論4G發展特點及其技術關鍵

摘 要：4G牌照是2013年國內電信市場的一個重要的關鍵詞。有最新傳言稱，4G牌照將在下個月中旬發放。事實上，今年9月，工信部相關領導公開表示，今年年底前將發放4G牌照，所謂4G，是第四代無線通信技術的縮寫，4G最大數據傳輸速率為100兆。在今年的中國國際信息通信展上，4G應用無處不在，中國移動的TD-LTE體驗車引人關注，中國電信則展示了天翼4G的“即攝即傳”業務，并演示了4G廣播手機傳媒、4G車管專家等業務。

關鍵詞：4G；關鍵技術；超越

一、4G移動通信系統將具備以下特點

（1）傳輸速度更高4G移動通信系統的網絡頻寬將高達2-8GHvz，是目前3G網絡通用頻寬的20倍。4G移動通信系統的上傳、下載速度也大大超過了目前的3G系統：4G系統的下載速度可以達到100Mb/s，而3G系統的下載速度僅為4G系統的2%；4G系統的上傳速度上限為20Mb/s，而3G系統的上傳速度上限僅為4G系統的5%。因此，有人這樣描述4G的傳輸速度：“如果說3G技術是一種高速傳輸的無線移動通信，4G就是超高速無線移動通信1”。

（2）通信服務多元化由于技術限制，第一、二代通信技術、甚至3G通信系統只能偏重于語音業務，而4G通信系統超高速的傳播速度將可以滿足高清晰度圖像業務以及會議電視等要求較高的寬帶業務需要，4G通信系統2-8GHvz的網絡頻寬將可以很好地支持語音、數據以及影像等信息，真正實現多媒體通信。

（3）智能化程度更高4G通信技術的技術優勢將為手機服務帶來革命性變化。在4G技術支持下，未來的4G手機出去傳統的語音數據傳輸之外，將具備多媒體電腦的所有功能要素。此外，4G手機外觀也不再局限于手機的形式，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端2。除去通信終端設備外觀以及操作的智能化設計，4G通信終端的功能也將變得更加智能化，如：未來的4G手機將可以根據環境、時間以及其他因素來適時提醒手機主人。

（4）良好的兼容性由于采用大區域覆蓋、接口開放技術，4G通信系統具有良好的兼容性，可以與3G、無線以及固定網絡進行無縫連接，真正實現全球漫游的通信目標。此外，4G通信系統與3G通信系統的高兼容性，也極大地降低了現有通信用戶的升級門檻，使4G通信技術普及化成為可能。隨著4G通信技術的發展，將會為現有通信行業帶來革命性的變化。

二、4G相對于3G的超越之處

與今年年內即將推出的3G移動通信服務相比，4G技術更為復雜，4G技術在通信特點方面較3G移動通信技術相比，有許多超越之處：

（1）4G移動通信技術的信息傳輸級數要比3G移動通信技術的信息傳輸級數要高一個等級，其最大的傳輸速度將是目前“i-mode”服務的10000倍。

（2）主要發展數字廣帶（Broadband）為基礎的概念。在“毫米”過程中，傳播條件相對困難，蜂窩小區也會相應小很多，這會引起一系列技術上的難題。

（3）靈活性要比3G強得多。它能自適應的資源分配，能夠處理變化的業務流。信道條件不同的環境，有很強的自組織性和靈活性。

（4）4G移動通信技術將可讓所有移動通信運營商的用戶，享受共同的4G服務。

（5）該技術應該能根據網絡的動態和自行變化的信道條件，使低碼與高碼的用戶能夠共存。這些方面都要比2G、3G先進。

（6）它能綜合固定移動廣播網絡或其他的一些規則，實現對這些功能體積分布的控制。

（7）該技術將以幾項突破性技術為基礎，例如一些光纖產品公司用來提高Internet主干帶寬的技術，它將對無線頻率的使用效率比第二代和第三代系統都高得多。

三、4G網絡中的關鍵技術

4G技術是可為移動中的用戶提供100Mb/S的數據傳輸、為靜止的用戶提供1Gb/S的數據傳輸的無線通訊技術，包含OFDM、智能天線（SA）與多人多出天線（MIMO）技術、軟件無線電技術（SDR）三大關鍵技術。

3.1OFDM

OFDM即正交頻分復用技術，實際上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation，多載波調制的一種。OFDM技術有很多優點：可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率；適合高速數據傳輸；抗衰落能力強；抗碼間干擾（ISI）能力強。

3.2智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號，這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發信機來實現射頻信號的接收和發射。同時通過基帶數字信號處理器，對各個天線鏈路上接收到的信號按一定算法進行合并，實現上行波束賦形。目前智能天線的工作方式主要有兩種：全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。

移動通信環境中的多徑傳播對通信的有效性與可靠性造成了嚴重的影響。而多輸入多輸出（M1MO）技術在通信鏈路兩端均使用多個天線，發端將信源輸出的串行碼流轉成多路并行子碼流，分別通過不同的發射天線陣元同頻、同時發送，接收方則利用多徑引起的多個接收天線上信號的不相關性從混合信號中分離估計出原始子碼流，這相當于頻帶資源重復利用，使頻譜利用率和鏈路可靠性極大的提高。

3.3軟件無線電技術（SDR）

軟件無線電（SDR）是將標準化、模塊化的硬件功能單元經一通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現各類無線電通信系統的一種開放式結構的技術。其中心思想是使寬帶模數轉換器（A/D）及數模轉換器（D/A）等先進的模塊盡可能地靠近射頻天線的要求。盡可能多地用軟件來定義無線功能。其軟件系統包括各類無線信令規則與處理軟件、信號流變換軟件、調制解調算法軟件、信道糾錯編碼軟件、信源編碼軟件等。軟件無線電技術主要涉及數字信號處理硬件（DSPH）、現場可編程器件（FPGA）、數字信號處理（DSP）等。

參考文獻：

[1]移動通信原理吳偉陵等編著電子工業出版社.

[2]劉麗玉；；移動通信系統安全技術研究[J]；科技促進發展（應用版）；2010年02期.

[3]戴翠琴；冉海霞；李兆玉；；移動通信課程的雙語教學[J]；重慶與世界；2011年11期.