【资料名称】：4G 通信技术的创新与发展

【资料作者】：谢景贤

【资料日期】：201204

【资料语言】：中文

【资料格式】：PDF

【资料目录和简介】：

1 4G 通信技术概述
所谓4 G，一般是业界人士对第四代移动通信的通俗称呼，
而国际上的官方叫法是IMT—Advanced。较之于3G 通信技
术，4G通信技术有一个非常明显的特点，即4 G通信技术可以
有效地引入高质量的视频通信。从实践来看，这一先进技术
已被应用在很多的领域。就信息数据的传输速率来说，这已
经有了很大的提高。比如，通过韩国的三星电子所演示的4 G
通信技术可知，4G通信技术基本上可以实现静止状态以1Gbps
流量、移动过程中以100Mbps流量的传输速率，连续地传输数
据。目前来看，就4G 的应用现状及其功能而言，同样也进行
了新的创新和扩展。韩国的三星电子所演示的4G 通信技术
中，同时也使用了宽带、直播论坛以及视频通话等示范服务，
但4G技术所传输的图画影像最为清晰，并且不存在停顿和抖
动的现象。4G 通信设备可以随意固定在不同的位置，甚至可
以在无平台或者跨越不同的频带网络之中提供较高水准的无
线服务，它可以在任何的地方使用宽带接入互联网，能够提供
定时定位、数据采集以及远程控制等各种功能。总而言之，4G
通信技术可以为我们提供更加完美的无线新世界，并将我们
的工作和生活引向一个更为广阔的天地。
2 4G 通信关键技术
虽然4G通信技术的应用范围在不断地扩展，但目前我国
的4G 通信系统仍处在研究起步阶段，大有网络融合之势。目
前的4G通信系统中，最常用到的关键技术有正交频分复用技
术（OFDM）、智能天线、软件无线电、基于IP 的核心网以及
MIMO 等几种，分别阐释如下：
（1）正交频分复用技术（OFMD）。OFDM（即Orthogonal
Frequency Div ision Multiplexing），它是第四代移动通信的核
心技术，该技术属于多载波调制技术，即MCM中的一种，主要
机理是将原来的信道分成若干个正交子信道，并将高速的数
据信号转换为并行的低速子数据流，而调制在这些子信道上
传输。正交频分复用技术（OFMD）的优点是比串行系统的频
谱效率高、抗老化能力强、适合高速的数据传输以及抗码间干
扰能力比较强。
（2）智能天线技术。智能天线，也经常被称作自适应阵列
天线，它是由天线阵、波束形成算法以及波束形成网络三部分
共同构成。智能天线通过满足某准则的算法调节各阵元信号
的加权幅度与相位，并在此基础上来调节天线的阵列方向图
形，从而达到增强信号、抑制干扰信号之目的。从功能上来看，
智能天线具有抗干扰、自动跟踪以及数字波束的调节等功能，
被广泛认为是解决信号频率资源匮乏、提高通信速率、提升系
统容量以及确保通信品质的有效途径。
（3）软件无线电技术。软件无线电可以将不同类型和形
式的通信技术有机地联系起来，该技术的基本机理是将模拟信
号数字化过程接近天线，也就是将D/A 和A/D 转换器尽可能
靠近RF 的前端，并利用DSP 技术分离信道、调制解调，并进行
信道编译码工作。从实践来看，SDR 建立了一个可以同时运行
多种软件系统的弹性软硬体平台，并实现了多模式、多通路以
及多层次的无线通信，有效地实现了不同系统与平台之间的相
互兼容，由此可见，它是实现无疆界网路先进技术平台。
（4）基于IP 的核心网。4 G 核心网主要是基于IP 的网络，
它可以有效地实现各种网络之间的无缝链接。通常情况下，
核心网是独立于具体无线接入方案的，它能提供端至端的IP
业务，可以与现有的核心网与PSTN 实现兼容。4G 核心网的
结构非常开放，允许不同的接口接入该核心网；核心网可以将
业务、传输和控制等作业分开完成。采用IP 之后，无线接入的
方式核心网络之间的协议以及链路层之间是分离独立的。由
于IP 可与多种接入协议有效地兼容，因此在进行核心网络设
计时就存在着很大的随意性和灵活性，根本不需要对无线接
入的方式与协议过多考虑。
（5）MIMO 技术。MI MO（即Multiple Input Multiple Out
put）技术，主要采用的是在发射端与接收端设置多个发射天线
与接收天线，通过发送天线与接收天线之间的相互结合，改善用
户通信质量、提高通信效率。MIMO 信道可以大幅度地提高无
线信道的容量，在不增加天线发送功率与带宽的情况下，可以实
现频谱利用率的成倍提高。从实质上来讲，MIMO 技术主要是
为系统提供了空间分集增益与空间复用增益。空间复用技术，
主要是用来提高信道的容量，而空间分集则是用来提高信道可
靠程度，并降低信道的误码率。因此，MIMO 技术的核心在于
能够将原来传统通信系统之中所存在的多径衰落影响因素，变
成对用户通信性能有益的增强因素，并有效地利用可能存在的
多径传播和随机衰落来成倍地提高信息的传输速率。