论4G发展特点及其技术关键

摘 要：4G牌照是2013年国内电信市场的一个重要的关键词。有最新传言称，4G牌照将在下个月中旬发放。事实上，今年9月，工信部相关领导公开表示，今年年底前将发放4G牌照，所谓4G，是第四代无线通信技术的缩写，4G最大数据传输速率为100兆。在今年的中国国际信息通信展上，4G应用无处不在，中国移动的TD-LTE体验车引人关注，中国电信则展示了天翼4G的“即摄即传”业务，并演示了4G广播手机传媒、4G车管专家等业务。

关键词：4G；关键技术；超越

一、4G移动通信系统将具备以下特点

（1）传输速度更高4G移动通信系统的网络频宽将高达2-8GHvz，是目前3G网络通用频宽的20倍。4G移动通信系统的上传、下载速度也大大超过了目前的3G系统：4G系统的下载速度可以达到100Mb/s，而3G系统的下载速度仅为4G系统的2%；4G系统的上传速度上限为20Mb/s，而3G系统的上传速度上限仅为4G系统的5%。因此，有人这样描述4G的传输速度：“如果说3G技术是一种高速传输的无线移动通信，4G就是超高速无线移动通信1”。

（2）通信服务多元化由于技术限制，第一、二代通信技术、甚至3G通信系统只能偏重于语音业务，而4G通信系统超高速的传播速度将可以满足高清晰度图像业务以及会议电视等要求较高的宽带业务需要，4G通信系统2-8GHvz的网络频宽将可以很好地支持语音、数据以及影像等信息，真正实现多媒体通信。

（3）智能化程度更高4G通信技术的技术优势将为手机服务带来革命性变化。在4G技术支持下，未来的4G手机出去传统的语音数据传输之外，将具备多媒体电脑的所有功能要素。此外，4G手机外观也不再局限于手机的形式，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端2。除去通信终端设备外观以及操作的智能化设计，4G通信终端的功能也将变得更加智能化，如：未来的4G手机将可以根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机主人。

（4）良好的兼容性由于采用大区域覆盖、接口开放技术，4G通信系统具有良好的兼容性，可以与3G、无线以及固定网络进行无缝连接，真正实现全球漫游的通信目标。此外，4G通信系统与3G通信系统的高兼容性，也极大地降低了现有通信用户的升级门槛，使4G通信技术普及化成为可能。随着4G通信技术的发展，将会为现有通信行业带来革命性的变化。

二、4G相对于3G的超越之处

与今年年内即将推出的3G移动通信服务相比，4G技术更为复杂，4G技术在通信特点方面较3G移动通信技术相比，有许多超越之处：

（1）4G移动通信技术的信息传输级数要比3G移动通信技术的信息传输级数要高一个等级，其最大的传输速度将是目前“i-mode”服务的10000倍。

（2）主要发展数字广带（Broadband）为基础的概念。在“毫米”过程中，传播条件相对困难，蜂窝小区也会相应小很多，这会引起一系列技术上的难题。

（3）灵活性要比3G强得多。它能自适应的资源分配，能够处理变化的业务流。信道条件不同的环境，有很强的自组织性和灵活性。

（4）4G移动通信技术将可让所有移动通信运营商的用户，享受共同的4G服务。

（5）该技术应该能根据网络的动态和自行变化的信道条件，使低码与高码的用户能够共存。这些方面都要比2G、3G先进。

（6）它能综合固定移动广播网络或其他的一些规则，实现对这些功能体积分布的控制。

（7）该技术将以几项突破性技术为基础，例如一些光纤产品公司用来提高Internet主干带宽的技术，它将对无线频率的使用效率比第二代和第三代系统都高得多。

三、4G网络中的关键技术

4G技术是可为移动中的用户提供100Mb/S的数据传输、为静止的用户提供1Gb/S的数据传输的无线通讯技术，包含OFDM、智能天线（SA）与多人多出天线（MIMO）技术、软件无线电技术（SDR）三大关键技术。

3.1OFDM

OFDM即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation，多载波调制的一种。OFDM技术有很多优点：可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率；适合高速数据传输；抗衰落能力强；抗码间干扰（ISI）能力强。

3.2智能天线（SA）与多入多出天线（MIMO）技术

智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的接收和发射。同时通过基带数字信号处理器，对各个天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形。目前智能天线的工作方式主要有两种：全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。

移动通信环境中的多径传播对通信的有效性与可靠性造成了严重的影响。而多输入多输出（M1MO）技术在通信链路两端均使用多个天线，发端将信源输出的串行码流转成多路并行子码流，分别通过不同的发射天线阵元同频、同时发送，接收方则利用多径引起的多个接收天线上信号的不相关性从混合信号中分离估计出原始子码流，这相当于频带资源重复利用，使频谱利用率和链路可靠性极大的提高。

3.3软件无线电技术（SDR）

软件无线电（SDR）是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各类无线电通信系统的一种开放式结构的技术。其中心思想是使宽带模数转换器（A/D）及数模转换器（D/A）等先进的模块尽可能地靠近射频天线的要求。尽可能多地用软件来定义无线功能。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件等。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件（DSPH）、现场可编程器件（FPGA）、数字信号处理（DSP）等。

参考文献：

[1]移动通信原理吴伟陵等编著电子工业出版社.

[2]刘丽玉；；移动通信系统安全技术研究[J]；科技促进发展（应用版）；2010年02期.

[3]戴翠琴；冉海霞；李兆玉；；移动通信课程的双语教学[J]；重庆与世界；2011年11期.