移动通信4G技术

移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技术的发展，特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展，移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来，移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。现在用的大多是第二代、第三代技术，但已发展了第四代技术，并且5G技术已有设想，大家都在翘首以盼。

第四代移动通信系统（4G）标准比第三代具有更多的功能。移动通信4G技术能突破任何时间与空间的限制顺利地接入通信网络；用户可以自由选择通信业务、应用以及网络；4G技术还能帮助用户实现各种业务的综合性服务；移动通信4G技术能很好地适应其他网络、系统以及体系，实现物联网业务。总之，在未来移动通信4G技术将会成为一种多功能、高速率、高便捷的通信技术。

由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估，第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s，最高可以达到100Mbit/s。要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度，通信运营商必须在3G通信网络的基础上对其进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G网络的20倍。

第四代移动通信优越性

１智能性能更高

第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，更重要的是4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如，4G手机将能根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机的主人。 2兼容性能更平滑

要使4G通信尽快地被人们接受，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G、3G平稳过渡等特点。 3实现更高质量的多媒体通信

4G通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频的信道传送出去，为此4G也称为“多媒体移动通信”。 4通信费用更加便宜

由于4G通信不仅解决了与3G的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端通信技术，因此，相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易、迅速得多。同时在建设4G通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运营成本。

第四代移动通信系统中的关键技术

１OFDM正交频分复用技术

OFDM正交频分复用技术的基本思想是将高速串行的数据码流变换成N（通常取偶数）路并行的低速数据流，再将这N路低速数据流分别调制到等频间隔的一组总数为N的子载波上，并且这组子载波要满足下交的条件。OFDM技术的优点是可以通地添加循环前缀来减小或消除码间干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。OFDM的主要缺点是功率效率不高，对频偏和相位噪声比较敏感。 ２MIMO技术

MIMO（多进多出）是未来移动通信的关键技术。MIMO技术主要有两种表现形式，即空间复用和空时编码。这两种形式在WiMAX协议中都得到了应用。WiMAX相关协议还给出了同时使用空间复用和空时编码的形式。支持MIMO是协议中的一种可选方案，结合自适应天线阵（AAS）和MIMO技术，能显著提高系统的容量和频谱利用率，可以大大提高覆盖范围并增强应对快衰落的能力，使得在不同环境下能够获得最佳的传播性能。

３软件无线电技术

软件无线电是美国MTLTRE公司于1992年明确提出的，其基本思想是将标 准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统，所有体制和标准的更新，以及不同体制之间的兼营，都可以通过适当的软件来完成。软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器，并尽可能多地用软件来定义无线功能，各种功能和信号处理都尽可能用软件实现。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、信源编码软件、信道纠错编码软件、调制解调算法软件等。软件无线电使得系统具有灵活性和适应性，能够适应不同的网络和空中接口。软件无线电技术能支持采用不同空中接口的多模式手机和基站，能实现各种应用的可变QoS。 ４智能天线技术

智能天线（SA）原名自适应天线阵列，由多个天线单元组成，每个天线后面接一个加权器，经过加权器处理以后的信号，最后用相加器进行合并。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。 ５高性能的接收机

4G移动通信系统对接收机提出了很高的要求。Shannon定理给出了在带宽为BW的信道中实现容量为C的可靠传输所需要的最小SNR。按照Shannon定理，可以计算出，对于3G系统如果信道带宽为5MHz，数据速率为2Mb/s，所需的SNR为l.2dB；而对于4G系统，要在5MHz的带宽上传输20Mb/s的数据，则所需要 的SNR为12dB。可见对于4G系统，由于速率很高，对接收机的性能要求也要高得多。 ６全IP技术

4G移动通信系统应该是一个全IP的网络，全IP网络节约成本，提高可扩展性，灵活性，并使网络运行更有效率，可支持IPv6，解决IP地址不足并能实现移动

IP。同已有的移动网络相比具有根本性的优点，即：可以实现不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。 ７多用户检测技术

多用户检测是WCDMA通信系统中抗干扰的关键技术。在实际的CDMA通信系统中，各个用户信号之间存在一定的相关性，这就是多址干扰存在的根源。由个别用户产生的多址干扰固然很小，可是随着用户数的增加或信号功率的增大，多址干扰就成为WCDMA通信系统的一个主要干扰。传统的检测技术完全按照经典直接序列扩频理论对每个用户的信号分别进行扩频码匹配处理，因而抗多址干扰能力较差；多用户检测技术在传统检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号信息对单个用户的信号进行检测，从而具有优良的抗干扰性能，解决了远近效应问题，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。随着多用户检测技术的不断发展，各种高性能又不是特别复杂的多用户检测器算法不断提出，在4G实际系统中采用多用户检测技术将是切实可行的。 ８切换技术

MDHO（宏分集切换）和F基站S（快速基站切换）。移动台可以通过当前的服务基站广播的消息获得相邻小区的信息，或者通过请求分配扫描间隔或者是睡眠间隔来对邻近的基站进行扫描和测距的方式获得相邻小区信息，对其评估，寻找潜在的目标小区。切换既可以由终端决策发起也可以由基站决策发起。在进行快速基站切换（F基站S）时，终端只与Anchor基站进行通信；所谓快速是指不用执行HO过程中的步骤就可以完成从一个Anchor基站到另一个Anchor基站的切换。支持F基站S对于终端和基站来说是可选的。进行宏分集切换（MDHO）时，终端可以同时在多个基站之间发送和接收数据，这样可以获得分集合并增益以改善信号质量。是否支持MDHO对于终端和基站来说是可选的。

4G网络对现代生活的影响

1可能取代有线电视

4G网络能够直接通过网络信号与各大电视节目进行链接，此趋势目前已经 存在。

2刺激视频网站的发展

4G网络技术的运用，使得视频网站的发展更加快速。3G时代，人们能够容易获得相关文字资讯，到了4G时代，预计视频节目也能够较容易的进行观看，故4G网络的推广能够刺激视频网站的发展。 3加快在线教育的发展

由于使用4G网络技术能够容易的进行网络视频浏览，故可能促进未来网络在线教育的发展。实际上，目前百度、阿里、腾讯三大网络公司早早就布置好了在线教育。 4再度冲击纸质媒体

4G网络技术的运用将会对传统纸质媒体形成冲击，报纸印刷将可能慢慢退出市场，新时代电子化、数字化在屏幕媒体中得到广泛运用，人们更喜欢声音及视频共现的平面媒体，正如我们现在已经渐渐不喜欢打印照片了。 5推动汽车智能化产业发展

随着时代的进步，汽车已经不仅仅只是为了满足代步要求，联网汽车将可能会成为未来智能汽车的新品种。联网汽车主要包括三个方面，分别为内网、车际网和车载移动互联网。通过联网，未来智能汽车还可能实现无人驾驶。 6远程医疗等大众服务将可能出现

4G网络技术的普及与应用，极可能在未来实现远程医疗等大众服务。例如在公安部门、消防部门及医疗机构内使用4G网络技术，广大市民能够更快捷地 获得应急援助及医疗。

7导航技术将会得到更广泛的运用

目前，各大导航产品已经深受广大使用者的欢迎，也刺激了智能手机的发

展，随着目前4G网络的速率大幅度的提升，导航类产品开发商已经开始研究“真实化”的概念，即通过手机拍照功能便能够实现手机可视化数据的获取及定位信息，这种技术将可能能够普遍运用在车载系统、GPS系统中。 8促进手机游戏产业急剧发展

手机游戏一直都受到广大游戏爱好者青睐，４G网络技术的运用将极大促进更多智能手机游戏及社交游戏的发展。此类游戏大多需要联网活动，它们需要顺 畅的网络支持，4G网络技术正好能够满足这点，从而让广大游戏玩家们获得全新体验，享受到画面更优质、更刺激的网络游戏体验。

但是，目前4G网络技术的发展尚存在一些问题，基站附近客户时常投诉手机信号不良甚至搜不到信号。造成这一原因是因为附近居民担心基站存在辐射，故时常出现蓄意破坏基站甚至强行拆除基站的行为。而进入4G时代，该问题可能会表现的更加严重，这是因为参考目前的频率划分，4G网络的频率的传输性较之2G和3G网络均表现偏弱，这表示将来必须建立更多的基站，而基站的建立需要花费大量的资金。由于此类问题的存在，毫无疑问将限制了4G网络技术的发展，阻碍其顺利的推广，可能短期内难以全国普及，只能做到局部覆盖及使用。故笔者建议，在未来的4G网络技术发展过程中，我们应该寻求技术上更多的突破，改善4G网络技术传输性较差的问题，同时，基站建立过程必须寻求政府部门的大力支持，对基站附近居民进行相关教育，消除其对基站建立可能带来影响的疑虑，对蓄意破坏及强行拆除基站的行为必须严惩。此外，4G网络的应用虽然解决了网络速率上的问题，但同时也增加了数据流量的消耗，这势必造成流量费用的增加。故笔者建议，在4G网络的推广过程中，应当要降低流量费用的收取，或者采用优惠套餐形式，按月进行流量费收取，否则人们在高昂的流量费面前可能会选择少用甚至不用，那么4G网络也就失去了意义。 现在，4G网络技术已经开始了逐步推广阶段，未来的运营商必须采用分层次的商业模式，首先确保低层次的需求，在发展4G网络的过程中，2G、3G也要一起共同发展，并且不断寻求更多符合4G发展的商业模式，增加更多个性化服务，降低资费的收取。只有这样，4G商业模式才能稳步运营，我们的生活方式也会因此变得更加精彩。