浅谈4G移动通信系统及技术

摘 要：本文通过探讨4G移动通信系统及技术，首先比较了4G技术与3G技术参数，进而分析了4G移动通信系统的优势，最后从几个方面给出了几种4G移动通信系统关键技术，希望为相关领域及相关人士的研究提供一些借鉴。

关键词：移动通信；系统技术；4G

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0296-02

1 引 言

现如今，随着经济社会的发展和科学技术的进步，科技行业出现了翻天覆地的变化，移动通信技术在不断更新，人们的生活由此发生着革命性的变化。另一方面，由于社会经济水平得到极大提升，并且人们生活质量在不断提高，从而人们在信息传播和交流方面的需求在不断增加，对通讯技术方面要求更高，更为讲究品质高、效率高的通讯方式，由此便推动着现代通讯系统的更新换代以及通讯技术水平的提高。在此之前，3G移动通信技术确实让人眼前一亮，为人们提供了良好的网络体验，然而出于其本身因素而自带的部分技术缺陷难以保证更快速地进行信息传播和信息交流，从而需要在3G移动通信技术的基础上进行改进，研究并开发新的4G移动通信技术，以此能够更好地弥补3G技术缺陷，最大程度满足人们各方面的通信需求。

2 4G移动通信系统概述

2.1 4G技术与3G技术参数比较

在3G移动通信系统的基础上，升级到4G移动通信系统，4G系统中许多关键性的技术都借鉴了3G，并不断研究和开发出了更多的新技术。如表1，比较了4G技术与3G技术两者技术参数的不同。

2.2 4G移动通信系统的优势

（1）高度智能化。随着4G移动通信技术的迅速发展，不论是服务商还是用户，都对其带来极大影响，电子移动终端设备的服务出现了革命性改变。很多人其实不明白4G移动通信系统的概念，其实其又可叫作分布网络或者是广域接入，可以根据速率的不同自动切换，通过智能技术的运用可以自由分配资源，并按照业务的不同需求，合理配置各类资源要求，绝大多数的移动办公皆可通过4G技术完成。着眼未来，4G手机不但可以进行传统性质上的语言数据传输能力，而且多媒体计算机的各项功能都一一具备。另外，4G手机仅是4G终端设备中的一种，另外4G终端设备的功能也更趋于智能化。

（2）兼容性优良。随着4G移动通信技术的发展态势，其将进一步实现全球范围内接口、覆盖开放技术，固网、无线以及3G、无线等都可与4G实现无缝连接，4G服务能够让所有移动通信运营商用户共同享受，不但能够推进3G目前用户的升级，而且能够进一步普及4G通信技术，为最终达成全球漫游的通信目标提供更多的可能性。

（3）高速传输速率。在3G移动通信系统的基础上，目前4G移动通信系统的网络频宽，将达到2～8GHvz，提高了20倍，上传速度上限增加至目前的20Mb/s，先前的仅为目前的5%，对于提升之后的用户体验效果极强，相较于3G的信息传输级数，4G的高出整整一个档次。

3 4G移动通信系统关键技术

3.1 智能天线技术

所谓智能天线技术，其通过运用自适应算法，进行无线阵列信号分析和发射波灵活性利用，实现智能调节数字波束和自动跟踪等功能，利用现代数字信号处理技术、阵列天线技术来降低干扰和隔绝干扰，让相同信道上发射出去和接收回来的各个不同用户信号达到互不干扰的目的，频率使用率大大提升，传输容量进一步增加并且系统性能得到改善。另外，智能天线由于具备定向波束功能，信号传输距离更远，不但能够确保质量而且覆盖区域被进一步扩大，系统成本大大降低。

3.2 多用户检测技术

在宽带CDMA通信系统中，多用户检测技术是作为抗干扰技术中的重要一种，其基站和终端都将用到此技术用以增加系统容量，在具体的通信系统架构体系中，应当将各用户信号在传输过程中存在一定的关联性考虑在内，如此也是多个不同用户检测技术的根本。若是数据传输只存在个别用户中，则多址干扰出现的几率较低，然而全球覆盖率在不断增加，信号功率在不断增大并且用户数量在不断增加，多址干扰已然成为CDMA通信系统中的重要干扰。迄今为止，3G网络采用的检测技术抗干扰能力较弱，而4G采用的多用户检测技术，在抗干扰性检测具备更大的优势，将系统对功率控制精度方面的要求大为降低。

3.3 基于IP的核心网

4G移动通信系统基于IP的核心网络，可以让各个不同网络间实现无缝连接，而3G移动通信系统是基于ANSI-41，此项技术是不具备的。该项技术在4G的的应用，各类优势很明显：①低成本，是集成当前网络相对有效方式中的一种；②此种以全IP的网络为基础的，能在各类实际性的无线接入方案中实现相对独立，具备端至端的IP业务。为达到全IP的核心网络的要求，另外需要改进和解决的问题仍旧很多，4G技术作为开放式结构，应当允许各类空中接口实现网络互联接入，从而，在进行IP核心网设计时应当具备强大的灵活性，无线接入利用哪种协议和方式和协议是不需要考虑的，因为在4G移动通信系统中，IPv4被IPv6取代，如此一来，IP地址长度变长，地址空间加大，大大提高了安全性能。IPv6网络中的利用，用户能够在网络层中进行数据加密同时效验IP报文，鉴别与加密选项具备分组的完整性和保密性，网络安全性被大大提升。

3.4 调制与编码

4G移动通信系统，将采用多载波调制（MCM）技术：多载波码分多址和正交频分复用时分多址。在多径干扰较弱以及数据传输速率较低时，通过采用适当的均衡算法能够让系统运行正常。然而就宽带数据业务而言，因为数据传输速率是相较而言较高的，时延扩展导致数据符号间互相重叠，以此发生符号间干扰，从而在均衡方面有了更高的要求，应当利用相当复杂的均衡算法，在实现上比较麻烦而且困难。除此之外，若是信号带宽远超并且临近信道的有关带宽时，信道依旧会发生频率选择性衰落情况。

3.5 无线接入方式与多址方案

所谓4G移动通信系统，其能够在无线环境下达到高速传输的要求，将单一频分信道分成多个正交子信道，实现高速数据流向并行的低速数据流间的转换，同时将低速数据流调制至各个子信道上加以传输，利用接收端所采用的各类技术，分离正交信号，以此减少各个子信道间的干扰，各个子信道的实际信号带宽比划分时的有关带宽要小，因为带宽被分割成小部分，系统性能大大提高，可以满足各类不同的设计需求，能够更为灵活地进行功率和数据容量分配，以此具备提供更加灵活可靠的变速和高速综合数据传输能力。与此同时，其具备更大的系统容量，提供更强的频率扩散、抗频率选择性衰落以及抗多径干扰能力，虽然其功效效率不是特别高，但是能够最大程度满足多径和移动信道传播需求。

4 结束语

现如今，在市场竞争中，3G移动通信系统已逐步稳定，没有太大的市场竞争优势，4G技术则凭借其他通信系统无法比拟的通信竞争力走在社会前列。综上所述，4G技术的优势主要表现在以下几个方面：①智能化程度更高，各方面都可以满足智能机的需要；②灵活性极强，无论身处何种环境中都能随时随地为用户提供所需要的多媒体业务和各种数据需求；③具备良好的兼容性，能够实现任意网络和任意终端间的互通互联；最后，4G的频谱带宽和数据传输速率远高于3G，能够满足用户在通信方面的有效性需求。总而言之，4G通信将是通信行业发展的主流趋势，能够带给人们更为舒适和方便的通信体验，推动着全球信息化发展向一个新台阶迈进。

参考文献

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收稿日期：2018-5-23