是人類有史以來最復雜的技術系統。總的來說,要順利、全面地實施4G通信,還將可能遇到一些困難。
首先,人們對未來的4G通信的需求是它的通信傳輸速度將會得到極大提升,從理論上說最高可達到100Mbit/s,但手機的速度將受到通信系統容量的限制。據有關行家分析,4G手機將很難達到其理論速度。
其次,4G的發展還將面臨極大的市場壓力。有專家預測,在10年以后,2G的多媒體服務將進入第三個發展階段,此時覆蓋全球的3G網絡已經基本建成,全球25%以上的人口使用3G,到那時,整個行業正在消化吸收第三代技術,對于4G技術的接受還需要一個逐步過渡的過程。
因此,在建設4G通信網絡系統時,通信運營商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上,采用逐步引入的方法,使移動通信從3G逐步向4G過渡。
參考文獻:
一、移動通信媒體已經成為“第五媒體”
媒介的定義是信息的一個載體,凡是能夠把信息從一方傳到另一方的工具、手段稱之為媒介。商業媒介通常具有以下特征:1.大眾的行銷服務的媒介必須是面對大眾傳播的,因此商業廣告談的媒介指的是大眾媒介;2.可控制性,投資行為的本質是以較少量的投入換取較大量的回饋,既是投資行為,在投資上必須具有可控制性;3.付費,商業媒體的另外一個特點為商業性,所謂商業性的意義是媒體依賴廣告為主要盈利來源,所以具有付費特征。
從以上媒介的定義和特征來看,移動通信媒體亦即手機媒體已經具備了媒介的所有要素,并且人們也已經普遍認可手機作為報紙、廣播、電視、網絡之后的“第五媒體”的地位。興起于20世紀90年代的網絡媒體,具備數字化、網絡化、多元化、全球化、小眾化化、實時性、交互性、廣容性、易檢性等特點,已經對以報紙為代表的傳統媒體的產生了強烈的沖擊。論文百事通在美國,2009年3月16日,有著146年發行歷史的《西雅圖郵報》成為美國歷史上第一家改版為網絡報的報紙,這比2008年11月28日就宣布將變成網絡版的《基督教箴言報》的真正改版時間,還早了14天。北卡羅來納州州立大學菲利普•邁耶教授預言:2044年10月,美國最后一位日報讀者將結賬走人。而在中國,2005以后,報紙業也出現了整體不景氣的情況。那么在手機媒體突然興起的今天,會不會促成媒體結構新一輪的新陳代謝呢?
二、移動通信媒體的特點
移動通信媒體亦即通常所說的手機媒體,可以理解為一種集網絡和信息傳播功能于一體,通過數據傳輸技術,把各種文字、圖像、音頻、視頻信息數字化,然后傳輸給廣大用戶的嶄新媒體。無線網絡的發展讓手機同時具備了網絡媒體所具有幾乎所有優點。而由于其介質手機的特點,手機媒體也具備兼容性、整合性、貼身性和便于互動,成為一種“帶有體溫的媒體”。它具備以下其他媒體無法抗衡的特點。
廣泛性。早在2008年底,中國手機用戶已經超過6.4億。手機媒體的用戶已經不僅僅集中在25歲到45歲之間、知識水平較高、經濟基礎較好的人群,它已經向上擴展到65歲而向下延伸到15歲,手機幾乎已經成為對應于每個活躍的社會元素的存在。幾乎人手一終端,這是其他媒體不可能具備的。
覆蓋性。手機網絡在大多數地方都可以實現覆蓋,無論是辦公室還是家中,甚至電梯、汽車、火車上。它的覆蓋能力遠遠超過其他媒體。
跟從性。“手機時代,人們在裸奔”。通過現行的基站,手機定位誤差在200米,3G時代,誤差可以縮小到10米。2010年1月13日,西城區西單商業街透露將考慮開設手機信息平臺,只要進入西單地區,就可獲得商場購物及相關打折信息等。
可統計性。“裸奔”的概念不只是地理上的,通過受眾所用機型、話費、手機漫游情況、網頁瀏覽狀況,運營商可以精確的區分受眾,在此基礎上豐富受眾信息,建立詳細的受眾數據庫,將為廣告精準化營銷打下了很好的基礎。
即時互動性。廣告投放效果將不再是盲目計算的。通過促銷、活動等吸引反饋的手段可以準確地計算。
可支付性。手機已經可以進行方便的小額的電子支付。而和金融業的融合,使其變身為下一代的支付方式,同時代替錢包和信用卡,從理論上講也是可行的。
人們從廣泛性和覆蓋性意識到移動通信媒體的價值,在發展到一定程度以后,人們意識到手機媒體的更重要價值來源于它可以精確的區分受眾。而且,手機還具有隨身性、反應速度、區域能力、互動能力等其他媒體很難具備的特征,更使其可以進行精準甚至一對一的傳播。廣告將不再是單一的你投我放模式,而是與營銷緊密結合的交互式溝通過程。隨著手機上網資費的降低,人們使用無線網絡的頻率越來越高,而國家正在推行的三網融合會加速這一潮流,手機廣告的形式也將大大豐富。在互聯網時代,Google、百度等僅用了十幾年的時間就超越了眾多的媒體公司,而移動通信媒體時代的到來,又為運營商、互聯網企業、傳統媒體乃至終端機器生產商提供了一個再次競爭的舞臺,“忽然間,你會發現全世界最強大的公司突然成了自己的競爭對手,這的確令人難以置信,我們的競爭對手成了蘋果、Google和微軟”,諾基亞CEO康培凱這樣感慨。
三、移動通信媒體應該加強服務性
由于移動通信媒體所具有的優點,其在人群中的普及速度也是非常驚人的。早在2008年底,中國手機用戶數量已經超過6.4億,手機報的普及率已經達到39.6%。而隨著手機媒體的發展,早期群發短信式的模式已經遇阻,應當意識到受眾不缺少信息,缺少的是及時的、對他自己有用的信息。
在這一點上,日本的實踐比較成功。日本最大的移動通信公司NTTDoCoMo于1999年2月22日推出數據業務I-MODE,現在是全球最成功的無限互聯網服務。手機媒體研究的先行學者匡文波總結,它成功的關鍵是以內容為王:首先,它必須是新鮮的,即時更新;其次,它必須有深度;再次,應該鼓勵用戶多次訪問;第四,用戶應該能夠看到這種用手機上網方式的好處。I-MODE結合日本國民心理,量身定做了各種娛樂業務吸引用戶,重點提供了諸如漫畫、游戲、圖片下載和音樂等服務,結合對內容提供商的嚴格考核,保證了I-MODE業務內容的豐富化和個性化。
而移動通信媒體還有一個與傳統媒體非常大的不同,即它的發展非常依賴于技術的發展,而移動通信技術的發展無疑是非常快的。
四、3G技術將開啟移動通信媒體內容之門
3G技術的推廣,將使移動通信媒體擺脫手機報的單一形式,進入多姿多彩的多維領域。
3G是英文3rdGeneration的縮寫,指第三代移動通信技術。相對第一代模擬制式手機(1G)和第二代GSM、TDMA等數字手機(2G),第三代手機一般地講,是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。為了提供這種服務,無線網絡必須能夠支持不同的數據傳輸速度,也就是說在室內、室外和行車的環境中能夠分別支持至少2Mbps(兆字節/每秒)、384kbps(千字節/每秒)以及144kbps的傳輸速度。
在3G技術基礎上,產生了傳播形式的無限可能,也產生了可預期的巨大的利益,使得與此相關的各傳統行業進入了群雄紛爭的階段。
五、移動通信媒體業諸般博弈
移動運營商進軍手機媒體業務的步伐已經勢不可擋,它與報社、電臺、電視臺、獨立WAP網站之間也因此產生了矛盾。移動運營商并不甘心只做網絡和渠道,而是要憑借自己在市場、用戶、渠道、信息網絡等方面的諸多優勢,力圖整合內容提供商、網絡服務商、設備系統和終端制造商以及終端用戶,形成以自己為主體的產業鏈。由此,移動運營商與報社、廣電企業和WAP網站之間產生了激烈的爭奪。
為了減少不必要的損耗,加速我國在這一輪信息技術變革中的腳步。在2010年1月13日主持召開的國務院常務會議中,決定加快推進電信網、廣播電視網和互聯網三網融合。
所謂“三網融合”,是一種廣義的、社會化的說法,在現階段它并不意味著電信網、計算機網和有線電視網三大網絡的物理合一,而主要是指業務應用的融合。三大網絡通過技術改造,能夠提供包括語音、數據、圖像等綜合多媒體的通信業務。
這也就意味著,只要通過一部機器,人們就可以完成日常所需的信息處理。手機體積或者屏幕面積會適度增大,而筆記本電腦等則會適度縮小,手機媒體也將正式進化為移動通信媒體。原本存在于電視媒體、手機媒體、網絡媒體之間的界限將進一步模糊。
同時也意味著,移動通信媒體進入了一個更加高速發展的時代,并且將加速對傳統媒體產業的解構,僅僅是“第五媒體”的定位,恐怕已經不能準確評價它的價值了。
參考文獻:
[1]錢偉剛.第四媒體的定義和特征.新聞實踐,2000,(7、8).
1.1LTE
LTE(長期演進)項目是3G的演進,它改進并增強了3G的空中接入技術,采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進技術,LTE移動通信網絡系統在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbps(TD-LTE)或150Mbps(FDD-LTE)、上行50Mbps(TD-LTE)或40Mbps(FDD-LTE)的峰值速率。國際上大多數國家采用FDD-LTE制式,FDD-LTE是主流的4G標準,也是終端種類最豐富的一種4G標準。TD-LTE是我國主導的4G國際標準,TD-LTE是我國具有自主知識產權的3G國際標準TD-SCDMA的后續演進技術,中國移動就采用了TD-LTE。
1.2LTE-Advanced
LTE-Advanced后向兼容LTE,LTE-Advanced針對室內環境進行了技術優化,并采用了載波聚合等技術,載波聚合技術能夠彈性分配頻譜,可以獲得更寬的頻譜帶寬,能有效地支持新頻段和大帶寬應用。LTE-Advanced移動通信網絡系統在100MHz頻譜帶寬下能夠提供下行1Gbps、上行500Mbps的峰值速率,LTE-Advanced也分為FDD-LTE-Advance和TD-LTE-Advanced。
1.3WiMax
WiMax即IEEE802.16標準,能夠提供最高接入速度70Mbps,IEEE802.16的工作頻段范圍為無需授權的2~66GHz頻段。WiMax的優點有:(1)有利于避開已知干擾。(2)有利于節省頻譜資源。(3)靈活的帶寬調整能力有利于運營商協調頻譜資源。(4)WiMax能夠實現無線信號傳輸距離可達50km,非無線局域網或3G網絡所能比擬。WiMax在移動性能方面存在缺陷,無法滿足≥50kmph高速下無線網絡的無縫銜接,并不能算作無線移動通信技術,只算是無線寬帶局域網技術。
1.4WirelessMAN-Advanced
WirelessMAN-Advanced是WiMax的升級版,即IEEE802.16m標準,IEEE802.16m具有高速移動下無縫切換能力,能夠有效地解決WiMax的移動性能問題。IEEE802.16m兼容4G無線網絡,它可能成為4G標準,其優勢有:(1)提高網絡覆蓋,實現網絡無縫銜接。(2)提高頻譜效率。(3)在漫游模式或高效率/強信號模式下可提供1Gbps無線傳輸下行速率。(4)提高數據和VoIP容量。(5)低時延,增強QoS。(6)節省功耗。
24G移動通信系統關鍵技術
2.14G網絡結構分層
4G移動通信系統網絡結構分為物理網絡層、中間環境層、應用環境層三層。物理網絡層提供網絡接入和網絡路由選擇功能。中間環境層提供QoS機制、地址轉換和安全管理等功能。應用環境層提供各種應用編程接口。
2.2OFDM技術
4G移動通信系統采用了正交頻分復用(OFDM)技術,OFDM技術具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力,可以消除或減小信號波形間的干擾,對多徑衰落和多普勒頻移不敏感,提高了頻譜利用率,支持高速率、小時延的無線數據傳輸技術,在頻域內將給定信道分成許多正交子信道,在每個子信道上使用一個子載波進行調制,各子載波并行傳輸。OFDM的主要缺點是功率效率不高。
2.3調制與信道編碼、信道傳輸技術
4G移動通信系統采用了多載波正交頻分復用調制技術以及單載波自適應均衡調制技術,提高了頻譜利用率,可延長用戶終端電池的壽命。4G移動通信系統采用了比3G系統更高級的信道編碼方案以及自動重發請求技術和分集接收技術等,在低Eb/No條件下可保證系統具有足夠的性能。
2.4高性能的接收機
4G移動通信系統由于數據速率很高,所以對接收機的性能要求也很高。按照Shannon定理,對于3G系統,如果信道帶寬為5MHz,數據速率為2Mbps,則所需的SNR為l.2dB。對于4G系統,要在5MHz帶寬上傳輸20Mbps數據,所需的SNR為12dB。
2.5智能天線技術
智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數字波束調節等智能功能,智能天線技術既能改善信號質量,又能增加傳輸容量。智能天線應用數字信號處理技術,產生空間定向波束,使天線主波束對準用戶信號到達方向,旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向,可實現充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。
2.6多輸入多輸出技術
MIMO(多輸入多輸出)技術又稱為多天線技術,是LTE移動通信系統為了提高吞吐量而應用的一項關鍵技術,MIMO技術是利用多發射、多接收天線進行空間分集和空間復用的技術,能夠有效地將通信鏈路分解成許多并行的子信道,能夠提高系統抗衰落與噪聲性能,提高系統通信容量、數據傳輸速率和傳輸質量。
2.7軟件無線電技術
軟件無線電技術是將標準化、模塊化的硬件功能單元經過一個通用硬件平臺,利用軟件加載方式來實現無線電通信系統功能的一種具有開放式結構的新技術,各種功能和信號處理盡可能利用軟件實現,包括各類無線信令規則與處理軟件、信號流變換軟件、信源編碼軟件、信道糾錯編碼軟件、調制解調算法軟件等。軟件無線電技術使無線電通信系統具有靈活性和適應性,能夠適應不同的網絡和接口,能支持不同接口的多模式手機和基站,能實現各種不同應用的可變QoS。
2.8基于IP的核心網
4G移動通信系統的核心網是基于全IP的開放式移動網絡,IP兼容多種無線接入協議,便于靈活設計核心網絡,可以實現不同網絡間的無縫互聯,能允許各種空中接口接入核心網,不必考慮無線接入究竟采用何種方式和協議,能夠提供端到端的IP業務。
2.9多用戶檢測技術
多用戶檢測技術是寬帶通信系統中抗干擾的關鍵技術,傳統的檢測技術完全按照經典直接序列擴頻理論對每個用戶信號分別進行擴頻碼匹配處理,因而抗多址干擾能力較差。多用戶檢測技術抗多址干擾能力較強,解決了遠近效應問題,可以更加有效地利用鏈路頻譜資源,提高系統通信容量。
34G移動通信技術優勢
3.1通信速度更快
4G移動通信具有更快的無線通信傳輸速度,TD-LTE移動通信系統可以達到下行100Mbps峰值傳輸速度,是3G移動通信傳輸速度的50倍。
3.2網絡頻譜更寬
要使4G移動通信達到100Mbps的傳輸速度,通信運營商必須使4G網絡的頻譜帶寬高于3G網絡的頻譜帶寬,每個4G信道占有100MHz的頻譜,相當于W-CDMA3G網絡的20倍。
3.3通信更加靈活
4G手機可以算得上是一臺便攜式電腦,4G移動通信使用戶不僅可以隨時隨地通信,還可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像,4G終端還可實現定位、告警等功能。4G移動通信系統會在不同的固定和無線平臺及跨越不同頻帶的網絡運行中提供無線服務,所涉及的關鍵技術包括高速移動無線信息存取技術、移動平臺的拉技術、安全密碼技術以及終端間通信技術等。
3.4智能性能更高
4G移動通信的智能性能更高,4G移動通信終端設備的設計和操作具有智能化,對菜單和滾動操作的依賴程度大大降低,4G手機能夠根據設定適時地提醒手機主人此時該做什么事或不該做什么事,4G手機還可以當作一臺手提電視機,可以用來隨時隨地觀看電視節目。
3.5兼容性能更好
4G移動通信系統接口開放兼容,能與多種網絡互聯互通。4G終端多種多樣,支持全球漫游。用戶可以使用各種各樣的移動終端接入4G系統,4G系統支持將各種不同的接入系統結合成一個公共的平臺,4G系統可成為多行業、多部門、多系統用戶溝通的橋梁,實現在任何地址寬帶接入互聯網。4G移動通信可集成不同模式的無線通信網絡,從無線局域網和藍牙等室內網絡到無線蜂窩網、移動地面廣播電視網和移動衛星通信網,移動用戶可以自由地從一個網絡標準漫游到另一個網絡標準,并能自適應資源分配,能在信道條件不同的環境下處理變化的業務流。在移動衛星通信方面能夠提供信息通信、定位定時、數據采集和遠程控制等綜合功能。
3.6可實現各種增值服務
4G移動通信系統采用空分多址(SDMA)技術和正交頻分復用(OFDM)技術,業務容量達到3G的5~10倍,可以實現無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等方面的無線通信增值服務。
3.7可實現更高質量的多媒體通信
4G移動通信能夠滿足3G移動通信尚不能達到的在覆蓋范圍、通信質量、寬頻帶上支持高速數據傳輸和高分辨率多媒體服務要求,4G移動通信提供的無線多媒體通信服務包括語音、數據、影像等,4G移動通信堪稱多媒體移動通信。
3.8頻率使用效率更高
4G移動通信系統的基站天線可以發送更窄的無線電波波束,可以處理數量更多的業務。4G移動通信技術對無線頻率的使用效率比3G系統要高,且抗信號衰落性能更好,可以支持更多的用戶使用更多、更快的應用。
3.9通信費用更加便宜
4G移動通信兼容3G移動通信,可以讓現有3G用戶輕易地升級到4G移動通信。4G移動通信容易部署,能夠有效地降低運營商和用戶的費用。4G網絡與固定寬帶網絡的使用費用差不多,且4G網絡計費方式更加靈活機動,4G移動通信的無線即時連接等服務費用會比3G便宜,用戶可以根據自身需求借助各種各樣的4G終端隨時隨地享受高質量的通信服務。
44G芯片及4G手機
4.14G芯片
4G芯片目前已經具備高度集成、多模多頻以及強大的數據與多媒體處理能力,目前全球4G手機大多數采用高通芯片。中國移動2013年度支持的TD-LTE終端中采用高通芯片的比例高于60%。高通的LTE芯片強調高集成度和支持多模多頻,目前高通所有的LTE芯片組均同時支持TD-LTE和FDD-LTE。博通、Marvell、英特爾、聯發科、聯芯科技、創毅視訊、展迅、海思等芯片廠商也已推出4G基帶芯片產品。
4.24G手機
4G手機目前主要有三星、索尼、天語、酷派等品牌,多模多頻是LTE智能終端的發展方向,中國移動將重點建設發展支持5模10頻、5模12頻及Band41等LTE智能終端的TD-LTE/FDD-LTE融合網絡。
54G移動通信網絡建設及4G牌照
5.14G網絡建設
2013年中國移動啟動了4G網絡工程集采招標,4G網絡建設正在抓緊進行,2013年中國移動4G網絡將覆蓋超過100個城市,將建設完成20萬個基站,4G終端的采購將超過100萬部。中國移動在頻段上主要采用1900MHz(F頻段)、2600MHz(D頻段)、2300MHz(E頻段),其中F頻段以升級為主,D頻段以新建為主。
5.24G牌照
4G牌照是指第四代移動通信業務的經營許可權,運營商必須獲得由工信部許可、發放的4G牌照,才可經營4G業務,我國已在2013年12月4日發放4G牌照。
64G移動通信系統面臨的難題
4G移動通信系統技術復雜,4G移動通信網絡存在的技術問題大多與互聯網有關,需要花費幾年時間才能解決,要順利、全面地實施4G移動通信,將會面臨一些難題。
6.1標準難以統一
4G標準難以統一,如果沒有統一的或兼容的國際標準,將會給4G手機用戶帶來諸多不便。開發4G移動通信系統必須首先解決通信制式等全球統一或兼容的標準化問題。
6.2技術難以實現
要實現4G移動通信的下載速度還面臨著如何保證樓區、山區及其它有障礙物等易受影響地區的信號強度等一系列必須解決的技術難題。
6.3容量受到限制
4G移動通信從理論上說具備100Mbps的寬帶速度,但手機使用速度還受到通信系統容量的限制,手機用戶越多,速度就越慢,4G手機很難達到其理論速度。
6.4市場難以消化
整個移動通信市場正在消化吸收3G技術,對于4G移動通信系統的接受還需要一個逐步過渡的過程,而5G技術隨時都有可能威脅到4G系統的贏利計劃,所以4G系統漫長的投資回收和贏利計劃可能變得異常脆弱。
6.5設施難以更新
要向4G通信技術轉移,全球的許多無線基礎設施都需要經歷大量的變化和更新,這種變化和更新勢必減緩4G移動通信技術全面進入市場和占領市場的速度。
伴隨著移動通信市場的快速發展,用戶對更高性能的移動通信系統提出了更高要求,希望享受更為豐富和高速的通信業務。第二代移動通信運營商發展速度趨于緩和而競爭越加激烈,為尋找新的增長點,通過發展數據業務來提高自身的服務質量和業務類型,需要3G的支持。同時由于第二代移動通信無線頻率資源日趨緊張,已不能滿足長期的通信需求發展需要。
1移動通信的發展歷程
第一代移動通信系統是在20世紀80年代初提出的,它完成于20世紀90年代初。第一代移動通信系統是基于模擬傳輸的,其特點是業務量小、質量差、交全性差、沒有加密和速度低。
第二代移動通信系統(2G)起源于90年代初期。歐洲電信標準協會在1996年提出了GSMPhase2+,目的在于擴展和改進GSMPhase1及Phase2中原定的業務和性能。它主要包括CMAEL(客戶化應用移動網絡增強邏輯),SO(支持最佳路由)、立即計費,GSM900/1800雙頻段工作等內容,也包含了與全速率完全兼容的增強型話音編解碼技術,使得話音質量得到了質的改進;半速率編解碼器可使GSM系統的容量提高近一倍。在GSMPhase2+階段中,采用更密集的頻率復用、多復用、多重復用結構技術,引入智能天線技術、雙頻段等技術,有效地克服了隨著業務量劇增所引發的GSM系統容量不足的缺陷;自適應語音編碼(AMR)技術的應用,極大提高了系統通話質量;GPRS/EDGE技術的引入,使GSM與計算機通信/Internet有機相結合,數據傳送速率可達115/384kbit/s,從而使GSM功能得到不斷增強,初步具備了支持多媒體業務的能力。盡管2G技術在發展中不斷得到完善,但隨著用戶規模和網絡規模的不斷擴大,頻率資源己接近枯竭,語音質量不能達到用戶滿意的標準,數據通信速率太低,無法在真正意義上滿足移動多媒體業務的需求。
2第三代移動通信系統概述
第三代移動通信業務主要是話音和中低速數據,碼率為384kb/s(局域網可達2Mb/s),因而可傳送比目前GSM(第二代移動通信)更高碼率的信息。隨著多媒體業務的發展,2Mb/s的碼率將越來越不能滿足用戶各種新的寬帶業務的需要,因此國際上已開始研究第四代移動通信系統,第一步目標是10Mb/s以上。我們國內則尚未啟動。因此需盡早開始研究其關鍵技術。需要解決的關鍵技術有:寬帶多媒體移動通信系統的體系結構,包括頻段、多址方法、無線接入技術、軟件無線電的硬件和軟件、多載波調制和OFDM技術、自適應天線陣、高效信道編碼技術(如Turbo碼)等。
第三代移動通信系統(3G),也稱IMT2000,是正在全力開發的系統,其最基本的特征是智能信號處理技術,智能信號處理單元將成為基本功能模塊,支持話音和多媒體數據通信,它可以提供前兩代產品不能提供的各種寬帶信息業務,例如高速數據、慢速圖像與電視圖像等。如WCDMA的傳輸速率在用戶靜止時最大為2Mbps,在用戶高速移動時最大支持144Kbps,所占頻帶寬度5MHz左右。但是,第三代移動通信系統的通信標準共有WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA三大分支,共同組成一個IMT2000家庭,成員間存在相互兼容的問題,因此已有的移動通信系統不是真正意義上的個人通信和全球通信;再者,3G的頻譜利用率還比較低,不能充分地利用寶貴的頻譜資源;第三,3G支持的速率還不夠高,如單載波只支持最大2Mbps的業務,等等。這些不足點遠遠不能適應未來移動通信發展的需要,因此尋求一種既能解決現有問題,又能適應未來移動通信的需求的新技術(即新一代移動信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。
第三代移動通信技術的基本特點:(1)全球統一頻段,統一標準,全球無縫覆蓋和漫游。(2)頻譜利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能達到全覆蓋和全移動性,還能提供最高速率達2Mbps的多媒體業務。(4)支持高質量話音、分組多媒體業務和多用戶速率通信。(5)有按需分配帶寬和根據不同業務設置不同服務等級的能力。(6)適應多用戶環境,包括室內、室外、快速移動和衛星環境。(7)安全保密性能優良。(8)便于從第二代移動通信向第三代移動通信平滑過渡。(9)可與各種移動通信系統融合,包括蜂窩、無繩電話和衛星移動通信等。(10)終端(手機)結構簡單,便于攜帶,價格較低。
3第四代移動通信系統
4G系統中有兩個基本目標:一是實現無線通信全球覆蓋;二是提供無縫的高質量無線業務。目前正在構思中的4G通信具有以下特征:(1)網絡頻譜更寬。要想使4G通信達到100Mbps的傳輸速率,通信運營商必須在3G網絡的基礎上進行大幅度的改造,以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據研究,每個4G信道將占有100MHz的頻譜,相當于W-CDMA3G網絡的20倍;(2)通信速度更快。人們研究4G通信的最初目的是為了提高蜂窩電話和其他移動終端訪問Internet的速率,因此,4G通信最顯著的特征就是它有更快的無線傳輸速率。據專家估計,第四代移動通信系統的傳輸速率速率可以達到10M~20Mbps,最高可以達到100Mbps;(3)通信更加靈活。從嚴格意義上說,4G手機的功能已不能簡單劃歸“電話機”的范疇,因為語音數據的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已。而且4G手機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;(4)智能性更高。第四代移動通信的智能性更高,不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化,更重要的是4G手機可以實現許多目前還難以想象的功能;(5)兼容性更平滑。要使4G通信盡快地被人們接收,還應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。因此,從這個角度來看,4G通信系統應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從3G平穩過渡等特點。
總之,隨著新問題、新要求的不斷出現,第四代移動通信技術將會相應地調整、完善和進一步發展。縱觀移動通信技術的發展規律和第四代通信技術的優點,我們相信,不遠的將來,人們將不受時間、地點限制,可以自由自在地利用移動網絡獲取和傳遞信息。從而人們的學習、工作、生活將會發生更深刻的變化。
參考文獻:
1引言
第三代移動通信系統是能夠滿足國際電聯提出的IMT-2000PFPLMTS系統標準的新一代移動通信系統,要求具有很好的網絡兼容性,能夠實現全球范圍內多個不同系統間的漫游,不僅要為移動用戶提供話音及低速率數據業務,而且要提供廣泛的多媒體業務。根據ITU的標準,世界各大電信公司聯盟均己提出了自己的第三代移動通信系統方案,主要有W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA以及我國提出的擁有自主知識產權的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雖然標稱能達到2Mbit/s的速率,但平均速率只能達到384kbit/s。盡管目前3G增強型技術不斷發展,但其傳輸速率還有差距。
不能提供動態范圍多速率業務。由于3G空中接口主流的三種體制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心網不具有統一的標準,難以提供具有多種QoS及性能的多速率業務。
不能真正實現不同頻段的不同業務環境間的無縫漫游。由于采用不同頻段的不同業務環境,需要移動終端配置有相應不同的軟、硬件模塊,而3G移動終端目前尚不能實現多業務環境的不同配置。由于3G系統以上的局限性,目前,很多公司已經開始著手4G概念通信系統的研究。本文主要介紹4G概念通信的技術特點以及可能采用的關鍵技術。
24G概念通信技術特點
目前,業界專業人士對4G概念移動通信系統的共識主要有以下幾點:
a)用戶可以在任何地點、任何時間以任何方式不受限地接入網絡中來;
b)移動終端可以是任何類型的;
c)用戶可以自由地選擇業務、應用和網絡;
d)可以實現非常先進的移動電子商務;
e)新的技術可以非常容易地被引入到系統和業務中來。
根據以上描述,未來的4G系統應具備以下的基本條件。
(1)具有很高的數據傳輸速率。對于大范圍高速移動用戶(250km/h),數據速率為2Mbit/s;對于中速移動用戶(60km/h),數據速率為20Mbbit/s;對于低速移動用戶(室內或步行者),數據速率為100Mbit/s。
(2)實現真正的無縫漫游。4G移動通信系統實現全球統一的標準,能使各類媒體、通信主機及網絡之間進行“無縫連接”,真正實現一部手機在全球的任何地點都能進行通信。
(3)高度智能化的網絡。采用智能技術的4G通信系統將是一個高度自治、自適應的網絡。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環境進行結合的正常發送與接收,有很強的智能性、適應性和靈活性。
(4)良好的覆蓋性能。4G通信系統應具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸。對于室內環境,由于要提供高速傳輸,小區的半徑會更小。
(5)基于IP的網絡。4G通信系統將會采用IPv6,IPv6將能在IP網絡上實現話音和多媒體業務。
(6)實現不同QoS的業務。4G通信系統通過動態帶寬分配和調節發射功率來提供不同質量的業務。
34G概念通信關鍵技術探討
(1)正交頻分復用(OFDM)技術
第四代移動通信系統主要是以OFDM為核心技術。OFDM技術實際上是多載波調制的一種。其主要思想是:將信道分成若干正交子信道,將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流,調制在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開,這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬,因此每個子信道可以看成平坦性衰落,從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分,信道均衡變得相對容易。
OFDM技術之所以越來越受關注,是因為OFDM有很多獨特的優點:
a)頻譜利用率高,頻譜效率比串行系統高近一倍。OFDM
信號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。OFDM把用戶信息通過多個子載波傳輸,這樣在每個子載波上的信號時間就相應地比同速率的單載波系統上的信號時間長很多倍,從而使OFDM對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力更強。
c)適合高速數據傳輸。OFDM自適應調制機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制方式。當信道條件好的時候,應采用效率高的調制方式;而當信道條件差的時候,則應采用抗干擾能力強的調制方式。再有,OFDM加載算法的采用,使得系統可以把更多的數據集中放在條件好的信道上以高速率進行傳送。因此,OFDM技術非常適合高速數據傳輸。
d)抗碼間干擾(ISI)能力強。碼間干擾是數字通信系統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,實際上,只要傳輸信道的頻帶是有限的,就會造成一定的碼間干擾。OFDM由于采用了循環前綴,故對抗碼間干擾的能力很強。
(2)智能天線技術
智能天線采用了空時多址(SDMA)的技術,利用信號在傳輸方向上的差別,將同頻率或同時隙、同碼道的信號進行區分,動態改變信號的覆蓋區域,將主波束對準用戶方向,旁瓣或零陷對準干擾信號方向,并能夠自動跟蹤用戶和監測環境變化,為每個用戶提供優質的上行鏈路和下行鏈路信號從而達到抑制干擾、準確提取有效信號的目的。這種技術具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數字波束等功能,被認為是未來移動通信的關鍵技術。
目前,智能天線的工作方式主要有全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。全自適應智能天線雖然從理論上講可以達到最優,但相對而言各種算法均存在所需數據量、計算量大、信道模型簡單、收斂速度較慢,在某些情況下甚至出現錯誤收斂等缺點,實際信道條件下,當干擾較多、多徑嚴重,特別是信道快速時變時,很難對某一用戶進行實際跟蹤。在基于預多波束的切換波束工作方式下,全空域被一些預先計算好的波束分割覆蓋,各組
權值對應的波束有不同的主瓣指向,相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊,接收時的主要任務是挑選一個作為工作模式,與自適應方式相比它顯然更容易實現,是未來智能天線技術發展的方向。
(3)無線鏈路增強技術
可以提高容量和覆蓋的無線鏈路增強技術有:分集技術,如通過空間分集、時間分集(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,如采用2或4天線來實現發射分集,或采用多輸入多輸出(MIMO)技術來實現發射和接收分集。MIMO技術是指利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術,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。信息論已經證明,當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時,MIMO系統能夠很好地提高系統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技術是實現高數據速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。
(4)軟件無線電(SDR)技術
在4G系統中,若要實現“任何人在任何地點以任何形式接入網絡”的理想通信方式,則至少需要保證移動終端能夠適合各種類型的空中接口,能夠在各類網絡環境間無縫漫游,并可以在不同類型的業務之間進行轉換。這就意味著在4G系統中,軟件將會變得非常復雜。為此,專家們提議引入軟件無線電技術,軟件無線電是近幾年隨著微電子技術的進步而迅速發展起來的新技術,它以現代通信理論為基礎,以數字信號處理為核心,以微電子技術為支持。軟件無線電概念一經提出,就受到各方的極大關注,這不僅是因為軟件無線電概念新技術先進、發展潛力大,更為重要的是它潛在的市場價值也是極具吸引力的。軟件無線電強調以開放性最簡硬件為通用平臺,盡可能地用可升級、可重配置的不同應用軟件來實現各種無線電功能的設計新思路。其中心思想是:構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺,將工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議等各種功能用軟件來完成,并使寬帶A/D和D/A轉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。在4G眾多關鍵技術中,軟件無線電技術是通向未來4G的橋梁。由于各種技術的交迭有利于減少開發風險,所以未來4G技術需要適應不同種類的產品要求,而軟件無線電技術則是適應產品多樣性的基礎,它不僅能減少開發風險,還更易于開發系列型產品。此外,它還減少了硅芯片的容量,從而降低了運算器件的價格,其開放的結構也會允許多方運營的介入。
(5)多用戶檢測技術
4G系統的終端和基站將用到多用戶檢測技術以提高系統的容量。多用戶檢測技術的基本思想是:把同時占用某個信道的所有用戶或部分用戶的信號都當作有用信號,而不是作為噪聲處理,利用多個用戶的碼元、時間、信號幅度以及相位等信息聯合檢測單個用戶的信號,即綜合利用各種信息及信號處理手段,對接收信號進行處理,從而達到對多用戶信號的最佳聯合檢測。它在傳統的檢測技術的基礎上,充分利用造成多址干擾的所有用戶的信號進行檢測,從而具有良好的抗干擾和抗遠近效應性能,降低了系統對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,顯著提高系統容量。
現有的多用戶檢測算法在計算復雜度與處理時延問題上存在不足,且算法中一些參數(頻率、幅度、定時、相位等)估計有誤時,會使得相關矩陣產生較大偏差,導致整個系統性能急劇下降。另一方面,當前的MUD算法只考慮了同小區內的干擾,而沒有考慮相鄰小區間的同頻率用戶干擾。一般的多用戶檢測研究都假設用戶數據是獨立等概率的,沒有考慮信道編碼的影響,現在組合信道編碼和多用戶檢測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和多用戶檢測與空時二維信號處理、多載波調制、功率控制等技術的結合。
(6)IPv6技術
4G通信系統選擇了采用基于IP的全分組方式傳送數據流,因此IPv6技術將成為下一代網絡的核心協議。選擇IPv6協議主要基于以下幾點考慮:
a)巨大的地址空間。在一段可預見的時期內,它能夠為所有可以想像出的網絡設備提供一個全球惟一的地址。
b)自動控制。IPv6還有另一個基本特性就是它支持無狀態和有狀態兩種地址自動配置方式。無狀態地址自動配置方式是獲得地址的關鍵。在這種方式下,需要配置地址的節點使用一種鄰居發現機制來獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后,它將用另一種即插即用的機制,在沒有任何人工干預的情況下,獲得一個全球惟一的路由地址。
c)服務質量。服務質量(QoS)包含幾個方面的內容。從協議的角度看,IPv6與目前的IPv4具有相同的QoS,但是IPv6能提供不同的服務。這些優點來自于IPv6報頭中新增的字段“流標志”。有了這個20位長的字段,在傳輸過程中,中國的各節點就可以識別和分開處理任何IP地址流。盡管對這個流標志的準確應用還沒有制定出有關標準,但將來它無疑將用于基于服務級別的新計費系統。
d)移動性。移動IPv6在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。每個移動設備設有一個固定的家鄉地址,這個地址與設備當前接入互聯網的位置無關。當設備在家鄉以外的地方使用時,通過一個轉交地址即可提供移動節點當前的位置信息。移動設備每次改變位置都要將它的轉交地址告訴給家鄉地址和它所對應的通信節點。
4結束語
4G移動通信系統目前還只是一個基本概念,4G網絡的定義仍然還不明確,IEEE等標準化組織仍處于制定標準和規范的過程中。但是融合現有的各種無線接入技術的4G系統將成為一個無縫連接的統一系統,實現跨系統的全球漫游及業務的可攜帶性,是滿足未來市場需求的新一代的移動通信系統,它將幫助我們實現充滿個性化的通信夢想。
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