4G移動通信關鍵技術與其面臨的問題研究

魏佳佳

摘要第四代移動通信技術具有非常強大的數傳輸能力，這也是4G移動通信技術非常顯著的一個特點。第四代移動通信系統是集成多種功能的寬帶移動通信技術。其具有網絡覆蓋范圍更廣、兼容性也更強、智能性能也更高、增強多媒體通信效果、通信速率更快、通信成本低等明顯的優勢。本文對4G移動通信關鍵技術與其面臨的問題作進一步的探討。

關鍵詞4G；通信技術；網絡；問題

4G網絡的完善，為移動互聯網提供了發展的空間。這不僅帶來了移動互聯網的蓬勃發展，還促進的消費者的消費。中國移動積極推動4G技術演進發展，加速LTE A成熟商用，讓速率從100M不斷提升到200M、600M，乃至未來1G；同時，推動3D MIMO、大數據網優、干擾消除等技術成熟；在網絡層面，積極推進NFV、SDN等技術成熟。2015年，我國4G移動電話用戶新增28 894.1萬戶，總數達38 622.5萬戶，在移動電話用戶中的滲透率達到29.6%。可以預見，隨著移動通信4G網絡和4G+服務的普及，具備高帶寬、大容量、低時延特征的4G技術的應用提高已經到來。在更為快速的新一代移動通信網絡環境之下，人們對于4G移動通信的依賴還將進一步加強。

1 4G移動通信簡介

第四代移動通信技術具有非常強大的數傳輸能力，這也是4G移動通信技術非常顯著的一個特點。它包含了寬帶無線局域網、寬帶無線固定接入、交互式廣播網絡和移動寬系統等。第四代移動通信系統也是寬帶接入IP系統，是集成多種功能的寬帶移動通信技術。其具有網絡覆蓋范圍更廣、兼容性也更強、智能性能也更高、增強多媒體通訊效果、通信速率更快、通信成本低等明顯的優勢。

2 4G移動通信網絡中的關鍵技術

2.1智能天線（sA）與多入多出天線（MIM0）技術

在4G移動通信網絡中，智能天線技術主要是通過利用信號在傳輸過程存在一定差別，將一些相似的信號進行區分，從而達到對移動網絡信號的覆蓋范圍有針對性的動態改變，從而更好的為用戶提供高質量的移動通信服務，也達到了降低、消除干擾信號的目的。MIMO技術主要是通過多接收、多發射來有效提高其內部的容量。另一方面，在有限的功率帶寬范圍內，MIMO技術可以通過將有效的鏈路進行分解，組成數個并行的子信道，抑制信號干擾、自動跟蹤和自動調節數字波束，進而達到有效提高傳輸質量、提升系統容量、高速度數據傳輸的目的。對于4G移動通信的發展來講，MIMO技術對其有很好的促進作用。

2.2 OFDM技術

OFDM技術是把信道分成若干正交子信道，從而將高速數據信號變換為低速并行子數據流，通過調制將高速數據在每個子道進行傳送。因此，又稱為正交頻分復用技術。OFDM技術，其頻譜效率比串行系統效率高近一倍，具有頻譜利用率高的優勢。此種技術具有較強的抗衰落性能。再者，OFDM技術運用多子載波進行傳輸，從而使通信信道快衰落進一步降低，對脈沖噪聲的抵抗能力進一步增強。OFDM技術使用循環前綴的方式來解決碼間的干擾，其抗碼間干擾性能力強。OFDM技術可以較好的減小或消除信號波形間的干擾，提高了頻譜利用率；對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，適合高速數據傳輸。

2.3軟件無線電技術（SDR）

如何提高和優化無線局域網的性能并提高數據傳輸速率和服務質量，將有線和無線局域網進行無縫融合，已成為4G技術研究的熱點。軟件無線電（SDR）技術是近年來提出的一種實現無線通信的新的體系結構，它的基本概念是把硬件作為無線通信的基本平臺，而把盡可能多的無線通信及個人通信功能用軟件實現。軟件無線電（SDR）技術通過將模塊化、標準化的硬件功能單元在一具有較強包容性的硬件平臺，通過軟件加載控制的方法，實現各類無線電通信系統的需求。其主要的技術思想是：利用數模轉換器（D/A）和寬帶模數轉換器（A/D）等先進的模塊，通過利用軟件來定義無線功能，滿足其射頻天線的要求。而其軟件系統中，就包含有較多的軟件技術，如：信道糾錯編碼軟件、信號流變換軟件、調制解調算法軟件、信源編碼軟件、無線信令規則與處理軟件、數字信號處理硬件（DSPH）等。可以說軟件無線電（SDR）是一個開放化的平臺，其具有方便的升級和配置，從而可以形成一個具有模塊化、標準化、開放化、方便多方運營介入的通用的硬件平臺。

2.4基于IP的核心網

4G移動通信系統的核心網，是完全基于全IP的網絡，從而實現不同網絡間的無縫連接。基于IP的核心網不僅能提供端到端的IP業務，同時，又獨立于不同的無線接入方案，同PSTN和已有核心網可能實現較好的兼容。核心網允許各種窄中接口接入核心網，具有開放的結構，而且核心網能把業務、控制和傳輸等分開。通過IP后，協議與核心網絡（CN）協議、所采用的無線接入方式和鏈路層也是互相獨立，互不影響。在4G通信系統中全分組方式IPv6技術取代了常用的IPv4協議。

3 4G移動通信關鍵技術面臨的問題

3.1載波聚合

在4G移動通信中，已經部署網絡的技術，包括室內室外，包括頻段內和頻段間目前為止已經部署了兩載多的聚合，在現在使用頻段上F頻段、D頻段、E頻段都有相應的載入聚合部署。面向未來，我們需要持續提升用戶的感受，載波聚合涉及很多頻段，不同頻段組合非常多，這就列出移動通信目前考慮的優選頻段。

3.2小包優化

4G實際商用后，在資源分配這方面沒有針對小包做特定優化，所以會存在業務信道，控制信道浪費問題，還有時延過長問題，基于這些問題也提出相應解決問題，比如基于業務的信道浪費問題需要有精準資源分配考慮，現在需要針對這些技術做了相應的研究，使其通信效率提升比較明顯。

3.3 TDD與FDD融合

在3.5G及以上頻段主要以TDD頻譜為主，中國移動既擁有FDD頻段也擁有TDD頻段，將來的融合是必然的。首先是實現基于覆蓋的移動性管理，其次是基于負載均衡的切換，接下來實現TDD與FDD的聯合傳輸。目前來講，產業鏈推進非常順利，已經完成了標準化也有了商用終端。

3.4容量受限制

提到4G移動通信，最大的優勢是其高速的數據傳輸能力。從通信技術的演變而言，這一傳輸速度的升是通信系統在質上的飛躍。但就4G的實際應用中，手機的運行速度和系統容量間是相互制約的。如果手機用戶到達一個系統的極限值，在有限的系統容量下，就會出現因為容量被過度分散而導致速度緩慢問題或者其他問題的出現。

4結論

4G移動通信技術已經成為移動通信領域的主導技術，它給我們提供了很好的用戶體驗，也使我們生活和生活質量和效率進一步提高。在技術飛速發展的同時，我們應該認真分析、預測4G移動通信技術，重視4G移動通信技術研發工作，以科學和發展的眼光來理解把握4G移動通信技術的含義，從而促進4G移動通信技術更好的發展和應用。endprint