一、4G技術(shù)與進(jìn)展現(xiàn)狀

   （一）4G技術(shù)

　　4G是指第四代移動(dòng)通信技術(shù)，是多種無線技術(shù)的綜合系統(tǒng)，融合了現(xiàn)有的3G 的增強(qiáng)型技術(shù)，集3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線LAN 系統(tǒng)為一體。它可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶網(wǎng)絡(luò)中提供無線服務(wù)，可以在任何地方寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)提供定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。

    4G主要是以正交頻分復(fù)用（OFDM）為核心技術(shù)。它的主要原理是：待傳輸?shù)母咚俅�行�?shù)據(jù)經(jīng)傳并變換，變成在子信道上并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)流，再用相互正交的載波進(jìn)行調(diào)制，然后疊加一起發(fā)送，接收端用相干載波進(jìn)行相干接受，再經(jīng)并串變換恢復(fù)為原高速數(shù)據(jù)。它具有良好的抗噪聲性能和抗多徑干擾的能力，抗衰弱能力強(qiáng)。

   （二）4G技術(shù)進(jìn)展現(xiàn)狀

    目前，世界各國都積極開展了4G的研究，大致呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：一是政府在4G技術(shù)研發(fā)中的投入力度不斷加大。二是運(yùn)營商正以主體身份推進(jìn)4G 技術(shù)商業(yè)化運(yùn)作。三是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是各國4G技術(shù)競爭的焦點(diǎn)。四是研究論壇成為引領(lǐng)4G研發(fā)的重要風(fēng)向標(biāo)。

    國內(nèi)發(fā)展4G技術(shù)及產(chǎn)業(yè)大致取得以下進(jìn)展：一方面，啟動(dòng)實(shí)施了一批重大計(jì)劃。我國在2001年啟動(dòng)了面向后三代/四代(B3G/4G)的移動(dòng)通信發(fā)展研究計(jì)劃--未來通用無線環(huán)境研究計(jì)劃(簡稱Future 計(jì)劃)，重點(diǎn)突破新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，取得了系列重要成果并累計(jì)培養(yǎng)了近千名移動(dòng)通信研發(fā)人才，顯著增強(qiáng)了我國移動(dòng)通信可持續(xù)發(fā)展能力。另一方面，涌現(xiàn)出一批具有研發(fā)和商業(yè)化基礎(chǔ)的企業(yè)。在政府的積極推動(dòng)下，中國移動(dòng)、大唐、中興、華為、普天等國內(nèi)企業(yè)在4G技術(shù)的研發(fā)和商業(yè)化中均取得一定的進(jìn)展。

    二、4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

   （一）OFDM 技術(shù)

    OFDM 技術(shù)是LTE 系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)與主要特點(diǎn)，OFDM 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定對整個(gè)系統(tǒng)的性能會(huì)產(chǎn)生決定性的影響，其中載波間隔又是OFDM 系統(tǒng)的最基本參數(shù)，經(jīng)過理論分析與仿真比較最終確定為15kHz。上下行的最小資源塊為375kHz，也就是25 個(gè)子載波寬度，數(shù)據(jù)到資源塊的映射方式可采用集中(localized)方式或離散(distributed)方式。循環(huán)前綴Cyclic Prefix(CP)的長度決定了OFDM 系統(tǒng)的抗多徑能力和覆蓋能力。長CP利于克服多徑干擾，支持大范圍覆蓋，但系統(tǒng)開銷也會(huì)相應(yīng)增加，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸能力下降。為了達(dá)到小區(qū)半徑100Km 的覆蓋要求，LTE 系統(tǒng)采用長短兩套循環(huán)前綴方案，根據(jù)具體場景進(jìn)行選擇：短CP方案為基本選項(xiàng)，長CP方案用于支持LTE 大范圍小區(qū)覆蓋和多小區(qū)廣播業(yè)務(wù)。

   （二）MIMO 技術(shù)

    MIMO 作為提高系統(tǒng)輸率的最主要手段，也受到了各方代表的廣泛關(guān)注。LTE 已確定MIMO 天線個(gè)數(shù)的基本配置是下行2×2、上行1×2，但也在考慮 4×4 的高階天線配置。另外，LTE 也正在考慮采用小區(qū)干擾抑制技術(shù)來改善小區(qū)邊緣的數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)容量。下行方向MIMO 方案相對較多，根據(jù)2006年3月雅典會(huì)議報(bào)告，LTE，MIMO 下行方案可分為兩大類：發(fā)射分集和空間復(fù)用兩大類。目前，考慮采用的發(fā)射分集方案包括塊狀編碼傳送分集(STBC，SFBC)，時(shí)間(頻率)轉(zhuǎn)換發(fā)射分集(TSTD，F(xiàn)STD)，包括循環(huán)延遲分集(CDD)在內(nèi)的延遲分集(作為廣播信道的基本方案)，基于預(yù)編碼向量選擇的預(yù)編碼技術(shù)。其中預(yù)編碼技術(shù)已被確定為多用戶MIMO 場景的傳送方案。

   （三）智能天線

    智能天線形成波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號，這種技術(shù)既能改善信號質(zhì)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(fā)信機(jī)來實(shí)現(xiàn)射頻信號的接收和發(fā)射。同時(shí)通過基帶數(shù)字信號處理器，對各個(gè)天線鏈路上接收到的信號按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)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(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。

    (1)自適應(yīng)天線陣

    自適應(yīng)天線陣是一個(gè)由天線陣和實(shí)時(shí)自適直信號接收處理器所組成的一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，它用反饋控制方法自動(dòng)調(diào)準(zhǔn)天線陣的方向圖，使它在干擾方向形成零陷。將干擾信號抵消，主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)。

    (2)波束轉(zhuǎn)換天線

    波束轉(zhuǎn)換天線具有有限數(shù)目的、固定的、預(yù)定義的方向圖，通過陣列天線技術(shù)在同一信道中利用多個(gè)波束同時(shí)給多個(gè)用戶發(fā)送不同的信號，它從幾個(gè)預(yù)定義的、固定波束中選擇其一，檢測信號強(qiáng)度。當(dāng)移動(dòng)臺越過扇區(qū)時(shí)，從一個(gè)波束切換到另一個(gè)波束，主要用于模擬通信系統(tǒng)。

   （四）全I(xiàn)P技術(shù)

    4G移動(dòng)通信系統(tǒng)將是一個(gè)全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，能滿足高流量等級和不斷變化的需求以適應(yīng)當(dāng)前通信應(yīng)用和服務(wù)在數(shù)據(jù)速率和帶寬方面更多的要求，真正實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合。全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)普遍基于IP的網(wǎng)絡(luò)，這種融合會(huì)是一個(gè)長期演進(jìn)的過程。3GPP 系統(tǒng)的基本能力包括網(wǎng)絡(luò)控制、傳輸（接入系統(tǒng)內(nèi)部和接入系統(tǒng)之間）、移動(dòng)性管理，都會(huì)基于IP技術(shù)來提供。為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)IP，將無線語音和無線數(shù)據(jù)綜合到一個(gè)技術(shù)平臺即IP協(xié)議上傳輸。提高可擴(kuò)展性。全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更有效率。

    三、4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢與應(yīng)用前景

   （一）4G的發(fā)展趨勢

    從4G的發(fā)展前景看，OFDM 和智能天線等核心技術(shù)外還包含一些相關(guān)技術(shù)， (1)交互干擾抑制和多用戶識別：待開發(fā)的交互干擾抑制和多用戶識別技術(shù)應(yīng)成為 4G的組成部分。它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動(dòng)電話系統(tǒng)，消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾，確保接收高質(zhì)量信號，這種組合將滿足更大用戶容量和覆蓋范圍，大大減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署，確保服務(wù)質(zhì)量。 (2)無線接入網(wǎng)(RAN)：4G系統(tǒng)高速度,大容量,低比特成本。

   （二）4G的應(yīng)用前景

    新技術(shù)的引用和效能的提高，將為4G帶來更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場。

    1.4G在智能手機(jī)中的應(yīng)用

    利用4G可在語音通話的同時(shí)雙向傳遞資料、圖畫、影像。4G手機(jī)可根據(jù)環(huán)境、時(shí)間以及其他設(shè)定的因素來適時(shí)地提醒手機(jī)的主人此時(shí)該做什么或不該做什么事。4G手機(jī)可以將電影院票房資料直接下載下來，包括售票情況、座位情況。使人們可以根據(jù)這些信息來進(jìn)行在線購買電影票，可以在4G手機(jī)上根據(jù)自己需要直接購買車票、機(jī)票。

    2.4G在射頻測量技術(shù)中的應(yīng)用

    射頻測量技術(shù)包括射頻信號源、射頻功率計(jì)、射頻頻譜或射頻信號分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。隨著射頻技術(shù)的發(fā)展，對于射頻測量提出更快速度，更高精度的要求。4G 網(wǎng)絡(luò)擁有的高頻譜帶寬，可在很大程度上滿足射頻測量的需求。

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本文標(biāo)題：4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)及前景探討

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