淺談4G通信的關鍵技術

許永智

摘 要：本文筆者先對4G通信做了簡要的介紹，進而深入研究分析了4G通信中的關鍵技術，以便人們能夠更加重視該技術，使其能夠充分發揮出其應有的價值，讓人們深刻感受到4G帶來的便利。

關鍵詞：4G通信；關鍵技術；智能天線；特點

1 4G通信的簡述

1.1 4G通信的定義

4G是第四代通訊技術的簡稱，G是generation（一代）的簡稱。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號上網快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。而在用戶最為關注的價格方面，4G與固定寬帶網絡在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據自身的需求確定所需的服務。

1.2 4G通信的特點

（1）傳輸速率更快。4G系統的目標速率對于大范圍高速移動用戶（250km/11）數據速率為2Mbi“s，對于中速移動用戶（60 knl，}1）數據速率為20Mbi魄，對于低速移動用戶（室內或步行者）數據速率為100Mbi洮；

（2）信道帶寬更寬。研究未來4G信道的帶寬將達到100MHz或更高，而3G網絡的帶寬在5～20MHz之間；

（3）系統容量更大。將采用新的網絡技術（如空分多址技術等）來極大地提高系統的容量，以滿足未來大信息量的需求；

（4）智能性更高。4G系統的智能性更高，它將能自適應地進行資源分配，處理變化的業務流和適應不同的信道環境，使得系統兼容性更高，4G網絡中的智能處理器將能夠處理節點故障或基站超載，4G通信終端設備的設計和操作也將智能化；

（5）實現更高質量的多媒體通信。4G系統能提供包括語音、數據、影像等無線多媒體通信服務，大量信息透過寬頻信道傳輸，讓用戶可以在任何時間、任何地點接入到系統中；

（6）業務的多樣性。在未來的全球通信中，人們所需的是多媒體通信，因此個人通信、信息系統、廣播和娛樂等各行業將會結合成一個整體，提供給用戶更廣泛的服務與應用。

2 4G移動通信技術的關鍵技術

2.1 OFDM

OFDM即正交頻分復用技術，實際上OFDM是MCM Mullti-CarrierModulation，多載波調制的一種，OFDM技術有很多優點：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（ISl）能力強。

2.2 智能天線（SA）與多人多出天線（MIMO）技術

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術，智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號，這種技術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接收和發射，同時通過基帶數字信號處理器，對各個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，目前智能天線的工作方式主要有兩種：全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。

2.3 編碼調制技術

LTE上行調制方式主要采用位移BPSK（π/2-shift BPSK），QPSK和16QAM，下行主要采用QPSK，16QAM和64QAM，上行采用位移BPSK技術可以進一步降低DFT-S-OFDM的峰均比，此外，可以通過頻域濾波、選擇性映射（SLM）、部分傳輸序列（PTS）等技術進一步降低系統峰均比，在信道編碼方面，LTE采用Turbo碼，Turbo碼采用了一種并行級聯的結構，將卷積碼和隨機交織器巧妙地結合在一起，實現了隨機編碼的思想，譯碼采用軟輸入軟輸出（SISO）迭帶譯碼算法，每個分量譯碼器都有三種不同類型的軟輸人：信息比特、校驗信息、先驗信息，各分量譯碼器之間插入交織器，構成迭代譯碼結構，使得譯碼器的輸出比特逼近最大似然。

2.4 軟件無線電技術

軟件無線電就是采用數字信號處理技術，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等等，即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協議部分全部由軟件編程來完成，軟件無線電的核心技術是用寬頻帶的無線接收機來代替原來的窄帶接收機，將寬帶模數變換器（A，D）及數模變換器（D，A）盡可能地靠近射頻天線，建立一個具有“A/D—DSP_D，A”模型的開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，從而使無線電的各種功能模塊盡可能多的采用可編程軟件來實現，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統?？傊?，軟件無線電是一種以現代通信理論為基礎、以數字信號處理為核心、以微電子技術為支持的基于數字信號處理（DSP）芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結構，在4G眾多關鍵技術中，軟件無線電技術是通向未來4G的橋梁，它不僅能降低開發風險，還更易于開發系列型產品，此外，它還減少了硅芯片的使用量，從而降低了運算器件的價格，其開放的結構也會允許多方運營的介入。

3 結論

隨著科學技術的不斷發展，現代通信時代已經步入4G時代，而且我國也已經頒發了4G牌照，因此，必須重視4G通信的中的關鍵技術，使其能夠更好地為人民服務。

[參考文獻]

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[2]張濤.淺談4G移動通信的關鍵技術與應用[期刊論文].《中國電子商務》.2013（21）.