现代通信技术论文

摘要：

目前移动通信系统已经经历了三代，虽然第三代移动通信系统（3G）提供了宽带信息业务，但由于其具有局限性，所以第四代移动通信系统（4G）的发展应运而生。4G将多种无线技术融合为一体, 为用户提供基于全IP的多媒体服务，具有高速、抗干扰、兼容性好和低成本等特点。虽然4G的发展还面临着许多挑战，但它将是移动通信系统发展的必然趋势。

关键词：第四代移动通信系统；网络结构；关键技术；OFDM；一．什么是第四代移动通信技术？

严格说来，现在还不能对第四代移动通信作出确切地定义，但可以肯定，4G通信将是一个比3G通信更完美的无线世界，它可以创造出许多难以想象的应用。

关于4G的一般描述为：“第四代移动通信的概念可称为广带接入和分布网络，具有非对称的和超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络（基于地面和卫星系统）。此外，第四代移动通信系统将是由多功能集成的宽带移动通信系统，也是宽带接入IP系统”。

二．第四代移动通信系统的特征

4G系统应该具有下面的特征：

1. 通信速率更高

专家称，4G的实际速率将达到10~20Mbit/s，最高可达100Mbit/s。

2. 网络占用频谱更宽

据研究，每个4G信道将占用100MHz的频谱，相当于WCDMA 3G 网络的20倍。

3. 通信终端更加灵活

4G终端的功能已不能简单划归“电话机”的范畴，因为语音数据的传输只是4G移动电话的功能之一。而且4G终端的外观和样式上将有惊人的突破，可以想象，眼镜、手表、鞋都有可能是终端。

4. 智能性能更高

这里不仅指4G终端设备的设计和操作上，更重要的是4G终端可以实现许多难以想象的功能。

5. 兼容性能更高，过渡更平稳

为了让更多的用户在投资更少的情况下平稳地过渡到4G系统，4G 通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从3G平稳过渡等特点。

6. 高质量的多媒体通信

4G通信系统提供的宽带无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等多种业务应用。

7. 通信费用更加便宜

4G通信与其他技术相比，部署起来容易迅速得多，同时在建设4G 通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运营成本。三．第四代移动通信系统的关键技术

1 ，OFDM正交频分复用技术

3G中的核心技术是码分多址CDMA （Code Division Multiplex Access），在4G中核心技术是正交频分复用技术OFDM (Orthogonal Frequency Division Modulation)。未来无线多媒体业务对数据传输率和传输质量有较高的要求，所以调制技术需要具备较高的信元速率以及较长的代码元素周期。

4G的核心技术正交频分复用技术OFDM (Orthogonal Frequency Division Modulation)，属于多载波调制MCM（Multi-Carrier Modulation），载波的频率由标准委员会选为正交的，所以没有串扰或干扰。它将指配的信道分成许多正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流, 调制到每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开, 这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽, 因此每个子信道上可以看成平坦性衰落, 从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分, 信道均衡变得相对容易。OFDM系统框图见图3所示。

简介OFDM的工作原理，输入数据信元的速率为R，经过串并转换后，分成M个并行的子数据流，每个子数据流的速率为R/M，在每个子数据流中的若干个比特分成一组，每组的数目取决于对应子载波上的调制方式，如PSK、QAM等。M个并行的子数据信元编码交织后进行IFFT变换，将频域信号转换到时域，IFFT块的输出是 N个时域的样点，再将长为Lp的CP(循环前缀)加到N个样点前，形成循环扩展的OFDM信元，因此，实际发送的OFDM信元的长度为Lp＋N，经过并/串转换后发射。接收端接收到的信号是时域信号，此信号经过串并转换后移去CP，如果CP长度大于信道的记忆长度时，ISI仅仅影响CP，而不影响有用数据，去掉CP也就去掉了ISI的影响。由于OFDM信号是经过IFFT得到的，发送的数据在频域被充分随机化，OFDM信号可以认为是独立同步分布的随机变量的线性组合。当子载波非常大时，由中心极限定理知OFDM信号近似服从复高斯分布，从而OFDM信号具有较大的峰值平均功率比（PAPR），此为OFDM

系统的一个缺点。由于OFDM系统各个子载波间相互正交，OFDM 系统另外一个缺点是对系统频偏比较敏感

2.软件无线电（SDR）技术

在4G系统中，由于移动用户在不同的系统间漫游，系统之间以及系统内部需要无缝切换，而且随着4G系统的发展，会不断出现新的业务和新的需求，这些都需要对终端和网络节点进行重新配置。软件无线电在4G中的可能应用为：a)采用软件无线电实现的基站可同时为多个网络服务；b) 当终端移动时可重新配置。如当移动终端移动到一个采用不同标准的移动通信系统中时，终端可按照该系统的标准重新自动配置该终端，从而使该终端获得服务。采用软件无线电技术实现的移动终端或基站将采用模块化结构，主要由天线模块、LNA 模块、ADC/DAC功率放大器模块、DSP 模块和多媒体模块等组成。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件（DSPH）、现场可编程器件（FPGA）、数字信号处理（DSP）等。

1软件无线电的理论基础

●采样理论：由于软件无线电所覆盖的频率范围一般都要求比较宽，例如从

0.1MHZ到2.2GHZ，只有具有这么宽的频段才能具有广泛的适应性。对于如此宽的频带采用Nyquist低通采样所需的采样速率至少要大于4.4GHZ，在目前很不实际。所以无法使用Nyquist采样定理，而必须采用带通采样。一种接近理想化的软件无线电设计方案称为射频直接带通采样软件无线电体制，在天线与A/D间只存在跟踪滤波器和放大器，与软件无线电所要求的A/D尽可能靠近天线的设计宗旨完全一致。