4G通信技术的关键问题及发展

时伟

摘 要：随着国民经济和科技水平的不断进步，我国的通信技术发展速度也不断加快。一种新型的顺应新时代发展要求的通信技术手段---4G通信技术应运而生。本文从4G通信技术的概念和现状为出发点，对4G通信技术的关键技术及存在的问题进行分析，并提出了相应创新和发展思路。

关键词：4G通信技术；问题；措施

1 4G通信技术的概况

所谓4G通信技术，是相对于3G通信技术而言的，国家标准命名为IMT-Advanced，其是继3G通信技术后，在无线通信网络效率和移动装置的传输速率方面有较大改进，完成了新一代移动通信系统的更新换代。与第三代3G移动通信系统相比较，4G通信技术具有传输速率更高、容量更大、实现了与WLAN的无缝连接、实现了与各种WLAN接入方式和接入协议的兼容性以及具有高度智能化等特点[1]，有力的推动了社会生产和生活的无阻碍交流。

对4G移动通信系统的研发，国外早在上世纪90年代开始，全球有多个组织和通信设备厂家同时对4G通信技术进行研发，开始时，研究人员对4G通信技术传输速率目标定为100Mbps。我国政府在2000年初，开始对4G通信技术进行立项和研发[2]，与此同时，国内一线通信设备厂家如华为、中兴等企业也开始自主研发4G通信技术。但由于4G通信技术关键领域突破性研发技术有限，再加上研发资金等限制，我国的4G通信技术发展缓慢。

2 4G通信关键技术及存在问题

随着4G通信技术应用领域的不断扩大，要满足当前社会日益需求的无线通信技术，需不断加大对4G通信技术的改革创新，首先要了解4G通信的关键技术[3]。

2.1 4G通信关键技术

⑴正交频分复用技术（OFMD）。OFMD是4G系统中普遍采用的多址方式，是一种重要的多载波调制技术。OFMD方法是将需要传输的信道分解为多个相互交联的子信道，并将原高速串行数据降为低速的并行子数据流，实现对子信道上传输的调制。OFDM具有可提高频谱利用率和抗老化能力，同时在降低频率选择性衰弱方面比较行之有效，在数据传输速率较高的情况下被广泛使用。

⑵智能天线（SA）与多入多出天线（MIMO）技术。SA具有可自动跟踪、调节数字波束以及抑制干扰信号等特性，该技术可有效提高信号质量和扩大传输容量。其运行机理是在无线基站端运用天线阵和有关无线收发信号机进行传入和传出射频信号。MIMO则是运用多天线实现对信道衰弱的抑制，该技术不但可扩大信道的容量，而且在增加信道可靠性和减少误码率方面有显著效果。

⑶软件无线电技术。软件无线电技术是指用软件来达到物理层连接的一种无线通信方式，其技术核心思路是将将原有的窄带接收器由新的宽带无线接收器来代替。软件无线电技术具有功能灵活、升级便捷、各类业务间转换简便以及降低研发成本和缩短研发周期的优点。因此，软件无线电技术可作为实现无疆界网路先进技术平台。

⑷4G系统的通信网络。4G系统通信网络的核心网络是基于Ip的网络，其具有促进各不同网络间的无线连接功能，且运行成本低。4G系统的核心网络与其他各具体的无线接入方法不同，可与PSTN和现有的核心网共同运行，并可进行端到端的Ip业务。

2.2 存在问题

在4G系统核心网的移动Ip技术方面，存在快速无缝切换机制不够完善，实时位置管理技术支持不到位缺陷。另外一个亟待解决的问题是移动Ip环境下Qos使用的综合业务区别型业务技术和RSVP技术的研发。4G移动通信技术因本身具有复杂性和多样性等特点，因此运行中需高性能芯片和电路系统等硬件设备，其中部分芯片和系统当前技术仍不能实现。

3 4G通信技术的创新和发展思路[4]

3.1 4G通信技术与Ipv6技术

当前，现有的大多数网络都是在Ipv4协议基础上建立的，但由于Ipv4采用32位的地址长度，导致其容纳通信地址数量限制于43亿内，这与日益扩大的应用空间相矛盾，从而限制了网络的发展空间。Ipv6采用128位的地址长度，可有效地增大通信地址数量，解决网络的发展空间的限制问题。因此将4G通信技术与Ipv6技术有机结合起来，不仅有效地促进各种网络设备的应用，同时也扩大信息数据的传播范围。

3.2 4G通信技术与关键通信技术

由于4G通信技术存在着标准统一化差、容量限制、设备更新难度大、市场使用率低以及部分关键核心技术研发未实现等问题，限制了4G通信技术的进一步发展。根据4G通信技术的特点和功能，应推进OFDM技术与CDMA双核技术的融合。不断的对3G软件进行更新升级，提高其运行精度、速度以及稳定性，以此推动通信技术由第三代向第四代过渡。

3.3 4G通信技术与软件无线电技术

软件无线电技术（SDR）是应用数字信号处理方法，在无线电氛围中，基于相对规范化和模板化的硬件平台中，运用各种软件程序，使得无线通信系统各项功能得以实现。随着技术水平不断进步，4G通信技术将改变原有的基于硬件和面向用途思路，将逐渐利用软件的灵活性，功能的多样性。4G通信技术与软件无线电技术的结合运用，可见不同软件和硬件相互交换使用，并实现不同的功能。这项技术的结合，将有效地降低硬件的成本，实现了集约化发展思路。

[参考文献]

[1]姚克玮.4G通信技术的简析与探讨[J].硅谷.2011（17）.

[2]郭梯云，邬国扬，李建东.移动通信[M].西安：西安电子科技大学出版，2006.375～384.

[3]姚克玮.4G通信技术的简析与探讨[J].硅谷，2011（17）

[4]杨超，梅康，陈金鹰，朱军.4G通信技术及其应用前景[J].通信与信息技术，2011（8）