4G移动通信系统的技术及趋势
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摘要：近几年来在通信技术的发展过程中，移动通信的发展潜力可以说是最大的，具有非常广阔的市场前景。随着移动通信的不断更新换代，3G移动通信也逐渐无法满足社会现阶段的需求，因此广大开发商们在此基础上逐渐开始了对4g移动通信系统的探索和研究。基于此，文章主要针对4G移动通信系统的技术及趋势进行了探讨。
关键词：4G移动通讯；通信系统；移动网络
中图分类号：TN828 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0004-02
移动通信技术给世界带来的变化是非常巨大的，可以说在人们的生活中掀起了一场革命性的变化。在社会经济水平不断提高的今天，人们进行信息的交流以及传播时逐渐对通讯技术提出了更高的要求，更加强烈地去追求那些具有更高效率、更高品质的通讯方法，这就成为了现代通讯技术水平提高和通讯系统更迭的一个巨大助力。而之前3G移动通信技术的出现给人们带来了意想不到的体验，但是由于其自身存在的一些技术缺陷并不能确保信息的快速交流和传播，因此在此基础上我们进行了4G移动通信系统的研究和开发，以期可以更好地弥补3G技术存在的不足，尽可能地满足人们越来越多的通信需求。
1 4G移动通信系统具有的主要特点
4G移动通信系统主要是将3G技术和WLAN结合起来，能够快速传输具有高质量的视频和图像的技术，而且其视频图像的质量并不亚于高清晰度电视，同时可以为人们提供更多更加便捷的业务，能够真正地实现无线网络、局域网、电视卫星以及广电通讯等的无缝衔接，确保这些技术能够相互兼容。另外4G移动通信网络充分体现出了移动和无线接入网以及IP网络之间的不断融合进步的现状，由此我们可以认为4G移动通信系统就是一个全IP网络。过去2G、3G移动通信让人们直接感受到了现代社会信息化发展的氛围，而未来的4G移动通信技术将会在真正意义上实现人们之间的沟通自由，并且必然会为现阶段的社会形态带来巨大的变革。它的特点主要包括下述六点：（1）具有更加快捷的通信速度。4G系统的下载速度能够达到100Mbps，相当于现阶段使用的ADSL的200倍、3G通信系统的50倍，而且能够以20Mbps的速度上传；（2）具有更宽的网络频谱，每个4G信道所占有的频谱大约达到了100MHz，是现在W-CDMA3G网络的大约20倍；（3）具有更加灵活的通信方式。由于4G移动电话具有的功能不仅仅是语音数据的传输，相比于过去的手机更像是一台小型的掌上电脑，因此拥有4G移动通信功能的手机再也不是单纯意义上的电话机了；（4）具有更为良好的技术基础。4G移动通信的基础性技术都得到了巨大的突破，例如无线接入技术、智能天线技术、OFDM技术以及软件无线电等，这对于提高系统频率的使用效率有着重大的意义；（5）4G移动通信费用的降低必然会受到人们的广泛欢迎。通信运营商们都考虑要在3G通信技术的基础上直接进行引入，这就大幅度降低了通信公司的运营成本；（6）解决了与不同系统之间的兼容性问题。4G通信系统的功能更加丰富，可以从3G直接平稳的过渡，具有全球漫游、终端多样化以及接口开放等众多特点。用户能够在高速移动的过程中根据实际需要接入系统，并且传送数据的速度更加快捷。
2 现阶段4G移动通信系统发展中面临的主要问题
目前通信领域中普遍承认了4G移动通信系统在未来的巨大发展潜力。不过4G移动通信系统仍然存在许多问题，主要表现在下述三个方面：（1）世界通信制式还未统一成为4G通信技术面临的重要问题之一。虽然4G通信系统具有的兼容性要远优于3G通信系统，但是在目前全世界通信制式并没有统一标准的情况下，对4G移动通信系统的发展提出了一个巨大的考验。而这一问题只有依靠世界各地各大通信厂商之间的良好沟通和协调才能够得以解决。（2）4G移动通信系统的容量还需要进一步扩大。4G通信系统最为显著的特点就是具有超高的传输速度，不过由于通信系统容量过小，其高速传输在现阶段也只是理想状态下能够实现。而在未来的发展中只有不断地增加通信系统具有的容量，才能够真正地实现4G移动通信系统的高速传输。（3）网络基础设施的更新速度无法得到切实保证。到目前为止，全球范围内都已经面向3G移动通信系统建立了无线基础设施，虽然4G通信系统和3G通信之间的兼容问题已经得到了初步解决，但是仍然会受到现有网络设施更新速度慢的限制。因此只有切实保证网络设施的更新速度，才能够实现4G移动通信系统的全面应用。
3 4G 移动通信系统中采用的关键技术
3.1 MIMO+OFDM技术
虽然早在20世纪初就提出了MIMO技术，但是直到20世纪90年代才真正意义上地推动了无线移动通信系统MIMO技术的发展与应用。MIMO系统通过在发射端和接收端采用多天线以及多通道的方式，能够让信号在经过多重切割以后，最终实现信号的同步传送。接收端可以在多重天线的基础上同时接收各种信号，并且采用DSP重新计算的方法，按照测得的时间差，重新把各个相互分开的信号进行组合，及时准确地将信号进行了还原。而OFDM技术则是一种多载波传输技术，其中多载波之间能够互相实现正交，充分利用的频率资源，把总带宽有效地分隔成多个窄带子载波，进一步提高了频率选择性衰减的抵抗力度。而在此基础上通过结合MIMO技术，可以同时利用空间、时间以及频率等三种分集技术以及相应的空间资源，不仅提高了通信系统的传输效率，同时还能提高频谱的利用率，确保系统运行的可靠性，而且对于增加对噪声、干扰等的容限也有一定的作用，目前已经成为了4G移动通信系统发展过程中的一个重要解决方案。
3.2 软件无线电技术
从根本上来看，软件无线电技术（Software Radio Technology）就是一种无线电广播通信技术，通过利用软件架构起来的一种通信协议。在该技术中主要将硬件功能替换掉，采用软件编程的方式建立起一个无线电通信平台，而且在这一平台上可以同时运用多个软件系统，更好地实现了通信协议的功能，只需要在不断应用并更新软件的基础上就能够实现多种终端通信的无线通信技术。软件无线电技术不仅能够解决4G移动通信系统中存在的用户终端复杂化的问题，还可以确保不同的用户终端都能够在同一个平台中进行无阻碍的信息交流，进一步解决了兼容性的问题，为多种通信方式的兼容和传输的实现奠定了良好的
基础。
3.3 智能天线
基于软件无线电技术，人们进一步提出了智能天线的设计理念，该技术主要是通过采用天线阵以及无线收发机等在无线基站端完成射频信号的接收以及发射工作，同时结合基带数字信号处理技术以及相关的计算方法，将接收到的所有信号合并起来，最终形成波束赋形，把软件无线电技术和数字多波束形成技术巧妙地结合起来。通过形成智能天线波束可以避免其在空间域中出现相互干扰的现象，有效增强了有用信号强度，不仅能够改善信号的质量，还可以增加系统传输的信息容量。另外在智能天线设计概念中主要采用了空分多址技术，由于信号在传输方向上存在一定的差别，所以可以有效地把同频率、同码道或者同时隙的信号区分开来，确保主波束能够对准用户所在方向，自动完成对用户的跟踪工作以及环境的监测工作等，最终有效地抑制干扰，增加有效信号提取的准确率。由此我们可以看出，在一些电波传播较为复杂的环境当中，智能天线技术能够发挥出巨大的作用。
4 结语
随着3G移动通信系统的竞争势头逐渐减缓，4G移动通信技术也凭借其强大的竞争力逐渐渗入到通信市场中。可以看出，4G移动通信将会作为下一代先进的通信技术，为现阶段人们的生活甚至社会形态带来一次深刻的变革，让人们能够更加体会到舒适便捷的信息交流，促进全球信息化进程的快速发展。
参考文献
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作者简介：洪泳河（1966―），男，广东佛山人，广东省电信工程有限公司二分公司市场部经理，工程师。