4G移動通信的特點、關鍵技術與應用

郭芙蓉

摘 要：在科學技術飛速發展的帶動下，無線移動通信技術得到了跨越式發展，自第一代和第二代無線通信技術后，第三代無線通信技術，也就是通常所說的3G通信，也于2009年逐漸興起，并呈現出迅猛增長的趨勢。相關統計數據顯示，到2013年6月，我國的3G用戶總數超過3.2億。而現如今，在3G通信技術方興未艾的情況下，4G移動通信也悄然到來，并受到了社會各界的廣泛關注。結合4G移動通信的概念，對其特點和關鍵技術進行了分析，并以此為基礎，對4G移動通信的實際應用情況進行了探討。

關鍵詞：4G移動通信；特點；關鍵技術；應用

1 4G移動通信的特點

簡單來說，4G就是第四代通訊技術的簡稱。對于4G通信，并沒有一個精確的定義，目前認同較為廣泛的說法是，4G移動通信，就是具備2M以上數據傳輸能力，能夠對全速的移動用戶提供高質量、高速率的影像服務，可以實現三維圖像高效傳輸的通信技術。4G通信技術并沒有脫離以前的通信技術，而是以此為基礎，應用了一些新的通信技術，以不斷提升無線通信的網絡效率和功能。與現在的3G通信相比，4G移動通信具有以下特點：

（1）通信速率高：理論上，3G通信的數據傳輸速率可以達到2.1Mbps，而4G通信的最高數據傳輸速率能夠達到100Mbps，是3G通信的50倍左右。

（2）網絡頻譜寬：要確保4G通信的傳輸速率達到理論最高速率，相應的運營商必須對現有的3G網絡進行大幅度的改造工作，確保4G在通信帶寬上高出3G通信。據專家估計，每一個4G信道將占有100MHz的頻譜，相比于3G要高出近20倍。

（3）兼容性強：4G移動通信在全球范圍內實現了統一的通信標準，可以實現各類計算機和網絡之間的無縫連接，從而真正實現“一部手機，全球通信”。

（4）通信方式靈活：在4G移動通信中，通信終端不再局限于移動電話，任何物品理論上都可能成為4G通信的終端。在這種情況下，4G通信的終端不僅在設計和操作方面更加智能化，也可以根據對環境的感知，適當調整終端結構，確保其效能的最大化。

（5）多業務融合：4G通信的業務種類更加豐富，除3G通信支持的各種業務外，還增加了高質量圖像傳輸、虛擬現實業務等，可以將個人通信、信息系統、娛樂、廣播等行業整合成一個整體，更加方便地為用戶提供優質服務。

2 4G移動通信的關鍵技術

2012年1月20號，國際電信聯盟ITU通過了4G標準，包括LTE、LTE-Advanced、WiMAX以及Wire less MAN-Advanced（802.16m）。盡管標準眾多，但是4G通信技術的優勢同樣是顯而易見的，其核心技術也存在著很大的相似性，總的來說，4G移動通信的關鍵技術主要包括以下四種。

2.1 正交頻分復用（OFDM）技術

OFDM技術在本質上是多載波調制技術的一種，屬于高速率調制技術。該技術的基本原理在于，可以將傳統通信系統中信道劃分為多個互不相關的正交子信道，從而將原本傳輸速度較高的串行數據庫分為多個傳輸速度相對較低的并行數據流，在正交子信道中進行傳輸。利用這種技術，可以有效消除信號之間的干擾，提高信息傳輸的質量和速率。

2.2 軟件無線電技術

該技術實際上可以算是一種無線電廣播通信技術，屬于用軟件架構的一種通信協議，可以以軟件程序代替硬件功能，建立無線電通信平臺，通過同時運行多種能夠實現通信協議的軟件系統，實現多終端通信的無線通信方式。這種技術的應用能夠有效解決4G通信中用戶端多樣化和復雜化的問題，從而有效地解決了兼容性問題，實現了多種通信方式的兼容與傳輸。

2.3 多輸入輸出（MIMO）技術

該技術在3G通信中已經得到了比較廣泛的應用，并取得了良好的效果，因此在4G通信中，仍然作為關鍵技術而存在。從本質上看，MIMO技術屬于利用多天線傳輸的無線通信技術，可以由多個發送端獨立發送信號，也可以利用多個天線對信號進行接收。MIMO技術的應用，可以有效降低無線信道的衰落，提高無線系統的容量。

2.4 智能天線技術

智能天線主要由三部分組成，即天線陣列、波束形成網絡以及波束形成算法。該技術主要是通過適當的算法，使得每一個天線單元信號的幅度和相位都可以處于最佳狀態，從而構成最合適的天線陣列方向圖，對有用信號進行增強，對干擾信號進行減弱或排除。在4G移動通信中，智能天線技術可以減少信號的傳輸過程中的衰落以及受到的干擾，提高通信系統的容量，同時也可以實現對于移動臺的快速定位。

3 4G移動通信的應用

4G移動通信技術尚屬于新興事物，目前并沒有得到較為廣泛的普及，需要在實踐中不斷地完善和改進，通過試運營等方式，確保其優勢的充分發揮。從試運營的情況看，4G移動通信的應用主要表現在以下幾個方面：

（1）移動領域：包括網上購物、網上銀行、轉賬支付、電子購票、移動股票交易、無線局域網、數據下載等，可以為人們提供更加快捷的數據服務。

（2）移動電視：利用4G網絡，可以通過一臺終端，隨時隨地連接服務器，對電視節目進行接受和觀看。

（3）移動可視電話：在4G移動通信環境中，通話雙方只需要各自擁有一臺帶有攝像頭的終端，如手機、PC、PDA等，就可以實現實時音頻視頻的傳輸。

（4）數據傳輸：只要持有有效的無線終端，在任何時間、任何地點，都可以接入無線網絡，實現數據的高速下載，同時也可以在網外實現P2P數據傳輸，為人們提供更加方便快捷的數據傳輸服務。

需要注意的是，在對4G移動通信技術進行應用的過程中，還存在著有些問題，在一定程度上制約了4G通信的發展和普及，這些問題包括網絡IP問題、網絡通信標準協議問題以及3G網絡的改造問題等，都是需要相關技術人員重點研究的問題。

根據統計，目前全球的移動通信用戶終端數量達到了45億，占據著全球總人口的四分之三。利用移動通信技術，可以實現人與人之間的相互聯系和溝通交流，推動社會的發展和進步。4G移動通信技術的應用，將會改變人們現有的上網習慣，而且使得移動通信中可視化、多媒體化的趨勢日趨顯著，帶領人們真正步入無線互聯時代。

4 結束語

總而言之，作為當前移動通信發展的必然趨勢，4G移動通信技術對于社會的影響是十分巨大的，必將帶來新一輪的變革。因此，對于相應的通信運營商而言，應該充分重視起來，抓住機遇，迎接挑戰，對4G移動通信技術進行研發和創新，為4G移動通信的推廣奠定堅實的基礎。

參考文獻

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