4G通信的网络结构与技术分析

1、4G通信网络的关键技术

研究4G通信网络,就必须加强对其关键技术的研究,这是决定4G网络通信与3G网络通信不同的关键因素,其主要包括正交频分复用技术、软件无线电技术、智能天线技术、多输入多输出技术、IP核心网技术和多用户检测技术等。

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1.1 正交频分复用技术

所谓的正交频分复用技术,简称OFDM技术,是4G通信网络的核心技术,主要是将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输。OFDM技术不同于一般性的网络技术,它可以通过相关技术将信号分开,有效的避免各子信道之间的信号干扰而导致的频选择性衰落情况,从而提升信道传输的有效性。此外,原信道的带宽分摊至各子信道上,使得子信道之间的带宽互不干扰。OFDM技术具有其自身的优点:首先,其频谱利用率高,频谱效率比串行系统将近高一倍;其次,其抗衰落能力和抗码间干扰能力强,由于其有效的实现了各子信道间的信号隔离,所以在实际应用可以规避各子信道之间的信号干扰,具有较高的抗衰弱能力。码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外的最主要的干扰,它作为一种乘性干扰不同于一般性的加性造成干扰,但是WFDM技术中采用了循环前缀,所以其抗码间干扰能力也较强;最后,其适合高速数据的传输,OFDM技术在应用过程中根据不同的情况采用不同的调制方式,当信道间信号较弱时,采用抗干扰能力较强的调制方式,当信道间信号较佳时,则采用效率较高的调制方式。利用OFDM技术加载算法时,系统会自动调制将海量的数据信息集中置于信号较佳的信道上并以高速率进行传送,从而实现数据信息的传输。正因为该技术具有这些其他技术所不具备的优点,目前正受到越来越多人的关注和青睐。

1.2 软件无线电技术

软件无线电技术,是把各种无线电信号进行软件编程之后,支持其正常运行的一种技术,简称SDR技术。SDR技术的出现及应用是为了适应市场的需求,正因为绝大多数用户渴望实现在任何时间任何地点以任何形式都能接入网络,专家提出了软件无线电技术。它可以通过一种适合各种类型的空中接口作为移动终端,使得用户的各类网络通过该终端接受并传输信号且无需漫游,这是一种新型的通信技术,是电子信息技术发展的产物,以现代通信理论为基础、以熟悉信号处理为核心、以微电子技术为支持。由于SDR技术的所有程序都是通过软件编程来完成的,所以具有较强的灵活性、集中性和模块性。软件无线电技术凭借其自身的优势成为4G通信网络关键技术中的重要组成部分,是通向未来4G通信的桥梁和纽带。软件无线电技术的大力推广和应用不仅能减少开发风险,更有利于加快开发系列型产品。此外,由于它减少了硅芯片的容量,也在一定程度上降低了运算器件的价格,减少了产品开发的成本。

2、智能天线技术

智能天线技术是设置在基站现场双向天线上的波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线,简称SA技术,是4G通信网络未来的关键技术。在4G通信网络的实际应用中,SA技术会通过智能天线释放出空间定向波速,用户可以实时接收信号,还可以避免来自其他设备信号的干扰,从而保证用户信号的干净和清晰。可见,智能天线技术具有抗干扰性、实时跟踪和数字波速调节等特点。

3、多输入输出技术

多输入输出技术是指在基站和移动终端设置多个天线,通过这些天线来接受网络信号的技术,简称MIMO技术。该技术可以为整个4G网络通信系统提供相应的空间复用和空间分集,空间复用是在信号的接收端和发射端安装多副天线,将信号分散至各个空间,增加其容量;空间分集主要分为发射分集和接收分集两类,通过分集技术来提升无线信道的性能,增加其容量和扩大其覆盖范围。MIMO技术相比于其他通信技术,具有高频谱利用率和无线容量、覆盖范围广的特点。

4、IPV6技术

IPV6技术是一种先进的编址技术,在IPV4技术的基础之上不断发展,拥有IPV4技术所没有的优势。目前IPV4技术在我国得到广泛应用,但是其编址并不合理,造成地址空间资源的浪费情况,不利于通信技术的发展。而IPV6技术完全避免了此种弊端,以IPV4技术的地址空间为基础相应的扩大了自身的地址空间,增强了通信技术,提升了服务质量,最重要的是安全性能也远远高于IPV4技术,不仅实现了空间资源的有效利用,还在一定程度上提高了系统的使用效率和质量。所以,IPV6技术作为4G通信网络的关键技术之一,其出现和发展是通信技术发展的必然趋势,在未来的发展过程中也必将会完全取代IPV4技术。

5、多用户检测技术

多用户检测技术作为4G通信网络的关键技术之一,与其他技术相辅相成,推动4G通信技术的进一步发展。所谓的多用户检测技术,就是通过各种信息及信号处理手段对所有用户信道的信号进行检测处理,避免所有用户间出现彼此干扰情况及容量约束现象的出现的技术。该技术与其他技术不同,具有良好的抗干扰和抗远近效应性能,目前在4G系统的终端和基站中钢钒应用,可以有效提高系统内部的容量。   

6、结束语

综合上文,4G通信技术的出现与发展是是科学技术发展到一定程度的必然趋势,是适应人们生活需要、提高人们生活质量的必然结果,对于整个网络通信市场乃至国民经济的发展都具有重要意义和作用。虽然目前我国在4G通信技术的研究上已取得了一定的成果,但是在激烈的市场竞争中仍然面临着巨大的挑战,这就需要国家在充分掌握4G通信的网络结构和关键技术的基础之上不断加大研究力度,促进我国4G通信的进一步发展。相信在所有相关工作者的共同努力下,4G通信技术将会迎来一个新的发展趋势,广泛应用于生活中的方方面面,真正实现其经济效益与社会效益的统一。

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