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4G移动通信系统的关键技术4G移动通信系统的关键技术一：引言4G移动通信系统是第四代移动通信技术的代表，它具有更高的速率、更低的时延和更大的容量。
本文将对4G移动通信系统的关键技术进行详细介绍。
二：物理层技术1. OFDM技术OFDM（正交频分复用）技术是4G移动通信系统的关键基础技术，它能够有效地抵抗多径衰落以及频率选择性衰落，提高系统的频谱效率和抗干扰性能。
2. MIMO技术MIMO（多输入多输出）技术可以利用多个天线进行信号的传输和接收，通过空域上的多径传播提高系统的速率和容量，并提高信号的可靠性。
三：网络层技术1. IP分包技术IP分包技术可以将数据分成多个小包进行传输，提高网络的灵活性和传输效率，适应多种不同的应用场景。
2. 全IP网络技术全IP网络技术是4G移动通信系统中的核心技术，它通过统一的IP协议对语音、数据和视频进行传输，提供统一的服务和优化的网络接入。
四：数据链路层技术1. 自适应调制与编码技术自适应调制与编码技术可以根据信道条件来动态调整调制方式和编码率，提高信号的传输质量和系统的容量。
2. 空间复用技术空间复用技术可以将频率和空间进行灵活的分配，提高系统的频谱效率和容量。
五：移动接入层技术1. LTE技术LTE（Long Term Evolution）技术是4G移动通信系统中最主流的技术，它具有更高的速率和容量，支持多种应用场景和业务需求。
2. WiMAX技术WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）技术是另一种重要的4G移动通信技术，具有较大的覆盖范围和灵活的接入方式。
六：安全与管理技术1. 身份鉴别与认证技术身份鉴别与认证技术可以保护用户和网络的安全，防止未经授权的访问和攻击。
2. 密钥管理技术密钥管理技术可以确保通信过程中的数据安全性，通过合理的密钥、分发和更新策略，保护用户隐私和通信内容的保密性。
关于OFDM(正交频分复用)通信技术浅析以及朗讯工学院等开头用法，在加拿大Wi-LAN工学院也开头用法这项技术。
(2)OFDM技术能够持续不断地监控传输介质上通信特性的骤然变幻，因为通信路径传送数据的能力会随时光发生变幻，所以OFDM能动态地与之相适应，并且接通和切断相应的载波以保证持续地举行胜利的通信；(3)该技术可以自动地检测到传输介质下哪一个特定的载波存在高的信号衰减或干扰脉冲，然后实行合适的调制措施来使指定频率下的载波举行胜利通信；(4)OFDM技术特殊适合用法在高层建造物、居民密集和地理上突出的地方以及将信号散播的地区。
高速的数据传扬及数字语音广播都希翼降低多径效应对信号的影响。
(5)OFDM技术的最大优点是对抗频率挑选性衰落或窄带干扰。
在单载波系统中，单个衰落或干扰能够导致囫囵通信链路失败，但是在多载波系统中，仅仅有很小一部分载波会受到干扰。
对这些子信道还可以采纳纠错码来举行纠错。
(6)可以有效地对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。
当信道中由于多径传输而浮现频率挑选性衰落时，惟独落在频带凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响，其他的子载波未受伤害，因此系统总的误码率性能要好得多。
(7)通过各个子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力。
OFDM技术本身已经利用了信道的频率分集，假如衰落不是特殊严峻，就没有须要再加时域均衡器。
通过将各个信道联合编码，则可以使系统性能得到提高。
(8)OFDM技术抗窄带干扰性很强，由于这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道。
(9)可以选用基于IFFT/FFT的OFDM实现办法；(10)信道利用率很高，这一点在频谱资源有限的无线环境中尤为重要；第1页共2页。
正交频分复用，英文原称Orthogonal Frequency Division Multiplexing，缩写为OFDM，实际上是MCM Multi-CarrierModulation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。
目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频和视频领域以及民用通信系统中，主要的应用包括：非对称的数字用户环路（ADSL）、ETSI标准的数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视（HDTV）、无线局域网（WLAN）等。
正交频分多址技术可以视为一调制技术与多工技术的结合。
调制(modulation)将传送资料对应于载波变化的动作，可以是载波的相位、频率、幅度、或是其组合。
多工(multiplexing)正交频分多址之基本观念为将一高速资料串行分割成数个低速资料串行，并将这数个低速串行同时调制在数个彼此相互正交载波上传送。
由于每个子载波带宽较小，更接近于coherent bandwidth，故可以有效对抗频率选择性衰弱通道(freqency-selective channel)，因此现今以大量采用于无线通信。
正交频分多址属于多载波(multi-carrier)传输技术，所谓多载波传输技术指的是将可用的频谱分割成多个子载波，每个子载波可以载送一低速资料序列。
OFDM优点:采用正交频分复用可以提高电力线网络传输质量，它是一种多载波调制技术。
传输质量的不稳定意味着电力线网络不能保证如语音和视频流这样的实时应用程序的传输质量。
OFDM的基本原理QAMOFDM，全名为正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），是一种用于无线通信和广播系统的调制技术。
它将高速数据流分为多个较低速的子流，每个子流都通过不同的频率进行传输，这样可以在有限的频谱带宽内传输更多的数据。
1.小载波频分复用：OFDM系统使用多个小载波进行数据传输。
这些小载波之间的频率是互相正交的，即彼此之间没有相互干扰。
每个小载波都可以携带不同的数据，因此可以利用整个频谱带宽进行并行传输。
2.数据编码：在传输前，数据需要进行编码。
OFDM使用正交振幅调制（QAM）来编码数据。
QAM是一种将数字信号映射到信号空间中的调制技术，其中通过调整幅度和相位来表示不同的数据。
OFDM中使用的QAM 调制可以迅速地在复杂信道中进行解调，因此可以减少传输错误。
3.每个子载波的传输：OFDM将高速数据流分成多个较低速的子流，并将每个子流分配到不同的小载波上进行传输。
这些小载波之间的频率是互相正交的，所以它们可以同时传输，而不会相互干扰。
每个子流的传输速率较低，减少了传输错误的可能性。
4.多径传输的抵消：在无线信道中，信号在传播过程中会经历多径传输，即信号会经过多个路径到达接收端。
这会导致信号的多普勒频移和多径干扰。
OFDM通过发送符号间有重叠的子载波，可以实现传输路径延迟间隔的确定，从而避免干扰。
5.频率和时间的选择性衰落补偿：OFDM技术能够通过频率选择性衰落补偿和时间选择性衰落补偿来对信号进行处理，以减少信号衰落带来的传输错误。
频率选择性衰落补偿通过对每个子载波进行独立的等化和错误修正来实现。
时间选择性衰落补偿则通过发送预先加载的循环前缀来实现，以提供时间补偿和保持信号的连续性。
6.高效利用频带：由于OFDM可以将整个频谱带宽有效分割成多个小载波进行传输，因此可以在有限的频带宽度内发送更多的数据。
这使得OFDM成为高速数据传输和宽带通信的理想选择。
LTE移动通信技术任务4 LTE关键技术LTE 移动通信技术任务 4：LTE 关键技术在当今数字化的时代，移动通信技术的发展日新月异，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
LTE（Long Term Evolution，长期演进）作为一种先进的移动通信技术，具有高速率、低延迟、大容量等显著优势。
而这些优势的实现，离不开一系列关键技术的支持。
接下来，让我们深入探讨一下 LTE 的关键技术。
一、正交频分复用（OFDM）技术OFDM 技术是 LTE 系统的核心技术之一。
它的基本原理是将高速的数据流分解为多个并行的低速子数据流，然后分别调制到相互正交的多个子载波上进行传输。
与传统的频分复用技术相比，OFDM 具有诸多优点。
首先，它能够有效地抵抗多径衰落。
在无线通信环境中，信号会因为建筑物、地形等障碍物的反射和散射而产生多个路径，导致接收端接收到的信号出现延迟和衰减。
OFDM 通过将宽带信道划分成多个窄带子信道，使得每个子信道的带宽小于信道的相干带宽，从而减少了多径衰落的影响。
其次，OFDM 具有较高的频谱利用率。
由于子载波之间相互正交，使得它们可以在频谱上紧密排列，从而提高了频谱资源的利用效率。
此外，OFDM 还便于实现动态频谱分配。
通过灵活地调整子载波的分配，可以根据用户的需求和信道状况，合理地分配频谱资源，提高系统的容量和性能。
二、多输入多输出（MIMO）技术MIMO 技术是 LTE 实现高速数据传输的另一个重要手段。
它通过在发射端和接收端使用多个天线，形成多个并行的空间信道，从而在不增加带宽和发射功率的情况下，显著提高系统的容量和频谱利用率。
MIMO 技术主要包括空间复用和空间分集两种工作模式。
空间复用模式下，多个数据流同时在不同的天线上传输，从而提高数据传输速率。
而空间分集模式则通过在多个天线上发送相同的数据，或者对接收端接收到的多个信号进行合并处理，来提高信号的可靠性和抗衰落能力。
在实际应用中，MIMO 技术可以根据信道条件和系统需求，灵活地切换工作模式，以达到最佳的性能。
关于OFDM(正交频分复用)通信技术浅析2009年5月18日通信世界网评论：2条查看我来说两句OFDM（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）正交频分复用作为一种多载波传输技术，主要应用于数字视频广播系统、MMDS （multichannelmultipointdistributionservice）多信道多点分布服务和WLAN 服务以及下一代陆地移动通信系统。
一、OFDM基础OFDM是多载波数字调制技术，它将数据经编码后调制为射频信号。
不像常规的单载波技术，如AM/FM（调幅/调频）在某一时刻只用单一频率发送单一信号，OFDM在经过特别计算的正交频率上同时发送多路高速信号。
这一结果就如同在噪声和其它干扰中突发通信一样有效利用带宽。
传统的FDM（频分复用）理论将带宽分成几个子信道，中间用保护频带来降低干扰，它们同时发送数据。
例如：有线电视系统和模拟无线广播等，接收机必须调谐到相应的台站。
OFDM系统比传统的FDM系统要求的带宽要少得多。
由于使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带。
这样使得可用频谱的使用效率更高。
另外，OFDM技术可动态分配在子信道上的数据。
为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。
应用OFDM来克服码间串扰和邻频干扰技术可以追溯到上世纪60年代中期。
然而，长久以来OFDM的实际应用受限于快速富里叶变换器的速度和效率。
如今，高性能PLD（可编程逻辑器件）技术的成熟造就了OFDM 现阶段的应用。
现代单载波调制方式如积分幅度调制（QAM）或积分移相键控调制（QPSK），结合了基本的调幅、调频、调相技术来提供更高的噪声抑制和更好的系统吞吐量。
利用增加的复杂调制技术要求有高性能的数字逻辑，但也允许系统构造者获得更高的信噪比和接近先农限制的频谱有效性。
二、OFDM的应用最近，OFDM已于几例欧洲无线通信应用中被采用，如ETSI标准的数字音频广播（DAB）、陆地数字视频广播（DVB-T）。
OFDM通信技术浅析OFDM（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）正交频分复用作为一种多载波传输技术，主要应用于数字视频广播系统、MMDS（multichannelmultipointdistributionservice）多信道多点分布服务和WLAN服务以及下一代陆地移动通信系统。
一、OFDM基础OFDM是多载波数字调制技术，它将数据经编码后调制为射频信号。
不像常规的单载波技术，如AM/FM（调幅/调频）在某一时刻只用单一频率发送单一信号，OFDM在经过特别计算的正交频率上同时发送多路高速信号。
这一结果就如同在噪声和其它干扰中突发通信一样有效利用带宽。
传统的FDM（频分复用）理论将带宽分成几个子信道，中间用保护频带来降低干扰，它们同时发送数据。
例如：有线电视系统和模拟无线广播等，接收机必须调谐到相应的台站。
OFDM系统比传统的FDM系统要求的带宽要少得多。
由于使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带。
这样使得可用频谱的使用效率更高。
另外，OFDM技术可动态分配在子信道上的数据。
为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。
应用OFDM来克服码间串扰和邻频干扰技术可以追溯到上世纪60年代中期。
然而，长久以来OFDM的实际应用受限于快速富里叶变换器的速度和效率。
如今，高性能PLD（可编程逻辑器件）技术的成熟造就了OFDM现阶段的应用。
现代单载波调制方式如积分幅度调制（QAM）或积分移相键控调制（QPSK），结合了基本的调幅、调频、调相技术来提供更高的噪声抑制和更好的系统吞吐量。
利用增加的复杂调制技术要求有高性能的数字逻辑，但也允许系统构造者获得更高的信噪比和接近先农限制的频谱有效性。
二、OFDM的应用最近，OFDM已于几例欧洲无线通信应用中被采用，如ETSI标准的数字音频广播（DAB）、陆地数字视频广播（DVB-T）。
浅解OFDM(正交频分复用)通信技术[摘要]OFDM的全称为Orthogonal Frequency Division Multiplexing，意为正交频分复用。
OFDM通信技术是多载波传输技术的典型代表。
OFDM是多载波传输方案的实现方式之一，利用快速傅里叶逆变换(IFFY，Inverse Fast Fourier Transform)和快速傅里叶变换(FFr，Fast Fourier Transform)来分别实现调制和解调，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。
本文介绍了OFDM 通信技术基本原理和实现，分析了其优缺点，并对关键技术进行了分析。
[关键词]OFDM；正交频分复用；多载波；快速傅里叶变换(FFT)1OFDM基本原理OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，该技术的基本原理是将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数据并对不同的载波进行调制。
这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落的性能。
传统的频分复用方法中各个子载波的频谱是互不重叠的，需要使用大量的发送滤波器和接受滤波器，这样就大大增加了系统的复杂度和成本。
同时，为了减小各个子载波间的相互串扰，各子载波间必须保持足够的频率间隔，这样会降低系统的频率利用率。
而现代OFDM系统采用数字信号处理技术，各子载波的产生和接收都由数字信号处理算法完成，极大地简化了系统的结构。
同时为了提高频谱利用率，使各子载波上的频谱相互重叠(如图1所示)，但这些频谱在整个符号周期内满足正交性，从而保证接收端能够不失真地复原信号。
当传输信道中出现多径传播时，接收子载波间的正交性就会被破坏，使得每个子载波上的前后传输符号间以及各个子载波间发生相互干扰。
为解决这个问题，在每个OFDM传输信号前面插入一个保护间隔，它是由OFDM信号进行周期扩展得到的。
只要多径时延不超过保护间隔，子载波间的正交性就不会被破坏。
2OFDM系统的实现由上面的原理分析可知，若要实现OFDM，需要利用一组正交的信号作为子载波。
我们再以码元周期为T的不归零方波作为基带码型，经调制器调制后送入信道传输。
OFDM调制器如图2所示。
要发送的串行二进制数据经过数据编码器形成了M个复数序列，此复数序列经过串并变换器变换后得到码元周期为T的M路并行码，码型选用不归零方波。
用这M路并行码调制M个子载波来实现频分复用。
在接收端也是由这样一组正交信号在一个码元周期内分别与发送信号进行相关运算实现解调，恢复出原始信号。
OFDM解调器如图3所示。
然而上述方法所需设备非常复杂，当M很大时，需要大量的正弦波发生器，滤波器，调制器和解调器等设备，因此系统非常昂贵。
为了降低OFDM系统的复杂度和成本，我们考虑用离散傅立叶变换(DFr)和反变换(IDFY)来实现上述功能。
如果在发送端对D(m){故IDFY，把结果经信道发送到接收端，然后对接收到的信号再做DFY，取其实部，则可以不失真地恢复出原始信号D(m)。
这样就可以利用离散傅立叶变换来实现OFDM信号的调制和解调。
实现框图如图4和图5所示。
用DFY和IDFY实现的OFDM系统，大大降低了系统的复杂度。
减小了系统成本，为OFDM的广泛应用奠定了基础。
OFDM技术可以被看作是一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。
传统的频分复用(FDM)多载波调制技术(如图6(a)所示)中各个子载波的频谱是互不重叠的，同时，为了减少各子载波之间的相互干扰，子载波之间需要保留足够的频率间隔，频谱利用率较低；而OFDM多载波调制技术(如图6(b)所示)中各子载波的频谱是互相重叠的，并且在整个符号周期内满足正交性，不但减小了子载波间的相互干扰，还大大减少了保护带宽，提高了频谱利用率。
3.2抗码间干扰(IsI，Inter-Symbol Interference)能力强码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰，它与加性的噪声干扰不同，是一种乘性的干扰。
造成码间干扰的原因有很多，实际上，只要传输信道的频带是有限的，就会造成一定的码间干扰。
OFDM通过在传输的数据块之间插入一个大于信道脉冲响应时间的保护间隔，消除了由于多径时延扩展引起的符号间干扰。
3.3抗频率选择性衰落和窄带干扰能力强在单载波系统中，一次衰落或者干扰会导致整个链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道受到深衰落的影响。
OFDM把信息通过多个子载波传输，在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍，使OFDM对脉冲噪声和信道快速衰落的抵抗力更强。
同时，通过子载波的联合编码，达到了子信道间的频率分集的作用，也增强了对脉冲噪声和信道快速衰落的抵抗力。
OFDM还可以根据每个子载波的信噪比来优化分配每个子载波上传送的信息比特，自动控制各个子载波的使用，有效避开噪声干扰以及频率选择性对数据传输可靠性的影响，实现对信道的自适应性。
通过软件编程，OFDM可以有效地屏蔽某些子载波，实现对民用或军用重要频点的保护。
在电力线通信中，OFDM通过把电力线分为许多窄带子信道，使得各个子信道呈现相对性和平坦特性，不仅消除了由于电力线的低通效应和传递函数的剧烈波动而引起的失真，而且无须复杂的信道均衡系统，实现比较简单，成本比较低廉。
4OFDM的缺点由于OFDM系统存在多个正交的子载波，而且其输出信号是多个子信道的叠加，因此与单载波系统相比，存在如下缺点：4.1易受频率偏差的影响由于子信道的频谱相互覆盖，这就对它们之间的正交性提出了严格的要求。
在传输过程中出现的信号频谱偏移或发射机与接收机本地振荡器之间存在频率偏差，都会使OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏，导致子信道间干扰(IcI，Inter-Channel Interference)，这种对频率偏差的敏感性是OFDM系统的主要缺点之一。
4.2存在较高的峰值平均功率比多载波系统的输出式多个子信道信号的叠加，因此如果多个信号的相位一致时，所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的平均功率，导致较大的峰值平均功率比(PAPR，Peak-to-Average Power Ratio)。
这就对发射机内放大器的线性度提出了很高的要求，因此可能带来信号畸变，使信号的频谱发生变化，从而导致各个子信道间的正交性遭到破坏，产生干扰，使系统的性能恶化。
5OFDM的关键技术5.1时域和频域同步OFDM块是由保护间隔和有用数据信息组成，因此OFDM中的定时同步就是要确定OFDM块有用数据信息的开始时刻，也可以叫做确定FFY窗的开始时刻。
定时的偏移会引起子载波相位的旋转，而且相位旋转角度与子载波的频率有关，频率越高，旋转角度越大。
如果定时的偏移量与最大时延扩展的长度之和大于循环前缀的长度。
这时一部分数据信息丢失了，而且最为严重的是子载波之间的正交性被破坏了，由此带来了ISI和ICI，这是影响系统性能的关键问题之一。
频率偏移是由收发设备的本地载频之间的偏差、信道的多普勒频移等引起的，由子载波间隔的整数倍偏移和子载波间隔的小数倍偏移构成。
频率偏移破坏了子载波间的正交性，导致子载波之间产生干扰。
OFDM中的同步算法有很多种，目前，OFDM系统中的定时同步主要解决方法有循环前缀法、PN前缀法和特殊训练符号法等，频偏估计的方法有最大似然估计法等。
5.2降低峰值平均功率比由于OFDM信号时域上表现为N个正交子载波信号的叠加，当这N个信号恰好均以峰值相加时，OFDM信号也将产生最大峰值(如图7所示)，该峰值功率是平均功率的N倍。
尽管峰值功率出现的概率较低，但为了不失真地传输这些高峰值平均功率比(PAPR)的OFDM信号，发送端对高功率放大器(HPA)的线性度要求很高，从而导致发送效率极低，接收端对前端放大器以及A／D转换器的线性度要求也很高。
因此，高的PAPR使得OFDM系统的性能大大下降甚至直接影响实际应用。
目前，已有很多文献讨论了OFDM的降低PAPR的算法，这些方法主要有3类：信号畸变技术、编码方法(包括分组码、格雷互补码和多相互补序列等)和基于信号空间扩展的方法。
5.3信道的编码和交织在OFDM系统中，依赖了多径传播中的多条路径得到接收信号，衰落信道本身体现了内在的分集特性。
如果信道衰落不是太深，均衡无法再利用信道的分集特性来改善系统性能了。
但是，OFDM系统的结构却为在子载波间进行编码提供了机会。
通过子载波间的联合编码和交织，可以进一步利用信道分集特性来改善整个系统的性能。
由于使用软判决译码可以实现很高的附加信噪比增益，而卷积码译码常采用的维特比算法可以很容易地进行软判决误，在编码后要对数据进行交织，使得突发性错误在经过解交织后扩展开来，成为独立的错误，以便于利用纠错码进行纠错。
6结束语正交频分复用技术(0FDM)的应用已有近40年的历史，第一个OFDM技术的实际应用是军用的无线高频通信链路。
但这种多载波传输技术在双向无线数据方面的应用却是近十年来的新趋势。
经过多年的发展，该技术在广播式的音频和视频领域已得到广泛的应用。
OFDM由于其频谱利用率高、成本低等原因越来越受到人们的关注。
随着人们对通信数据化、宽带化、个人化和移动化的需求，OFDM技术在综合无线接入领域将越来越得到广泛的应用。
随着DSP芯片技术的发展，傅立叶变换／反变换、高速Modem采用的64／128／256QAM技术、栅格编码技术、软判决技术、信道自适应技术、插入保护时段、减少均衡计算量等成熟技术的逐步引入，人们开始集中越来越多的精力开发OFDM技术在移动通信领域的应用。
参考文献[1]佟学俭，罗涛，编，OFDM移动通信技术原理与应用，人民邮电出版社，2003—6—1[2]曹志刚，等，现代通信原理，清华大学出版社，1992[3]邵佳，董辰辉，MA TLAB／Simulink通信系统建模与仿真实例精讲，电子工业出版社，2009，6。
