肖景壽

引言：4G移動(dòng)通信技術(shù)的出現(xiàn)，不僅可以為廣大用戶(hù)帶來(lái)更多的福音，而且也將會(huì)是未來(lái)移動(dòng)通信領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)。文章對(duì)4G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，并探討了當(dāng)前4G技術(shù)發(fā)展的問(wèn)題

一、4G移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)，4G移動(dòng)通信技術(shù)主要涉及了OFDM技術(shù)、智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)（SDR）、基于IP的核心網(wǎng)技術(shù)，下面就這幾種關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)深入的分析。

（一）OFDM

OFDM即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實(shí)際上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation，多載波調(diào)制的一種。OFDM技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)：可以消除或減小信號(hào)波形間的干擾，對(duì)多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率；適合高速數(shù)據(jù)傳輸；抗衰落能力強(qiáng)；抗碼間干擾（ISI）能力強(qiáng)。

（二）智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術(shù)

智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成形波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無(wú)線基站端使用天線陣和相干無(wú)線收發(fā)信機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的接收和發(fā)射。同時(shí)通過(guò)基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各個(gè)天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。目前智能天線的工作方式主要有兩種：全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。

移動(dòng)通信環(huán)境中的多徑傳播對(duì)通信的有效性與可靠性造成了嚴(yán)重的影響。而多輸入多輸出（M1MO）技術(shù)在通信鏈路兩端均使用多個(gè)天線，發(fā)端將信源輸出的串行碼流轉(zhuǎn)成多路并行子碼流，分別通過(guò)不同的發(fā)射天線陣元同頻、同時(shí)發(fā)送，接收方則利用多徑引起的多個(gè)接收天線上信號(hào)的不相關(guān)性從混合信號(hào)中分離估計(jì)出原始子碼流，這相當(dāng)于頻帶資源重復(fù)利用，使頻譜利用率和鏈路可靠性極大地提高。

（三）軟件無(wú)線電技術(shù)（SDR）

軟件無(wú)線電（SDR）是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)一通用硬件平臺(tái)，利用軟件加載方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)無(wú)線電通信系統(tǒng)的一種開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)。其中心思想是使寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）及數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）等先進(jìn)的模塊盡可能地靠近射頻天線的要求，盡可能多地用軟件來(lái)定義無(wú)線功能。其軟件系統(tǒng)包括各類(lèi)無(wú)線信令規(guī)則與處理軟件、信號(hào)流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、信源編碼軟件等。軟件無(wú)線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號(hào)處理硬件（DSPH）、現(xiàn)場(chǎng)可編程器件（FPGA）、數(shù)字信號(hào)處理（DSP）等。

（四）基于IP的核心網(wǎng)技術(shù)

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個(gè)基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無(wú)線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，能允許各種窄中接口接人核心網(wǎng)；同時(shí)核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_(kāi)。采用IP后，所采用的無(wú)線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)（CN）協(xié)議、鏈路層是分離獨(dú)立的。在4G通信系統(tǒng)中將取代IPv4協(xié)議，主要采用全分組方式IPv6技術(shù)。

二、4G移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

現(xiàn)今，對(duì)于4G移動(dòng)通信技術(shù)的期待者愈來(lái)愈多。作為建網(wǎng)時(shí)間最早，建網(wǎng)準(zhǔn)備最充分的中國(guó)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商，已經(jīng)在廣深兩地進(jìn)行充分的布局，在TD-LTE牌照正式發(fā)放后，中國(guó)移動(dòng)如猛虎出閘，極力推廣4G業(yè)務(wù)，以下通過(guò)實(shí)際地點(diǎn)的測(cè)試我們來(lái)分析4G技術(shù)的應(yīng)用。

在此通過(guò)4G手機(jī)我們?cè)趶V州越秀區(qū)公元前進(jìn)行測(cè)試，公園前地區(qū)作為廣州市中心主要的商業(yè)區(qū)域，其4G覆蓋質(zhì)量如何頗受關(guān)注。這里因?yàn)槭桥f城區(qū)的關(guān)系，街道較多，樓宇更加密集，而且人流量多，包括商業(yè)和居住，眾多室內(nèi)商場(chǎng)考驗(yàn)了移動(dòng)4G的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。由于4G采用高頻段的關(guān)系，利用基站進(jìn)行室外的廣覆蓋是基本沒(méi)有問(wèn)題的，但是遇到室內(nèi)的微覆蓋，因?yàn)榇┩噶θ酰孕枰獙?zhuān)門(mén)的室內(nèi)信號(hào)布局與優(yōu)化。我們測(cè)試的地點(diǎn)選在了公園前五月花地下商業(yè)區(qū)域中，這里是室內(nèi)區(qū)域，如果沒(méi)有進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的4G信號(hào)覆蓋，單靠室外宏基站是肯定無(wú)法進(jìn)行覆蓋的。從現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)來(lái)看，說(shuō)明移動(dòng)在重點(diǎn)的商業(yè)區(qū)域的布局還是比較給力的，整體信號(hào)強(qiáng)度比較給力。從測(cè)速結(jié)果來(lái)看，結(jié)果也是令人滿(mǎn)意，采用廣州服務(wù)器的測(cè)速更是達(dá)到了峰值60Mbps，下行測(cè)試為14.28Mbps，上行測(cè)試為8.11Mbps，軟件的下載速度為1.9 Mbps，視頻緩存速度為756KB/S，實(shí)際的軟件下載速度與視頻緩沖速度都比較正常，相比3G還是會(huì)有質(zhì)的飛躍。當(dāng)然現(xiàn)在使用4G服務(wù)的人相對(duì)較少，基站負(fù)荷相對(duì)較小，待使用人數(shù)逐漸增多，那時(shí)候便要看移動(dòng)的優(yōu)化能力了。

接下來(lái)選取梅花園地鐵站為測(cè)試地點(diǎn)，覆蓋情況可以基本代表在梅花園與南方醫(yī)院之間區(qū)域的4G信號(hào)狀況。該區(qū)域小區(qū)樓盤(pán)眾多，人口密度較高，加上擁有較多樓宇密集的地方，這對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋有一定的考驗(yàn)。實(shí)際的體驗(yàn)中，筆者走在戶(hù)外路上，4G信號(hào)一直都只是在2-3格之間徘徊，極少情況有4格信號(hào)。由于4G網(wǎng)絡(luò)采用的頻段為高頻段，進(jìn)入到室內(nèi)后，信號(hào)衰減很強(qiáng)烈，樓宇較為密集下，其信號(hào)強(qiáng)度只有1-2格左右。從測(cè)試成績(jī)來(lái)看，即使信號(hào)強(qiáng)度不是特別強(qiáng)，但是4G網(wǎng)絡(luò)的速度還與基站的負(fù)載等因素有關(guān)。通過(guò)進(jìn)行測(cè)速，服務(wù)器普遍下行速度較高，不過(guò)反而在上行速度，服務(wù)器數(shù)據(jù)都不是特別高。實(shí)際應(yīng)用中，我們利用豌豆莢下載40MB大小的游戲，平均下載速度為2.4MB/s，而優(yōu)酷客戶(hù)端在線觀看視頻做到即點(diǎn)即開(kāi)，拖動(dòng)到那里都基本做到與本地視頻一樣。視頻緩存速度也有1.2MB/s，不過(guò)根據(jù)不同視頻軟件服務(wù)器的不相同，緩存的下載速度會(huì)有差異。

三、4G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展前景

現(xiàn)今，3G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，也已經(jīng)投入到全面商用化的使用階段。愈來(lái)愈多的手機(jī)用戶(hù)運(yùn)用著便捷的3G移動(dòng)技術(shù)，但是仍然可以發(fā)現(xiàn)3G移動(dòng)技術(shù)尚存在許多的不足與缺陷，阻礙了用戶(hù)進(jìn)一步體驗(yàn)高效、優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)需求服務(wù)。

在4G移動(dòng)通信的發(fā)展路程中，依然會(huì)面臨許多的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，但同時(shí)機(jī)遇也是極大的。根據(jù)筆者所查閱的大量資料，不難預(yù)測(cè)，全球的TDLTE產(chǎn)業(yè)規(guī)模在2015年將可實(shí)現(xiàn)1512億美元，并將可突破9100萬(wàn)戶(hù)目標(biāo)。由此可見(jiàn)，4G移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，將推動(dòng)4G移動(dòng)通信技術(shù)逐步替代3G移動(dòng)技術(shù)，而成為整個(gè)移動(dòng)通信領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)，為廣大用戶(hù)實(shí)現(xiàn)更為高效、穩(wěn)定、便捷的信息化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：廣東省電信工程有限公司）