談國輝 徐建榮 趙紅柏

【摘要】隨著移動通信業(yè)務(wù)增加，通信行業(yè)已經(jīng)普及了第三代通信系統(tǒng)。但是，3G已不能滿足人們對于通信服務(wù)的更多需求，所以，通信公司全面的展開了對第四代移動通信系統(tǒng)4G的鋪設(shè)、研究并隨之將進(jìn)行使用。4G綜合了第一代、第二代和第三代通信系統(tǒng)的各類優(yōu)點(diǎn)，更全面的發(fā)展了通信行業(yè)。本文對第四代通信系統(tǒng)的跨層設(shè)計給出了有利的思想提議。

【關(guān)鍵詞】4G技術(shù)4G的跨層設(shè)計

移動通信經(jīng)過現(xiàn)代長期的發(fā)展，主要有三個階段：1G、2G和3G。每個階段都在不斷的創(chuàng)新發(fā)展，以實現(xiàn)更大的突破?，F(xiàn)如今，3G時代正值高潮，它的頻帶相對2G更寬，數(shù)據(jù)傳輸更快，系統(tǒng)的通信更方便以及廣泛應(yīng)用無線傳輸提高了工作效率。盡管這樣的3G，仍然的無法滿足人們對多媒體通信更高的需求，因此，對第四代移動通信系統(tǒng)的研究是必要的，也是推動通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然動力。

一、4G概述

第四代移動通信技術(shù)主要技術(shù)使用的是光帶接入式和網(wǎng)絡(luò)分布式，使用非對稱傳輸，傳輸數(shù)據(jù)的速率高達(dá)2Mb/s，甚至更高。4G提供了150Mb/s的影像服務(wù)，為用戶創(chuàng)造出了三維立體的圖像感，高質(zhì)量的為使用用戶服務(wù)。通信4G系統(tǒng)主要有廣帶無線局域網(wǎng)、廣帶無線固定接入、移動廣帶系統(tǒng)以及互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)。

二、4G主要技術(shù)

2.1IPv6

IPv6技術(shù)主要指的是，在第四代通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流的傳輸都必須建立在上IP連接的一種全分組方式，IPv6技術(shù)已經(jīng)逐漸成為通信系統(tǒng)的主要技術(shù)之一。在使用IPv6技術(shù)時，通過對IPv6的可移動性、服務(wù)、地址進(jìn)行考慮，以便更好的進(jìn)行通信。

2.2正交頻分復(fù)用

正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）是一種多載波調(diào)制的技術(shù)。在發(fā)送端，正交頻分復(fù)用技術(shù)就是合理的劃分信道進(jìn)，劃分出多個正交子信道，可以把高速傳播的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行低速傳送的子數(shù)據(jù)流，讓所有的子數(shù)據(jù)流在合適的子信道上傳送。在接收端，接收到數(shù)據(jù)流后，使用一定的相關(guān)技術(shù)把正交信號進(jìn)行分塊處理，這樣既保證了信號的帶寬不會超過信道帶寬，又能減少各個信號之間的干擾，保證了信號傳送的準(zhǔn)確性。

2.3軟件無線電技術(shù)

軟件無線電技術(shù)是用現(xiàn)代化軟件來操縱、控制傳統(tǒng)的“純硬件電路”的無線通信，它采用的是數(shù)字信號處理，將寬帶模數(shù)變換器（A/D）及數(shù)模變換器（D/A）盡可能地靠近射頻天線，建立一個具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、開放的硬件平臺，在這個硬件平臺上盡量利用軟件技術(shù)來實現(xiàn)電臺的各種功能模塊。軟件無線電技術(shù)是軟件化、計算密集型的操作形式。

2.4定位

定位技術(shù)是計算和預(yù)定移動終端進(jìn)行位置的一種跟蹤技術(shù)。目前使用廣泛的定位技術(shù)有GPS衛(wèi)星定位、藍(lán)牙定位、WIFI網(wǎng)絡(luò)定位、GPRS/CDMA移動通訊技術(shù)定位以及PPD定位技術(shù)等。在第四代移動通信系統(tǒng)中，可在不同系統(tǒng)中移動終端進(jìn)行通信的方式不同，所以要定位跟蹤移動通信終端，從而保證通信數(shù)據(jù)的高質(zhì)量傳輸，提高通信質(zhì)量。

2.5智能天線

智能天線技術(shù)是指在陣列天線或波束間不產(chǎn)生切換的一種多波技術(shù)。智能天線采用的是空分復(fù)用技術(shù)，由于信號在傳播方向上有所差別，所以可將同時隙、同頻率的信號劃分。它可以成倍地擴(kuò)展通信容量，并和其他復(fù)用技術(shù)相結(jié)合，最大限度地利用有限的頻譜資源。另外采用智能天線可以有效的解決在移動通信中的時延擴(kuò)散、瑞利衰落、多徑、共信道干擾等現(xiàn)象，使通信質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。這一技術(shù)促進(jìn)了無線通信的快速發(fā)展，同時有效解決了頻譜資源供應(yīng)缺乏的問題，因此該技術(shù)對于4G系統(tǒng)的發(fā)展至關(guān)重要。圖1為智能天線覆蓋面積同普通天線覆蓋面積對比。

三、第四代移動通信系統(tǒng)的跨層設(shè)計

3.1設(shè)計難題

現(xiàn)如今在建設(shè)實現(xiàn)4G的過程中，也有一些需要解決的問題：

（1）市場壓力。有相關(guān)人士認(rèn)為：當(dāng)今技術(shù)在2G和3G之間過度，近期內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)將會很快全部覆蓋，而隨著使用3G的用戶越來越多，人們對3G的所有功能也越來越了解，3G也將成為一個過去，為滿足人們各方面的網(wǎng)絡(luò)需求，4G不得不成為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)的熱點(diǎn)。當(dāng)3G普遍時，4G就會隨之涌出。但是，4G相對3G是一個大的跨越，人們還需要一個適應(yīng)過度期，所以在人們慢慢接受并適應(yīng)4G的過程中，4G的發(fā)展與成長就會受到一定的限制。（2）太高速率不符合理論。4G采用的是高速率傳輸，人們會覺的使用高速率傳輸上網(wǎng)極其快速又方便，但是，有一些相關(guān)的研究提出，4G的傳輸速率達(dá)到了100Mbit/s，這與實際達(dá)到的速率值不服，所以實際根本不會達(dá)到這個值，專家認(rèn)為，要發(fā)展4G，必須解決速率問題，將高速率運(yùn)用的實際當(dāng)中，為4G發(fā)展奠定基礎(chǔ)。因此，4G的普及也需要解決傳輸速率的問題。（3）電磁兼容性差。電磁兼容性是設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中不對運(yùn)行的任何設(shè)備產(chǎn)生電磁騷擾的能力。電磁兼容性包括兩個方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁騷擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁騷擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。

3.2跨層設(shè)計

對于第四代移動通信系統(tǒng)的跨層設(shè)計首要的設(shè)計思想就是：打破傳統(tǒng)通信系統(tǒng)框架。要發(fā)展4G，就不能拘泥于傳統(tǒng)的2G、3G的通信系統(tǒng)思想，要大膽的嘗試新的資源，能夠有效的聯(lián)合各協(xié)議層來傳遞狀態(tài)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)，充分利用還網(wǎng)絡(luò)資源，達(dá)到通信系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的改善。而今，有很多相關(guān)人士提出了多種跨層設(shè)計方案，比如，在無線通信中，分析TCP協(xié)議棧，利用信息的交換來實現(xiàn)優(yōu)化。

在實際應(yīng)用中，無線信道參數(shù)和通信協(xié)議中頻譜的動態(tài)特性相互照應(yīng)，所以要找到相應(yīng)的頻譜并對其進(jìn)行有效的管理及規(guī)劃，從而設(shè)計出一個跨層的管理方案，實現(xiàn)物理層通信協(xié)議棧的相互聯(lián)系。

四、結(jié)束語

當(dāng)代移動通信系統(tǒng)已經(jīng)成為各大系統(tǒng)的重要支柱。在信息迅速發(fā)展的社會，移動通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)占領(lǐng)了信息企業(yè)的主流，而如今正在發(fā)展的4G作為移動通信產(chǎn)業(yè)的龍頭技術(shù)，帶領(lǐng)著整個移動通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。目前4G系統(tǒng)朝著更快、更穩(wěn)、更有效的方向發(fā)展，還向著合理的價格發(fā)展。第四代移動通信系統(tǒng)的跨層設(shè)計可以提高各通信層次的相互性和自適應(yīng)性，所以，跨層設(shè)計對第四代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展有著至關(guān)重要是作用。

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