4G移动通信的特点、关键技术与应用

郭芙蓉

摘 要：在科学技术飞速发展的带动下，无线移动通信技术得到了跨越式发展，自第一代和第二代无线通信技术后，第三代无线通信技术，也就是通常所说的3G通信，也于2009年逐渐兴起，并呈现出迅猛增长的趋势。相关统计数据显示，到2013年6月，我国的3G用户总数超过3.2亿。而现如今，在3G通信技术方兴未艾的情况下，4G移动通信也悄然到来，并受到了社会各界的广泛关注。结合4G移动通信的概念，对其特点和关键技术进行了分析，并以此为基础，对4G移动通信的实际应用情况进行了探讨。

关键词：4G移动通信；特点；关键技术；应用

1 4G移动通信的特点

简单来说，4G就是第四代通讯技术的简称。对于4G通信，并没有一个精确的定义，目前认同较为广泛的说法是，4G移动通信，就是具备2M以上数据传输能力，能够对全速的移动用户提供高质量、高速率的影像服务，可以实现三维图像高效传输的通信技术。4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以此为基础，应用了一些新的通信技术，以不断提升无线通信的网络效率和功能。与现在的3G通信相比，4G移动通信具有以下特点：

（1）通信速率高：理论上，3G通信的数据传输速率可以达到2.1Mbps，而4G通信的最高数据传输速率能够达到100Mbps，是3G通信的50倍左右。

（2）网络频谱宽：要确保4G通信的传输速率达到理论最高速率，相应的运营商必须对现有的3G网络进行大幅度的改造工作，确保4G在通信带宽上高出3G通信。据专家估计，每一个4G信道将占有100MHz的频谱，相比于3G要高出近20倍。

（3）兼容性强：4G移动通信在全球范围内实现了统一的通信标准，可以实现各类计算机和网络之间的无缝连接，从而真正实现“一部手机，全球通信”。

（4）通信方式灵活：在4G移动通信中，通信终端不再局限于移动电话，任何物品理论上都可能成为4G通信的终端。在这种情况下，4G通信的终端不仅在设计和操作方面更加智能化，也可以根据对环境的感知，适当调整终端结构，确保其效能的最大化。

（5）多业务融合：4G通信的业务种类更加丰富，除3G通信支持的各种业务外，还增加了高质量图像传输、虚拟现实业务等，可以将个人通信、信息系统、娱乐、广播等行业整合成一个整体，更加方便地为用户提供优质服务。

2 4G移动通信的关键技术

2012年1月20号，国际电信联盟ITU通过了4G标准，包括LTE、LTE-Advanced、WiMAX以及Wire less MAN-Advanced（802.16m）。尽管标准众多，但是4G通信技术的优势同样是显而易见的，其核心技术也存在着很大的相似性，总的来说，4G移动通信的关键技术主要包括以下四种。

2.1 正交频分复用（OFDM）技术

OFDM技术在本质上是多载波调制技术的一种，属于高速率调制技术。该技术的基本原理在于，可以将传统通信系统中信道划分为多个互不相关的正交子信道，从而将原本传输速度较高的串行数据库分为多个传输速度相对较低的并行数据流，在正交子信道中进行传输。利用这种技术，可以有效消除信号之间的干扰，提高信息传输的质量和速率。

2.2 软件无线电技术

该技术实际上可以算是一种无线电广播通信技术，属于用软件架构的一种通信协议，可以以软件程序代替硬件功能，建立无线电通信平台，通过同时运行多种能够实现通信协议的软件系统，实现多终端通信的无线通信方式。这种技术的应用能够有效解决4G通信中用户端多样化和复杂化的问题，从而有效地解决了兼容性问题，实现了多种通信方式的兼容与传输。

2.3 多输入输出（MIMO）技术

该技术在3G通信中已经得到了比较广泛的应用，并取得了良好的效果，因此在4G通信中，仍然作为关键技术而存在。从本质上看，MIMO技术属于利用多天线传输的无线通信技术，可以由多个发送端独立发送信号，也可以利用多个天线对信号进行接收。MIMO技术的应用，可以有效降低无线信道的衰落，提高无线系统的容量。

2.4 智能天线技术

智能天线主要由三部分组成，即天线阵列、波束形成网络以及波束形成算法。该技术主要是通过适当的算法，使得每一个天线单元信号的幅度和相位都可以处于最佳状态，从而构成最合适的天线阵列方向图，对有用信号进行增强，对干扰信号进行减弱或排除。在4G移动通信中，智能天线技术可以减少信号的传输过程中的衰落以及受到的干扰，提高通信系统的容量，同时也可以实现对于移动台的快速定位。

3 4G移动通信的应用

4G移动通信技术尚属于新兴事物，目前并没有得到较为广泛的普及，需要在实践中不断地完善和改进，通过试运营等方式，确保其优势的充分发挥。从试运营的情况看，4G移动通信的应用主要表现在以下几个方面：

（1）移动领域：包括网上购物、网上银行、转账支付、电子购票、移动股票交易、无线局域网、数据下载等，可以为人们提供更加快捷的数据服务。

（2）移动电视：利用4G网络，可以通过一台终端，随时随地连接服务器，对电视节目进行接受和观看。

（3）移动可视电话：在4G移动通信环境中，通话双方只需要各自拥有一台带有摄像头的终端，如手机、PC、PDA等，就可以实现实时音频视频的传输。

（4）数据传输：只要持有有效的无线终端，在任何时间、任何地点，都可以接入无线网络，实现数据的高速下载，同时也可以在网外实现P2P数据传输，为人们提供更加方便快捷的数据传输服务。

需要注意的是，在对4G移动通信技术进行应用的过程中，还存在着有些问题，在一定程度上制约了4G通信的发展和普及，这些问题包括网络IP问题、网络通信标准协议问题以及3G网络的改造问题等，都是需要相关技术人员重点研究的问题。

根据统计，目前全球的移动通信用户终端数量达到了45亿，占据着全球总人口的四分之三。利用移动通信技术，可以实现人与人之间的相互联系和沟通交流，推动社会的发展和进步。4G移动通信技术的应用，将会改变人们现有的上网习惯，而且使得移动通信中可视化、多媒体化的趋势日趋显著，带领人们真正步入无线互联时代。

4 结束语

总而言之，作为当前移动通信发展的必然趋势，4G移动通信技术对于社会的影响是十分巨大的，必将带来新一轮的变革。因此，对于相应的通信运营商而言，应该充分重视起来，抓住机遇，迎接挑战，对4G移动通信技术进行研发和创新，为4G移动通信的推广奠定坚实的基础。

参考文献

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