黎碧霞

【摘要】 移動(dòng)通信在逐步的發(fā)展之中，逐漸成為當(dāng)代通信領(lǐng)域中最具潛力的技術(shù)，它擁有廣闊的發(fā)展前景，因此，4G通信是目前國(guó)內(nèi)國(guó)外都重點(diǎn)研究的技術(shù)。與3G通信相比，4G通信的兼容性更加好，無論是在技術(shù)要求還是在應(yīng)用場(chǎng)合上都有了很大的提升。隨著時(shí)代和技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，4G通信必將能夠適應(yīng)人們各個(gè)方面的生活，方便人們更好的進(jìn)行溝通交流。

【關(guān)鍵詞】 4G系統(tǒng) 信號(hào)處理技術(shù) 移動(dòng)通信

前言：4G通信系統(tǒng)是繼3G通信系統(tǒng)發(fā)展而來的，解決了3G通信系統(tǒng)中各方面不兼容的問題。解決問題并不能僅僅依靠單獨(dú)的一項(xiàng)技術(shù)，是分階段逐步解決，綜合運(yùn)用各種可能的技術(shù)來改進(jìn)通信問題。新一代的信號(hào)處理硬件平臺(tái)需要具備很多性能，例如，它應(yīng)該是一個(gè)模塊化處理技術(shù)，并且可以進(jìn)行擴(kuò)展，具備通用性，同時(shí)對(duì)于軟件兼容和自定義都能很好的處理等，這樣的性質(zhì)才能夠保證移動(dòng)基站系統(tǒng)更加靈活，不受限制，再配置性和通用性也能夠很好地體現(xiàn)。

一、4G通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

1.1 4G系統(tǒng)的定義

4G是對(duì)于第四代無線傳輸技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是一種利用寬帶進(jìn)行移動(dòng)通信的階段，是在3G的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)和發(fā)展而產(chǎn)生的一種技術(shù)。近年來，網(wǎng)絡(luò)以及多媒體技術(shù)迅速發(fā)展，使用者已經(jīng)慢慢適應(yīng)了通過影像進(jìn)行直接面對(duì)面對(duì)話的溝通方式，并且對(duì)于這種溝通方式的要求也越來越高。因此，使用者就希望通過4G的通信技術(shù)來滿足他們各式各樣的要求，提供更加多樣化的業(yè)務(wù)種類，比如接入因特網(wǎng)、圖像的傳輸、視頻的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)播放、個(gè)人數(shù)據(jù)的傳送以及可以實(shí)時(shí)地收看電視節(jié)目，同時(shí)，人們也更加希望通信方式擁有更好的人機(jī)互動(dòng)，這樣在人們進(jìn)行操作時(shí)，就會(huì)更加便利。而4G通信不僅僅能夠滿足人與人之間的交流，也可以實(shí)現(xiàn)人對(duì)機(jī)器的遠(yuǎn)距離操控，甚至是機(jī)器對(duì)機(jī)器的操作。這種通信系統(tǒng)的發(fā)展將帶動(dòng)我國(guó)通信方式的改變。

1.2 4G系統(tǒng)主要的技術(shù)特征

4G是在3G技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展演變而來的，增強(qiáng)了無線通信網(wǎng)絡(luò)的效率和功能，它不是一項(xiàng)技術(shù)，而是多種技術(shù)融合所得的產(chǎn)物，它不僅包含了傳統(tǒng)通信領(lǐng)域的技術(shù)，還將寬帶無線接入領(lǐng)域中的新技術(shù)以及廣播電臺(tái)領(lǐng)域的技術(shù)融入其中，4G能夠比3G更加接近于人的生活，抗干擾的能力更強(qiáng)。

4G通信系統(tǒng)本身具備很好的傳輸數(shù)據(jù)的速度和質(zhì)量，能夠在相同的情況下承載更多的多媒體信息；4G通信系統(tǒng)也具有更加靈活豐富的業(yè)務(wù)功能，其平臺(tái)更加開放，有很好的重構(gòu)性，自治、自適能力強(qiáng)能夠很好地滿足不同用戶在各種環(huán)境下對(duì)于通訊能力地需要；同時(shí)，4G通信系統(tǒng)比3G更加安全，期鑒別能力和防范性能都更加出色，用戶可以更加放心地使用。

二、4G通信系統(tǒng)中信號(hào)處理硬件平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 OFDMA技術(shù)

在未來，對(duì)于無線多媒體業(yè)務(wù)的要求是既能夠快速地傳遞數(shù)據(jù)，又要保證所傳遞的數(shù)據(jù)的質(zhì)量，這就需要進(jìn)行服務(wù)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)具備較高的信元速率和較長(zhǎng)的碼元周期，OFDMA技術(shù)恰巧符合這些要求。OFDMA技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種在無線的環(huán)境下能夠進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。這項(xiàng)技術(shù)最大的特點(diǎn)是能夠改進(jìn)頻率選擇隨時(shí)間衰落的缺點(diǎn)，并且能夠抵抗窄帶的干擾，因此，在傳輸過程中能夠盡可能減少各種子載波之間的干擾，從而更加有效地利用高頻譜。

2.2 軟件無線電

軟件無線電是一種利用一個(gè)較為具有通用性的硬件平臺(tái)來將一些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的、模塊化的硬件功能部分，通過軟件加載的方法，實(shí)現(xiàn)多種無線通訊系統(tǒng)的綜合利用的技術(shù)。針對(duì)于不同的系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)不同的軟件程序，在統(tǒng)一的硬件平臺(tái)上進(jìn)行一種方式的數(shù)據(jù)漫游。盡量在距離天線近的地點(diǎn)設(shè)定寬帶A/D和D/A兩種轉(zhuǎn)換器，盡量多的利用軟件來實(shí)現(xiàn)無線功能是這項(xiàng)技術(shù)的中心思想。比較重要的軟件有進(jìn)行信號(hào)流轉(zhuǎn)換的軟件、編制調(diào)制解調(diào)算法的軟件、信道示錯(cuò)和信源的編碼軟件以及各種種類的針對(duì)無線信號(hào)的規(guī)定和處理的軟件。軟件無線電的技術(shù)主要包括針對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理軟件、當(dāng)場(chǎng)可進(jìn)行編程的器件、對(duì)于數(shù)字信號(hào)的處理軟件等等。

2.3 智能天線技術(shù)

智能天線技術(shù)是發(fā)展移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵，也是未來移動(dòng)通信系統(tǒng)中的重要技術(shù)，主要取決于其良好的抗其它信號(hào)干擾、能夠自動(dòng)進(jìn)行信號(hào)追蹤和調(diào)節(jié)數(shù)字波的特點(diǎn)。通過智能天線技術(shù)所形成的波具有十分優(yōu)良的抗信號(hào)干擾的特性，能夠有選擇地識(shí)別需要增強(qiáng)的信號(hào)，并能夠增強(qiáng)其波束。這項(xiàng)技術(shù)不僅可以提高傳輸信號(hào)的質(zhì)量，又可以增加傳輸信號(hào)的容量。智能天線技術(shù)現(xiàn)如今的工作形式分為全自動(dòng)形式和在預(yù)多波束基礎(chǔ)上進(jìn)行波束互換的形式，第一種形式能夠在理論上實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，但是所進(jìn)行的算法中所需要的數(shù)據(jù)量和進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算的過程都比較多，容易出錯(cuò)，并且難易定位單一的用戶。而第二種方式會(huì)根據(jù)不同的需要選擇不同的工作模式，所以這項(xiàng)技術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)，是智能天線技術(shù)的關(guān)鍵。

2.4 MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)是同時(shí)在基站和移動(dòng)終端兩個(gè)位置都設(shè)有多個(gè)天線。這項(xiàng)技術(shù)可以為整個(gè)通信系統(tǒng)提供系統(tǒng)空間的重復(fù)利用和空間的分散集中的收益。這項(xiàng)技術(shù)可以充分利用數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l譜利用率，對(duì)空間進(jìn)行分散和集中，更加有效地利用，改善無線信道的性能，提高數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的容量和所覆蓋的范圍。

三、4G通信系統(tǒng)面臨的問題

3.1 4G通信系統(tǒng)中信號(hào)的穩(wěn)定性問題

4G通信系統(tǒng)終端的最大特點(diǎn)就是其具有很高的移動(dòng)性，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)層的移動(dòng)性是4G通信系統(tǒng)的首要任務(wù)。移動(dòng)性主要是指在不同的時(shí)間段、不同地點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)都能夠順暢無阻礙，同時(shí)應(yīng)保持信號(hào)的穩(wěn)定性。其中，數(shù)據(jù)的鏈路層具備很好的移動(dòng)性是支持信號(hào)穩(wěn)定性的的關(guān)鍵。一個(gè)普通的移動(dòng)IP應(yīng)該是一種最簡(jiǎn)單的但是可以適用于國(guó)際數(shù)據(jù)漫游的移動(dòng)用戶。

3.2 4G通信系統(tǒng)中信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量問題

對(duì)于4G通信系統(tǒng)來說，實(shí)時(shí)的定位管理和快速無痕切換效率都需要提高，通過使用一些新開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理方案能夠較好的解決這些問題。這就需要選擇一些較高效的數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)切換的協(xié)議，這會(huì)使數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)發(fā)送延遲的問題得以改善。在發(fā)展4G系統(tǒng)的過程中要不斷開發(fā)新的頻譜資源，充分利用頻譜，根據(jù)需要選擇適合的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，以增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量。

四、國(guó)際上對(duì)于4G通信系統(tǒng)中信號(hào)處理硬件平臺(tái)的研究和實(shí)驗(yàn)

世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家都正在積極進(jìn)行對(duì)于4G通信系統(tǒng)的研究。4G通信的各項(xiàng)運(yùn)行規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際電信聯(lián)盟的電信標(biāo)準(zhǔn)局統(tǒng)一規(guī)定并實(shí)行的。4G通信系統(tǒng)的通信技術(shù)已經(jīng)在美國(guó)、日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)了密集化發(fā)展，其研發(fā)和市場(chǎng)化都已經(jīng)發(fā)展到了一定的水平。為了實(shí)現(xiàn)用戶移動(dòng)性的擴(kuò)大，這些發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行了新的研究。近年來，我國(guó)的4G通信技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，許多公司都進(jìn)行了對(duì)于4G的研究。

五、結(jié)語

4G系統(tǒng)的出現(xiàn)是為了更好的滿足人們?cè)絹碓教岣叩膶?duì)于通訊的需求，能夠更加迅速地傳輸數(shù)據(jù)，無論人們身處何地，這就是4G通信系統(tǒng)為人們創(chuàng)造的通訊環(huán)境。4G通信系統(tǒng)采用的一系列先進(jìn)的技術(shù)和算法，是4G通信系統(tǒng)能夠滿足人們需要的基礎(chǔ)，有了這些先進(jìn)的技術(shù)，4G通信系統(tǒng)才有了區(qū)別于3G通信系統(tǒng)的獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)的4G通信系統(tǒng)仍需要更加深入的分析與研究，在掌握現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)新的技術(shù)，使4G通信系統(tǒng)更加完善，更加適用于人們的生活。

同時(shí)，將4G通信技術(shù)與我國(guó)的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，使我國(guó)的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)更加快速地發(fā)展，擁有更加廣闊并且強(qiáng)大的市場(chǎng)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王志勤，無線移動(dòng)通信的發(fā)展，2009中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)，2009年11月

[2] 李亞卓，王勇，張平，“B3G/4G TDD試驗(yàn)平臺(tái)框架及研究現(xiàn)狀”，移動(dòng)通信，2006年10月：41一45

[3] 彭木根，王文博，TD一SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)，第3版，機(jī)械工業(yè)出版社，2009年7月