第四代通信技术的应用前景展望

魏兴菊

【摘要】 第四代通信技术是基于前三个阶段的技术基础上发展的，作为一种更先进的科学技术，其在研究阶段的关键技术有着不可比拟的优势，为以后人们的快节奏生活提供了保障。本文主要从第四代通信技术的关键技术对4G进行讨论，并对其应用前景进行展望。【关键字】 第四代通信技术 关键技术 应用前景

一、 引言

移动通信技术以其用户可在通信覆盖区域内的任意位置、并可在移动的情况下通信而得到了大范围的推广应用，它在很大程度上推动了社会发展，解决了人们的基本通话需求，为人们的日常生活提供了方便[1]。

随着电子商品的更新换代，移动通信技术也一直处于稳步发展中，回顾它的发展历程，大致包含三个阶段：第一代移动通信以模拟信号传输为基础，以采用蜂窝网络结构实现频率的重复利用，这一技术解决了大区制容量低、活动范围受限制的问题，从而实现让成千上万的公众利用有限的频率资源进行大众化的通信；第二代移动通信主要是以数字信号为传输基础，除了满足改善通信质量、提高频率资源利用率和信道容量等要求外，提供低速率的数据传输能力也是其功能之一；第三代移动通信在第二代移动通信系统发展的基础上，吸收其优点并淘汰缺点，能够提供宽带服务等多媒体综合业务，实现全球漫游。

二、第四代移动通信技术

现阶段比较流行的第三代移动通信技术与现有无线技术相比，其功能要强大的多，但是由于同行业的竞争、与相关标准不兼容等问题也随着时间的推进不断显示出来，因此，人们迫切的要求设计出一套较完善的融合语音通信与数据通信的全球移动通信网络标准，将希望寄予第四代移动通信标准的制定，以解决兼容以及第三代所不能解决的问题。

2.1 第四代移动通信技术的优势

4G是第四代移动通信（The 4th Generation）的简称，其移动通信系统可以实现同其他通信系统的无缝衔接并与它们相互兼容[2]。第四代移动通信集可看作是3G 与WLAN的集合体，融合两者的优点于一身，除了能准确的传输数据之外，还可将高速传输高质量的视频图像以高速度的传输数据实现双向上传，可与高清晰度电视相媲美。4G系统可提供的下载速度为100Mbps，上传速度也可达到20Mbps，因其更高的数据率和频谱利用率，更可靠的安全性、智能性和灵活性以及更优质的传输和服务，所以几乎能够满足所有用户对于无线服务的要求。

在综合功能方面，第四代通信技术可以把媒体终端与自身所具有的功能融合到一起，通過媒体终端来实现资源分享，并提供无线通服务讯平台为信息传输提供支持，不限地点、时间、环境等因素的限制。利用第四代通信技术还可以提供资料、视频、图片的双向下载传递，实现无线区域环路（WLL）、数字广播（DVB）、数字音讯广播（DAB）等的无线通信增值服务。第四代通信合理的解决了兼容性问题，通过4G可以下载各式各样的通信软件，从而减少通信资费，基于目前的运营商竞争形势，使得4G的一些服务项目比3G的要实用、便宜的多[3]。

在容量方面上，可以通过在FDMA、TDMA、CDMA 基础上引入空分多址（SDMA）的途径来实现这一目标，据有关数据显示，其容量可达到3G容量的5～10倍[4]。第四代通信技术能将任意地址的宽带无障碍接入互联网。它的自适应资源分配功能，可以在任何环境条件下处理不断变化的业务流和信道条件，自组织性和灵活性在这一技术上得到了很大的体现，根据网络动态和自变化的信道条件，这一技术还可以保证低码率与高码率用户的共存，综合固定移动广播网络和其他的一些规则，对这些功能体积分布进行动态控制，支持视频会议、无线因特网等交互式多媒体业务。

2.2 第四代移动通信系统的网络结构和关键技术

第四代移动通信系统网络结构大致可分为物理网络层、中间环境层和应用网络层三个层面。三者中物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是完全开放的，可以以高速的无缝高数据率的无线服务效率为新的应用和服务发展提供平台，多个频带之间实现无障碍的高速运行。第四代移动通信系统的关键技术包括信道传输；抗干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术；高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线；大容量、低成本的无线接口和光接口；系统管理资源；软件无线电、网络结构协议等[4]。

1）OFDM 技术：OFDM 技术是新型通信技术关键技术的重要组成部分，对无线网络的传输起着很大的作用。OFDM 技术的工作原理是将传统的通信系统信道进行划分，其划分方式以若干没有直接关系的正交子信道来体现，从而将原来传输速度较高的串行数据流划分成了很多传输速度相对较低的并行数据流，通过调制每一个子信道上所给予的子载波，在同一时间段内，将各个子载波进行并行传输，如此便可有效地保证信道的频率具有一定的选择性，也可确保通信网络中的每个子信道都具有平坦性。现有的数据表明，OFDM 技术的优点在相当大的范围内已得到认证，它的规避信号干扰的能力是毋庸置疑的，在保证系统频谱利用率及信传速率的的问题上，发挥了很大的作用，而针对通信性能的频率选择性衰落问题，也在很大程度上得到了解决[5]。

2）智能天线技术：这种技术的主要功能是抑制垃圾信号干扰、自动跟踪定位以及自动进行数字波束调节等功能，是4G 通信技术的关键技术。这一技术除了可以对抗信号在传输过程中的干扰和衰落之外，增加通信系统的总容量并快速实现移动台的定位也是其特有的功能之一，在信息传输性能方面占有不可替代的重要地位。这种技术在雷达和声纳军事领域应用较广泛，空间滤波和定位是这一技术应用的主要目的。

3）软件无线电技术：SDR技术是（Software Defined Radio）的简称，可以将各种通信技术联系在一起，作为是4G 微电子技术的基础，其开放平台升级方便，允许介入多方运营。软件无线电技术保证了4G 通信技术不管在什么环境下，都能有效帮助用户可以时刻使用无线网络的接入方式进行通信，使用户在不相同的网络环境下进行相互的业务转换，有效地实现无缝隙漫游通信。它的工作原理是用软件编程取代相应的硬件功能，建立起无线电通信平台，同时运行多种软件系统实现通信协议等功能，达到通过软件的应用和更新来实现多种终端通信的无线通信方式，解决了 4G 通信系统中存在的用户终端多样化和复杂化等问题，使不同的用户终端始终在同一平台交流。

4）多用户检测技术：这种技术的主要作用是提高用户终端以及信号基站移动通信系统的容量。多用户检测技术的工作理念是在同一时间内将所有用户使用的传输信道中所传输的信号全部看作是有用的信号，并不再将它作为干扰信号进行处理，同时通过各种各样的信息处理技术对有用的信号进行有效处理，从而实现多个用户信号的联合检测[8]。

三、第四代移动通信技术的应用前景

目前，这一全新的技术还处于初始阶段，但随着新技术的不断发展，其日后的影响力将会普及到所有的领域中。

1）应用在智能手机：手机作为日常通信的主要工具，一些手机用户已经不再满足于手机现有的使用功能，从而对手机提出了更高的要求，4G技术信息的高效传输速度，被广泛应用在了手機上，在此基础上，也刺激了智能手机的出现和领域扩大，可以有效地对手机用户身份进行认定和鉴别。

2）应用在射频测量技术：作为验证微波射频器件性能和检验理论设计的必需技术，射频测量技术是微波电路计算机辅助设计技术的基础，4G网络拥有的高频谱带宽可以实现射频测量更快速度、更高精度的要求。

3）应用在智慧家庭：通过利用计算机和网络通讯对家电进行控制等技术创建“智慧家庭”服务平台，能够有效的对家庭实现智能控制、信息交流及消费服务并将它们与家居生活有效地结合起来以提高生活质量和生活品质。

4）应用在智慧课堂：利用多媒体技术，无线网络传输技术、云技术等进行课堂教育，以丰富课堂教育，老师和学生之间的交流互动可以结合网络的流通性来达到这一目标。在课上，老师可以通过主机对学生的电脑进行远程控制，形成一个连接式的互动平台，从而提高学生的课堂乐趣，增加学生自主学习的积极性和主动性，在课下，还可以通过远程教育及时解答学生的家庭作业问题，帮助学生提高成绩。

5）应用在移动医护：这种应用主要是面向大中型医院，基于现在的移动医疗服务模式的整体信息化解决方案，可通过在院区内铺设 WLAN 网络及互联网专线传输通道可以协助医护人员通过智能手机终端完成临床诊疗及护理工作。这种应用的普及是以信息化手段辅助医护人员减少工作差错，实现随时随地随身共享医护信息，有效提升医院人员的工作和服务效率。

6）应用在其他技术：其他技术包括在抗洪救险、抗震救灾等方面的应用。由于其具有的强大网络覆盖功能，工作人员可通过无线覆盖的形式准确的提供并获取相关的有效数据资料，为救灾工作提供切实有效的技术支持，从而加强人员、物资的高效率调度。

四、结语

现在的时代是一个科技信息大发展的时代，通信技术在一定程度上决定着现阶段人们的生活方式，随着通信技术的不断发展，人们的生活趋于更方便、更快捷的节奏。虽然目前的第四代通信技术的发展道路还在不断的摸索中前行，但回首已经度过的三个阶段，不难发现，通信技术的发展是朝着人们的意愿而发展的。因此，我们有理由相信，在不久的将来，我们一定会迎接一个更快节奏生活时代的到来。

参 考 文 献

[1]杨超，梅康，陈金鹰，等.4G通信技术及其应用前景[J].热点技术，2011，（5）：58-60.

[2]刘占成，马龙.浅谈4G通信技术应用前景[J].合作经济与科技，2013，20（25）：127-128.

[3]马骉.4G通信技术及其应用前景分析[J].新应用：71.

[4]朱海涛.第四代移动通信发展前景[J].信息科技，2010，（11）：111-112.