4G移动通信关键技术与其面临的问题研究

魏佳佳

摘要第四代移动通信技术具有非常强大的数传输能力，这也是4G移动通信技术非常显著的一个特点。第四代移动通信系统是集成多种功能的宽带移动通信技术。其具有网络覆盖范围更广、兼容性也更强、智能性能也更高、增强多媒体通信效果、通信速率更快、通信成本低等明显的优势。本文对4G移动通信关键技术与其面临的问题作进一步的探讨。

关键词4G；通信技术；网络；问题

4G网络的完善，为移动互联网提供了发展的空间。这不仅带来了移动互联网的蓬勃发展，还促进的消费者的消费。中国移动积极推动4G技术演进发展，加速LTE A成熟商用，让速率从100M不断提升到200M、600M，乃至未来1G；同时，推动3D MIMO、大数据网优、干扰消除等技術成熟；在网络层面，积极推进NFV、SDN等技术成熟。2015年，我国4G移动电话用户新增28 894.1万户，总数达38 622.5万户，在移动电话用户中的渗透率达到29.6%。可以预见，随着移动通信4G网络和4G+服务的普及，具备高带宽、大容量、低时延特征的4G技术的应用提高已经到来。在更为快速的新一代移动通信网络环境之下，人们对于4G移动通信的依赖还将进一步加强。

1 4G移动通信简介

第四代移动通信技术具有非常强大的数传输能力，这也是4G移动通信技术非常显著的一个特点。它包含了宽带无线局域网、宽带无线固定接入、交互式广播网络和移动宽系统等。第四代移动通信系统也是宽带接入IP系统，是集成多种功能的宽带移动通信技术。其具有网络覆盖范围更广、兼容性也更强、智能性能也更高、增强多媒体通讯效果、通信速率更快、通信成本低等明显的优势。

2 4G移动通信网络中的关键技术

2.1智能天线（sA）与多入多出天线（MIM0）技术

在4G移动通信网络中，智能天线技术主要是通过利用信号在传输过程存在一定差别，将一些相似的信号进行区分，从而达到对移动网络信号的覆盖范围有针对性的动态改变，从而更好的为用户提供高质量的移动通信服务，也达到了降低、消除干扰信号的目的。MIMO技术主要是通过多接收、多发射来有效提高其内部的容量。另一方面，在有限的功率带宽范围内，MIMO技术可以通过将有效的链路进行分解，组成数个并行的子信道，抑制信号干扰、自动跟踪和自动调节数字波束，进而达到有效提高传输质量、提升系统容量、高速度数据传输的目的。对于4G移动通信的发展来讲，MIMO技术对其有很好的促进作用。

2.2 OFDM技术

OFDM技术是把信道分成若干正交子信道，从而将高速数据信号变换为低速并行子数据流，通过调制将高速数据在每个子道进行传送。因此，又称为正交频分复用技术。OFDM技术，其频谱效率比串行系统效率高近一倍，具有频谱利用率高的优势。此种技术具有较强的抗衰落性能。再者，OFDM技术运用多子载波进行传输，从而使通信信道快衰落进一步降低，对脉冲噪声的抵抗能力进一步增强。OFDM技术使用循环前缀的方式来解决码间的干扰，其抗码间干扰性能力强。OFDM技术可以较好的减小或消除信号波形间的干扰，提高了频谱利用率；对多径衰落和多普勒频移不敏感，适合高速数据传输。

2.3软件无线电技术（SDR）

如何提高和优化无线局域网的性能并提高数据传输速率和服务质量，将有线和无线局域网进行无缝融合，已成为4G技术研究的热点。软件无线电（SDR）技术是近年来提出的一种实现无线通信的新的体系结构，它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台，而把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。软件无线电（SDR）技术通过将模块化、标准化的硬件功能单元在一具有较强包容性的硬件平台，通过软件加载控制的方法，实现各类无线电通信系统的需求。其主要的技术思想是：利用数模转换器（D/A）和宽带模数转换器（A/D）等先进的模块，通过利用软件来定义无线功能，满足其射频天线的要求。而其软件系统中，就包含有较多的软件技术，如：信道纠错编码软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信源编码软件、无线信令规则与处理软件、数字信号处理硬件（DSPH）等。可以说软件无线电（SDR）是一个开放化的平台，其具有方便的升级和配置，从而可以形成一个具有模块化、标准化、开放化、方便多方运营介入的通用的硬件平台。

2.4基于IP的核心网

4G移动通信系统的核心网，是完全基于全IP的网络，从而实现不同网络间的无缝连接。基于IP的核心网不仅能提供端到端的IP业务，同时，又独立于不同的无线接入方案，同PSTN和已有核心网可能实现较好的兼容。核心网允许各种窄中接口接入核心网，具有开放的结构，而且核心网能把业务、控制和传输等分开。通过IP后，协议与核心网络（CN）协议、所采用的无线接入方式和链路层也是互相独立，互不影响。在4G通信系统中全分组方式IPv6技术取代了常用的IPv4协议。

3 4G移动通信关键技术面临的问题

3.1载波聚合

在4G移动通信中，已经部署网络的技术，包括室内室外，包括频段内和频段间目前为止已经部署了两载多的聚合，在现在使用频段上F频段、D频段、E频段都有相应的载入聚合部署。面向未来，我们需要持续提升用户的感受，载波聚合涉及很多频段，不同频段组合非常多，这就列出移动通信目前考虑的优选频段。

3.2小包优化

4G实际商用后，在资源分配这方面没有针对小包做特定优化，所以会存在业务信道，控制信道浪费问题，还有时延过长问题，基于这些问题也提出相应解决问题，比如基于业务的信道浪费问题需要有精准资源分配考虑，现在需要针对这些技术做了相应的研究，使其通信效率提升比较明显。

3.3 TDD与FDD融合

在3.5G及以上频段主要以TDD频谱为主，中国移动既拥有FDD频段也拥有TDD频段，将来的融合是必然的。首先是实现基于覆盖的移动性管理，其次是基于负载均衡的切换，接下来实现TDD与FDD的联合传输。目前来讲，产业链推进非常顺利，已经完成了标准化也有了商用终端。

3.4容量受限制

提到4G移动通信，最大的优势是其高速的数据传输能力。从通信技术的演变而言，这一传输速度的升是通信系统在质上的飞跃。但就4G的实际应用中，手机的运行速度和系统容量间是相互制约的。如果手机用户到达一个系统的极限值，在有限的系统容量下，就会出现因为容量被过度分散而导致速度缓慢问题或者其他问题的出现。

4结论

4G移动通信技术已经成为移动通信领域的主导技术，它给我们提供了很好的用户体验，也使我们生活和生活质量和效率进一步提高。在技术飞速发展的同时，我们应该认真分析、预测4G移动通信技术，重视4G移动通信技术研发工作，以科学和发展的眼光来理解把握4G移动通信技术的含义，从而促进4G移动通信技术更好的发展和应用。endprint