第一篇：研究4G移動通信關鍵技術與面臨的問題范文

研究4G移動通信關鍵技術與面臨的問題

摘要：本文主要對4G移動通信的關鍵技術進行了簡要的論述，分析了4G的網絡結構和4G的關鍵技術，在此基礎上詳細討論了目前全球以及我國的4G技術進展及面臨的問題，最后對4G的前景進行了預測。

關鍵詞：4G；4G關鍵技術；OFDM SAMIMO SDR4G發展現狀前言

根據國際電聯的工作安排，2009年將集中征集4G技術標準，2010年會推出第一個4G版本，并在2011年世界無線電通信大會上通過。4G預計2015年左右投入商用。4G技術的飛速發展，使得廣大用戶享受更新、更快捷、更豐富的通信生活成為可能。4G網絡中的關鍵技術

4G系統針對各種不同業務的接人系統，通過多媒體接入連接到基于口的核心網中。基于IP技術的網絡結構使用戶可實現在3G、4G、WLAN及固定網間無縫漫游。4G網絡結構可分為三層：物理網絡層、中間環境層、應用網絡層。

(1)物理網絡層提供接入和路南選擇功能。

(2)中間環境層的功能有網絡服務質量映射、地址變換和完全性管理等。

(3)物理網絡層與中間環境層及其應用環境之間的接口是開放的，使發展和提供新的服務變得更容易，提供無縫高數據率的無線服務。并運行于多個頻帶，這一服務能自適應于多個無線標準及多模終端，跨越多個運營商和服務商，提供更大范圍服務。

據國際電信聯盟定義，4G技術是可為移動中的用戶提供100 Mb/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。

2.1 OFDM

OFDM即正交頻分復用技術，實際上OFDM是MCM Multi-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。

2.2 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。

2.3 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。2.4 基于IP的核心網

4G移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網絡，可以實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接人方案，能提供端到端的IP業務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種窄中接口接人核心網；同時核心網能把業務、控制和傳輸等分開。采用IP后，所采用的無線接入方式和協議與核心網絡(CN)協議、鏈路層是分離獨立的。在4G通信系統中將取代IPv4協議，主要采用全分組方式IPv6技術。4G技術的發展現況及其挑戰

3.1 日本NTI-DoCoMo在4G的領先優勢

2008年日本NTT DoCoMo公司發布新聞公報稱，該公司在2007年年底進行的4G外場試驗中，創下5.3 Gb/s的最大下行速率紀錄。在此次試驗中，無線通信系統的發射端和接收端天線均從一年前試驗時的6根增加到12根，并采用了該公司獨有的接收信號處理技術，使下行速率成功翻倍。

3.2 WiMAX“準4G”標準

2007年10月19日，國際電信聯盟ITU在日內瓦舉行無線通信全體會議，無線寬帶技術WiMAX通過投票正式成為3G標準。

WiMAX，即IEEE 802A6x，全稱是“微波存取全球互通技術(Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess)”，被業界認為是高于現有3G標準的“準4G”標準。和傳統的TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000相比，WiMAX的最大傳輸半徑達到了約50km，接近前者的兩倍。而在傳輸速度上，WiMAX也讓其他3G標準望塵莫及。在10km范圍內，WiMAX網絡的帶寬可以達到70Mb/S，甚至超過了ADSL等有線網絡的技術，而3G標準中的TD SCDMA和WCDMA則均為2Mb/s。

3.3 美國與歐洲針對4G的舉動

作為美國的代表，3G時代的霸主高通公司一方面希望通過引入DMMX和HMMX這兩項技術后，性能達到4G的要求；另一方面則通過收購Flarion科技公司獲得了近300項OFDM技術專利，這被業界視為高通欲在4G時代繼續保持專利的絕對領先之舉。

在歐洲，愛立信已與美國加利福尼亞大學合作開發4G技術。加利福尼亞大學已正式成立了加州通信和信息技術學會，并得到了愛立信的投資。而阿爾卡特、愛立信、摩托羅拉、諾基亞、西門子成立了旨在推動4G技術開發的世界無線研究論壇WWRF(Wireless World Research Forum)。該組織下設的6個工作組，分別討論業務、市場、結構、接口、核心技術等問題。

3.4 我國正在加快4G關鍵技術研究步伐

從2001年底起，繼在國產3G標準制定方面取得巨大進展之后，國家“十五”、“863”計劃啟動了面向未來移動與無線通信發展的“FUTURE計劃”。

2006年7月，上海建設的世界最大的4G實驗網通過了863項目的驗

收。通過驗收的上海試驗網由三個無線覆蓋小區、六個無線接入點組成，具有在移動環境下支持蜂值速率為100Mb/S的無線傳輸及高清晰度交互式圖像業務演示等功能。

“FUTURE計劃”負責人之

一、國家“863”計劃未來移動通信總體組組長尤肖虎表示，我國已經在國內外申請移動通信技術發明專利100余項，我國在第四代移動通信技術上已經處于世界前沿。

2009年，我國對4G的發展步伐明顯加快。大唐移動聯合中興通訊、華為以及相關高校和科研院所完成了4G相關白皮書。相關業內人士透露，我國已經完成了4G標準的技術方案起草工作，目前正在進行4G關鍵技術的系統驗證。我國目前正在更多地區進行4G系統的測試工作，且要趕在2010年前對其進行商業化測試，以便在2011年世界無線電通信大會時向國際電信聯盟提交有著自主知識產權的4G標準。4G移動通信技術未來預測

隨著目前3G移動通信技術的全面商用化的開始，我國大部分的手機用戶將感受到3G技術給我們帶來的便捷，同時也能明顯的感到3G技術的不足與缺陷。這些不足與缺陷將成為移動通信技術不斷進步的動力。

所以3G技術目前的不足與缺陷將成為推動4G技術的重要力量，我們有理由相信4G將成為未來移動通信領域的主導技術，會使我們未來的生活更加美好。在技術飛速發展的同時，我們應該意識到，對待通信新技術我們更應該冷靜、理智，4G演進的道路絕不會一帆風順，前面的路仍是機遇與挑戰并存。

第二篇：4G移動通信關鍵技術及特征解析

4G 移動通信關鍵技術及特征(轉

1、我國 4G 進展程度

2001年, “國家 863計劃”啟動了面向后三代 /四代(B3G/4G 的 移動通信 發展研究計劃—— 未來通用無線環境研究計劃(簡稱 FuTURE 計劃。其主要目標是面向未來 10年 無線通信 領 域的發展趨勢與需求, 重點突破新一代移動通信系統關鍵技術, 逐步建立一個集大范圍蜂窩 移動通信、區域性 寬帶無線接入 和短程無線連接為一體的通用無線電環境, 為中國未來無線 與移動通信產業的跨越式發展創造條件。

2001年“國家 863計劃”啟動以來,截止到 2006年已經取得了相當多的科研成果,在國內 外申請移動通信技術發明專利 100余項;FuTURE 計劃實施 5年來,累計培養了近千名移動 通信超前研發人才,顯著增強了我國移動通信可持續發展能力。B3G/4G研究并不只是一個 科研項目, 更是一個推動我國未來通信產業發展的試驗系統, 涉及知識產權、專利、國際合 作等問題,并且能為我國在下一代移動通信標準化上打下基礎。在 B3G/4G研究上,中國與 國際同步, 而 B3G/4G外場技術演示和示范則在世界范圍內處于領先地位。在 3G 技術的研究 方面,我國比國外晚了 8~10年,而 4G 技術的研究已經實現了與國際同步,這為我們擁有 一個更好的發展前景奠定了基礎。

我國啟動 4G 研發以來, 國內十余家大學、企業和研究所均參與其中。在 FuTURE 計劃一期課 題的支持下,北京郵電大學等國內六所高校, 分別與 華為、三星 等國內外企業開展合作,經 過一年多的艱苦努力, 完成了六種無線傳輸鏈路方案的設計, 并初步研究了無線資源管理方 案和上層協議, 基本完成了基帶電路核心硬件和軟件的設計和 測試 , 并完成了支持分布式多 天線 接入的 射頻 系統的設計;取得了一系列創新性研究成果, 申請了 30余項國家發明專利, 為進一步凝煉面向“十五”末期的超 3代總體技術方案打下了良好的基礎。在此基礎之上, 國家“863”FuTURE 計劃于 2003年 11月啟動了第二階段研究開發計劃。本課題研究開發的 總體目標是:面向超 3代移動通信在傳輸速率、業務支持、系統容量等方面的

應用需求,在 超 3G 移動通信系統 網絡 結構、空中接口等各個方面,進一步開展深入系統的研究,重點突 破,形成完善的超 3代總體技術方案,構建具有超 3代移動通信主要技術特征的試驗系統, 具備向 ITU 提交初步的新一代無線通信體制標準建議的技術基礎。國家“863”項目“超 3代蜂窩移動通信無線網絡實驗系統研究與開發”子課題——“ TDD 系統 OFDM 上行鏈路設計 與實現及 TDD 技術集成”由北京郵電大學無線新技術研究所承擔, 具體負責該課題的實施和 集成。該子課題于 2003年 11月啟動, 2004年 7月完成了鏈路方案驗收,至 2006年 6月完 成了上下行鏈路以及整個系統的聯調工作, 在 2006年 6月 17日進行了正式驗收。驗收結果 表明該系統已達到了國際領先水平, 這標志著我國在下一代移動通信系統的研究中取得了突 破性進展。

2007年 1月 28日,在上海快速移動的測試車上,基于 IPV6的高清電視等業務的演示十分 流暢。工作人員在上海延安西路高架做了 2km 長的覆蓋,車輛在真實的路況中以 50km/h的 時速行駛,獲得的下行速率為 20Mbps ~90Mbps ,上行最高也可達 80Mbps。這標志著我國第 一個 4G 試驗網已經正式進入第三階段,即外場試驗和預商用計劃。該實驗系統由三個無線 覆蓋小區、六個接入站點和六個移動終端組成, 提供多小區、多用戶模擬網絡集成測試環境, 驗證室內、開闊地、城市熱點, 高架路等多種無線場景適用性,其集成測試平臺提供從鏈路 空口質量到業務承載質量、從靜止模擬信道環境到實時高速移動環境下的多種測試手段。

4G 由技術向產品轉移,經過系統集成、產品開發等環節之后,才能進入產業化研發階段, 根據預測還要經歷至少 5年,也就是 2012年才能實現相關產品的商用試驗。

2、4G 的定義

4G 集 3G 與 WLAN 于一體,并能夠傳輸高質量視頻圖像,圖像傳輸質量與高清晰度電視不相 上下。4G 系統能夠以 100Mbps 的速度下載,比目前的撥號上網快 2000倍,上傳的速度也能 達到 20Mbps ,并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。而在用戶最為關注的價格方 面, 4G 與固定寬帶網絡在價格方面不相上下,而且

計費方式更加靈活機動,用戶完全可以 根據自身的需求確定所需的服務。此外, 4G 可以在 DSL 和 有線電視 調制解調器沒有覆蓋的 地方部署,然后再擴展到整個地區。

目前 4G 有來自 ITU 定義、WiMAX、4GMF 和通播網等幾個觀點,但都尚未定論。

ITU 的定義,在 2005年 10月 18日結束的 ITU-RWP8F 第 17次會議上, ITU 給了 B3G 技術一 個正式的名稱 IMT-Advanced。國際 電信 聯盟定義為:IMT-2000技術和 IMT-Advanced 技術擁 有一個共同的前綴“IMT”,表示移動通信;當前的 WCDMA、HSDPA 等技術統稱為 IMT-2000技術;未來的新的空中接口技術叫做 IMT-Advanced 技術。IMT-Advanced 與 IMT-2000是并 列的,都是 IMT 的一個分支。從這個意義上講, IMT-Advanced 是 3G 的新發展,而不是 4G。之所以稱為 B3G ,而不是 4G ,是因為未來系統及標準必須繼續依賴 3G 標準組織已發展的多 項新定標準加以延伸,如 IP 核心網、開放業務架構及 IPv6。同時,其規劃又必須滿足整體 系統架構能夠由 3G 系統演進到未來 B3G 架構的需求。按照 ITU 對 IMT-Advanced 的定義, 當 用戶處于靜止或者低速移動時, IMT-Advanced 應當能夠支持 1000Mbps 的數據業務速率;當 用戶處于高速移動狀態時, IMT-Advanced 應當能夠支持 100Mbps 的數據業務速率。與 B3G 技術相比, IMT-Advanced 技術的性能要高一個數量級。與此相對應, IMT-Advanced 的商用 時間也將在 2010年以后,即在 B3G 技術商用以后。目前,雖然國際上正積極開展 IMT-Advanced 技術的預研工作,但是,對究竟采用什么樣的技術才能達到預定目標方面, 各個國家都還沒有一個明確的認識。在系統架構上, B3G 的終端設備將可以利用單一或少數 的無線接口、軟件無線電、智能型天線, 并以最符合頻寬需求或具經濟可行性的方式, 選擇

通信時的接口及協議。其可選擇的接口包括 WLAN、2G、2.5G、3G 接口,以及 B3G 新規劃的 高速無線接口。B3G 技術的發展,不僅僅包括移動通信領域的技術,也就是 3GPP 和 3GPP2國際標準組織定義的接入技術標準發展演進路線, 還包括寬帶無線接入領域的新技術及廣播 電視領域的技術。

WiMAX 的定義, 4G 是從 WiMAX 演進而來, 是基于 IP 的、能覆蓋廣大地區的移動無線 城域網 , 主要用于移動傳送高速數據而不是語音。既是 WiFi 的競爭者,又是 XDSL ,技術的無線替代 技術,構成支持高速移動和實時在線的公共無線 寬帶接入 網。目前 WiMAX 是寬頻無線接入(BWA 中最受關注的技術。BWA 是指以無線傳輸方式向用戶提供連接到寬帶固定網絡的接 入技術。韓國 運營商 是最早商用 WiMAX 的運營商之一, WiBro 是韓國提出的寬帶無線接入標 準,可以看作是 802.16e 標準的子集,其下行速率 18.4Mbps ,上行速率 6.1Mbps。韓國的 KT、SK 都已經建立了 Wibro 商用網絡。目前, WiMAX 向 4G 演進的工作正在有條不紊的進行 中。2006年 11月, IEEE802委員會成立了新的工作組“P802.16m”, 其瞄準的目標即是 4G。在 2008年 ITU 確定 4G 標準時, P802.16m 希望能被 IMT-Advanced 所采納。P802.16m 的特點 是能夠確保與移動 WiMAX 的兼容,除了采用與移動 WiMAX 同樣的“OFDMA”接駁方式外,還 將實現 基站 的共用等功能。以 WiMAX.為代表的寬帶無線接入技術和以 LTE、AIE 為代表的移 動通信技術已經非常相似, 兩者之間界線變得模糊。出現這樣的局面, 究其原因是不同的產 業領域從不同方向向同一市場滲透的結果。

4GMF 的定義, 4G 技術的重點是 融合 無線接入技術、移動技術和寬帶技術于一體。4G 的主要 特征將是開放的無線結構, 而不是高速無線傳輸技術, 開放的無線結構實現多網合一。其應 用將不局限于電信行業,也將廣泛應用于汽車通信業、民航通信業、廣播電視業、國防、政 府、教育、醫療和金融系統等領域。

盡管業界的描述各有不同,但有幾點是大家公認的,即 4G 將實現移動化、寬帶化、IP 化。移動化將人們從地理的限制上解脫出來, 實現無時不在、無所不在的信息傳遞。寬帶化是滿 足用戶對視頻業務、流媒體 等業務帶寬的需求。而 下一代網絡 將是全 IP 網,從核心網到用 戶設備均支持 IP 協議。隨著向 4G 演進, 趨勢將是不同的無線技術在 NGN 架構下融合、共存, 發揮各自的優勢,形成多層次的無線網絡環境。

3、4G 的基本特征

4G 網絡結構可分為三層:物理網絡層、中間環境層、應用網絡層。物理網絡層提供接入和 路由選擇功能, 中間環境層的功能有網絡服務質量映射、地址變換和完全性管理等。物理網 絡層與中間環境層及其應用環境之間的接口是開放的,使發展和提供新的服務變得更容易, 提供無縫高數據率的無線服務, 并運行于多個頻帶, 這一服務能自適應于多個無線標準及多 模終端,跨越多個運營商和服務商,提供更大范圍服務。

移動化將人們從地理的限制上解脫出來, 實現無時不在、無所不在的信息傳遞。不僅是無線, 距離還得夠遠,以基地臺為圓心,傳輸距離得在直徑 10km 以上。無線已是現代通信的必要 手段,傳輸距離的遠近,會直接影響建設的進度與成本。

2寬帶化

寬帶化是滿足用戶對視頻業務、流媒體等業務帶寬的需求。在 2G 和 3G 網絡解決了語音應用 和一部分數據應用之后, 視頻應用將是 4G 網絡上的最主要內容。3G 向視頻邁出了重要一步, 但是較 2G 的提升有限, 并未從根本上改變無線結構。比如 3G 的帶寬問題, 多用戶同時使用 就會出現擁堵。而 4G 的帶寬是 3G 的 10倍, 頻譜利用率 大約也是 10倍,這樣吞吐量就是 100倍。IP 化

下一代網絡將是全 IP 網, 從核心網到用戶設備均支持 IP 協議。未來的通信世界, 應該一切 以 IP 為基礎,形成網絡化的移動世界。每一個網絡使用者,只要具有專屬的 IP 號碼,可以 在任何時間、任何地點,透過 4G 網絡來通信,至于是語音、數據,還是視頻,不再是運營 商該管的事了。

4融合化

隨著 4G 的演進,不同的無線技術在下一代網絡(NGN 架構下將實現融合、共存,發揮各自 的優勢,形成多層次的無線網絡環境。4G 應該是 NGN 的一部分, 4G 必須適應 三網融合 的發 展需求,既要實現“無所不在,無所不能”,又要滿足個性化服務的

需求。因此,多體制、多技術仍將共存, 必須統一的將是共同的承載網絡—— 互聯網。三網都將失去其獨立組網特 征,而淪為 NGN 的 接入網。

4G 移動通信系統支持更豐富的移動業務,包括高清晰度圖像業務、會議電視、虛擬現實業 務等, 用戶在任何地方都可以獲得任何所需的信息服務。將個人通信、信息系統、廣播和娛 樂等行業結合成一個整體,更加安全、方便地向用戶提供更廣泛的服務與應用。

5靈活性

4G 移動通信系統采用智能技術使其能自適應地進行資源分配,能對通信過程中不斷變化的 業務流大小進行相應處理而滿足通信要求, 采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復 雜環境進行信號的正常發送與接收,有很強的智能性、適應性和靈活性。

4G 移動通信系統是實現全球統一的標準, 讓所有移動通信運營商的用戶享受共同的 4G 服務, 真正實現一部 手機 在全球的任何地點都能進行通信。

7層疊系統

為了實現 1Gbps 的峰值速率, 4G 系統需要寬達 100MHz 的系統帶寬,但在 3GHz 以下頻段分 配 100MHz 連續頻譜幾乎是不可能的,而在高頻段又很難實現無縫全域覆蓋和高速移動(運 營商要求基于現有站址部署 4G 系統,因此廣泛使用中繼和分布式天線技術有一定困難, 因此需要同時使用部分 3GHz 以下頻譜。也就是說, 4G 系統將是一個層疊系統,需要同時使 用上述兩段離散的頻譜,這形成了 4G 系統的一個重要特征。

4、4G 的關鍵技術

4G 移動通信系統將應用一批先進的技術, 包括正交頻分復用(OFDM、多輸入多輸出(MIMO 技術、智能天線、空時編碼技術、無線鏈路增強技術、軟件無線

電技術、高效的調制解調技 術、高性能的收發信機、多用戶檢測技術和分布式網絡架構等,提供全新的空中接口, 并為 終端用戶帶來更多的使用體驗。OFDM 未來無線 多媒體 業務既要保證數據傳輸速率高, 又要保證傳輸質量, 這就要求所采用的調制 解調技術既要有較高的信元速率, 又要有較長的碼元周期, OFDM 技術正滿足這一需求。OFDM 是一種無線環境下的高速傳輸技術。無線信道的頻率響應曲線大多是非平坦的, OFDM 技術 的主要思想就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道, 在每個子信道上使用一個子載波 進行調制, 各子載波并行傳輸, 這樣盡管總的信道是非平坦的, 但每個子信道是相對平坦的。且在各子信道上進行的是窄帶傳輸, 信號帶寬小于信道帶寬, 大大消除了信號波形間的干擾。OFDM 技術的最大優點是能對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾,從而降低各子載波間的相互干 擾,提高頻譜利用率。

2軟件無線電技術

在 4G 眾多關鍵技術之中, 軟件無線電技術是通向未來 4G 的橋梁。由于各種技術的交迭有利 于減少開發的風險,所以未來的 4G 技術需要適應不同種類的產品的要求。而軟件無線電技 術則是適應產品多樣性的基礎,它不僅能減少開發風險,還更易于開發系列型產品。此外, 它還減少了硅芯片的容量, 從而削減了運算器件的價格, 其開放的結構也會允許多方運營的 介入;同時, 由于數碼信號處理器(DSP 的使用, 也彌補了廉價射頻(RF 所造成的不足。

在實際應用中，RF 部分是昂貴而缺乏靈活性的，寬帶的 RF 是非線性的，而通過使用軟件無 線電技術可彌補其在靈活性上的不足。3）智能天線技術 智能天線技術也是 4G 中的關鍵，它與軟件無線電技術同樣緊密相連。它是在軟件無線電基 礎上提出的天線設計新概念，是數字多波束形成（DBF）技術與軟件無線電完美結合的產物。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數字波束調節等功能，被認為是未來移動通信的關 鍵技術。智能天線成形波束可在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號，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收發，同時，通過基帶數字信號處理器對各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全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。全自適應 智能天線雖然從理論上講可以達到最優，但相對而言各種算法均存在所需數據計算量大、信 道模型簡單、收斂速度較慢、在某些情況下甚至可能出現錯誤收斂等缺點。實際信道條件下，當干擾較多、多徑嚴重，特別是信道快速時變時，很難對某一用戶進行實時跟蹤。在基于預 多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預先計算好的波束分割覆蓋，各組權值對應的 波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊，接收時的主要任務是挑選一 個作為工作模式，與自適應方式相比它顯然更容易實現，是未來智能天線技術發展的方向。4）MIMO MIMO 系統，該技術最早是由 Marconi 于 1908 年提出的，它利用多天線來抑制信道衰落。根 據收發兩端天線數量，相對于普通的單輸入單輸出（SISO）系統，MIMO 還可以包括單輸入 多輸出（SIMO）系統和多輸入單輸出（MISO）系統。MIMO 系統在一定程度上可以利用傳播中的多徑分量，也就是說 MIMO 可以抗多徑衰落，但是 對于頻率選擇性深衰落，MIMO 系統依然是無能為力。目前解決 MIMO 系統中的頻率選擇性衰 落的方案一般是利用均衡技術，還有一種是利用 OFDM。大多數研究人員認為 OFDM 技術是 4G 的核心技術，但 4G 需要極高的頻譜利用率，而 OFDM 提高頻譜利用率的作用畢竟是有限的。在 OFDM 的基礎上合理開發空間資源，也就是

MIMO+OFDM，可以提供更高的數據傳輸速率。另外，OFDM 由于碼率低和加入了時間保護間隔而具有極強的抗多徑干擾能力。由于多徑時 延小于保護間隔，所以系統不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網絡（SFN）可以用于寬帶 OFDM 系統，依靠多天線來實現，即采用由大量低功率發射機組成的發射機陣列消除陰影效 應，來實現完全覆蓋。5）先進的信道編碼技術

4G 移動通信系統采用 Turbo 碼與基于低密度校驗（LDPC）碼相結合的信道編碼技術，同時 與自動重發請求（ARQ）技術和分集接收技術相結合，從而在低 Eb/No 條件下保證系統足夠 的性能。6）基于 IP 的核心網 B3G-TDD 移動通信系統的核心網是一個基于全 IP 的網絡，同已有的移動網絡相比具有根本 性的優點，即可實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，可以 提供端到端的 IP 業務，能與已有核心網和公共交換電話網（PSTN）兼容。其具有開放的結 構，允許多種空中接口接入核心網；同時能將業務、控制和傳輸分開。IP 與多種無線接入 協議相兼容，因此在核心網的設計上具有很大的靈活性。7）高性能的接收機 4G 移動通信系統對接收機提出了很高的要求。Shannon 定理給出了在帶寬為 BW 的信道中實 現容量為 C 的可靠傳輸所需要的最小信噪比（SNR）。按照 Shannon 定理，可以計算出，對 于 3G 系統如果信道帶寬為 5MHz，數據速率為 2Mb/s，所需的 SNR 為 1.2dB； 而對于 4G 系統，要在 5MHz 的帶寬上傳輸 20Mb/s 的數據，則所需要的 SNR 為 12dB。可見對于 4G 系統，由于 速率很高，對接收機的性能要求也要高得多。

5、國際合作與國際競爭形勢 國際上 4G 的技術與標準角力早就如火如荼地展開，任何有企圖的廠商、任何有實力的國家，都不愿意在這場戰役中缺席。目前，日本、韓國、美國、歐盟等已經在泛 4G 技術的研究上 取得了領先，這些國家無不是采用《政府+運營商+制造企業》的模式來推動泛 4G 技術的研 究，許多企業已經在泛 4G 技術領域有了長達十年左右的技術儲備。目前，歐洲和美國一些 大學和機構都已大力投入對 4G 的研究，并結成了一些聯盟。新一代無線通信技術在美國及日本等發達國家已經進入密集的研發和市場化階段。據美國電 氣電子工程學會（IEEE）最新公布的 802.16 無線寬帶技術草案文本，該機構目前正在研究 一項無線傳輸新標準 802.16m 兼容 WiMAX 和 4G。802.16m 標準在快速移動狀態下的傳輸速率 可達 100Mbit/s。新標準之所以能達到以上速率，主要歸功于 MIMO 技術，802.11g 和 802.11n 標準路由器及接入節點目前已廣泛采用 MIMO 技術。54Mb/s 的路由器在采用了 MIMO 技術之 后，理論傳輸速率可達 108Mb/s。據稱，新標準至少還需一到兩年才能出臺。2006 年 3 月，中國、韓國和日本曾就進一步聯合研發 4G 移動通信標準一事達成共識。中國 信息產業部與他國的 4G 合作研發始于 2003 年，當時與日本 NTTDoCoMo 簽訂了合作意向書，共同探討和研發 4G 技術；2004 年 10 月，又與韓國達成協議，擴大技術合作范圍，共同支

持對 4G 無線通信系統的研發。FuTURE 計劃的支持下，在 一批中國研究機構作為合作伙伴參 與了歐盟第六框架 WINNER、Magnet、MOCCA 等國際上有關

未來移動通信研究項目，并與一批 跨國企業設立了一系列聯合研發項目。FuTURE 計劃已成為世界范圍內推動新一代移動通信 技術發展的重要組成部分。目前 ITU（國際電信聯盟的簡稱）還沒確定 4G 標準。根據 ITU 的 4G 時間表：2006～2007 年完成頻譜規劃，2007～2008 年國際電信聯盟將會征集 4G 標準，2010 年左右完成全球統一 的標準化工作，2012 年之后開始逐步商用。我國正醞釀聯合一些大型電信設備商及大學研 究機構組建 4G 標準聯盟，以便參與 2008 年開始的 ITU 全球 4G 標準征集。對 4G 最為關注的外企包括北電、三星、摩托羅拉等，分別在 3G 以及 Wimax 上擁有較多知識 產權的高通和英特爾也“爭得不可開交”，希望能獲得 4G 的主導權。2006 年 11 月，摩托 羅拉正式在北京成立無線寬帶中國研究中心，摩托羅拉執行副總裁兼網絡及企業通信事業部 總裁格雷格-布朗透露，該研究重點集中在 OFDM、MIMO 等涉及 4G 的基礎技術方向。4G 最終 采用哪種版本對任何一個企業來說都很重要，中國采取哪種戰略則涉及到外企能在未來的中 國市場獲得多大的市場份額。來源：中國聯通網站 [此貼子已經被作者于 2008-4-25 9:41:58 編輯過]

第三篇：移動通信課題研究

實踐報告

一、實驗內容：

假設設計的網絡覆蓋區（勝利路以南、學府街以西、大學路以北和紅旗街以東，即以佳木斯大學A院、翰林苑一期、佳木斯市體育場、體校和學城名筑為主構

成的地區）為一個海島，距陸地約50公里，其它情況與現實相同。蜂窩移動通信技術，對海島所需中國移動GSM900網絡服務進行模擬工程設計。陸地與海島基站的通信采用光纖作傳輸介質。具體任務如下：

? 進行基站選址、天線高度和信道數量設定，依據手機接收的最小功率和奧村模型進行信道場強中值的估算，計算發射機的發射功率。

? 1.實地調查海島的邊長、周長、面積、形狀和地形

? 大學路756米、勝利路761米、紅旗路634米、學府街617米

? 周長：756+634+761+617=2768；面積：762.5*625=474441.75 ? 形狀：近似于長方形。地形：平坦地區

2、基站選址 網絡結構要求：

基站站間距根據電測及仿真分析結果確定，一般要求基站站址分布與標準蜂窩結構的偏差應小于站間距的1/4，在密集覆蓋區域應小于站間距的1/8。

無線傳播環境要求：

基站天線高度滿足覆蓋目標，一般要求天線主瓣方向100米范圍內無明顯阻擋。同時，天線不宜過高，避免扇區間的過度重疊影響網絡容量和質量。基站所在建筑物高度、天線掛高要求如下表所示，實際工程中應根據具體情況作適當調整。

經綜合考慮設在大學主樓樓前 3設定天線高度

建議市區基站站址建筑物高度選址在30米（7層樓）－35米（12層樓）之間。如周圍建筑均比較高時，可選擇平均高度的建筑物。如果找不到合適高度的建筑時，可以選擇較低的建筑，通過樓頂建塔（角鋼塔、拉線塔等）的方式達到高度要求；或選擇較高的建筑，通過將天線安裝在較低樓層的外墻上來達到要求，但這兩種情況需要同規劃和物業協商。郊區和農村一般通過建塔來解決天線架設問題，一般高度取定為40-60米，視情況而定。

? 由題意知咱們這個小海島設為市區，天線高度設為40米。

4、估算用戶數量，選擇信道數量

? 通過查詢可知：全國大約有7.8億人選擇用中國移動網絡，大約1.6億人民選擇中國聯通，大約1.2億人民選擇中國電信，則可計算780000000/960000*=39位移474441.75動用戶，160000000/9600000000000*474441.75=8位聯通用戶，120000000/9600000000000*474441.75=6位電信用戶。估計有九千人。

5、查詢手機的最小接收功率（靈敏度）

? 經查詢是-102dBm(摘自百度)?

6、計算無線電波自由空間損耗

所謂自由空間傳播系指天線周圍為無限大真空時的電波傳播，它是理想傳播條件。電波在自由空間傳播時，其能量既不會被障礙物所吸收，也不會產生反射或散射。通信距離與發射功率、接收靈敏度和工作頻率有關。[Lbs](dB)=32.45+20lgd(km)+20lgf(MHz)式中Lbs為傳輸損耗，d為傳輸距離，頻率的單位以MHz計算。

由上式可見，自由空間中電波傳播損耗（亦稱衰減）只與工作頻率f和傳播距離d有關，當f或d增大一倍時，［Lfs］將分別增加6dB.下面的公式說明在自由空間下電波傳播的損耗Lbs = 32.45 + 20lg d(Km)+ 20lg f(MHz)Lbs 是傳播損耗，單位為dB，d是距離，單位是Km，f是工作頻率，單位是MHz，工作頻率：500MHz，通信距離：15km，基站天線高度：46m，移動臺天線高度：1.5 所以Lbs=32.45+20lgd+20lgf =32.45+20lg15+20lg500=109.95dB

7、利用奧村模型修正

（Okumura）是最常用的傳播模型，比較簡單，分析起來比較方便，常用于無線網絡的設計中。奧村模型得名于奧村，奧村在20世紀60年代測量了日本東京等地無線信號的傳播特性，根據測量數據得到了一些統計圖表，用于對信號衰耗的估計。奧村模型有一定的適用范圍，載波頻率從150～1950 MHz；離基站不能太近，有效距離為1～100 km；天線高度要在30 m以上。Hata在奧村模型上做了改進，將統計圖表轉換為公式，這樣計算信號衰耗就不必查圖表，非常方便，而且還適合計算機處理。盡管如此，這些公式仍然統稱為奧村模型。除了城市以外，奧村模型還分別針對郊區、農村和開闊地定義了相應的公式。其中，城市環境A為135.8，郊區環境A為128.6，農村環境A為116.5。

市區準平滑地區的傳播衰耗中值：

Am（f，d）=Am（500，15）=29.5dB

Hb（hb，d）=Hb（46，15）=—14dB

Hm（hm，f）=Hm（1.5,500）=—3dB LT=Lbs+Am（f，d）—Hb（hb，d）—Hm（hm，f）

=103.33+30.5—（—14）—（—3）=150.83dB 因為KT=0，所以任意地形地物情況下的衰耗中值： LA=LT—KT=LT=150.83dB

8、計算發射機發射功率

電壓：

具體分工：

? 楊連月———計算周長面積以及選址，天線高度，寫實踐總結 ? 潘琦——分析數據，上網查資料計算數據。校驗。

實踐總結：

在做這個實踐的時候，我們需要知道覆蓋的區域是什么類型，它是平原還是去丘陵，是郊區還是縣城。不同類型有不同的修正和調整。奧村模型有各自的計算方式。在預測模型中，天線高度對電波傳輸過程中損耗的影響較復雜一些，但也是以一定的對應關系，隨著天線高度的鄭家，損耗響應的增加。不同類型的天線參數，覆蓋效果也不同，天線增益越大，發射功率越強，傳播中的能忍受的衰耗也越大。在這次海島的測量中我們采用高精度的電子地圖，測量它們的長度寬度以及面積周長。通過網絡我們查詢我們需要的資料，在這個范圍內我們問了一些商鋪的店主，學生以及路上的行人的手機是什么運行商，她們中間學生愛上網的用聯通和電信的居多，因為流量便宜，其他人多少是移動，首先移動信號強，其次營業廳多，方便繳費。我們的調查樣本容量很少，為了保證準確性，我們在網上百度了一下它們所占的比例。

第四篇：試析移動4G通信的關鍵技術及實踐應用

試析移動4G通信的關鍵技術及實踐應用

引言：4G移動通信技術的出現，不僅可以為廣大用戶帶來更多的福音，而且也將會是未來移動通信領域的主導技術。文章對4G移動通信的關鍵技術進行分析，并探討了當前4G技術發展的問題

一、4G移動通信技術的關鍵技術

一般來說，4G移動通信技術主要涉及了OFDM技術、智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術、軟件無線電技術（SDR）、基于IP的核心網技術，下面就這幾種關鍵技術展開深入的分析。

（一）OFDM

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。

（二）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地提高。

（三）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。

（四）基于IP的核心網技術

4G移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網絡，可以實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種窄中接口接人核心網；同時核心網能把業務、控制和傳輸等分開。采用IP后，所采用的無線接入方式和協議與核心網絡（CN）協議、鏈路層是分離獨立的。在4G通信系統中將取代IPv4協議，主要采用全分組方式IPv6技術。

二、4G移動通信技術實踐應用

現今，對于4G移動通信技術的期待者愈來愈多。作為建網時間最早，建網準備最充分的中國移動運營商，已經在廣深兩地進行充分的布局，在TD-LTE牌照正式發放后，中國移動如猛虎出閘，極力推廣4G業務，以下通過實際地點的測試我們來分析4G技術的應用。

在此通過4G手機我們在廣州越秀區公元前進行測試，公園前地區作為廣州市中心主要的商業區域，其4G覆蓋質量如何頗受關注。這里因為是舊城區的關系，街道較多，樓宇更加密集，而且人流量多，包括商業和居住，眾多室內商場考驗了移動4G的網絡覆蓋。由于4G采用高頻段的關系，利用基站進行室外的廣覆蓋是基本沒有問題的，但是遇到室內的微覆蓋，因為穿透力弱，所以需要專門的室內信號布局與優化。我們測試的地點選在了公園前五月花地下商業區域中，這里是室內區域，如果沒有進行專門的4G信號覆蓋，單靠室外宏基站是肯定無法進行覆蓋的。從現場信號來看，說明移動在重點的商業區域的布局還是比較給力的，整體信號強度比較給力。從測速結果來看，結果也是令人滿意，采用廣州服務器的測速更是達到了峰值60Mbps，下行測試為14.28Mbps，上行測試為8.11Mbps，軟件的下載速度為1.9 Mbps，視頻緩存速度為756KB/S，實際的軟件下載速度與視頻緩沖速度都比較正常，相比3G還是會有質的飛躍。當然現在使用4G服務的人相對較少，基站負荷相對較小，待使用人數逐漸增多，那時候便要看移動的優化能力了。

接下來選取梅花園地鐵站為測試地點，覆蓋情況可以基本代表在梅花園與南方醫院之間區域的4G信號狀況。該區域小區樓盤眾多，人口密度較高，加上擁有較多樓宇密集的地方，這對于4G網絡的覆蓋有一定的考驗。實際的體驗中，筆者走在戶外路上，4G信號一直都只是在2-3格之間徘徊，極少情況有4格信號。由于4G網絡采用的頻段為高頻段，進入到室內后，信號衰減很強烈，樓宇較為密集下，其信號強度只有1-2格左右。從測試成績來看，即使信號強度不是特別強，但是4G網絡的速度還與基站的負載等因素有關。通過進行測速，服務器普遍下行速度較高，不過反而在上行速度，服務器數據都不是特別高。實際應用中，我們利用豌豆莢下載40MB大小的游戲，平均下載速度為2.4MB/s，而優酷客戶端在線觀看視頻做到即點即開，拖動到那里都基本做到與本地視頻一樣。視頻緩存速度也有1.2MB/s，不過根據不同視頻軟件服務器的不相同，緩存的下載速度會有差異。

三、4G移動通信技術的發展前景

現今，3G移動通信技術已經趨于成熟，也已經投入到全面商用化的使用階段。愈來愈多的手機用戶運用著便捷的3G移動技術，但是仍然可以發現3G移動技術尚存在許多的不足與缺陷，阻礙了用戶進一步體驗高效、優質的網絡需求服務。

在4G移動通信的發展路程中，依然會面臨許多的問題與挑戰，但同時機遇也是極大的。根據筆者所查閱的大量資料，不難預測，全球的TDLTE產業規模在2015年將可實現1512億美元，并將可突破9100萬戶目標。由此可見，4G移動通信技術的不斷發展與成熟，將推動4G移動通信技術逐步替代3G移動技術，而成為整個移動通信領域的主導技術，為廣大用戶實現更為高效、穩定、便捷的信息化網絡服務。

參考文獻

[1]陸軍.淺析4G移動通信技術[J].電腦知識與技術，2010，5（2）.[2]梁瑞.第四代移動通信技術若干問題的比較研究[J].電腦知識與技術，2012（3）.[3]陳明懌.4G移動通信終端關鍵技術之若干問題探討[J].電腦知識與技術，2011（7）.（作者單位：廣東省電信工程有限公司）

第五篇：4G移動通信系統的主要特點和關鍵技術

4G移動通信系統的主要特點和關鍵技術

1、引言

隨著人們對移動通信系統的各種需求與日俱增，目前投入商用的2G、2.5G系統和部分投入商用的3G系統已經不能滿足現代移動通信系統日益增長的高速多媒體數據業務，許多國家已經投入到對4G移動通信系統的研究和開發中。本文將概要介紹4G移動通信系統的主要技術特點，并討論4G系統中可能采用的有關關鍵技術。2、4G移動通信系統的主要特點

與3G相比，4G移動通信系統的技術有許多超越之處，其特點主要有：

(1)高速率。對于大范圍高速移動用戶(250km/h)，數據速率為2Mb/s；對于中速移動用戶(60km/h)，數據速率為20Mb/s；對于低速移動用戶(室內或步行者)，數據速率為100Mb/s。(2)以數字寬帶技術為主。在4G移動通信系統中，信號以毫米波為主要傳輸波段，蜂窩小區也會相應小很多，很大程度上提高用戶容量，但同時也會引起系列技術上的難題。

(3)良好的兼容性。4G移動通信系統實現全球統一的標準，讓所有移動通信運營商的用戶享受共同的4G服務，真正實現一部手機在全球的任何地點都能進行通信。

(4)較強的靈活性。4G移動通信系統采用智能技術使其能自適應地進行資源分配，能對通信過程中不斷變化的業務流大小進行相應處理而滿足通信要求，采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環境進行信號的正常發送與接收，有很強的智能性、適應性和靈活性。(5)多類型用戶共存。4G移動通信系統能根據動態的網絡和變化的信道條件進行自適應處理，使低速與高速的用戶以及各種各樣的用戶設備能夠共存與互通，從而滿足系統多類型用戶的需求。

(6)多種業務的融合。4G移動通信系統支持更豐富的移動業務，包括高清晰度圖像業務、會議電視、虛擬現實業務等，使用戶在任何地方都可以獲得任何所需的信息服務。將個人通信、信息系統、廣播和娛樂等行業結合成一個整體，更加安全、方便地向用戶提供更廣泛的服務與應用。

(7)先進的技術應用。4G移動通信系統以幾項突破性技術為基礎，如：OFDM多址接入方式、智能天線和空時編碼技術、無線鏈路增強技術、軟件無線電技術、高效的調制解調技術、高性能的收發信機和多用戶檢測技術等。

(8)高度自組織、自適應的網絡。4G移動通信系統是一個完全自治、自適應的網絡，擁有對結構的自我管理能力，以滿足用戶在業務和容量方面不斷變化的需求。3、4G移動通信系統的關鍵技術

為了適應移動通信用戶日益增長的高速多媒體數據業務需求，具體實現4G系統較3G的優越之處，4G移動通信系統將主要采用以下關鍵技術：(1)接入方式和多址方案

OFDM(正交頻分復用)是一種無線環境下的高速傳輸技術，其主要思想就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，各子載波并行傳輸。盡管總的信道是非平坦的，即具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應帶寬。OFDM技術的優點是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，可實現低成本的單波段接收機。OFDM的主要缺點是功率效率不高。(2)調制與編碼技術

4G移動通信系統采用新的調制技術，如多載波正交頻分復用調制技術以及單載波自適應均衡技術等調制方式，以保證頻譜利用率和延長用戶終端電池的壽命。4G移動通信系統采用更高級的信道編碼方案(如Turbo碼、級連碼和LDPC等)、自動重發請求(ARQ)技術和分集接收技術等，從而在低Eb/N0條件下保證系統足夠的性能。(3)高性能的接收機

4G移動通信系統對接收機提出了很高的要求。Shannon定理給出了在帶寬為BW的信道中實現容量為C的可靠傳輸所需要的最小SNR。按照Shannon定理，可以計算出，對于3G系統如果信道帶寬為5MHz，數據速率為2Mb/s，所需的SNR為l.2dB；而對于4G系統，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mb/s的數據，則所需要的SNR為12dB。可見對于4G系統，由于速率很高，對接收機的性能要求也要高得多。(4)智能天線技術

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。智能天線應用數字信號處理技術，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。(5)MIMO技術

MIMO(多輸入多輸出)技術是指利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經證明，當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時，MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。例如：當接收天線和發送天線數目都為8根，且平均信噪比為20dB時，鏈路容量可以高達42bps/Hz，這是單天線系統所能達到容量的40多倍。因此，在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術是實現高數據速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。在無線頻譜資源相對匱乏的今天，MIMO系統已經體現出其優越性，也會在4G移動通信系統中繼續應用。(6)軟件無線電技術

軟件無線電是將標準化、模塊化的硬件功能單元經過一個通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現各種類型的無線電通信系統的一種具有開放式結構的新技術。軟件無線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，并盡可能多地用軟件來定義無線功能，各種功能和信號處理都盡可能用軟件實現。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、信源編碼軟件、信道糾錯編碼軟件、調制解調算法軟件等。軟件無線電使得系統具有靈活性和適應性，能夠適應不同的網絡和空中接口。軟件無線電技術能支持采用不同空中接口的多模式手機和基站，能實現各種應用的可變QoS。(7)基于IP的核心網

4G移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網絡，同已有的移動網絡相比具有根本性的優點，即：可以實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種空中接口接入核心網；同時核心網能把業務、控制和傳輸等分開。采用IP后，所采用的無線接入方式和協議與核心網絡(CN)協議、鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入協議相兼容，因此在設計核心網絡時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協議。

(8)多用戶檢測技術

多用戶檢測是寬帶CDMA通信系統中抗干擾的關鍵技術。在實際的CDMA通信系統中，各個用戶信號之間存在一定的相關性，這就是多址干擾存在的根源。由個別用戶產生的多址干擾固然很小，可是隨著用戶數的增加或信號功率的增大，多址干擾就成為寬帶CDMA通信系統的一個主要干擾。傳統的檢測技術完全按照經典直接序列擴頻理論對每個用戶的信號分別進行擴頻碼匹配處理，因而抗多址干擾能力較差；多用戶檢測技術在傳統檢測技術的基礎上，充分利用造成多址干擾的所有用戶信號信息對單個用戶的信號進行檢測，從而具有優良的抗干擾性能，解決了遠近效應問題，降低了系統對功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統容量。隨著多用戶檢測技術的不斷發展，各種高性能又不是特別復雜的多用戶檢測器算法不斷提出，在4G實際系統中采用多用戶檢測技術將是切實可行的。

4、總結

4G移動通信系統目前還只是一個基本概念，處于實驗室研究開發階段。不少業內人士認為，盡管4G移動通信技術有著比3G更強的優越性，可要是把4G投入到實際應用，還需要對現有的移動通信基礎設施進行更新改造，這將會引發一系列的資金、觀念等問題，從而在一定程度上減緩4G正式進入市場的速度。但可以肯定的是，隨著互聯網高速發展，4G也會繼續高速發展，4G將會是多功能集成的寬帶移動通信系統，是滿足未來市場需求的新一代的移動通信系統。