4G移動(dòng)通信傳輸關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

張朋

【摘 要】隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，3G技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足人們當(dāng)前的需求，4G技術(shù)的應(yīng)用表示著我國(guó)通信領(lǐng)域開(kāi)始朝著新的方向發(fā)展。4G技術(shù)相較于傳統(tǒng)的3G技術(shù)，無(wú)論是在傳輸速率還是傳輸質(zhì)量上，都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。論文主要論述了4G移動(dòng)通信傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

【Abstract】With the rapid development of information technology， 3G technology has been unable to meet people's current needs. The application of 4G technology indicates that China's communication field has begun to develop in a new direction. Compared with traditional 3G technology， 4G technology has obvious advantages in both transmission rate and transmission quality. This paper mainly discusses the key technologies and application advantages of 4G mobile communication transmission.

【關(guān)鍵詞】4G移動(dòng)通信；傳輸技術(shù)；應(yīng)用

【Keywords】 4G mobile communication； transmission technology； application

【中圖分類號(hào)】TN929.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）03-0178-02

1 引言

信息技術(shù)的高速發(fā)展推動(dòng)了4G業(yè)務(wù)的興起，和傳統(tǒng)的3G技術(shù)相比，4G技術(shù)在傳輸?shù)馁|(zhì)量和速度上都有了明顯的提升，當(dāng)前4G技術(shù)在人們的生活中應(yīng)用非常廣泛，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾糠帧?G技術(shù)在未來(lái)發(fā)展中將發(fā)揮非常重要的作用。4G技術(shù)的應(yīng)用主要是傳輸關(guān)鍵技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這也是本文研究的重要內(nèi)容，下面主要分析4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[1]。

2 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)各部分的主要功能

一般將4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為三部分，分別是物理層、中間環(huán)境層和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層。按照自上而下的順序，首先是物理層，物理層的功能主要是提供系統(tǒng)接入和路由選擇。中間是環(huán)境層，環(huán)境層的功能主要有地址變化、安全管理、即插即用、QOS映射和有源網(wǎng)絡(luò)等，通過(guò)中間層來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的“接口”部分。最后是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。由于物理層和中間環(huán)境層之間接口都是開(kāi)放的，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層是實(shí)現(xiàn)接口和系統(tǒng)結(jié)合，以便能夠提供更便捷的服務(wù)，同時(shí)還可以在多個(gè)頻帶上運(yùn)行，提供高數(shù)據(jù)傳輸率的無(wú)線服務(wù)。同時(shí)，這一服務(wù)還可以滿足多個(gè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)和終端，實(shí)現(xiàn)更大范圍的服務(wù)。

3 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 正交頻分復(fù)用技術(shù)

正交頻分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是各子載波相互正交，使擴(kuò)頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊，從而減小了子載波間的相互干擾。這種技術(shù)采用的無(wú)線傳輸?shù)哪Ｊ?，利用交頻分復(fù)用的特點(diǎn)，在對(duì)每個(gè)載波完成調(diào)制以后，為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，又采用了一種HomePlug技術(shù)，將信道劃分成多個(gè)子信道，每個(gè)子信道再分別進(jìn)行傳輸。這種傳輸方式有著比較明顯的特征：第一，頻譜的利用率較高，相比串行系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這一技術(shù)效率較高，有著明顯的優(yōu)勢(shì)；第二，抗衰弱能力較強(qiáng)，在信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中不會(huì)發(fā)生信號(hào)衰弱現(xiàn)象；第三，抗干擾能力強(qiáng)，這一技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)各載波之間的相互重疊，利用FFT的調(diào)制作用，實(shí)現(xiàn)可以波頻率的正交。由于各載波中心并沒(méi)有頻譜分量，因此在傳輸過(guò)程中實(shí)現(xiàn)正交載波是比較容易的。此外，這一技術(shù)的應(yīng)用可以不通過(guò)帶通濾波器，直接在基帶進(jìn)行處理，就可以避免濾波器的局限性，這也是使用正交頻分復(fù)用技術(shù)有別于其他系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)之一。

3.2 智能天線技術(shù)

現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展迅速，DSP芯片處理能力的不斷提高和芯片價(jià)格的不斷下降，由于智能天線能顯著提高系統(tǒng)的性能和容量，并增加了天線系統(tǒng)的靈活性，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用智能技術(shù)也越來(lái)越廣泛。智能天線技術(shù)可以明顯改善無(wú)線通信系統(tǒng)的性能，提升系統(tǒng)的容量，具體主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，提高頻譜利用率，使用智能天線技術(shù)替代普通天線可以提高頻譜利用率，在不建新站的基礎(chǔ)上盡可能地增加系統(tǒng)的容量，降低運(yùn)營(yíng)成本；第二，抑制干擾信號(hào)，智能天線可以將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，提高信號(hào)的輸出比，進(jìn)而提升系統(tǒng)的可靠性；第三，抗衰落，無(wú)線通信中存在的主要問(wèn)題是信號(hào)的衰落，普通天線會(huì)因?yàn)樾盘?hào)衰落問(wèn)題而造成信號(hào)的失真，而采用智能天線技術(shù)則可以較好地避免這一問(wèn)題，采用智能天線控制接收方向，可以降低信號(hào)衰落的影響，同時(shí)智能天線技術(shù)還可以用在分集中，減少衰落造成的影響；第四，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)定位，利用智能天線技術(shù)的基站可以獲得接收信號(hào)的空間特征矩陣，通過(guò)空間特征矩陣可以判斷信號(hào)的到達(dá)方向和信號(hào)功率估值，并且通過(guò)這一方法，可以將用戶終端定位到較小的區(qū)域內(nèi)。

3.3 軟件無(wú)線電技術(shù)

軟件無(wú)線電技術(shù)是利用軟件加載的方式，將標(biāo)準(zhǔn)化的硬件功能統(tǒng)一通過(guò)一個(gè)硬件平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線電通信，這是一種開(kāi)放式的新技術(shù)。在軟件無(wú)線電技術(shù)當(dāng)中使用A/D和D/A變換器時(shí)要盡量選擇離天線較近的位置，并且要盡可能多地應(yīng)用軟件來(lái)定義無(wú)線功能，這樣可以在很大程度上提升無(wú)線電的利用，各種功能和信號(hào)處理都可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在4G中應(yīng)用軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同時(shí)服務(wù)的功能。當(dāng)終端發(fā)生變化時(shí)，可根據(jù)終端系統(tǒng)的要求進(jìn)行重新配置，確保能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供各種多樣化的服務(wù)方式。由此，可以看出軟件無(wú)線電技術(shù)為終端系統(tǒng)也提供了很大的便利。

3.4 多用戶檢測(cè)技術(shù)

多用戶檢測(cè)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)消除代碼之間的相互干擾，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。多用戶檢測(cè)技術(shù)的原理主要是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)信道的占用并且將這些用戶或信號(hào)都作為有效信號(hào)，通過(guò)多個(gè)用戶的代碼、信號(hào)幅度等信息進(jìn)行聯(lián)合，用來(lái)檢測(cè)單一用戶的信號(hào)。也就是利用綜合信息處理手段，加深對(duì)信息的處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)信號(hào)的聯(lián)合檢測(cè)，這一技術(shù)是當(dāng)前4G技術(shù)中抗干擾性能最強(qiáng)的技術(shù)，能夠進(jìn)一步提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而改善系統(tǒng)的性能，提高使用效率。

4 4G移動(dòng)通信傳輸關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

和傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，4G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)比較突出，無(wú)論是在數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和速度上，還是在通話的質(zhì)量上。3G技術(shù)為人們提供了良好的無(wú)線通信環(huán)境，而4G技術(shù)的發(fā)展則將移動(dòng)通信推到新的發(fā)展領(lǐng)域中去。當(dāng)前人們的日常生活已經(jīng)離不開(kāi)4G技術(shù)了，4G技術(shù)相比于3G技術(shù)來(lái)說(shuō)，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，通信速度更快，根據(jù)相關(guān)專家的研究發(fā)現(xiàn)，4G通信技術(shù)中每個(gè)通道都將會(huì)占有100MHz的頻譜，這相當(dāng)于3G網(wǎng)絡(luò)的速度的20倍；第二，兼容性更好，使用4G通信技術(shù)可以提高各種資料的兼容性，尤其是在高速移動(dòng)情況下，需要傳輸?shù)馁Y料較多，兼容性是非常重要的一個(gè)因素，而4G技術(shù)的應(yīng)用則可以解決這一問(wèn)題；第三，可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，在漫游方面要求全球使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，若標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，在使用中會(huì)給用戶帶來(lái)極大的不便，而4G技術(shù)的應(yīng)用則很好地解決了這一問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接也是開(kāi)發(fā)4G技術(shù)的關(guān)鍵所在；第四，存儲(chǔ)容量更大，由于傳輸頻寬的增大，4G系統(tǒng)的資料存儲(chǔ)量將達(dá)到3G系統(tǒng)的10倍以上；第五，使用頻率更高，由于4G的運(yùn)行速度較快，在其他方面上相比3G來(lái)說(shuō)，也具有很大的優(yōu)勢(shì)，利用4G技術(shù)可以解決更多的問(wèn)題，并且速度較快，因此人們的使用頻率會(huì)更高；第六，費(fèi)用更加便宜，4G系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，靈活性強(qiáng)，使用起來(lái)更加便捷高效。而且4G技術(shù)是基于3G技術(shù)上開(kāi)發(fā)的，從費(fèi)用上來(lái)說(shuō)，由于只需要引入新的方法，耗費(fèi)的成本并不高，還能夠有效降低運(yùn)營(yíng)者和用戶的使用費(fèi)用。

5 結(jié)語(yǔ)

從以上4G移動(dòng)通信傳輸關(guān)鍵技術(shù)的研究中能夠發(fā)現(xiàn)，4G傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)比較明顯，操作簡(jiǎn)單，能夠提升系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，提高使用效率，而且隨著4G技術(shù)的深入研究，未來(lái)4G技術(shù)將應(yīng)用到更多領(lǐng)域當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)更大的突破，并且朝著智能終端的方向發(fā)展，開(kāi)拓新的發(fā)展領(lǐng)域，帶來(lái)更大的商機(jī)。4G技術(shù)的應(yīng)用前景是非?？捎^的。

【參考文獻(xiàn)】

【1】鄭開(kāi)健.4G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)分析及實(shí)踐應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2017（24）：147-148.