李长海

【摘 要】当今社会科技的更新换代非常快，移动通信系统自从出现之后极大的改变了人们的生活和学习方式，用户的需求也日益增加，于是第四代移动通信系统（4G）应运而生，与3G相比，它具有高速的数据传输速率，能够更好地抵御外部干扰，始终保持良好的工作状态。本文笔者根据多年的移动通信行业工作经验，阐述4G的定义和性能，分析其应用过程中所用的关键技术，包括OFDM、智能天线与多入多出技术以及软件无线电技术，最后提出其发展的优势与未来展望。

【关键词】4G；关键技术；发展展望

0 引言

2008年，3G移动通信技术的运用上升为国际标准， CDMA作为其核心技术将无线通信与全球的互联网通信结合起来，还能灵活显示图片、音视频等，并且可以运用3G智能手机实现召开会议、浏览新闻网页或者通过网络平台购物的目的。但随着时间的推移，3G应用受到业务类型和通信速率等因素的限制，已不能很好地满足用户需求，所以4G应运而生。4G追求的是更加高效地传输速率、更大的服务范围以及更丰富的业务类型，它的出现，推动着无线移动通信技术朝着更加智能化的方向发展。

1 4G移动通信技术的定义和性能

1.1 4G移动通信技术的定义

4G是一种多功能集成宽带移动通信系统，但它不是一项全新开发出来的技术，而是在过去的技术基础上进行升级和改造的结果，其主要功能就是提升网络效率和丰富功能的。如果说3G是普通公路的话，4G就是一条信息高速公路，将用户带入一个新的无线通信时代。

1.2 4G移动通信技术的性能

与3G的数据传输速率相比，4G能提升50倍左右，而且4G具有集约化的特性，其网络结构和接入方式都能实现最大程度的优化。此外，4G通信技术一方面能够整合移动通信网络，另一方面也能对当下互联网的格局重新融合。能为用户提供高清视频和图像信息，充分保证移动通信的安全，具有极其广阔的发展前景。

2 4G移动通信关键技术

2.1 OFDM

移动通信信道对数据传输速率会造成极大的影响，如果数据传输速率大于信道宽度，就会造成信号失真，传输质量大幅下降，而OFDM技术的应用则在一定程度上改善了这类问题。实现系统中的频率和时间同步是OFDM技术的主要难点，OFDM技术的主要优势就是可以消除信号波形之间的干扰，将频域内的给定信道分成各种窄的正交子信道，在不同子信道上面分配传输复合，极大地优化了总体的传输速率。目前，OFDM技术也已成为4G移动通信技术的核心之一。

2.2 智能天线与多入多出技术

随着个人移动通信需求的增加，频谱的重要性日渐凸显。而智能天线技术则主要是利用信号在传播方向上的差异来分隔信号区。智能天线的主要功能包括避免信号干扰、自动追踪以及调节数字波束等，是未来移动通信运用的关键技术。智能天线技术的主要作用是改善信号质量，增加传输容量。其基本原理就是在无线基站中使用天线阵实现信号的接受和发射，并通过基带数字信号处理器对接收的信号进行合并。

多入多出技术（MIMO）是利用无线电技术发展重要的里程碑，它在一定程度上是智能天线技术的扩展，它使用多个发射天线和接收天线分别作为信号系统的发出端和接收端。其信道容量与天线数量成正比关系，天线数量越多信道容量越大。利用多入多出信道可以加倍提高无线信道的容量，在带宽和天线发送功率相同的条件下，成倍提高频谱利用率，MIMO技术在增大信道容量的同时也提升了信道的可靠性。

但是MIMO系统容易出现频率选择性衰落的问题，解决方案除了均衡技术就是利用OFDM，但是4G追求的是高频谱利用率，而OFDM在这方面的能力有限，所以如果采用OFDM+MIMO的方式既能提供更高的传输速率还能开发空间资源。而且OFDM具有极强的抗干扰能力，可以用于宽带系统，依靠天线来实现完全覆盖。

2.3 软件无线电技术

所谓的软件无线电技术就是利用软件来进行相应的操作，它打破了传统用硬件支撑技术平台的模式，其开发和研究的目的就是建立一个无线电通信平台，并且在此平台上运行各种软件系统，实现多层次和多模式的无线通信。软件无线电技术具有良好的灵活性，可以代替硬件电路实现非常复杂的功能处理，而且环境适应能力强，系统升级便捷，有效降低用户费用。软件无线电技术被认为是目前唯一可以将不同形式的通信技术联系起来的技术，因为在4G无线通信技术中，软件应用极其复杂，如果引进软件无线电技术，将模拟信号数字化，实现信道分离、调制解调和信道编译。

3 4G移动通信技术优势与展望

3.1 移动通信技术的优势

更快的通信速度。研究4G移动通信的初衷就是提升移动装置无线访问的速率，据专家预测，第四代移动通信系统的数据传输速率相当于目前手机的一万倍。

更宽的网络频谱。要想4G通信达到更高的数据传输速率，必须在3G网络的基础上进行大规模的改造和研究，让4G网络的蜂窝系统带宽高出3G网络20倍。

更灵活的通信。4G手机在功能和外观上都跟以往的有所区别，会更加智能化，通信不受时间和空间的限制，并且可以双向下载和传送图像和视频资料，或者是联网打游戏，受定位系统的影响，用户会更多地感受到地图所带来的安全和便利。

更高的智能性，4G通信设备对于菜单和滚动操作的依赖性会大大降低，而且可以通过环境、时间或者是其他的设定因素适时提醒用户应该做什么事情，可以在手机上了解电影院票房资料，购买自己满意的位置，还可以在线观看各种比赛的现场直播。

更平滑的兼容性。4G通信要在最短的时间内被广大用户所接受，除了考虑其强大的功能之外，还有通信基础，目的是让用户花最少的钱过渡到4G时代。基于这样的考虑，4G通信必须具备全球漫游、与多种网络互联、多样化的终端等特点。

提供多种增殖服务。与3G通信的核心技术不同，4G移动通信系统是以OFDM为核心，利用这种技术可以实现无限区域环路、数字视频广播以及数字音讯广播等方面的无线通信增殖服务。

3.2 4G移动通信发展的未来展望

目前的移动通信基本上实现了人与人之间的互联，3G移动技术的应用将智能手机用户量带上了新的发展台阶，但是发展到一定阶段，已不能更好地满足用户日益增加的需求。所以，4G移动通信应该抓住机遇，依靠3G技术形成的坚实基础，用更加安全和智能化的技术以及更人性化的服务去迎合用户的需要。当下互联网和物联网技术发展势头良好，根据全球通讯系统协会预测，4G移动通信技术将随时随地实现物资的流动和互联网沟通。

4 结语

4G技术的开发和应用很好地满足了用户对通信的需求，带给用户更加舒适的上网体验，也推动了全球的信息化进程。在实际的应用过程中，移动通信企业不能将其单纯看作是对手机功能的开发和拓展，而应该用科学的眼光正确地看待4G移动通信技术的内涵，并且扎实推进4G通信技术的应用，真正为客户服务。

【参考文献】

[1]谢景贤.4G通信技术的创新与发展[J].信息通信，2012（4）.

[2]郭鑫.第四代移动通信（4G）关键技术[J].信息技術，2011（11）.

[责任编辑：朱丽娜]