淺析4G移動(dòng)通信技術(shù)優(yōu)劣

李艷麗

引言：目前相互兼容移動(dòng)通信技術(shù)的第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)（4G）已在業(yè)界啟動(dòng)。4G通信與3G通信相比，在技術(shù)和應(yīng)用上有質(zhì)的飛躍。本文通過4G通信技術(shù)的各層次的技術(shù)淺析4G技術(shù)的優(yōu)劣。

所謂4G技術(shù)是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱，4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號(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)于無線服務(wù)的要求。4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)，它的優(yōu)越性很明顯。

一、4G通信技術(shù)概述

4G移動(dòng)通信技術(shù)的傳輸速率更快，與3G移動(dòng)通信相比，4G移動(dòng)通信的傳輸數(shù)據(jù)在理論上要提高近50倍。其次，4G移動(dòng)通信技術(shù)具有集約化的優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和接入方式具有系統(tǒng)優(yōu)化的功能，方便實(shí)現(xiàn)切換。4G移動(dòng)通信技術(shù)具有多網(wǎng)絡(luò)融合優(yōu)勢(shì)，不但整合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，還能對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)真正的大網(wǎng)絡(luò)。最后，4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)高清音質(zhì)、圖像、信息的傳遞，還能具抗干擾性，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信的安全性和保密性。

二、4G移動(dòng)通信技術(shù)原理和關(guān)鍵技術(shù)

（一）OFDM

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交頻分復(fù)用技術(shù),實(shí)際上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多載波調(diào)制的一種。其主要原理是:將待傳輸?shù)母咚俅袛?shù)據(jù)經(jīng)串并變換, 變成在子信道上并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)流, 再用相互正交的載波進(jìn)行調(diào)制, 然后疊加一起發(fā)送。 接收端用相干載波進(jìn)行相干接收, 再經(jīng)并串變換恢復(fù)為原高速數(shù)據(jù)?？梢韵驕p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(ISI)能力強(qiáng)。

（二）軟件無線電

軟件無線電的基本思想是把盡可能多的無線及個(gè)人通信功能通過可編程軟件來實(shí)現(xiàn)，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號(hào)傳輸與處理的無線電系統(tǒng)。也可以說，是一種用軟件來實(shí)現(xiàn)物理層連接的無線通信方式。

（三）智能天線技術(shù)(SA)

智能天線定義為波束間沒有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線。智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能,被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾,增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào),既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機(jī)來實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的收發(fā),同時(shí),通過基帶數(shù)字信號(hào)處理器,對(duì)各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。

（四）多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)

MIMO技術(shù)是指利用多發(fā)射、多接收天線進(jìn)行空間分集的技術(shù)，它采用的是分立式多天線，能夠有效地將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經(jīng)證明，當(dāng)不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關(guān)時(shí)，MIMO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量、提高傳輸質(zhì)量的空間分集技術(shù)。

（五）基于IP的核心網(wǎng)

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個(gè)基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無線接入方案,能提供端到端的IP業(yè)務(wù),能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu),能允許各種空中接口接入核心網(wǎng);同時(shí)核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容,因此在設(shè)計(jì)核心網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有很大的靈活性,不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。

三、4G通信技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)與缺陷

如果說2G、3G通信對(duì)于人類信息化的發(fā)展是微不足道的話，那么4G通信卻給了人們真正的溝通自由，并徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞缴踔辽鐣?huì)形態(tài)。但每一樣新事物都必將伴隨著其優(yōu)勢(shì)與缺陷出現(xiàn)。

（一）優(yōu)勢(shì)

1.網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬

第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)可以達(dá)到10Mbps至20Mbps速度傳輸無線信息。每個(gè)4G信道約占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA 3G網(wǎng)路的10-20倍。

2.智能性能更高

第四代移動(dòng)通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)于4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化，例如對(duì)菜單和滾動(dòng)操作的依賴程度會(huì)大大降低，更重要的4G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)許多難以想象的功能。

3.通信更加靈活

未來4G手機(jī)應(yīng)該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機(jī)從外觀和式樣上，會(huì)有更驚人的突破；未來的4G通信使人們不僅可以隨時(shí)隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像。

4.提供各種增值服務(wù)

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)以正交多任務(wù)分頻技術(shù)(OFDM)最受矚目，利用這種技術(shù)人們可以實(shí)現(xiàn)例如無線區(qū)域環(huán)路(WLL)、數(shù)字音訊廣播(DAB)等方面的無線通信增殖服務(wù)

5.實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信

4G通信能滿足第三代移動(dòng)通信尚不能達(dá)到的在覆蓋范圍、通信質(zhì)量、造價(jià)上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要，4G通信系統(tǒng)提供的無線多媒體通信服務(wù)包括語音、數(shù)據(jù)、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去。

（二）缺陷

1.標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一

開發(fā)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)必須首先解決通信制式等需要全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化問題，而這卻涉及到世界各大通信廠商的自身利益而難以統(tǒng)一。

2.技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)

據(jù)研究這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)人員而言，要實(shí)現(xiàn)4G通信的下載速度還面臨著一系列技術(shù)問題。例如，如何保證樓區(qū)、山區(qū)，及其它有障礙物等易受影響地區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度等問題。另外在移交方面存在的技術(shù)問題，使手機(jī)很容易在從一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域時(shí)和網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系。由于第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，這一問題顯得格外突出。

3.容量受到限制

手機(jī)的速度會(huì)受到通信系統(tǒng)容量的限制，如系統(tǒng)容量有限，手機(jī)用戶越多，速度就越慢。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)會(huì)很難達(dá)到其理論速度。如果速度上不去，4G手機(jī)就要大打折。

4.市場(chǎng)難以消化

目前第三代技術(shù)仍然在緩慢地進(jìn)入市場(chǎng)，對(duì)于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的接受還需要一個(gè)逐步過渡的過程。另外，如果4G通信因?yàn)橄到y(tǒng)或終端的短缺而導(dǎo)致延遲的話，那么5G的技術(shù)隨時(shí)都有可能威脅到4G的贏利計(jì)劃。

五、總結(jié)

本文首先簡(jiǎn)要地闡述了什么是4G通信技術(shù)，通過其原理和幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的解說，作了優(yōu)勢(shì)和缺陷的簡(jiǎn)要。每一樣新技術(shù)的出現(xiàn)都需要不斷的創(chuàng)新完善。我期待著4G通信技術(shù)給我們的生活帶來更大的變化和不一樣的精彩！

參考文獻(xiàn)

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[1]鄧永紅.4G通信技術(shù)綜述.數(shù)字通信世界，2005年02期。