4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)及其展望探究

景龍剛

【摘要】伴隨著我國通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，4G移動(dòng)通信技術(shù)在各行各業(yè)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。4G移動(dòng)通信技術(shù)是在前三代移動(dòng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展而來，具有更加高速、兼容以及抗干擾等優(yōu)勢(shì)，能夠充分滿足用戶的需求，并成為移動(dòng)通信行業(yè)的主導(dǎo)技術(shù)，更是我國的通信行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢(shì)?；诖?，本文將全面介紹4G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)出其未來發(fā)展方向，為通信人員提供理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】4G移動(dòng)通信技術(shù);關(guān)鍵技術(shù);網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

一、前言

伴隨著3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在我國的廣泛應(yīng)用，用戶在使用過程中出現(xiàn)了手機(jī)電視信號(hào)不穩(wěn)、視頻通話效果不好等問題，人們更希望能出現(xiàn)一個(gè)新的移動(dòng)通信技術(shù)來改變這種現(xiàn)狀。

在這樣的背景下，4G移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為用戶提供了更高的數(shù)據(jù)速率以及更大的容量和帶寬。4G移動(dòng)通信技術(shù)是對(duì)之前的3G技術(shù)的一次全新的革命，為用戶的多媒體業(yè)務(wù)提供了工作的平臺(tái)，因此在通信行業(yè)得到了更加廣泛的應(yīng)用。

二、4G移動(dòng)通信技術(shù)的概述

就當(dāng)前的形勢(shì)來看，通信行業(yè)并沒有對(duì)4G移動(dòng)通信技術(shù)下一個(gè)統(tǒng)一的定義，而是按照其功能性的描述來作為4G移動(dòng)通信技術(shù)的界定。4G移動(dòng)通信技術(shù)大體歸納為以下優(yōu)勢(shì)：

首先，其具有在任何時(shí)間和空間條件下，以可能的方式無障礙地接入到通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中[1]。

其次，4G移動(dòng)通信的用戶具有選擇業(yè)務(wù)、應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)的自由。第三，4G移動(dòng)通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)電子商務(wù)的綜合性業(yè)務(wù)。

最后，4G移動(dòng)通信還能夠適應(yīng)其他的網(wǎng)絡(luò)、體系和系統(tǒng)，以及開展物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)。

4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，可以使用戶更加自由自在地進(jìn)行信息的溝通，也在潛移默化當(dāng)中改變著人們的生活方式。從特點(diǎn)上來看，4G移動(dòng)通信技術(shù)具有通信速度較快、更寬的網(wǎng)絡(luò)頻譜、更具有靈活性的通信方式和兼容性、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的多媒體通信以及能向用戶提供各種增值服務(wù)的功能特點(diǎn)。

三、4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）正交頻分復(fù)用技術(shù)

正交頻分復(fù)用技術(shù)是多載波調(diào)制的一種類型，其主要的思想是將通信的主信道平均分成若干個(gè)正交子信道，并將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成為并行的低速子數(shù)據(jù)流，使其調(diào)制到每一個(gè)子信道中進(jìn)行傳輸。

正交信號(hào)可以通過在接收端口中采用相關(guān)的技術(shù)來分開，這種做法能有效減少子信道之間的相互干擾。在每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬應(yīng)小于信道的相關(guān)帶寬，因此每一個(gè)子信道上的都能夠看成是平坦性衰落，從而消除符號(hào)間的相互干擾[2]。與此同時(shí)，由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，因此使信道達(dá)到均衡狀態(tài)就十分容易。正交頻分復(fù)用技術(shù)是4G移動(dòng)通信中最關(guān)鍵的一部分，可以結(jié)合分集、時(shí)空編碼、干擾以及智能天線技術(shù)來最大程度提升系統(tǒng)的性能。

（二）軟件無線電技術(shù)

軟件無線電技術(shù)是在一個(gè)相對(duì)開放的公共硬件平臺(tái)上利用不同可編程的軟件方法來實(shí)現(xiàn)所需要的無線電系統(tǒng)。人們理想當(dāng)中的軟件無線電應(yīng)該是一種所有軟件都能夠進(jìn)行編程的系統(tǒng)，同時(shí)無線電平臺(tái)應(yīng)該具有最大的靈活性。所有軟件的全部可編程是指可編程射頻波段、信道接入方式以及信道的調(diào)制。軟件無線電強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要具有開放性和全面的可編程性，通過軟件更新的方式改變硬件的配置結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)新的功能。軟件無線電要采用高標(biāo)準(zhǔn)、高性能的開放式總線結(jié)構(gòu)，以便于硬件模塊的不斷升級(jí)和擴(kuò)展。

（三）智能天線作用

智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場當(dāng)中的雙向天線，利用一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元來實(shí)現(xiàn)方向性的獲取。同時(shí)此天線單元還可以獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間的各個(gè)鏈路的方向特性。智能天線在應(yīng)用中的原理是將無線電的信號(hào)導(dǎo)入到具體的方向中，以此來產(chǎn)生空間定向波束，使天線的主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)的到達(dá)方向。與此同時(shí)，天線單元的旁瓣或者零陷部分要對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)的到達(dá)方向，最終達(dá)到充分、高效地利用移動(dòng)用戶信號(hào)，并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。

從功能的角度上來看，智能天線具有一直信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，因此被人們認(rèn)為是未來移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。在實(shí)際工作中，智能天線會(huì)應(yīng)用數(shù)字信號(hào)的處理技術(shù)，最終能夠?qū)崿F(xiàn)消除干擾信號(hào)的目的。同時(shí)智能天線還會(huì)利用每一個(gè)移動(dòng)用戶之間信號(hào)空間特征上的差異，并根據(jù)陣列天線的技術(shù)，在同一個(gè)信道上接收和發(fā)射多個(gè)移動(dòng)用戶的信號(hào)，且不發(fā)生干擾，進(jìn)而使無線電頻譜方面的利用和信號(hào)的傳輸能更加有效。在不增加系統(tǒng)復(fù)雜的的情況下，應(yīng)用智能天線的技術(shù)能夠滿足用戶服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的需要。

（四）多輸入多輸出技術(shù)

多輸入多輸出技術(shù)是指利用多發(fā)射和多接收的天線來進(jìn)行空間分集的技術(shù)，其在應(yīng)用中主要采用分立式多天線，能有效將信道鏈路分解成許多并行的子信道，從而在很大程度上提高了系統(tǒng)的容量[3]。多輸入多輸出技術(shù)能夠?qū)⒍鄰綗o線信道和發(fā)射、接收當(dāng)成是一個(gè)整體來進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)高的通信容量和頻譜利用率。這項(xiàng)技術(shù)也是一種近于最優(yōu)的空間、時(shí)間聯(lián)合的分集和干擾對(duì)消處理。

（五）基于IP的核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)選擇了基于IP的全分組方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)流的傳送，由此來看，IPv6技術(shù)將會(huì)成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。IPv6具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，比如說其擁有巨大的地址空間、支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動(dòng)配置的方式、能為用戶提供不同水平的服務(wù)質(zhì)量，以及更加具有移動(dòng)性。

四、4G移動(dòng)通信技術(shù)的展望

根據(jù)調(diào)查研究表明，全世界的手機(jī)用戶已經(jīng)超過45億。目前，移動(dòng)通信已經(jīng)基本上實(shí)現(xiàn)了人與人的互聯(lián)，人與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)也正在逐步實(shí)現(xiàn)。在之前的發(fā)展中，3G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)使得應(yīng)用智能手機(jī)上網(wǎng)的用戶數(shù)量發(fā)生了翻天覆地的變化，伴隨著智能手機(jī)價(jià)格的不斷下調(diào)以及通信資費(fèi)的不斷下降，移動(dòng)手機(jī)取代互聯(lián)網(wǎng)的趨勢(shì)基本上顯現(xiàn)[4]。4G移動(dòng)通信技術(shù)抓住了有利時(shí)期，不斷加強(qiáng)自身的機(jī)構(gòu)優(yōu)化，用高速、安全和智能化的技術(shù)，不斷推進(jìn)移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用和普及。

五、結(jié)論

綜上所述，移動(dòng)通信技術(shù)是目前通信技術(shù)中重要的組成部分，其存在和發(fā)展必然會(huì)成為影響人們生活方式的重大變革，并會(huì)對(duì)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響。因此，作為通信技術(shù)的研究人員，更加應(yīng)該在這樣的大背景下抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，努力在4G移動(dòng)通信領(lǐng)域當(dāng)中掌握先機(jī)，不斷開發(fā)4G通信業(yè)務(wù)，為用戶提供更便捷的服務(wù)，同時(shí)為其今后的發(fā)展做出更加深遠(yuǎn)的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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