李冰冰

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，移動通信技術(shù)發(fā)生了深刻變革。曾經(jīng)廣泛使用的移動3G技術(shù)將慢慢淡出人們的視野，隨之而來的是4G和5G技術(shù)的研發(fā)和廣泛使用。文章對目前熱門的4G和5G關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：4G；5G；移動通信技術(shù)；移動通信工具；手機 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TN929 文章編號：1009-2374（2015）34-0001-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.001

手機是我們最常用的電器設(shè)備，與我們的生活息息相關(guān)，因此通訊行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與我們的關(guān)系最為密切。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，移動通信技術(shù)不斷變革，如今通訊技術(shù)發(fā)展可謂日新月異，從2G和3G，到4G和5G，移動通訊技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展。2013年12月，國家準(zhǔn)許4G進(jìn)入市場，第四代移動通信4G技術(shù)正式登場，而此時，在技術(shù)發(fā)達(dá)國家，代表更新更快的新一代移動通信第五代移動通信系統(tǒng)（5G）的研發(fā)早已經(jīng)競相開展。4G和5G技術(shù)相繼走入人們的視野。那么4G和5G到底有哪些技術(shù)呢？

4G是第四代移動通信技術(shù)的簡稱，相比上一代3G技術(shù)，其傳輸速率快、傳輸質(zhì)量高，而成本卻大大降低。4G在技術(shù)方面主要采用了多址方案、智能天線技術(shù)、軟件無線電技術(shù)等。下面詳細(xì)介紹一下4G關(guān)鍵技術(shù)的特點。4G采用多址方案的正交頻分復(fù)用技術(shù)，其主要思想是劃分信道提高利用率。將原有信道進(jìn)行拆分，拆分后子載波分別傳輸，并行到達(dá)。信號傳出信道路途相對平坦，但帶寬較小。這樣信號抗干擾能力加強，但帶來了系統(tǒng)的復(fù)雜性。智能天線技術(shù)是波束間沒有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線，可以抑制信號干擾、自動跟蹤和調(diào)節(jié)數(shù)字波束。根據(jù)信號波根據(jù)發(fā)射方向做出自我調(diào)節(jié)，對相對同步的信號動態(tài)區(qū)分。自我調(diào)節(jié)信號到達(dá)的區(qū)域，而想要到達(dá)的波束方向不變，附帶干擾波束不影響主波。應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，信號的干擾是每一代通信系統(tǒng)著力解決的問題。每一項技術(shù)的研發(fā)都離不開降噪。智能天線是目前應(yīng)用中比較理想的降噪方法，并且使系統(tǒng)的容量大大提高，降噪的同時保證了信號質(zhì)量，擴大了覆蓋區(qū)域，同時降低了建設(shè)成本。軟件無線電是采用數(shù)字信號處理技術(shù)，通過軟件代替硬件來完成相應(yīng)的功能，也就是用軟件來實現(xiàn)物理層鏈接的無線通訊方式。其主要是用寬帶無線接收機代替原來的窄帶接收機，把數(shù)字模擬轉(zhuǎn)化器放在天線周圍使用，用軟件完成信號規(guī)則設(shè)置。軟件無線電技術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以通用，功能實現(xiàn)靈活，方便升級，系統(tǒng)抗干擾進(jìn)一步加強，滿足不同類型的網(wǎng)絡(luò)和接口。4G系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)通并無障礙，連接便利。獨立完成信號接入。能獨立完成點到點的所有IP業(yè)務(wù)，能與核心網(wǎng)互聯(lián)互通。這一開放結(jié)構(gòu)帶來了很大便利，原本需要轉(zhuǎn)換接口的技術(shù)支持和設(shè)備準(zhǔn)備無需再用，而各項功能也逐一實現(xiàn)，彼此完成。獨立的IP技術(shù)使原本相互依存的無線接入方式和物理層彼此獨立。IP核心網(wǎng)與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，在設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)時不必考慮采用哪種方式和協(xié)議，接入都非常靈活。除此之外，4G系統(tǒng)對接收機的性能要求很高。

目前4G已經(jīng)進(jìn)入密集的推廣應(yīng)用階段，大部分手機也開始支持4G網(wǎng)絡(luò)，我們都能體驗到4G網(wǎng)速的提高。而隨著科技的發(fā)展和未來需求的膨脹，5G早已進(jìn)入如火如荼的研發(fā)階段。4G時代必然會向技術(shù)更新速度更快的5G市場走去。未來5G將能帶來更快的手機上網(wǎng)體驗和更豐富的手機應(yīng)用，比如通過手機遙控家用電器甚至汽車，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。通訊行業(yè)，5G未來也意味著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)權(quán)和專利話語權(quán)的爭奪。每一代通信網(wǎng)絡(luò)都會形成一批以專利為代表的知識產(chǎn)權(quán)成果，參與其中的廠商占比的多少會影響著它們在未來數(shù)年從行業(yè)獲取的利潤的多少。華為在4G技術(shù)中的知識產(chǎn)權(quán)占比達(dá)到25%，5G有望實現(xiàn)更多專利。新一代通信技術(shù)的應(yīng)用和普及還會帶來新一輪的投資熱潮。從技術(shù)層面來看，5G不是一次革命，5G是4G的延續(xù)，5G在核心網(wǎng)部分不會有太大的變動，其關(guān)鍵技術(shù)集中在無線部分。目前還沒有定論究竟會采用何種技術(shù)，現(xiàn)將目前使用的若干技術(shù)進(jìn)行簡述。

5G不再戀戰(zhàn)低頻段轉(zhuǎn)而投向空間廣闊的高頻領(lǐng)域，使得頻譜資源豐富起來，比如厘米波段和毫米波段的資源都能使用。頻譜領(lǐng)域的打開拓展了技術(shù)的設(shè)計和功能研發(fā)的空間，并且加快了短距離通信速度。新型天線技術(shù)也是5G探索的技術(shù)。新型多天線技術(shù)早在前幾代通訊技術(shù)時代也有過考量，無源技術(shù)和有源技術(shù)都有過研發(fā)和實踐，也積累了豐富的經(jīng)驗，包括二維技術(shù)和后來的三維技術(shù)支持。隨著科技的發(fā)展，將在頻譜效率提升上大做文章，我們期待速率實現(xiàn)更大的突破。前幾代通訊技術(shù)一直采用的組網(wǎng)方式是蜂窩通信系統(tǒng)，把基站作為中心覆蓋小區(qū)。而基站是無法移動的，結(jié)構(gòu)不靈活，5G可能不再使用類似的基站。

5G也在探索一種全雙工技術(shù)。在同一信號上，通信的發(fā)射方和接收方同時發(fā)送和接收信號，同時開工，使效率加倍。5G技術(shù)將會更加多元、更加綜合、更加智能，以滿足未來數(shù)據(jù)流量的無數(shù)倍增長。C-RAN接入網(wǎng)架構(gòu)，能夠接入集中處理和實時云計算功能，也是未來主要使用的技術(shù)之一。目前主要的研究內(nèi)容包括C-RAN的架構(gòu)和功能，如集中控制、基帶池RRU接口定義、基于C-RAN的更緊密協(xié)作。類似基站簇、虛擬小區(qū)的思想也在此技術(shù)下進(jìn)行研發(fā)。通訊工具在近幾十年悄然改變我們的生活，與我們的工作和生活的聯(lián)系越來越密切，從發(fā)送消息的傳呼機到手機通訊，從使用手機打電話、發(fā)短消息再到使用手機玩游戲、看視頻、上網(wǎng)辦公的智能機器，越來越多的功能將運用到手機中，手機將成為我們的全體設(shè)備遙控指揮中心。手機給我們的生活帶來很大便利，很多行業(yè)制作了客戶端供手機用戶使用，可以通過手機瀏覽網(wǎng)絡(luò)、在線購物、在線學(xué)習(xí)、銀行交易、手機導(dǎo)航、手機查詢等。手機客戶端的使用非常便利，受到用戶的青睞，將來手機功能的需求會越來越大，那么手機承載了如此多的功能，通訊網(wǎng)絡(luò)的速率支持，質(zhì)量支持也是大大考驗著5G的研發(fā)人員，究竟要帶給我們什么樣的5G未來。因此，所有的技術(shù)無一例外地支持速率、支持降噪、支持安全。使用D2D實現(xiàn)直接通信，新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)都是目前5G研發(fā)的熱點。

盡管此時5G技術(shù)尚沒有最終的標(biāo)準(zhǔn)，但當(dāng)我們剛剛升級使用到4G網(wǎng)絡(luò)的時候，世界上很多國家早已投入到5G的戰(zhàn)斗中來，大部分國家和企業(yè)都投入了大量資金到5G技術(shù)的研發(fā)中，爭分奪秒地?fù)寠Z未來制定5G規(guī)則的話語權(quán)。5G并不是某一種技術(shù)的進(jìn)步，也不是哪一個新技術(shù)的應(yīng)用。5G是3G和4G的融合發(fā)展，將實現(xiàn)前幾代網(wǎng)絡(luò)的共存發(fā)展，是一個完全的融合網(wǎng)絡(luò)，前期鋪蓋的基礎(chǔ)設(shè)施完全可以繼續(xù)使用。實現(xiàn)5G是未來通信技術(shù)的發(fā)展趨勢。5G將通過更高的頻譜效率、更多的頻譜資源以及更密集的小區(qū)部署等共同滿足移動業(yè)務(wù)流量增長的需求。未來5G究竟如何發(fā)展，我國通訊技術(shù)的發(fā)展和專利占比能否達(dá)到一個新的高度，讓我們共同期待。

參考文獻(xiàn)

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[2] 張獻(xiàn)英.第四代移動通信技術(shù)淺析[J].數(shù)字通信世界，2011，（6）.

（責(zé)任編輯：周 瓊）