4G通信技術(shù)應用的研究

任鵬星

引言：從介紹第四代移動通信基本概念入手，著重研究了可能采用的OFDM、軟件無線電、智能天線、MIMO、基于IP的核心網(wǎng)技術(shù)，這些都是通信技術(shù)在實際當中的應用。通過對4G通信技術(shù)主要優(yōu)勢的分析，探討了4G的基本特征，將為4G帶來的更為廣闊的應用領(lǐng)域和市場。

一、4G通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

4G通信技術(shù)的應用已經(jīng)表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢，在未來的發(fā)展過程中，4G通信技術(shù)勢必能夠完全取代2G、3G通信技術(shù)，成為移動通信發(fā)展的主導型技術(shù)。具體而言，4G通信技術(shù)具備很多發(fā)展優(yōu)勢，4G網(wǎng)絡表現(xiàn)出的最大優(yōu)勢在于其具備的無線通信速度，根據(jù)研究者預測，在未來，4G通信系統(tǒng)中的無線傳輸速度可以達到10M-20Mbps，如果是起峰值的傳輸速度則可能達到更高的點，由此為人們應用無線網(wǎng)絡提供了較大的便捷。同時，隨著4G通信技術(shù)的推廣使用，其所表現(xiàn)出的通信網(wǎng)絡及終端智能化也不斷升高，這不僅體現(xiàn)在通信終端的設計及操作智能化，同時在體現(xiàn)在網(wǎng)絡設備功能的智能化，如根據(jù)用戶的環(huán)境、時間及其他因素不同，可以通過網(wǎng)絡設備終端，為用戶提供個性化的服務。

其次，4G網(wǎng)絡支持的手機已經(jīng)不再是簡單的電話，其能夠提供更加可靠的語音數(shù)據(jù)服務，方便人們的語音通話，而在設計及功能方面則有著更大的突破，也就是能夠做成任何可以想象的形狀。以其諸多優(yōu)勢，4G用戶市場會不斷擴大。它的實際價值也會不斷升高，這主要是由于其所具備的網(wǎng)絡優(yōu)勢是傳統(tǒng)移動通信技術(shù)所不能達到的，因此，未來的4G通信技術(shù)發(fā)展必然會呈現(xiàn)出多頻段、多模式及多業(yè)務應用的局面，而且實現(xiàn)完全的智能化，隨之而來的是越來越廣泛的用戶市場，并帶來巨大的經(jīng)濟效益。

二、4G通信技術(shù)的主要內(nèi)容

4G通信也就是第四代移動通信，當前，對于4G通信技術(shù)的涵義、國際標準、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)都已經(jīng)基本確定，無論如何認定，其中的一點不可否認，4G通信技術(shù)要遠遠強大于3G通信技術(shù)，并創(chuàng)造出更加完美的無線世界，由此為眾多消費者提供更加可靠的局域網(wǎng)信息系統(tǒng)，此外，對于4G通信技術(shù)的應用，能夠促進電話用戶以無線及三維空間的方式實現(xiàn)虛擬連接，從而提供相應的虛擬網(wǎng)絡供人們使用。4G通信技術(shù)的功能強大，能夠在廣泛的區(qū)域內(nèi)推廣使用，這已經(jīng)成為未來通信網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展的一個趨勢。

目前的4G系統(tǒng)仍處于研究的起步階段，但有網(wǎng)絡融合的趨勢。在4G通信技術(shù)中，關(guān)鍵技術(shù)有OFDM、軟件無線等，下面對其中重要的幾個部分進行了討論。

（1）正交頻分復用技術(shù)（OFMD）

此項技術(shù)是4G通信技術(shù)中最重要的一項技術(shù)，在無線傳輸中得到了廣泛應用，此項技術(shù)的應用主要是將通信信道劃分成多個子信道，并對子信道的子波進行調(diào)制處理，然后進行傳輸，從而保證信道的頻率選擇性，而且確保每一個子信道都能夠保持平坦。通過子信道實現(xiàn)窄寬的傳輸，在此過程中能夠保證信號帶寬比信道帶寬小，從而對信號波形之間產(chǎn)生的干擾起到有效的抑制作用。此外，此項技術(shù)的應用也在很大程度上客服了數(shù)據(jù)傳輸干擾的難題，大大提升了系統(tǒng)傳輸頻率，并簡化了硬件結(jié)構(gòu)，有利于網(wǎng)絡傳輸速度的加快。

（2）軟件無線電技術(shù)

此種技術(shù)又被稱為SDR技術(shù)，可以對現(xiàn)代化的數(shù)字信號技術(shù)進行有效利用，結(jié)合可編程平臺，根據(jù)軟件定義無線平臺的功能。在軟件無線電技術(shù)中，可以采用的技術(shù)包括可編程器件、信號處理技術(shù)、數(shù)字信號處理等，同時，通過應用軟件無線電技術(shù)，還能夠確保通信系統(tǒng)中各種功能的實現(xiàn)，如軟件可編程、硬件設備重復利用等，以減少資源浪費。

（3）智能天線技術(shù)

此項技術(shù)又被稱為自適應天線陣列。最初，此項技術(shù)主要應用在雷達、聲鈉等軍事領(lǐng)域，主要是為了實現(xiàn)空間濾波及定位，在此項技術(shù)體系中，通過應用空分多址技術(shù)，實現(xiàn)信號傳輸差別處理，并準確區(qū)分系統(tǒng)中的同頻率或同碼道信號，以對信號覆蓋區(qū)域產(chǎn)生動態(tài)控制，及時將主波束轉(zhuǎn)移至用戶的所在方向，確保用戶應用網(wǎng)絡的可靠性及安全性。通過對信號干擾進行控制，并跟蹤用戶及其所處環(huán)境，能夠時刻了解用戶所在網(wǎng)絡的具體情況，從而為入網(wǎng)用戶提供質(zhì)量較高的鏈路，以加強對干擾信號的抑制作用，并最大限度的提取可應用信號，確保用戶網(wǎng)絡的可利用性。

三、4G通信技術(shù)的主要特點

（1）更高的儲存容量

由于傳輸頻寬增大，因此資料儲存容量至少需求為譜或射頻信號分析儀、網(wǎng)絡分析儀等。隨著射頻技術(shù)的發(fā)3G系統(tǒng)的10倍以上。

（2）高度智慧化網(wǎng)路系統(tǒng)

4G網(wǎng)路系統(tǒng)能隨狀況自行調(diào)整，具備良好的彈性以滿足不同環(huán)境與不同用戶的通信需求。通信的終端設備的設計和操作更加智能化，以滿足用戶將來更多的功能需求。

（3）更高相容性

4G通信技術(shù)使用戶在移動中，特別是高速移動情況下能順利使用通信系統(tǒng)，傳送高速多媒體資料等。必須具備向下兼容、開放界面、全球漫游、與網(wǎng)路互聯(lián)、多元端應用等，并能從3G通信技術(shù)平穩(wěn)過渡至4G。

（4）頻率使用效率更高

4G對無線頻率使用的有效性，可以讓更多的人用與以前相同數(shù)量的無線頻譜做更多的事情，而且做這些事情的時候速度更快。

（5）整合性的便利服務

4G系統(tǒng)將個人通信、信息傳輸、廣播服務與多媒體娛樂等各項應用整合，提供更為廣泛、便利、安全與個性化的服務。4G手機可相當一臺小型電腦，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋等任何一件物品都有可能成為4G終端。利用4G通信技術(shù)可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像、地圖，可以實現(xiàn)例如無線區(qū)域環(huán)路（WLL）、數(shù)字視頻廣播（DVB）、數(shù)字音訊廣播（DAB）等方面的無線通信增殖服務。

（6）通信費用更加便宜

4G通信利用高靈活性的系統(tǒng)操作，使通信部署起來更容易和便捷。在建設4G通信網(wǎng)絡系統(tǒng)時，通信營運商可直接在3G通信網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施之上，采用逐步引入的方法，有效地降低運營者和用戶的費用。

四、結(jié)束語

隨著4G通信技術(shù)研究的深入，許多國家和地區(qū)正在積5、頻率使用效率更高極參與第四代移動通信技術(shù)標準的研究制定工作。對4G通4G對無線頻率使用的有效性，可以讓更多的人用與信系統(tǒng)中可能采用的關(guān)鍵技術(shù)還有待取得突破。4G通信技術(shù)的萌芽及廣泛應用不僅為人們提供了更快速的網(wǎng)絡服務，同時不斷拓展應用市場，形成更加龐大的受眾群體，其在表現(xiàn)出光明發(fā)展前景的同時，也能夠創(chuàng)造出更大的市場價值，為人們帶來更多的經(jīng)濟效益，因此加強4G通信技術(shù)研究具有重要意義，這也是未來我國市場經(jīng)濟發(fā)展應當重視的一個版塊，以實現(xiàn)移動通信技術(shù)的不斷進步。

參考文獻

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（作者單位：廣東省電信工程有限公司）