畢俊輝

摘 要 第四代移動通信技術(shù)俗稱4G，是第三代移動通信技術(shù)3G技術(shù)的升級。第四代移動通信技術(shù)有更高的傳輸速度，可提供更安全的技術(shù)保障，具備更智能的、人性化的結(jié)構(gòu)從而實現(xiàn)移動通信的互聯(lián)互通。文章簡述第四代移動通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，分析第四代移動通信技術(shù)的特點，在此基礎(chǔ)上為第四代移動通信技術(shù)的發(fā)展前景進行展望。

關(guān)鍵詞 第四代移動通信；4G；發(fā)展趨勢

中圖分類號：F493 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0001-01

移動通信技術(shù)的出現(xiàn)使用戶可以在信號覆蓋區(qū)域內(nèi)任意位置并且運動的情況下進行通信，這較有線通信已給人們生活和社會發(fā)展帶來了深刻的影響。但隨著人們通信需求的增大，移動通信技術(shù)自身也在發(fā)生著變革，到目前已經(jīng)發(fā)展到了第四代。第一代基于模擬技術(shù)實現(xiàn)，僅能提供語音通信；第二代采用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)，在改善語音通信質(zhì)量的同時可附帶低速率的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；第三代沿用了第二代的核心技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，實現(xiàn)了可視業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)。第四代將會有怎樣的進步是當(dāng)下關(guān)注的熱點，本文將做進一步的分析。

1 第四代移動通信的概念與關(guān)鍵技術(shù)

至今還沒有一個準(zhǔn)確的科學(xué)的含義來定義第四代移動通信技術(shù)，我們只能從功能和所使用的技術(shù)來界定它。4G技術(shù)集3G和WLAN于一身，在提供高質(zhì)量語音通信的同時實現(xiàn)了高速度的數(shù)據(jù)、多媒體傳輸，其速度比目前家用寬帶速度快20倍，可以滿足所有用戶的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求；4G技術(shù)基于IP核心網(wǎng)具有網(wǎng)絡(luò)融合性，可以兼容其他網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫鏈接。第四代移動通信技術(shù)主要采用了以下技術(shù)。

1）正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFMD）。OFMD（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是第四代通信的核心技術(shù)，作為多載波調(diào)制技術(shù)（MCM）中的一類，其運行機制大體為：信道被劃分成多個正交子信道，高速數(shù)據(jù)信號被轉(zhuǎn)換成并行的低速數(shù)據(jù)流后調(diào)制在所有子信道上傳輸。該技術(shù)的優(yōu)點為：頻譜的效率高于串行系統(tǒng)，具有更強的抗衰力，消除了信號間的干擾適合高速數(shù)據(jù)傳輸。

2）智能天線技術(shù)。智能天線（Smart Antenna，SA），也被稱為自適應(yīng)陣列天線。SA大致由三部分構(gòu)成，天線陣、波束形成算法和波束形成網(wǎng)絡(luò)。SA通過滿足一定標(biāo)準(zhǔn)的算法來調(diào)整每個元件信號的相位和加權(quán)振幅，以調(diào)整天線陣列的形狀從而抑制干擾信號同時加強主體信號強度。SA還具有數(shù)字波束調(diào)節(jié)和自動追蹤等智能化功能，能夠有效的解決匱乏的頻率資源、提高數(shù)據(jù)傳輸速率、擴展系統(tǒng)容量、保證通信質(zhì)量。

3）基于全IP的核心網(wǎng)絡(luò)。第四代移動通信技術(shù)具有一個基于全IP的核心網(wǎng)絡(luò)，從而使不同網(wǎng)絡(luò)之間可以做到無縫的互聯(lián)互通。它的核心網(wǎng)絡(luò)可以提供端對端的IP服務(wù)、獨立于任何具體的無限接入方案從而兼容其他已有的PSTN和核心網(wǎng)。開放式的結(jié)構(gòu)使得其核心網(wǎng)能夠無礙的被各種空中接口接入?；谌獻P后的核心網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、鏈路層與無線接入方式和協(xié)議的分離。IP能夠與多種無限接入?yún)f(xié)議相兼容從而提升了設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)的靈活性，不再受限于選定哪種無限接入方式與協(xié)議。第四代移動通信技術(shù)采用了IPV6協(xié)議，地址長度為128位，較IPV4的地址空間增大了296倍，不會再為沒有足夠的地址而困擾。IPV6還支持自動控制，具有有狀態(tài)和無狀態(tài)兩種地址自動配置方式。有狀態(tài)配置機制，需要額外的服務(wù)器為DHCP協(xié)議的改進和擴展，提升了網(wǎng)絡(luò)管理的方便性。無狀態(tài)地址自動配置時需要進行地址節(jié)點配置，通過鄰居發(fā)現(xiàn)機制獲得局部連接地址，局部連接地址獲得后通過即插即用機制不需要任何干預(yù)即可獲得一個唯一的路由地址。IPV6還能提供高質(zhì)量的服務(wù)、具有更好的安全性和移動性能。

4）軟件無線電技術(shù)。軟件無線電（Software Defined Radio，SDR）是一種可以將各種通信技術(shù)聯(lián)系在一起的技術(shù)。其理念是盡量使數(shù)字化后的模擬信號接近于天線，使D/A和A/D轉(zhuǎn)換器靠近RF前段，通過DSP技術(shù)來完成調(diào)制解調(diào)、信道分離和信道編譯碼等工作。軟件無線電能夠建立一個運行各種軟件系統(tǒng)的平臺，以此來建立多層次、多通路和多模式的無線通信，從而做到各種平臺和系統(tǒng)間的兼容。

5）MIMO技術(shù)。MIMO（Multiple Input Multiple Out put，MIMO）通過在接收端和發(fā)射端都設(shè)置多副天線，將多接受與多發(fā)送天線相結(jié)合來提高每個用戶的通信效率與質(zhì)量。在天線發(fā)射功率和帶寬不變的情況下，通過MIMO信道能使無線信道容量成倍增長、頻譜利用率成倍提高。MIMO技術(shù)實質(zhì)上是提升了系統(tǒng)的空間分集和空間復(fù)用能力。MIMO技術(shù)特點是能夠有效的利用存在的多徑傳播和隨機衰弱來大幅度提高傳輸速率，將通信系統(tǒng)中存在的多徑衰落因素有效的轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘ㄐ判阅艿囊蛩兀虼藢崿F(xiàn)在占用有限的信號寬帶的前提下大幅提升無線通信性能。

2 第四代移動通信技術(shù)的主要優(yōu)勢

通過對4G核心技術(shù)的分析可以總結(jié)出以下優(yōu)點。

1）網(wǎng)絡(luò)速度快。使用4G時通過移動終端下載文件的速度最快將達(dá)到100Mbps，這是使用3G網(wǎng)絡(luò)時速度的數(shù)倍。

2）系統(tǒng)容量大。增大的傳輸頻寬使得4G系統(tǒng)的儲存量較3G系統(tǒng)提升了10倍之多。

3）更好的信號覆蓋性能。4G具有相當(dāng)于3G20多倍的信道頻譜，同時支持高速可變速傳輸，大大的提升了信號覆蓋性。

4）全球無縫漫游。全球?qū)⒉捎媒y(tǒng)一的第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，這將各類主機、網(wǎng)絡(luò)和媒體無縫的融合在了一起，從而做到一部移動終端在全球任何時間、地點的無礙通信。

5）更智能化。由于采用了智能的信號處理技術(shù)，第四代移動通信系統(tǒng)能對各種不同條件的復(fù)雜環(huán)境進行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，提升了系統(tǒng)的適應(yīng)性和靈活性。

6）更真實的影像多媒體業(yè)務(wù)。第四代移動通信技術(shù)支持150Mb/s的高清影像多媒體業(yè)務(wù)，可以實現(xiàn)移動終端間實時的高清的視頻圖像傳輸。

3 第四代移動通信技術(shù)的應(yīng)用

第四代移動通信技術(shù)的種種優(yōu)點注定了其將創(chuàng)造出前所未有的完美的新無限世界，它將帶來許多難以想象的應(yīng)用的誕生。

首先是電信行業(yè)方面的應(yīng)用：移動可視電話，移動終端之間在信號覆蓋范圍內(nèi)進行實時的視頻語音通話；數(shù)據(jù)傳輸：語音通話的同時實現(xiàn)雙向文件、圖像、視屏傳輸，不限時間地點接入互聯(lián)網(wǎng)進行高速下載和上傳；移動電視，持有一臺移動終端隨時接入服務(wù)器播放視頻音頻，不受移動速度的影響。

在其他行業(yè)中的應(yīng)用：移動銀行，通過手機實時進行銀行交易業(yè)務(wù)、獲得網(wǎng)上金融服務(wù)；車載移動終端娛樂系統(tǒng)，通過車載終端在4G環(huán)境中使用導(dǎo)航、緊急呼叫、視頻會議、聯(lián)網(wǎng)獲取娛樂資源等很多豐富多彩的車載應(yīng)用。射頻測量，4G所具有的高頻譜帶寬正好可以滿足射頻測量技術(shù)要求精度更高、速度更快的需求。通過4G網(wǎng)絡(luò)還可以提供很多應(yīng)急服務(wù)如災(zāi)害預(yù)警與救援等。

4 結(jié)束語

4G目前已在國內(nèi)開始運營，雖然普及率還不高，但4G的諸多優(yōu)點注定其將取代以往的移動通信技術(shù)。在這種趨勢下，通信行業(yè)應(yīng)該抓住機會，仔細(xì)分析預(yù)測第四代移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢，大力推進其推廣與發(fā)展。

參考文獻

[1]王相平.IPv6技術(shù)——新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.endprint