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军用4G概念移动通信关键技术发展浅析

摘要：民用3G技术目前已经基本成熟但更为先进的4G通信技术在军事领域已经逐步的开始运用本文从民用3G通信技术入手,对民用3G通信技术和4G移动通信做了简要的比较,并对军用4G移动通信系统中OFDM技术、智能天线技术、软件无线电技术、多用户检浏技术、IPv6技术等等关健技术做了分析,以期为我军通信技术的发展提供一定的借鉴。

民用第三代移动通信系统是新一代移动通信系统,其具有很好的网络兼容性,能够实现全球范围内多个不同系统间的漫游,不仅要为民用移动用户提供话音及低速率数据业务,而且要提供广泛的多媒体业务。随着民用3G技术的深人发展,能够广泛运用于军事领域的4G通信技术也逐步成熟起来。可以预测,在军事领域4G通信技术将得到全面的运用与发展。

1军用4G概念通信技术应当具备的主要特点分析

随着信息技术产、网络技术和通信技术的深人发展,战场信息传输与通信的容量、质量要求日益提高,为了确保在信息通信的有效与稳定,世界各国专业人士对能够广泛运用于军事领域的4G概念移动通信系统应当具备的主要功能提出①在不同战区的战场上,用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接人战场通信网络中②战场上不同的移动用户终端可以是所有军种、兵种中任何类型用户③在战场上,不同任务、不同需求和不同身份的用户可以自由地选择业务、应用和网络④通过网络可以实现战场评估、战场预测和作战模拟等相关信息的传输⑤新开发的通信技术可以可以较为容易地被嵌人到建成的通信系统和相关系统和业务中。

2军用4G概念通信系统应当具备的主要技术标准

根据对军用4G通信技术基础战场任务的描述,未来的军用4G通信系统应具备以下的基本条件。

覆盖面广。军用4G通信网络具有良好的覆盖性能,其通信系统具有良好的覆盖并能提供高速可变速率传输,对于不同作战区域的战场、防护工程、指挥控制中心等室内环境,其也可以较好地实施信号搜盖。

智能化强。军用4G通信网络是高度智能化的网络,其通过采用智能技术可以将其构建为一个的高度自治、自适应的网络军用通信系统。同时,采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行结合的正常发送与接收,有很强的智能性、适应性和灵活性。

无缝链接。军用4G通信网络要能够实现真正的战场无缝信息链接。4G移动通信系统在民用领域要实现全球统一的标准,能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接”,真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信在军用领域其无缝链接的要求则更加突出。

传输率高。具有较很高的数据传输速率,在战争中对于作战飞机、高速舰艇、巡航导弹等运用速度达到250km/h劝了以上的大范围高速移动用户,数据速率为2Mbit/s;对于主战坦克、装甲车辆、自行火炮、防空导弹、大中型舰艇等运动速度为60km/h的中速移动用,数据速率为20Mbit/s;对于战场机器人、作战人员等低速移动用户,数据速率为100Mbit/s。

3军用4G概念通信技术开展的几项主要关键技术

3.1无线链路增强技术

军用4G通信网络中无线链路增强技术可以提高容量和覆盖的无线链路增强主要技术包括分集技术,如通过空间分集、时间分集(信道编码)、频率分集和极化分集等方法来获得最好的分集性能多天线技术,如采用2或4天线来实现发射分集,或采用多输人多输出(MIMO)技术来实现发射和接收分集。MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术,它采用的是分立式多天线,能够有效的将战场通信链路分解成为许多并行的子信道,从而大大提高容量。信息论已经证明,当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时,MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能,从而获得巨大的容量。在功率带宽

受限的无线信道中,MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。

3.2智能天线技术

军用4G通信网络中智能天线采用了空时多址的技术,利用信号在传输方向上的差别,将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分,动态改变信号的覆盖区域,将主波束对准关键的战场用户,旁瓣或零陷对准干扰信号方向,并能够自动跟踪用户和监测环境变化,为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。这种技术具有在战场上较好的抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束等功能,被认为是未来军事移动通信的关键技术。现阶段,智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优,但相对而言各种算法均存在所需数据量、计算量大、信道模型简单、收敛速度较慢,在战场上某些特定情况下,其甚至会暴露出错误收敛等缺点。实际信道条件下,当干扰较多、多径严重,特别是信道快速时变时,很难对某一指定的战场用户进行实际跟踪。在基于预多波束的切换