淺談4G移動通信系統(tǒng)及技術

摘 要：本文通過探討4G移動通信系統(tǒng)及技術，首先比較了4G技術與3G技術參數(shù)，進而分析了4G移動通信系統(tǒng)的優(yōu)勢，最后從幾個方面給出了幾種4G移動通信系統(tǒng)關鍵技術，希望為相關領域及相關人士的研究提供一些借鑒。

關鍵詞：移動通信；系統(tǒng)技術；4G

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）18-0296-02

1 引 言

現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和科學技術的進步，科技行業(yè)出現(xiàn)了翻天覆地的變化，移動通信技術在不斷更新，人們的生活由此發(fā)生著革命性的變化。另一方面，由于社會經(jīng)濟水平得到極大提升，并且人們生活質(zhì)量在不斷提高，從而人們在信息傳播和交流方面的需求在不斷增加，對通訊技術方面要求更高，更為講究品質(zhì)高、效率高的通訊方式，由此便推動著現(xiàn)代通訊系統(tǒng)的更新?lián)Q代以及通訊技術水平的提高。在此之前，3G移動通信技術確實讓人眼前一亮，為人們提供了良好的網(wǎng)絡體驗，然而出于其本身因素而自帶的部分技術缺陷難以保證更快速地進行信息傳播和信息交流，從而需要在3G移動通信技術的基礎上進行改進，研究并開發(fā)新的4G移動通信技術，以此能夠更好地彌補3G技術缺陷，最大程度滿足人們各方面的通信需求。

2 4G移動通信系統(tǒng)概述

2.1 4G技術與3G技術參數(shù)比較

在3G移動通信系統(tǒng)的基礎上，升級到4G移動通信系統(tǒng)，4G系統(tǒng)中許多關鍵性的技術都借鑒了3G，并不斷研究和開發(fā)出了更多的新技術。如表1，比較了4G技術與3G技術兩者技術參數(shù)的不同。

2.2 4G移動通信系統(tǒng)的優(yōu)勢

（1）高度智能化。隨著4G移動通信技術的迅速發(fā)展，不論是服務商還是用戶，都對其帶來極大影響，電子移動終端設備的服務出現(xiàn)了革命性改變。很多人其實不明白4G移動通信系統(tǒng)的概念，其實其又可叫作分布網(wǎng)絡或者是廣域接入，可以根據(jù)速率的不同自動切換，通過智能技術的運用可以自由分配資源，并按照業(yè)務的不同需求，合理配置各類資源要求，絕大多數(shù)的移動辦公皆可通過4G技術完成。著眼未來，4G手機不但可以進行傳統(tǒng)性質(zhì)上的語言數(shù)據(jù)傳輸能力，而且多媒體計算機的各項功能都一一具備。另外，4G手機僅是4G終端設備中的一種，另外4G終端設備的功能也更趨于智能化。

（2）兼容性優(yōu)良。隨著4G移動通信技術的發(fā)展態(tài)勢，其將進一步實現(xiàn)全球范圍內(nèi)接口、覆蓋開放技術，固網(wǎng)、無線以及3G、無線等都可與4G實現(xiàn)無縫連接，4G服務能夠讓所有移動通信運營商用戶共同享受，不但能夠推進3G目前用戶的升級，而且能夠進一步普及4G通信技術，為最終達成全球漫游的通信目標提供更多的可能性。

（3）高速傳輸速率。在3G移動通信系統(tǒng)的基礎上，目前4G移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡頻寬，將達到2～8GHvz，提高了20倍，上傳速度上限增加至目前的20Mb/s，先前的僅為目前的5%，對于提升之后的用戶體驗效果極強，相較于3G的信息傳輸級數(shù)，4G的高出整整一個檔次。

3 4G移動通信系統(tǒng)關鍵技術

3.1 智能天線技術

所謂智能天線技術，其通過運用自適應算法，進行無線陣列信號分析和發(fā)射波靈活性利用，實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)數(shù)字波束和自動跟蹤等功能，利用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術、陣列天線技術來降低干擾和隔絕干擾，讓相同信道上發(fā)射出去和接收回來的各個不同用戶信號達到互不干擾的目的，頻率使用率大大提升，傳輸容量進一步增加并且系統(tǒng)性能得到改善。另外，智能天線由于具備定向波束功能，信號傳輸距離更遠，不但能夠確保質(zhì)量而且覆蓋區(qū)域被進一步擴大，系統(tǒng)成本大大降低。

3.2 多用戶檢測技術

在寬帶CDMA通信系統(tǒng)中，多用戶檢測技術是作為抗干擾技術中的重要一種，其基站和終端都將用到此技術用以增加系統(tǒng)容量，在具體的通信系統(tǒng)架構體系中，應當將各用戶信號在傳輸過程中存在一定的關聯(lián)性考慮在內(nèi)，如此也是多個不同用戶檢測技術的根本。若是數(shù)據(jù)傳輸只存在個別用戶中，則多址干擾出現(xiàn)的幾率較低，然而全球覆蓋率在不斷增加，信號功率在不斷增大并且用戶數(shù)量在不斷增加，多址干擾已然成為CDMA通信系統(tǒng)中的重要干擾。迄今為止，3G網(wǎng)絡采用的檢測技術抗干擾能力較弱，而4G采用的多用戶檢測技術，在抗干擾性檢測具備更大的優(yōu)勢，將系統(tǒng)對功率控制精度方面的要求大為降低。

3.3 基于IP的核心網(wǎng)

4G移動通信系統(tǒng)基于IP的核心網(wǎng)絡，可以讓各個不同網(wǎng)絡間實現(xiàn)無縫連接，而3G移動通信系統(tǒng)是基于ANSI-41，此項技術是不具備的。該項技術在4G的的應用，各類優(yōu)勢很明顯：①低成本，是集成當前網(wǎng)絡相對有效方式中的一種；②此種以全IP的網(wǎng)絡為基礎的，能在各類實際性的無線接入方案中實現(xiàn)相對獨立，具備端至端的IP業(yè)務。為達到全IP的核心網(wǎng)絡的要求，另外需要改進和解決的問題仍舊很多，4G技術作為開放式結構，應當允許各類空中接口實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)接入，從而，在進行IP核心網(wǎng)設計時應當具備強大的靈活性，無線接入利用哪種協(xié)議和方式和協(xié)議是不需要考慮的，因為在4G移動通信系統(tǒng)中，IPv4被IPv6取代，如此一來，IP地址長度變長，地址空間加大，大大提高了安全性能。IPv6網(wǎng)絡中的利用，用戶能夠在網(wǎng)絡層中進行數(shù)據(jù)加密同時效驗IP報文，鑒別與加密選項具備分組的完整性和保密性，網(wǎng)絡安全性被大大提升。

3.4 調(diào)制與編碼

4G移動通信系統(tǒng)，將采用多載波調(diào)制（MCM）技術：多載波碼分多址和正交頻分復用時分多址。在多徑干擾較弱以及數(shù)據(jù)傳輸速率較低時，通過采用適當?shù)木馑惴軌蜃屜到y(tǒng)運行正常。然而就寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務而言，因為數(shù)據(jù)傳輸速率是相較而言較高的，時延擴展導致數(shù)據(jù)符號間互相重疊，以此發(fā)生符號間干擾，從而在均衡方面有了更高的要求，應當利用相當復雜的均衡算法，在實現(xiàn)上比較麻煩而且困難。除此之外，若是信號帶寬遠超并且臨近信道的有關帶寬時，信道依舊會發(fā)生頻率選擇性衰落情況。

3.5 無線接入方式與多址方案

所謂4G移動通信系統(tǒng)，其能夠在無線環(huán)境下達到高速傳輸?shù)囊?，將單一頻分信道分成多個正交子信道，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)流向并行的低速數(shù)據(jù)流間的轉(zhuǎn)換，同時將低速數(shù)據(jù)流調(diào)制至各個子信道上加以傳輸，利用接收端所采用的各類技術，分離正交信號，以此減少各個子信道間的干擾，各個子信道的實際信號帶寬比劃分時的有關帶寬要小，因為帶寬被分割成小部分，系統(tǒng)性能大大提高，可以滿足各類不同的設計需求，能夠更為靈活地進行功率和數(shù)據(jù)容量分配，以此具備提供更加靈活可靠的變速和高速綜合數(shù)據(jù)傳輸能力。與此同時，其具備更大的系統(tǒng)容量，提供更強的頻率擴散、抗頻率選擇性衰落以及抗多徑干擾能力，雖然其功效效率不是特別高，但是能夠最大程度滿足多徑和移動信道傳播需求。

4 結束語

現(xiàn)如今，在市場競爭中，3G移動通信系統(tǒng)已逐步穩(wěn)定，沒有太大的市場競爭優(yōu)勢，4G技術則憑借其他通信系統(tǒng)無法比擬的通信競爭力走在社會前列。綜上所述，4G技術的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①智能化程度更高，各方面都可以滿足智能機的需要；②靈活性極強，無論身處何種環(huán)境中都能隨時隨地為用戶提供所需要的多媒體業(yè)務和各種數(shù)據(jù)需求；③具備良好的兼容性，能夠?qū)崿F(xiàn)任意網(wǎng)絡和任意終端間的互通互聯(lián)；最后，4G的頻譜帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率遠高于3G，能夠滿足用戶在通信方面的有效性需求?？偠灾?，4G通信將是通信行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，能夠帶給人們更為舒適和方便的通信體驗，推動著全球信息化發(fā)展向一個新臺階邁進。

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收稿日期：2018-5-23