許永智

摘 要：本文筆者先對4G通信做了簡要的介紹，進而深入研究分析了4G通信中的關(guān)鍵技術(shù)，以便人們能夠更加重視該技術(shù)，使其能夠充分發(fā)揮出其應有的價值，讓人們深刻感受到4G帶來的便利。

關(guān)鍵詞：4G通信；關(guān)鍵技術(shù)；智能天線；特點

1 4G通信的簡述

1.1 4G通信的定義

4G是第四代通訊技術(shù)的簡稱，G是generation（一代）的簡稱。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。而在用戶最為關(guān)注的價格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務。

1.2 4G通信的特點

（1）傳輸速率更快。4G系統(tǒng)的目標速率對于大范圍高速移動用戶（250km/11）數(shù)據(jù)速率為2Mbi“s，對于中速移動用戶（60 knl，}1）數(shù)據(jù)速率為20Mbi魄，對于低速移動用戶（室內(nèi)或步行者）數(shù)據(jù)速率為100Mbi洮；

（2）信道帶寬更寬。研究未來4G信道的帶寬將達到100MHz或更高，而3G網(wǎng)絡的帶寬在5～20MHz之間；

（3）系統(tǒng)容量更大。將采用新的網(wǎng)絡技術(shù)（如空分多址技術(shù)等）來極大地提高系統(tǒng)的容量，以滿足未來大信息量的需求；

（4）智能性更高。4G系統(tǒng)的智能性更高，它將能自適應地進行資源分配，處理變化的業(yè)務流和適應不同的信道環(huán)境，使得系統(tǒng)兼容性更高，4G網(wǎng)絡中的智能處理器將能夠處理節(jié)點故障或基站超載，4G通信終端設備的設計和操作也將智能化；

（5）實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信。4G系統(tǒng)能提供包括語音、數(shù)據(jù)、影像等無線多媒體通信服務，大量信息透過寬頻信道傳輸，讓用戶可以在任何時間、任何地點接入到系統(tǒng)中；

（6）業(yè)務的多樣性。在未來的全球通信中，人們所需的是多媒體通信，因此個人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等各行業(yè)將會結(jié)合成一個整體，提供給用戶更廣泛的服務與應用。

2 4G移動通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 OFDM

OFDM即正交頻分復用技術(shù)，實際上OFDM是MCM Mullti-CarrierModulation，多載波調(diào)制的一種，OFDM技術(shù)有很多優(yōu)點：可以消除或減小信號波形間的干擾，對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；抗碼間干擾（ISl）能力強。

2.2 智能天線（SA）與多人多出天線（MIMO）技術(shù)

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，被認為是未來移動通信的關(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，增強特殊范圍內(nèi)想要的信號，這種技術(shù)既能改善信號質(zhì)量又能增加傳輸容量，其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機來實現(xiàn)射頻信號的接收和發(fā)射，同時通過基帶數(shù)字信號處理器，對各個天線鏈路上接收到的信號按一定算法進行合并，實現(xiàn)上行波束賦形，目前智能天線的工作方式主要有兩種：全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。

2.3 編碼調(diào)制技術(shù)

LTE上行調(diào)制方式主要采用位移BPSK（π/2-shift BPSK），QPSK和16QAM，下行主要采用QPSK，16QAM和64QAM，上行采用位移BPSK技術(shù)可以進一步降低DFT-S-OFDM的峰均比，此外，可以通過頻域濾波、選擇性映射（SLM）、部分傳輸序列（PTS）等技術(shù)進一步降低系統(tǒng)峰均比，在信道編碼方面，LTE采用Turbo碼，Turbo碼采用了一種并行級聯(lián)的結(jié)構(gòu)，將卷積碼和隨機交織器巧妙地結(jié)合在一起，實現(xiàn)了隨機編碼的思想，譯碼采用軟輸入軟輸出（SISO）迭帶譯碼算法，每個分量譯碼器都有三種不同類型的軟輸人：信息比特、校驗信息、先驗信息，各分量譯碼器之間插入交織器，構(gòu)成迭代譯碼結(jié)構(gòu)，使得譯碼器的輸出比特逼近最大似然。

2.4 軟件無線電技術(shù)

軟件無線電就是采用數(shù)字信號處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現(xiàn)無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等等，即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來完成，軟件無線電的核心技術(shù)是用寬頻帶的無線接收機來代替原來的窄帶接收機，將寬帶模數(shù)變換器（A，D）及數(shù)模變換器（D，A）盡可能地靠近射頻天線，建立一個具有“A/D—DSP_D，A”模型的開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，從而使無線電的各種功能模塊盡可能多的采用可編程軟件來實現(xiàn)，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統(tǒng)?？傊?，軟件無線電是一種以現(xiàn)代通信理論為基礎、以數(shù)字信號處理為核心、以微電子技術(shù)為支持的基于數(shù)字信號處理（DSP）芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結(jié)構(gòu)，在4G眾多關(guān)鍵技術(shù)中，軟件無線電技術(shù)是通向未來4G的橋梁，它不僅能降低開發(fā)風險，還更易于開發(fā)系列型產(chǎn)品，此外，它還減少了硅芯片的使用量，從而降低了運算器件的價格，其開放的結(jié)構(gòu)也會允許多方運營的介入。

3 結(jié)論

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代通信時代已經(jīng)步入4G時代，而且我國也已經(jīng)頒發(fā)了4G牌照，因此，必須重視4G通信的中的關(guān)鍵技術(shù)，使其能夠更好地為人民服務。

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