探讨4G通信终端的关键技术

摘 要

第四代移动通信是3G技术与WLAN技术的合成，4G技术有着无法比拟的优越性。图像传输清晰度与质量非常高，上传与下载速度可以满足几乎全部用户对无线网络的需求标准，在价格方面，计费灵活，用户可结合自身需要定值服务，4G技术是未来通信技术的主要趋势。

【关键词】4G技术 通信终端 移动通信

随着科学技术的飞速发展，移动通信技术经历了三次华丽发展，3G技术能有效提供前几代产品无法提供的信息业务，但其自身存在较多局限性，尤其是对2G网络结构的沿用，使得移动终端无法实现智能化。所以说，现阶段通信专家将目标定位在了后3G技术，在3G网络还未商用化之前，4G技术得到了广泛研究，并有取代3G网络的势头。

1 4G技术定义与特点分析

现阶段，关于4G技术定义有多种提法，广受认可的一种解释为：4G技术概念可称为分布网络与广带接入，具备大于2M的数据传输能力，对于全速移动用户可提供全方位、高质量影像服务，第一次实现了高质量三维图像传输。4G技术包括广带无线接入、WLAN、广带移动系统与互操作网络。与3G标准来说，4G标准有着更多优势与功能。在跨越不同频带以及固定无线平台中，4G技术能提供无限服务，而且，在宽带接入网中提供远程控制、数据采集、实时定位等综合功能。

4G技术主要具备以下特点：（1）速率高。对于室内或步行者等低速移动用户来说，其数据速率可达到100Mb/s。对于中速移动用户，其数据速率可达到20Mb/s。对于高速、大范围用户，其数据速率可达到2Mb/s。（2）兼容性好。4G技术能实现全球统一服务标准，真正让移动用户享受统一的4G技术服务，真正实现全世界每个角落，都可应用同一手机通信。（3）数字宽带技术。在4G技术中，传输波段以毫米波为主，同时，蜂窝小区也会减小，进一步提高了用户容量。同时，这也会带来技术上的一些难题。（4）灵活性强。在智能技术的支持下，4G技术能有效分配资源，游刃有余地处理通信中的业务流，更好地满足用户需求。通过智能信号处理技术，可以对不同环境下的信号进行接收与发送，灵活性、适应性较强。（5）业务高度融合。4G技术业务范围比较广泛，包括虚拟现实业务、电视会议、图像传输等等，用户可随时随地享受自己所需服务。与此同时，4G网络是一个自适应、自治网络，能够对结构进行自我管理，从而满足容量与业务的不断变化发展。

2 4G通信终端的关键技术

2.1 正交频分复用

正交频分复用技术，是将信道分成不同的正交子信道，并把高速数据信号转化成为低速并行子数据流，并在每一信道上调制、传输。在接收端通过相应技术，将正交信号分开，进一步降低子信道之间的干扰。相对于信道宽带来说，子信道宽带要小很多，可以将子信道看作平坦衰落，进一步将符号干扰消除。正交频分复用技术具有频谱利用率高、抗衰能力强、高速数据传输、抗码间干扰能力强等优点，其应用范围越来越广泛。但需注意，正交频分复用技术也存在自身缺陷，比如说，对于相位噪声与频偏噪声非常敏感，功率峰值、均值比大，相应的射频放大器功率比较小，自适应调制技术与负载算法进一步提高了系统复杂性。

2.2 SDR技术

SDR技术即软件无线电技术，指的是通过数字信号处理器，在可控制平台上，通过软件方式定义无线电台的具体功能。比如说，前端接受功能、中频处理功能、信号基带处理功能。也就是说，通过软件编程方式控制无线电台的控制协议、中高频等部分。SDR技术的核心思想，是在与天线靠近的地方，通过数字模拟器的转换，完成信号处理，进而，促进软件定义无线电功能的实现。SDR技术是基于DSP芯片的一种处理技术，以软件为核心的通信体系。SDR技术具有灵活性、集中性、模块化等特点。

2.3 IPv6技术

4G技术的传送数据流以IP全分组协议为基础，所以说，下一代网络技术的核心协议就是IPv6技术。IPv6技术具有地址空间大、自动控制强、服务质量高、移动性强等特点。

2.4 智能天线

智能天线指的是波束间无切换的自使用或多波束天线，可以调节数字波束、自动跟踪、抗信号干扰等。其结合信号波束方向自动调节方向图，对强信号进行跟踪，抵消或减少干扰信号。通过智能天线技术，能有效提升通信质量与信噪比，进一步缓解频谱资源缺乏与无线通信快速发展之间的矛盾。算法是智能天线核心，算法对电路瞬时响应速度与复杂程度具有决定性作用，在具体应用中，必须选择好算法来实现智能波束控制。

2.5 定位与切换技术

定位技术指的是测量与计算移动终端位置的方法，主要分为三种方式：（1）移动终端定位。（2）移动网络定位。（3）混合定位。在4G网络中，移动终端能在不同平台之间进行通信。所以说，定位与跟踪移动终端，是有效实现不同平台之间移动终端无限连接以及高质量移动通信的前提。

切换技术是4G技术在不同移动小区、众多通信系统之间进行建立可靠移动通信的重要前提。切换技术主要分为软切换与硬切换。切换技术在4G通信中的应用范围非常广泛，并逐步向着两者相结合的方向发展。

2.6 调制解调技术

如果在高频段进行高速移动通信，选频衰落是需要继续解决的重要问题。为了进一步提高信号性能，可以通过调制解调技术的研究，进一步抑制选频衰落问题。比如说，自适应均衡器、正交频分复用技术等等。与此同时，可以通过FEC、跳频、扩频等技术，进一步提升信号噪声比。

3 结语

综上所述，本文针对4G技术定义与特点开始入手分析，从六个方面：正交频分复用、SDR技术、IPv6技术、智能天线、定位与切换技术、调制解调技术，详细论述了4G通信终端的关键技术，旨在为一线工作提供理论指导。

参考文献

[1]聂飞艳.论3G手机媒体的传播策略——以微博为例分析[J].西安文理学院学报：社会科学版，2010（11）.

[2]张明，张平，张建华.4G无线通信系统的信道特性[J].移动通信，2004（12）.

[3]马欣昕，李鸣，乐光新.OFDM技术在Beyond3G中的应用[J].数据通信，2010（05）.

作者简介

蔡雅斌（1978-）， 女，黑龙江五常人。助理工程师，通信专业实务终端与业务。

作者单位

秦皇岛神州森德网络技术有限公司 河北省秦皇岛市 066004