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1、 (一) 4G移动通信的发展背景通信技术日新月异，给人们带来不少享受。随着数据通信与多媒体业务 需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。 但是，所有技术的发展都不可能在一夜之间实现，从GSM、GPRS到第4代，需要不断演进，而且这些技术可以同时存在。人们都知道最早的移动通信电话用的模拟蜂窝通信技术，这种技术只能提供区域性语音业务，而且通话效果差、保密性能也不好，用户的接听范围也是很有限。随着移动电话迅猛发展，用户增长迅速，传统的通信模式已经不能满足人们通信的需求，在这种情况下就出现了GSM通信
2、技术.n这是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。GPRS手机GPRS解调器（二）全球4G移动技术的发展n在全球各大网络运营商都在筹划下一代网络
3、的时候，北欧TeliaSonera率先完成了4G网络的建设，并于宣布开始在瑞典首都斯德哥尔摩、挪威首都奥斯陆提供4G服务，这也是全球正式商用的第一个4G网络。 4G是市场上最快的移动通信技术，采用LTE技术的移动通信网络最快下载速度可以达到100Mbps，相当于当前3G网络的五十倍 。 TeliaSonera移动业务部门负责人Kenneth Karlberg表示：“能够成为全球第一家为客户提供4G业务的运营商人们非常自豪，通过与爱立信、华为的精诚合作，人们比原计划提前实现了为斯德哥尔摩、奥斯陆提供4G服务的承诺。” 在这两地的4G/LTE网络建设中，爱立信负责瑞典首都斯德哥尔摩当地4G网络，我
4、国华为负责挪威首都奥斯陆，均采用三星商用LTE移动调制解调器1. 美国4G技术的发展 美国AT&T公司已在实验室中研究移动通信技术，其研究目的是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问因特网的速率，这项技术约需五年才能发布。AT&T已推出了4G Access网络，它能配合目前的EDGE技术进行上传，并利用宽带OFDM技术进行下载。 目前AT&T的4G Access网络升级分为两个阶段，第一阶段是移动电话基地台的软件构建，第二阶段则估计在两年后进行智能型天线的硬件构建。 北电网络则努力使IP的4G网络传输速度达到20Mbps，因此必须进行Software Radio、宽带接收器、新型功率放大器等相关行
5、动技术的开发。2. 日本4G技术的发展日本的DoCoMo移动通信公司也已在日本进行移动通信的研究，力图成为移动通信领头羊。DoCoMo计划在2006年推出移动通信系统，在2010年左右首度推出4G业务，并意图使它成为全球的标准。日本政府决定从2002年财政预算中拨款12亿日元，支持速度更快、功能更齐备的“移动通信系统”的研究与开发，使它成为全球的标准。日本政府与主要的移动通信业企业已为超高速移动通信技术拟定了基础计划，这项4G移动通信技术将于2005年成形。为了能够抢占未来移动电话技术的先机，日本邮电部已向日本电气通信技术审议会提交制定（4G）移动电话规格的提案。日本电气通信技术审议会负责审核
6、4G技术的相关规格，决定其使用频率、系统技术、开发日程等。日本已完成了继第三代移动通信系统“IMT-2000”之后的移动通信系统标准提案，该提案将4G的实用期定在2010年。4G将速率提高到了100Mbit/秒，对4G的目标是2010年之前达到实用化水平。日本电气通信技术审议会估计，20012010年日本3G市场规模将达到42兆日元，仅2010年的营收就将达到9300亿日元，而4G移动电话的市场潜力更远胜于3G。日本和韩国在IMT-2000之后的移动通信领域也进行合作，两国将共同建立因特网网络、例行两国之间的有线无线通讯结合环境，并进行超高速卫星通信实验。 （三）4G核心技术的介绍1.正交频分
7、复用（正交频分复用（OFDM）技术）技术 4G移动通信系统主要是以OFDM为核心技术。OFDM技术实际上是多载波调制的一种，其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。 OFDM技术之所以越来越受关注，是因为OFDM有很多独特的优点： （1）频谱利用率高，频谱效率比串行系统高近一倍。
8、 （2）抗衰落能力强。 （3）适合高速数据传输。 （4）抗码间干扰（ISI）能力强。2 .软件无线电（软件无线电（SDR）技术）技术 在4G移动通信系统中，若要实现“任何人在任何地点以任何形式接入网络”的理想通信方式，则至少需要保证移动终端能够适合各种类型的空中接口，能够在各类网络环境间无缝漫游，并可以在不同类型的业务之间进行转换。这就意味着在4G系统中，软件将会变得非常复杂。 为此，专家们提议引入软件无线电技术，软件无线电是近几年随着微电子技术的进步而迅速发展起来的新技术，它以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支持。 其中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通
9、用硬件平台，将工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等各种功能用软件来完成，并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。在4G众多关键技术中，软件无线电技术是通向未来4G的桥梁。 3 . 智能天线技术（智能天线技术（SA） 智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，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
10、的收发，同时，通过基带数字信号处理器，对各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。 4 . 多输入多输出（多输入多输出（MIMO）技术）技术 多输入多输出技术（MIMO）是指在基站和移动终端都有多个天线。MIMO技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空间复用是在接收端和发射端使用多副天线，充分利用空间传播中的多径分量，在同一频带上使用多个子信道发射信号，使容量随天线数量的增加而线性增加。 空间分集有发射分集和接收分集两类。基于分集技术与信道编码技术的空时码可获得高的编码增益和分集增益，已成为该领域的研究热点。 MIMO技术可提供很高的频谱利用率，且其空间分集可显著改善无
11、线信道的性能，提高无线系统的容量及覆盖范围。 5.基于基于IP的核心网的核心网 4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络，可以实现同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的IP业务，能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构，能允许各种空中接口接入核心网；同时核心网能把业务、控制和传输等分开。采用IP后，所采用的无线接入方式和协议与核心网络（CN）协议、链路层是分离独立的。IP与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有很大的灵活性，不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。 6.多用户检测技术多用户检测技术 4G系统的终端和基站将用到多用户检
12、测技术以提高系统的容量。多用户检测技术的基本思想是：把同时占用某个信道的所有用户或部分用户的信号都当作有用信号，而不是作为噪声处理，利用多个用户的码元、时间、信号幅度以及相位等信息联合检测单个用户的信号. 从而具有良好的抗干扰和抗远近效应性能，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。 4G技术的研发及其应用技术的研发及其应用 n目前，国际上主流的4G技术主要是LTE-Advanced和802.16m两种技术，TD-LTE技术方案属于LTE-Advanced技术。LTE-Advanced得到国际主要通信运营企业和制造企业的广泛支持。法国电信、德国电信、美国AT&T、日本NTT、韩国KT、中国移动、爱立信、诺基亚、华为、中兴等明确表态支持LTE-Advanced。802.16m也获得部分芯片、网络产品制造企业如英特尔、思科等的联合推荐。 n国际电信联盟确定LTE-Advanced和802.16m为4G国际标准候选技术。工信部表示，这必将对未来4G国际标准和产业发展产生重大影响。 n根据工作计划，国际电信联盟下一步将对两种候选技术进行分析评估和试验验证，并于2010年10月最终决定4G国际标准。 4G技术结构图（四）4G技术对我们生活的影响通信速度更快网络频谱更宽兼容性更加平滑智能性更高提供各种增殖服务实现更高质量的多媒体通信通信费用更便宜
