黃靜　朱欣遠(yuǎn)

【摘要】 近年來，隨著我國通信行業(yè)的迅速發(fā)展，4G通信技術(shù)在各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用與推廣。4G移動(dòng)通信技術(shù)是3G移動(dòng)通信技術(shù)的升級(jí)，其通信技術(shù)具有傳輸速度高、安全性高、技術(shù)保障能力強(qiáng)、更有人性化等方面的優(yōu)點(diǎn)，成為移動(dòng)通信行業(yè)的主導(dǎo)技術(shù)，滿足了用戶的基本需求。文章結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，闡述了4G移動(dòng)通信技術(shù)的概念和特征，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討，并提出了其技術(shù)的展望，以供通信人員參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】 4G 移動(dòng)通信技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 關(guān)鍵技術(shù) 發(fā)展趨勢

隨著我國通信業(yè)的發(fā)展，3G通信技術(shù)的發(fā)展給用戶帶來了前所未有的體驗(yàn)，也給用戶帶來了豐富的應(yīng)用，但3G通信系統(tǒng)的無線傳輸模式的傳輸速率和數(shù)據(jù)格式的限制制約了無線通信技術(shù)的發(fā)展，不能滿足人們對(duì)無線通信的需求，因此人們提出了4G無線通信技術(shù)。4G技術(shù)是對(duì)當(dāng)前3G技術(shù)的一次全新的革新和發(fā)展，它融合了3G通信技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提供了更為高速的信息傳輸速度，為用戶的多媒體業(yè)務(wù)提供了工作平臺(tái)，同時(shí)具有更好的安全性和保密性，因此，在通信業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

一、4G移動(dòng)通信技術(shù)的定義

目前，在通信行業(yè)內(nèi)對(duì)4G移動(dòng)通信技術(shù)沒有統(tǒng)一的科學(xué)定義，一般依靠功能性描述作為4G移動(dòng)通信技術(shù)的界定。 4G移動(dòng)通信技術(shù)首先具有在任何地點(diǎn)和時(shí)間以可能的方式無障礙地接入通信網(wǎng)絡(luò)。其次，4G移動(dòng)通信用戶具有選擇業(yè)務(wù)、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的自由。第三， 4G移動(dòng)通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電子商務(wù)的綜合性業(yè)務(wù)。最后，4G移動(dòng)通信技術(shù)可以適應(yīng)其它網(wǎng)絡(luò)、體系和系統(tǒng)，開展物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)。

二、4G移動(dòng)通信技術(shù)的特征

目前，4G 通信會(huì)使我們可以更加自由自在的溝通信息，改變我們現(xiàn)在的生活方式和工作方式。4G通信將具有下面的特征。

2.1 通信速度較快

4G通信給人印象最深刻的特征應(yīng)該是它具有比3G快得多的無線通信速度。3G數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2Mbps，而4G數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以達(dá)到每秒高達(dá)100Mbps速度傳輸無線信息。在需要傳送海量數(shù)據(jù)時(shí)，4G通信可以迅速完成，不需要用戶長時(shí)間等待。

2.2 更寬的網(wǎng)絡(luò)頻譜

為了取得更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，通信營運(yùn)商必須在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大幅度的改進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬。未來的每個(gè)4G信道將占有100MHz的頻譜，比3G的帶寬增加20 倍。

2.3 具有靈活的通信方式及兼容性

目前，4G 通信將使我們不僅可以隨時(shí)隨地通信，雙向下載傳遞資料、圖畫、影像，還可以像信用卡一樣用于購物和提取現(xiàn)金。另外，4G移動(dòng)通信技術(shù)的兼容性更好，不但具備全球漫游、接口開放的功能，還具有向下兼容各網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的特點(diǎn)。

2.4 提供各種增值服務(wù)

3G移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，而4G移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)則以O(shè)FDM技術(shù)為基礎(chǔ)和核心，利用OFDM人們可以實(shí)現(xiàn)例如無線區(qū)域環(huán)路（WLL）、數(shù)字音訊廣播（DAB）等方面的無線通信增值服務(wù)。

2.5 實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的多媒體通信

4G通信能滿足高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要，它包括語音、數(shù)據(jù)、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去，是一種真正意義上的“多媒體移動(dòng)通信”。3D視頻技術(shù)也將會(huì)應(yīng)用到4G通信上，可以在 4G手機(jī)上看立體的視頻。

三、4G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4G系統(tǒng)針對(duì)各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)，通過多媒體接入連接到基于IP的核心網(wǎng)中。基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶可實(shí)現(xiàn)在 3G、4G、WLAN及固定網(wǎng)間無縫漫游。4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。其中，物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能；中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射、地址變換和完全性管理等；而應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層是直接為應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)的。其作用是在實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程相互通信的同時(shí)，完成一系列業(yè)務(wù)處理所需的服務(wù)。

四、4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)

4.1 正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)

OFDM 技術(shù)是將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。OFDM 技術(shù)具有頻譜利用率高的優(yōu)點(diǎn)，其頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍；OFDM技術(shù)抗衰落能力強(qiáng)，OFDM通過多子載波傳輸提高了對(duì)脈沖噪聲的抵抗和降低了通信信道快衰落的可能；OFDM技術(shù)適合高速數(shù)據(jù)傳輸，采用自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制使變化調(diào)制方式、信道和加載算法，提高信息傳送的速率；OFDM 技術(shù)抗碼間干擾能力強(qiáng)，用循環(huán)前綴的方式對(duì)抗碼間的干擾。

4.2 智能天線技術(shù)（SA）

SA技術(shù)為波束間沒有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線。智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。SA技術(shù)成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機(jī)來實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的收發(fā)，同時(shí)，通過基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各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。

4.3 軟件無線電技術(shù)（SDR）

軟件無線電是4G移動(dòng)通信技術(shù)的微電子技術(shù)基礎(chǔ)，以開放性的平臺(tái)，方便的升級(jí)和重配置構(gòu)造一個(gè)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，允許多方運(yùn)營的介入。

4.4 IPv6 技術(shù)

IPv6具有巨大的網(wǎng)絡(luò)地址的空間方便為通信網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備提供一個(gè)全球惟一的地址； IPv6 方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配置， 獲得一個(gè)全球惟一的路由地址； IPv6服務(wù)質(zhì)量高于傳統(tǒng)的IPv4， 便于形成基于服務(wù)級(jí)別的系統(tǒng)； IPv6具有移動(dòng)性， 移動(dòng)通信設(shè)備應(yīng)用 IPv6 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)位置變化時(shí)通信質(zhì)量不變。

4.5 多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）

MIMO技術(shù)是指在基站和移動(dòng)終端都有多個(gè)天線。MIMO技術(shù)為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益?？臻g復(fù)用是在接收端和發(fā)射端使用多副天線，充分利用空間傳播中的多徑分量，在同一頻帶上使用多個(gè)子信道發(fā)射信號(hào)，使容量隨天線數(shù)量的增加而線性增加?？臻g分集有發(fā)射分集和接收分集兩類?；诜旨夹g(shù)與信道編碼技術(shù)的空時(shí)碼可獲得高的編碼增益和分集增益，已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。MIMO技術(shù)可提供很高的頻譜利用率，且其空間分集可顯著改善無線信道的性能，提高無線系統(tǒng)的容量及覆蓋范圍。

五、4G 移動(dòng)通信技術(shù)的展望

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球的移動(dòng)通信用戶終端數(shù)量高達(dá)45億，占地球上總?cè)丝诘乃姆种?，移?dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人與人的互聯(lián)，未來的4G 移動(dòng)通信技術(shù)將實(shí)現(xiàn)人與互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)通信與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)3G移動(dòng)通信技術(shù)推動(dòng)了智能手機(jī)和掌上電腦的發(fā)展，應(yīng)用手機(jī)和PDA等終端設(shè)備上網(wǎng)已經(jīng)成為用戶的基本需求，而未來的4G移動(dòng)通信技術(shù)將改變現(xiàn)狀用計(jì)算機(jī)上網(wǎng)的習(xí)慣，基于4G網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)傳輸效率，未來的移動(dòng)通信中可視化多媒體化將成為趨勢，更豐富的4G移動(dòng)通信應(yīng)用將改變未來人與人、人與物、人與網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)通關(guān)系，人類將真正進(jìn)入無線互聯(lián)時(shí)代。

六、結(jié)語

綜上所述，4G移動(dòng)通信技術(shù)作為不遠(yuǎn)的未來移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢，必然成為影響人們生活的又一重大變革，將對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。因此我們應(yīng)當(dāng)抓住機(jī)遇、迎接挑戰(zhàn)，爭取在4G移動(dòng)通信領(lǐng)域掌握先機(jī)，專研和開發(fā)4G移動(dòng)通信技術(shù)，為未來4G 移動(dòng)通信的發(fā)展和推廣作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 孔麗南. 4G概念移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)淺析[J]. 黑龍江科技信息，2011（19）

[2] 郭鑫. 第四代移動(dòng)通信（4G）關(guān)鍵技術(shù)[J]. 信息技術(shù)，2011（11）