4G通信的技術特點及應用

摘 要 本文通過文獻搜集以及前沿技術研究概述了4G通信技術的概念，4G通信技術的特點。對4G和3G技術進行了對比，探討了4G通信技術未來的應用展望。

【關鍵詞】4G通信 調制 交換

移動通信技術展露出商業化的發展勢頭源于上世紀八十年代。在當時模擬信號頻率調制、頻分雙工和頻分多址、基于電路交換技術等是它的基本特點。從第一代移動通信技術發展到當前的第四代移動通信它們均表現出不同的特點。通過改進第一代移動通信的保密性差、頻譜利用率低、通話質量不高等缺點，第二代移動通信（2G）應運而生。第二代移動通信技術大大彌補了第一代移動通信技術的缺陷。但隨著社會向前發展，2G技術已不適應社會發展。伴著信息技術的不斷改進，相對于第二代移動通信（2G）前進一大步的第三代移動通信（3G）橫空出世。它的容量更大、通信質量更高并且支持多媒體應用。但3G系統同樣存在需要改進的地方，比如：全球標準須規范統一、所采用的語音交換架構需要改進、流媒體（視頻）不盡人意、需進一步提高數據傳輸率等。但最終推動第四代移動通信系統4G發展的一個重要原因是3G通信系統存在著一個致命缺點，即移動無線接入網絡的空中接口標準不統一。解決這一問題，是4G通信技術發展的關鍵。

1 4G通信技術的概念

對于4G通信技術的界定，如今，在產業界和學術界達成共識，他們定義第四代移動通信技術為：第四代移動通信技術是一種集成多功能的寬帶通信系統，是一種先進的移動通信技術。以IP為基礎、具有超過2Mb/s的非對稱數據傳輸能力是其的主要特點。并且它可以實現在移動環境下速率達到100Mbps、在靜止環境下速率達到1Gbps以上的。它的最突出的一個優勢是能夠支持下一代網絡的各種應用（如移動高清電視）、并且能在固定和移動之間方便切換的技術。第四代移動通信技術也可稱為廣帶接入（broad-band）和分布網絡。它主要包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網（WLAN）、移動廣帶系統等組成部分。

2 4G通信技術的特點

智能性在第四代移動通信技術系統中表現尤為顯著，它通過擬采用智能技術，可以根據事實需要進行資源配置，同時對不同的各種復雜環境進行信號的正常收發正是智能信號處理技術的應用。4G標準的制定旨在解決兼容問題、用戶共存性問題，順應網絡的事實狀態以及信道條件第四代移動通信系統能夠做到對此進行具體處理，從而達到低速、高速用戶和各種用戶設備并存與互通的要求，最終使得不同類型的用戶的復雜需求得到滿足。多媒體通信、個人通信、信息系統廣播和娛樂等統一為一個整體是將來通信發展的趨勢。未來4G能夠更多滿足用戶的多種多樣的現實需求，能夠提供各式規格的通信業務，實現寬帶和綜合多種業務追求。相比于3G通信系統，4G通信技術更為復雜，更加先進，多種新興技術作為依托使得4G通信技術的出現成為現實。這些先進的技術，主要包括OFDM、軟件無線電、智能天線、移動IPv6等，對此我們將詳細介紹每一技術的相關內容。

2.1 OFDM技術

OFDM也稱正交頻分復用技術。經串并變換傳輸的高速串行數據為低速數據流，使它們在子信道上并行傳輸，然后應用相互正交的載波進行調制，經過疊加一起發送尾隨其后，最后，利用相干載波接收端進行相干接受，而最終恢復原告訴數據仍需再經串變。這就是OFDM技術的主要工作原理。OFDM技術的先進性主要體現在：信號波形間的干擾得到消除或減少、頻譜利用率得到增強、適應高速數據傳輸等。

2.2 軟件無線電

軟件無線電的工作原理主要是使寬帶模數轉換器（A/D）及數模轉換器（D/A）等先進的模塊與射頻天線的要求盡可能的靠近，定義無線功能盡可能多的運用軟件。軟件無線電（SDR）是一種開放式結構的技術，它實現各類無線電通信系統主要依賴軟件加載方式，并且它是把標準化、模塊化的硬件功能單元經一通用硬件平臺。該軟件系統涵蓋各類無線信令規則與處理軟件、信號流變換軟件、調制解調算法軟件、信道糾錯編碼軟件、信源編碼軟件等。

2.3 智能天線（SA）

根據用戶的反應他們希望接收到干凈清潔的無線電信號，免受干擾信號的影響。而第四代移動通信技術運用智能天線技術采用了特殊的工作原理。智能天線是一種雙向天線。人們一般把智能天線安置在基地的現場，并且它主要通過一組固定天線單元來獲取其方向性，并且可以進行編程的電子相位關系它通常可以附帶，預習同花順為I。同時得到基地以及每個移動塔臺之間的鏈路方向也是智能天線的一個基本功能。

2.4 IPV6

以IP的全分組的方式傳送數據流是4G通信系統的一個獨特選擇，這樣導致下一代網絡的核心協議成為IPv6技術。這樣做主要需要考慮兩方面的因素。一方面是，保證地址空間充分；另一方面是，與移動性管理相適宜，以上兩方面是IPv4所不能實現的。除此以外，IPv6較IPv4，能夠提供更好的Qos保證和更高的安全性保證。

2.5 空分多址

把空間進行劃分，進而獲取更多的地址，這是空間多址方式的主要目的。這樣做的結果能夠實現在有限的頻率資源范圍中，進行更加高效率的信號傳遞。但另一方面，傳遞信號采用這種方式，由于接受信號來源于不同的途徑的原因，可以盡可能的減免信號間的擾亂，聰兒提高信號的質量。

3 結束語

綜上所述，4G通信技術的發展是我國通信技術高速發展的顯著表現，它具有前三代通信技術所不及的獨特優勢。4G通信技術廣泛應用了當今各種先進的技術，融合現有的各種無線接入技術成為一個無縫連接的統一系統。4G通信技術的出現實現了跨系統的全球漫游，滿足了用戶多樣性的需求，對人們的生活產生越來越廣泛的影響。

參考文獻

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[2]陳良明，韓澤耀.OFDM-第四代移動通信的主流技術[J].計算機技術與發展，2008（18）.

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作者簡介

牛博（1978-），碩士學位。現供職于武警兵團指揮部，主要從事網絡和軟件研究。

作者單位

武警兵團指揮部 新疆維吾爾自治區烏魯木齊市 830063