摘要：本文主要介绍了4G的网络体系结构与特点，以及对4G移动通信的关键技术进行了分析。
关键词：4G；无线通信；关键技术
通信技术是一个衡量国家综合实力的重要指标，对于整个社会的稳定和经济发展都有着重要作用。4G（第四代移动通信技术）是在3G移动通信基础上，通过提高数据、视频传输的速度和质量，来满足人们对于移动通信的更高需求，有效解决3G 移动通信技术信号不稳、视频通话效果较差、业务类型有所限制等缺点，促进移动通讯行业的良好发展。
一、4G的网络体系结构
4G（4th Generation）即第4 代移动通信系统技术，是当前移动通讯领域的重要课题，相较于3G移动通信，4G是一种以全IP 核心网为基础平台，网络建设的成本相对较低，但在数据传输的速度和容量上有了大幅度提高。4G 移动通信系统内容广泛，即包括广带的无线固定接入和无线局域网，也包含移动宽带系统和基于地面、卫星系统的广播网络，是综合多种无线技术和无线LAN系统于一身的系统，也可称为宽带IP接入系统。其网络结构的基本是IP 技术，如此以来，用户可自由地在3G、4G、WLAN 及固定网之间进行无缝漫游。
4G移动通信系统的网络结构主要包括物理和应用网络层以及中间环境层，其中，物理网络层具有接入和路由选择的功能；应用网络层主要是给用户提供相应的服务；中间环境层则是有源网络的提供者，能够完成地址的变换、完全性管理和QoS映射等。
在整个网络结构当中，物理网络层和中间环境提供的是开放式的IP接口，中间环境层与应用网络层连接也是通过开放式接口完成的，这种网络结构不仅能够通过多个频带的运行，提供无缝隙、高数据率的无线服务，也可提供新的应用和服务。另外，4G移动通信的这种网络结构，其最大的优势是能与多个标准和多模终端进行自动适应，从而有效扩大服务范围。
二、4G移动通信的特点
（1）较高的数据传输速率。4G移动通信本身就是为了提高移动终端网络访问速率而提出的，与第二代移动通信9.6kbps、第三代移动通信最高2 Mbps 的数据传输速率相比，4G移动通信最高可达100Mbps，在传输速率上有了相当大程度的提升。
（2）通信方式更为灵活多变。在4G移动通信技术下，用户的通信方式不再仅局限于传统的语音、文本通信模式，还可通过网络通道进行影像交互、娱乐、广播等，丰富了用户通信方式的范围；同时，4G移动通信技术具有较好的覆盖性能，可以使用户在任何地方获得其所需要的信息服务，保证了用户通信的方便、及时。
（3）网络的智能化程度提高。4G移动通信中利用了智能技术，可通过自适应对资源进行动态的管理和分配，以使其充分满足各种业务变化的需求，保证相关业务在最佳的信道环境和容量状态下进行，提高用户业务的完成效果和效率，体现了4G 移动通信网络的高智能化特性。
（4）多媒体的通信质量提升。在移动通信当中，3G也可完成多种类型的多媒体通信，但存在着覆盖范围小、通信质量差以及成本高的缺点，使用4G移动通信技术，可有效解决这些问题，利用无线网络的多媒体通信服务，通过宽频信道传输相应语音、文字、图像和视频资料，高质量完成众多用户的服务请求，改善网络通信质量，提升多媒体通信水平。
三、4G移动通信的关键技术
（一）正交频分复用技术
所谓的正交频分复用技术主要是通过将若干的正交子信道从频域的信道中划分出来，同时将数据信号利用高低转换的技术将其分别调制到不同的子信道中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于不同子信道中的子载波均不相同，因此将数据信号通过子载波进行传输。从上文介绍来看，正交频分复用技术其实也就是多载波调制技术，同时人们也将其称之为OFDM技术。该技术通过能够将不平坦的总信道通过划分的方式转化为若干个相对平坦的子信道，而子信道中的信号传递属于窄带传输，因此消除了符号间相互干扰的情况，从而保证信号的均衡。
（二）多输入多输出技术
多输入多输出技术的顾名思义就是通过在信号发射端以及接收端中通过设置多个发射以及接收天线来完成信号的发射和接收，多个天线同时进行信号的发射和接收能够大大提高服务质量，从而满足用户的需求，人们一般也将该技术称之为MIMO技术。而无线信道中的多径传播作为该技术的基础，其不仅能够大大增加无线信道的空间资源，同时对于提高无线通信系统的复用和分集效率也有着极好的效果。此外对于多输入多输出技术而言，在使用过程中，要确保频谱资源以及天线频率不发生变化，这样有利于增加频谱和信道的容量的使用率。
（三）软件无线电技术
软件无线电技术也被人们称为SDR技术，该技术主要在射频天线附近放置宽带的模数A/D以及数模变换器D/A，并在仪器中连接上标准、模块化的硬件单元以及开放公共硬件平台，最后为了完成无线电台的多项功能，将DSP技术通过软件编程的方式应用在仪器中。简单来说SDR技术就是一种以软件作为基础，完成的传统“纯硬件电路”操作和控制的技术。
SDR技术与其他技术相比，其不仅能够很好的实现多功能多频段的通信，同时还能通过软件编程的方式来实现系统的升级扩展，与此同时，其还能降4G移动平台与移动终端连接在一起，从而为运营商节省了大笔成本。
（四）智能天线技术
天线阵、波束形成网络、波束形成算法是智能天线三个重要的组成部分，缺一不可，该技术同时也被人们叫做自适应天线阵列，其技术基础为空时多址技术。该技术的主要工作原理为将信号的覆盖区结合传输方向的区别，区分来对同频率、同码道、同时隙中的信号，从而将其进行科学的改变，这样不仅能够有效保证主波束的方向与用户要求方向的一致性，另一方面还能动态监控用户和环境的变化，结合用户需求为用户提供优质的上、下行链路信号，继而大大提供用户优质服务，消除干扰信号，一举两得。
（五）切换技术
切换技术可以分为3大类，分别是更软切换、软切换以及硬切换。该技术的工作原理为通信连续的前提下，切换通信信道。该技术作为移动通信系统中不可缺少的重要技术，下面重点介绍三大切换类型：首先，更软切换一般在相同基站中使用，主要是指频率相同扇区不同的信道切换。其次是软切换，软切换则应用于频率不相同的基站中，该切换方式较为安全的，这是因为在切换工程中，移动台会与原基站、新基站之间在某段时间同时建立链路，并当通信链路稳定大于新基站目标后，与原基站切断联系，整个切换过程中，通信都是连续的，因此不会影响到通信质量。最后是硬切换。硬切换通常应用于不同频率基站之间，其通常实现将基站与移动台之间的联系切断，并通过频率调谐的自动调整功能，来建立移动台与新基站之间的通信链路，从而完成切换。
总结
随着4G的进一步深入发展，移动计算机技术必将随之发生深刻而持久的变化。凭借4G高质量、高速率、大容量的多媒体业务能力，可以展望在不久的未来，人们主要的通信工具、便携式电脑和娱乐数码等设备将合而为一。4G在影响和带动计算机技术发展的同时，也将明显改变世界面貌和人们的生活、工作的方式！
参考文献：
[1]无线通信4G关键技术浅析_王磊
[2]无线通信4G关键技术浅析_周帆
[3]无线通信4G关键技术浅析_蒋宇
[4]浅析4G移动通信的关键技术_赵华
论文作者:明步磊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/8
标签：技术论文; 移动通信论文; 通信论文; 网络论文; 基站论文; 信道论文; 信号论文; 《基层建设》2017年第13期论文;