肖景壽

引言：4G移動通信技術的出現(xiàn)，不僅可以為廣大用戶帶來更多的福音，而且也將會是未來移動通信領域的主導技術。文章對4G移動通信的關鍵技術進行分析，并探討了當前4G技術發(fā)展的問題

一、4G移動通信技術的關鍵技術

一般來說，4G移動通信技術主要涉及了OFDM技術、智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術、軟件無線電技術（SDR）、基于IP的核心網技術，下面就這幾種關鍵技術展開深入的分析。

（一）OFDM

OFDM即正交頻分復用技術，實際上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation，多載波調制的一種。OFDM技術有很多優(yōu)點：可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率；適合高速數(shù)據傳輸；抗衰落能力強；抗碼間干擾（ISI）能力強。

（二）智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調節(jié)等智能功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號，這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機來實現(xiàn)射頻信號的接收和發(fā)射。同時通過基帶數(shù)字信號處理器，對各個天線鏈路上接收到的信號按一定算法進行合并，實現(xiàn)上行波束賦形。目前智能天線的工作方式主要有兩種：全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。

移動通信環(huán)境中的多徑傳播對通信的有效性與可靠性造成了嚴重的影響。而多輸入多輸出（M1MO）技術在通信鏈路兩端均使用多個天線，發(fā)端將信源輸出的串行碼流轉成多路并行子碼流，分別通過不同的發(fā)射天線陣元同頻、同時發(fā)送，接收方則利用多徑引起的多個接收天線上信號的不相關性從混合信號中分離估計出原始子碼流，這相當于頻帶資源重復利用，使頻譜利用率和鏈路可靠性極大地提高。

（三）軟件無線電技術（SDR）

軟件無線電（SDR）是將標準化、模塊化的硬件功能單元經一通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現(xiàn)各類無線電通信系統(tǒng)的一種開放式結構的技術。其中心思想是使寬帶模數(shù)轉換器（A/D）及數(shù)模轉換器（D/A）等先進的模塊盡可能地靠近射頻天線的要求，盡可能多地用軟件來定義無線功能。其軟件系統(tǒng)包括各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號流變換軟件、調制解調算法軟件、信道糾錯編碼軟件、信源編碼軟件等。軟件無線電技術主要涉及數(shù)字信號處理硬件（DSPH）、現(xiàn)場可編程器件（FPGA）、數(shù)字信號處理（DSP）等。

（四）基于IP的核心網技術

4G移動通信系統(tǒng)的核心網是一個基于全IP的網絡，可以實現(xiàn)不同網絡間的無縫互聯(lián)。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種窄中接口接人核心網；同時核心網能把業(yè)務、控制和傳輸?shù)确珠_。采用IP后，所采用的無線接入方式和協(xié)議與核心網絡（CN）協(xié)議、鏈路層是分離獨立的。在4G通信系統(tǒng)中將取代IPv4協(xié)議，主要采用全分組方式IPv6技術。

二、4G移動通信技術實踐應用

現(xiàn)今，對于4G移動通信技術的期待者愈來愈多。作為建網時間最早，建網準備最充分的中國移動運營商，已經在廣深兩地進行充分的布局，在TD-LTE牌照正式發(fā)放后，中國移動如猛虎出閘，極力推廣4G業(yè)務，以下通過實際地點的測試我們來分析4G技術的應用。

在此通過4G手機我們在廣州越秀區(qū)公元前進行測試，公園前地區(qū)作為廣州市中心主要的商業(yè)區(qū)域，其4G覆蓋質量如何頗受關注。這里因為是舊城區(qū)的關系，街道較多，樓宇更加密集，而且人流量多，包括商業(yè)和居住，眾多室內商場考驗了移動4G的網絡覆蓋。由于4G采用高頻段的關系，利用基站進行室外的廣覆蓋是基本沒有問題的，但是遇到室內的微覆蓋，因為穿透力弱，所以需要專門的室內信號布局與優(yōu)化。我們測試的地點選在了公園前五月花地下商業(yè)區(qū)域中，這里是室內區(qū)域，如果沒有進行專門的4G信號覆蓋，單靠室外宏基站是肯定無法進行覆蓋的。從現(xiàn)場信號來看，說明移動在重點的商業(yè)區(qū)域的布局還是比較給力的，整體信號強度比較給力。從測速結果來看，結果也是令人滿意，采用廣州服務器的測速更是達到了峰值60Mbps，下行測試為14.28Mbps，上行測試為8.11Mbps，軟件的下載速度為1.9 Mbps，視頻緩存速度為756KB/S，實際的軟件下載速度與視頻緩沖速度都比較正常，相比3G還是會有質的飛躍。當然現(xiàn)在使用4G服務的人相對較少，基站負荷相對較小，待使用人數(shù)逐漸增多，那時候便要看移動的優(yōu)化能力了。

接下來選取梅花園地鐵站為測試地點，覆蓋情況可以基本代表在梅花園與南方醫(yī)院之間區(qū)域的4G信號狀況。該區(qū)域小區(qū)樓盤眾多，人口密度較高，加上擁有較多樓宇密集的地方，這對于4G網絡的覆蓋有一定的考驗。實際的體驗中，筆者走在戶外路上，4G信號一直都只是在2-3格之間徘徊，極少情況有4格信號。由于4G網絡采用的頻段為高頻段，進入到室內后，信號衰減很強烈，樓宇較為密集下，其信號強度只有1-2格左右。從測試成績來看，即使信號強度不是特別強，但是4G網絡的速度還與基站的負載等因素有關。通過進行測速，服務器普遍下行速度較高，不過反而在上行速度，服務器數(shù)據都不是特別高。實際應用中，我們利用豌豆莢下載40MB大小的游戲，平均下載速度為2.4MB/s，而優(yōu)酷客戶端在線觀看視頻做到即點即開，拖動到那里都基本做到與本地視頻一樣。視頻緩存速度也有1.2MB/s，不過根據不同視頻軟件服務器的不相同，緩存的下載速度會有差異。

三、4G移動通信技術的發(fā)展前景

現(xiàn)今，3G移動通信技術已經趨于成熟，也已經投入到全面商用化的使用階段。愈來愈多的手機用戶運用著便捷的3G移動技術，但是仍然可以發(fā)現(xiàn)3G移動技術尚存在許多的不足與缺陷，阻礙了用戶進一步體驗高效、優(yōu)質的網絡需求服務。

在4G移動通信的發(fā)展路程中，依然會面臨許多的問題與挑戰(zhàn)，但同時機遇也是極大的。根據筆者所查閱的大量資料，不難預測，全球的TDLTE產業(yè)規(guī)模在2015年將可實現(xiàn)1512億美元，并將可突破9100萬戶目標。由此可見，4G移動通信技術的不斷發(fā)展與成熟，將推動4G移動通信技術逐步替代3G移動技術，而成為整個移動通信領域的主導技術，為廣大用戶實現(xiàn)更為高效、穩(wěn)定、便捷的信息化網絡服務。

參考文獻

[1]陸軍.淺析4G移動通信技術[J].電腦知識與技術，2010，5（2）.

[2]梁瑞.第四代移動通信技術若干問題的比較研究[J].電腦知識與技術，2012（3）.

[3]陳明懌.4G移動通信終端關鍵技術之若干問題探討[J].電腦知識與技術，2011（7）.

（作者單位：廣東省電信工程有限公司）