摘要：本文主要介绍了4G与5G的通信技术，以及对4G与5G的通信技术应用进行分析。
关键词：4G；5G；通信技术；应用
一、4G 通信技术
3G 正朝着无处不在、全IP 化的4G 演进。4G 的关键特征是网络融合，允许多种无线通信技术系统共存，4G 致力于融合不同的无线通信系统和技术，以提供普适移动计算环境。用户可以在任何时间、任何地点使用无线网络，这给认证和安全切换提出了更高的要求。在高速移动环境中，移动工作站仍能提供2~100 Mbit/s的数据传输速率。4G 使用单一的全球范围的IP 核心网来取代3G 中的蜂窝网络，交换架构从电路交换向分组交换过渡，最终演变成为基于分组交换架构的全IP 网络。
TD-LTE 是时分双工技术（Time Division Duplexing，TDD）版本的LTE 技术，是TD-SCDMA 的后续演进技术，同时沿用了TD-SCDMA 的帧结构。TD-LTE 所采用的不对称频率时分双工方式，是我国拥有自主核心知识产权的国际标准。与之前的通信技术标准相比，TD-LTE 技术在物理层传输技术方面有显著改进，主要使用的关键技术包括：多天线技术、多址接入技术、链路自适应、混合自动重传等。
1、TD-LTE 采用TDD 技术，充分利用了有限的频谱资源。在TDD 模式下通过将发送和接收信号调度到同一载波下不同时间段传输进行区分，将有限的频谱资源充分利用。
2、TD-LTE 采用正交频分复用调制编码技术，有效对抗频率选择性衰落或窄带干扰，也提高了单位频谱的传输效率。正交频分复用调制编码技术是将频段内给定的信道分成若干个正交子信道，然后在每个子信道上使用一个载波进行调制，子载波并行传输，从而有效地消除信号波形间的干扰。
3、TD-LTE 采用多输入输出技术。该技术通过分立式多天线，利用多发射、多接收天线进行空间分集，能将通信链路分解成多个并行子信道，从而提高通信容量。TD-LTE 还采用了自适应调制与编码技术、自适应重传技术、载波聚合技术等多种先进技术来实现宽带数据传输。
二、4G移动通信技术应用
（一）OFDM 技术
4G 移动通信系统主要以OFDM 技术（正交频分复用）为核心，OFDM 技术本质是多载波调制技术之一。OFDM 技术日益受到通信领域专家学者的关注，主要是因为OFDM 技术拥有以下优势：
（1）具有较高的频谱利用率。4G 移动通信系统的频谱效率高出其他串行系统1 倍，由于OFDM 信号的相邻子载波形成重叠，由此，频谱利用率几乎可以达到极限。
（2）具有较强的抗衰落能力。利用OFDM 技术可以将用户信息置于不同子载波进行网络传输，使子载波信号与相同速率的单载波信号时间长，因此，OFDM技术有良好的抗噪声和抗衰落能力。
（3）具有较高的传输速率。OFDM 技术的自适应调制机制可以使多路子载波根据自己所在信道的实际情况选择不同的调制方式。当传输信道情况良好时，可以采用高效率的信号调制方式；当传输信道情况较差时，可以选择抗干扰、抗噪声能力强的信号调制方式。同时，OFDM 技术采用了加载算法，可以将数据信息集中在传输信道情况良好的信道中进行高速传输，由此，OFDM 技术可以实现高速率数据传输功能。
（二）智能天线技术
4G移动通信的智能天线技术选择的是SDMA技术（空时多址技术），利用不同信号在传输信道上传输方向不同的差异性，将频率相同、时隙相同和码道相同的传输信号进行区分，改变传输信号的覆盖范围，以主波束与用户相对，零陷与干扰信号方向相对，实现环境变化的自动监测，为终端用户提供优质的传输信号，真正消除和抑制干扰噪声信号。通过智能天线技术可以有效改善信号质量，增加数据传输容量。
（三）MIMO 技术
MIMO技术采用分立式多天线技术，以此实现空间分集，将一个网络通信链路分解成为多个并行的通信子信道，从而提高网络带宽的数据容量。信息理论已经证明，当不同的接收天线和发射天线之间没有关联关系时，MIMO 技术可以提高移动通信系统的抗干扰、抗噪声和抗衰落能力，以此获得巨大的数据传输容量。在功率受限、带宽受限的无线网络传输信道中，利用MIMO技术可以提高数据传输速率、扩充传输容量。
（四）软件无线电技术
在4G移动通信系统中，如果想要实现用户在任何环境下可以随时接入无线网络的通信方式，必须保证用户移动通信终端接口可以适应不同类型的无线网络接口，才能使用户在不同网络环境下进行业务切换、实现无缝漫游。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由此可见，在4G移动通信系统中，软件应用程序将会越来越复杂，通信领域专家提出利用软件无线电技术，软件无线电技术是近几年来的新型技术，是以数字信号处理为技术核心，以无线电微电子技术作为技术支撑。软件无线电技术概念的提出受到了移动通信领域专家学者的关注，其内在的市场价值更是受到了通信运营商的广泛关注。
（五）多用户检测技术
4G移动通信系统用户终端和信号基站都需要利用多用户检测技术来提高移动通信系统容量。多用户检测技术的思想理念是：将同一时间内占用传输信道的全部用户的信号均作为有用信号，不再将其作为噪声干扰进行处理，利用各种信息技术对有用信号进行处理，实现对多用户信号的联合检测。多用户信号检测技术是基于传统信号检测技术之上实现的，利用造成噪声干扰的用户信号实施检测，以此降低移动通信系统对于功率控制准确度的要求，有效利用传输信道的信息资源，扩充系统数据容量。
三、5G移动网络
对于不同的RAN（Radio Access Network，无线电接入网），利用扁平化IP 概念更容易使5G网络升级至一个单纳米核心网络。由于扁平化IP，我们要更关注网络安全，因此5G网络运用纳米技术作为防护工具来保障网络安全。不可否认的是，扁平化IP 网络的关键概念就是使5G可以兼容所有的网络。为了满足使用者对即时数据应用的要求，无线运营商要试图转型到扁平化IP 建设中去。扁平化IP 构架提供了一个能够通过象征性的名称来识别终端的方法，这种方法不像分层架构那样运用正常的IP 地址，这种做法给移动网络运营商带来更多的利益。随着向扁平化IP 架构的转型，移动运营商可以做到：
●减少数据通道中的网络元素，从而减少运营成本和资本支出。
●在运用新型的应用中，一定程度上减少数据在传输过程中的损耗。
●将整个通信系统中的延迟最小化，如果无线链路中的延迟被增强，也会在系统中得到完整的识别。
●分别独立改善无线网与核心网，使之相比从前的网络，拥有更好的拓展性，也可以建立更灵活的网络结构。
●发展一个更灵活的核心网络，这个核心网可以作为基站，在移动终端与通用IP 接入网中提供更新颖的服务。
●创建一个更具有竞争力的平台，对于有线网络来说，具有价格和性能表现上的优势。
扁平化的网络结构在网络中去除了语音功能导向中的分层。为了取代覆盖在语音网络中的数据包，可以构造更简化的数据结构，这样即可去除网络链条中多样的元素。
四、5G通信技术的应用
随着目前电子制造业与软件业的快速发展，越来越多的革新产品层出不穷，此时通信行业不仅要提供优越的服务，更要提供高质量的通信网络环境。现代通信不但要满足日常的语音与短信业务，还要提供强大的数据业务。5G技术的发展可以给客户带来的最直的观感就是高速度、高兼容性。
（一）5G的高速度
根据目前4G 中TD-LTE 的官方统计数据来看，TD-LTE可以带来40Mbit/s 的下载速度，这样的速度可以满足高清视频，高质量的音乐等大数据量传输的数据业务。而5G 的下载速度可以达到3.6G/s，也就是28.8Gbit/s。就目前市面上的硬盘读写速度来说，普通的硬盘读写速度达到了100M/s，而所谓突破了读写瓶颈的固态硬盘的读写速度达到了250M/s。可以看出，5G的速度远远超过了硬盘的读写速度，这意味着，传统的储存设备将在5G网络中失去位置。我们可以做个大胆的假设，未来的移动终端是没有储存设备的，所有储存将通过“云技术”实现。同样，从新型的4k 显像技术来看，未来的视频像素将达到超视网膜的显示程度，这必然将视频的数据大小提高到新的程度，所以对于在线视频观看的要求就要更高，3.6G/s 的下载速度可以完全满足这样高清视频的在线应用。
（二）5G的高兼容性
5G作为未来通信发展的趋势，势必承担着统一通信行业的重任，根据5G技术的设计方向，将来的5G技术是一个可以囊括4G、3G、2G 中所有通信协议以及Wi-Fi、NFC、BLUETOOTH 等无线通信技术的全能通信平台。高兼容性的通信平台不但为运营商及设备商提供了更好的资源整合解决方案，大量地节约资本开支，更能大幅减少维护成本。
总结
随着4G 移动通信技术的发展，智能手机和平板电脑的产生，这些智能化终端设备基本已经满足了用户的网络需求，5G 移动通信技术的应用将彻底改变人们现有的上网模式，集可视化、多媒体化和数字化于一体，通过高速的数据传输效率转变人与人之间、人与网络之间的联通关系，将真正步入高速无线互联网时代。
参考文献：
[1]基于4G通信技术的无线网络安全通信分析_李炜键
[2]5G无线通信技术概念及相关应用_翟冠楠
[3]4G移动通信技术的特点分析与实践应用_施盛建
论文作者:陈建中
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
标签：td-scdma论文; 技术论文; 信号论文; 信道论文; 网络论文; 载波论文; 通信技术论文; 《基层建设》2017年第8期论文;