邵淑芹 张活锋



现代通信中的4G技术分析

邵淑芹 张活锋

广东宜通世纪科技股份有限公司，广东 广州 510000

4G技术即IMT-Advanced技术，它在2005年被命名提出，形成准4G标准，与业内的TD-LTE-Adavanced技术相关联。在现代通信领域，4G技术的应用范围已相当广泛。它作为当今人类通信领域的重大变革与发展标志而存在，带给人们更快的传输速度、更优质的解析图像以及更高能的信息频率，基本满足了不同行业领域的各种业务应用发展需求。从技术角度分别分析了现代4G通信技术在广播电视、智能天线以及无线网络中的基本应用。

4G技术；广播电视；智能天线；无线网络

现代通信领域已发展到第四代移动通信技术，即4G技术。它所采用的是不同于3G技术的CDMA正交频分复用（OFDM）与正交频分多址（OFDM access）两种通信技术，从本质上集合了3G与WLAN的一体化长期演进技术类型，即LTE（Long Term Evolution），所以4G技术又被称之为4G LTE技术。新技术不但能提供3G已有的通信服务功能，还能基于高速宽带无线接入满足新兴技术要求，目前它已被应用于广播电视、多媒体互联网、无线网络等等领域，还被认为是下一代无线通信标准IMT-Advanced。由于该技术所展现出的数据快速传输能力与高质量视频、音频及图像能力相当优秀，所以它在全球的发展进步也相当快。

1 现代通信中4G技术的基本特征

4G技术全方位优于上一代技术，具体来讲它的优势特征就体现在以下4个方面。

1.1 极强的信号传播能力

近年来，3G技术在我国通信市场中已经成熟，但其所能覆盖的面积有限，基本上无法实现全方位信号接收，很多情况下容易出现通信质量低下的现实问题。而4G技术则完美地解决了这一问题。它拥有极强的信号传播能力，在满足常规通信功能要求的同时，也能满足某些高图画质量要求的电视业务及视频会议功能要求。目前，国内的移动通信运营商所采用的是3G与4G混合服务的通信模式，在满足基本通信功能的基础上也为用户提供高质量数据信息交换服务，实现多媒体通信。

1.2 极快的传输速度

4G技术拥有较快的通信传输速度，这是因为它的网络频宽在2～8 GHz。这一数据相当于3G网络通信通用频宽的20倍左右。在上行速度方面，4G也能达到3G的20倍以上（20 MB/s）。从整体表现来看，4G技术的接入能力更强，这保证了它始终拥有较快的传输速度，规避了传统通信技术存在的速率缺陷劣势，如此速度环境下的4G通信也更流畅。

1.3 极高的智能化水平

4G技术是典型的高智能水平技术。它的高智能化主要体现在它的应用功能方面，比如它拥有自主选择和处理能力。举个例子，4G手机可时刻根据用户需求提供个性化定制服务，比如人们比较常用的地理位置定位。虽然该技术在3G网络上就已经有所体现，但4G技术支持下的地理位置定位则更精确、更快速，可为用户提供导航设备一般的定位系统服务，非常便利。

1.4 极灵活的通信方式

4G移动通信技术背景下的各种通信工具显然更灵活，通信方式种类更多，比如它就已经不再局限于传统语音通信模式，而是拥有全新的视频通信模式。这是对通信网络终端服务的完善过程。为了体现通信方式的灵活性，这种高智能化的通信模式随时随地都可以展开，不受时间、空间等环境的限制。基于这一功能，4G通信技术也将手机与多媒体平台及计算机电脑上的所有功能都串联起来，让手机用户仅仅依靠一只手机就能实现更多种类的通信方式应用，使得人们的社交活动变得更加高效率，社交内容也越来越丰富精彩[1]。

2 4G技术在各个通信领域中的应用分析

4G技术目前在各个行业领域中普及应用率极高，比如在广播电视领域、无线网络领域等等都有广泛应用。围绕这些领域谈谈4G技术的具体应用技术要点。

2.1 4G技术在广播电视通信领域中的应用分析

在广播电视通信领域，4G技术主要应用于对等网络技术P2P（Peer to Peer）中。它与P2P技术融合共同进行资源挖掘，主动发现资源并记录资源的运用及管理过程。目前的P2P结合4G技术的资源发掘方式主要包括两种：集中目录式与泛洪请求式。其他策略则主要基于这两种策略拓展演变得出。

在当前的4G广播电视直播系统中，P2P技术的出现也间接优化了4G技术，将广播电视向网络媒体的方向发展推进，例如人们熟悉的PPS、PPlive、芒果TV都是以P2P技术为基础依托的高效率、高频段直播应用软件。P2P技术与4G技术的融合主要体现在终端与终端之间的视频数据流交互转换技术过程中，二者交互融合的目的还在于最大限度保证系统内用户的视频资源共享发展优势。例如，当前的4G广播电视就已被广泛应用于移动智能终端上，只要下载相应的软件就能收看TV在线直播，甚至能实现视频下载、点播等功能操作。客观地讲，4G广播电视直播系统已完全突破了传统直播技术所存在的地点空间限制。它的直播系统形式更加自由化、智能化与人性化，可实现互联网接驳，通过强大的互联网无线网络支持实现更多资源共享过程，满足用户的多元化需求[2]。

2.2 4G技术在智能天线技术通信领域中的应用分析

从通信专业技术角度讲，4G技术的基础是基于IP地址的高度智能化网络建设，所以它的灵活性、智能性与适应性更强，可实现全网覆盖和无缝切换连接，满足高速率数据传输过程。从智能天线技术应用角度来看，它运用到了4G技术的OFDM技术内容，可将频域信道划分为多个呈现相互正交状态的子信道，且每一个子信道上都拥有一个子载波，可实现信号传输调制过程。另外，它还应用到了软件无线电SDR（Software Defined Radio）技术。该技术的优势就在于可以结合无线信令及各种编码软件满足物理层连接要求，丰富通信方式，即实现多层次、多模式、多通路的通信交互过程，实现跨系统、跨平台的无障碍数据传输。从更深层次来讲，它所采用的MIMO多入多出技术更加严谨，且技术内容更加丰富，例如它的多输入与多输入通信方式可实现对空间天线信道的大幅分集及复用增益，对信道信号传输频率提升很有帮助。

智能天线运用到了这些相对复杂，但功能性极强的4G技术分支内容。它首先建立了自适应天线阵列，可应用于空间滤波及目标定位领域，如军事、气象、自然灾害预测等领域都会运用到它。它的数字信号处理技术也相当成熟，利用到了多个天线阵元组成全新的数字信号列阵，专门处理各种无线电波导向问题，明确无线电波的传输方向，最终充分获取目标移动用户的目标信号内容，同时做到抑制、消除其他各种干扰信号，保证信号传输的高效率和高质量。

在智能天线应用过程中，重点要突出它的智能性特点，基于信号传输目标进行波达位置定位，分析信号的传输时间、频率以及码元，看其是否会在传输过程中生成定向波束。如果会，则要主动切换天线方位图，结合目前的数字信号处理技术重新建立针对目标用户的最佳信号波束，争取在短时间内将高增益载波束完全指向目标用户，最终做到信号最佳传输过程。总体来讲，这种智能天线实现的智能化功能基本能够满足当前4G技术的自适应空间数字处理技术要求，如目前的4G智能天线就能够满足对4G通信系统的完全优化。它与MIMO相互结合，共同构建多天线阵元分级传输技术体系，能够将某些已经衰减的信号重新增强[3]。

2.3 4G技术在无线网络安全通信领域中的应用分析

在某些没有Wi-Fi无线网络的普通环境中，4G会建立起自己的无线网络通信空间，为用户提供正常的上网环境。在4G无线网络安全设置中，它主要基于4G网络运行传输的高速率与高稳定性两点特征实现对无线局域网络可移动性、拓展性与兼容性的全面优化。从安全角度讲，4G网络还能实现网络智能终端与用户的直接连接，基于无线智能终端中的各种应用程序来提高通信水平优化，同时解决网络通信过程中存在的各种复杂信息和安全隐患，为用户提供优质的网络数据存储功能。从目前4G技术在无线网络安全通信领域的技术应用发展进程来看，它希望实现以下六个方面内容。

第一，尽量做到对移动智能终端的有效控制，一次性完成所有无线通信任务量，避免为移动智能终端积累任务量。因为任务量越多，无线通信网络所提供的数据处理功能就越薄弱，数据处理效果也就越差。

第二，尽量控制每一条通信信息的长度与内容，避免因为信息过长而导致数据传输延误，要保证4G技术在无线通信网络中数据传输的高效率性。

第三，保证无线通信网络的安全维护程序被用户所了解，按照用户要求对安全维护程序进行或局部、或全局的完善。

第四，采用合理的无线网络安全协议，并为用户提供信息数据查询订阅功能。

第五，根据用户需求及能力来设置4G通信网络安全防范措施，尽量保证所有的安全防范措施都在移动智能终端中完成，最大限度减少用户的无线网络应用负担，优化网络服务整体质量。

第六，根据用户的实际应用情况做到随时调整无线通信网络设置，保证4G技术应用在无线通信网络机制中的技术、功能灵活性[4]。

3 总结

总而言之，4G技术在现代通信领域中的应用已经相当广泛，其凸显的各项功能也在文中有所描述。它实现了各个领域中的智能通信要求，满足了信息快速精确互联，促进了国家移动通信事业的快速向前发展，也契合了某些新技术内容，深度挖掘了自身潜力，做到了将智能化、数字化、个性化与多媒体化融为一体，成为人类未来通信事业发展的核心关键。

[1]谢文辉. 4G技术在现代通信中的应用与发展初探[J].硅谷，2014（11）：6，16.

[2]李伟. 4G技术在广播电视中的应用[D]. 天津：天津大学，2015.

[3]王亚军，张艳. 4G通信中的关键技术之智能天线技术[J]. 信息通信，2015（1）：213-214，215.

[4]吴礼友. 4G通信技术的无线网络安全通信探讨[J]. 网络安全技术与应用，2017（11）：94-95.

Analysis of 4G Technology in Modern Communication

Shao Shuqin Zhang Huofeng

Guangdong Eastone Century Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

4G technology is IMT-Advanced technology. It was named in 2005 and formed a quasi-4G standard, which is related to the industry’s TD-LTE-Adavanced technology. In the field of modern communications, the application of 4G technology has become quite extensive. It exists as a sign of major changes and developments in today’s human communication field, bringing people faster technical speeds, better analytic images, and higher information frequencies, which basically meet the needs of various business applications in different industries. From the technical point of view, the basic application of modern 4G communication technology in broadcast television, smart antenna and wireless network is analyzed.

4G technology; broadcast television; smart antenna; wireless network

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