4G移動通信關(guān)鍵技術(shù)與其面臨的問題研究

魏佳佳

摘要第四代移動通信技術(shù)具有非常強(qiáng)大的數(shù)傳輸能力，這也是4G移動通信技術(shù)非常顯著的一個特點。第四代移動通信系統(tǒng)是集成多種功能的寬帶移動通信技術(shù)。其具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣、兼容性也更強(qiáng)、智能性能也更高、增強(qiáng)多媒體通信效果、通信速率更快、通信成本低等明顯的優(yōu)勢。本文對4G移動通信關(guān)鍵技術(shù)與其面臨的問題作進(jìn)一步的探討。

關(guān)鍵詞4G；通信技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)；問題

4G網(wǎng)絡(luò)的完善，為移動互聯(lián)網(wǎng)提供了發(fā)展的空間。這不僅帶來了移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，還促進(jìn)的消費者的消費。中國移動積極推動4G技術(shù)演進(jìn)發(fā)展，加速LTE A成熟商用，讓速率從100M不斷提升到200M、600M，乃至未來1G；同時，推動3D MIMO、大數(shù)據(jù)網(wǎng)優(yōu)、干擾消除等技術(shù)成熟；在網(wǎng)絡(luò)層面，積極推進(jìn)NFV、SDN等技術(shù)成熟。2015年，我國4G移動電話用戶新增28 894.1萬戶，總數(shù)達(dá)38 622.5萬戶，在移動電話用戶中的滲透率達(dá)到29.6%?？梢灶A(yù)見，隨著移動通信4G網(wǎng)絡(luò)和4G+服務(wù)的普及，具備高帶寬、大容量、低時延特征的4G技術(shù)的應(yīng)用提高已經(jīng)到來。在更為快速的新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之下，人們對于4G移動通信的依賴還將進(jìn)一步加強(qiáng)。

1 4G移動通信簡介

第四代移動通信技術(shù)具有非常強(qiáng)大的數(shù)傳輸能力，這也是4G移動通信技術(shù)非常顯著的一個特點。它包含了寬帶無線局域網(wǎng)、寬帶無線固定接入、交互式廣播網(wǎng)絡(luò)和移動寬系統(tǒng)等。第四代移動通信系統(tǒng)也是寬帶接入IP系統(tǒng)，是集成多種功能的寬帶移動通信技術(shù)。其具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣、兼容性也更強(qiáng)、智能性能也更高、增強(qiáng)多媒體通訊效果、通信速率更快、通信成本低等明顯的優(yōu)勢。

2 4G移動通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1智能天線（sA）與多入多出天線（MIM0）技術(shù)

在4G移動通信網(wǎng)絡(luò)中，智能天線技術(shù)主要是通過利用信號在傳輸過程存在一定差別，將一些相似的信號進(jìn)行區(qū)分，從而達(dá)到對移動網(wǎng)絡(luò)信號的覆蓋范圍有針對性的動態(tài)改變，從而更好的為用戶提供高質(zhì)量的移動通信服務(wù)，也達(dá)到了降低、消除干擾信號的目的。MIMO技術(shù)主要是通過多接收、多發(fā)射來有效提高其內(nèi)部的容量。另一方面，在有限的功率帶寬范圍內(nèi)，MIMO技術(shù)可以通過將有效的鏈路進(jìn)行分解，組成數(shù)個并行的子信道，抑制信號干擾、自動跟蹤和自動調(diào)節(jié)數(shù)字波束，進(jìn)而達(dá)到有效提高傳輸質(zhì)量、提升系統(tǒng)容量、高速度數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。對?G移動通信的發(fā)展來講，MIMO技術(shù)對其有很好的促進(jìn)作用。

2.2 OFDM技術(shù)

OFDM技術(shù)是把信道分成若干正交子信道，從而將高速數(shù)據(jù)信號變換為低速并行子數(shù)據(jù)流，通過調(diào)制將高速數(shù)據(jù)在每個子道進(jìn)行傳送。因此，又稱為正交頻分復(fù)用技術(shù)。OFDM技術(shù)，其頻譜效率比串行系統(tǒng)效率高近一倍，具有頻譜利用率高的優(yōu)勢。此種技術(shù)具有較強(qiáng)的抗衰落性能。再者，OFDM技術(shù)運(yùn)用多子載波進(jìn)行傳輸，從而使通信信道快衰落進(jìn)一步降低，對脈沖噪聲的抵抗能力進(jìn)一步增強(qiáng)。OFDM技術(shù)使用循環(huán)前綴的方式來解決碼間的干擾，其抗碼間干擾性能力強(qiáng)。OFDM技術(shù)可以較好的減小或消除信號波形間的干擾，提高了頻譜利用率；對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，適合高速數(shù)據(jù)傳輸。

2.3軟件無線電技術(shù)（SDR）

如何提高和優(yōu)化無線局域網(wǎng)的性能并提高數(shù)據(jù)傳輸速率和服務(wù)質(zhì)量，將有線和無線局域網(wǎng)進(jìn)行無縫融合，已成為4G技術(shù)研究的熱點。軟件無線電（SDR）技術(shù)是近年來提出的一種實現(xiàn)無線通信的新的體系結(jié)構(gòu)，它的基本概念是把硬件作為無線通信的基本平臺，而把盡可能多的無線通信及個人通信功能用軟件實現(xiàn)。軟件無線電（SDR）技術(shù)通過將模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件功能單元在一具有較強(qiáng)包容性的硬件平臺，通過軟件加載控制的方法，實現(xiàn)各類無線電通信系統(tǒng)的需求。其主要的技術(shù)思想是：利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）和寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）等先進(jìn)的模塊，通過利用軟件來定義無線功能，滿足其射頻天線的要求。而其軟件系統(tǒng)中，就包含有較多的軟件技術(shù)，如：信道糾錯編碼軟件、信號流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信源編碼軟件、無線信令規(guī)則與處理軟件、數(shù)字信號處理硬件（DSPH）等?？梢哉f軟件無線電（SDR）是一個開放化的平臺，其具有方便的升級和配置，從而可以形成一個具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、開放化、方便多方運(yùn)營介入的通用的硬件平臺。

2.4基于IP的核心網(wǎng)

4G移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)，是完全基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫連接?；贗P的核心網(wǎng)不僅能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，同時，又獨立于不同的無線接入方案，同PSTN和已有核心網(wǎng)可能實現(xiàn)較好的兼容。核心網(wǎng)允許各種窄中接口接入核心網(wǎng)，具有開放的結(jié)構(gòu)，而且核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。通過IP后，協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)（CN）協(xié)議、所采用的無線接入方式和鏈路層也是互相獨立，互不影響。在4G通信系統(tǒng)中全分組方式IPv6技術(shù)取代了常用的IPv4協(xié)議。

3 4G移動通信關(guān)鍵技術(shù)面臨的問題

3.1載波聚合

在4G移動通信中，已經(jīng)部署網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，包括室內(nèi)室外，包括頻段內(nèi)和頻段間目前為止已經(jīng)部署了兩載多的聚合，在現(xiàn)在使用頻段上F頻段、D頻段、E頻段都有相應(yīng)的載入聚合部署。面向未來，我們需要持續(xù)提升用戶的感受，載波聚合涉及很多頻段，不同頻段組合非常多，這就列出移動通信目前考慮的優(yōu)選頻段。

3.2小包優(yōu)化

4G實際商用后，在資源分配這方面沒有針對小包做特定優(yōu)化，所以會存在業(yè)務(wù)信道，控制信道浪費問題，還有時延過長問題，基于這些問題也提出相應(yīng)解決問題，比如基于業(yè)務(wù)的信道浪費問題需要有精準(zhǔn)資源分配考慮，現(xiàn)在需要針對這些技術(shù)做了相應(yīng)的研究，使其通信效率提升比較明顯。

3.3 TDD與FDD融合

在3.5G及以上頻段主要以TDD頻譜為主，中國移動既擁有FDD頻段也擁有TDD頻段，將來的融合是必然的。首先是實現(xiàn)基于覆蓋的移動性管理，其次是基于負(fù)載均衡的切換，接下來實現(xiàn)TDD與FDD的聯(lián)合傳輸。目前來講，產(chǎn)業(yè)鏈推進(jìn)非常順利，已經(jīng)完成了標(biāo)準(zhǔn)化也有了商用終端。

3.4容量受限制

提到4G移動通信，最大的優(yōu)勢是其高速的數(shù)據(jù)傳輸能力。從通信技術(shù)的演變而言，這一傳輸速度的升是通信系統(tǒng)在質(zhì)上的飛躍。但就4G的實際應(yīng)用中，手機(jī)的運(yùn)行速度和系統(tǒng)容量間是相互制約的。如果手機(jī)用戶到達(dá)一個系統(tǒng)的極限值，在有限的系統(tǒng)容量下，就會出現(xiàn)因為容量被過度分散而導(dǎo)致速度緩慢問題或者其他問題的出現(xiàn)。

4結(jié)論

4G移動通信技術(shù)已經(jīng)成為移動通信領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)，它給我們提供了很好的用戶體驗，也使我們生活和生活質(zhì)量和效率進(jìn)一步提高。在技術(shù)飛速發(fā)展的同時，我們應(yīng)該認(rèn)真分析、預(yù)測4G移動通信技術(shù)，重視4G移動通信技術(shù)研發(fā)工作，以科學(xué)和發(fā)展的眼光來理解把握4G移動通信技術(shù)的含義，從而促進(jìn)4G移動通信技術(shù)更好的發(fā)展和應(yīng)用。endprint