基于OFDM技術的4G通信網絡應用

摘 要：隨著3G網絡技術的發展，逐漸4G通信技術逐漸衍生出來，并得到了進一步的深化研究。4G通信技術是在3G網絡技術的基礎上強化優點，摒棄缺點，對功能的進一步突破，將3G網絡技術中的無線局域網和高速傳輸技術進行結合，從而實現了3G網絡技術不能實現的功能，如高清視頻的高速下載、傳輸、高效的信息通訊服務等。現實生活當時各個領域對4G通信技術的渴望，基于OFDM的關鍵技術的4G通信技術應用而生。文章主要闡述了基于OFDM的關鍵技術的4G通信技術的原理、4G的技術優缺點、OFDM與CDMA技術功能的比較分析，進而指出了OFDM在今后的4G移動通信系統中的研究方向。

關鍵詞：OFDM；通信技術；數據；分析

在現在的生活中，各個領域伴隨著移動通信業務的飛速發展，呈現出來了以下特點：用戶的數量激增、多媒體業務層出不窮等，所以對新型移動通信系統提出了更高的要求，如要求系統容量大、多媒體接入能力強等功能，這就使3G慢慢衍生出來了。可是到今天為止，3G又不能滿足人們的需要，4G移動通信在3G技術的基礎上進一步提升了數據傳輸的速度，增加了在不同介質下能夠達到進行語音和高清的多媒體界面等業務。4G技術的出現使身邊的生活更豐富，但它也在面臨著多徑衰落和帶寬的利用率低的挑戰，所以OFDM技術就能夠運用能解決上述問題，它把信道分解成多個正交子信道這樣的方式，使多徑衰落信道向平坦衰落信道的轉化，從而減小多徑衰落帶來的影響。

一、4G移動通信技術的應用優缺點

（一）4G通信技術的優點。在通信技術發展到今天，隨著3G通信技術的發展，4G通信技術應運而生。可以看出4G技術仍然是以3G通信技術為基礎，摒棄了3G技術不能實現的功能，在此基礎上對其進行了深層次的挖掘，實現了3G技術難以實現的速度，在數據傳輸、高清下載取得了新的突破；4G通信技術對傳播介質網絡頻寬的要求也提出了要求，比以往的網絡信息通道都要寬闊，最寬頻譜達到了100MHz，使得3G的網絡無形中提高了將近19倍；4G通信技術的網絡容量也發生突飛猛進的變化，它的高速傳輸通道，使得4G通信技術容量是3G通信技術容量的9倍。

無縫通信技術是4G通信技術研發的一大突破，它的出現使得移動通信網絡能夠和不同標準的技術銜接沒有任何障礙，都能進行有效銜接，在一定程度上也彌補了3G網絡沒有世界統一標準的缺陷，更加促使漫游和通信技術在全球范圍內推廣和應用；4G通信技術的分配信息資源方式符合不同渠道的通信條件，能夠與實際緊密結合，使得通信技術信息資源分配更加的合理化和科學化；4G通信技術促進了媒體業務有了新的突破，不僅能使的相關業務有效開展，而且還能使得大眾傳媒技術更加的方便快捷，確保了信息傳播的時效性；4G通信技術包含有2G、3G網絡通信，不僅適用于低等網絡用戶，而且它可以實現不同網絡不同系統的轉換；4G通信技術在成本上也是一個突破，要比3G通信技術成本遠遠低一大塊，極大地增加了通信事業的經濟效益。

（二）4G通信技術的缺點。第四代移動通信技術在著重發展數據的高效傳輸的同時，也帶來了一些弊端，如通話能力的容量相對比較小，不能夠滿足人們對通話的需求。只能用正交頻分復用技術（OFDM）來提升傳輸的速度，滿足人們的通話要求。3G網絡通信技術的滿足大量通話的需求的優點，要在4G通信技術進一步進行深入研究，提高通話容量，彌補4G技術的缺陷，提供更加高效優質的服務。

二、OFDM技術基本原理分析

OFDM的基本原理是：通過串并聯的方式將數據流通分配到傳輸速率相對穩定的子信道中傳播。將用戶的信號通過串行的方式以頻率為R碼字/秒輸入給發送器，這些R碼經過識別會被優先送入到并行變換器中，將串行輸入的信號輸出在N條線路上。OFDM的接收機實質就是一組解調器，這個解調器的功能很強大，可以將不同的載波調制零頻，也可以將不同的載波調制零頻得相反方向。子載波的數量是與OFDM的高數據速率有關系的，兩者之間的關系是很微妙的，增加子載波的數目能夠提高數據的傳輸速率，減少子載波的數目能夠減少數據的傳輸速率。OFDM的每個頻帶的調制方法是不相同的，這樣就增加了系統的靈活性，通過變換調制方法增加系統的穩定性。因此，OFDM的基本原理適用于多用戶的、較高的靈活度以及較高的利用率的通信系統。所以基于OFDM技術應運到4G提供了廣闊的研究空間。

三、OFDM與CDMA技術的比較分析

OFDM作為4G中的核心技術，尤其自身的特點，如頻譜利用率、高速率多媒體服務支持、調制方式靈活性及抗多徑信道干擾等，當然這些方面也是大大優于3G通信系統。4G與3G的區別其實就是它們核心技術（OFDM技術與CDMA技術）的區別，兩種技術在其技術特點上存在著差異性。下面就從抗多徑干擾、調制技術以及峰均功率比等這三個方面就這兩種技術特點進行對比分析。

（一）抗多徑干擾。（1）為了減小多徑干擾，使接收信號重疊，出現接收錯誤。CDMA系統中的CDMA接收機采用了分離多徑（RAKE）分集接收技術來區分和綁定多路信號能量。為了減少干擾源，保證接收信號的質量，RAKE接收機提供一些分集增益，避免信號間干擾。（2）OFDM通過傳播介質把高速率的信號轉換成低速率的信號，更加穩定的信號擴展了信號的周期，減弱了多徑傳播的影響，避免了信號波形間的相互干擾，以至于產生接收端判斷錯誤。同時通過加循環前綴的方式，使各子載波之間相互正交，提高接收信號的質量。

（二）調制技術。（1）在CDMA系統中，上行鏈路和下行鏈路對支持多載波調制技術是相佐的，上行鏈路不支持，下行鏈路支持。這就使得CDMA系統無形中大受影響，喪失了一定的靈活性；同時，由于此鏈路的非正交性的存在，也會使得不同調制方式的用戶會面臨著噪聲干擾。（2）在OFDM的系統中，上行鏈路和下行鏈路對支持多載波調制技術是相吻合的，上行鏈路支持，下行鏈路也支持。還可以根據實際信道的狀況自適應調制，增加了靈活性。信道質量的好壞也決定了采用不同的調制技術，在信道質量好的情況下，可以采用高階調制技術（16QAM等）；在信道質量差的情況下，可以采用低階調制技術（QPSK等），從而使系統可以在頻譜利用率和誤碼率之間實現優化配置。

（三）峰均功率比。（1）在實際應用中，峰均功率比一個不容忽視的重要因素。不同的峰均功率比對設備的要求也不一樣，較高的PAPR會提出更高的要求，如發送端對功率放大器的線性要求，要滿足上述要求，就要增大設備的功耗，因此就要提供額外功率、電池備份和擴大設備的尺寸等軟硬件標準，這也無形增加了成本。CDMA系統與OFDM系統在實際運用當中，根據自身系統的特點對峰均功率比要求各異，但整體上來說OFDM系統優于CDMA系統。（2）在抗多徑干擾、調制技術等相關方面，OFDM還可以通過其他技術來降低其峰均功率比，它的性能優于CDMA技術。與3G通信系統相比，OFDM的調制方式、更強的抗多徑干擾的能力以及更高的頻譜利用率等優點融為一身，在降低成本的前提下又能提高服務質量。因而OFDM在4G通信系統起到舉足輕重的作用。

結語：基于OFDM技術的4G通信網絡的應用，大大改變了3G技術的弊端，從而實現了在各個領域的廣泛應用。但是，OFDM技術還不是盡善盡美的，也存在許多問題需要解決。日后將OFDM與其他技術進行結合（OFDM-CDMA等）是在4G的深入研究中應考慮，從而更完美的通信質量。

參考文獻：

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