王世海
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摘要：本文主要分析4G移动通信系统的关键技术，并对4G移动技术发展过程中存在的缺陷与发展策略进行了探讨，以供同仁参考。
关键词：4G移动通信系统；关键技术；缺陷；发展策略
一、前言
4G技术是基于IP，具有超过2Mb/s的非对称数据传输能力、在移动环境下速率将达到100Mb/s、在静止环境下速率达到1G6/s以上的、能够支持下一代网络的各种应用（如移动高清电视）、并且能在固定和移动之间方便切换的技术。本文主要分析4G移动通信系统的关键技术，并对4G移动技术发展过程中存在的缺陷与可持续发展策略进行了探讨，以供同仁参考。
二、4G移动通信系统的关键技术
（1）多输入多输出（MIMO）技术。4G系统采用了MIMO技术，该技术在发射和接收端采用多个天线，而GSM. CDMA IS-95、3G系统中都没有采用这种技术。现有移动通信系统中，多数基站的天线采用一发两收的结构。对比分析这两种技术，MIMO系统有以下优点：1）降低了码间干扰（工SI）；2）提高了空间分集增益；3）提高了无线信道容量和频谱利用率。
（2）正交频分复用（OFDM）技术。OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多窄的正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，因此可以大大消除信号波形间的干扰。该技术还能对抗频率选择性衰落或窄带干扰。在OFDM系统中由于各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的。这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。OFDM有如下优点：1）抗多径干扰与窄带干扰能力较单载波系统强；2）与常规的频分复用系统相比，OFDM系统可以最大限度的利用频谱资源；3）能充分利用信噪比比较高的子信道，抗频率选择性衰落能力强；4）可与时分、频分、码分等多种方式相结合，灵活支持多种业务。
（3）SDR技术。SDR技术是无线电广播通信技术，其基于软件来进行无线通信协议的定义，而非通过硬连线来实现，这也就意味着，在使用过程当中，频带或者是空中接口等的协议和功能都可以通过软件下载和更新来实现升级，而不是不断的进行完全的硬件更新，这无论是从技术层面还是从成本层面都是非常值得关注的。另外，软件无线电技术对于4G移动通信技术而言是一种微电子技术基础，通过开放性的平台以及方便升级和优化的配置来构建通用硬件平台，并允许多方运营的介入。
（4）SA技术。SA技术也被称作智能天线技术，主要是采用了熟悉信号的相关处理技术，并结合当前空间中所产生的数据信息，对空间中的信号进行高效的收集，从而衍生出一种指向性较为明确的波束，从而使得信号波段能够对准接受用户，进而使得用户可以高效的接受到相应的波段信号，同时，在旁瓣的位置，其主要对准的是干扰信号的方向，从而起到抗干扰的效果，这样就可以有效的保障通信信号的连续性和稳定性，其最终的目的就是实现高效利用移动用户信号空域信号最大化接收的期望，同时达到抑制干扰信号的目的。
（5）ipv6技术。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆Ipv6技术最大的特点就是具备更大的地址空间，在ipv4当中，地址长度是32位，意味着其最大地址数为232个，而ipv6是128位，因此其最大地址数是2128，这样一个地址空间的增加已经不在同一个数量级，可以为通信网络内的所有设备都提供一个全球唯一地址，因此ipv6的首要技术优势就是解决了ipv4当中IP地址不够的问题。除此之外，ipv6也具备更高的安全性，这是因为用户在使用ipv6网络时可以对网络层的数据进行加密和校验，使得网络自身的保密性得到显著加强。
三、4G移动通信系统的缺陷分析
（1）技术问题难以攻克。目前，尽管4G系统在理论上带给人们无限的愿景，但就其现实而言，还缺乏一定的先进技术支撑，例如，就山区、楼区和其它一些易容障碍物影响的地区，如何实现信号强度的平稳输送。另外，对于网络移交方面也存在技术上的难题，当手机跨基站运行时，由于不同基站间的覆盖区域有别，所以跨越后会产生网络失连的问题。
（2）容量受限制。提到4G，最大的特点莫过于其高效的传输速度，从理论而言，这一速度是通信系统在质上的飞跃，但就实际而言，手机的运行速度和系统容量间是相互影响的，当手机用户到达一定程度时，在有限的系统容量下，很容易发生由容量被过度分散而带来的速度缓慢问题。
（3）没有统一的标准。目前的4G通信，在全国范围内是可以统一运行的，但若放到国际上，则缺乏一个统一标准。如何让各种移动通信在全球范围内超越互斥而实现兼容，是4G移动系统目前的一大空白。
四、4G移动通信系统的可持续发展策略
（1）注重专业人才的培养。目前，4G移动通信系统还处于大规模的研发过程中，而这一过程极度缺乏资深专业人员，因此，人才的培养迫在眉睫。这就需要全球通信业的共同努力，进行有效的资源共享和相互借鉴，以各种方式进行技术研发、市场等方面的合作与交流。
（2）注重相关设施的及时跟进。由于目前4G移动通信系统处于科研状态，因此，很多得以开发的技术并没能及时获得相应的设施跟进。例如，WAP手机推出后，用户并未能及时获得其相关信息，却承担着相关信息的费用，收费系统严重滞后。因此，在研发过程中，要注重技术、产品、设施的配套生产，避免由于设施或者其它环节的脱节而影响系统的运行。
（3）注重3G与4G的有效衔接。在保持现在规划的3G小区的覆盖范围大致不变的情况下，提高小区边缘的比特率，降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms；在控制面上，用户从空闲状态到连接状态的延迟小于100ms；支持与现有的3GPP和非3GPP系统的互操作，支持增强型的广播多播（MBMS）业务；降低建网和维护成本，实现从R6的低成本演进。小区覆盖半径在5km以下时，应该满足LTE项目的所有性能要求，对于小于30km的小区覆盖，可以允许一定的性能损失，支持100km的小区覆盖；以尽可能相似的技术支持成对（Paired）和非成对（Unpaired）频谱，并支持简单的邻频共存。
（4）提供更高的数据传输速率、频谱利用率和用户吞吐量。系统和终端应具有合理的复杂性、成本和功耗，支持增强的IMS（IP多媒体子系统）和核心网，尽可能的向后兼容，但是应该考虑系统性能提高与向后兼容之间的平衡；取消了电路交换（CS）域，CS域的业务和其他实时业务都在包交换（PS）域实现；支持终端在整个系统范围内的移动性，为低速移动终端提供最优服务，对中速移动终端实现较高性能，同时支持高速移动终端。可灵活配置1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz 带宽。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；下行频谱利用率是R6 HSDPA（高速下行分组数据接入）的3到4倍，上行频谱利用率是R6 HSUPA（高速上行分组接入）的2到3倍。
五、结论
总之，4G移动通信系统相比于3G系统具有更为显著的优势，在现代移动通信中的应用将会越来越广泛，但也存在一些缺陷。因此，移动通信技术开发和研究人员应当充分发挥4G移动通信技术的优势和特色，在系统的关键技术上实现更高的突破，改善存在的缺陷，以满足更高的用户需求和体验。
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论文作者:王世海
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/3/30
标签：技术论文; 通信系统论文; 系统论文; 频谱论文; 信道论文; 信号论文; 干扰论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;