摘要：本文就第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了論述，以供同仁參考。

關(guān)鍵詞：4G移動(dòng)通信系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；實(shí)際應(yīng)用

一、前言

第四代移動(dòng)通信與第三代移動(dòng)通信相比，將在技術(shù)和應(yīng)用上有質(zhì)的飛躍。4G將適合所有的移動(dòng)通信用戶，最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、藍(lán)牙、廣播、電視衛(wèi)星通信的無(wú)縫銜接并相互兼容。但不容置疑的是，4G系統(tǒng)是繼第3代移動(dòng)通信系統(tǒng)以后的又一次無(wú)線通信技術(shù)的演進(jìn)，它將是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。本文就第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了論述，以供同仁參考。

二、第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）正交頻分復(fù)用（OFDM）。OFDM技術(shù)實(shí)際上是多載波調(diào)制方式的一種。它的主要思想是：將信道分成若干個(gè)正交子信道，把高速數(shù)據(jù)信號(hào)流轉(zhuǎn)換成并行的低速的子數(shù)據(jù)流，再調(diào)制在子信道上進(jìn)行傳輸，從而減少子信道之間的相互干擾，使信道均衡變得相對(duì)容易。

（2）SA智能天線技術(shù)。智能天線的原理是利用信號(hào)在各傳輸方向上的特點(diǎn)及差異，將同頻率、同時(shí)隙或者同碼道的信號(hào)區(qū)分開(kāi)，動(dòng)態(tài)地變更信號(hào)的覆蓋區(qū)域，使主波束對(duì)準(zhǔn)用戶方向，而旁瓣或零陷則瞄準(zhǔn)干擾信號(hào)的方向，并自動(dòng)地跟蹤用戶和監(jiān)測(cè)環(huán)境的變化，從而達(dá)到抑制干擾、準(zhǔn)確提取有效信號(hào)的目的。這種技術(shù)被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。

（3）軟件無(wú)線電（SDR）技術(shù)。在4G系統(tǒng)中，軟件無(wú)線電，是一種通訊裝置，其實(shí)體層至更高階通訊協(xié)定層的作業(yè)主要是由軟體定義，是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來(lái)定義實(shí)現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等。即整個(gè)無(wú)線電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來(lái)完成。軟體無(wú)線電技術(shù)能夠?qū)㈩惐扔嵦?hào)的數(shù)位化過(guò)程盡可能與天線的距離接近，即讓A/D及D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近RF前端，并利用DSP進(jìn)行通道分離、調(diào)變解調(diào)變，以及通道編解碼等工作。透過(guò)建立無(wú)線電通訊平臺(tái)，并于平臺(tái)上運(yùn)作各種軟體系統(tǒng)，如此可以實(shí)現(xiàn)多通道、多層次與多模式的無(wú)線通訊。其核心是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的“數(shù)字/模擬”轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號(hào)的數(shù)字化，從而使得無(wú)線電臺(tái)的功能盡可能地用軟件來(lái)定義和實(shí)現(xiàn)。

（4）多用戶檢測(cè)技術(shù)。多用戶檢測(cè)技術(shù)的原理是：把同時(shí)占用同個(gè)信道的所有用戶的信號(hào)都當(dāng)作有用信號(hào)來(lái)處理，利用用戶的時(shí)間、碼元、信號(hào)幅度以及相位等信息進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，主要取決于捕捉到的能量、相位的影響和碼跟蹤差錯(cuò)，從而得出單個(gè)用戶的信號(hào)。多用戶檢測(cè)一般需要知道很多附加信息，才對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)取消小區(qū)間干擾來(lái)改進(jìn)性能，以達(dá)到更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統(tǒng)容量的目的。

（5）IPV6技術(shù)。IPv6是為了解決IPv4所存在的一些問(wèn)題和不足而提出的，同時(shí)它還在許多方面提出了改進(jìn)，例如路由方面、自動(dòng)配置方面。經(jīng)過(guò)一個(gè)較長(zhǎng)的IPv4和IPv6共存的時(shí)期，IPv6最終會(huì)完全取代IPv4。因此IPv6技術(shù)將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。

（6）MIMO多重輸入與多重輸出技術(shù)。MIMO技術(shù)則是利用多組天線（通常為2×2天線，即2天線發(fā)送和2天線接收，在后期的研發(fā)中會(huì)支持更多的多組天線）同時(shí)傳送、接收資料并合成訊號(hào)，因此不僅衰減過(guò)的訊號(hào)也可以達(dá)成傳輸?shù)哪康?，也可以保持一定的傳輸速率。同時(shí)MIMO還可以利用環(huán)境中的反射波來(lái)組合訊號(hào)，因此就算是處下障礙物多的環(huán)境也能擁有穩(wěn)定快速的訊號(hào)傳輸。MIMO技術(shù)的特性就是在相同時(shí)間內(nèi)，能在相同的無(wú)線電通道內(nèi)傳輸和接收兩個(gè)或多個(gè)不同的數(shù)據(jù)串流，因此系統(tǒng)在每個(gè)訊息通道內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)率將能提高兩倍以上。

三、第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，4G通信技術(shù)最明顯的優(yōu)勢(shì)在于通話質(zhì)量及數(shù)據(jù)通信速度。如果說(shuō)現(xiàn)在的3G能為人們提供一個(gè)高速傳輸?shù)臒o(wú)線通信環(huán)境的話，那么4G通信將是一種超高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。從用戶角度而言，4G移動(dòng)通信系統(tǒng)具有比3G更優(yōu)越的特點(diǎn)。

（1）在無(wú)縫漫游方面，4G移動(dòng)通信系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，能使各類實(shí)體之間進(jìn)行“無(wú)縫連接”。若標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，各種移動(dòng)通信系統(tǒng)將彼此互不兼容，給用戶帶來(lái)諸多不便。標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一也是4G開(kāi)發(fā)需要解決的一大問(wèn)題。

（2）在數(shù)據(jù)通信速率方面，4G移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到50Mbps，這對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是個(gè)讓人振奮的消息。數(shù)據(jù)通信速度的高速化是一個(gè)很大優(yōu)點(diǎn)。

（3）在通信費(fèi)用方面，這是用戶十分關(guān)注的部分，由于技術(shù)的先進(jìn)性和更扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使成本投資的大大減少，在維護(hù)方面，4G采用自動(dòng)獲知配置信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配置和利用eNode B與UE間自動(dòng)測(cè)量的結(jié)果對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，大大減少了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和維護(hù)成本，未來(lái)的4G通信費(fèi)用要比目前的通信費(fèi)用低。而且，計(jì)費(fèi)方式將更加靈活機(jī)動(dòng)，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。

（4）更低的延遲，4G通信采用更加扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)并將媒體面和控制面分開(kāi)技術(shù)，降低通信延遲?？刂泼嫜舆t小于100ms，媒體面延遲小于5ms。用戶在開(kāi)機(jī)注冊(cè)和切換畫(huà)面時(shí)更流暢。

（5）多種頻譜靈活使用，提高頻譜利用率。4G通信支持1.4MHz、3 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz、20 MHz的帶寬，支持上行和下行成對(duì)或非成對(duì)的頻譜，針對(duì)用戶的需求靈活分配帶寬，用戶可以根據(jù)自己的需求定制帶寬。

（6）在移動(dòng)終端設(shè)備方面，4G系統(tǒng)終端的智能性更高，表現(xiàn)在終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化，更重要的是，4G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)許多目前難以想像的功能。

四、當(dāng)前第四代移動(dòng)通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

（1）高智能終端 4G手機(jī)的功能，已不能簡(jiǎn)單劃歸“電話機(jī)”的范疇，未來(lái)4G手機(jī)應(yīng)該算得上是一臺(tái)小型電腦。而且4G手機(jī)從外觀和式樣上，將有更驚人的突破。可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋，以方便和個(gè)性為前提，任何一件你能看到的物品都有可能成為4G終端。未來(lái)的4G通信將使人們不僅可以隨時(shí)隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫(huà)、影像，當(dāng)然更可以和從未謀面的陌生人網(wǎng)上聯(lián)線對(duì)打游戲。第四代移動(dòng)通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)在4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化，例如對(duì)菜單和滾動(dòng)操作的依賴程度將大大降低，更重要的是4G手機(jī)可以提供多樣化的智能服務(wù)。

（2）高質(zhì)量的多媒體通信盡管第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)各種多媒體通信，但未來(lái)的4G通信能滿足第三代移動(dòng)通信尚不能達(dá)到的在覆蓋范圍、通信質(zhì)量、造價(jià)上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)提供的無(wú)線多媒體通信服務(wù)將包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、影像等大量信息透過(guò)寬頻的信道傳送出去，為此未來(lái)的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)也稱為“多媒體移動(dòng)通信”。人們下載一部65 分鐘的高清片，只要10秒鐘；在網(wǎng)上看高清視頻，不用擔(dān)心畫(huà)面卡或聲像不同步；與互聯(lián)網(wǎng)對(duì)手同玩賽車，幾乎感覺(jué)不到時(shí)延。還有4G時(shí)代的多屏業(yè)務(wù)，可以根據(jù)用戶偏好推送節(jié)目，通過(guò)專業(yè)的技術(shù)使視頻自動(dòng)適應(yīng)不同屏幕大小和分辨率，在切換屏幕時(shí)也不用重新登陸，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鏈接。無(wú)論在什么地方，無(wú)論使用何種屏幕，都能夠得到同樣、無(wú)縫地體驗(yàn)和服務(wù)，回家路上用手機(jī)觀看球賽，進(jìn)家門(mén)便可直接轉(zhuǎn)到電視上觀看。

五、結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)在4G領(lǐng)域也取得很大成果。各大通信設(shè)備生產(chǎn)廠商和電信運(yùn)營(yíng)商正在驗(yàn)證相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試設(shè)備，在不久的將來(lái)我國(guó)將是實(shí)現(xiàn)4G全網(wǎng)絡(luò)覆蓋。