4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)及其展望解析

郭勇

（安徽省通信產(chǎn)業(yè)服務(wù)有限公司國(guó)信分公司 安徽合肥 230031）

4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)及其展望解析

郭勇

（安徽省通信產(chǎn)業(yè)服務(wù)有限公司國(guó)信分公司 安徽合肥 230031）

隨著我國(guó)通信行業(yè)的不斷發(fā)展，4G移動(dòng)通信技術(shù)在各個(gè)行業(yè)中得到了充分的應(yīng)用，具有快速、便捷的特點(diǎn)。本文在闡述4G通信技術(shù)概念的基礎(chǔ)上，對(duì)在3G技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析和展望。

4G移動(dòng)通訊；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展；展望

在3G技術(shù)基本發(fā)展格局形成的同時(shí)，人們加強(qiáng)了對(duì)3G通信技術(shù)的應(yīng)用。但是在社會(huì)生活節(jié)奏加快、科技不斷進(jìn)步的同時(shí)，3G通信技術(shù)不再滿足人們的日常生活需要。有關(guān)人員在積極研究探索之后出現(xiàn)了4G通信技術(shù)。4G技術(shù)的應(yīng)用提升了用戶獲取信息的速度，為用戶多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)設(shè)了一種新的平臺(tái)，得到了廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。

1 4G移動(dòng)通信技術(shù)概述

國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段沒(méi)有對(duì)4G移動(dòng)通訊技術(shù)形成統(tǒng)一性的定義，一般依照其功能對(duì)4G移動(dòng)通信進(jìn)行定義：①4G移動(dòng)通信技術(shù)不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，并在任何情況下都能不受影響地接入通信網(wǎng)絡(luò)。②4G移動(dòng)通信的使用者具有業(yè)務(wù)選擇和應(yīng)用的自由。③4G移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)了電子商務(wù)業(yè)務(wù)的綜合性發(fā)展。④4G移動(dòng)通信技術(shù)能夠開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。

2 4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)

2.1 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)制的一種技術(shù)類型，主要是將通信的主要信道平均分成多個(gè)正交子信道來(lái)實(shí)現(xiàn)，并將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成一種低速子數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)其在每一個(gè)子信道之間的傳播。正交信號(hào)能夠通過(guò)使用有關(guān)技術(shù)在接收端口時(shí)將各個(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)子信道進(jìn)行分離，從而減少不同信號(hào)之間的互相影響。每一個(gè)子信道上的信號(hào)寬帶在總體上不超過(guò)信道的有關(guān)寬帶。每個(gè)信道是原有信道寬帶的組成部分，在實(shí)現(xiàn)分離發(fā)展的同時(shí)能夠保證每個(gè)信道應(yīng)用的均衡。正交頻分復(fù)用技術(shù)的主要特點(diǎn)是它的頻譜利用率要比一般技術(shù)的利用率要高，同時(shí)這種技術(shù)具有強(qiáng)大的抗衰落力，在多子載波的信號(hào)傳輸中，能夠提高脈沖的噪音阻力，從而在最大程度上降低通信信道的快速衰落。正交頻分復(fù)用技術(shù)一般應(yīng)用在高速數(shù)據(jù)的傳輸，并在自適調(diào)制機(jī)制的作用下改變?cè)械淖冋{(diào)制模式，從而提升信息的傳播速度。

2.2 智能天線技術(shù)

智能天線主要是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，通過(guò)利用一組具有可編程性質(zhì)的電子相位關(guān)系固定天線來(lái)獲得基站和移動(dòng)臺(tái)之間不同鏈接線路的方向特性。主要應(yīng)用原理是將無(wú)線電信號(hào)通過(guò)有關(guān)設(shè)備導(dǎo)入到具體的放下你給，從而產(chǎn)生一種空間定向波束。智能天線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)移動(dòng)用戶信號(hào)的高效利用，進(jìn)而在最大程度上減少不必要的信號(hào)干擾。智能天線技術(shù)具有信號(hào)干擾調(diào)節(jié)、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束的調(diào)節(jié)功能，是移動(dòng)通信系統(tǒng)中關(guān)鍵性的技術(shù)形式。另外，智能天線還能根據(jù)不同移動(dòng)用戶之間的信號(hào)空間差異，同時(shí)接收或者發(fā)送多個(gè)不同信號(hào)，不斷滿足不同用戶對(duì)移動(dòng)通信服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展發(fā)展的需要。

2.3 多輸入多輸出技術(shù)

多輸入多輸出技術(shù)主要指的是在基站和移動(dòng)終端之間安排多個(gè)天線，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供一種空間復(fù)用增益或者空間的分集增益。其中，空間復(fù)用主要是指在信息的接收和發(fā)送之間應(yīng)用多種天線，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間信息傳播能量的分散。在同樣的一個(gè)頻帶上會(huì)安排多個(gè)子信道發(fā)射信號(hào)，從而增加容量的線性?？臻g分集一般分為接收分集和發(fā)射分集。在分集技術(shù)和信道編碼技術(shù)的應(yīng)用下能夠獲得更高的編碼增益和分級(jí)增益。另外，多輸入多輸出技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更高頻率的頻譜利用率，在空間分集的作用下改善無(wú)線信道的原有性能。

2.4 IPV6技術(shù)

IPV6技術(shù)主要是指4G移動(dòng)通信技術(shù)在IP的基礎(chǔ)上融入一種移動(dòng)通信技術(shù)，這種技術(shù)是4G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的核心技術(shù)。IPV6技術(shù)的發(fā)展需要依托網(wǎng)絡(luò)地址，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址往往具有存在的唯一性，能夠?yàn)橄胂蟪龅脑O(shè)備提供一種全球范圍內(nèi)的IP地址，還能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在無(wú)狀態(tài)和有狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換。

2.5 軟件的無(wú)線電技術(shù)

軟件的無(wú)線電技術(shù)主要是指通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理，將標(biāo)準(zhǔn)化的硬件模塊在平臺(tái)的作用下，以一種加載處理方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線電通信。這種技術(shù)在離天線最近的地方能夠應(yīng)用寬帶AD變換器，并在軟件的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線功能的定義。這種技術(shù)能夠?qū)⑾到y(tǒng)硬件變?yōu)橐环N可以操作變化的平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)物理層之間的連接發(fā)展。

3 4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展展望

根據(jù)研究調(diào)查分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，現(xiàn)階段，世界范圍內(nèi)的手機(jī)應(yīng)用用戶超過(guò)了5億人。可以發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)通信技術(shù)在基本上實(shí)現(xiàn)了人和人之間的相互聯(lián)系，促進(jìn)了信息的快速流通。和之前3G應(yīng)用技術(shù)相比，4G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步增加了智能手機(jī)上網(wǎng)用戶的數(shù)量。同時(shí)，在手機(jī)費(fèi)用不斷降低的情況下，移動(dòng)手機(jī)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的取代發(fā)展到了一個(gè)新的層次。為此，4G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展要把握好時(shí)機(jī)，通過(guò)優(yōu)化自身性能和結(jié)構(gòu)，促進(jìn)其技術(shù)的安全化、迅速化和智能化發(fā)展。4G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展展望具體體現(xiàn)如下：

3.1 4G移動(dòng)通信技術(shù)和IPV6技術(shù)的發(fā)展展望

現(xiàn)階段，大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)都是在IPV4技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但是由于IPV4技術(shù)使用的是32位的地址長(zhǎng)度，因此導(dǎo)致其能夠容納信息的數(shù)量在43億以內(nèi)。這種發(fā)展情況和逐漸拓展的應(yīng)用空間存在矛盾，在很大程度上制約了網(wǎng)絡(luò)空間的發(fā)展。而采用IPV6技術(shù)，能夠應(yīng)用到128位的地址長(zhǎng)度，在很大程度上解決了通信地址數(shù)量少的問(wèn)題，減少了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展空間受限制的問(wèn)題。因此，4G移動(dòng)通信技術(shù)的未來(lái)發(fā)展需要實(shí)現(xiàn)和IPV6技術(shù)的結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的充分應(yīng)用，不斷拓展信息數(shù)據(jù)的傳播范圍，提升信息數(shù)據(jù)的傳播速度。

3.2 4G移動(dòng)通信技術(shù)和關(guān)鍵移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展展望

現(xiàn)階段的4G移動(dòng)通信技術(shù)一般缺乏統(tǒng)一化的標(biāo)準(zhǔn)和明確的應(yīng)用信息容量限制，導(dǎo)致設(shè)備的更新應(yīng)用具有很大的難度，在實(shí)際的市場(chǎng)應(yīng)有效果不明顯，在很大程度上制約了4G移動(dòng)通信技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。為此，4G移動(dòng)通信技術(shù)的未來(lái)發(fā)展需要將其和移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，比如可以根據(jù)4G移動(dòng)通信技術(shù)的特征和功能意義將其和OFDM技術(shù)和CDMA技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)4G移動(dòng)通信技術(shù)的升級(jí)，提升其技術(shù)的安全性、穩(wěn)定性和高效性。

3.3 4G移動(dòng)通信技術(shù)和軟件無(wú)線技術(shù)的發(fā)展展望

由上文敘述可知，軟件無(wú)線技術(shù)采用的是數(shù)字化的信號(hào)處理方式，在無(wú)線電的發(fā)展環(huán)境下，能夠在規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件平臺(tái)上，通過(guò)應(yīng)用軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)4G移動(dòng)無(wú)線通信的系統(tǒng)功能。在社會(huì)進(jìn)步和科技的不斷發(fā)展下，4G移動(dòng)通信技術(shù)能夠?qū)υ械挠布δ芎蛻?yīng)用范圍進(jìn)行拓展，逐漸提升軟件應(yīng)用的靈活性。4G移動(dòng)通信技術(shù)和軟件無(wú)線技術(shù)的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)不同軟硬件之間的交換發(fā)展，充分實(shí)現(xiàn)軟硬件的系統(tǒng)功能，在最大程度上降低軟硬件的應(yīng)用成本，促進(jìn)4G移動(dòng)通訊的集約化、高效化發(fā)展。

4 4G移動(dòng)通信技術(shù)創(chuàng)新展望

4G移動(dòng)互聯(lián)通信寬帶技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用廣泛，具有廣闊的市場(chǎng)，在技術(shù)上的進(jìn)步促進(jìn)社會(huì)向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展，具體表現(xiàn)為：①用戶數(shù)量逐漸增長(zhǎng)，人們的移動(dòng)上網(wǎng)服務(wù)需求量逐漸增大。4G技術(shù)移動(dòng)互聯(lián)寬帶技術(shù)的市場(chǎng)份額不斷提升。②4G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的突破，服務(wù)資費(fèi)大幅下降，表現(xiàn)為4G服務(wù)（語(yǔ)音業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）資費(fèi)遠(yuǎn)低于3G服務(wù)。③4G終端設(shè)備種類繁多且價(jià)格適宜。4G終端設(shè)備開(kāi)發(fā)商加快推出了適用4G模式的移動(dòng)終端（手機(jī)及通話平板），且其整體價(jià)格有向低價(jià)格檔（售價(jià)＜1500元）發(fā)展的趨勢(shì)。第四，移動(dòng)通訊服務(wù)商加強(qiáng)了4G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)研究和建設(shè)部署。

5 總結(jié)

綜上所述，在科技的不斷發(fā)展下，人們普遍實(shí)現(xiàn)了對(duì)4G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用，且對(duì)其要求不斷增加。但是，4G移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展仍處于一種初級(jí)階段，4G移動(dòng)通訊技術(shù)和一些相關(guān)技術(shù)之間的結(jié)合性不夠。為此，需要有關(guān)人員加快對(duì)4G移動(dòng)通訊的研究力度，不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)的普及發(fā)展，使其成為更加完善的移動(dòng)通信系統(tǒng)。

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1004-7344（2016）14-0271-02

2016-4-26