淺析4G移動通信技術優劣

李艷麗

引言：目前相互兼容移動通信技術的第四代移動通信標準（4G）已在業界啟動。4G通信與3G通信相比，在技術和應用上有質的飛躍。本文通過4G通信技術的各層次的技術淺析4G技術的優劣。

所謂4G技術是第四代移動通信及其技術的簡稱，4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。4G可以在DSL和有線電視調制解調器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區，它的優越性很明顯。

一、4G通信技術概述

4G移動通信技術的傳輸速率更快，與3G移動通信相比，4G移動通信的傳輸數據在理論上要提高近50倍。其次，4G移動通信技術具有集約化的優勢，網絡結構和接入方式具有系統優化的功能，方便實現切換。4G移動通信技術具有多網絡融合優勢，不但整合移動通信網絡，還能對互聯網和局域網絡進行融合，實現真正的大網絡。最后，4G移動通信網絡，可以實現高清音質、圖像、信息的傳遞，還能具抗干擾性，實現移動通信的安全性和保密性。

二、4G移動通信技術原理和關鍵技術

（一）OFDM

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交頻分復用技術,實際上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多載波調制的一種。其主要原理是:將待傳輸的高速串行數據經串并變換, 變成在子信道上并行傳輸的低速數據流, 再用相互正交的載波進行調制, 然后疊加一起發送。 接收端用相干載波進行相干接收, 再經并串變換恢復為原高速數據。可以消除或減小信號波形間的干擾,對多徑衰落和多普勒頻移不敏感,提高了頻譜利用率;適合高速數據傳輸;抗衰落能力強;抗碼間干擾(ISI)能力強。

（二）軟件無線電

軟件無線電的基本思想是把盡可能多的無線及個人通信功能通過可編程軟件來實現，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號傳輸與處理的無線電系統。也可以說，是一種用軟件來實現物理層連接的無線通信方式。

（三）智能天線技術(SA)

智能天線定義為波束間沒有切換的多波束或自適應陣列天線。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數字波束調節等功能,被認為是未來移動通信的關鍵技術。智能天線成形波束可在空間域內抑制交互干擾,增強特殊范圍內想要的信號,既能改善信號質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信機來實現射頻信號的收發,同時,通過基帶數字信號處理器,對各天線鏈路上接收到的信號按一定算法進行合并,實現上行波束賦形。

（四）多輸入多輸出(MIMO)技術

MIMO技術是指利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效地將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經證明，當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時，MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術是實現高數據速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。

（五）基于IP的核心網

4G移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網絡,可以實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接入方案,能提供端到端的IP業務,能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構,能允許各種空中接口接入核心網;同時核心網能把業務、控制和傳輸等分開。IP與多種無線接入協議相兼容,因此在設計核心網絡時具有很大的靈活性,不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協議。

三、4G通信技術的主要優勢與缺陷

如果說2G、3G通信對于人類信息化的發展是微不足道的話，那么4G通信卻給了人們真正的溝通自由，并徹底改變人們的生活方式甚至社會形態。但每一樣新事物都必將伴隨著其優勢與缺陷出現。

（一）優勢

1.網絡頻譜更寬

第四代移動通信系統可以達到10Mbps至20Mbps速度傳輸無線信息。每個4G信道約占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA 3G網路的10-20倍。

2.智能性能更高

第四代移動通信的智能性更高，不僅表現于4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，例如對菜單和滾動操作的依賴程度會大大降低，更重要的4G手機可以實現許多難以想象的功能。

3.通信更加靈活

未來4G手機應該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機從外觀和式樣上，會有更驚人的突破；未來的4G通信使人們不僅可以隨時隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像。

4.提供各種增值服務

4G移動通信系統技術以正交多任務分頻技術(OFDM)最受矚目，利用這種技術人們可以實現例如無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等方面的無線通信增殖服務

5.實現更高質量的多媒體通信

4G通信能滿足第三代移動通信尚不能達到的在覆蓋范圍、通信質量、造價上支持的高速數據和高分辨率多媒體服務的需要，4G通信系統提供的無線多媒體通信服務包括語音、數據、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去。

（二）缺陷

1.標準難以統一

開發第四代移動通信系統必須首先解決通信制式等需要全球統一的標準化問題，而這卻涉及到世界各大通信廠商的自身利益而難以統一。

2.技術難以實現

據研究這項技術的開發人員而言，要實現4G通信的下載速度還面臨著一系列技術問題。例如，如何保證樓區、山區，及其它有障礙物等易受影響地區的信號強度等問題。另外在移交方面存在的技術問題，使手機很容易在從一個基站的覆蓋區域進入另一個基站的覆蓋區域時和網絡失去聯系。由于第四代無線通信網絡的架構相當復雜，這一問題顯得格外突出。

3.容量受到限制

手機的速度會受到通信系統容量的限制，如系統容量有限，手機用戶越多，速度就越慢。據有關行家分析，4G手機會很難達到其理論速度。如果速度上不去，4G手機就要大打折。

4.市場難以消化

目前第三代技術仍然在緩慢地進入市場，對于第四代移動通信系統的接受還需要一個逐步過渡的過程。另外，如果4G通信因為系統或終端的短缺而導致延遲的話，那么5G的技術隨時都有可能威脅到4G的贏利計劃。

五、總結

本文首先簡要地闡述了什么是4G通信技術，通過其原理和幾個關鍵技術的解說，作了優勢和缺陷的簡要。每一樣新技術的出現都需要不斷的創新完善。我期待著4G通信技術給我們的生活帶來更大的變化和不一樣的精彩！

參考文獻

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[1]鄧永紅.4G通信技術綜述.數字通信世界，2005年02期。