探讨4G移动通信技术发展方向

探讨4G移动通信技术发展方向

李店

身份证号码：450802198402031755广西南宁530007

摘要：现阶段，我国的通信技术迅猛发展，为了更好地满足广大移动通信用户的需求，第四代（4G）移动通信技术应运而生，但是随着应用越来越广泛，4G技术也面临更多的挑战，当然，也有更广大的发展前景。本文主要就移动通信4G关键技术做了简单的分析。

关健词：4G移动；通信技术；发展；方向

移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技术的发展，特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展，移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来，移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。

一、4G移动通信技术发展史

回顾移动通信的发展历程，移动通信的发展大致经历了几个发展阶段：第一代移动通信技术主要指蜂窝式模拟移动通信，技术特征是蜂窝网络结构克服了大区制容量低、活动范围受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信，使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。第四代移动通信的主要特征是除了能提供第三代移动通信系统所拥有的各种优点，克服了其缺点外，还能够提供宽带多媒体业务，能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务，并能实现全球漫游。现在用的大多是第三代技术，随着第四代移动通信技术发展，已慢慢代替第三代移动通信技术。

二、4G移动通信技术简介

第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准拥有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。目前正在开发和研制中的4G通信将具有以下特征：

1、通信速度更快

由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估，第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s，最高可以达到100Mbit/s。

2、网络频谱更宽

要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度，通信运营商必须在3G通信网络的基础上对其进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G网络的20倍。

3、多种业务的完整融合

个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体，满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全，面向不同用户要求，更富有个性化。而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破，可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端。

4、智能性能更高

第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，更重要的是4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如，4G手机将能根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机的主人。

5、兼容性能更平滑

要使4G通信尽快地被人们接受，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G、3G平稳过渡等特点。

6、实现更高质量的多媒体通信

4G通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频的信道传送出去，为此4G也称为“多媒体移动通信”。

7、通信费用更加便宜

由于4G通信不仅解决了与3G的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端通信技术，因此，相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易、迅速得多。同时在建设4G通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运营成本。

三、4G移动通信系统中的关键技术

1、正交频分复用（OFDM）技术

OFDM技术属于多载波调制技术，利用多载波进行信号的传输及接收，是4G局域网中的一个关键技术。此技术拥有较高的抗干扰能力，可以使信道多径效应下频率选择性衰弱及编码间容易串扰的问题有效解决，从而使整个局域网性能得到有效提高。OFDM技术在应用过程中需要相应配套技术（比如良好的放大器）作为基础，因为OFDM在应用中所释放出的子信号会经常出现叠加，信号瞬功率大，因此发射机中放大器必须拥有良好线性，才能满足需求。可以说OFDM技术在无线局域网中的设计思路主要为：固定频段中，系统对所设置的信道进行细致划分，分成多个正交子通道，并利用窄带调制这一技术，使高速串行数据的传输速率得到降低，并转化为低速子数据流，并将转化后信号利用子载波进行进一步调制转换，最终让他们实现正交关系，得以传输。

2、智能天线技术

我们所说的智能天线属于一种安装在基地现场的双向天线，在固定天线单元设置有能够编程的电子相位关系，可以在此基础上获得基地及各个移动塔台间链路的方向。4G局域网中，无线电信号向用户发出空间的定向波束，在天线阵元信号加权相位下，利用幅度变化使阵列方向波形改变，并将这种天线的阵列方向图的主瓣同用户信号接收方向对准，抵抗侧向多径凋零，抑制干扰信号，是信号信噪比有效提高，能够将不同射方向下的反射波及直射波都能识别出来，是整个局域网通信性能获得整体改善提升。

3、多出多入（MIMO）技术

MIMO技术是在基站设置多个天线，为整个局域网系统提供空间上的复用及分集。能够在多个不同子信道上发射信号，天线的数量越多，空间传播多径分量越大，容量线性也就越强。同时在分集发射及接收下，空时码可以讲编码及分集增益实现，使无线信道容量增加，范围扩大，性能获得了有效提升

4、定位技术

定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。在4G移动通信系统中，移动终端可能在不同系统（平台）间进行移动通信。因此，对移动终端的定位和跟踪，是实现移动终端在不同系统（平台）间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。

5、切换技术

切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在4G通信系统中，切换技术的适用范围更为广泛，并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。

6、新的调制和信号传输技术

在高频段进行高速移动通信，将面临严重的选频衰落。为提高信号性能，研究和发展智能调制和解调技术，来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术（OFDM）、自适应均衡器等。另一方面，采用TPC、Rake扩频接收、跳频、FEC（如AQR和Turbo编码）等技术，来获取更好的信号能量噪声比。

四、结语

综上所述，移动通信在发展上继承性强，因此，在建设4G通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，使移动通信技术从4G逐步代替3G。这种技术应用对全球通信技术来讲意义深远，能使人们生活速度及质量得到有效提升。

参考文献：

[1]郝钰.3G与4G移动通信技术比较分析[J].科技风，2013

[2]陈立.4G移动通信采用的关键技术与网络的主要优缺点分析[J].计算机光盘软件与应用，2014