分析4G移動通信核心技術

王麗

[摘 要]4G為第四代移動通信技術，4G集3G與Wlan于一體，并能夠快速傳輸數據以及高質量的音頻、視頻和圖像等。本文分析4G 移動通信的核心技術的優勢以及 4G 移動通信的核心技術創新，展望了4G移動通信的發展趨勢 。

[關鍵詞]4G；移動通信；核心技術

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.10.070

[中圖分類號]TN929.5 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2015）10-00-02

4G移動通信作為通信行業的方向標，其核心技術的掌握與創新能力的高低直接關系到市場競爭力。因此，相關企業在布局與完善3G移動通信的同時，一定要加大4G移動通信的投入力度，不斷提出與創新核心技術，利用“差異化”實現企業的高速發展。 4G移動通信是人類有史以來最復雜的技術系統。

1 4G 移動通信的核心技術的優勢

各種技術要點的齊頭并進與均衡利用，得4G通信技術較之傳統范圍內被認可的已經很先進的3G技術比較，使用優勢方面仍然是技高一籌。

首先，使用優勢在于極強的通信靈活性。由于建立在幾種突破性技術的基礎高度之上，4G通信技術不論在系統化方面還是使用頻率上，都較之傳統的通信設備都大大得以提高，方便了人與人之間的交流和個人生活中的使用。其次，主要體現在無與倫比的技術兼容性。TDMA、CDMA以及GSM等移動通信標準在4G領域內的兼收并蓄，使得這種技術能夠容納大量的技術設施，并可以完全達到使用的目標。最后，在實現業務多樣化的方面上，4G通信移動的技能同樣非比尋常。這種技術不僅包括個人通信、信息系統，而且還包括廣播娛樂等，可滿足不同客戶的不同需求。

2 4G 移動通信的核心技術創新

2.1 正交頻分復用技術（OFDM）

OFDM技術，在運用上主要指的是把信道進行有效劃分，從而構建若干個正交子信道，并把高速數據的信號進行轉換，形成并行式的低速子數據流來完成子信道的調制，實現其傳輸功能。

0FDM技術的性能較為顯著，主要體現在以下幾個方面。

（1）由于對頻譜的利用程度較高，在一般情況下，其頻譜比串行系統的運用效率高達一倍左右；

（2）在抗衰落上，其性能同樣顯著，主要利用到多子載波傳輸技術，有效強化了抵抗脈沖的噪聲，避免信道出現快衰落的問題；

（3）較為符合現代數據高速傳輸的需求，其在應用上，主要運用了自適應的調制機制，從而強化調制、信道以及加載算法等環節工作的有效性，提升信息傳輸的速率；

（4）在對碼間干擾的抵抗性能力顯著，主要通過循環前綴的辦法，強化抗碼間干擾的能力。

OFDM技術作為4G移動通信的核心技術之一，其有效結合分集、時空編碼、干擾、抑制信道間干擾以及智能天線等技術，不斷提升通信系統的運用性能。一般包括以下幾個類型：V-OFDM、W-OFDM、F-OFDM、MIMO-OFDM及多帶-OFDM。OFDM技術在運用的過程中，其各個載波屬于相互正交的形式。而對于每一個載波來說，在其符號時間內，都具備相關整個載波周期。另外，兩個相鄰載波的頻譜零點，都屬于重疊的狀態下，有效降低載波間所出現的干擾問題。因此，對于傳統FDMA技術來說，其對于頻帶的利用程度較高。

2.2 多輸入多輸出技術（MIMO）

MIMO技術主要是指對基站與移動終端，其設有多個天線實現工作，有利于4G系統空間在復用與分集上提升增益。其中，在空間復用層面上，一般是對接收端與發射端進行多副天線的利用，從而通過在空間傳播上的多徑分量實現對同一頻帶進行使用時，可以利用到多個子信道對信號進行傳輸發射，提升容量的使用效率。而在空間分集層面上，主要有發射形式與接收形式。MIMO技術在成熟應用后，在頻譜的利用上效率較高。而在空間分集上，其可以有效完善無線信道的使用性能，提升無線系統中的容量與覆蓋面積。該技術最大的特點是：可以大大提高頻譜的利用率，提高頻譜的運行效率，抗窄帶干擾能力和抗多徑干擾能力不斷的增強；能夠使各個子載波的聯合編碼抗拒衰落；同時，使用快速的算法，借助于IFFT以及FFT實現調制和解調，這樣最終來實現DSP技術應用。但是這種技術的缺點是：由于在信號的傳輸中，可能會增加自適應調制技術的難度，這樣就使得系統的效率會降低。

2.3 軟件無線電技術

軟件無線電技術，主要是指通過現代化的管理軟件實現對傳統無線通信的有效控制管理。而軟件無線電技術在應用的過程中，由于對硬件、軟件以及無線技術進行有效的有機結合，因此其系統功能較多且靈活。主要以硬件為構建平臺，利用計算機軟件編程技術對無線電臺中相關功能進行體現。而其功能軟件化后，由于現代通信的需求，對于以往在功能選擇上較為單一與靈活性較低的硬件電路一定要進行改良，特別是要降低對模擬信號的利用，在天線上實現數字化處理。該技術最大的特點是：它可以大大提高頻譜的利用率，提高頻譜的運行效率，抗窄帶干擾能力和抗多徑干擾能力不斷的增強；能夠使各個子載波的聯合編碼抗拒衰落；還有就是使用一種快速的算法，借助于IFFT以及FFT實現調制和解調，這樣最終來實現DSP技術應用。另外，對于結構選擇，軟件無線電技術主要利用到標準化與性能較高的開放結構，為往后硬件模塊的有效升級與擴展工作提高空間。

2.4 切換技術

切換技術，主要應用在移動終端對不同覆蓋區域的移動，保證通信業務具有連續性能，而在實際工作上主要是對信道進行改變，有效實現信道中的鏈路偵測、仲裁以及建立與斷開等操作工作，其屬于一個綜合性的技術利用內容。而切換技術作為現代蜂窩移動通信為用戶提供移動功能的一個基本基礎，其在4G移動通信的利用上，實現無縫與可靠漫游應用。切換技術在發生時機上，主要體現在移動終端可以對不同網絡進行有效接入、在不同基站上可以自由移動、而同一基站，但扇區與頻率不同時，同樣可以遷移以及跟隨信道變化對鏈路進行更新等。

目前，對切換技術進行控制的機制存在兩種形式，一是由智能化移動終端進行端口信號的強度和質量的檢測，由終端的軟件系統進行判決，主動發起和完成切換操作；二是由移動用戶臨近的基站監測各通信鏈路的信號狀態，交換網中心根據監測數據完成切換。在4G移動通信切換技術的利用上，DSP與軟件技術屬于較為常見且關鍵的部分，其在工作上具有明顯的高效性與智能化，可以有效提升系統在切換工作上的效率與質量。而對于第四代通信技術的應用，其核心技術就是前文所闡述的MIMO技術和OFDM技術的結合；同時，還利用時間、空間、頻率的分集技術。因此，系統的容量大大增加了，以及系統容量在增加頻譜的利用效率的同時，并且很好的對頻率選擇性衰弱情況進行了處理，最大程度的提高了第四代通信系統的性能。這樣重技術的結合，能夠使系統達到比較高的傳輸效率，并且能夠為增強無線系統對于噪音、干擾、多徑的容限等一些干擾性的因素，也滿足下一代無線傳輸的發展，為移動通信系統做出了重大的鋪墊作用。

3 4G移動通信技術的發展趨勢

在信息技術和通訊技術最為繁盛且最具規模市場的歐洲與亞太地區，4G移動通信新設備的發展已經實現了在市場效益上與3G技術旗鼓相當甚至大有超越前者的態勢。

3.1 技術功能拓展中的發展趨勢

在用戶識別技術、微微無線電接收器技術、交互干擾抑制技術等多功能技術的利用方面，4G移動通信技術在上述幾種技術的運用周旋中得心應手。這些技術的功能拓展，不僅僅降低了通信設備之間的相互干擾，而且最大程度上保證了信號的質量。

3.2 國際市場擴大中的發展趨勢

在技術系統全面化的貢獻方面，首選為日本，自從2001年開始，該技術研究過程以來，日本科學界在2005年就已經在4G研究和技術功能的構建方面初具規模并開始走動于國內市場之間。其次是美國，在研發以HMMX和DMMX為主打產業的通信技術方面再次突破傳統，獨樹一幟。我國雖然在4G技術的認知方面落后于日美，但如今遍布各地的3G技術已經不能滿足客戶需求的現狀與使用危機的層出迭見，客觀上卻也為4G技術的開發帶來了契機。所以，商界必然會抓住這個擴展新技術的有利契機，致使4G通信技術在中國市場中一樣具有良好的發展趨勢。

4 結 語

縱觀科技的發展歷程和國際間的科技競爭，不論是縱向參照的高度還是橫向比較的角度看，4G通信技術的發展潛力不可估量。4G移動通信技術以其自身的技術要點與使用優勢，征服了傳統的通信技術和新時代的人類社會，也將征服未來的科學世界。 綜上所述，要順利全面地實施4G通信，還可能遇到一些困難。首先，人們對未來的4G通信需求使它的通信傳輸速度將會極大提升，從理論上說最高可達到 100Mbit/s，但手機的速度將受到通信系統容量的限制，因此將很難達到其理論速度。其次，4G的發展還將面臨巨大的市場壓力。由于不同用戶對網絡的需求程度不同，用戶對當前網絡現狀的依賴性依然存在。

主要參考文獻

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