李亞仲

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4G移動通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)分析

李亞仲

廣東海格怡創(chuàng)科技有限公司，廣東 廣州 510000

從1G到4G，我國移動通信技術(shù)在近些年得到了飛躍式的發(fā)展，4G技術(shù)無論是信號的覆蓋面積還是服務(wù)能力都得到了明顯的提高，已被各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。4G技術(shù)中包含的關(guān)鍵技術(shù)有很多種，技術(shù)特點以及優(yōu)勢都各不相同，對其進(jìn)行討論能夠為其應(yīng)用水平的提高提供保障。

4G；移動通信系統(tǒng)；核心技術(shù)

1 移動通信技術(shù)的發(fā)展

1.1 1G移動通信系統(tǒng)

1G系統(tǒng)又稱第一代移動通信系統(tǒng)，這一系統(tǒng)在FDMA（Frequency Division Multiple Access，頻分多址）技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，并通過對這一技術(shù)的優(yōu)化，實現(xiàn)模擬通信的目的。1G移動通信系統(tǒng)以西方發(fā)達(dá)國家的系統(tǒng)為主，除了能夠?qū)崿F(xiàn)模擬通信這一優(yōu)勢之外，也存在極大的缺陷，主要體現(xiàn)在無法對通信過程進(jìn)行保密等方面[1]。

1.2 2G移動通信系統(tǒng)

鑒于第一代移動通信系統(tǒng)的缺陷，通過大量的研究以及對實踐經(jīng)驗的不斷總結(jié)，第二代移動通信系統(tǒng)，即2G系統(tǒng)正式問世。相對于1G系統(tǒng)而言，2G移動通信系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)字化，這是其主要優(yōu)勢之一。但隨著時代的不斷進(jìn)步，通信領(lǐng)域需要處理的業(yè)務(wù)量也在逐漸增多，2G移動通信系統(tǒng)的缺陷開始暴露出來。

1.3 3G移動通信系統(tǒng)

3G移動通信系統(tǒng)在2G移動通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。在吸收了2G系統(tǒng)數(shù)字化優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，有效地解決了業(yè)務(wù)量的問題。

與1G以及2G系統(tǒng)相比，我國3G移動通信系統(tǒng)的明顯優(yōu)勢在于實現(xiàn)了技術(shù)的自主研發(fā)，這對于我國移動通信領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

3G系統(tǒng)的缺陷在于傳輸速度無法得到保證，基于這一移動通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度僅僅為2?Mb/s，通信效果的改善十分不理想。為解決這一問題，4G移動通信技術(shù)正式出現(xiàn)。

2 4G移動通信系統(tǒng)優(yōu)勢

4G移動通信系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)高度智能化、信號覆蓋面積廣、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)以及能夠?qū)崿F(xiàn)無縫漫游4個方面。

2.1 網(wǎng)絡(luò)高度智能化

4G移動通信系統(tǒng)屬于高度智能化的系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)下，通信過程中各種信號的處理以及發(fā)送與接收的過程均能夠在智能化的前提下實現(xiàn)。除此之外，根據(jù)不同的通信環(huán)境，系統(tǒng)還能夠通過調(diào)節(jié)達(dá)到與環(huán)境相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，這對于通信質(zhì)量的提高具有重要意義[2]。

2.2 覆蓋面積廣

移動通信系統(tǒng)的覆蓋性能與其成本有關(guān)。4G移動通信系統(tǒng)覆蓋性能較好。相對于3G移動通信系統(tǒng)而言，其信號的覆蓋面積得到了擴(kuò)大，改善了人們的通信體驗，同時也為移動通信領(lǐng)域成本的降低以及經(jīng)濟(jì)效益的提高提供了保證。

2.3 業(yè)務(wù)能力強(qiáng)

以1G移動通信系統(tǒng)為例，其業(yè)務(wù)僅僅局限于保證模擬通信過程的實現(xiàn)。通過不斷發(fā)展，4G移動通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)能力得到了極大的增強(qiáng)。在保證通信的基礎(chǔ)上，4G移動通信系統(tǒng)通過與其他系統(tǒng)聯(lián)系，還能實現(xiàn)其他功能。同時，通過與手機(jī)以及平板電腦等移動終端的配合，觀看視頻和收聽音頻也成為了可能。

2.4 能夠?qū)崿F(xiàn)無縫漫游

在4G移動通信系統(tǒng)下，全球范圍內(nèi)均能夠?qū)崿F(xiàn)漫游。無論在任何地方，都能夠使用4G系統(tǒng)中包含的功能。這是4G系統(tǒng)的主要優(yōu)勢所在，對于全球化的進(jìn)一步實現(xiàn)具有重要的意義。

2.5 兼容性更大

4G移動通信系統(tǒng)出現(xiàn)后，很多消費者擔(dān)心4G的兼容性，認(rèn)為如果使用了4G就不能再使用3G甚至2G，而且還要換號。這樣的擔(dān)心是多余的，因為他們只需換卡。這表明4G移動通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)的無線技術(shù)、固態(tài)網(wǎng)絡(luò)以及3G網(wǎng)絡(luò)等實現(xiàn)了自由轉(zhuǎn)換。而3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在這一點上無法實現(xiàn)，因為3G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)受運(yùn)營商、地理位置等各種因素的影響，因此始終不能給用戶帶來良好的體驗。

3 4G移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

4G移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括OFDM技術(shù)、智能天線技術(shù)、MIMO技術(shù)以及軟件無線電技術(shù)。不同技術(shù)實現(xiàn)通信的原理不同，同時也存在著各自的優(yōu)勢和缺陷[3]。

3.1 OFDM技術(shù)

OFDM技術(shù)又稱正交頻分復(fù)用技術(shù)，從其本質(zhì)上看，屬于多載波調(diào)制技術(shù)中的一種。這一技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在通信效率方面。相對于傳統(tǒng)技術(shù)而言，利用這一技術(shù)能夠十分快速地實現(xiàn)通信。OFDM技術(shù)的實現(xiàn)需要通過將原有的系統(tǒng)分為多個不同信道，這樣的分配方式能夠提高通信速度。在通信過程中，信道衰落是極容易出現(xiàn)的一大問題。一旦出現(xiàn)，通信速度和質(zhì)量都會受到嚴(yán)重影響。OFDM技術(shù)的應(yīng)用能夠有效避免上述影響，改善通信效果[4]。

3.2 智能天線技術(shù)

智能天線技術(shù)通信功能的實現(xiàn)需要應(yīng)用智能天線來完成。從其本質(zhì)上看，智能天線屬于天線陣列的一種，其組成部分較為復(fù)雜。在通信過程中，受種種因素的影響，信號的傳輸過程會受到干擾，導(dǎo)致通信質(zhì)量降低。智能天線技術(shù)在解決干擾問題方面具有較大的優(yōu)勢，通過各天線單元信號的共同作用，干擾問題將不復(fù)存在。

3.3 MIMO技術(shù)

MIMO（Multiple Input Multiple Output，多輸入多輸出）技術(shù)是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，使信號通過發(fā)射端與接收端的多個天線進(jìn)行傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。它能充分利用空間資源，通過多個天線實現(xiàn)多發(fā)、多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍地提高系統(tǒng)信道容量。

3.4軟件無線電技術(shù)

軟件無線電技術(shù)是用現(xiàn)代化軟件來操縱、控制傳統(tǒng)的“純硬件電路”的無線通信。軟件無線電技術(shù)的重要價值在于打破了有史以來設(shè)備的通信功能的實現(xiàn)僅僅依賴于硬件發(fā)展的格局。軟件無線電技術(shù)的出現(xiàn)是通信領(lǐng)域從固定通信到移動通信，模擬通信到數(shù)字通信之后的第三次革命。

4 結(jié)論

4G移動通信系統(tǒng)是當(dāng)前最為先進(jìn)的通信系統(tǒng)，這一通信系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)中存在的問題，不僅提高了通信質(zhì)量，同時也擴(kuò)大了業(yè)務(wù)量。4G移動通信系統(tǒng)的存在為各行各業(yè)的發(fā)展帶來了極大的幫助。4G移動通信系統(tǒng)的各關(guān)鍵技術(shù)具有不同的優(yōu)勢，在對其進(jìn)行應(yīng)用的過程中，需要根據(jù)實際情況進(jìn)行綜合考慮。

[1]劉婷婷，方華麗.淺談4G移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展[J].科技信息，2013（9）：298.

[2]楊偉超，武林俊，扈曉利，黃杰.4G移動通信系統(tǒng)最新發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)[J].福建電腦，2007（4）：31.

[3]林曉陽，陳曉暢，邱維超.4G移動通信系統(tǒng)的研究進(jìn)展與關(guān)鍵技術(shù)[J].通信世界，2015（17）：92.

[4]姚雪，陸寧，馬曉明.關(guān)于4G移動通信系統(tǒng)主要特點和關(guān)鍵技術(shù)的探討[J].信息通信，2015（9）：270-271.

Analysis of Core Technology in 4G Mobile Communication System

Li Yazhong

Guangdong Hai Ge Yi Chuang Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

From 1G to 4G, China’s mobile communication technology has been leaps and bounds in recent years. 4G technology has been significantly improved both in terms of signal coverage and service capability, and has been widely used in various fields. 4G technology contains a variety of key technologies, technical characteristics and advantages are different, to discuss the level of its application to provide a guarantee to help.

4G; mobile communication system; core technology

TN929.5

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1009-6434（2017）02-0015-02