論4G發(fā)展特點(diǎn)及其技術(shù)關(guān)鍵

摘 要：4G牌照是2013年國(guó)內(nèi)電信市場(chǎng)的一個(gè)重要的關(guān)鍵詞。有最新傳言稱，4G牌照將在下個(gè)月中旬發(fā)放。事實(shí)上，今年9月，工信部相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)公開表示，今年年底前將發(fā)放4G牌照，所謂4G，是第四代無(wú)線通信技術(shù)的縮寫，4G最大數(shù)據(jù)傳輸速率為100兆。在今年的中國(guó)國(guó)際信息通信展上，4G應(yīng)用無(wú)處不在，中國(guó)移動(dòng)的TD-LTE體驗(yàn)車引人關(guān)注，中國(guó)電信則展示了天翼4G的“即攝即傳”業(yè)務(wù)，并演示了4G廣播手機(jī)傳媒、4G車管專家等業(yè)務(wù)。

關(guān)鍵詞：4G；關(guān)鍵技術(shù)；超越

一、4G移動(dòng)通信系統(tǒng)將具備以下特點(diǎn)

（1）傳輸速度更高4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)頻寬將高達(dá)2-8GHvz，是目前3G網(wǎng)絡(luò)通用頻寬的20倍。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的上傳、下載速度也大大超過了目前的3G系統(tǒng)：4G系統(tǒng)的下載速度可以達(dá)到100Mb/s，而3G系統(tǒng)的下載速度僅為4G系統(tǒng)的2%；4G系統(tǒng)的上傳速度上限為20Mb/s，而3G系統(tǒng)的上傳速度上限僅為4G系統(tǒng)的5%。因此，有人這樣描述4G的傳輸速度：“如果說3G技術(shù)是一種高速傳輸?shù)臒o(wú)線移動(dòng)通信，4G就是超高速無(wú)線移動(dòng)通信1”。

（2）通信服務(wù)多元化由于技術(shù)限制，第一、二代通信技術(shù)、甚至3G通信系統(tǒng)只能偏重于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而4G通信系統(tǒng)超高速的傳播速度將可以滿足高清晰度圖像業(yè)務(wù)以及會(huì)議電視等要求較高的寬帶業(yè)務(wù)需要，4G通信系統(tǒng)2-8GHvz的網(wǎng)絡(luò)頻寬將可以很好地支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及影像等信息，真正實(shí)現(xiàn)多媒體通信。

（3）智能化程度更高4G通信技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)將為手機(jī)服務(wù)帶來革命性變化。在4G技術(shù)支持下，未來的4G手機(jī)出去傳統(tǒng)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳輸之外，將具備多媒體電腦的所有功能要素。此外，4G手機(jī)外觀也不再局限于手機(jī)的形式，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端2。除去通信終端設(shè)備外觀以及操作的智能化設(shè)計(jì)，4G通信終端的功能也將變得更加智能化，如：未來的4G手機(jī)將可以根據(jù)環(huán)境、時(shí)間以及其他因素來適時(shí)提醒手機(jī)主人。

（4）良好的兼容性由于采用大區(qū)域覆蓋、接口開放技術(shù)，4G通信系統(tǒng)具有良好的兼容性，可以與3G、無(wú)線以及固定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)縫連接，真正實(shí)現(xiàn)全球漫游的通信目標(biāo)。此外，4G通信系統(tǒng)與3G通信系統(tǒng)的高兼容性，也極大地降低了現(xiàn)有通信用戶的升級(jí)門檻，使4G通信技術(shù)普及化成為可能。隨著4G通信技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)為現(xiàn)有通信行業(yè)帶來革命性的變化。

二、4G相對(duì)于3G的超越之處

與今年年內(nèi)即將推出的3G移動(dòng)通信服務(wù)相比，4G技術(shù)更為復(fù)雜，4G技術(shù)在通信特點(diǎn)方面較3G移動(dòng)通信技術(shù)相比，有許多超越之處：

（1）4G移動(dòng)通信技術(shù)的信息傳輸級(jí)數(shù)要比3G移動(dòng)通信技術(shù)的信息傳輸級(jí)數(shù)要高一個(gè)等級(jí)，其最大的傳輸速度將是目前“i-mode”服務(wù)的10000倍。

（2）主要發(fā)展數(shù)字廣帶（Broadband）為基礎(chǔ)的概念。在“毫米”過程中，傳播條件相對(duì)困難，蜂窩小區(qū)也會(huì)相應(yīng)小很多，這會(huì)引起一系列技術(shù)上的難題。

（3）靈活性要比3G強(qiáng)得多。它能自適應(yīng)的資源分配，能夠處理變化的業(yè)務(wù)流。信道條件不同的環(huán)境，有很強(qiáng)的自組織性和靈活性。

（4）4G移動(dòng)通信技術(shù)將可讓所有移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的用戶，享受共同的4G服務(wù)。

（5）該技術(shù)應(yīng)該能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)和自行變化的信道條件，使低碼與高碼的用戶能夠共存。這些方面都要比2G、3G先進(jìn)。

（6）它能綜合固定移動(dòng)廣播網(wǎng)絡(luò)或其他的一些規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些功能體積分布的控制。

（7）該技術(shù)將以幾項(xiàng)突破性技術(shù)為基礎(chǔ)，例如一些光纖產(chǎn)品公司用來提高Internet主干帶寬的技術(shù)，它將對(duì)無(wú)線頻率的使用效率比第二代和第三代系統(tǒng)都高得多。

三、4G網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)

4G技術(shù)是可為移動(dòng)中的用戶提供100Mb/S的數(shù)據(jù)傳輸、為靜止的用戶提供1Gb/S的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線通訊技術(shù)，包含OFDM、智能天線（SA）與多人多出天線（MIMO）技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)（SDR）三大關(guān)鍵技術(shù)。

3.1OFDM

OFDM即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實(shí)際上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation，多載波調(diào)制的一種。OFDM技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)：可以消除或減小信號(hào)波形間的干擾，對(duì)多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率；適合高速數(shù)據(jù)傳輸；抗衰落能力強(qiáng)；抗碼間干擾（ISI）能力強(qiáng)。

3.2智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術(shù)

智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成形波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無(wú)線基站端使用天線陣和相干無(wú)線收發(fā)信機(jī)來實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的接收和發(fā)射。同時(shí)通過基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各個(gè)天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。目前智能天線的工作方式主要有兩種：全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。

移動(dòng)通信環(huán)境中的多徑傳播對(duì)通信的有效性與可靠性造成了嚴(yán)重的影響。而多輸入多輸出（M1MO）技術(shù)在通信鏈路兩端均使用多個(gè)天線，發(fā)端將信源輸出的串行碼流轉(zhuǎn)成多路并行子碼流，分別通過不同的發(fā)射天線陣元同頻、同時(shí)發(fā)送，接收方則利用多徑引起的多個(gè)接收天線上信號(hào)的不相關(guān)性從混合信號(hào)中分離估計(jì)出原始子碼流，這相當(dāng)于頻帶資源重復(fù)利用，使頻譜利用率和鏈路可靠性極大的提高。

3.3軟件無(wú)線電技術(shù)（SDR）

軟件無(wú)線電（SDR）是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)一通用硬件平臺(tái)，利用軟件加載方式來實(shí)現(xiàn)各類無(wú)線電通信系統(tǒng)的一種開放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)。其中心思想是使寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）及數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）等先進(jìn)的模塊盡可能地靠近射頻天線的要求。盡可能多地用軟件來定義無(wú)線功能。其軟件系統(tǒng)包括各類無(wú)線信令規(guī)則與處理軟件、信號(hào)流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、信源編碼軟件等。軟件無(wú)線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號(hào)處理硬件（DSPH）、現(xiàn)場(chǎng)可編程器件（FPGA）、數(shù)字信號(hào)處理（DSP）等。

參考文獻(xiàn)：

[1]移動(dòng)通信原理吳偉陵等編著電子工業(yè)出版社.

[2]劉麗玉；；移動(dòng)通信系統(tǒng)安全技術(shù)研究[J]；科技促進(jìn)發(fā)展（應(yīng)用版）；2010年02期.

[3]戴翠琴；冉海霞；李兆玉；；移動(dòng)通信課程的雙語(yǔ)教學(xué)[J]；重慶與世界；2011年11期.