浅析4G技术发展与挑战
王文刚
摘 要：任何技术的发展都不是一蹴而就，都有一个发展的过程。为了迎合人们对通信更高要求的需要，4G技术得以应运而生。基于此种情况，本文以4G技术的发展及进展作为本文内容的切入点，并对4G技术所面临的挑战进行了详细地叙述。
关键词：4G技术；挑战
一、技术的实现方案及进展
（一）无限接入方式和多址方案。在CDMA、TDMA、FDMA以及OFDM等众多的多址方式中，目前，4G技术采用的是OFDM的多址方式。这个多址方式主要是通过把需要传输的串行数据流分级为多个速率较低的、并行的子数据流，然后再将这些并行的子数据流调制到相互正交的子载波上，最后进行合成，完成输出的过程。而输出的数据速率和串行数据流分解前的速率是一样的。虽然OFDM这种多址方式有一些不足。比如，对相位和频偏的噪声就非常地敏感，同时，发送端放大器功率效率很低，以及与之适应的调制技术提高了整个系统的复杂度。但是，它的优势也非常的明显，主要体现在，它促进了频谱利用效率的提高，而且，每个子载波使用的不同的调制方法，它还能降低频率的选择性衰落，更重要的是OFDM技术，它的抗窄干扰能力很强。可以说OFDM这个方案已经非常成熟，同时，在4G技术发展的过程中也获得了非常理想的结果。
4G在无线接入方式上，主要采用的是VSF-OFCDM的无线接入方式，VSF的意思是不可变的扩频因子，OFCDM的意思是不正交频码分和频分的复用。 VSF-OFCDM这种无线接入方式，它属于多载波CDMA，它的频率可在所有小区里重复使用，并且不受多径干扰的影响，非常有效地促进了频谱的利用率的提高。同时，它采用的是可变扩频因子方式，它可以通过对扩频因子进行改变的方式来分别适用于密度较高的业务区和普通的业务区，现阶段VSF-OFCDM无线接入方式已经广泛应用于商用。
（二）编码与调制。4G 移动通信系统采用的是非常高级的信道编码方案。比如，LDPC、级连码以及Turbo码，保障了4G移动通信系统的性能。4G系统采用的是多载波调制技术，而4G系统的多载波调制技术采用的是正交频分复用时分多址（OFDM-TDMA）和多载波码分多址（MC-CDMA）这两种形式。OFDM-TDMA采用的是高电平调制方式，而MC-CDMA采用的是QPSK调制方式。
（三）智能天线技术。以往的通信系统中采用的是定向天线和全向天线这两种天线。全向天线主要是应用于三百六十度覆盖的小区，而定向天线则主要是应用小区分裂后的部分覆盖小区。同时，这两种天线覆盖区域的形状都是不会变化的，相对于基站来说，若是每一个移动用户的下行信号都是广播式发送的，就会引起系统的干扰，并使系统容量呈现出降低的趋势。而智能天线，它主要是采用了空分多址的技术，这种技术主要是利用信号在传输方向上的差异性，对同码道、同时隙或同频率的信号加以区分，对所覆盖的区域进行信号的动态性改变，并使主波束对准用户的方向，零陷对转干扰信号的方向，并智能跟踪用户以及对环境变化进行检测，从而为用户提供了优质的上行链路以及下行链路信号，进而达到对有效信号能够准确提取和抑制干扰的目的。由此可见，智能天线不经能促进系统容量的提高，同时，更适用于相对复杂电波传播环境的移动通信系统。和普通天线相比，在同等发射功率的条件下，智能天线发送的信号能够传播的更远，扩大了覆盖范围，减少了基站的建设数量，使运营商的建设成本实现了一定程度的降低。值得我们注意的是智能天线也使得通信系统的复杂度增加了很多，并且对元器件的性能也相应地提出了更高的要求。
（四）软件无线电（SDR）技术。4G系统的目标就保证移动的终端能够适合各种类型的空中接口，以便在不同的网络环境之间实现无缝漫游，同时还可以在不同业务类型之间进行转换。这样才能够实现真正的个人通信。而4G系统的软件无线电的基本思想就是把硬件作为通用的基本平台，从而尽可能多地把无线或者个人通信的功能通过可编程的软件来实现，使它成为一种多工作模式、多工作频段、多信号的传输与处理的无线电系统，也可以把它认为是一种通过对软件的运用来实现物理层对接的无线通信方式。可以说，软件无线电的核心技术是通过频带的无线接收机来替代以前的窄带接收机，并将宽带数字/模拟、模拟/数字变换器去尽可能的和天线近距离接触，来让通信电台的功能尽可能多地采用可编程软件来带接收机，并将宽带的模拟/数字、数字/模拟变换器尽可能的靠近天线，从而通过尽可能地采用可编程软件来实现通信电台的功能。
二、4G技术所面临的挑战
4G技术作为一种新型技术，具有较高的复杂性，这种技术不仅不要大量的电路系统和高性能芯片，对芯片的科技含量还有较高的要求。同时，4G的广泛运用受到来自市场压力的影响。虽然4G在性能以及速度上优于3G很多，但是，4G系统的应用，必须要对以往的通信设施加以改造，增加了建设成本。
结束语：4G系统的运用，对提高通讯质量，提高人们的生活水平具有非常重大的意义。然而，技术的发展是一个逐步完善的过程，虽然现在4G系统已成为通信领域里的主导技术，仍然还存在一些不足之处，可谓是机遇和挑战并存。
参考文献：
[1] 徐丹，周峰，杨大成.4G技术发展与挑战[J].移动通，2007，（12）.
[2] 姚巧鸽，周原.4G技术的发展现状及其面的挑战[J].天中学，2007，（02）.
摘 要：任何技术的发展都不是一蹴而就，都有一个发展的过程。为了迎合人们对通信更高要求的需要，4G技术得以应运而生。基于此种情况，本文以4G技术的发展及进展作为本文内容的切入点，并对4G技术所面临的挑战进行了详细地叙述。
关键词：4G技术；挑战
一、技术的实现方案及进展
（一）无限接入方式和多址方案。在CDMA、TDMA、FDMA以及OFDM等众多的多址方式中，目前，4G技术采用的是OFDM的多址方式。这个多址方式主要是通过把需要传输的串行数据流分级为多个速率较低的、并行的子数据流，然后再将这些并行的子数据流调制到相互正交的子载波上，最后进行合成，完成输出的过程。而输出的数据速率和串行数据流分解前的速率是一样的。虽然OFDM这种多址方式有一些不足。比如，对相位和频偏的噪声就非常地敏感，同时，发送端放大器功率效率很低，以及与之适应的调制技术提高了整个系统的复杂度。但是，它的优势也非常的明显，主要体现在，它促进了频谱利用效率的提高，而且，每个子载波使用的不同的调制方法，它还能降低频率的选择性衰落，更重要的是OFDM技术，它的抗窄干扰能力很强。可以说OFDM这个方案已经非常成熟，同时，在4G技术发展的过程中也获得了非常理想的结果。
4G在无线接入方式上，主要采用的是VSF-OFCDM的无线接入方式，VSF的意思是不可变的扩频因子，OFCDM的意思是不正交频码分和频分的复用。 VSF-OFCDM这种无线接入方式，它属于多载波CDMA，它的频率可在所有小区里重复使用，并且不受多径干扰的影响，非常有效地促进了频谱的利用率的提高。同时，它采用的是可变扩频因子方式，它可以通过对扩频因子进行改变的方式来分别适用于密度较高的业务区和普通的业务区，现阶段VSF-OFCDM无线接入方式已经广泛应用于商用。
（二）编码与调制。4G 移动通信系统采用的是非常高级的信道编码方案。比如，LDPC、级连码以及Turbo码，保障了4G移动通信系统的性能。4G系统采用的是多载波调制技术，而4G系统的多载波调制技术采用的是正交频分复用时分多址（OFDM-TDMA）和多载波码分多址（MC-CDMA）这两种形式。OFDM-TDMA采用的是高电平调制方式，而MC-CDMA采用的是QPSK调制方式。
（三）智能天线技术。以往的通信系统中采用的是定向天线和全向天线这两种天线。全向天线主要是应用于三百六十度覆盖的小区，而定向天线则主要是应用小区分裂后的部分覆盖小区。同时，这两种天线覆盖区域的形状都是不会变化的，相对于基站来说，若是每一个移动用户的下行信号都是广播式发送的，就会引起系统的干扰，并使系统容量呈现出降低的趋势。而智能天线，它主要是采用了空分多址的技术，这种技术主要是利用信号在传输方向上的差异性，对同码道、同时隙或同频率的信号加以区分，对所覆盖的区域进行信号的动态性改变，并使主波束对准用户的方向，零陷对转干扰信号的方向，并智能跟踪用户以及对环境变化进行检测，从而为用户提供了优质的上行链路以及下行链路信号，进而达到对有效信号能够准确提取和抑制干扰的目的。由此可见，智能天线不经能促进系统容量的提高，同时，更适用于相对复杂电波传播环境的移动通信系统。和普通天线相比，在同等发射功率的条件下，智能天线发送的信号能够传播的更远，扩大了覆盖范围，减少了基站的建设数量，使运营商的建设成本实现了一定程度的降低。值得我们注意的是智能天线也使得通信系统的复杂度增加了很多，并且对元器件的性能也相应地提出了更高的要求。
（四）软件无线电（SDR）技术。4G系统的目标就保证移动的终端能够适合各种类型的空中接口，以便在不同的网络环境之间实现无缝漫游，同时还可以在不同业务类型之间进行转换。这样才能够实现真正的个人通信。而4G系统的软件无线电的基本思想就是把硬件作为通用的基本平台，从而尽可能多地把无线或者个人通信的功能通过可编程的软件来实现，使它成为一种多工作模式、多工作频段、多信号的传输与处理的无线电系统，也可以把它认为是一种通过对软件的运用来实现物理层对接的无线通信方式。可以说，软件无线电的核心技术是通过频带的无线接收机来替代以前的窄带接收机，并将宽带数字/模拟、模拟/数字变换器去尽可能的和天线近距离接触，来让通信电台的功能尽可能多地采用可编程软件来带接收机，并将宽带的模拟/数字、数字/模拟变换器尽可能的靠近天线，从而通过尽可能地采用可编程软件来实现通信电台的功能。
二、4G技术所面临的挑战
4G技术作为一种新型技术，具有较高的复杂性，这种技术不仅不要大量的电路系统和高性能芯片，对芯片的科技含量还有较高的要求。同时，4G的广泛运用受到来自市场压力的影响。虽然4G在性能以及速度上优于3G很多，但是，4G系统的应用，必须要对以往的通信设施加以改造，增加了建设成本。
结束语：4G系统的运用，对提高通讯质量，提高人们的生活水平具有非常重大的意义。然而，技术的发展是一个逐步完善的过程，虽然现在4G系统已成为通信领域里的主导技术，仍然还存在一些不足之处，可谓是机遇和挑战并存。
参考文献：
[1] 徐丹，周峰，杨大成.4G技术发展与挑战[J].移动通，2007，（12）.
[2] 姚巧鸽，周原.4G技术的发展现状及其面的挑战[J].天中学，2007，（02）.
