一、4G技術與進展現狀

   （一）4G技術

　　4G是指第四代移動通信技術，是多種無線技術的綜合系統，融合了現有的3G 的增強型技術，集3G網絡技術和無線LAN 系統為一體。它可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶網絡中提供無線服務，可以在任何地方寬帶接入互聯網提供定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能。

    4G主要是以正交頻分復用（OFDM）為核心技術。它的主要原理是：待傳輸的高速串行數據經傳并變換，變成在子信道上并行傳輸的低速數據流，再用相互正交的載波進行調制，然后疊加一起發送，接收端用相干載波進行相干接受，再經并串變換恢復為原高速數據。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。

   （二）4G技術進展現狀

    目前，世界各國都積極開展了4G的研究，大致呈現以下特點：一是政府在4G技術研發中的投入力度不斷加大。二是運營商正以主體身份推進4G 技術商業化運作。三是技術標準是各國4G技術競爭的焦點。四是研究論壇成為引領4G研發的重要風向標。

    國內發展4G技術及產業大致取得以下進展：一方面，啟動實施了一批重大計劃。我國在2001年啟動了面向后三代/四代(B3G/4G)的移動通信發展研究計劃--未來通用無線環境研究計劃(簡稱Future 計劃)，重點突破新一代移動通信系統關鍵技術，取得了系列重要成果并累計培養了近千名移動通信研發人才，顯著增強了我國移動通信可持續發展能力。另一方面，涌現出一批具有研發和商業化基礎的企業。在政府的積極推動下，中國移動、大唐、中興、華為、普天等國內企業在4G技術的研發和商業化中均取得一定的進展。

    二、4G網絡發展的關鍵技術

   （一）OFDM 技術

    OFDM 技術是LTE 系統的技術基礎與主要特點，OFDM 系統參數設定對整個系統的性能會產生決定性的影響，其中載波間隔又是OFDM 系統的最基本參數，經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 個子載波寬度，數據到資源塊的映射方式可采用集中(localized)方式或離散(distributed)方式。循環前綴Cyclic Prefix(CP)的長度決定了OFDM 系統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，但系統開銷也會相應增加，導致數據傳輸能力下降。為了達到小區半徑100Km 的覆蓋要求，LTE 系統采用長短兩套循環前綴方案，根據具體場景進行選擇：短CP方案為基本選項，長CP方案用于支持LTE 大范圍小區覆蓋和多小區廣播業務。

   （二）MIMO 技術

    MIMO 作為提高系統輸率的最主要手段，也受到了各方代表的廣泛關注。LTE 已確定MIMO 天線個數的基本配置是下行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干擾抑制技術來改善小區邊緣的數據速率和系統容量。下行方向MIMO 方案相對較多，根據2006年3月雅典會議報告，LTE，MIMO 下行方案可分為兩大類：發射分集和空間復用兩大類。目前，考慮采用的發射分集方案包括塊狀編碼傳送分集(STBC，SFBC)，時間(頻率)轉換發射分集(TSTD，FSTD)，包括循環延遲分集(CDD)在內的延遲分集(作為廣播信道的基本方案)，基于預編碼向量選擇的預編碼技術。其中預編碼技術已被確定為多用戶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。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發信機來實現射頻信號的接收和發射。同時通過基帶數字信號處理器，對各個天線鏈路上接收到的信號按一定算法進行合并，實現上行波束賦形。目前智能天線的工作方式主要有兩種：全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。

    (1)自適應天線陣

    自適應天線陣是一個由天線陣和實時自適直信號接收處理器所組成的一個閉環反饋控制系統，它用反饋控制方法自動調準天線陣的方向圖，使它在干擾方向形成零陷。將干擾信號抵消，主要用于數字通信系統。

    (2)波束轉換天線

    波束轉換天線具有有限數目的、固定的、預定義的方向圖，通過陣列天線技術在同一信道中利用多個波束同時給多個用戶發送不同的信號，它從幾個預定義的、固定波束中選擇其一，檢測信號強度。當移動臺越過扇區時，從一個波束切換到另一個波束，主要用于模擬通信系統。

   （四）全IP技術

    4G移動通信系統將是一個全IP的網絡，能滿足高流量等級和不斷變化的需求以適應當前通信應用和服務在數據速率和帶寬方面更多的要求，真正實現語音和數據業務融合。全IP網絡是一個普遍基于IP的網絡，這種融合會是一個長期演進的過程。3GPP 系統的基本能力包括網絡控制、傳輸（接入系統內部和接入系統之間）、移動性管理，都會基于IP技術來提供。為了實現移動IP，將無線語音和無線數據綜合到一個技術平臺即IP協議上傳輸。提高可擴展性。全IP網絡可以實現不同網絡間的無縫互聯，使網絡運行更有效率。

    三、4G網絡技術的發展趨勢與應用前景

   （一）4G的發展趨勢

    從4G的發展前景看，OFDM 和智能天線等核心技術外還包含一些相關技術， (1)交互干擾抑制和多用戶識別：待開發的交互干擾抑制和多用戶識別技術應成為 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電話系統，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，大大減少網絡基礎設施的部署，確保服務質量。 (2)無線接入網(RAN)：4G系統高速度,大容量,低比特成本。

   （二）4G的應用前景

    新技術的引用和效能的提高，將為4G帶來更為廣闊的應用領域和市場。

    1.4G在智能手機中的應用

    利用4G可在語音通話的同時雙向傳遞資料、圖畫、影像。4G手機可根據環境、時間以及其他設定的因素來適時地提醒手機的主人此時該做什么或不該做什么事。4G手機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。使人們可以根據這些信息來進行在線購買電影票，可以在4G手機上根據自己需要直接購買車票、機票。

    2.4G在射頻測量技術中的應用

    射頻測量技術包括射頻信號源、射頻功率計、射頻頻譜或射頻信號分析儀、網絡分析儀等。隨著射頻技術的發展，對于射頻測量提出更快速度，更高精度的要求。4G 網絡擁有的高頻譜帶寬，可在很大程度上滿足射頻測量的需求。

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本文標題：4G網絡發展的關鍵技術及前景探討

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