分析4G移動通信核心技術(shù)

王 麗

（遼寧中移通信技術(shù)工程有限公司，沈陽 110044）

4G移動通信作為通信行業(yè)的方向標(biāo)，其核心技術(shù)的掌握與創(chuàng)新能力的高低直接關(guān)系到市場競爭力。因此，相關(guān)企業(yè)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(chuàng)新核心技術(shù)，利用“差異化”實現(xiàn)企業(yè)的高速發(fā)展。 4G移動通信是人類有史以來最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)。

1 4G 移動通信的核心技術(shù)的優(yōu)勢

各種技術(shù)要點的齊頭并進(jìn)與均衡利用，得4G通信技術(shù)較之傳統(tǒng)范圍內(nèi)被認(rèn)可的已經(jīng)很先進(jìn)的3G技術(shù)比較，使用優(yōu)勢方面仍然是技高一籌。

首先，使用優(yōu)勢在于極強的通信靈活性。由于建立在幾種突破性技術(shù)的基礎(chǔ)高度之上，4G通信技術(shù)不論在系統(tǒng)化方面還是使用頻率上，都較之傳統(tǒng)的通信設(shè)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(xiàn)在無與倫比的技術(shù)兼容性。TDMA、CDMA以及GSM等移動通信標(biāo)準(zhǔn)在4G領(lǐng)域內(nèi)的兼收并蓄，使得這種技術(shù)能夠容納大量的技術(shù)設(shè)施，并可以完全達(dá)到使用的目標(biāo)。最后，在實現(xiàn)業(yè)務(wù)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(shù)不僅包括個人通信、信息系統(tǒng)，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(shù)創(chuàng)新

2.1 正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）

OFDM技術(shù)，在運用上主要指的是把信道進(jìn)行有效劃分，從而構(gòu)建若干個正交子信道，并把高速數(shù)據(jù)的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成并行式的低速子數(shù)據(jù)流來完成子信道的調(diào)制，實現(xiàn)其傳輸功能。

0FDM技術(shù)的性能較為顯著，主要體現(xiàn)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(tǒng)的運用效率高達(dá)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(shù)，有效強化了抵抗脈沖的噪聲，避免信道出現(xiàn)快衰落的問題；

（3）較為符合現(xiàn)代數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)男枨?，其在?yīng)用上，主要運用了自適應(yīng)的調(diào)制機制，從而強化調(diào)制、信道以及加載算法等環(huán)節(jié)工作的有效性，提升信息傳輸?shù)乃俾剩?/p>

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

OFDM技術(shù)作為4G移動通信的核心技術(shù)之一，其有效結(jié)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(shù)，不斷提升通信系統(tǒng)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(shù)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(nèi)，都具備相關(guān)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(tài)下，有效降低載波間所出現(xiàn)的干擾問題。因此，對于傳統(tǒng)FDMA技術(shù)來說，其對于頻帶的利用程度較高。

2.2 多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）

MIMO技術(shù)主要是指對基站與移動終端，其設(shè)有多個天線實現(xiàn)工作，有利于4G系統(tǒng)空間在復(fù)用與分集上提升增益。其中，在空間復(fù)用層面上，一般是對接收端與發(fā)射端進(jìn)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(xiàn)對同一頻帶進(jìn)行使用時，可以利用到多個子信道對信號進(jìn)行傳輸發(fā)射，提升容量的使用效率。而在空間分集層面上，主要有發(fā)射形式與接收形式。MIMO技術(shù)在成熟應(yīng)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(tǒng)中的容量與覆蓋面積。該技術(shù)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(lián)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(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，這樣最終來實現(xiàn)DSP技術(shù)應(yīng)用。但是這種技術(shù)的缺點是：由于在信號的傳輸中，可能會增加自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)的難度，這樣就使得系統(tǒng)的效率會降低。

2.3 軟件無線電技術(shù)

軟件無線電技術(shù)，主要是指通過現(xiàn)代化的管理軟件實現(xiàn)對傳統(tǒng)無線通信的有效控制管理。而軟件無線電技術(shù)在應(yīng)用的過程中，由于對硬件、軟件以及無線技術(shù)進(jìn)行有效的有機結(jié)合，因此其系統(tǒng)功能較多且靈活。主要以硬件為構(gòu)建平臺，利用計算機軟件編程技術(shù)對無線電臺中相關(guān)功能進(jìn)行體現(xiàn)。而其功能軟件化后，由于現(xiàn)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(jìn)行改良，特別是要降低對模擬信號的利用，在天線上實現(xiàn)數(shù)字化處理。該技術(shù)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(lián)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(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，這樣最終來實現(xiàn)DSP技術(shù)應(yīng)用。另外，對于結(jié)構(gòu)選擇，軟件無線電技術(shù)主要利用到標(biāo)準(zhǔn)化與性能較高的開放結(jié)構(gòu)，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(shù)

切換技術(shù)，主要應(yīng)用在移動終端對不同覆蓋區(qū)域的移動，保證通信業(yè)務(wù)具有連續(xù)性能，而在實際工作上主要是對信道進(jìn)行改變，有效實現(xiàn)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(shù)利用內(nèi)容。而切換技術(shù)作為現(xiàn)代蜂窩移動通信為用戶提供移動功能的一個基本基礎(chǔ)，其在4G移動通信的利用上，實現(xiàn)無縫與可靠漫游應(yīng)用。切換技術(shù)在發(fā)生時機上，主要體現(xiàn)在移動終端可以對不同網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(qū)與頻率不同時，同樣可以遷移以及跟隨信道變化對鏈路進(jìn)行更新等。

目前，對切換技術(shù)進(jìn)行控制的機制存在兩種形式，一是由智能化移動終端進(jìn)行端口信號的強度和質(zhì)量的檢測，由終端的軟件系統(tǒng)進(jìn)行判決，主動發(fā)起和完成切換操作；二是由移動用戶臨近的基站監(jiān)測各通信鏈路的信號狀態(tài)，交換網(wǎng)中心根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)完成切換。在4G移動通信切換技術(shù)的利用上，DSP與軟件技術(shù)屬于較為常見且關(guān)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(tǒng)在切換工作上的效率與質(zhì)量。而對于第四代通信技術(shù)的應(yīng)用，其核心技術(shù)就是前文所闡述的MIMO技術(shù)和OFDM技術(shù)的結(jié)合；同時，還利用時間、空間、頻率的分集技術(shù)。因此，系統(tǒng)的容量大大增加了，以及系統(tǒng)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(jìn)行了處理，最大程度的提高了第四代通信系統(tǒng)的性能。這樣重技術(shù)的結(jié)合，能夠使系統(tǒng)達(dá)到比較高的傳輸效率，并且能夠為增強無線系統(tǒng)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?shù)陌l(fā)展，為移動通信系統(tǒng)做出了重大的鋪墊作用。

3 4G移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

在信息技術(shù)和通訊技術(shù)最為繁盛且最具規(guī)模市場的歐洲與亞太地區(qū)，4G移動通信新設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)實現(xiàn)了在市場效益上與3G技術(shù)旗鼓相當(dāng)甚至大有超越前者的態(tài)勢。

3.1 技術(shù)功能拓展中的發(fā)展趨勢

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

3.2 國際市場擴大中的發(fā)展趨勢

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

4 結(jié) 語

縱觀科技的發(fā)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(shù)的發(fā)展?jié)摿Σ豢晒懒俊?G移動通信技術(shù)以其自身的技術(shù)要點與使用優(yōu)勢，征服了傳統(tǒng)的通信技術(shù)和新時代的人類社會，也將征服未來的科學(xué)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(dá)到 100Mbit/s，但手機的速度將受到通信系統(tǒng)容量的限制，因此將很難達(dá)到其理論速度。其次，4G的發(fā)展還將面臨巨大的市場壓力。由于不同用戶對網(wǎng)絡(luò)的需求程度不同，用戶對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀的依賴性依然存在。

［1］劉婷婷,方華麗.淺談4G移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展［J］.科技信息,2013(9):298.

［2］ 趙華.淺析4G移動通信的關(guān)鍵技術(shù)［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2013(7):36.

［3］施盛建.4G移動通信技術(shù)的特點分析與實踐研究［J］.信息通信,2014(1):231-232.