淺析4G技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)

王文剛

摘 要：任何技術(shù)的發(fā)展都不是一蹴而就，都有一個(gè)發(fā)展的過(guò)程。為了迎合人們對(duì)通信更高要求的需要，4G技術(shù)得以應(yīng)運(yùn)而生?；诖朔N情況，本文以4G技術(shù)的發(fā)展及進(jìn)展作為本文內(nèi)容的切入點(diǎn)，并對(duì)4G技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了詳細(xì)地?cái)⑹觥?/p>

關(guān)鍵詞：4G技術(shù)；挑戰(zhàn)

一、技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案及進(jìn)展

（一）無(wú)限接入方式和多址方案。在CDMA、TDMA、FDMA以及OFDM等眾多的多址方式中，目前，4G技術(shù)采用的是OFDM的多址方式。這個(gè)多址方式主要是通過(guò)把需要傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)流分級(jí)為多個(gè)速率較低的、并行的子數(shù)據(jù)流，然后再將這些并行的子數(shù)據(jù)流調(diào)制到相互正交的子載波上，最后進(jìn)行合成，完成輸出的過(guò)程。而輸出的數(shù)據(jù)速率和串行數(shù)據(jù)流分解前的速率是一樣的。雖然OFDM這種多址方式有一些不足。比如，對(duì)相位和頻偏的噪聲就非常地敏感，同時(shí)，發(fā)送端放大器功率效率很低，以及與之適應(yīng)的調(diào)制技術(shù)提高了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度。但是，它的優(yōu)勢(shì)也非常的明顯，主要體現(xiàn)在，它促進(jìn)了頻譜利用效率的提高，而且，每個(gè)子載波使用的不同的調(diào)制方法，它還能降低頻率的選擇性衰落，更重要的是OFDM技術(shù)，它的抗窄干擾能力很強(qiáng)。可以說(shuō)OFDM這個(gè)方案已經(jīng)非常成熟，同時(shí)，在4G技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中也獲得了非常理想的結(jié)果。

4G在無(wú)線接入方式上，主要采用的是VSF-OFCDM的無(wú)線接入方式，VSF的意思是不可變的擴(kuò)頻因子，OFCDM的意思是不正交頻碼分和頻分的復(fù)用。 VSF-OFCDM這種無(wú)線接入方式，它屬于多載波CDMA，它的頻率可在所有小區(qū)里重復(fù)使用，并且不受多徑干擾的影響，非常有效地促進(jìn)了頻譜的利用率的提高。同時(shí)，它采用的是可變擴(kuò)頻因子方式，它可以通過(guò)對(duì)擴(kuò)頻因子進(jìn)行改變的方式來(lái)分別適用于密度較高的業(yè)務(wù)區(qū)和普通的業(yè)務(wù)區(qū)，現(xiàn)階段VSF-OFCDM無(wú)線接入方式已經(jīng)廣泛應(yīng)用于商用。

（二）編碼與調(diào)制。4G 移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的是非常高級(jí)的信道編碼方案。比如，LDPC、級(jí)連碼以及Turbo碼，保障了4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能。4G系統(tǒng)采用的是多載波調(diào)制技術(shù)，而4G系統(tǒng)的多載波調(diào)制技術(shù)采用的是正交頻分復(fù)用時(shí)分多址（OFDM-TDMA）和多載波碼分多址（MC-CDMA）這兩種形式。OFDM-TDMA采用的是高電平調(diào)制方式，而MC-CDMA采用的是QPSK調(diào)制方式。

（三）智能天線技術(shù)。以往的通信系統(tǒng)中采用的是定向天線和全向天線這兩種天線。全向天線主要是應(yīng)用于三百六十度覆蓋的小區(qū)，而定向天線則主要是應(yīng)用小區(qū)分裂后的部分覆蓋小區(qū)。同時(shí)，這兩種天線覆蓋區(qū)域的形狀都是不會(huì)變化的，相對(duì)于基站來(lái)說(shuō)，若是每一個(gè)移動(dòng)用戶的下行信號(hào)都是廣播式發(fā)送的，就會(huì)引起系統(tǒng)的干擾，并使系統(tǒng)容量呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。而智能天線，它主要是采用了空分多址的技術(shù)，這種技術(shù)主要是利用信號(hào)在傳輸方向上的差異性，對(duì)同碼道、同時(shí)隙或同頻率的信號(hào)加以區(qū)分，對(duì)所覆蓋的區(qū)域進(jìn)行信號(hào)的動(dòng)態(tài)性改變，并使主波束對(duì)準(zhǔn)用戶的方向，零陷對(duì)轉(zhuǎn)干擾信號(hào)的方向，并智能跟蹤用戶以及對(duì)環(huán)境變化進(jìn)行檢測(cè)，從而為用戶提供了優(yōu)質(zhì)的上行鏈路以及下行鏈路信號(hào)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)有效信號(hào)能夠準(zhǔn)確提取和抑制干擾的目的。由此可見(jiàn)，智能天線不經(jīng)能促進(jìn)系統(tǒng)容量的提高，同時(shí)，更適用于相對(duì)復(fù)雜電波傳播環(huán)境的移動(dòng)通信系統(tǒng)。和普通天線相比，在同等發(fā)射功率的條件下，智能天線發(fā)送的信號(hào)能夠傳播的更遠(yuǎn)，擴(kuò)大了覆蓋范圍，減少了基站的建設(shè)數(shù)量，使運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)成本實(shí)現(xiàn)了一定程度的降低。值得我們注意的是智能天線也使得通信系統(tǒng)的復(fù)雜度增加了很多，并且對(duì)元器件的性能也相應(yīng)地提出了更高的要求。

（四）軟件無(wú)線電（SDR）技術(shù)。4G系統(tǒng)的目標(biāo)就保證移動(dòng)的終端能夠適合各種類型的空中接口，以便在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游，同時(shí)還可以在不同業(yè)務(wù)類型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的個(gè)人通信。而4G系統(tǒng)的軟件無(wú)線電的基本思想就是把硬件作為通用的基本平臺(tái)，從而盡可能多地把無(wú)線或者個(gè)人通信的功能通過(guò)可編程的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，使它成為一種多工作模式、多工作頻段、多信號(hào)的傳輸與處理的無(wú)線電系統(tǒng)，也可以把它認(rèn)為是一種通過(guò)對(duì)軟件的運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)物理層對(duì)接的無(wú)線通信方式?？梢哉f(shuō)，軟件無(wú)線電的核心技術(shù)是通過(guò)頻帶的無(wú)線接收機(jī)來(lái)替代以前的窄帶接收機(jī)，并將寬帶數(shù)字/模擬、模擬/數(shù)字變換器去盡可能的和天線近距離接觸，來(lái)讓通信電臺(tái)的功能盡可能多地采用可編程軟件來(lái)帶接收機(jī)，并將寬帶的模擬/數(shù)字、數(shù)字/模擬變換器盡可能的靠近天線，從而通過(guò)盡可能地采用可編程軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)通信電臺(tái)的功能。

二、4G技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)

4G技術(shù)作為一種新型技術(shù)，具有較高的復(fù)雜性，這種技術(shù)不僅不要大量的電路系統(tǒng)和高性能芯片，對(duì)芯片的科技含量還有較高的要求。同時(shí)，4G的廣泛運(yùn)用受到來(lái)自市場(chǎng)壓力的影響。雖然4G在性能以及速度上優(yōu)于3G很多，但是，4G系統(tǒng)的應(yīng)用，必須要對(duì)以往的通信設(shè)施加以改造，增加了建設(shè)成本。

結(jié)束語(yǔ)：4G系統(tǒng)的運(yùn)用，對(duì)提高通訊質(zhì)量，提高人們的生活水平具有非常重大的意義。然而，技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)逐步完善的過(guò)程，雖然現(xiàn)在4G系統(tǒng)已成為通信領(lǐng)域里的主導(dǎo)技術(shù)，仍然還存在一些不足之處，可謂是機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。

參考文獻(xiàn)：

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