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试析4G移动通信核心技术的军事应用

试析4G移动通信核心技术的军事应用

郑可 欧阳文婧

【摘要】4G通信技术在军事范围内逐渐地推广开来。本论文首先阐述4G定义通信技术,分析其存在的不足及4G定义应用于军事领域的关键特征,从覆盖面、智能技术、无缝化链接、传输速度等几个方面来分析4G定义通信技术中军事系统的要求。最后举例分析4G定义通信技术应用于军事领域的核心技术,包括空時信号的处理技术以及MIMO-OFDM技术。

【关键词】4G;军用通信;移动通信

1.引言

民用3G移动通信核心技术符合国际电联颁行的IMT-2000 PFPLMS体系要求,显现出良好的网络兼容性,可以在国际领域内进行数个多元化体系的漫游。而4G通信核心技术逐渐地成熟并完善起来,并在军事领域内会得到广泛的应用。

2.4G通信技术应用于军事领域的关键特征

2.1 4G通信技术

当下,4G定义的移动通信技术的核心特征有如下的几方面:

(1)使用者使用4G技术并不受到时间、地点、方式的约束;

(2)移动终端具有多元化的类型;

(3)使用者能够自主性地挑选合适的业务、运用及其网络;

(4)采用高新化的移动电子商务技术;

(5)新型技术能够较易应用于一些诸如经济、军事等重要的体系领域中。

基于上述的分析可知,今后4G体系在军事等领域中所拥有的条件有如下几点:

(1)数据传输速度进一步加大,并匹配不同的速度数值,即高速移动客户(250km/h)、中速移动客户(60km/h)以及低速移动客户(室内客户或慢步客户等)所对应的数据速度依次是2Mbit/s、20Mbbit/s以及100Mbit/s等。

(2)无缝漫游得到了实现。

(3)高度智能化的网络体系结构的智能化。

(4)覆盖功效更为完善。

(5)实现IPv6在网络中的利用。

(6)多元化QoS业务的应用。

2.2 4G通信技术存在的不足

4G移动通信技术虽然要优于以往的3G移动技术,但其本身也存在着2个明显的不足:多径衰落以及带宽利用率。移动通信技术的宽带技术并不丰富。其解决的方案通常是借助于高新的科学技术,即在受限制的频谱上完成高速率以及一定量的数据传送工作,进而满足多元化业务的传输要求。此外,还应解决高速数据存在的多径衰落问题,减少噪音与多径所产生的阻碍性影响,最终获得系统性能改进的效果。

2.3 4G通信技术应用于军事领域的关键特征

首先,军用4G所使用的战场战区环境是多向性的,且不受时间、地点以及方式的干扰,从而顺利地进入到敌军的战场通信体系结构内;其次,不同战场环境下的移动客户终端能够满足各军兵种在联合作战条件下的信息能力需求;再次,战场环境下任务、需求以及身份都相异的客户能够根据实际情况挑选出所需的业务、运用及其网络体系;第四,经由网络能够对具体的战场加以检验、预测与仿真等任务,并及时地传送相应的数据信息;最后,新兴出现的通信技术能够比较便捷地融入进完备的通信体系及其相应的业务项目中。

3.4G通信技术中军事系统的要求

3.1 广泛的覆盖面

4G通信技术所构建的网络结构应该凸显出优良的覆盖性能。通信体系本身凸显出较好的覆盖功能,并可以提供高速以及可变速率的传输速率。而位于不同地区战场、防护工程以及指挥控制区域等环境中的人员,他们也能够实施好信号数据的搜索工作。

3.2 过硬的智能技术

4G通信技术可以应用于军事领域的一个要求是相应的网络体系凸显出高度智能化的特点。其采用的方式主要是借助于智能化的技术。在该方式下所组成的军事应用网络通信结构具有高度的自治性与自适应能力。此外,借助于智能信号处理技术可以满足不同的信道要求,同时在各类多元化的环境下保持常态的发送和接收状态,凸显出明显的智能性、适应性以及灵活性等特点。

3.3 无缝化的链接

在4G通信核心技术应用于军事领域时,需要注意的是网络应该要显现出无缝化的信息链接特点。4G移动通信体系在民用范围与完成国际统一的标准相吻合,从而实现各种媒体、通信主机与网络间的“无缝连接”目标。质言之,应该使得手机在国际任一地点自由化地通信,尤其是在军事领域内获得无缝化链接的效果。

3.4 高效的传输速度

军事领域环境中的4G通信核心技术必须确保其高效的传输速度。在军事战争环境下,与之有关的作战机、快速舰艇以及巡航导弹等时速至少在250km\h的高速移动使用者,相应的4G数据速度保持在2Mbi\s;而时速在60km\h的军事设备——诸如防空导弹、主战坦克以及大中型舰艇等,其4G通信技术相应的数据速度保持在20Mbbi\s;至于诸如军战机器人及其相应的战斗者等属于低速移动的使用者,其4G通信技术相应的数据速度保持在100Mbi\s。

4.4G通信技术应用于军事领域的核心技术举例

4.1 无线链路的强化效果

该技术能够显著地增强容量以及覆盖面。其又大致含纳如下的几块部分:分集技术——诸如借助于空间分集、时间分集(信道编码)、频率分集以及极化分集等途径来获取效果最佳的分集效能;多天线技术——借助于2或4天线的方式来达到发射分集的目的,抑或是借助于多输入与多输出的方式完成发射与接收分集的流程。

4.2 MIMO-OFDM技术

4.2.1 空时信号的处理技术

该技术指的是基于时间与空间2点共时地分析相关的信号。就信令方案的层面而言,MIMO包括空时编码以及空间复用2类。前者广泛地应用于军事设备中的发射端,做好数据流的联合编码工作,其目的在于递减因为信道衰落与噪音所出现的符号错误率,并同步地递增信号的冗余度,确保信号在接收端的分集增益与编码增益达到最大化的程度。当下核心的空时编码的途径包括:分层空时码、空时格形码、空时分组码以及空时频编码等。该技术的不足在于难以切实地加大数据的传输速率。

4.2.2 信道估计

该技术指的是在军事领域环境中,从发送天线至接收天线过程时,会产生无线信道的频率响应现象,然后再对其估计。该技术于MIMO-OFDM体系的功效主要包括如下的几个方面:首先,对各子信道的频域响应(CFR)抑或是信道冲击响应(CIR)进行估测,替信道的平衡工作打下基础;其次,替信道解码流程提供相关的数据信息;第三,在处理信道参考信息时采取共时性的算法。无线信道的特征主要是多径性与时变性。倘若体系借助于空时编码的方式运作,那么军用设备的接收端在精确性获悉信道特性的环境下才可以展开确定的解码工作。因而,精确化的信道估计在整个无线体系中占据着至关重要的地位。每根天线所发出的训练子载波均为相互正交的,仅仅能够识别该过程中的信道。当下信道估计主要包括:训练序列(或导频)与盲方法(包括全盲以及半盲信道估计)。

5.结语

科学技术日新月异,这一点也同样反映在军事领域之中。4G移动通信核心技术也将变为军用使用最为广泛的一种技术。其优点会被广泛地利用,而其不足也会在未来的应用发展中变得日益完善。

参考文献

[l]AjyaR.Msihar.中京邮电通信设计院无线通信研究所译蜂窝网络规划与优化基础[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2]郑春光.MIMO-OFDM系统空时编码技术研究[D].北京:北京邮电大学,2006.

[3]陈宏.MIMO-OFDM系统原理及其关键技术[J].中国无线电,2006,10:57-62.

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