4G的定义到目前为止依然有待明确,它的技术参数、国际标准、网络结构、乃至业务内容均未有明确说法。

  关于4G的描述

  4G是集3G与WLAN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。

  4G通信中的MIMO技术

  MIMO技术充分开发空间资源,利用多个天线实现多发多收,在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下,可以成倍地提高信道容量。

  MIMOMultiple-Input Multiple-Out-put系统,该技术是利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量,相对于普通的SISO系统,MIMO还可以包括SIMO系统和MISO系统。可以看出,此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量,在不增加带宽和天线发送功率的情况下,频谱利用率可以成倍地提高。

  利用MIMO技术可以提高信道的容量,同时也可以提高信道的可靠性,降低误码率。前者是利用MIMO信道提供的空间复用增益,后者是利用MIMO信道提供的空间分集增益。实现空间复用增益的算法主要有贝尔实验室的BLAST算法、ZF算法、MMSE算法、ML算法。目前MIMO技术领域另一个研究热点就是空时编码。常见的空时码有空时块码、空时格码。空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集,从而降低信道误码率。

  4G通信中的OFDM技术

  OFDM正交频分复用技术实际上是MCMMulti-Carrier Modulation,多载波调制的一种。其主要思想是: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。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ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的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。

  结合简要介绍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。


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