关于4G-LTE无线通信技术的解析

陈 潜



关于4G-LTE无线通信技术的解析

陈 潜

广州杰赛科技股份有限公司

摘 要：随着4G 时代的到来，人们真正地进入了互联网时代，4G-LTE 无线通信技术也打开了更广阔的应用市场。4G-LTE 最大的数据传输速率超过100Mbps，为人们的生活提供了极大的便利，人们也有必要了解这种技术，笔者将简单介绍4G-LTE 通信技术，并分析其优势在生活和军事上的应用，以及其存在的缺陷和现阶段发展的瓶颈。

关键词：4G -LTE；无线通信技术；应用

前言

4G -LTE技术是无线通信领域出现的新技术，它不仅可以改进技术弊端，满足人们对技术的高要求，还会给信息传输领域带来更多的利益。为了更好地推广该技术，我们一定要切实了解其特点情况，做好应用研究工作，使其迈上更高的阶段。

1 4G 通信技术的含义

4G是第四代移动电话行动通信标准，也是指第四代移动通信技术，4G 技术包括TD-LTE 和FDD-LTE 两种模式。4G 是集合3G 与WLAN为一体，能够实现高速的数据传输，并能以100Mbps以上的速度进行下载，是目前家用宽带ADSL（4兆）速度的25倍，几乎能满足所有用户对无线技术服务的要求。4G移动网络大体可以分为三层结构：物理网络层、中间环境层和应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，中间环境层具备映射、地址变换和完全性管理等功能。物理网络层与中间环境层之间的接口是完全开放的，使应用服务变得更加容易，进而实现更高数据传输速率的无线服务。

2 4G-LTE 的简介

2.1 4G-LTE 的网络结构

4G-LTE 无线通信技术的结构基于IP 技术可分为“接入技术层结构”和“无缝网络结构”两个基础结构。其中接入技术成结构是4G-LTE 无线通信技术的基础，又包含“网络层、热层、蜂窝层”等，为使无线网络资源得到充分利用，接入技术层会在其各层结构中利用所有的接入技术为设备服务。无缝网络结构是4G-LTE 无线通信技术的重要结构， 它通过无线网状结构在通信过程中起协调作用， 使信息的传递更具有安全性、可靠性，并且使传送的速度更加快，用户在使用时会节省更多时间。

2.2 4G-LTE 的关键技术

4G-LTE 通信的关键技术有正交频复用技术（OFDM）、智能天线技术（SA）、软件无线电技术（SDR）、多输入多输出技术（MIMO）。正交频复用技术拥有一个基站和上行链路、下行链路，基站接收来自上行线路的子载波信息，再进行时域和频域的同步后发到下行链路；智能天线技术执行抗干扰、调节数字波束、自动跟踪的任务，它建立在基站上把信号定向的发送至用户， 在此过程中能出去干扰信号， 提高了网络通信的准确性；软件无线技术是一个“组装”的过程，把无线通信过程中涉及的软件、硬件和无线技术融合在一起，使其运行更加高效；多输入输出技术在信息的输入和输出过程中将信号空间分割成多块，提高了空间利用率。

2.3 4G-LTE 与3G 网络的比较

由于在技术方面，4G-LTE 无线通信使用了正交频复用技术，对于载波的调制有了很大的进步，在之前的3G 网络中只有单载波，而4G-LTE 无线通信拥有了多载波技术，具有了更快的数据传输速度。在通信系统的格局上，3G 时代由接入网、核心网和用户设备组成，4G-LTE 无线通信则基于IP 技术实现了全面的覆盖，创造的目前最优的系统，真正实现了全国漫游。

3 4G-LTE 优势的应用和存在的问题

3.1 4G-LTE 在日常生活中的应用

随着4G 网络时代的到来，人们在移动上网方面得到了极大的便利，渐渐地，4G-LTE 无线通信技术会融入娱乐、交通、医疗、工作、教育等各个方面。以WI-FI 为例，在饭店、旅馆、商店随处可见共享热点， 人们可以免费畅游网络。高速的4GLTE无线通信技术使图片、文字、视频快捷地传递，高清视频的通信使得在线教育、视频会议走进我们的生活。4G-LTE 无线通信技术在电子平台应用广泛，支付宝、阿里巴巴、京东都得益于此。“互联网+”更是基于4G-LTE 无线通信技术的应用。

3.2 4G-LTE 在军事方面的优势

现代战争中，信息的作用越来越重要，精确打击和拦截都需要信息化作战。在作战过程中卫星平台通过LTE-A 卫星数据流把信息传递给LTE-A 终端和骨干网，指导作战部队对目标进行精确化打击。4G-LTE 无线通信技术为指挥系统提供了数据加密、电视会议等服务，使作战网络具备大容量、高数据速率和自组织组网能力，在战场信息捕捉和作战命令下达时，4G-LTE 无线通信技术让战士作为信号单元与指挥官几乎同步获取战场全面信息，有利于士兵作战任务的顺利完成。

3.3 4G-LTE 存在的问题

4G-LTE 无线通信技术还存在着一定的安全威胁， 病毒、黑客、计算机系统的安全漏洞是目前最大的危险区。病毒对无线通信的破坏是巨大的，它直接破坏内部系统的载波功能，严重威胁到了信息的准确传播， 使得用户收不到信息或者收到错误的信息，甚至引起社会秩序的混乱。黑客依然是通信的杀手，黑客一般具有较强的计算机专业技能，对计算机的运行和信息的传递十分了解，他们轻而易举地编译木马程序、病毒程序感染通信设备，使得通信系统陷入瘫痪，特别是在4G-LTE无线通信技术下，信息的容量大、传递速率快，黑客可以窃取大量的信息并进行篡改，用户就会收到乱码信息。4G-LTE 无线通信目前正处于发展阶段，很多技术还不成熟，在系统的编写也存在安全漏洞，更易受到病毒的感染或者黑客的攻击。

4 4G-LTE 无线通信技术的应用研究

4.1 4G-LTE 通信技术的创新应用

基于4G基础之上的无线通信LTE技术并没有沿用3G系统的关键技术，它采用了全新的设计理念，对技术进行了革新，实现应用的创新。LTE技术的结构主要是由NodeB构成的，它有助于减小延迟，简化技术，实现较低的成本和低复杂性。此外，其中含有的RNC节点也更少，对3GPP技术的贡献是非凡的。总的来说，LTE无线通信技术采用了频分多址系统，属于技术改进后的OFD-MA，它能够实现正交输送，并兼顾单载波传输低峰数值，减少成本花费。在此基础上，其内部还采用了扁平的网络结构，实现了多天线技术的运用，取消了RNC节点，并实现了分集、阵列、空分复用的增益，可以使不同方向的多个用户获得同时段服务，提升峰值数率和数据传送速度。

4.2 4G- LTE技术的实际应用

在科学技术日渐完善的大背景下，无线通信LTE技术已经逐步应用到了各行各业，且其技术特点也在日渐成熟。例如，在我国的上海世博会上，高清视频监控的初步演示就将LTE技术应用在了其中，将网络移动采编播设备利用到了系统之中。该技术的有效使用，能够实现视频、音频等素材的快速传回，提高新闻的时效性，满足新闻传播的诉求。从传播速度上考虑，用户在使用LTE无线通信技术后，下载容量40G的3D影片，不到两小时就可以完成，其速度提高了10倍以上。

4.3 4G-LTE技术的应用展望

一方面，LTE 技术是由3G 技术向4G 技术演进的必经之路。其在应用过程中采用了最新的B3G或4G技术，如OFDM和MIMO等，在一定程度上而言可以说是4G技术在原有技术上的科学利用。它在具有LTE技术优越性的基础上，也更加接近4G系统技术。

另一方面，LTE技术的产生应用并不是一个简单的过程，它主要是在与WiMAX的竞争中实现了发展。现如今，WiMAX的802.16e标准正在申请进入3G系统，802.16e技术更是入选了IMT Advanced的候选行列，并坚持保存其原有的兼容特点。

在未来的技术应用领域，势必会出现WiMAX技术与LTE技术的竞争局面，在高技术领域保持良好应用，促使其更好的发展。

5 结束语

综上所述，4G-LTE 无线通信技术是当今世界发展的趋势和潮流，为人们的学习、娱乐、工作提供的极大的便利，它在3G 通信技术的基础上取得了许多新技术的突破， 把速度与精确添加到信息的传递过程中， 在人们的日常生活中已经成为不可或缺的一部分，为军事领域也提供了不少的便利，为战场的全面监视和数据的掌控带来了优势， 但是现在还处于4G-LTE 无线通信技术的发展阶段，存在着信息安全方面的诸多隐患，黑客的存在更是成为其发展的瓶颈，4G-LTE 的发展还需要付出很多努力。

参考文献：

［1］彭琳.关于4G通信LTE技术发展过去与现状的论述［J］.中国新通信，2014，05：8.

［2］张茹芳.浅析4G 移动通信技术的要点和发展趋势［J］.信息通信，2013（31）.

［3］黎建波.下一代无线通信关键技术研究［J］.长沙通信职业技术学院学报，2012（3）.