淺談4G通信的關(guān)鍵技術(shù)

許永智

摘 要：本文筆者先對(duì)4G通信做了簡(jiǎn)要的介紹，進(jìn)而深入研究分析了4G通信中的關(guān)鍵技術(shù)，以便人們能夠更加重視該技術(shù)，使其能夠充分發(fā)揮出其應(yīng)有的價(jià)值，讓人們深刻感受到4G帶來(lái)的便利。

關(guān)鍵詞：4G通信；關(guān)鍵技術(shù)；智能天線；特點(diǎn)

1 4G通信的簡(jiǎn)述

1.1 4G通信的定義

4G是第四代通訊技術(shù)的簡(jiǎn)稱，G是generation（一代）的簡(jiǎn)稱。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng)，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。

1.2 4G通信的特點(diǎn)

（1）傳輸速率更快。4G系統(tǒng)的目標(biāo)速率對(duì)于大范圍高速移動(dòng)用戶（250km/11）數(shù)據(jù)速率為2Mbi“s，對(duì)于中速移動(dòng)用戶（60 knl，}1）數(shù)據(jù)速率為20Mbi魄，對(duì)于低速移動(dòng)用戶（室內(nèi)或步行者）數(shù)據(jù)速率為100Mbi洮；

（2）信道帶寬更寬。研究未來(lái)4G信道的帶寬將達(dá)到100MHz或更高，而3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬在5～20MHz之間；

（3）系統(tǒng)容量更大。將采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如空分多址技術(shù)等）來(lái)極大地提高系統(tǒng)的容量，以滿足未來(lái)大信息量的需求；

（4）智能性更高。4G系統(tǒng)的智能性更高，它將能自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配，處理變化的業(yè)務(wù)流和適應(yīng)不同的信道環(huán)境，使得系統(tǒng)兼容性更高，4G網(wǎng)絡(luò)中的智能處理器將能夠處理節(jié)點(diǎn)故障或基站超載，4G通信終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作也將智能化；

（5）實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信。4G系統(tǒng)能提供包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、影像等無(wú)線多媒體通信服務(wù)，大量信息透過(guò)寬頻信道傳輸，讓用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)接入到系統(tǒng)中；

（6）業(yè)務(wù)的多樣性。在未來(lái)的全球通信中，人們所需的是多媒體通信，因此個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂(lè)等各行業(yè)將會(huì)結(jié)合成一個(gè)整體，提供給用戶更廣泛的服務(wù)與應(yīng)用。

2 4G移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 OFDM

OFDM即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實(shí)際上OFDM是MCM Mullti-CarrierModulation，多載波調(diào)制的一種，OFDM技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)：可以消除或減小信號(hào)波形間的干擾，對(duì)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(shù)據(jù)傳輸；抗衰落能力強(qiáng)；抗碼間干擾（ISl）能力強(qiáng)。

2.2 智能天線（SA）與多人多出天線（MIMO）技術(shù)

智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)，智能天線成形波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量，其基本原理是在無(wú)線基站端使用天線陣和相干無(wú)線收發(fā)信機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的接收和發(fā)射，同時(shí)通過(guò)基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各個(gè)天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)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(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。

2.3 編碼調(diào)制技術(shù)

LTE上行調(diào)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(shù)可以進(jìn)一步降低DFT-S-OFDM的峰均比，此外，可以通過(guò)頻域?yàn)V波、選擇性映射（SLM）、部分傳輸序列（PTS）等技術(shù)進(jìn)一步降低系統(tǒng)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(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，將卷積碼和隨機(jī)交織器巧妙地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)編碼的思想，譯碼采用軟輸入軟輸出（SISO）迭帶譯碼算法，每個(gè)分量譯碼器都有三種不同類型的軟輸人：信息比特、校驗(yàn)信息、先驗(yàn)信息，各分量譯碼器之間插入交織器，構(gòu)成迭代譯碼結(jié)構(gòu)，使得譯碼器的輸出比特逼近最大似然。

2.4 軟件無(wú)線電技術(shù)

軟件無(wú)線電就是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來(lái)定義實(shí)現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等等，即整個(gè)無(wú)線電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來(lái)完成，軟件無(wú)線電的核心技術(shù)是用寬頻帶的無(wú)線接收機(jī)來(lái)代替原來(lái)的窄帶接收機(jī)，將寬帶模數(shù)變換器（A，D）及數(shù)模變換器（D，A）盡可能地靠近射頻天線，建立一個(gè)具有“A/D—DSP_D，A”模型的開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，從而使無(wú)線電的各種功能模塊盡可能多的采用可編程軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無(wú)線通信系統(tǒng)?？傊浖o(wú)線電是一種以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ)、以數(shù)字信號(hào)處理為核心、以微電子技術(shù)為支持的基于數(shù)字信號(hào)處理（DSP）芯片，以軟件為核心的嶄新的無(wú)線通信體系結(jié)構(gòu)，在4G眾多關(guān)鍵技術(shù)中，軟件無(wú)線電技術(shù)是通向未來(lái)4G的橋梁，它不僅能降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，還更易于開發(fā)系列型產(chǎn)品，此外，它還減少了硅芯片的使用量，從而降低了運(yùn)算器件的價(jià)格，其開放的結(jié)構(gòu)也會(huì)允許多方運(yùn)營(yíng)的介入。

3 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代通信時(shí)代已經(jīng)步入4G時(shí)代，而且我國(guó)也已經(jīng)頒發(fā)了4G牌照，因此，必須重視4G通信的中的關(guān)鍵技術(shù)，使其能夠更好地為人民服務(wù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]宋學(xué)培.淺談關(guān)于移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)[期刊論文].《城市建設(shè)理論研究（電子版）》.2011（26）.

[2]張濤.淺談4G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[期刊論文].《中國(guó)電子商務(wù)》.2013（21）.