4G通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

【摘 要】目前，我國的4G通信系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了全面建設(shè)的階段，在系統(tǒng)建設(shè)過程中，各類技術(shù)的選擇對系統(tǒng)的性能、建設(shè)成本等方面存在較大的影響。本文對4G通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行了簡單的分析，并分析了4G通信網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)過程中所涉及的各類關(guān)鍵技術(shù)，希望能夠?yàn)槲覈?G通信工作的開展起到一定的引導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】移動通信技術(shù)；4G網(wǎng)絡(luò)；關(guān)鍵技術(shù)

1 4G通信系統(tǒng)的特點(diǎn)

目前，很多國家都在進(jìn)行4G通信技術(shù)的研發(fā)，我國的4G通信技術(shù)于2001年開始進(jìn)行研發(fā)，因?yàn)?G技術(shù)具有極強(qiáng)的前瞻性，企業(yè)所進(jìn)行的相關(guān)研究投入資金較少，因此，4G技術(shù)的研究仍然以政府為主導(dǎo)。4G通信技術(shù)相對于3G技術(shù)而言，具有許多突出的特點(diǎn)，下面進(jìn)行了具體分析。

1.1極強(qiáng)的兼容性

4G通信網(wǎng)絡(luò)具有高度的自適應(yīng)、自愈等特點(diǎn)，通過4G技術(shù)構(gòu)建的移動通信網(wǎng)絡(luò)具有良好的自組織性 、可伸縮性等特點(diǎn)，能夠適應(yīng)各類用戶以及不同環(huán)境對通信的要求。[1]同時(shí)，4G通信網(wǎng)絡(luò)還能夠平滑兼容3G、2G通信。另外，由于當(dāng)前4G通信技術(shù)只有FDD和TDD兩種模式，因此，移動設(shè)備在全球范圍內(nèi)能夠進(jìn)行無障礙漫游。

1.2更高的傳輸性能

4G技術(shù)融合了現(xiàn)有3G的增強(qiáng)技術(shù)，將3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和WLAN技術(shù)融為一體。相對于3G通信，4G通信的傳輸速率大大提高，從原有的幾Mbit/s提高到100Mbps/s左右的傳輸速率。4G通信系統(tǒng)所提供的通信新到也更寬，由當(dāng)前3G網(wǎng)絡(luò)的5-20MHz上升到100MHz，提供了極高的傳輸性能。

2 4G通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1OFDM技術(shù)

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是4G通信系統(tǒng)的核心技術(shù)，OFDM技術(shù)是一種多載波調(diào)制技術(shù)，它通過對信道進(jìn)行分割而得到多個(gè)正交子信道，從而利用多個(gè)正交子信道將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成多個(gè)子數(shù)據(jù)流進(jìn)行并行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)對信號的調(diào)制和傳輸。[2]OFDM技術(shù)具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢，比如頻譜利用率較串行系統(tǒng)高出約1倍左右、對脈沖噪音及信道快速衰落具有極強(qiáng)的抵抗能力等特點(diǎn)，因此收到了各界的廣泛關(guān)注。當(dāng)然，目前OFDM技術(shù)仍然存在功率效率較低以及系統(tǒng)復(fù)雜程度較高等缺點(diǎn)。

2.2智能天線技術(shù)

智能天線技術(shù)室一種以自適應(yīng)天線原理所實(shí)現(xiàn)的移動通信技術(shù)，通常情況下，智能天線由多組獨(dú)立存在的天線組成一個(gè)天線陣列，通過利用空分多址技術(shù)以及數(shù)字信號處理的方法，產(chǎn)生空間定向波束，這種波束能夠?qū)μ炀€的主波束產(chǎn)生影響，使主波束與用戶的信號方向一致，旁瓣與鄰瓣會與干擾信號的方向一致，從而實(shí)現(xiàn)對信號干擾的抑制。智能天線系統(tǒng)除了天線陣列之外，還包括波束所形成的網(wǎng)絡(luò)和算法兩個(gè)部分，它能夠通過利用合適的算法使各天線單元信號的幅度與相位始終保持在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，從而增強(qiáng)有用信號的功率，成型波束還能夠在空間域內(nèi)對信號之間的干擾產(chǎn)生較強(qiáng)的抑制作用，并且能夠增加通信系統(tǒng)的總體容量。

2.3軟件無線電技術(shù)

軟件無線電技術(shù)通過利用通用型平臺可以將模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件功能單元以軟件的形式進(jìn)行加載并實(shí)現(xiàn)各類無線電通信系統(tǒng)的開放式結(jié)構(gòu)，這種開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠使不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的對接更加平滑，提高了系統(tǒng)的兼容性。[3]針對4G系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)過于復(fù)雜的問題，大量的專家建議將軟件無線電技術(shù)引入到4G通信系統(tǒng)中，這樣可以有效降低系統(tǒng)軟件的復(fù)雜程度。軟件無線電技術(shù)的核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的處理，它是最近發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)。通過在4G通信系統(tǒng)中應(yīng)用軟件無線電技術(shù)，可以提高4G通信系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，并使得系統(tǒng)的開發(fā)難度以及開發(fā)成本大大降低，對4G通信系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.4多用戶檢測技術(shù)

多用戶檢測技術(shù)是一種對各類信息和信號進(jìn)行綜合利用的處理技術(shù)，它能夠?qū)⑼恍碌街械乃杏脩艋蛘卟糠钟脩舻男盘柖甲鳛橛杏眯盘栠M(jìn)行利用，從而達(dá)到對多用戶信號的聯(lián)合檢測。通過多用戶檢測技術(shù)的應(yīng)用，可以提高4G系統(tǒng)的總體容量。多用戶檢測技術(shù)在傳統(tǒng)檢測的技術(shù)上，通過對造成多址干擾的全部用戶的信號進(jìn)行檢測，使信號的抗干擾以及抗遠(yuǎn)近效應(yīng)的性能大幅度提高，降低了系統(tǒng)的功率控制精度。

2.5基于IPV6的核心網(wǎng)

4G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)?；贗P的核心網(wǎng)能夠提供不同終端之間的IP服務(wù)，并且能夠兼容現(xiàn)有的核心網(wǎng)及PSTN網(wǎng)。同時(shí)，基于IP的核心網(wǎng)具有極高的開放性，可以允許各類空中接口接入到網(wǎng)絡(luò)中。目前，由于IPV4的地址長度為32bit，其IP地址的資源分配即將耗盡，而IPV6具有長達(dá)128bit的地址空間，能夠有效解決現(xiàn)有IP地址資源不夠分配的問題，也使得組網(wǎng)方式更加的靈活高效?；贗P的核心網(wǎng)能夠?qū)ΜF(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低成本集成，因此可以有效降低整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建的成本，同時(shí)也能夠?qū)Χ喾N不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無縫連接，因此，在進(jìn)行4G通信系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)時(shí)具有極大的靈活性，不需要考慮無線接入的具體形式，可以使4G系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理，也更加易用。

3 4G系統(tǒng)發(fā)展的困境與展望

從當(dāng)前的市場需求來看，4G系統(tǒng)相比3G系統(tǒng)具有較大的技術(shù)優(yōu)勢，但是要想實(shí)現(xiàn)4G信號的全面覆蓋，需要涉及到大量的建設(shè)和改造，必然會面臨極大的困難，這也在一定程度上對4G系統(tǒng)的全面覆蓋產(chǎn)生了影響。另外，從技術(shù)層面來看，4G技術(shù)目前已經(jīng)趨于成熟，但是其中還存在一定的問題，比如資源的消耗、系統(tǒng)過于復(fù)雜，這些問題增加了4G系統(tǒng)在后期運(yùn)營和管理上的難度。雖然上述問題對4G系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展產(chǎn)生了制約，但是4G系統(tǒng)的的全面發(fā)展仍然是不可抵擋的，4G通信已經(jīng)成為當(dāng)代移動通信技術(shù)發(fā)展的主流方向。目前，我國已經(jīng)在各地區(qū)推廣4G通信服務(wù)，融合現(xiàn)有各種無線接入技術(shù)的4G系統(tǒng)將為社會生產(chǎn)和生活提供更大的便利，4G技術(shù)的發(fā)展對推動現(xiàn)代社會的進(jìn)步具有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張洋祥.第四代（4G）移動通信技術(shù)研究[J].軟件導(dǎo)刊，2009（6）：3-5.

[2]趙海寧，劉瀟，萬華蕓.軟件無線電技術(shù)在4G系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].通信世界，2009（29）：16.

[3]姚巧鴿，周原.4G 技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其面臨的挑戰(zhàn)[J].天中學(xué)刊，2007（2）：50-52.