4G移动通信终端关键技术之若干问题探讨

　　摘要：针对4G的网络结构和4G的关键技术进行了分析论证，论述了4G技术的进展及面临主要的问题并对将来4G的前景进行了预测。
　　关键词：4G关键技术；问题；探讨；发展现状
　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)15-3545-02
　　4G即第四代的移动通信技术是集WLAN技术和3G技术于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。 4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。 很明显，4G有着不可比拟的优越性。
　　1 解决4G网络的关键技术
　　为了充分利用4G通信给我们带来的先进服务，我们还必须借助各种各样的4G终端才能实现，而不少通信营运商正是看到了未来通信的巨大市场潜力，他们现在已经开始把眼光瞄准到生产4G通信终端产品上，例如生产具有高速分组通信功能的小型终端、生产对应配备摄像机的可视电话以及电影电视的影像发送服务的终端，或者是生产与计算机相匹配的卡式数据通信专用终端。有了这些通信终端后，我们手机用户就可以随心所欲的漫游了，随时随地的享受高质量的通信了。4G系统通过多媒体接入连接到核心网其主要针对的是各种不同的业务网络终端接入系统。用户能够实现在3G与4G和WLAN及固定的网间无缝漫游于主要是通过IP技术网络技术来实现的。4G网络结构是由物理层、中间层和应用网络层这三层组成，主要功能体现如下：
　　1) 网络的接入与路由选择功能主要由物理网络层来完成。
　　2) 网络的地址变换、服务质量映射以及完全性管理功能主要由中间环境层来完成。
　　3) 由于中间层与物理层与应用环境间接口采用开放结构这就使新的终端服务变得更容易同时也使无缝高数据率服务成为可能。该服务功能采用自适应于多模块的终端和多无线标准并运行于多个频带能够提供大范围服务并且可以跨越众多的服务商与运营商。
　　4G网络关键技术包含SA智能天线、OFDM和MIMO多人多出天线、SDR软件无线电技术几大关键技术能够为移动中的用户提供每秒百兆的传输数据量并且能为静止的用户提供每秒1G的数据传输量的技术支持。
　　1.1 OFDM正交频分复用技术
　　正交频分复用技术实际上是MCM MultiCarier-Modulation多载波调制的一种。OFDM技术有很多优点：对多径衰落和多普勒频移不敏感可以消除或减小信号波形间的干扰适合高速数据传输，频谱利用率提高了同时ISI抗码间干扰能力也增强了。
　　1.2 基于IP核心的4G移动通信系统
　　4G移动终端通信系统是基于全IP的网络系统这种核心网是独立于各种无线接人方式能够实现不同网络间的无缝连接。核心网是一种开放的结构可提供端到端的IP业务允许各种窄中接口接人核心网并且同已有的PSTN和核心网兼容。在4G通信系统中将主要采用全分组方式的IPv6技术把控制业务和传输等分开。采用IP6后，所采用的协议与接入方式和CN核心网络协议、链路层独立分离运行。
　　1.3 SDR无线电软件技术
　　SDR软件无线电是利用软件加载的方式去完成各种类型的无线电系统的开放技术。作为模块化和标准化的通用硬件平台中心思想是使D/A数模转换器和A/D宽带模数转换器模块尽可能地接近射频天线的技术指标的规定并且通过计算机软件系统来定义无线功能。软件系统主要有流变信号、解调算法、信道编码、各类信令规则、编码信源、信息处理等软件功能模块。软件系统措施主要包括FPGA可编程器、DSPH数字处理硬件、DSP数字处理模块等。
　　2 4G技术发展现技术路线及实现
　　2.1 国外4G技术发展趋势
　　微波存取全球互通技术WiMAX即IEEE 802A6x被业界称为高于现有3G的“准4G”标准。WiMAX的传输最大半径达接近60km比传统的、WC-DMA 与TDSCDMA和CD-MA2k多出两倍。而WiMAX在传输速度上也把其他3G标准远远的甩在后面。甚至超过了ADSL等有线网络的技术，3G标准当中的W-CDMA与TD -SCDMA带宽是2MB/S与WiMAX网络的70MBS的带宽相比而言WiMAX可以在10km范围内工作。在欧洲美国加利福尼亚大学与爱立信已通过深度合作的方式开发了4G技术爱立信针对这个技术进行了投资并正式建立了通信信息技术学会。而爱立信、诺基亚、西门子等成立了旨在推动4G技术开发的世界无线研究组织其下设的多个工作组分别讨论市场业务、结构接口以及核心技术等问题。3G时代霸主高通公司作为美国的代表一方面希望通过引入HMMX与DMMX这两项技术后其技术性能接近了4G的技术标准；另一方面获得了OFDM的技术专利这就表明高通要在4G时代继续保持专利的绝对领先。
　　2.2 国内4G技术发展趋势
　　自2001年底起在国产3G标准等方面取得巨大进展之后国家“十五”和“863”计划启动了无线通信发展的“FUTURE计划”和面向未来移动进军的计划。随后几年，我国对4G的发展步伐明显加快。华为、大唐移动联合中兴通讯、科研院所以及相关高校完成了4G相关白皮书。，我国目前已经完成了4G标准的技术标准方案的起草工作，相关业内人士透露目前正在进行4G关键技术的系统验证。现在相关单位正在诸多区域进行4G系统功能性的测试工作且要完成测试为随后的商业化运作打下基础，在2011年的世界无线电通信大会时向国际电信联盟提交具有我国自主知识产权的4G技术标准。 我国主导完成的新一代移动通信标准TD-LTE，欧洲等多个国家和地区的运营商都宣布将采用TD-LTE技术建设4G商用网络。全球移动通信系统协会董事何力勤表示，今年全球将有26家运营商开始TD-LTE的网络试验和商用，近60家设备制造商和芯片制造商将生产TD-LTE产品。与3G相比，TD-LTE传输的速度更快，下载一部DVD电影只需要2分钟左右的时间，是3G速度的20倍左右。此外，其兼容性也更好。中国移动董事长王建宙说：“我们提出今后一个客户，看一个终端，我们希望在LTE时代，我们可以实现终端的兼容性。”据预测，到2015年，全球TD-LTE产业规模将达到1512亿美元，TD-LTE用户将达到9100万户。
　　3 结束语
　　3G移动通信技术已经全面商用化目前国内的的手机用户已感受到3G技术带给我们前所未有带来的便捷但与此同时也能明显的感到了3G技术的缺陷和不足。这些缺陷与不足必将成为通信技术不断向前挑战的动力源泉也必将成为推动4G技术的重要力量，我们有理由相信4G将成为未来移动通信领域的主导技术，会使我们未来的生活更加美好。在技术飞速发展的同时，我们应该意识到，对待通信新技术我们更应该冷静、理智，4G演进的道路绝不会一帆风顺，前面的路仍是机遇与挑战并存。
　　参考文献：
　　[1] 魏同刚.浅谈3G移动通信[J].新疆职业技