李亞仲

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4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)分析

李亞仲

廣東海格怡創(chuàng)科技有限公司，廣東 廣州 510000

從1G到4G，我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)在近些年得到了飛躍式的發(fā)展，4G技術(shù)無(wú)論是信號(hào)的覆蓋面積還是服務(wù)能力都得到了明顯的提高，已被各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。4G技術(shù)中包含的關(guān)鍵技術(shù)有很多種，技術(shù)特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)都各不相同，對(duì)其進(jìn)行討論能夠?yàn)槠鋺?yīng)用水平的提高提供保障。

4G；移動(dòng)通信系統(tǒng)；核心技術(shù)

1 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展

1.1 1G移動(dòng)通信系統(tǒng)

1G系統(tǒng)又稱(chēng)第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，這一系統(tǒng)在FDMA（Frequency Division Multiple Access，頻分多址）技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，并通過(guò)對(duì)這一技術(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)模擬通信的目的。1G移動(dòng)通信系統(tǒng)以西方發(fā)達(dá)國(guó)家的系統(tǒng)為主，除了能夠?qū)崿F(xiàn)模擬通信這一優(yōu)勢(shì)之外，也存在極大的缺陷，主要體現(xiàn)在無(wú)法對(duì)通信過(guò)程進(jìn)行保密等方面[1]。

1.2 2G移動(dòng)通信系統(tǒng)

鑒于第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的缺陷，通過(guò)大量的研究以及對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷總結(jié)，第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)，即2G系統(tǒng)正式問(wèn)世。相對(duì)于1G系統(tǒng)而言，2G移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，這是其主要優(yōu)勢(shì)之一。但隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，通信領(lǐng)域需要處理的業(yè)務(wù)量也在逐漸增多，2G移動(dòng)通信系統(tǒng)的缺陷開(kāi)始暴露出來(lái)。

1.3 3G移動(dòng)通信系統(tǒng)

3G移動(dòng)通信系統(tǒng)在2G移動(dòng)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)。在吸收了2G系統(tǒng)數(shù)字化優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，有效地解決了業(yè)務(wù)量的問(wèn)題。

與1G以及2G系統(tǒng)相比，我國(guó)3G移動(dòng)通信系統(tǒng)的明顯優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的自主研發(fā)，這對(duì)于我國(guó)移動(dòng)通信領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

3G系統(tǒng)的缺陷在于傳輸速度無(wú)法得到保證，基于這一移動(dòng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度僅僅為2?Mb/s，通信效果的改善十分不理想。為解決這一問(wèn)題，4G移動(dòng)通信技術(shù)正式出現(xiàn)。

2 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)高度智能化、信號(hào)覆蓋面積廣、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)以及能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫漫游4個(gè)方面。

2.1 網(wǎng)絡(luò)高度智能化

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)屬于高度智能化的系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)下，通信過(guò)程中各種信號(hào)的處理以及發(fā)送與接收的過(guò)程均能夠在智能化的前提下實(shí)現(xiàn)。除此之外，根據(jù)不同的通信環(huán)境，系統(tǒng)還能夠通過(guò)調(diào)節(jié)達(dá)到與環(huán)境相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于通信質(zhì)量的提高具有重要意義[2]。

2.2 覆蓋面積廣

移動(dòng)通信系統(tǒng)的覆蓋性能與其成本有關(guān)。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)覆蓋性能較好。相對(duì)于3G移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，其信號(hào)的覆蓋面積得到了擴(kuò)大，改善了人們的通信體驗(yàn)，同時(shí)也為移動(dòng)通信領(lǐng)域成本的降低以及經(jīng)濟(jì)效益的提高提供了保證。

2.3 業(yè)務(wù)能力強(qiáng)

以1G移動(dòng)通信系統(tǒng)為例，其業(yè)務(wù)僅僅局限于保證模擬通信過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)不斷發(fā)展，4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)能力得到了極大的增強(qiáng)。在保證通信的基礎(chǔ)上，4G移動(dòng)通信系統(tǒng)通過(guò)與其他系統(tǒng)聯(lián)系，還能實(shí)現(xiàn)其他功能。同時(shí)，通過(guò)與手機(jī)以及平板電腦等移動(dòng)終端的配合，觀看視頻和收聽(tīng)音頻也成為了可能。

2.4 能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫漫游

在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)下，全球范圍內(nèi)均能夠?qū)崿F(xiàn)漫游。無(wú)論在任何地方，都能夠使用4G系統(tǒng)中包含的功能。這是4G系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)所在，對(duì)于全球化的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)具有重要的意義。

2.5 兼容性更大

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)出現(xiàn)后，很多消費(fèi)者擔(dān)心4G的兼容性，認(rèn)為如果使用了4G就不能再使用3G甚至2G，而且還要換號(hào)。這樣的擔(dān)心是多余的，因?yàn)樗麄冎恍钃Q卡。這表明4G移動(dòng)通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)的無(wú)線技術(shù)、固態(tài)網(wǎng)絡(luò)以及3G網(wǎng)絡(luò)等實(shí)現(xiàn)了自由轉(zhuǎn)換。而3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在這一點(diǎn)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)受運(yùn)營(yíng)商、地理位置等各種因素的影響，因此始終不能給用戶(hù)帶來(lái)良好的體驗(yàn)。

3 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括OFDM技術(shù)、智能天線技術(shù)、MIMO技術(shù)以及軟件無(wú)線電技術(shù)。不同技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信的原理不同，同時(shí)也存在著各自的優(yōu)勢(shì)和缺陷[3]。

3.1 OFDM技術(shù)

OFDM技術(shù)又稱(chēng)正交頻分復(fù)用技術(shù)，從其本質(zhì)上看，屬于多載波調(diào)制技術(shù)中的一種。這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在通信效率方面。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)而言，利用這一技術(shù)能夠十分快速地實(shí)現(xiàn)通信。OFDM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)將原有的系統(tǒng)分為多個(gè)不同信道，這樣的分配方式能夠提高通信速度。在通信過(guò)程中，信道衰落是極容易出現(xiàn)的一大問(wèn)題。一旦出現(xiàn)，通信速度和質(zhì)量都會(huì)受到嚴(yán)重影響。OFDM技術(shù)的應(yīng)用能夠有效避免上述影響，改善通信效果[4]。

3.2 智能天線技術(shù)

智能天線技術(shù)通信功能的實(shí)現(xiàn)需要應(yīng)用智能天線來(lái)完成。從其本質(zhì)上看，智能天線屬于天線陣列的一種，其組成部分較為復(fù)雜。在通信過(guò)程中，受種種因素的影響，信號(hào)的傳輸過(guò)程會(huì)受到干擾，導(dǎo)致通信質(zhì)量降低。智能天線技術(shù)在解決干擾問(wèn)題方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)各天線單元信號(hào)的共同作用，干擾問(wèn)題將不復(fù)存在。

3.3 MIMO技術(shù)

MIMO（Multiple Input Multiple Output，多輸入多輸出）技術(shù)是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，使信號(hào)通過(guò)發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線進(jìn)行傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。它能充分利用空間資源，通過(guò)多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)、多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍地提高系統(tǒng)信道容量。

3.4軟件無(wú)線電技術(shù)

軟件無(wú)線電技術(shù)是用現(xiàn)代化軟件來(lái)操縱、控制傳統(tǒng)的“純硬件電路”的無(wú)線通信。軟件無(wú)線電技術(shù)的重要價(jià)值在于打破了有史以來(lái)設(shè)備的通信功能的實(shí)現(xiàn)僅僅依賴(lài)于硬件發(fā)展的格局。軟件無(wú)線電技術(shù)的出現(xiàn)是通信領(lǐng)域從固定通信到移動(dòng)通信，模擬通信到數(shù)字通信之后的第三次革命。

4 結(jié)論

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)是當(dāng)前最為先進(jìn)的通信系統(tǒng)，這一通信系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，不僅提高了通信質(zhì)量，同時(shí)也擴(kuò)大了業(yè)務(wù)量。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的存在為各行各業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了極大的幫助。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的各關(guān)鍵技術(shù)具有不同的優(yōu)勢(shì)，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮。

[1]劉婷婷，方華麗.淺談4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展[J].科技信息，2013（9）：298.

[2]楊偉超，武林俊，扈曉利，黃杰.4G移動(dòng)通信系統(tǒng)最新發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)[J].福建電腦，2007（4）：31.

[3]林曉陽(yáng)，陳曉暢，邱維超.4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究進(jìn)展與關(guān)鍵技術(shù)[J].通信世界，2015（17）：92.

[4]姚雪，陸寧，馬曉明.關(guān)于4G移動(dòng)通信系統(tǒng)主要特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)的探討[J].信息通信，2015（9）：270-271.

Analysis of Core Technology in 4G Mobile Communication System

Li Yazhong

Guangdong Hai Ge Yi Chuang Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

From 1G to 4G, China’s mobile communication technology has been leaps and bounds in recent years. 4G technology has been significantly improved both in terms of signal coverage and service capability, and has been widely used in various fields. 4G technology contains a variety of key technologies, technical characteristics and advantages are different, to discuss the level of its application to provide a guarantee to help.

4G; mobile communication system; core technology

TN929.5

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1009-6434（2017）02-0015-02