4G移動通信技術發展與關鍵核心技術研究

【摘要】2012年1月18日，LTE-Advanced和Wireless MAN-Advanced（802.16m） 技術規范被國際電信聯盟確立為4G國際標準，由中國主導制定的TD-LTE-Advanced包含其中，這是我國通信事業的一大里程碑。本文主要介紹4G通信技術的發展歷程，并對4G移動通信系統的網絡結構和關鍵核心技術進行研究。

【關鍵詞】 4G LTE OFDM

2012年1月18日，我國具有自主知識產權的通信標準TD-LTE正式成為國際標準，標志著我國通信事業實現了與國際的接軌和同步發展。之前我國通信產業發展相對世界發達國家而言一直處于相對落后的地位，為了改變這種不利的局面，我國在3G發展初期就積極參與4G國際標準的制定，對下一代通信技術進行了前瞻性的研究，逐步建立和形成了自主的移動通信標準體系。2013年12月4日，工業和信息化部向中國移動、中國電信、中國聯通正式發放了第四代移動通信業務牌照，標志著中國通信事業正式進入了4G時代。

一、4G移動通信技術簡介

4G是第四代移動通信的簡稱，通常被用來描述相對于3G的下一代通信網絡。實際上，4G在開始階段也是由眾多自主技術提供商和電信運營商合力推出的，技術和效果也參差不齊。從2009年初開始，國際電信聯盟（ITU）在全世界范圍內征集IMT-Advanced（俗稱4G）候選技術。截止2009年10月，共計征集到了六個候選技術，分別來自于北美標準化組織IEEE的802.16m、日本3GPP的FDD-LTE- Advanced、韓國（基于802.16m）和中國（TD-LTE- Advanced）、歐洲標準化組織3GPP（FDD-LTE- Advanced）。ITU在收到候選技術后，組織世界各國和國際組織進行了技術評估。2010年10月份，在中國重慶，ITU-R（國際電信聯盟無線電通信組）下屬的WP5D工作組最終確定了 IMT-Advanced的兩大關鍵技術，即LTE- Advanced和802.16m技術。我國提交的候選技術作為LTE- Advanced的一個組成部分也包含其中。

4G最大的技術特點就是具有更高的無線下載和上傳速度，可以對無線數據服務進行更好的支持，讓移動用戶能夠更快的訪問無線互聯網。4G技術支持100Mbps-150Mbps的下行網絡帶寬，也就意味著用戶可以體驗到最大12.5MB/S-18.75MB/S的下行速度，這是當前國內主流中國移動3G（TD-SCDMA）2.8 Mbps的35倍，中國聯通3G（WCDMA）7.2Mbps的14倍。因此4G技術可提供更高質量、高帶寬和高速速的網絡服務與應用選擇。

二、4G移動通信系統網絡結構和關鍵技術核心OFDM

4G移動通信系統網絡結構一般可分為三層，分別為物理網絡層、中間環境層和應用網絡層。物理網絡層由無線和核心網的結合格式構成，主要提供接入和提供接入和路由選擇功能；中間環境層主要完成QoS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，可以提供無縫高速數據率的無線服務。

第四代移動通信系統的關鍵技術包括OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用）、SDMA（Space Division Multiple Access， 空分復用接入）、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出技術）、SDR（Software Defined Radio，軟件無線電）、MUD（Multiple User Detection，多用戶檢測技術）、IPv6等。而正交頻分復用（OFDM）為其關鍵技術核心。

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是正交頻分復用的簡稱，是在無線環境下的高速傳輸技術。這種技術能夠將信道劃分中許多的正交子信道，每個子信道使用一個子載波調制，各子載波并行傳輸。總的信道具有頻率選擇性，但每個子信道相對平坦，可以在子信道上進行窄帶傳輸，信號帶寬小于信道帶寬。該技術的主要優點是能夠顯著提高頻譜的利用率，再加上該技術可以消除或減小小信號波形間的干擾，因此具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供無線數據技術質量更高（速率高、時延小）的服務和更好的性能價格比，使網絡結構高度可擴展。

三、結語

4G移動通信技術的發展，更好的實現了人與互聯網、移動終端的互聯，逐步改變和滿足了用戶的上網模式和對網絡的需求。隨著科技的進步，4G本身也必將不斷的演進和完善，向著第五代移動通信技術發展。

作者簡介：虞滄，男，1981年12月生，湖北浠水人，武漢理工大學信息工程本科、電子與通信工程碩士。現任武漢職業技術學院講師，長期從事通信工程方向的教學和研究

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