陳 潛

?

關(guān)于4G-LTE無線通信技術(shù)的解析

陳 潛

廣州杰賽科技股份有限公司

摘 要：隨著4G 時(shí)代的到來，人們真正地進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，4G-LTE 無線通信技術(shù)也打開了更廣闊的應(yīng)用市場。4G-LTE 最大的數(shù)據(jù)傳輸速率超過100Mbps，為人們的生活提供了極大的便利，人們也有必要了解這種技術(shù)，筆者將簡單介紹4G-LTE 通信技術(shù)，并分析其優(yōu)勢在生活和軍事上的應(yīng)用，以及其存在的缺陷和現(xiàn)階段發(fā)展的瓶頸。

關(guān)鍵詞：4G -LTE；無線通信技術(shù)；應(yīng)用

前言

4G -LTE技術(shù)是無線通信領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù)，它不僅可以改進(jìn)技術(shù)弊端，滿足人們對技術(shù)的高要求，還會給信息傳輸領(lǐng)域帶來更多的利益。為了更好地推廣該技術(shù)，我們一定要切實(shí)了解其特點(diǎn)情況，做好應(yīng)用研究工作，使其邁上更高的階段。

1 4G 通信技術(shù)的含義

4G是第四代移動電話行動通信標(biāo)準(zhǔn)，也是指第四代移動通信技術(shù)，4G 技術(shù)包括TD-LTE 和FDD-LTE 兩種模式。4G 是集合3G 與WLAN為一體，能夠?qū)崿F(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸，并能以100Mbps以上的速度進(jìn)行下載，是目前家用寬帶ADSL（4兆）速度的25倍，幾乎能滿足所有用戶對無線技術(shù)服務(wù)的要求。4G移動網(wǎng)絡(luò)大體可以分為三層結(jié)構(gòu)：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能，中間環(huán)境層具備映射、地址變換和完全性管理等功能。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層之間的接口是完全開放的，使應(yīng)用服務(wù)變得更加容易，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高數(shù)據(jù)傳輸速率的無線服務(wù)。

2 4G-LTE 的簡介

2.1 4G-LTE 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4G-LTE 無線通信技術(shù)的結(jié)構(gòu)基于IP 技術(shù)可分為“接入技術(shù)層結(jié)構(gòu)”和“無縫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”兩個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。其中接入技術(shù)成結(jié)構(gòu)是4G-LTE 無線通信技術(shù)的基礎(chǔ)，又包含“網(wǎng)絡(luò)層、熱層、蜂窩層”等，為使無線網(wǎng)絡(luò)資源得到充分利用，接入技術(shù)層會在其各層結(jié)構(gòu)中利用所有的接入技術(shù)為設(shè)備服務(wù)。無縫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是4G-LTE 無線通信技術(shù)的重要結(jié)構(gòu)， 它通過無線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在通信過程中起協(xié)調(diào)作用， 使信息的傳遞更具有安全性、可靠性，并且使傳送的速度更加快，用戶在使用時(shí)會節(jié)省更多時(shí)間。

2.2 4G-LTE 的關(guān)鍵技術(shù)

4G-LTE 通信的關(guān)鍵技術(shù)有正交頻復(fù)用技術(shù)（OFDM）、智能天線技術(shù)（SA）、軟件無線電技術(shù)（SDR）、多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）。正交頻復(fù)用技術(shù)擁有一個(gè)基站和上行鏈路、下行鏈路，基站接收來自上行線路的子載波信息，再進(jìn)行時(shí)域和頻域的同步后發(fā)到下行鏈路；智能天線技術(shù)執(zhí)行抗干擾、調(diào)節(jié)數(shù)字波束、自動跟蹤的任務(wù)，它建立在基站上把信號定向的發(fā)送至用戶， 在此過程中能出去干擾信號， 提高了網(wǎng)絡(luò)通信的準(zhǔn)確性；軟件無線技術(shù)是一個(gè)“組裝”的過程，把無線通信過程中涉及的軟件、硬件和無線技術(shù)融合在一起，使其運(yùn)行更加高效；多輸入輸出技術(shù)在信息的輸入和輸出過程中將信號空間分割成多塊，提高了空間利用率。

2.3 4G-LTE 與3G 網(wǎng)絡(luò)的比較

由于在技術(shù)方面，4G-LTE 無線通信使用了正交頻復(fù)用技術(shù)，對于載波的調(diào)制有了很大的進(jìn)步，在之前的3G 網(wǎng)絡(luò)中只有單載波，而4G-LTE 無線通信擁有了多載波技術(shù)，具有了更快的數(shù)據(jù)傳輸速度。在通信系統(tǒng)的格局上，3G 時(shí)代由接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和用戶設(shè)備組成，4G-LTE 無線通信則基于IP 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全面的覆蓋，創(chuàng)造的目前最優(yōu)的系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了全國漫游。

3 4G-LTE 優(yōu)勢的應(yīng)用和存在的問題

3.1 4G-LTE 在日常生活中的應(yīng)用

隨著4G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，人們在移動上網(wǎng)方面得到了極大的便利，漸漸地，4G-LTE 無線通信技術(shù)會融入娛樂、交通、醫(yī)療、工作、教育等各個(gè)方面。以WI-FI 為例，在飯店、旅館、商店隨處可見共享熱點(diǎn)， 人們可以免費(fèi)暢游網(wǎng)絡(luò)。高速的4GLTE無線通信技術(shù)使圖片、文字、視頻快捷地傳遞，高清視頻的通信使得在線教育、視頻會議走進(jìn)我們的生活。4G-LTE 無線通信技術(shù)在電子平臺應(yīng)用廣泛，支付寶、阿里巴巴、京東都得益于此?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”更是基于4G-LTE 無線通信技術(shù)的應(yīng)用。

3.2 4G-LTE 在軍事方面的優(yōu)勢

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，信息的作用越來越重要，精確打擊和攔截都需要信息化作戰(zhàn)。在作戰(zhàn)過程中衛(wèi)星平臺通過LTE-A 衛(wèi)星數(shù)據(jù)流把信息傳遞給LTE-A 終端和骨干網(wǎng)，指導(dǎo)作戰(zhàn)部隊(duì)對目標(biāo)進(jìn)行精確化打擊。4G-LTE 無線通信技術(shù)為指揮系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)加密、電視會議等服務(wù)，使作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)具備大容量、高數(shù)據(jù)速率和自組織組網(wǎng)能力，在戰(zhàn)場信息捕捉和作戰(zhàn)命令下達(dá)時(shí)，4G-LTE 無線通信技術(shù)讓戰(zhàn)士作為信號單元與指揮官幾乎同步獲取戰(zhàn)場全面信息，有利于士兵作戰(zhàn)任務(wù)的順利完成。

3.3 4G-LTE 存在的問題

4G-LTE 無線通信技術(shù)還存在著一定的安全威脅， 病毒、黑客、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全漏洞是目前最大的危險(xiǎn)區(qū)。病毒對無線通信的破壞是巨大的，它直接破壞內(nèi)部系統(tǒng)的載波功能，嚴(yán)重威脅到了信息的準(zhǔn)確傳播， 使得用戶收不到信息或者收到錯(cuò)誤的信息，甚至引起社會秩序的混亂。黑客依然是通信的殺手，黑客一般具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)技能，對計(jì)算機(jī)的運(yùn)行和信息的傳遞十分了解，他們輕而易舉地編譯木馬程序、病毒程序感染通信設(shè)備，使得通信系統(tǒng)陷入癱瘓，特別是在4G-LTE無線通信技術(shù)下，信息的容量大、傳遞速率快，黑客可以竊取大量的信息并進(jìn)行篡改，用戶就會收到亂碼信息。4G-LTE 無線通信目前正處于發(fā)展階段，很多技術(shù)還不成熟，在系統(tǒng)的編寫也存在安全漏洞，更易受到病毒的感染或者黑客的攻擊。

4 4G-LTE 無線通信技術(shù)的應(yīng)用研究

4.1 4G-LTE 通信技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

基于4G基礎(chǔ)之上的無線通信LTE技術(shù)并沒有沿用3G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，它采用了全新的設(shè)計(jì)理念，對技術(shù)進(jìn)行了革新，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的創(chuàng)新。LTE技術(shù)的結(jié)構(gòu)主要是由NodeB構(gòu)成的，它有助于減小延遲，簡化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)較低的成本和低復(fù)雜性。此外，其中含有的RNC節(jié)點(diǎn)也更少，對3GPP技術(shù)的貢獻(xiàn)是非凡的。總的來說，LTE無線通信技術(shù)采用了頻分多址系統(tǒng)，屬于技術(shù)改進(jìn)后的OFD-MA，它能夠?qū)崿F(xiàn)正交輸送，并兼顧單載波傳輸?shù)头鍞?shù)值，減少成本花費(fèi)。在此基礎(chǔ)上，其內(nèi)部還采用了扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了多天線技術(shù)的運(yùn)用，取消了RNC節(jié)點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)了分集、陣列、空分復(fù)用的增益，可以使不同方向的多個(gè)用戶獲得同時(shí)段服務(wù)，提升峰值數(shù)率和數(shù)據(jù)傳送速度。

4.2 4G- LTE技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

在科學(xué)技術(shù)日漸完善的大背景下，無線通信LTE技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用到了各行各業(yè)，且其技術(shù)特點(diǎn)也在日漸成熟。例如，在我國的上海世博會上，高清視頻監(jiān)控的初步演示就將LTE技術(shù)應(yīng)用在了其中，將網(wǎng)絡(luò)移動采編播設(shè)備利用到了系統(tǒng)之中。該技術(shù)的有效使用，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻、音頻等素材的快速傳回，提高新聞的時(shí)效性，滿足新聞傳播的訴求。從傳播速度上考慮，用戶在使用LTE無線通信技術(shù)后，下載容量40G的3D影片，不到兩小時(shí)就可以完成，其速度提高了10倍以上。

4.3 4G-LTE技術(shù)的應(yīng)用展望

一方面，LTE 技術(shù)是由3G 技術(shù)向4G 技術(shù)演進(jìn)的必經(jīng)之路。其在應(yīng)用過程中采用了最新的B3G或4G技術(shù)，如OFDM和MIMO等，在一定程度上而言可以說是4G技術(shù)在原有技術(shù)上的科學(xué)利用。它在具有LTE技術(shù)優(yōu)越性的基礎(chǔ)上，也更加接近4G系統(tǒng)技術(shù)。

另一方面，LTE技術(shù)的產(chǎn)生應(yīng)用并不是一個(gè)簡單的過程，它主要是在與WiMAX的競爭中實(shí)現(xiàn)了發(fā)展?，F(xiàn)如今，WiMAX的802.16e標(biāo)準(zhǔn)正在申請進(jìn)入3G系統(tǒng)，802.16e技術(shù)更是入選了IMT Advanced的候選行列，并堅(jiān)持保存其原有的兼容特點(diǎn)。

在未來的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，勢必會出現(xiàn)WiMAX技術(shù)與LTE技術(shù)的競爭局面，在高技術(shù)領(lǐng)域保持良好應(yīng)用，促使其更好的發(fā)展。

5 結(jié)束語

綜上所述，4G-LTE 無線通信技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)展的趨勢和潮流，為人們的學(xué)習(xí)、娛樂、工作提供的極大的便利，它在3G 通信技術(shù)的基礎(chǔ)上取得了許多新技術(shù)的突破， 把速度與精確添加到信息的傳遞過程中， 在人們的日常生活中已經(jīng)成為不可或缺的一部分，為軍事領(lǐng)域也提供了不少的便利，為戰(zhàn)場的全面監(jiān)視和數(shù)據(jù)的掌控帶來了優(yōu)勢， 但是現(xiàn)在還處于4G-LTE 無線通信技術(shù)的發(fā)展階段，存在著信息安全方面的諸多隱患，黑客的存在更是成為其發(fā)展的瓶頸，4G-LTE 的發(fā)展還需要付出很多努力。

參考文獻(xiàn)：

［1］彭琳.關(guān)于4G通信LTE技術(shù)發(fā)展過去與現(xiàn)狀的論述［J］.中國新通信，2014，05：8.

［2］張茹芳.淺析4G 移動通信技術(shù)的要點(diǎn)和發(fā)展趨勢［J］.信息通信，2013（31）.

［3］黎建波.下一代無線通信關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.長沙通信職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（3）.