第四代移动通信技术研究

2023.06.29

徐海燕　刘静伟

摘要：随着我国通信技术的发展，移动通信的发展速度也越来越快。目前第四代移动通信技术的发展已经全面展开，它是在第三代移动通信技术的基础上发展起来的，其技术安全性更强，结构更智能，实现了整个移动通信网络的相互联通。文章主要对第四代移动通信技术的概念、技术特点和网络结构进行详细的介绍，并对它的关键技术进行研究，全面了解第四代移动通信技术，以保证它更好的为人民服务。

关键词：第四代移动通信；网络结构；关键技术

1引言

随着科学技术的发展，通信技术也有了很大的发展，人们的日常生活已经离不开通信。其中移动通信技术是目前应用最为广泛、发展潜力也最大的通信技术，它的通信标准有CDMA、TDMA和GSM3种类型，在市场中的竞争也非常激烈。移动通信技术已经发展了第一代、第二代、第三代和现在正在强力开发的第四代移动通信，第四代移动通信技术主要解决前几代移动通信技术中的标准不兼容问题，并且对所有的移动通信用户都适合，实现了电视卫星通信、无线网络通信、蓝牙通信、广播通信等的相互兼容和无缝联接。

2第四代移动通信技术的简介

第四代移动通信技术简称4G，也称分布网络或者宽带接入技术，它主要是将第三代通信技术做一定的升级，将第三代移动通信技术和WLAN技术有机的合并在一起，它的数据传输能力超过2Mb/s，影像服务的质量达到150Mb/s，并能传输高质量的三维图像。它能实现电视卫星通信、无线网络通信、蓝牙通信、广播通信等的相互兼容和无缝联接，实现移动通信、IP网络和无线网络的融合，实现数据的采集、全球定位、远程控制等。第四代移动通信技术是多功能的、智能的移动通信，为人们带来了很大的方便，成为移动通信系统的热门研究方向。

3第四代移动通信技术的特点

随着第四代移动通信技术的发展，它的应用也越来越广泛，它的特点主要有以下几种。（1）数据传输速度快，能够达到100Mbps，频谱比较宽，它的宽度是CDMA网络频谱宽度的20倍，达到100MHz。（2）能根据通信信道的实际情况和各种业务的需要，对信道和资源机型动态分配，智能检测和恢复故障，这样4G网络就会是一个完全自适应和智能化的网络。（3）4G系统能够实现无缝漫游，它集合了广播电视网、卫星通讯网、无线局域网技术，用一部手机实现了全球的通信。（4）有机的将个人通信、信息传送以及娱乐等业务进行融合，实现了多媒体移动通信。（5）运用多网络和多协议并存、开放的接口以及网络的平稳多度等特点，实现了不同用户终端之间的互通，因此，它的兼容性很强。

4第四代移动通信的结构

第四代移动通信是核心网技术的接入，它有IP和APM两种技术，目前应用最广泛的是基于IP的核心网技术，它能够将不同的有线网络和无线网络进行联接和融合，保证通信网络的正常运行，其网络结构如图1所示。

在图1中，核心网有多种功能，而不是单纯的只作为移动通信网，实现了有线和无线的接入，并且它们接入点也可以通过有线和无线来实现。除此之外，网络之间实现局域网、广域网的互联可以通过热点通信或者网络铺设重叠等来实现。

第四代移动网络通信网络划分为3个层次，分别为物理层、中间层和应用层。这3层之间相互服务和合作，来保证通信网络的畅通。物理层主要进行网络的接入，并选择路由线路，中间层是对不同的网络结构和网路协议进行屏蔽，避免它们之间相互影响，应用层主要进行地址转换、服务质量映射等。这三者相互之间的接口是开放式的，能对各种业务和服务进行新的扩展。

5第四代移动通信的技术分析

第四代通信技术包括多个方面：正交频分复用技术（OFMD）、多输入多输出技术（MINO）、基于IP的核心网、智能天线、无线定位、切换技术、软件无线电、多用户切换等技术，下面逐一进行介绍。

5.1OFMD

由于高频段的高速移动传输可能会造成某些频率衰减的现象，因此可以通过调制解调来进行控制，在第四代移动通信技术中主要采用OFMD。它主要是将给定的信道进行分割，分为多个正交的子信道，然后对每一个子信道进行载波调制，并实现并行传输，这样虽然整个信道不平坦，但是各个子信道是平坦的，这样就实现了频率的选择性。子信道在进行信号传输时，信号的宽度比信道的带宽小，可以消除波形的干扰。OPMD能对传输负荷进行自适应分配，对整个信道的传输速度进行优化。因此，OPMD技术不仅能够消减载波间的相互干扰，还能防止频率的选择性衰减，频谱的利用率会有很大的提高。

5.2MIMO

MINO技术实现了无线通信的新突破，它是一种对多天线技术的分集，在多天线的收发两端同时工作，实现传输通道的扩展，进而提高传输速率。MINO能够通过对角度的扩展来较少空间的相关性，保证信道之间的相互独立，并且信道的传输能力能够随天线数而线性增加，保证通信能力成倍增加。因此，MINO技术能够降低码间的相互干扰，实现空间的分集，增强频谱的利用效率和信道的容量。它和OFMD是相互补充的。

5.3基于IP的核心网络

第四代移动通信技术的核心是基于IP的核心网络，它能够实现不同网络的无缝联接，对不同的用户提供端对端的服务，并能对不同的用户进行无限接入，兼容性很强。它采用的开放式结构实现了各种接口之间的无碍接入。它能分离核心网络协议、无线接入协议等，还能实现它们之间的兼容，因此使用更加灵活，不会受到接入协议或者方式不同的影响。对于第四代移动通信技术利用地址长度为128位的IPV6协议，解决了地址欠缺的问题。IPV6能对无线和有线地址进行自动的分配和控制，并且服务质量也有了很大的提高，这样网络的管理更加方便、高效、安全。

5.4智能天线技术

根据移动通信的环境特性和智能天线的工作原理，智能天线技术发展起来，它是根据利用各个用户和基站间传输链路空间的不同，对信号进行处理以及相关的软件处理，产生特定性能的天线波束，减少信道上存在的信号干扰，使频谱利用率得到提高。它主要利用了相位之间的相互关系来对各种干扰进行抑制。除此之外，它还能分析信号之间的空间特征，对用户的位置进行精确定位。因此，这种技术可以环境相对比较复杂的情况下进行电波传输。

第四代移动通信技术能够实现精确的移动定位。所谓移动定位就是能够对移动用户终端的位置进行详细的测量和计算，它分为3种定位方式：基于移动终端、基于移动网络和混合型定位。其中移动终端定位是最常用的定位技术，它能实现不同系统之间的通信，并能实现定位和跟踪，实现不同系统间的无缝连接，为高质量的移动通信提供了一定的保障。

5.6切换技术

第四代移动通信的切换技术指的是移动终端设备在不同的通信覆盖区间进行转换时，能够保证信道转变和通信的连接和畅通，这样就需要进行监测、建立和断开相应的链路，实现平滑联接的综合技术。它是移动通信网络实现移动通信的基础，它的组成主要有软件技术和DSP技术，能够实现系统切换的质量和切换效率，并能实现其智能性，因此，在第四代移动通信中应该根据各种终端设备的特点和优势，以软切换为主，实现通信的顺利切换。

5.7软件无线电技术

软件无线电能够联系各种通信技术，它是3G网络和4G网络相互连接，通过标准的模块化硬件单元，将软件加载到相关硬件中，实现无线电信号之间的通信，这种技术是一种开放性的结构，不同的软件能够实现不同的功能，如实现信道的相互分离、信号的调制解调、信道的编译等，它建立了一个具有多种功能、多种层次、多种模式、多种通路的无线电通信，实现了各种系统和平台之间的兼容问题。

5.8多用户检测

第四代移动通信技术能够实现多用户的检测，它通过平衡技术，来消除不同用户中的ISI和MAI，它能够利用多址干扰的所有用户信号来检测单个用户的信号，增强了抗干扰能力，降低了功率控制精度，从而显著提高系统的可用容量。

6结语

综上可得，第四代移动通信技术是一种先进的通信技术，文章通过对其的相关技术进行分析和研究看出，这一新技术拥有强大的生命力，实现了计算机、通信以及多媒体技术的相互融合，特别是在移动通信设备如智能手机、平板电脑、车载终端设备等的应用更加的广泛，也给人们带来了很大的便利。目前已经成为人们研究的热点话题，今后，第四代移动网络技术将会有更大的发展，为人们开拓更加便利、个性、安全的通信技术。