淺析4G技術發展與挑戰

王文剛

摘 要：任何技術的發展都不是一蹴而就，都有一個發展的過程。為了迎合人們對通信更高要求的需要，4G技術得以應運而生。基于此種情況，本文以4G技術的發展及進展作為本文內容的切入點，并對4G技術所面臨的挑戰進行了詳細地敘述。

關鍵詞：4G技術；挑戰

一、技術的實現方案及進展

（一）無限接入方式和多址方案。在CDMA、TDMA、FDMA以及OFDM等眾多的多址方式中，目前，4G技術采用的是OFDM的多址方式。這個多址方式主要是通過把需要傳輸的串行數據流分級為多個速率較低的、并行的子數據流，然后再將這些并行的子數據流調制到相互正交的子載波上，最后進行合成，完成輸出的過程。而輸出的數據速率和串行數據流分解前的速率是一樣的。雖然OFDM這種多址方式有一些不足。比如，對相位和頻偏的噪聲就非常地敏感，同時，發送端放大器功率效率很低，以及與之適應的調制技術提高了整個系統的復雜度。但是，它的優勢也非常的明顯，主要體現在，它促進了頻譜利用效率的提高，而且，每個子載波使用的不同的調制方法，它還能降低頻率的選擇性衰落，更重要的是OFDM技術，它的抗窄干擾能力很強。可以說OFDM這個方案已經非常成熟，同時，在4G技術發展的過程中也獲得了非常理想的結果。

4G在無線接入方式上，主要采用的是VSF-OFCDM的無線接入方式，VSF的意思是不可變的擴頻因子，OFCDM的意思是不正交頻碼分和頻分的復用。 VSF-OFCDM這種無線接入方式，它屬于多載波CDMA，它的頻率可在所有小區里重復使用，并且不受多徑干擾的影響，非常有效地促進了頻譜的利用率的提高。同時，它采用的是可變擴頻因子方式，它可以通過對擴頻因子進行改變的方式來分別適用于密度較高的業務區和普通的業務區，現階段VSF-OFCDM無線接入方式已經廣泛應用于商用。

（二）編碼與調制。4G 移動通信系統采用的是非常高級的信道編碼方案。比如，LDPC、級連碼以及Turbo碼，保障了4G移動通信系統的性能。4G系統采用的是多載波調制技術，而4G系統的多載波調制技術采用的是正交頻分復用時分多址（OFDM-TDMA）和多載波碼分多址（MC-CDMA）這兩種形式。OFDM-TDMA采用的是高電平調制方式，而MC-CDMA采用的是QPSK調制方式。

（三）智能天線技術。以往的通信系統中采用的是定向天線和全向天線這兩種天線。全向天線主要是應用于三百六十度覆蓋的小區，而定向天線則主要是應用小區分裂后的部分覆蓋小區。同時，這兩種天線覆蓋區域的形狀都是不會變化的，相對于基站來說，若是每一個移動用戶的下行信號都是廣播式發送的，就會引起系統的干擾，并使系統容量呈現出降低的趨勢。而智能天線，它主要是采用了空分多址的技術，這種技術主要是利用信號在傳輸方向上的差異性，對同碼道、同時隙或同頻率的信號加以區分，對所覆蓋的區域進行信號的動態性改變，并使主波束對準用戶的方向，零陷對轉干擾信號的方向，并智能跟蹤用戶以及對環境變化進行檢測，從而為用戶提供了優質的上行鏈路以及下行鏈路信號，進而達到對有效信號能夠準確提取和抑制干擾的目的。由此可見，智能天線不經能促進系統容量的提高，同時，更適用于相對復雜電波傳播環境的移動通信系統。和普通天線相比，在同等發射功率的條件下，智能天線發送的信號能夠傳播的更遠，擴大了覆蓋范圍，減少了基站的建設數量，使運營商的建設成本實現了一定程度的降低。值得我們注意的是智能天線也使得通信系統的復雜度增加了很多，并且對元器件的性能也相應地提出了更高的要求。

（四）軟件無線電（SDR）技術。4G系統的目標就保證移動的終端能夠適合各種類型的空中接口，以便在不同的網絡環境之間實現無縫漫游，同時還可以在不同業務類型之間進行轉換。這樣才能夠實現真正的個人通信。而4G系統的軟件無線電的基本思想就是把硬件作為通用的基本平臺，從而盡可能多地把無線或者個人通信的功能通過可編程的軟件來實現，使它成為一種多工作模式、多工作頻段、多信號的傳輸與處理的無線電系統，也可以把它認為是一種通過對軟件的運用來實現物理層對接的無線通信方式。可以說，軟件無線電的核心技術是通過頻帶的無線接收機來替代以前的窄帶接收機，并將寬帶數字/模擬、模擬/數字變換器去盡可能的和天線近距離接觸，來讓通信電臺的功能盡可能多地采用可編程軟件來帶接收機，并將寬帶的模擬/數字、數字/模擬變換器盡可能的靠近天線，從而通過盡可能地采用可編程軟件來實現通信電臺的功能。

二、4G技術所面臨的挑戰

4G技術作為一種新型技術，具有較高的復雜性，這種技術不僅不要大量的電路系統和高性能芯片，對芯片的科技含量還有較高的要求。同時，4G的廣泛運用受到來自市場壓力的影響。雖然4G在性能以及速度上優于3G很多，但是，4G系統的應用，必須要對以往的通信設施加以改造，增加了建設成本。

結束語：4G系統的運用，對提高通訊質量，提高人們的生活水平具有非常重大的意義。然而，技術的發展是一個逐步完善的過程，雖然現在4G系統已成為通信領域里的主導技術，仍然還存在一些不足之處，可謂是機遇和挑戰并存。

參考文獻：

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