试论4G无线通信的关键技术与发展前景

摘要：近代出现的通信技术逐渐成为人们传递信息的方式，方便了人与人之间的交流。随着通信科技的发展，人们开始探索更加自由的通信方式，于是出现了无线通信。现在已经普及的第一代和第二代的通信方式，基本上满足了人民普通的需求，可是互联网的普及和各种多媒体技术的出现，使人们又开始追求更加便捷的通信方式，3G网络通信方式应运而生。在3G通信的基础上，人们通过无线通信系统(4G)的研究也已经开展，各大媒体对相关的实践进展频频报道，确信在4G通信系统技术的支持之下，移动通信将变得更加安全便捷和可靠。本文对4G移动通信技术的发展前景和关键技术进行了分析探讨，同时对其市场潜力进行了预测，希望能够为相关通信技术研究人员提供一些参考。

关键词：4G移动通信 关键技术 发展前景

中图分类号： TN929 文献标识码： A

1、4G 移动通信技术

第四代移动通信技术 （4G） 的概念可称为广带（Broad-band）接入和分布网络，具有超过 2 Mb/s 的非对称数据传输能力，对全速移动用户能提供 150 Mb/s 的高质量的影像服务，并首次实现三维图像的高质量传输。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网（WLAN）、移动广带系统和互操作的广播网络。4G移动通信技术主要是利用无线技术连接多个固定平台或者频带不同的网络，通过这种方式来提供服务，而且互联网和宽带的链接不受时间地点的限制，即使是平流层通信和卫星通信链接起来也非常方便。4G技术具有多种综合，不仅可以提供通信服务，而且具有远程控制、采集数据、定时定位等功能。并且4G技术系统由多种功能的移动宽带组成，为宽带与IP连接的提供支持。

2 、4G 移动通信的关键技术

2.1、OFDM

OFDM全称是正交频分复用技术，它是4G通信移动技术中的核心部分。虽然OFDM也属于多载波调制技术，但却受到高度关注，因为它具有普通的多载波技术所没有的一些优点，具体表现在以下几点：

（1）可以提高频谱的利用率，与以往的串行系统相比，其利用率几乎翻了一番。相邻的两个OFDM子载波可以彼此重叠，信号利用率大大提高，几乎达到了Nyquist的极限数值；

（2）具有很强的抵抗衰落的能力。OFDM利用子载波来传递用户的信息资料，与过去的单载波相比，信号在子载波上停留的时间延长了好几倍，这样OFDM就能够进一步降低脉冲噪声，减缓信道衰落的速度；

（3）传递数据的速度更快。OFDM中包含多个子载波，能够适应不同的调制方式，可以根据噪声环境和信道情况选择合适的调制机制。如果信道情况比较好，选择的调制机制效率就比较高；如果信道情况不好，选择的调制机制就应该能够抵抗外界干扰。并且，OFDM引入了加载算法技术，能够把不同的数据资料集中在一起，通过速度高的信道来传送。这就是OFDM技术可以高速传递数据的原因所在。

2.2、智能天线技术

智能天线采用了空时多址（SDMA）的技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分，动态改变信号的覆盖区域，将主波束对准用户方向，旁瓣或零陷对准干扰信号方向，并能够自动跟踪用户和监测环境变化，为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号，从而达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。

现在，智能天线主要有两种不同的工作方法，一是全自适应方法，二是波束切换方法。首先来看全自适应方法，单纯从理论上来看这种方法是非常优越的，可是任何一种计算方式都需要大量的数据，进行大量的计算，如果只有一种信道，计算速度就会受到影响，甚至还有可能发生错误，如果存在多种外界干扰和多径效应严重，尤其是信道发生快速变化的时候，就会难以实时跟踪既定的用户。而波束切换的工作方法以存在预多波束为前提，通过计算在整个空间区域覆盖不同的波束，每个波束都有对应的主瓣方向，在两个邻近的波束之间主瓣还会发生部分重叠，在接收信号时选择一个波束就可以完成任务。相比全自适应方法，波束切换方式更容易操作，这也是智能天线未来发展的一个主要方向。

2.3、软件无线电技术

最理想的4G通信方式是任何一个人随时随地都能连接到网络，要实现这个理想，在移动设备的终端要设置多种不同类型的无线接口，保证信号能够在不同的网络空间内自由传送，而且能够通过转换信号能够开展多种形式的业务。在这种情形下，4G系统就需要增加程序复杂的软件。因此，有的专家提出使用软件无线电技术，这是一种新兴技术，是在微电子技术的基础上发展起来的。现代的通信技术为其提供理论基础，微电子技术为其提供大力支持，软件无线电技术得到了快速发展，其核心任务就是处理数字信号。软件无线电一经提出就得到了业内人士的高度重视，因为这是一种新的科学技术，不仅具有巨大的发展空间，还拥有非常广阔的市场空间。软件无线电工作的平台是最简单的，也是可以通用的，它通过平台升级和增加软件来发挥无线电技术的功能，这是一种新的设计思路。

3 、4G 移动通信技术的应用前景

4G移动通信技术在我们的生活中运用的越来越广泛，而且应用前景非常之广阔，在今后，4G移动通信技术将会有着交互干扰抑制技术、可重构性和网络自愈技术和无线接入网技术等多方位的发展。

（1）交互干扰抑制技术。4G通信技术是建立在交互干扰抑制技术这个基础上的，通过交互的方式来减少不同通信设备之间的干扰，从而提高移动信号的传输质量。

（2）可重构性和网络自愈技术。4G通信技术安装了智能处理软件，在出现基站超负荷运行或者节点发生故障时，其问答设置可以快速找到原因，及时解决问题，对错误予以纠正，这就是网络故障自动排除的原理。

（3）无线接入网技术。4G通信技术的容量大，运行速度快，但是消耗的成本低，并且无线接入网技术一改现有的电路交换和设备分集的模式，开始向IP分组交换和网络分集的方向发展。这种新的网络结构以IP技术为核心，可以在固定网、W-LAN、3G、4G等网络之间自由流转，为下一代的通信技术的诞生奠定基础。以OFDM为基础的4G移动通信技术，信号强大、覆盖范围广，无线接入能力十分强大。在社区实现无线接入相对有线连接也更为便捷简易，随时随地为用户服务。即便是在破旧偏远的社区楼房也仍旧能够实现无线信号覆盖，打破了有线的限制和各种障碍。

（4）4G移动通信技术在手机上得到广泛应用。3G移动通信技术在手机上得到最广泛的应用，使手机功能更为强大，越来越智能化。4G移动通信技术具备信息高速度的传输优势，尽快实现将4G移动通信技术应用于手机上，可以凸显更为强大的影响力，带动手机智能化的突破发展，实现手机用户身份鉴定。

4、结论：社会在4G移动技术的支持下，能够实现广大用户通信的便利，用户接入网络更加方便，不受时间地点的限制，电子商务也能够进行网上移动办公，不同行业系统都可以使用，我们的社会将实现质的提高，因此我们要抓准这个时机，加大对4G移动通信技术的开发研究，要知道它的市场空间非常广阔。同时，只有促进4G移动通信技术在更大范围和更深程度上的应用，才能提高通信的质量和速度，才能促进信息技术的进一步发展。

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