第四代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)探究

呂江歌 熊可成 田建武

(廣州杰賽科技股份有限公司 通信規(guī)劃設(shè)計(jì)院，廣東 廣州 510310)

移動(dòng)通信技術(shù)作為影響人們?nèi)粘Ｉ钭钌羁痰男畔⒒夹g(shù)之一，在我國(guó)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展已經(jīng)深刻地改變和影響著社會(huì)的發(fā)展和人們生活的方式。從第一代移動(dòng)通信技術(shù)到現(xiàn)在的3G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了三代。第三代3G移動(dòng)通信技術(shù)提供更好的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)的同時(shí)還提供了更快速的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，給用戶提供了更快捷方便的網(wǎng)絡(luò)通信體驗(yàn)。而3G移動(dòng)通信技術(shù)任然有其局限性。第四代移動(dòng)通信技術(shù)在社會(huì)發(fā)展的需求和人們生產(chǎn)生活的需要下，已經(jīng)被提上了研究日程，目前已經(jīng)有部分國(guó)家的地區(qū)進(jìn)行了第四代移動(dòng)通信的試驗(yàn)和推廣，但更深入和研究和廣泛的應(yīng)用還需要科學(xué)家們對(duì)第四代移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行更深入的研究。

一 第四代移動(dòng)通信技術(shù)概述

第四代移動(dòng)通信技術(shù)的核心是提供比3G網(wǎng)絡(luò)更加高速和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸速率，通常的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是第四代移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)當(dāng)提供不小于每秒2Mb的數(shù)據(jù)量［1］。第四代移動(dòng)通信技術(shù)融合3G技術(shù)的特點(diǎn)和現(xiàn)在比較流行的WLAN技術(shù)的特點(diǎn)，是通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻圖像和高清晰度的電視數(shù)據(jù)等成為可能。第四代移動(dòng)通信技術(shù)能夠給用戶完美的網(wǎng)絡(luò)下載和網(wǎng)絡(luò)傳輸體驗(yàn)，用戶對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣群头?wù)要求都能夠滿足。同時(shí)許多用戶擔(dān)心第四代的移動(dòng)通信技術(shù)擁有高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和豐富的服務(wù)，其費(fèi)用、資費(fèi)是否也十分昂貴?其實(shí)第四代移動(dòng)通信技術(shù)無需移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商額外支出更多的基站建設(shè)以及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用，而且產(chǎn)品更新主要集中與核心服務(wù)器，因此無需用戶過多地承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用，因此移動(dòng)電話資費(fèi)與3G網(wǎng)絡(luò)大致相當(dāng)，而無線上網(wǎng)的費(fèi)用有可能比固定寬帶網(wǎng)絡(luò)更低，計(jì)費(fèi)方式也更加靈活，可以根據(jù)用戶的實(shí)際需要和使用頻率制定靈活的收費(fèi)方式。

二 第四代移動(dòng)通信技術(shù)的特征

與現(xiàn)在的第三代無線通信技術(shù)3G技術(shù)相比，第四代無線通信技術(shù)最大的特點(diǎn)是具有更高速的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。第四代無線通信技術(shù)能夠傳輸數(shù)據(jù)量較大的高清視頻和其它容量較大的多媒體數(shù)據(jù)文件，而且傳輸質(zhì)量較高、傳輸速度較快。其次，在第四代無線通信平臺(tái)中，用戶可以通過使用無線終端如手機(jī)、筆記本、PAD等第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)免費(fèi)接入互聯(lián)網(wǎng)，節(jié)省了用戶的上網(wǎng)成本。同時(shí)第四代無線通信技術(shù)因?yàn)橛懈咚俚木W(wǎng)絡(luò)支持和無線設(shè)備支持，更加直觀和信息量更大的數(shù)據(jù)信息如視頻、音頻等將取代現(xiàn)行的文本、文檔，成為用戶交流的首先，提高了交流效率和交流的信息量，可視化和直觀化將是未來用戶通過無線通信交流的趨勢(shì)。由于地球氣候變化引起的臺(tái)風(fēng)、地震、洪水等地質(zhì)災(zāi)害給無線通信網(wǎng)絡(luò)造成的破壞是不可避免的，第四代無線通信技術(shù)吸取了前三代無線通信技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)無線通信的基礎(chǔ)設(shè)施抗災(zāi)害能力更強(qiáng)，而且修復(fù)速度和修復(fù)難度遠(yuǎn)比以前的無線通信技術(shù)快。

三 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1.軟件無線電技術(shù)

軟件無線電技術(shù)是第四代無線通信技術(shù)的核心技術(shù)之一，它將標(biāo)準(zhǔn)化的硬件模塊在平臺(tái)中通過加載相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)無線通信系統(tǒng)的各種功能，這種開放性的結(jié)構(gòu)平臺(tái)將為用戶提供更豐富的通信功能。軟件無線電技術(shù)將A/D、D/A轉(zhuǎn)換器無限靠近射頻天線，通過軟件定義通信功能，通過軟件系統(tǒng)定義信令規(guī)則、調(diào)制解調(diào)算法規(guī)則、信道糾錯(cuò)編目規(guī)則等［2］。軟件無線電技術(shù)加快了第三代3G技術(shù)到第四代無線通信技術(shù)的發(fā)展，通過下載相應(yīng)的軟件程序就能在同一的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)不同的功能，是終端能夠在多系統(tǒng)間漫游。

2.OFDM調(diào)制技術(shù)

第三代無線通信技術(shù)的核心是CDMA，但在第四代無線通信系統(tǒng)中OFDM調(diào)制解調(diào)技術(shù)將成為核心。OFDM是Orthogonal Frequency Division Multiplexing的縮寫，又叫正交頻分復(fù)用技術(shù)，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)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸，正交信號(hào)可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾ICI，每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號(hào)間干擾，而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易［3］。OFDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無線環(huán)境下的高速傳輸，使第四代無線通信技術(shù)的特點(diǎn)發(fā)揮至最大。

3.智能天線技術(shù)

智能天線通過多波束或自適應(yīng)陣列天線在同一個(gè)刪去中固定多個(gè)波束，在自適應(yīng)陣列中多個(gè)天線接收加權(quán)信號(hào)是信噪比達(dá)到最佳。與傳統(tǒng)移動(dòng)通信技術(shù)中的固定波束天線比較，智能天線技術(shù)中的天線陣列的優(yōu)點(diǎn)使提供了更高的天線增益，和相應(yīng)倍數(shù)的分集增益。智能天線能夠有效抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤和數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，因此智能天線技術(shù)也是第四代無線通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)所在。

四 結(jié)語

與此同時(shí)第四代無線通信技術(shù)盡管有諸多優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，但在實(shí)現(xiàn)第四代無線通信技術(shù)的過程中也有一些制約其應(yīng)用和發(fā)展的問題，如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的IP技術(shù)問題、第四代4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)確定等問題需要進(jìn)一步解決。相信第四代無線通信技術(shù)基于其高速的數(shù)據(jù)傳輸和智能化的網(wǎng)絡(luò)漫游一定會(huì)給人們帶來更加舒適、豐富的體驗(yàn)。

［1］趙新建.淺談第四代移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵［J］.信息通信，2013(02)：289-290.

［2］許志鵬.淺析第四代移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012(11)：178-179.

［3］劉偉，魏迎春.第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.廣西通信技術(shù)，2011(02)：102-103.