4G—LTE關鍵技術及其實際應用解析

劉龍 胡光宇

摘 要：為進一步提升4G網絡技術與服務水平，文章針對4G-LTE關鍵技術進行分析，從其主要概念與優勢出發，并研究其現階段在通信服務中的實際應用，希望與廣大專家、學者共同分析探討。

關鍵詞：4G-LTE；應用；關鍵技術

中圖分類號：TN828.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）17-0070-01

隨著4G網絡服務的不斷推廣與普及，人們對4G 通信網絡的需求日益提升，可見，4G網絡具有十分開闊的應用前景。在通信行業的發展過程中，3G網絡建設已經處于相對成熟、穩定并且普及的階段，其實際經驗的參考與借鑒有助于來加強4G 網絡的發展和實際應用水平[1-2]。鑒于在4G網絡方面所取得的成就，通信行業4G 網絡技術的深入研究與投入建設呈欣欣向榮之勢。

1 4G-LTE的基本概念

4G-LTE主要包括了TD-LTE以及FDD-LTE等LTE 網絡制式范疇，屬于通信網絡技術新概念，現階段其技術研究與應用正處于高速發展的水平。從用戶的需求來看，4G-LTE可達到基本滿足用戶對無線網絡服務要求的目的，無論是其應用速率還是通信質量等各方面，均比3G網絡系統應用效果好。3G網絡系統施以2 MHZ的寬帶頻率為載體開展具體工作的，但其實質速率無法與理論上的理想速率相匹配；其次，3G網絡系統無法實現動態范圍的多速率目的，使得人們無法在移動網絡上獲取更高層次的體驗。針對3G網絡系統的固有缺陷，4G-LTE以取長補短的形式出現，首先繼承了3G網絡的穩固基礎，并在此基礎上彌補了3G網絡系統的缺陷[3-4]。4G-LTE技術不僅在聯網以及通話時間上取得更為顯著的優勢，其網間數據傳輸速率大幅提升，且在很大程度上解決了通信數據丟失的老大難問題，在蜂窩數據覆蓋上也達到了較好的改進效果。此外，4G時代具有較大的傳輸寬帶和數據容量，可達到提高不同通信系統之間通話質量的目的；且4G-LTE 在速率快的基礎上實現了更為簡便靈活的計費方式，服務價格低廉，更好地滿足了用戶對網絡通信各方面的需求。

2 4G-LTE的關鍵技術分析

其關鍵的技術主要包括：智能天線技術、正交頻分復用及時以及軟件無線電技術，具體分析如下。

2.1 智能天線技術

智能天線以自適應天線為發展基礎，構成了自適應天線陣列，可在加權條件下達到合成多個天線接收信號的效果，以使信噪比大幅提升處于最大水平。在智能天線的構成中，除了上述提到的自適應天線陣列外，還包含了可變天線陣列、多天線，即在波束之間，不存在切換的多波束情況。從優勢方面看，智能天線的主要特點在于它的天線陣列，這種特征的天線陣列不僅有助于促進較高的天線增益發展，并且可達到提供相應倍數的分集增益目的。

2.2 正交頻分復用技術

正交頻分復用技術，即OFDM技術，它屬于多載波調制技術的一種，從下階段的發展趨勢看，其有著相對良好的應用前景。隨著4G-LTE 的普及，正交頻分復用技術的實際應用領域不斷拓寬，但其主要應用領域在于ETSI標準的數字音頻廣播DAB、高清晰度電視HDTV、無線局域網WLAN以及非對稱的數字用戶環路ADSL等通信系統和廣播音頻領域。從功能方面看，正交頻分復用具有在無線網絡條件下達到高速傳輸數據目的的優勢，它能到到通信道的控制效果，使通信到分成若干個子信道，如此原信道的帶寬被分化，成為包含多個子信道的帶寬；在此基礎上，高速數據信號被轉為許多并行的低速子數據流，使其在子信道上傳播，從而實現信道均衡。

2.3 軟件無線電技術

軟件無線電技術屬于傳統的“純硬件無線電技術”的改進技術，其主要通過利用現代高科技軟件從而實現“純硬件電路”的操縱以及控制，是通信領域中的第三次革命。在模擬通信、數字通信、固定通信以及現階段十分普及的移動通信等通信革命的時代背景下，許多設備所主打的通信功能通常對硬件具有極高的依賴水平，容易造成技術發展局限的局面。

但軟件無線電技術則打破了這一看似穩定的技術模式，作為通信領域的第三次革命，軟件無線電技術體系以軟件為關鍵核心，以硬件為主要運作平臺，通過將數字信號處理技術作為發展要點，在天線極短距離的條件下實現了模擬信號數字化。

從其發展的實際效應上看，軟件無線電技術的開發除了顛覆硬件無線電技術的傳統地位，同時為系統升級提供了便利，且從服務上看為用戶達到了大幅節省開支的效果。

2.4 G-LTE的實際應用解析

4G-LTE 具有十分廣泛的應用領域，從其發展前景看來，其技術的研發與擴展仍存在巨大潛力。現階段的4G-LTE技術主要應用于載波聚合上，同時在擴大TD-LTE深度覆蓋范圍方面也具有較為重要的應用地位。

載波聚合主要在移動通信領域以LTE-A（LTE-Advanced）聯合 CA（CarrierAggregation）的途徑，即通過載波聚合技術應用于實踐中。載波聚合主要旨在以增加傳輸寬帶的途徑從而達到提高傳送速率的目的。根據所有成員載波使用頻段的區別可主要講載波聚合技術分為三個不同的類型：

首先，是處于同一頻段內，并且具有頻率相鄰特征的類型；

其次，是處于同一頻段內，然而不具備相鄰屬性的類型；

另外，是處于跨頻段的類型。

目前中國移動主導了多項TDD 載波聚合的國際標準，在多個地區已經完成了載波聚合技術的現網試驗工作，在其運行過程中取得了預期效果，并在調查中獲得用戶的良好反饋。

一般來說，TD-LTE的基站覆蓋能力比較差，其主要原因在于制式和頻段存在一定程度的差異；我們知道，TD-LTE的室外覆蓋存在包括盲區、弱覆蓋等在內的若干矛盾，尤其在室內其弱覆蓋矛盾更為顯著。

而4G-LTE技術的廣泛應用則能在很大程度上有效解決該矛盾：

首先，4G-LTE技術與傳統使用宏基站的解決辦法不同，它從利用Relay技術的4G信號覆蓋功能途徑出發達到了增強信號的室外覆蓋效果，且在此基礎上以 SmallCell 技術的 LTE 大網自動雙向切換技術為依托實現增強信號的室內覆蓋效果，極大程度上完成了擴大TD-LTE深度覆蓋范圍的目的，且投資成本地，對選址要求不大。

3 結 語

綜上所述，4G-LTE技術處于第三代通信系統技術的發展基礎上，其不僅彌補了原有通信系統的各類矛盾與不足，同時也為現代化社會的通信領域技術進步與服務發展做出了重要貢獻。4G-LTE具有巨大的發展潛力，獲得用戶的喜愛與支持，因此，對與4G-LTE技術與實際應用的研究與開發將永不止步。

參考文獻：

[1] 邵建，韋龐.4GLTE的關鍵技術及其現網實踐[J].移動通信，2015，（3）.

[2] 杜海鵬，鄭慶華，張未展，等.一種面向4GLTE網絡的丟包區分算法[J].計 算機研究與發展，2015，（12）.

[3] 陳俊峰.淺談4G-LTE技術及其應用前景[J].通訊世界，2014，（24）.

[4] 蘇玉玲.關于移動通信工程4G-LTE技術工程的應用解析[J].建筑工程 技術與設計，2015，（17）.