淺談第四代移動通信技術(shù)

秦 洪

（四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646005）

淺談第四代移動通信技術(shù)

秦 洪

（四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646005）

文章簡要介紹了移動通信技術(shù)發(fā)展歷程，重點(diǎn)對第四代移動通信系統(tǒng)（4G）的概念及特點(diǎn)、相關(guān)技術(shù)、面臨挑戰(zhàn)等方面進(jìn)行了簡要分析，并提出4G技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)思考。

淺談；4G；OFDM技術(shù)

國際電信聯(lián)盟（ITU）已開始研究制定4G系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，并已達(dá)成共識：把移動通信系統(tǒng)同其他系統(tǒng)（如無限局域網(wǎng)，WLAN）結(jié)合起來。4G系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)及IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢。

1 移動通信的發(fā)展歷程

（1）第一代——模擬移動通信技術(shù)（1G）。

（2）第二代——數(shù)字移動通信技術(shù)（2G）。

（3）第三代——多媒體移動通信技術(shù)（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(dá)到的在覆蓋、質(zhì)量、造價(jià)上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要。

2 第四代移動通信技術(shù)

2.1 4G通信技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

要順利地把 4G系統(tǒng)投入應(yīng)用，會遇到技術(shù)和市場等多方面的挑戰(zhàn)。

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一

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

2.1.2 技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)

4G系統(tǒng)所運(yùn)用的各種核心技術(shù)還不完善，而這些技術(shù)的逐步完善是一個長期的過程。例如，核心網(wǎng)的移動 IP技術(shù)，對于第四代移動通信系統(tǒng)而言，移動 IP技術(shù)缺乏實(shí)時(shí)位置管理和快速切換機(jī)制的支持。另外移動IP環(huán)境下的QoS所使用的綜合業(yè)務(wù)、RSVP技術(shù)和區(qū)別型業(yè)務(wù)技術(shù)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(dá)到100 Mb/s的寬帶速率，比目前手機(jī)信息傳輸速率10 kb/s要快1萬多倍，但手機(jī)的速度將受到通信系統(tǒng)容量的限制，如系統(tǒng)容量有限，手機(jī)用戶越多，速度就越慢。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)將很難達(dá)到其理論速度。

2.1.4 市場難以消化

現(xiàn)在覆蓋全球的 3G網(wǎng)路已經(jīng)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?yàn)橄到y(tǒng)或終端的短缺而導(dǎo)致延遲的話，那么以后的新技術(shù)隨時(shí)都有可能威脅到4G技術(shù)。

2.2 4G的特點(diǎn)

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

2.3 4G中的關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 正交多任務(wù)分頻（OFDM）調(diào)制技術(shù)

未來無線多媒體業(yè)務(wù)既要數(shù)據(jù)傳輸速率高，又要保證傳輸質(zhì)量，這就要求所采用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)既要有較高的信元速率，又要有較長的碼元周期，OFDM 技術(shù)正滿足這一需求。OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)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(jìn)行調(diào)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(jìn)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(shù)

在 4G移動通信系統(tǒng)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(shù)，將其作為從2G向3G和4G的橋梁。軟件無線電技術(shù)能夠?qū)⒛M信號的數(shù)字化過程盡可能地接近天線，即將A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近RF前端，利用DSP進(jìn)行信道分離、調(diào)制解調(diào)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(yùn)行各種軟件系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多通路、多層次和多模式的無線通信。因此，應(yīng)用軟件無線電技術(shù)，一個移動終端就可以實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)和平臺之間暢通無阻的使用。

2.3.3 智能天線技術(shù)

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，能滿足數(shù)據(jù)中心、移動IP網(wǎng)絡(luò)的性能要求。智能天線成形波束能在空間域內(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。

2.3.4 MIMO技術(shù)

多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）是指在基站和移動終端都有多個天線。MIMO技術(shù)為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益。空間復(fù)用是在接收端和發(fā)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(fā)射信號，使容量隨天線數(shù)量的增加而線性增加。MIMO技術(shù)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(tǒng)的容量及覆蓋范圍。

3 對4G移動技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)看法

為了搶占 4G時(shí)代的發(fā)展機(jī)遇，促進(jìn)中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提出以下建議：

3.1 圍繞終端芯片設(shè)計(jì)及解決方案盡快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化

中國應(yīng)該積極吸引國內(nèi)外知名企業(yè)，以終端芯片設(shè)計(jì)、解決方案為重點(diǎn)，加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，并推動包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造、整機(jī)制造、測試儀器等主要環(huán)節(jié)在內(nèi)的 4G產(chǎn)業(yè)鏈的形成，走創(chuàng)新集群發(fā)展道路，以盡快打造優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，搶占國際市場。

3.2 進(jìn)一步推進(jìn)4G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是 4G應(yīng)用開發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本條件。中國的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有較好的基礎(chǔ)，為推動 4G應(yīng)用技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。建議以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，加快研究制定 4G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃，為中國 4G商業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)做好充分準(zhǔn)備。

3.3 大力發(fā)展4G應(yīng)用軟件產(chǎn)業(yè)

當(dāng)前，一批跨國企業(yè)在 4G相關(guān)技術(shù)掌握和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的制造方面已搶占先機(jī)，深圳華為、中興等企業(yè)也在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域與國際同步。中國應(yīng)以應(yīng)用為導(dǎo)向，大力開展 4G應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，以重點(diǎn)軟件產(chǎn)業(yè)園區(qū)為依托，大力支持4G應(yīng)用軟件開發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，爭取在應(yīng)用領(lǐng)域的研究方面搶得先機(jī)。

4 結(jié)束語

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

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

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

3 李顯文.第四代移動通信系統(tǒng)的研究難點(diǎn)［M］.北京：中國通信學(xué)會，2004

4 胡文昌.淺談關(guān)于移動通信發(fā)展趨勢［J］.中國集體經(jīng)濟(jì)，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