分析4G移动通信核心技术

王丽

[摘 要]4G为第四代移动通信技术，4G集3G与Wlan于一体，并能够快速传输数据以及高质量的音频、视频和图像等。本文分析4G 移动通信的核心技术的优势以及 4G 移动通信的核心技术创新，展望了4G移动通信的发展趋势 。

[关键词]4G；移动通信；核心技术

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.10.070

[中图分类号]TN929.5 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）10-00-02

4G移动通信作为通信行业的方向标，其核心技术的掌握与创新能力的高低直接关系到市场竞争力。因此，相关企业在布局与完善3G移动通信的同时，一定要加大4G移动通信的投入力度，不断提出与创新核心技术，利用“差异化”实现企业的高速发展。 4G移动通信是人类有史以来最复杂的技术系统。

1 4G 移动通信的核心技术的优势

各种技术要点的齐头并进与均衡利用，得4G通信技术较之传统范围内被认可的已经很先进的3G技术比较，使用优势方面仍然是技高一筹。

首先，使用优势在于极强的通信灵活性。由于建立在几种突破性技术的基础高度之上，4G通信技术不论在系统化方面还是使用频率上，都较之传统的通信设备都大大得以提高，方便了人与人之间的交流和个人生活中的使用。其次，主要体现在无与伦比的技术兼容性。TDMA、CDMA以及GSM等移动通信标准在4G领域内的兼收并蓄，使得这种技术能够容纳大量的技术设施，并可以完全达到使用的目标。最后，在实现业务多样化的方面上，4G通信移动的技能同样非比寻常。这种技术不仅包括个人通信、信息系统，而且还包括广播娱乐等，可满足不同客户的不同需求。

2 4G 移动通信的核心技术创新

2.1 正交频分复用技术（OFDM）

OFDM技术，在运用上主要指的是把信道进行有效划分，从而构建若干个正交子信道，并把高速数据的信号进行转换，形成并行式的低速子数据流来完成子信道的调制，实现其传输功能。

0FDM技术的性能较为显著，主要体现在以下几个方面。

（1）由于对频谱的利用程度较高，在一般情况下，其频谱比串行系统的运用效率高达一倍左右；

（2）在抗衰落上，其性能同样显著，主要利用到多子载波传输技术，有效强化了抵抗脉冲的噪声，避免信道出现快衰落的问题；

（3）较为符合现代数据高速传输的需求，其在应用上，主要运用了自适应的调制机制，从而强化调制、信道以及加载算法等环节工作的有效性，提升信息传输的速率；

（4）在对码间干扰的抵抗性能力显著，主要通过循环前缀的办法，强化抗码间干扰的能力。

OFDM技术作为4G移动通信的核心技术之一，其有效结合分集、时空编码、干扰、抑制信道间干扰以及智能天线等技术，不断提升通信系统的运用性能。一般包括以下几个类型：V-OFDM、W-OFDM、F-OFDM、MIMO-OFDM及多带-OFDM。OFDM技术在运用的过程中，其各个载波属于相互正交的形式。而对于每一个载波来说，在其符号时间内，都具备相关整个载波周期。另外，两个相邻载波的频谱零点，都属于重叠的状态下，有效降低载波间所出现的干扰问题。因此，对于传统FDMA技术来说，其对于频带的利用程度较高。

2.2 多输入多输出技术（MIMO）

MIMO技术主要是指对基站与移动终端，其设有多个天线实现工作，有利于4G系统空间在复用与分集上提升增益。其中，在空间复用层面上，一般是对接收端与发射端进行多副天线的利用，从而通过在空间传播上的多径分量实现对同一频带进行使用时，可以利用到多个子信道对信号进行传输发射，提升容量的使用效率。而在空间分集层面上，主要有发射形式与接收形式。MIMO技术在成熟应用后，在频谱的利用上效率较高。而在空间分集上，其可以有效完善无线信道的使用性能，提升无线系统中的容量与覆盖面积。该技术最大的特点是：可以大大提高频谱的利用率，提高频谱的运行效率，抗窄带干扰能力和抗多径干扰能力不断的增强；能够使各个子载波的联合编码抗拒衰落；同时，使用快速的算法，借助于IFFT以及FFT实现调制和解调，这样最终来实现DSP技术应用。但是这种技术的缺点是：由于在信号的传输中，可能会增加自适应调制技术的难度，这样就使得系统的效率会降低。

2.3 软件无线电技术

软件无线电技术，主要是指通过现代化的管理软件实现对传统无线通信的有效控制管理。而软件无线电技术在应用的过程中，由于对硬件、软件以及无线技术进行有效的有机结合，因此其系统功能较多且灵活。主要以硬件为构建平台，利用计算机软件编程技术对无线电台中相关功能进行体现。而其功能软件化后，由于现代通信的需求，对于以往在功能选择上较为单一与灵活性较低的硬件电路一定要进行改良，特别是要降低对模拟信号的利用，在天线上实现数字化处理。该技术最大的特点是：它可以大大提高频谱的利用率，提高频谱的运行效率，抗窄带干扰能力和抗多径干扰能力不断的增强；能够使各个子载波的联合编码抗拒衰落；还有就是使用一种快速的算法，借助于IFFT以及FFT实现调制和解调，这样最终来实现DSP技术应用。另外，对于结构选择，软件无线电技术主要利用到标准化与性能较高的开放结构，为往后硬件模块的有效升级与扩展工作提高空间。

2.4 切换技术

切换技术，主要应用在移动终端对不同覆盖区域的移动，保证通信业务具有连续性能，而在实际工作上主要是对信道进行改变，有效实现信道中的链路侦测、仲裁以及建立与断开等操作工作，其属于一个综合性的技术利用内容。而切换技术作为现代蜂窝移动通信为用户提供移动功能的一个基本基础，其在4G移动通信的利用上，实现无缝与可靠漫游应用。切换技术在发生时机上，主要体现在移动终端可以对不同网络进行有效接入、在不同基站上可以自由移动、而同一基站，但扇区与频率不同时，同样可以迁移以及跟随信道变化对链路进行更新等。

目前，对切换技术进行控制的机制存在两种形式，一是由智能化移动终端进行端口信号的强度和质量的检测，由终端的软件系统进行判决，主动发起和完成切换操作；二是由移动用户临近的基站监测各通信链路的信号状态，交换网中心根据监测数据完成切换。在4G移动通信切换技术的利用上，DSP与软件技术属于较为常见且关键的部分，其在工作上具有明显的高效性与智能化，可以有效提升系统在切换工作上的效率与质量。而对于第四代通信技术的应用，其核心技术就是前文所阐述的MIMO技术和OFDM技术的结合；同时，还利用时间、空间、频率的分集技术。因此，系统的容量大大增加了，以及系统容量在增加频谱的利用效率的同时，并且很好的对频率选择性衰弱情况进行了处理，最大程度的提高了第四代通信系统的性能。这样重技术的结合，能够使系统达到比较高的传输效率，并且能够为增强无线系统对于噪音、干扰、多径的容限等一些干扰性的因素，也满足下一代无线传输的发展，为移动通信系统做出了重大的铺垫作用。

3 4G移动通信技术的发展趋势

在信息技术和通讯技术最为繁盛且最具规模市场的欧洲与亚太地区，4G移动通信新设备的发展已经实现了在市场效益上与3G技术旗鼓相当甚至大有超越前者的态势。

3.1 技术功能拓展中的发展趋势

在用户识别技术、微微无线电接收器技术、交互干扰抑制技术等多功能技术的利用方面，4G移动通信技术在上述几种技术的运用周旋中得心应手。这些技术的功能拓展，不仅仅降低了通信设备之间的相互干扰，而且最大程度上保证了信号的质量。

3.2 国际市场扩大中的发展趋势

在技术系统全面化的贡献方面，首选为日本，自从2001年开始，该技术研究过程以来，日本科学界在2005年就已经在4G研究和技术功能的构建方面初具规模并开始走动于国内市场之间。其次是美国，在研发以HMMX和DMMX为主打产业的通信技术方面再次突破传统，独树一帜。我国虽然在4G技术的认知方面落后于日美，但如今遍布各地的3G技术已经不能满足客户需求的现状与使用危机的层出迭见，客观上却也为4G技术的开发带来了契机。所以，商界必然会抓住这个扩展新技术的有利契机，致使4G通信技术在中国市场中一样具有良好的发展趋势。

4 结 语

纵观科技的发展历程和国际间的科技竞争，不论是纵向参照的高度还是横向比较的角度看，4G通信技术的发展潜力不可估量。4G移动通信技术以其自身的技术要点与使用优势，征服了传统的通信技术和新时代的人类社会，也将征服未来的科学世界。 综上所述，要顺利全面地实施4G通信，还可能遇到一些困难。首先，人们对未来的4G通信需求使它的通信传输速度将会极大提升，从理论上说最高可达到 100Mbit/s，但手机的速度将受到通信系统容量的限制，因此将很难达到其理论速度。其次，4G的发展还将面临巨大的市场压力。由于不同用户对网络的需求程度不同，用户对当前网络现状的依赖性依然存在。

主要参考文献

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[2] 赵华.浅析4G移动通信的关键技术[J].数字技术与应用，2013（7）：36.

[3]施盛建.4G移动通信技术的特点分析与实践研究[J].信息通信，2014（1）：231-232.