4G通信技術(shù)的關(guān)鍵問題及發(fā)展

時偉

摘 要：隨著國民經(jīng)濟和科技水平的不斷進步，我國的通信技術(shù)發(fā)展速度也不斷加快。一種新型的順應(yīng)新時代發(fā)展要求的通信技術(shù)手段---4G通信技術(shù)應(yīng)運而生。本文從4G通信技術(shù)的概念和現(xiàn)狀為出發(fā)點，對4G通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)及存在的問題進行分析，并提出了相應(yīng)創(chuàng)新和發(fā)展思路。

關(guān)鍵詞：4G通信技術(shù)；問題；措施

1 4G通信技術(shù)的概況

所謂4G通信技術(shù)，是相對于3G通信技術(shù)而言的，國家標準命名為IMT-Advanced，其是繼3G通信技術(shù)后，在無線通信網(wǎng)絡(luò)效率和移動裝置的傳輸速率方面有較大改進，完成了新一代移動通信系統(tǒng)的更新?lián)Q代。與第三代3G移動通信系統(tǒng)相比較，4G通信技術(shù)具有傳輸速率更高、容量更大、實現(xiàn)了與WLAN的無縫連接、實現(xiàn)了與各種WLAN接入方式和接入?yún)f(xié)議的兼容性以及具有高度智能化等特點[1]，有力的推動了社會生產(chǎn)和生活的無阻礙交流。

對4G移動通信系統(tǒng)的研發(fā)，國外早在上世紀90年代開始，全球有多個組織和通信設(shè)備廠家同時對4G通信技術(shù)進行研發(fā)，開始時，研究人員對4G通信技術(shù)傳輸速率目標定為100Mbps。我國政府在2000年初，開始對4G通信技術(shù)進行立項和研發(fā)[2]，與此同時，國內(nèi)一線通信設(shè)備廠家如華為、中興等企業(yè)也開始自主研發(fā)4G通信技術(shù)。但由于4G通信技術(shù)關(guān)鍵領(lǐng)域突破性研發(fā)技術(shù)有限，再加上研發(fā)資金等限制，我國的4G通信技術(shù)發(fā)展緩慢。

2 4G通信關(guān)鍵技術(shù)及存在問題

隨著4G通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，要滿足當(dāng)前社會日益需求的無線通信技術(shù)，需不斷加大對4G通信技術(shù)的改革創(chuàng)新，首先要了解4G通信的關(guān)鍵技術(shù)[3]。

2.1 4G通信關(guān)鍵技術(shù)

⑴正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFMD）。OFMD是4G系統(tǒng)中普遍采用的多址方式，是一種重要的多載波調(diào)制技術(shù)。OFMD方法是將需要傳輸?shù)男诺婪纸鉃槎鄠€相互交聯(lián)的子信道，并將原高速串行數(shù)據(jù)降為低速的并行子數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)對子信道上傳輸?shù)恼{(diào)制。OFDM具有可提高頻譜利用率和抗老化能力，同時在降低頻率選擇性衰弱方面比較行之有效，在數(shù)據(jù)傳輸速率較高的情況下被廣泛使用。

⑵智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術(shù)。SA具有可自動跟蹤、調(diào)節(jié)數(shù)字波束以及抑制干擾信號等特性，該技術(shù)可有效提高信號質(zhì)量和擴大傳輸容量。其運行機理是在無線基站端運用天線陣和有關(guān)無線收發(fā)信號機進行傳入和傳出射頻信號。MIMO則是運用多天線實現(xiàn)對信道衰弱的抑制，該技術(shù)不但可擴大信道的容量，而且在增加信道可靠性和減少誤碼率方面有顯著效果。

⑶軟件無線電技術(shù)。軟件無線電技術(shù)是指用軟件來達到物理層連接的一種無線通信方式，其技術(shù)核心思路是將將原有的窄帶接收器由新的寬帶無線接收器來代替。軟件無線電技術(shù)具有功能靈活、升級便捷、各類業(yè)務(wù)間轉(zhuǎn)換簡便以及降低研發(fā)成本和縮短研發(fā)周期的優(yōu)點。因此，軟件無線電技術(shù)可作為實現(xiàn)無疆界網(wǎng)路先進技術(shù)平臺。

⑷4G系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。4G系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)是基于Ip的網(wǎng)絡(luò)，其具有促進各不同網(wǎng)絡(luò)間的無線連接功能，且運行成本低。4G系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)與其他各具體的無線接入方法不同，可與PSTN和現(xiàn)有的核心網(wǎng)共同運行，并可進行端到端的Ip業(yè)務(wù)。

2.2 存在問題

在4G系統(tǒng)核心網(wǎng)的移動Ip技術(shù)方面，存在快速無縫切換機制不夠完善，實時位置管理技術(shù)支持不到位缺陷。另外一個亟待解決的問題是移動Ip環(huán)境下Qos使用的綜合業(yè)務(wù)區(qū)別型業(yè)務(wù)技術(shù)和RSVP技術(shù)的研發(fā)。4G移動通信技術(shù)因本身具有復(fù)雜性和多樣性等特點，因此運行中需高性能芯片和電路系統(tǒng)等硬件設(shè)備，其中部分芯片和系統(tǒng)當(dāng)前技術(shù)仍不能實現(xiàn)。

3 4G通信技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展思路[4]

3.1 4G通信技術(shù)與Ipv6技術(shù)

當(dāng)前，現(xiàn)有的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都是在Ipv4協(xié)議基礎(chǔ)上建立的，但由于Ipv4采用32位的地址長度，導(dǎo)致其容納通信地址數(shù)量限制于43億內(nèi)，這與日益擴大的應(yīng)用空間相矛盾，從而限制了網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展空間。Ipv6采用128位的地址長度，可有效地增大通信地址數(shù)量，解決網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展空間的限制問題。因此將4G通信技術(shù)與Ipv6技術(shù)有機結(jié)合起來，不僅有效地促進各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用，同時也擴大信息數(shù)據(jù)的傳播范圍。

3.2 4G通信技術(shù)與關(guān)鍵通信技術(shù)

由于4G通信技術(shù)存在著標準統(tǒng)一化差、容量限制、設(shè)備更新難度大、市場使用率低以及部分關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)未實現(xiàn)等問題，限制了4G通信技術(shù)的進一步發(fā)展。根據(jù)4G通信技術(shù)的特點和功能，應(yīng)推進OFDM技術(shù)與CDMA雙核技術(shù)的融合。不斷的對3G軟件進行更新升級，提高其運行精度、速度以及穩(wěn)定性，以此推動通信技術(shù)由第三代向第四代過渡。

3.3 4G通信技術(shù)與軟件無線電技術(shù)

軟件無線電技術(shù)（SDR）是應(yīng)用數(shù)字信號處理方法，在無線電氛圍中，基于相對規(guī)范化和模板化的硬件平臺中，運用各種軟件程序，使得無線通信系統(tǒng)各項功能得以實現(xiàn)。隨著技術(shù)水平不斷進步，4G通信技術(shù)將改變原有的基于硬件和面向用途思路，將逐漸利用軟件的靈活性，功能的多樣性。4G通信技術(shù)與軟件無線電技術(shù)的結(jié)合運用，可見不同軟件和硬件相互交換使用，并實現(xiàn)不同的功能。這項技術(shù)的結(jié)合，將有效地降低硬件的成本，實現(xiàn)了集約化發(fā)展思路。

[參考文獻]

[1]姚克瑋.4G通信技術(shù)的簡析與探討[J].硅谷.2011（17）.

[2]郭梯云，鄔國揚，李建東.移動通信[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版，2006.375～384.

[3]姚克瑋.4G通信技術(shù)的簡析與探討[J].硅谷，2011（17）

[4]楊超，梅康，陳金鷹，朱軍.4G通信技術(shù)及其應(yīng)用前景[J].通信與信息技術(shù)，2011（8）