4G通信技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展研究

【摘 要】隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及智能手機(jī)的逐漸普及，社會(huì)大眾越來(lái)越關(guān)注4G移動(dòng)通信的相關(guān)技術(shù)，而且，目前4G通信迅猛發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，在通信領(lǐng)域中頗具前景和發(fā)展?jié)摿Γ瑒?shì)必會(huì)成為移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)導(dǎo)者，盡管4G通信技術(shù)的優(yōu)越性無(wú)可爭(zhēng)議，但是就目前而言，其發(fā)展還面臨一定的挑戰(zhàn)，因此，本文就4G通信技術(shù)特點(diǎn)、4G關(guān)鍵技術(shù)及4G移動(dòng)通信應(yīng)用趨勢(shì)進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】4G通信技術(shù)；特點(diǎn)；發(fā)展；研究

引言

4G作為新一代通信技術(shù)，是相對(duì)于3G通信技術(shù)而言的，它將高速傳輸技術(shù)和無(wú)限局域網(wǎng)融合起來(lái)大大提高了無(wú)限通信的速度，推動(dòng)了中國(guó)通信產(chǎn)業(yè)規(guī)?；蛿U(kuò)張化。為了滿足全球?qū)拵I(yè)務(wù)的發(fā)展和全球互聯(lián)網(wǎng)流量的迅速增長(zhǎng)，光傳輸通信技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵之一，因此必須要加大在光傳輸通信技術(shù)中高速、大容量等新技術(shù)的發(fā)展研究。

一、4G通信技術(shù)特點(diǎn)

4G是第四代移動(dòng)通信及技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像的技術(shù)產(chǎn)品，4G系統(tǒng)能夠以100Mbps以上的速率下載，上傳的速率最高可達(dá)50Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。4G網(wǎng)絡(luò)是一張告訴數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，語(yǔ)音許回落至2G/3G網(wǎng)絡(luò)上。

（一）兼容性強(qiáng)。4G通信可通過寬頻道將大量無(wú)線多媒體通信服務(wù)等傳送出去，其中涵蓋數(shù)據(jù)、影像、語(yǔ)音等，所以4G也是一種實(shí)時(shí)的寬帶業(yè)務(wù)且無(wú)縫隙覆蓋多個(gè)區(qū)域。4G還采用大區(qū)域覆蓋與3G，無(wú)限LAN以及固定網(wǎng)絡(luò)之間來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫隙的全球漫游，從而為用戶提供高質(zhì)量的多媒體通信。（二）容量更大。根據(jù)相關(guān)通信專家研究得知，3G的容量在10年后則不能滿足增長(zhǎng)業(yè)務(wù)量的需求，因此在系統(tǒng)容量方面，4G通信技術(shù)將會(huì)吸取3G的不足，采用全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如SDMA技術(shù)來(lái)滿足未來(lái)大信息量的需求。當(dāng)前，人們的手機(jī)也越來(lái)越智能化，已經(jīng)不再局限于傳統(tǒng)的應(yīng)用功能，4G系統(tǒng)會(huì)根據(jù)智能化的手機(jī)系統(tǒng)來(lái)適應(yīng)分配資源，處理不同的信道環(huán)境中的業(yè)務(wù)流。（三）網(wǎng)絡(luò)頻帶更寬。通信運(yùn)營(yíng)商大幅度改造3G通信網(wǎng)絡(luò)，是4G通信達(dá)到100Mbps傳輸速度的前提，在通信帶寬上便于4G網(wǎng)絡(luò)高于3G網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)4G信道所占有的100MHZ的頻譜則相當(dāng)于W-CDMA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍左右。據(jù)專業(yè)預(yù)估，4G通信技術(shù)系統(tǒng)的速度可達(dá)至10-20Mbit/s，有更廣闊的應(yīng)用范圍。（四）費(fèi)用便宜、高質(zhì)量通信。4G通信技術(shù)解決了3G兼容性問題之后，讓更多通信用戶輕易地升級(jí)4G，還引入了許多尖端的通信技術(shù)來(lái)保證4G通信靈活的系統(tǒng)操作。與此同時(shí)在建設(shè)4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，會(huì)直接引入3G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的方法，從而降低運(yùn)行者和用戶的費(fèi)用。雖然3G也實(shí)現(xiàn)了各種多媒體通信，然而4G通信則在用戶增加的前提上改變了多媒體的傳輸需求，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。（五）數(shù)據(jù)傳輸速度快。4G技術(shù)最大的特點(diǎn)在于數(shù)據(jù)快，這是在當(dāng)前較為認(rèn)可的4G定義中就能體現(xiàn)出來(lái)的重要特點(diǎn)。其可以支持100Mbps～150Mbps的下行網(wǎng)絡(luò)寬帶，也就是可以達(dá)到12.5MB/s～18.75MB/s的下行速度。這是我國(guó)主流3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度的幾十倍。4G技術(shù)的高速數(shù)據(jù)傳輸，可以影像、動(dòng)畫等大量的信息進(jìn)行有效傳遞，可以使得生活中的多媒體通信的質(zhì)量更高。（六）通信更加靈活。4G移動(dòng)通信的靈活性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：搭載平臺(tái)和通信資源分配。4G手機(jī)在數(shù)據(jù)通信傳輸方面，已經(jīng)足以和一臺(tái)小型電腦相媲美，而且從外形上看4G手機(jī)體積小、輕便簡(jiǎn)潔，這是電腦所不能達(dá)到的，身邊的眾多物體如手機(jī)、錢包、手表都可以搭載4G網(wǎng)絡(luò)，這就體現(xiàn)了其搭載平臺(tái)的靈活性。其通信資源分配的靈活性在于4G系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境情況，自適應(yīng)地進(jìn)行通信資源分配，有很高的智能性，能自主適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境。

二、4G關(guān)鍵技術(shù)

（一）軟件無(wú)線電。軟件無(wú)線電指利用不同可編程軟件實(shí)現(xiàn)所需要的無(wú)線電系統(tǒng)其依托是一個(gè)通用、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)的硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)的各種功能需通過軟件編程通常來(lái)說(shuō)，全部都可軟件編程的無(wú)線電是理想的軟件無(wú)線，其強(qiáng)大的靈活性都建立在無(wú)線平臺(tái)上而軟件無(wú)線電能通過軟件更新來(lái)對(duì)硬件配置結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)新的功能，它還強(qiáng)調(diào)全面可編程性和開放性。

（二）正交頻分復(fù)用技術(shù)。正交頻分復(fù)用技術(shù)是4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)，它能對(duì)抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾，提高頻譜利用率，使各自載波間的相互干擾可以因此減少。GMC是正交頻分復(fù)用技術(shù)的基礎(chǔ)，這項(xiàng)技術(shù)可以根據(jù)數(shù)據(jù)包的大小來(lái)適當(dāng)調(diào)整實(shí)際傳輸線路。而正交頻分復(fù)用技術(shù)在頻域內(nèi)把定信道分成許多窄的正交子信道并用一個(gè)子載波對(duì)其調(diào)制，以此來(lái)消除信號(hào)波形間的干擾。

（三）智能天線技術(shù)。在4G通信技術(shù)中智能天線技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，它安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，與天線陣、波束形成網(wǎng)絡(luò)、波束形成算法三部分組成。調(diào)節(jié)各陣元信號(hào)的加權(quán)幅度和相位需通過滿足某種準(zhǔn)則的算法，還可調(diào)整天線陣列的方向圖形狀，達(dá)到增強(qiáng)所需信號(hào)、抑制信號(hào)的目的。

（四）多用戶檢測(cè)技術(shù)。多用戶檢測(cè)技術(shù)是CDMA通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)，在抵抗并抑制通信干擾方面發(fā)揮著不可替代的作用。在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，各個(gè)用戶之間存在的相關(guān)性會(huì)導(dǎo)致干擾，而且隨著用戶基數(shù)的增大或者是功率的增加，這種干擾會(huì)成為通信系統(tǒng)中的主要干擾。多用戶檢測(cè)技術(shù)通過應(yīng)用高效智能的算法，充分利用所有的用戶信號(hào)，對(duì)單個(gè)用戶信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，能有效抑制干擾。多用戶檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，在解決信號(hào)干擾問題的同時(shí)，還增大了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的利用率，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量。

三、4G移動(dòng)通信應(yīng)用趨勢(shì)

（一）在家庭中應(yīng)用。對(duì)于4G通信技術(shù)來(lái)講，其具備無(wú)線高速網(wǎng)絡(luò)傳遞的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)信息的高效交互，從而進(jìn)行系統(tǒng)管理，保證對(duì)內(nèi)外信息進(jìn)行控制，為家庭創(chuàng)建高速的交流通道。在不久的將來(lái)，4G技術(shù)可以讓民眾之間的交流更加順暢，使家庭通信向個(gè)性化、智能化、綜合化、全球化方向發(fā)展。

（二）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用。隨著通信技術(shù)的逐步發(fā)展，嵌入式的通信技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。對(duì)于4G通信技術(shù)來(lái)講，其實(shí)現(xiàn)了將智能化與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)相結(jié)合的功能。利用該技術(shù)能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)提供更為科學(xué)的服務(wù)。另外，該技術(shù)還擁有信息診斷、信息及時(shí)等特點(diǎn)，能夠依據(jù)用戶的需求提供相應(yīng)的方案。

（三）在醫(yī)療行業(yè)進(jìn)行使用。對(duì)于移動(dòng)醫(yī)護(hù)來(lái)講，其是在4G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的，是基于醫(yī)療服務(wù)為前提，為醫(yī)院提供信息化的應(yīng)用?？梢栽卺t(yī)院內(nèi)搭建互聯(lián)網(wǎng)及WLAN，那么，醫(yī)護(hù)人員就可以利用手持終端，提高工作效率。所以，將4G技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)療行業(yè)能夠真正為病患創(chuàng)造價(jià)值。

（四）在學(xué)校中進(jìn)行應(yīng)用。對(duì)于4G技術(shù)來(lái)講，將其應(yīng)用在學(xué)校能夠?yàn)榻逃峁﹥?yōu)質(zhì)服務(wù)，可以借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳遞，創(chuàng)建師生互動(dòng)交流平臺(tái)，進(jìn)而拉近教師與學(xué)生間的距離，同時(shí)還能以學(xué)生為基礎(chǔ)創(chuàng)建校外數(shù)字平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生完善自身成長(zhǎng)。

（五）光傳輸通信技術(shù)的發(fā)展。在可預(yù)見的未來(lái)光傳輸通信技術(shù)將給人們的生活帶來(lái)重大變化，在無(wú)線網(wǎng)的環(huán)境中人們的工作、學(xué)習(xí)、出行等可以通過網(wǎng)絡(luò)獲得及時(shí)地、豐富地信息，變得更加便捷和簡(jiǎn)單。有理由相信，隨著光傳輸通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及配套技術(shù)的進(jìn)一步完善，并且積極整合各方面的通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，光傳輸通信技術(shù)在4G移動(dòng)通信新時(shí)代的潛力將是無(wú)限的。光傳輸通信技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著城域傳輸網(wǎng)不斷統(tǒng)一和融合，是運(yùn)營(yíng)商共同組建扁平化網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。光傳輸通信技術(shù)不斷的發(fā)展使得其生命周期大大延長(zhǎng)。光傳輸技術(shù)100Gb/s的發(fā)展也突破了一定范圍下數(shù)字信號(hào)中光載波攜帶信息量無(wú)法提高的問題，并且將光載波能夠攜帶的信息量提高了一倍。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在對(duì)待通信的新技術(shù)時(shí)，我們應(yīng)該有意識(shí)的保持更加的冷靜以及理智，一定不會(huì)有一帆風(fēng)順的4G演進(jìn)的道路，未來(lái)我們會(huì)面臨著機(jī)遇以及挑戰(zhàn)。所以，我們應(yīng)該抓緊進(jìn)行先進(jìn)軟件以及系統(tǒng)的研發(fā)，有效滿足現(xiàn)代時(shí)代的一些實(shí)際要求。

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