高兵　　遲美德

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來越成熟，也越來越受到人們的關(guān)注。在新興通信技術(shù)的不斷改進(jìn)推動(dòng)下，3G通信技術(shù)已近成為社會(huì)的主流通信技術(shù)，但是隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)使用用戶的不斷增加，人們對(duì)于移動(dòng)通信技術(shù)的要求越來越高，由此產(chǎn)生了4G移動(dòng)通信技術(shù)，它要比3G移動(dòng)通信的傳輸速率更快也更高。因此，本文將主要介紹4G移通信技術(shù)的特點(diǎn)以及當(dāng)前存在的問題。

關(guān)鍵詞：4G移動(dòng)通信；4G技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

1 引言

當(dāng)前3G移動(dòng)通信技術(shù)的格局已經(jīng)基本形成，人們也普遍在使用3G移動(dòng)通信技術(shù)。由于使用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人越來越多，社會(huì)節(jié)奏的不斷加快，移動(dòng)通信技術(shù)在人們的日常生活中以及工作中的作用越來越大，3G 移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)不能滿足于人們的日常使用和工作需求，人們對(duì)于移動(dòng)通信技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。從上世紀(jì) 80 年代第一代移動(dòng)通信技術(shù)誕生至今，經(jīng)歷三次重大科技改革以后，3G 移動(dòng)通信技術(shù)成為人們主要使用的通信技術(shù)。當(dāng)前第四代移動(dòng)與通信技術(shù)的技術(shù)征集已經(jīng)基本形成，也已經(jīng)開始了推廣使用。如何提高 4G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，提高普及使用率是當(dāng)前 4G 移動(dòng)通信技術(shù)面臨的一項(xiàng)問題，但不得不承認(rèn)的是 4G 終將取代3G移動(dòng)通信技術(shù)，成為社會(huì)主流。

2 4G移動(dòng)通信技術(shù)的概念

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)。4G 無線的使用費(fèi)用要低于 3G 無線通信費(fèi)用，其次換可以即成為無線局域網(wǎng)盒蜂窩信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)廣播電視的播放和衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位功能。4G 通信技術(shù)整合了各種不同通信技術(shù)，可以利用不同無線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，與傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù)相比 4G 最大的優(yōu)勢在于他的傳輸速率和通話質(zhì)量。

3 4G移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1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。

3.2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)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。

3.3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。

3.4IPv6 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。

3.5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。空間復(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。空間分集有發(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

4 4G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)

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。

4.1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。

4.2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。

4.3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)。

4.4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 OFDM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)。

4.5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。

5 4G移動(dòng)通信技術(shù)研究展望

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苿?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。