浅析4G移动通信技术优劣

李艳丽

引言：目前相互兼容移动通信技术的第四代移动通信标准（4G）已在业界启动。4G通信与3G通信相比，在技术和应用上有质的飞跃。本文通过4G通信技术的各层次的技术浅析4G技术的优劣。

所谓4G技术是第四代移动通信及其技术的简称，4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区，它的优越性很明显。

一、4G通信技术概述

4G移动通信技术的传输速率更快，与3G移动通信相比，4G移动通信的传输数据在理论上要提高近50倍。其次，4G移动通信技术具有集约化的优势，网络结构和接入方式具有系统优化的功能，方便实现切换。4G移动通信技术具有多网络融合优势，不但整合移动通信网络，还能对互联网和局域网络进行融合，实现真正的大网络。最后，4G移动通信网络，可以实现高清音质、图像、信息的传递，还能具抗干扰性，实现移动通信的安全性和保密性。

二、4G移动通信技术原理和关键技术

（一）OFDM

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术,实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多载波调制的一种。其主要原理是:将待传输的高速串行数据经串并变换, 变成在子信道上并行传输的低速数据流, 再用相互正交的载波进行调制, 然后叠加一起发送。 接收端用相干载波进行相干接收, 再经并串变换恢复为原高速数据。可以消除或减小信号波形间的干扰,对多径衰落和多普勒频移不敏感,提高了频谱利用率;适合高速数据传输;抗衰落能力强;抗码间干扰(ISI)能力强。

（二）软件无线电

软件无线电的基本思想是把尽可能多的无线及个人通信功能通过可编程软件来实现，使其成为一种多工作频段、多工作模式、多信号传输与处理的无线电系统。也可以说，是一种用软件来实现物理层连接的无线通信方式。

（三）智能天线技术(SA)

智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能,被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发,同时,通过基带数字信号处理器,对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并,实现上行波束赋形。

（四）多输入多输出(MIMO)技术

MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效地将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。

（五）基于IP的核心网

4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络,可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案,能提供端到端的IP业务,能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构,能允许各种空中接口接入核心网;同时核心网能把业务、控制和传输等分开。IP与多种无线接入协议相兼容,因此在设计核心网络时具有很大的灵活性,不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。

三、4G通信技术的主要优势与缺陷

如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话，那么4G通信却给了人们真正的沟通自由，并彻底改变人们的生活方式甚至社会形态。但每一样新事物都必将伴随着其优势与缺陷出现。

（一）优势

1.网络频谱更宽

第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps速度传输无线信息。每个4G信道约占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA 3G网路的10-20倍。

2.智能性能更高

第四代移动通信的智能性更高，不仅表现于4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，例如对菜单和滚动操作的依赖程度会大大降低，更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。

3.通信更加灵活

未来4G手机应该算得上是一只小型电脑了，而且4G手机从外观和式样上，会有更惊人的突破；未来的4G通信使人们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像。

4.提供各种增值服务

4G移动通信系统技术以正交多任务分频技术(OFDM)最受瞩目，利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增殖服务

5.实现更高质量的多媒体通信

4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，4G通信系统提供的无线多媒体通信服务包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去。

（二）缺陷

1.标准难以统一

开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题，而这却涉及到世界各大通信厂商的自身利益而难以统一。

2.技术难以实现

据研究这项技术的开发人员而言，要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影響地区的信号强度等问题。另外在移交方面存在的技术问题，使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。由于第四代无线通信网络的架构相当复杂，这一问题显得格外突出。

3.容量受到限制

手机的速度会受到通信系统容量的限制，如系统容量有限，手机用户越多，速度就越慢。据有关行家分析，4G手机会很难达到其理论速度。如果速度上不去，4G手机就要大打折。

4.市场难以消化

目前第三代技术仍然在缓慢地进入市场，对于第四代移动通信系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。另外，如果4G通信因为系统或终端的短缺而导致延迟的话，那么5G的技术随时都有可能威胁到4G的赢利计划。

五、总结

本文首先简要地阐述了什么是4G通信技术，通过其原理和几个关键技术的解说，作了优势和缺陷的简要。每一样新技术的出现都需要不断的创新完善。我期待着4G通信技术给我们的生活带来更大的变化和不一样的精彩！

参考文献

[1]姚克玮.4G通信技术的简析与讨论.硅谷，2011年17期。

[2]杨超;陈金鹰; 胡晓川.浅析新一代移动通信系统.四川省通信学会2010年学术年会论文集。

[1]邓永红.4G通信技术综述.数字通信世界，2005年02期。