淺談第四代移動通信技術

秦 洪

（四川化工職業技術學院，四川 瀘州 646005）

淺談第四代移動通信技術

秦 洪

（四川化工職業技術學院，四川 瀘州 646005）

文章簡要介紹了移動通信技術發展歷程，重點對第四代移動通信系統（4G）的概念及特點、相關技術、面臨挑戰等方面進行了簡要分析，并提出4G技術發展的幾點思考。

淺談；4G；OFDM技術

國際電信聯盟（ITU）已開始研究制定4G系統標準，并已達成共識：把移動通信系統同其他系統（如無限局域網，WLAN）結合起來。4G系統應體現移動與無線接入網及IP網絡不斷融合的發展趨勢。

1 移動通信的發展歷程

（1）第一代——模擬移動通信技術（1G）。

（2）第二代——數字移動通信技術（2G）。

（3）第三代——多媒體移動通信技術（3G）。

雖然3G傳輸率快，仍無法滿足多媒體的通信需求。4G希望能提供更大的頻寬需求，滿足 3G尚不能達到的在覆蓋、質量、造價上支持的高速數據和高分辨率多媒體服務的需要。

2 第四代移動通信技術

2.1 4G通信技術面臨的挑戰

要順利地把 4G系統投入應用，會遇到技術和市場等多方面的挑戰。

2.1.1 標準難以統一

3G手機用戶在全球范圍都可以進行移動通信，但是由于沒有統一的國際標準，各種移動通信系統彼此互不兼容，給手機用戶帶來諸多不變。因此，4G系統必須首先解決通信制式等需要全球統一的標準問題，而世界各大通信廠商對此爭論不休。

2.1.2 技術難以實現

4G系統所運用的各種核心技術還不完善，而這些技術的逐步完善是一個長期的過程。例如，核心網的移動 IP技術，對于第四代移動通信系統而言，移動 IP技術缺乏實時位置管理和快速切換機制的支持。另外移動IP環境下的QoS所使用的綜合業務、RSVP技術和區別型業務技術也是有待解決的重要問題之一。

2.1.3 容量受到限制

4G通信的傳輸速度將會得到很大提升，從理論上說能達到100 Mb/s的寬帶速率，比目前手機信息傳輸速率10 kb/s要快1萬多倍，但手機的速度將受到通信系統容量的限制，如系統容量有限，手機用戶越多，速度就越慢。據有關行家分析，4G手機將很難達到其理論速度。

2.1.4 市場難以消化

現在覆蓋全球的 3G網路已經基本建成，全球正在消化吸收3G，對于4G的接受還需要一個逐步過渡的過程。在過渡過程中，如 4G通信因為系統或終端的短缺而導致延遲的話，那么以后的新技術隨時都有可能威脅到4G技術。

2.2 4G的特點

4G可稱為寬帶接入和分布網絡，具有非對稱的超過2 Mb/s的數據傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網、移動寬帶系統和交互式廣播網絡。4G可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網絡中提供無線服務，可以在任何地方用寬帶接入互聯網（包括衛星通信和平流層通信），能夠提供定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能。4G具有以下特點：①通信速度更快；②網絡頻譜更寬；③多種業務的完整融合；④智能性能更高；⑤兼容性能更平滑；⑥實現更高質量的多媒體通信；⑦通信費用更加便宜。因此，相對其他技術來說，4G通信部署起來就容易、迅速得多。

2.3 4G中的關鍵技術

2.3.1 正交多任務分頻（OFDM）調制技術

未來無線多媒體業務既要數據傳輸速率高，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，大大消除信號波形間的干擾。

2.3.2 軟件無線電技術

在 4G移動通信系統中，軟件將會變得非常繁雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技術，將其作為從2G向3G和4G的橋梁。軟件無線電技術能夠將模擬信號的數字化過程盡可能地接近天線，即將A/D和D/A轉換器盡可能地靠近RF前端，利用DSP進行信道分離、調制解調和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺，在平臺上運行各種軟件系統，以實現多通路、多層次和多模式的無線通信。因此，應用軟件無線電技術，一個移動終端就可以實現在不同系統和平臺之間暢通無阻的使用。

2.3.3 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，能滿足數據中心、移動IP網絡的性能要求。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。

2.3.4 MIMO技術

多輸入多輸出技術（MIMO）是指在基站和移動終端都有多個天線。MIMO技術為系統提供空間復用增益和空間分集增益?？臻g復用是在接收端和發射端使用多副天線，充分利用空間傳播中的多徑分量，在同一頻帶上使用多個子信道發射信號，使容量隨天線數量的增加而線性增加。MIMO技術可提供很高的頻譜利用率，且其空間分集可顯著改善無線信道的性能，提高無線系統的容量及覆蓋范圍。

3 對4G移動技術發展的幾點看法

為了搶占 4G時代的發展機遇，促進中國產業發展，提出以下建議：

3.1 圍繞終端芯片設計及解決方案盡快推進產業化

中國應該積極吸引國內外知名企業，以終端芯片設計、解決方案為重點，加快推進產業化，并推動包括網絡設備制造、整機制造、測試儀器等主要環節在內的 4G產業鏈的形成，走創新集群發展道路，以盡快打造優勢產業，搶占國際市場。

3.2 進一步推進4G基礎網絡建設

基礎網絡建設是 4G應用開發及產業發展的基本條件。中國的通信網絡建設有較好的基礎，為推動 4G應用技術開發和產業發展奠定了基礎。建議以現有網絡，加快研究制定 4G基礎網絡建設規劃，為中國 4G商業化進程的快速推進做好充分準備。

3.3 大力發展4G應用軟件產業

當前，一批跨國企業在 4G相關技術掌握和網絡設備的制造方面已搶占先機，深圳華為、中興等企業也在基礎網絡設備制造及相關技術領域與國際同步。中國應以應用為導向，大力開展 4G應用技術開發，以重點軟件產業園區為依托，大力支持4G應用軟件開發產業發展，爭取在應用領域的研究方面搶得先機。

4 結束語

目前，4G移動通信處于研究開發階段，具體的設備和技術還沒有完全成型，后續的軟件開發還沒有啟動，這都會給 4G的發展帶來諸多難題，有待人們深入研究。

1 唐 興.移動通信技術的歷史及發展趨勢［J］.江西通信科技，2008（2）

2 楊 娟等.4G中的新技術及其與3G的比較［J］.信息技術，2004（6）

3 李顯文.第四代移動通信系統的研究難點［M］.北京：中國通信學會，2004

4 胡文昌.淺談關于移動通信發展趨勢［J］.中國集體經濟，2008（12）

Discussion on the Fourth-generation Mobile Communication Technology

Qin Hong

This paper simply describes the development process of mobile communication technology, briefly analyzes the concept,characteristics, related technologies, challenges, etc.of the fourth－generation mobile communication system（4G）, and reflects on the development of 4G technology.

discussion; 4G; OFDM technology

TN929.5

A

1000－8136（2011）03－0152－02