【資料名稱】：4G 通信技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展

【資料作者】：謝景賢

【資料日期】：201204

【資料語(yǔ)言】：中文

【資料格式】：PDF

【資料目錄和簡(jiǎn)介】：

1 4G 通信技術(shù)概述
所謂4 G，一般是業(yè)界人士對(duì)第四代移動(dòng)通信的通俗稱呼，
而國(guó)際上的官方叫法是IMT—Advanced。較之于3G 通信技
術(shù)，4G通信技術(shù)有一個(gè)非常明顯的特點(diǎn)，即4 G通信技術(shù)可以
有效地引入高質(zhì)量的視頻通信。從實(shí)踐來(lái)看，這一先進(jìn)技術(shù)
已被應(yīng)用在很多的領(lǐng)域。就信息數(shù)據(jù)的傳輸速率來(lái)說(shuō)，這已
經(jīng)有了很大的提高。比如，通過(guò)韓國(guó)的三星電子所演示的4 G
通信技術(shù)可知，4G通信技術(shù)基本上可以實(shí)現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)以1Gbps
流量、移動(dòng)過(guò)程中以100Mbps流量的傳輸速率，連續(xù)地傳輸數(shù)
據(jù)。目前來(lái)看，就4G 的應(yīng)用現(xiàn)狀及其功能而言，同樣也進(jìn)行
了新的創(chuàng)新和擴(kuò)展。韓國(guó)的三星電子所演示的4G 通信技術(shù)
中，同時(shí)也使用了寬帶、直播論壇以及視頻通話等示范服務(wù)，
但4G技術(shù)所傳輸?shù)膱D畫(huà)影像最為清晰，并且不存在停頓和抖
動(dòng)的現(xiàn)象。4G 通信設(shè)備可以隨意固定在不同的位置，甚至可
以在無(wú)平臺(tái)或者跨越不同的頻帶網(wǎng)絡(luò)之中提供較高水準(zhǔn)的無(wú)
線服務(wù)，它可以在任何的地方使用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)，能夠提供
定時(shí)定位、數(shù)據(jù)采集以及遠(yuǎn)程控制等各種功能�？偠�言之，4G
通信技術(shù)可以為我們提供更加完美的無(wú)線新世界，并將我們
的工作和生活引向一個(gè)更為廣闊的天地。
2 4G 通信關(guān)鍵技術(shù)
雖然4G通信技術(shù)的應(yīng)用范圍在不斷地?cái)U(kuò)展，但目前我國(guó)
的4G 通信系統(tǒng)仍處在研究起步階段，大有網(wǎng)絡(luò)融合之勢(shì)。目
前的4G通信系統(tǒng)中，最常用到的關(guān)鍵技術(shù)有正交頻分復(fù)用技
術(shù)（OFDM）、智能天線、軟件無(wú)線電、基于IP 的核心網(wǎng)以及
MIMO 等幾種，分別闡釋如下：
（1）正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFMD）。OFDM（即Orthogonal
Frequency Div ision Multiplexing），它是第四代移動(dòng)通信的核
心技術(shù)，該技術(shù)屬于多載波調(diào)制技術(shù)，即MCM中的一種，主要
機(jī)理是將原來(lái)的信道分成若干個(gè)正交子信道，并將高速的數(shù)
據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行的低速子數(shù)據(jù)流，而調(diào)制在這些子信道上
傳輸。正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFMD）的優(yōu)點(diǎn)是比串行系統(tǒng)的頻
譜效率高、抗老化能力強(qiáng)、適合高速的數(shù)據(jù)傳輸以及抗碼間干
擾能力比較強(qiáng)。
（2）智能天線技術(shù)。智能天線，也經(jīng)常被稱作自適應(yīng)陣列
天線，它是由天線陣、波束形成算法以及波束形成網(wǎng)絡(luò)三部分
共同構(gòu)成。智能天線通過(guò)滿足某準(zhǔn)則的算法調(diào)節(jié)各陣元信號(hào)
的加權(quán)幅度與相位，并在此基礎(chǔ)上來(lái)調(diào)節(jié)天線的陣列方向圖
形，從而達(dá)到增強(qiáng)信號(hào)、抑制干擾信號(hào)之目的。從功能上來(lái)看，
智能天線具有抗干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束的調(diào)節(jié)等功能，
被廣泛認(rèn)為是解決信號(hào)頻率資源匱乏、提高通信速率、提升系
統(tǒng)容量以及確保通信品質(zhì)的有效途徑。
（3）軟件無(wú)線電技術(shù)。軟件無(wú)線電可以將不同類型和形
式的通信技術(shù)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，該技術(shù)的基本機(jī)理是將模擬信
號(hào)數(shù)字化過(guò)程接近天線，也就是將D/A 和A/D 轉(zhuǎn)換器盡可能
靠近RF 的前端，并利用DSP 技術(shù)分離信道、調(diào)制解調(diào)，并進(jìn)行
信道編譯碼工作。從實(shí)踐來(lái)看，SDR 建立了一個(gè)可以同時(shí)運(yùn)行
多種軟件系統(tǒng)的彈性軟硬體平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)了多模式、多通路以
及多層次的無(wú)線通信，有效地實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)與平臺(tái)之間的相
互兼容，由此可見(jiàn)，它是實(shí)現(xiàn)無(wú)疆界網(wǎng)路先進(jìn)技術(shù)平臺(tái)。
（4）基于IP 的核心網(wǎng)。4 G 核心網(wǎng)主要是基于IP 的網(wǎng)絡(luò)，
它可以有效地實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)縫鏈接。通常情況下，
核心網(wǎng)是獨(dú)立于具體無(wú)線接入方案的，它能提供端至端的IP
業(yè)務(wù)，可以與現(xiàn)有的核心網(wǎng)與PSTN 實(shí)現(xiàn)兼容。4G 核心網(wǎng)的
結(jié)構(gòu)非常開(kāi)放，允許不同的接口接入該核心網(wǎng)；核心網(wǎng)可以將
業(yè)務(wù)、傳輸和控制等作業(yè)分開(kāi)完成。采用IP 之后，無(wú)線接入的
方式核心網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議以及鏈路層之間是分離獨(dú)立的。由
于IP 可與多種接入?yún)f(xié)議有效地兼容，因此在進(jìn)行核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)
計(jì)時(shí)就存在著很大的隨意性和靈活性，根本不需要對(duì)無(wú)線接
入的方式與協(xié)議過(guò)多考慮。
（5）MIMO 技術(shù)。MI MO（即Multiple Input Multiple Out
put）技術(shù)，主要采用的是在發(fā)射端與接收端設(shè)置多個(gè)發(fā)射天線
與接收天線，通過(guò)發(fā)送天線與接收天線之間的相互結(jié)合，改善用
戶通信質(zhì)量、提高通信效率。MIMO 信道可以大幅度地提高無(wú)
線信道的容量，在不增加天線發(fā)送功率與帶寬的情況下，可以實(shí)
現(xiàn)頻譜利用率的成倍提高。從實(shí)質(zhì)上來(lái)講，MIMO 技術(shù)主要是
為系統(tǒng)提供了空間分集增益與空間復(fù)用增益�？臻g復(fù)用技術(shù)，
主要是用來(lái)提高信道的容量，而空間分集則是用來(lái)提高信道可
靠程度，并降低信道的誤碼率。因此，MIMO 技術(shù)的核心在于
能夠?qū)⒃瓉?lái)傳統(tǒng)通信系統(tǒng)之中所存在的多徑衰落影響因素，變
成對(duì)用戶通信性能有益的增強(qiáng)因素，并有效地利用可能存在的
多徑傳播和隨機(jī)衰落來(lái)成倍地提高信息的傳輸速率。