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關鍵詞：4G概念移動通信關鍵技術
中圖分類號：TN929.5文獻標識碼：A 文章編號：
引言
根據國際電聯的工作安排，2009年將集中征集4G技術標準，2010年會推出第一個4G版本，并在2011年世界無線電通信大會上通過。4G預計2015年左右投入商用。4G技術的飛速發展，使得廣大用戶享受更新、更快捷、更豐富的通信生活成為可能。
4G概念通信技術特點
目前，業界專業人士對4G概念移動通信系統的共識主要有以下幾點：
a) 用戶可以在任何地點、任何時間以任何方式不受限地接入網絡中來；
b) 移動終端可以是任何類型的；
c) 用戶可以自由地選擇業務、應用和網絡；
d) 可以實現非常先進的移動電子商務；
e) 新的技術可以非常容易地被引入到系統和業務中來。
根據以上描述，未來的4G系統應具備以下的基本條件。
1.1具有很高的數據傳輸速率。對于大范圍高速移動用戶(250km/h)，數據速率為2 Mbit/s;對于中速移動用戶(60km/h)，數據速率為20 Mbbit/s;對于低速移動用戶(室內或步行者)，數據速率為100 Mbit/s。
1.2實現真正的無縫漫游。4G 移動通信系統實現全球統一的標準，能使各類媒體、通信主機及網絡之間進行“無縫連接”，真正實現一部手機在全球的任何地點都能進行通信。
1.3高度智能化的網絡。采用智能技術的4G 通信系統將是一個高度自治、自適應的網絡。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環境進行結合的正常發送與接收，有很強的智能性、適應性和靈活性。
1.4良好的覆蓋性能。4G 通信系統應具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸。對于室內環境，由于要提供高速傳輸，小區的半徑會更小。
1.5基于IP 的網絡。4G通信系統將會采用IPv6，IPv6將能在IP 網絡上實現話音和多媒體業務。
1.6實現不同QoS 的業務。4G 通信系統通過動態帶寬分配和調節發射功率來提供不同質量的業務。
2.4G網絡中的關鍵技術
4G系統針對各種不同業務的接人系統，通過多媒體接入連接到基于口的核心網中。基于IP技術的網絡結構使用戶可實現在3G、4G、WLAN及固定網間無縫漫游。4G網絡結構可分為三層：物理網絡層、中間環境層、應用網絡層。
(1)物理網絡層提供接入和路南選擇功能。
(2)中間環境層的功能有網絡服務質量映射、地址變換和完全性管理等。
(3)物理網絡層與中間環境層及其應用環境之間的接口是開放的，使發展和提供新的服務變得更容易，提供無縫高數據率的無線服務。并運行于多個頻帶，這一服務能自適應于多個無線標準及多模終端，跨越多個運營商和服務商，提供更大范圍服務。
據國際電信聯盟定義，4G技術是可為移動中的用戶提供100 Mb/S的數據傳輸、為靜止的用戶提供1Gb/S的數據傳輸的無線通訊技術，包含OFDM、智能天線(SA)與多人多出天線(MIMO)技術、軟件無線電技術(SDR)三大關鍵技術。
2.1OFDM
OFDM即正交頻分復用技術，實際上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多載波調制的一種。OFDM技術有很多優點：可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率；適合高速數據傳輸；抗衰落能力強；抗碼間干擾(ISI)能力強。抵抗光通信中的色散效應和偏振模色散。
2.2智能天線(SA)與多入多出天線(MIMO)技術
智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。智能天線成形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。
移動通信環境中的多徑傳播對通信的有效性與可靠性造成了嚴重的影響。而多輸入多輸出(M1MO)技術在通信鏈路兩端均使用多個天線，發端將信源輸出的串行碼流轉成多路并行子碼流，分別通過不同的發射天線陣元同頻、同時發送，接收方則利用多徑引起的多個接收天線上信號的不相關性從混合信號中分離估計出原始子碼流，這相當于頻帶資源重復利用，使頻譜利用率和鏈路可靠性極大的提高。
2.3軟件無線電技術(SDR)
軟件無線電(SDR)是將標準化、模塊化的硬件功能單元經一通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現各類無線電通信系統的一種開放式結構的技術。其中心思想是使寬帶模數轉換器(A/D)及數模轉換器(D/A)等先進的模塊盡可能地靠近射頻天線的要求。盡可能多地用軟件來定義無線功能。其軟件系統包括各類無線信令規則與處理軟件、信號流變換軟件、調制解調算法軟件、信道糾錯編碼軟件、信源編碼軟件等。軟件無線電技術主要涉及數字信號處理硬件(DSPH)、現場可編程器件(FPGA)、數字信號處理(DSP)等。
2.4基于IP的核心網
4G移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網絡，可以實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接人方案，能提供端到端的IP業務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種窄中接口接人核心網；同時核心網能把業務、控制和傳輸等分開。采用IP后，所采用的無線接入方式和協議與核心網絡(CN)協議、鏈路層是分離獨立的。在4G通信系統中將取代IPv4協議，主要采用全分組方式IPv6技術。
2.5IPv6技術
4G通信系統選擇了采用基于IP的全分組方式傳送數據流，因此IPv6技術將成為下一代網絡的核心協議。選擇IPv6 協議主要基于以下幾點考慮：
a) 巨大的地址空間。在一段可預見的時期內，它能夠為所有可以想像出的網絡設備提供一個全球惟一的地址。
b) 自動控制。IPv6還有另一個基本特性就是它支持無狀態和有狀態兩種地址自動配置方式。無狀態地址自動配置方式是獲得地址的關鍵。在這種方式下，需要配置地址的節點使用一種鄰居發現機制來獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后，它將用另一種即插即用的機制，在沒有任何人工干預的情況下，獲得一個全球惟一的路由地址。
c) 服務質量。服務質量(QoS)包含幾個方面的內容。從協議的角度看，IPv6與目前的IPv4具有相同的QoS，但是IPv6 能提供不同的服務。這些優點來自于IPv6 報頭中新增的字段“流標志”。有了這個20 位長的字段，在傳輸過程中，中國的各節點就可以識別和分開處理任何IP 地址流。盡管對這個流標志的準確應用還沒有制定出有關標準，但將來它無疑將用于基于服務級別的新計費系統。
d) 移動性。移動IPv6在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。每個移動設備設有一個固定的家鄉地址，這個地址與設備當前接入互聯網的位置無關。當設備在家鄉以外的地方使用時，通過一個轉交地址即可提供移動節點當前的位置信息。移動設備每次改變位置都要將它的轉交地址告訴給家鄉地址和它所對應的通信節點。
3.結束語
4G移動通信系統目前還只是一個基本概念，4G網絡的定義仍然還不明確，IEEE等標準化組織仍處于制定標準和規范的過程中。但是融合現有的各種無線接入技術的4G系統將成為一個無縫連接的統一系統，實現跨系統的全球漫游及業務的可攜帶性，是滿足未來市場需求的新一代的移動通信系統，它將幫助我們實現充滿個性化的通信夢想。
參考文獻
1.謝顯忠等.基于TDD的第四代移動通信技術[M].電子工業出版社,2005.
關鍵詞 4G技術 移動通信 電信
中圖分類號：TN916.2 文獻標識碼：A
0引言
由于采用不同頻段的不同業務環境，需要移動終端配置有相應不同的軟、硬件模塊，而3G移動終端目前尚不能實現多業務環境的不同配置。由于3G系統以上的局限性，目前，很多公司已經開始著手4G 概念通信系統的研究。本文主要介紹4G概念通信的技術特點以及可能采用的關鍵技術。
1 4G概念通信技術特點
目前，業界專業人士對4G概念移動通信系統的共識主要有以下幾點：
（1） 具有很高的數據傳輸速率。對于大范圍高速移動用戶（250km/h），數據速率為2 Mbit/s；對于中速移動用戶（60km/h），數據速率為20 Mbbit/s；對于低速移動用戶（室內或步行者），數據速率為100 Mbit/s。
（2） 實現真正的無縫漫游。4G 移動通信系統實現全球統一的標準，能使各類媒體、通信主機及網絡之間進行“無縫連接”，真正實現一部手機在全球的任何地點都能進行通信。
（3） 高度智能化的網絡。采用智能技術的4G 通信系統將是一個高度自治、自適應的網絡。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環境進行結合的正常發送與接收，有很強的智能性、適應性和靈活性。
（4） 良好的覆蓋性能。4G 通信系統應具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸。對于室內環境，由于要提供高速傳輸，小區的半徑會更小。
（5） 基于IP 的網絡。4G通信系統將會采用IPv6，IPv6將能在IP 網絡上實現話音和多媒體業務。
（6） 實現不同QoS 的業務。4G 通信系統通過動態帶寬分配和調節發射功率來提供不同質量的業務。
2 4G概念通信關鍵技術探討
（1）正交頻分復用（OFDM ）技術
第四代移動通信系統主要是以OFDM為核心技術。OFDM 技術實際上是多載波調制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。
OFDM技術之所以越來越受關注，是因為OFDM 有很多獨特的優點：
①頻譜利用率高，頻譜效率比串行系統高近一倍。OFDM信號的相鄰子載波相互重疊，其頻譜利用率可以接近Nyquist極限。
②抗衰落能力強。OFDM把用戶信息通過多個子載波傳輸，這樣在每個子載波上的信號時間就相應地比同速率的單載波系統上的信號時間長很多倍，從而使OFDM 對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力更強。
③適合高速數據傳輸。OFDM 自適應調制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調制方式。當信道條件好的時候，應采用效率高的調制方式；而當信道條件差的時候，則應采用抗干擾能力強的調制方式。再有，OFDM 加載算法的采用，使得系統可以把更多的數據集中放在條件好的信道上以高速率進行傳送。因此，OFDM 技術非常適合高速數據傳輸。
（2）智能天線技術
智能天線采用了空時多址（SDMA）的技術，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號進行區分，動態改變信號的覆蓋區域，將主波束對準用戶方向，旁瓣或零陷對準干擾信號方向，并能夠自動跟蹤用戶和監測環境變化，為每個用戶提供優質的上行鏈路和下行鏈路信號從而達到抑制干擾、準確提取有效信號的目的。這種技術具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數字波束等功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。
（3）無線鏈路增強技術
可以提高容量和覆蓋的無線鏈路增強技術有：分集技術，如通過空間分集、時間分集（信道編碼）、頻率分集和極化分集等方法來獲得最好的分集性能；多天線技術，如采用2或4天線來實現發射分集，或采用多輸入多輸出（MIMO）技術來實現發射和接收分集。MIMO技術是指利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。
3結束語
4G移動通信系統目前還只是一個基本概念，4G網絡的定義仍然還不明確，IEEE等標準化組織仍處于制定標準和規范的過程中。但是融合現有的各種無線接入技術的4G系統將成為一個無縫連接的統一系統，實現跨系統的全球漫游及業務的可攜帶性，是滿足未來市場需求的新一代的移動通信系統，它將幫助我們實現充滿個性化的通信夢想。
參考文獻
關鍵詞：4G移動通信；關鍵技術；OFDM； MUD； IPv6
一、概述4G概念通信技術的基本條件
4G概念移動通信系統的定義為：用戶可以在任何地點、任何時間以任何方式不受限地接入網絡中來；移動終端可以是任何類型的；用戶可以自由地選擇業務、應用和網絡；可以實現非常先進的移動電子商務；新的技術可以非常容易地被引入到系統和業務中來。
(1) 具有很高的數據傳輸速率。對于大范圍高速移動用戶(250km/h)，數據速率為2 Mbit/s;對于中速移動用戶(60km/h)，數據速率為20 Mbbit/s;對于低速移動用戶，數據速率為100 Mbit/s。
(2) 實現真正的無縫漫游。4G 移動通信系統實現全球統一的標準，能使各類媒體、通信主機及網絡之間進行“無縫連接”，真正實現一部手機在全球的任何地點都能進行通信。
(3) 高度智能化的網絡。采用智能技術的4G 通信系統將是一個高度自治、自適應的網絡。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環境進行結合的正常發送與接收，有很強的智能性、適應性和靈活性。
(4) 良好的覆蓋性能。4G 通信系統應具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸。對于室內環境，由于要提供高速傳輸，小區的半徑會更小。
(5) 基于IP 的網絡。4G通信系統將會采用IPv6，IPv6將能在IP 網絡上實現話音和多媒體業務。
(6) 實現不同QoS 的業務。4G 通信系統通過動態帶寬分配和調節發射功率來提供不同質量的業務。
二、對4G概念通信關鍵技術解析
（1）正交頻分復用（OFDM ）技術
第四代移動通信系統主要是以OFDM為核心技術。OFDM 技術實際上是多載波調制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。
（2）智能天線技術
智能天線采用了空時多址（SDMA）的技術，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號進行區分，動態改變信號的覆蓋區域，將主波束對準用戶方向，旁瓣或零陷對準干擾信號方向，并能夠自動跟蹤用戶和監測環境變化，為每個用戶提供優質的上行鏈路和下行鏈路信號從而達到抑制干擾、準確提取有效信號的目的。這種技術具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數字波束等功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。
（3）無線鏈路增強技術
可以提高容量和覆蓋的無線鏈路增強技術有：分集技術，如通過空間分集、時間分集(信道編碼)、頻率分集和極化分集等方法來獲得最好的分集性能；多天線技術，如采用2或4天線來實現發射分集，或采用多輸入多輸出(MIMO)技術來實現發射和接收分集。MIMO技術是指利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經證明，當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時，MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO 技術是實現高數據速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。
（4）軟件無線電（S D R ）技術
在4G系統中，若要實現“任何人在任何地點以任何形式接入網絡”的理想通信方式，則至少需要保證移動終端能夠適合各種類型的空中接口，能夠在各類網絡環境間無縫漫游，并可以在不同類型的業務之間進行轉換。軟件無線電是近幾年隨著微電子技術的進步而迅速發展起來的新技術，它以現代通信理論為基礎，以數字信號處理為核心，以微電子技術為支持。軟件無線電概念一經提出，就受到各方的極大關注，這不僅是因為軟件無線電概念新技術先進、發展潛力大，更為重要的是它潛在的市場價值也是極具吸引力的。軟件無線電強調以開放性最簡硬件為通用平臺，盡可能地用可升級、可重配置的不同應用軟件來實現各種無線電功能的設計新思路。其中心思想是：構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，將工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議等各種功能用軟件來完成，并使寬帶A/D 和D/A 轉換器盡可能靠近天線，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統。
（5）多用戶檢測技術
4G系統的終端和基站將用到多用戶檢測技術以提高系統的容量。多用戶檢測技術的基本思想是：把同時占用某個信道的所有用戶或部分用戶的信號都當作有用信號，而不是作為噪聲處理，利用多個用戶的碼元、時間、信號幅度以及相位等信息聯合檢測單個用戶的信號，即綜合利用各種信息及信號處理手段，對接收信號進行處理，從而達到對多用戶信號的最佳聯合檢測。它在傳統的檢測技術的基礎上，充分利用造成多址干擾的所有用戶的信號進行檢測，從而具有良好的抗干擾和抗遠近效應性能，降低了系統對功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統容量?，F有的多用戶檢測算法在計算復雜度與處理時延問題上存在不足，且算法中一些參數估計有誤時，會使得相關矩陣產生較大偏差，導致整個系統性能急劇下降。當前的MUD算法只考慮了同小區內的干擾，而沒有考慮相鄰小區間的同頻率用戶干擾。
（6）IPv6技術
4G通信系統選擇了采用基于IP的全分組方式傳送數據流，因此IPv6技術將成為下一代網絡的核心協議。選擇IPv6 協議主要基于以下幾點考慮：
a) 巨大的地址空間。在一段可預見的時期內，它能夠為所有可以想像出的網絡設備提供一個全球惟一的地址。
b) 自動控制。IPv6還有另一個基本特性就是它支持無狀態和有狀態兩種地址自動配置方式。
c) 服務質量。服務質量(QoS)包含幾個方面的內容，將來它無疑將用于基于服務級別的新計費系統。
d) 移動性。移動IPv6在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。每個移動設備設有一個固定的家鄉地址，這個地址與設備當前接入互聯網的位置無關。
三、結束語
第四代移動通信系統主要是以OFDM為核心技術。4G概念通信的技術包括OFDM技術、智能天線技術、軟件無線電技術、多用戶檢測技術、IPv6技術等。在目前還只是一個基本概念，IEEE等標準化組織仍處于制定標準和規范的過程中?！?/p>
參考文獻
[1] 袁曉超 4G通信系統關鍵技術淺析.中國無線電，2005(12)
關鍵詞 4G移動通信； OFDM； MUD； IPv6
1 引言
第三代移動通信系統是能夠滿足國際電聯提出的IMT - 2000PFPLMTS系統標準的新一代移動通信系統，要求具有很好的網絡兼容性，能夠實現全球范圍內多個不同系統間的漫游，不僅要為移動用戶提供話音及低速率數據業務，而且要提供廣泛的多媒體業務。根據ITU 的標準，世界各大電信公司聯盟均己提出了自己的第三代移動通信系統方案，主要有W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA以及我國提出的擁有自主知識產權的TD-SCDMA。但3G也存在以下幾方面的局限性：
不能支持較高的通信速率。3G雖然標稱能達到2Mbit/s 的速率，但平均速率只能達到384 kbit/s。盡管目前3G增強型技術不斷發展，但其傳輸速率還有差距。
不能提供動態范圍多速率業務。由于3G空中接口主流的三種體制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心網不具有統一的標準，難以提供具有多種QoS及性能的多速率業務。
不能真正實現不同頻段的不同業務環境間的無縫漫游。由于采用不同頻段的不同業務環境，需要移動終端配置有相應不同的軟、硬件模塊，而3G移動終端目前尚不能實現多業務環境的不同配置。由于3G系統以上的局限性，目前，很多公司已經開始著手4G 概念通信系統的研究。本文主要介紹4G概念通信的技術特點以及可能采用的關鍵技術。
2 4G概念通信技術特點
目前，業界專業人士對4G概念移動通信系統的共識主要有以下幾點：
a) 用戶可以在任何地點、任何時間以任何方式不受限地接入網絡中來；
b) 移動終端可以是任何類型的；
c) 用戶可以自由地選擇業務、應用和網絡；
d) 可以實現非常先進的移動電子商務；
e) 新的技術可以非常容易地被引入到系統和業務中來。
根據以上描述，未來的4G系統應具備以下的基本條件。
(1) 具有很高的數據傳輸速率。對于大范圍高速移動用戶(250km/h)，數據速率為2 Mbit/s;對于中速移動用戶(60km/h)，數據速率為20 Mbbit/s;對于低速移動用戶(室內或步行者)，數據速率為100 Mbit/s。
(2) 實現真正的無縫漫游。4G 移動通信系統實現全球統一的標準，能使各類媒體、通信主機及網絡之間進行“無縫連接”，真正實現一部手機在全球的任何地點都能進行通信。
(3) 高度智能化的網絡。采用智能技術的4G 通信系統將是一個高度自治、自適應的網絡。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環境進行結合的正常發送與接收，有很強的智能性、適應性和靈活性。
(4) 良好的覆蓋性能。4G 通信系統應具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸。對于室內環境，由于要提供高速傳輸，小區的半徑會更小。
(5) 基于IP 的網絡。4G通信系統將會采用IPv6，IPv6將能在IP 網絡上實現話音和多媒體業務。
(6) 實現不同QoS 的業務。4G 通信系統通過動態帶寬分配和調節發射功率來提供不同質量的業務。
3 4G概念通信關鍵技術探討
（1）正交頻分復用（OFDM ）技術
第四代移動通信系統主要是以OFDM為核心技術。OFDM 技術實際上是多載波調制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。
OFDM技術之所以越來越受關注，是因為OFDM 有很多獨特的優點：
a) 頻譜利用率高，頻譜效率比串行系統高近一倍。OFDM
信號的相鄰子載波相互重疊，其頻譜利用率可以接近Nyquist
極限。
b) 抗衰落能力強。OFDM把用戶信息通過多個子載波傳輸，這樣在每個子載波上的信號時間就相應地比同速率的單載波系統上的信號時間長很多倍，從而使OFDM 對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力更強。
c) 適合高速數據傳輸。OFDM 自適應調制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調制方式。當信道條件好的時候，應采用效率高的調制方式；而當信道條件差的時候，則應采用抗干擾能力強的調制方式。再有，OFDM 加載算法的采用，使得系統可以把更多的數據集中放在條件好的信道上以高速率進行傳送。因此，OFDM 技術非常適合高速數據傳輸。
d) 抗碼間干擾(ISI)能力強。碼間干擾是數字通信系統中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性干擾。造成碼間干擾的原因有很多，實際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會造成一定的碼間干擾。OFDM 由于采用了循環前綴，故對抗碼間干擾的能力很強。
（2）智能天線技術
智能天線采用了空時多址（SDMA）的技術，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號進行區分，動態改變信號的覆蓋區域，將主波束對準用戶方向，旁瓣或零陷對準干擾信號方向，并能夠自動跟蹤用戶和監測環境變化，為每個用戶提供優質的上行鏈路和下行鏈路信號從而達到抑制干擾、準確提取有效信號的目的。這種技術具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數字波束等功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。
目前，智能天線的工作方式主要有全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。全自適應智能天線雖然從理論上講可以達到最優，但相對而言各種算法均存在所需數據量、計算量大、信道模型簡單、收斂速度較慢，在某些情況下甚至出現錯誤收斂等缺點，實際信道條件下，當干擾較多、多徑嚴重，特別是信道快速時變時，很難對某一用戶進行實際跟蹤。在基于預多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預先計算好的波束分割覆蓋，各組
轉貼于 權值對應的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊，接收時的主要任務是挑選一個作為工作模式，與自適應方式相比它顯然更容易實現，是未來智能天線技術發展的方向。
（3）無線鏈路增強技術
可以提高容量和覆蓋的無線鏈路增強技術有：分集技術，如通過空間分集、時間分集(信道編碼)、頻率分集和極化分集等方法來獲得最好的分集性能；多天線技術，如采用2或4天線來實現發射分集，或采用多輸入多輸出(MIMO)技術來實現發射和接收分集。MIMO技術是指利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經證明，當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時，MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO 技術是實現高數據速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。
（4）軟件無線電（S D R ）技術
在4G系統中，若要實現“任何人在任何地點以任何形式接入網絡”的理想通信方式，則至少需要保證移動終端能夠適合各種類型的空中接口，能夠在各類網絡環境間無縫漫游，并可以在不同類型的業務之間進行轉換。這就意味著在4G 系統中，軟件將會變得非常復雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技術，軟件無線電是近幾年隨著微電子技術的進步而迅速發展起來的新技術，它以現代通信理論為基礎，以數字信號處理為核心，以微電子技術為支持。軟件無線電概念一經提出，就受到各方的極大關注，這不僅是因為軟件無線電概念新技術先進、發展潛力大，更為重要的是它潛在的市場價值也是極具吸引力的。軟件無線電強調以開放性最簡硬件為通用平臺，盡可能地用可升級、可重配置的不同應用軟件來實現各種無線電功能的設計新思路。其中心思想是：構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，將工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議等各種功能用軟件來完成，并使寬帶A/D 和D/A 轉換器盡可能靠近天線，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統。在4G眾多關鍵技術中，軟件無線電技術是通向未來4G的橋梁。由于各種技術的交迭有利于減少開發風險，所以未來4G技術需要適應不同種類的產品要求，而軟件無線電技術則是適應產品多樣性的基礎，它不僅能減少開發風險，還更易于開發系列型產品。此外，它還減少了硅芯片的容量，從而降低了運算器件的價格，其開放的結構也會允許多方運營的介入。
（5）多用戶檢測技術
4G系統的終端和基站將用到多用戶檢測技術以提高系統的容量。多用戶檢測技術的基本思想是：把同時占用某個信道的所有用戶或部分用戶的信號都當作有用信號，而不是作為噪聲處理，利用多個用戶的碼元、時間、信號幅度以及相位等信息聯合檢測單個用戶的信號，即綜合利用各種信息及信號處理手段，對接收信號進行處理，從而達到對多用戶信號的最佳聯合檢測。它在傳統的檢測技術的基礎上，充分利用造成多址干擾的所有用戶的信號進行檢測，從而具有良好的抗干擾和抗遠近效應性能，降低了系統對功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統容量。
現有的多用戶檢測算法在計算復雜度與處理時延問題上存在不足，且算法中一些參數(頻率、幅度、定時、相位等)估計有誤時， 會使得相關矩陣產生較大偏差，導致整個系統性能急劇下降。另一方面， 當前的MUD算法只考慮了同小區內的干擾，而沒有考慮相鄰小區間的同頻率用戶干擾。一般的多用戶檢測研究都假設用戶數據是獨立等概率的，沒有考慮信道編碼的影響，現在組合信道編碼和多用戶檢測的研究受到越來越多的重視。另外，目前的研究方向還包括多速率多用戶檢測和多用戶檢測與空時二維信號處理、多載波調制、功率控制等技術的結合。
（6）IPv6技術
4G通信系統選擇了采用基于IP的全分組方式傳送數據流，因此IPv6技術將成為下一代網絡的核心協議。選擇IPv6 協議主要基于以下幾點考慮：
a) 巨大的地址空間。在一段可預見的時期內，它能夠為所有可以想像出的網絡設備提供一個全球惟一的地址。
b) 自動控制。IPv6還有另一個基本特性就是它支持無狀態和有狀態兩種地址自動配置方式。無狀態地址自動配置方式是獲得地址的關鍵。在這種方式下，需要配置地址的節點使用一種鄰居發現機制來獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后，它將用另一種即插即用的機制，在沒有任何人工干預的情況下，獲得一個全球惟一的路由地址。
c) 服務質量。服務質量(QoS)包含幾個方面的內容。從協議的角度看，IPv6與目前的IPv4具有相同的QoS，但是IPv6 能提供不同的服務。這些優點來自于IPv6 報頭中新增的字段“流標志”。有了這個20 位長的字段，在傳輸過程中，中國的各節點就可以識別和分開處理任何IP 地址流。盡管對這個流標志的準確應用還沒有制定出有關標準，但將來它無疑將用于基于服務級別的新計費系統。
d) 移動性。移動IPv6在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。每個移動設備設有一個固定的家鄉地址，這個地址與設備當前接入互聯網的位置無關。當設備在家鄉以外的地方使用時，通過一個轉交地址即可提供移動節點當前的位置信息。移動設備每次改變位置都要將它的轉交地址告訴給家鄉地址和它所對應的通信節點。
4 結束語
4G移動通信系統目前還只是一個基本概念，4G網絡的定義仍然還不明確，IEEE等標準化組織仍處于制定標準和規范的過程中。但是融合現有的各種無線接入技術的4G系統將成為一個無縫連接的統一系統，實現跨系統的全球漫游及業務的可攜帶性，是滿足未來市場需求的新一代的移動通信系統，它將幫助我們實現充滿個性化的通信夢想。
參考文獻
[1] Ajay R.Mishra 著，中京郵電通信設計院，無線通信研究所譯. 蜂窩網絡規劃與優化基礎.北京: 機械工業出版社， 2004.
[2] 何琳琳， 楊大成. 4G移動通信系統的主要特點和關鍵技術. 移動通信， 2004(2).
[3] Namgi Kim; Hymen Choir; Hyunsoo Yoon.Seamless handoff scheme for 4G mobile systems based on IP and OFDM.2004 IEEE 60th Volume 5， 26-29 Sept. 2004 Page(s):3315 - 3318 Vol. 5
[4] Gazis， V.; Housos， N.; Alonistioti， A.; Merakos， L. Generic system architecture for 4G mobile communications. The 57th IEEE Semiannual Volume 3， 22-25 April 2003 Page(s):1512 - 1516 vol.3
[5] Lu，W.W. 4G mobile research in Asia. Communications Magazine，IEEE Volume 41， Issue 3，March 2003 Page(s):104 - 106
[6] 劉偉， 丁志杰.4G移動通信系統研究進展與關鍵技術.中國數據通信， 2004(2).
[7] 袁曉超 4G通信系統關鍵技術淺析.中國無線電，2005(12)
摘 要： 本文對3G 和4G移動通信做了簡要的比較， 并對4G 移動通信系統中將會用到的關鍵技術做了分析。包括OFDM技術、智能天線技術、軟件無線電技術、多用戶檢測技術、IPv6技術等。
關鍵詞： 4G移動通信； OFDM； MUD； IPv6
1 引言
第三代移動通信系統是能夠滿足國際電聯提出的IMT - 2000PFPLMTS系統標準的新一代移動通信系統，要求具有很好的網絡兼容性，能夠實現全球范圍內多個不同系統間的漫游，不僅要為移動用戶提供話音及低速率數據業務，而且要提供廣泛的多媒體業務。根據ITU 的標準，世界各大電信公司聯盟均己提出了自己的第三代移動通信系統方案，主要有W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA以及我國提出的擁有自主知識產權的TD-SCDMA。但3G也存在以下幾方面的局限性：
不能支持較高的通信速率。3G雖然標稱能達到2Mbit/s 的速率，但平均速率只能達到384 kbit/s。盡管目前3G增強型技術不斷發展，但其傳輸速率還有差距。
不能提供動態范圍多速率業務。由于3G空中接口主流的三種體制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心網不具有統一的標準，難以提供具有多種QoS及性能的多速率業務。
不能真正實現不同頻段的不同業務環境間的無縫漫游。由于采用不同頻段的不同業務環境，需要移動終端配置有相應不同的軟、硬件模塊，而3G移動終端目前尚不能實現多業務環境的不同配置。由于3G系統以上的局限性，目前，很多公司已經開始著手4G 概念通信系統的研究。本文主要介紹4G概念通信的技術特點以及可能采用的關鍵技術。
2 4G概念通信技術特點
目前，業界專業人士對4G概念移動通信系統的共識主要有以下幾點：
a) 用戶可以在任何地點、任何時間以任何方式不受限地接入網絡中來；
b) 移動終端可以是任何類型的；
c) 用戶可以自由地選擇業務、應用和網絡；
d) 可以實現非常先進的移動電子商務；
e) 新的技術可以非常容易地被引入到系統和業務中來。
根據以上描述，未來的4G系統應具備以下的基本條件。
(1) 具有很高的數據傳輸速率。對于大范圍高速移動用戶(250km/h)，數據速率為2 Mbit/s;對于中速移動用戶(60km/h)，數據速率為20 Mbbit/s;對于低速移動用戶(室內或步行者)，數據速率為100 Mbit/s。
(2) 實現真正的無縫漫游。4G 移動通信系統實現全球統一的標準，能使各類媒體、通信主機及網絡之間進行“無縫連接”，真正實現一部手機在全球的任何地點都能進行通信。
(3) 高度智能化的網絡。采用智能技術的4G 通信系統將是一個高度自治、自適應的網絡。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環境進行結合的正常發送與接收，有很強的智能性、適應性和靈活性。
(4) 良好的覆蓋性能。4G 通信系統應具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸。對于室內環境，由于要提供高速傳輸，小區的半徑會更小。
(5) 基于IP 的網絡。4G通信系統將會采用IPv6，IPv6將能在IP 網絡上實現話音和多媒體業務。
(6) 實現不同QoS 的業務。4G 通信系統通過動態帶寬分配和調節發射功率來提供不同質量的業務。
3 4G概念通信關鍵技術探討
（1）正交頻分復用（OFDM ）技術
第四代移動通信系統主要是以OFDM為核心技術。OFDM 技術實際上是多載波調制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。
OFDM技術之所以越來越受關注，是因為OFDM 有很多獨特的優點：
a) 頻譜利用率高，頻譜效率比串行系統高近一倍。OFDM
信號的相鄰子載波相互重疊，其頻譜利用率可以接近Nyquist
極限。
b) 抗衰落能力強。OFDM把用戶信息通過多個子載波傳輸，這樣在每個子載波上的信號時間就相應地比同速率的單載波系統上的信號時間長很多倍，從而使OFDM 對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力更強。
c) 適合高速數據傳輸。OFDM 自適應調制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調制方式。當信道條件好的時候，應采用效率高的調制方式；而當信道條件差的時候，則應采用抗干擾能力強的調制方式。再有，OFDM 加載算法的采用，使得系統可以把更多的數據集中放在條件好的信道上以高速率進行傳送。因此，OFDM 技術非常適合高速數據傳輸。
d) 抗碼間干擾(ISI)能力強。碼間干擾是數字通信系統中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性干擾。造成碼間干擾的原因有很多，實際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會造成一定的碼間干擾。OFDM 由于采用了循環前綴，故對抗碼間干擾的能力很強。
（2）智能天線技術
智能天線采用了空時多址（SDMA）的技術，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號進行區分，動態改變信號的覆蓋區域，將主波束對準用戶方向，旁瓣或零陷對準干擾信號方向，并能夠自動跟蹤用戶和監測環境變化，為每個用戶提供優質的上行鏈路和下行鏈路信號從而達到抑制干擾、準確提取有效信號的目的。這種技術具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數字波束等功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。
目前，智能天線的工作方式主要有全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。全自適應智能天線雖然從理論上講可以達到最優，但相對而言各種算法均存在所需數據量、計算量大、信道模型簡單、收斂速度較慢，在某些情況下甚至出現錯誤收斂等缺點，實際信道條件下，當干擾較多、多徑嚴重，特別是信道快速時變時，很難對某一用戶進行實際跟蹤。在基于預多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預先計算好的波束分割覆蓋，各組權值對應的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊，接收時的主要任務是挑選一個作為工作模式，與自適應方式相比它顯然更容易實現，是未來智能天線技術發展的方向。
（3）無線鏈路增強技術
可以提高容量和覆蓋的無線鏈路增強技術有：分集技術，如通過空間分集、時間分集(信道編碼)、頻率分集和極化分集等方法來獲得最好的分集性能；多天線技術，如采用2或4天線來實現發射分集，或采用多輸入多輸出(MIMO)技術來實現發射和接收分集。MIMO技術是指利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經證明，當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時，MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO 技術是實現高數據速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。
（4）軟件無線電（S D R ）技術
在4G系統中，若要實現“任何人在任何地點以任何形式接入網絡”的理想通信方式，則至少需要保證移動終端能夠適合各種類型的空中接口，能夠在各類網絡環境間無縫漫游，并可以在不同類型的業務之間進行轉換。這就意味著在4G 系統中，軟件將會變得非常復雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技術，軟件無線電是近幾年隨著微電子技術的進步而迅速發展起來的新技術，它以現代通信理論為基礎，以數字信號處理為核心，以微電子技術為支持。軟件無線電概念一經提出，就受到各方的極大關注，這不僅是因為軟件無線電概念新技術先進、發展潛力大，更為重要的是它潛在的市場價值也是極具吸引力的。軟件無線電強調以開放性最簡硬件為通用平臺，盡可能地用可升級、可重配置的不同應用軟件來實現各種無線電功能的設計新思路。其中心思想是：構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，將工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議等各種功能用軟件來完成，并使寬帶A/D 和D/A 轉換器盡可能靠近天線，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統。在4G眾多關鍵技術中，軟件無線電技術是通向未來4G的橋梁。由于各種技術的交迭有利于減少開發風險，所以未來4G技術需要適應不同種類的產品要求，而軟件無線電技術則是適應產品多樣性的基礎，它不僅能減少開發風險，還更易于開發系列型產品。此外，它還減少了硅芯片的容量，從而降低了運算器件的價格，其開放的結構也會允許多方運營的介入。
（5）多用戶檢測技術
4G系統的終端和基站將用到多用戶檢測技術以提高系統的容量。多用戶檢測技術的基本思想是：把同時占用某個信道的所有用戶或部分用戶的信號都當作有用信號，而不是作為噪聲處理，利用多個用戶的碼元、時間、信號幅度以及相位等信息聯合檢測單個用戶的信號，即綜合利用各種信息及信號處理手段，對接收信號進行處理，從而達到對多用戶信號的最佳聯合檢測。它在傳統的檢測技術的基礎上，充分利用造成多址干擾的所有用戶的信號進行檢測，從而具有良好的抗干擾和抗遠近效應性能，降低了系統對功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統容量。
現有的多用戶檢測算法在計算復雜度與處理時延問題上存在不足，且算法中一些參數(頻率、幅度、定時、相位等)估計有誤時， 會使得相關矩陣產生較大偏差，導致整個系統性能急劇下降。另一方面， 當前的MUD算法只考慮了同小區內的干擾，而沒有考慮相鄰小區間的同頻率用戶干擾。一般的多用戶檢測研究都假設用戶數據是獨立等概率的，沒有考慮信道編碼的影響，現在組合信道編碼和多用戶檢測的研究受到越來越多的重視。另外，目前的研究方向還包括多速率多用戶檢測和多用戶檢測與空時二維信號處理、多載波調制、功率控制等技術的結合。轉貼于
（6）IPv6技術
4G通信系統選擇了采用基于IP的全分組方式傳送數據流，因此IPv6技術將成為下一代網絡的核心協議。選擇IPv6 協議主要基于以下幾點考慮：
a) 巨大的地址空間。在一段可預見的時期內，它能夠為所有可以想像出的網絡設備提供一個全球惟一的地址。
b) 自動控制。IPv6還有另一個基本特性就是它支持無狀態和有狀態兩種地址自動配置方式。無狀態地址自動配置方式是獲得地址的關鍵。在這種方式下，需要配置地址的節點使用一種鄰居發現機制來獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后，它將用另一種即插即用的機制，在沒有任何人工干預的情況下，獲得一個全球惟一的路由地址。
c) 服務質量。服務質量(QoS)包含幾個方面的內容。從協議的角度看，IPv6與目前的IPv4具有相同的QoS，但是IPv6 能提供不同的服務。這些優點來自于IPv6 報頭中新增的字段“流標志”。有了這個20 位長的字段，在傳輸過程中，中國的各節點就可以識別和分開處理任何IP 地址流。盡管對這個流標志的準確應用還沒有制定出有關標準，但將來它無疑將用于基于服務級別的新計費系統。
d) 移動性。移動IPv6在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。每個移動設備設有一個固定的家鄉地址，這個地址與設備當前接入互聯網的位置無關。當設備在家鄉以外的地方使用時，通過一個轉交地址即可提供移動節點當前的位置信息。移動設備每次改變位置都要將它的轉交地址告訴給家鄉地址和它所對應的通信節點。
4 結束語
4G移動通信系統目前還只是一個基本概念，4G網絡的定義仍然還不明確，IEEE等標準化組織仍處于制定標準和規范的過程中。但是融合現有的各種無線接入技術的4G系統將成為一個無縫連接的統一系統，實現跨系統的全球漫游及業務的可攜帶性，是滿足未來市場需求的新一代的移動通信系統，它將幫助我們實現充滿個性化的通信夢想。
參考文獻
[1] Ajay R.Mishra 著，中京郵電通信設計院，無線通信研究所譯. 蜂窩網絡規劃與優化基礎.北京: 機械工業出版社， 2004.
[2]何琳琳， 楊大成. 4G移動通信系統的主要特點和關鍵技術. 移動通信， 2004(2).
[3] Namgi Kim; Hymen Choir; Hyunsoo Yoon.Seamless handoff scheme for 4G mobile systems based on IP and OFDM.2004 IEEE 60th Volume 5， 26-29 Sept. 2004 Page(s):3315 - 3318 Vol. 5
[4] Gazis， V.; Housos， N.; Alonistioti， A.; Merakos， L. Generic system architecture for 4G mobile communications. The 57th IEEE Semiannual Volume 3， 22-25 April 2003 Page(s):1512 - 1516 vol.3
[5] Lu，W.W. 4G mobile research in Asia. Communications Magazine，IEEE Volume 41， Issue 3，March 2003 Page(s):104 - 106
[6] 劉偉， 丁志杰.4G移動通信系統研究進展與關鍵技術.中國數據通信， 2004(2).
[7] 袁曉超 4G通信系統關鍵技術淺析.中國無線電，2005(12)
[8] Y.kim el at.， Beyond 3G:vision，requirements，and enabling technologies， IEEE Communications Magazine，Vol.41， Mar 2003， pp.114-118
關鍵詞4G移動通信；OFDM；MUD；IPv6
1引言
第三代移動通信系統是能夠滿足國際電聯提出的IMT-2000PFPLMTS系統標準的新一代移動通信系統，要求具有很好的網絡兼容性，能夠實現全球范圍內多個不同系統間的漫游，不僅要為移動用戶提供話音及低速率數據業務，而且要提供廣泛的多媒體業務。根據ITU的標準，世界各大電信公司聯盟均己提出了自己的第三代移動通信系統方案，主要有W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA以及我國提出的擁有自主知識產權的TD-SCDMA。但3G也存在以下幾方面的局限性：
不能支持較高的通信速率。3G雖然標稱能達到2Mbit/s的速率，但平均速率只能達到384kbit/s。盡管目前3G增強型技術不斷發展，但其傳輸速率還有差距。
不能提供動態范圍多速率業務。由于3G空中接口主流的三種體制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心網不具有統一的標準，難以提供具有多種QoS及性能的多速率業務。
不能真正實現不同頻段的不同業務環境間的無縫漫游。由于采用不同頻段的不同業務環境，需要移動終端配置有相應不同的軟、硬件模塊，而3G移動終端目前尚不能實現多業務環境的不同配置。由于3G系統以上的局限性，目前，很多公司已經開始著手4G概念通信系統的研究。本文主要介紹4G概念通信的技術特點以及可能采用的關鍵技術。
24G概念通信技術特點
目前，業界專業人士對4G概念移動通信系統的共識主要有以下幾點：
a)用戶可以在任何地點、任何時間以任何方式不受限地接入網絡中來；
b)移動終端可以是任何類型的；
c)用戶可以自由地選擇業務、應用和網絡；
d)可以實現非常先進的移動電子商務；
e)新的技術可以非常容易地被引入到系統和業務中來。
根據以上描述，未來的4G系統應具備以下的基本條件。
(1)具有很高的數據傳輸速率。對于大范圍高速移動用戶(250km/h)，數據速率為2Mbit/s;對于中速移動用戶(60km/h)，數據速率為20Mbbit/s;對于低速移動用戶(室內或步行者)，數據速率為100Mbit/s。
(2)實現真正的無縫漫游。4G移動通信系統實現全球統一的標準，能使各類媒體、通信主機及網絡之間進行“無縫連接”，真正實現一部手機在全球的任何地點都能進行通信。
(3)高度智能化的網絡。采用智能技術的4G通信系統將是一個高度自治、自適應的網絡。采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環境進行結合的正常發送與接收，有很強的智能性、適應性和靈活性。
(4)良好的覆蓋性能。4G通信系統應具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸。對于室內環境，由于要提供高速傳輸，小區的半徑會更小。
(5)基于IP的網絡。4G通信系統將會采用IPv6，IPv6將能在IP網絡上實現話音和多媒體業務。
(6)實現不同QoS的業務。4G通信系統通過動態帶寬分配和調節發射功率來提供不同質量的業務。
34G概念通信關鍵技術探討
（1）正交頻分復用（OFDM）技術
第四代移動通信系統主要是以OFDM為核心技術。OFDM技術實際上是多載波調制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。
OFDM技術之所以越來越受關注，是因為OFDM有很多獨特的優點：
a)頻譜利用率高，頻譜效率比串行系統高近一倍。OFDM
信號的相鄰子載波相互重疊，其頻譜利用率可以接近Nyquist
極限。
b)抗衰落能力強。OFDM把用戶信息通過多個子載波傳輸，這樣在每個子載波上的信號時間就相應地比同速率的單載波系統上的信號時間長很多倍，從而使OFDM對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力更強。
c)適合高速數據傳輸。OFDM自適應調制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調制方式。當信道條件好的時候，應采用效率高的調制方式；而當信道條件差的時候，則應采用抗干擾能力強的調制方式。再有，OFDM加載算法的采用，使得系統可以把更多的數據集中放在條件好的信道上以高速率進行傳送。因此，OFDM技術非常適合高速數據傳輸。
d)抗碼間干擾(ISI)能力強。碼間干擾是數字通信系統中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性干擾。造成碼間干擾的原因有很多，實際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會造成一定的碼間干擾。OFDM由于采用了循環前綴，故對抗碼間干擾的能力很強。
（2）智能天線技術
智能天線采用了空時多址（SDMA）的技術，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號進行區分，動態改變信號的覆蓋區域，將主波束對準用戶方向，旁瓣或零陷對準干擾信號方向，并能夠自動跟蹤用戶和監測環境變化，為每個用戶提供優質的上行鏈路和下行鏈路信號從而達到抑制干擾、準確提取有效信號的目的。這種技術具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數字波束等功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。
目前，智能天線的工作方式主要有全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。全自適應智能天線雖然從理論上講可以達到最優，但相對而言各種算法均存在所需數據量、計算量大、信道模型簡單、收斂速度較慢，在某些情況下甚至出現錯誤收斂等缺點，實際信道條件下，當干擾較多、多徑嚴重，特別是信道快速時變時，很難對某一用戶進行實際跟蹤。在基于預多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預先計算好的波束分割覆蓋，各組
權值對應的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊，接收時的主要任務是挑選一個作為工作模式，與自適應方式相比它顯然更容易實現，是未來智能天線技術發展的方向。
（3）無線鏈路增強技術
可以提高容量和覆蓋的無線鏈路增強技術有：分集技術，如通過空間分集、時間分集(信道編碼)、頻率分集和極化分集等方法來獲得最好的分集性能；多天線技術，如采用2或4天線來實現發射分集，或采用多輸入多輸出(MIMO)技術來實現發射和接收分集。MIMO技術是指利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經證明，當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時，MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術是實現高數據速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。
（4）軟件無線電（SDR）技術
在4G系統中，若要實現“任何人在任何地點以任何形式接入網絡”的理想通信方式，則至少需要保證移動終端能夠適合各種類型的空中接口，能夠在各類網絡環境間無縫漫游，并可以在不同類型的業務之間進行轉換。這就意味著在4G系統中，軟件將會變得非常復雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技術，軟件無線電是近幾年隨著微電子技術的進步而迅速發展起來的新技術，它以現代通信理論為基礎，以數字信號處理為核心，以微電子技術為支持。軟件無線電概念一經提出，就受到各方的極大關注，這不僅是因為軟件無線電概念新技術先進、發展潛力大，更為重要的是它潛在的市場價值也是極具吸引力的。軟件無線電強調以開放性最簡硬件為通用平臺，盡可能地用可升級、可重配置的不同應用軟件來實現各種無線電功能的設計新思路。其中心思想是：構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，將工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議等各種功能用軟件來完成，并使寬帶A/D和D/A轉換器盡可能靠近天線，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統。在4G眾多關鍵技術中，軟件無線電技術是通向未來4G的橋梁。由于各種技術的交迭有利于減少開發風險，所以未來4G技術需要適應不同種類的產品要求，而軟件無線電技術則是適應產品多樣性的基礎，它不僅能減少開發風險，還更易于開發系列型產品。此外，它還減少了硅芯片的容量，從而降低了運算器件的價格，其開放的結構也會允許多方運營的介入。
（5）多用戶檢測技術
4G系統的終端和基站將用到多用戶檢測技術以提高系統的容量。多用戶檢測技術的基本思想是：把同時占用某個信道的所有用戶或部分用戶的信號都當作有用信號，而不是作為噪聲處理，利用多個用戶的碼元、時間、信號幅度以及相位等信息聯合檢測單個用戶的信號，即綜合利用各種信息及信號處理手段，對接收信號進行處理，從而達到對多用戶信號的最佳聯合檢測。它在傳統的檢測技術的基礎上，充分利用造成多址干擾的所有用戶的信號進行檢測，從而具有良好的抗干擾和抗遠近效應性能，降低了系統對功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統容量。
現有的多用戶檢測算法在計算復雜度與處理時延問題上存在不足，且算法中一些參數(頻率、幅度、定時、相位等)估計有誤時，會使得相關矩陣產生較大偏差，導致整個系統性能急劇下降。另一方面，當前的MUD算法只考慮了同小區內的干擾，而沒有考慮相鄰小區間的同頻率用戶干擾。一般的多用戶檢測研究都假設用戶數據是獨立等概率的，沒有考慮信道編碼的影響，現在組合信道編碼和多用戶檢測的研究受到越來越多的重視。另外，目前的研究方向還包括多速率多用戶檢測和多用戶檢測與空時二維信號處理、多載波調制、功率控制等技術的結合。
（6）IPv6技術
4G通信系統選擇了采用基于IP的全分組方式傳送數據流，因此IPv6技術將成為下一代網絡的核心協議。選擇IPv6協議主要基于以下幾點考慮：
a)巨大的地址空間。在一段可預見的時期內，它能夠為所有可以想像出的網絡設備提供一個全球惟一的地址。
b)自動控制。IPv6還有另一個基本特性就是它支持無狀態和有狀態兩種地址自動配置方式。無狀態地址自動配置方式是獲得地址的關鍵。在這種方式下，需要配置地址的節點使用一種鄰居發現機制來獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后，它將用另一種即插即用的機制，在沒有任何人工干預的情況下，獲得一個全球惟一的路由地址。
c)服務質量。服務質量(QoS)包含幾個方面的內容。從協議的角度看，IPv6與目前的IPv4具有相同的QoS，但是IPv6能提供不同的服務。這些優點來自于IPv6報頭中新增的字段“流標志”。有了這個20位長的字段，在傳輸過程中，中國的各節點就可以識別和分開處理任何IP地址流。盡管對這個流標志的準確應用還沒有制定出有關標準，但將來它無疑將用于基于服務級別的新計費系統。
d)移動性。移動IPv6在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。每個移動設備設有一個固定的家鄉地址，這個地址與設備當前接入互聯網的位置無關。當設備在家鄉以外的地方使用時，通過一個轉交地址即可提供移動節點當前的位置信息。移動設備每次改變位置都要將它的轉交地址告訴給家鄉地址和它所對應的通信節點。
4結束語
4G移動通信系統目前還只是一個基本概念，4G網絡的定義仍然還不明確，IEEE等標準化組織仍處于制定標準和規范的過程中。但是融合現有的各種無線接入技術的4G系統將成為一個無縫連接的統一系統，實現跨系統的全球漫游及業務的可攜帶性，是滿足未來市場需求的新一代的移動通信系統，它將幫助我們實現充滿個性化的通信夢想。
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本文主要借鑒CDIO工程教育理念，對移動通信技術專業課程體系進行了項目化設計。
一、移動通信技術專業課程體系現狀
目前國內高職院校移動通信技術專業課程在講授時，實訓環節往往就是讓學生上機實現書上的示例，沒有與社會實際需要的專業技術及應用技術的最新發展聯系起來。造成這一現象的重要原因是國內移動通信技術專業的教學基本還停留在傳統的理工科人才培養模式，普遍缺少對學生工程能力和職業素質的訓練，同時也缺乏進行這些訓練所需的教學環境，囚此，培養出的學生與產業界的需求往往存在較大的脫節，難以很快融人現代IT企業的運作。
囚此，國內高職院校需要從移動通信技術專業的課程體系進行工程化改造，逐步建立工程化實踐教學體系，著力培養學生的工程化開發能力和職業素質，并進而形成一個融基礎理論、實訓教學、工程實踐為一體的整體化培養機制，使學生的基礎知識、科學素養、專業知識、創新能力、工程能力和職業素質都得到全面均衡的發展。
二、移動通信技術專業課程改革思路
國內一些工程學院和軟件學院積極開展了工程教育改革探索和實踐，其中最重要的實踐之一是引入了國際上先進的工程教育改革成果――CDIO工程教育理念。CDIO代表構思（coneeive）、設計（Design）、實現（hnplement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，大糾要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。
從2011年開始，我校移動通信技術專業在實踐教學建設方面全面啟動了基于CDIO工程教育模式的課程體系改革，其中，基于CDIO工程教育理念的移動通信專業課程體系建設已取得了階段性成果。
1.以CDIO先進理念為指導，開發課程
課程設計依據CDIO工程教育理念，依據CDIO教學理念十二條標準對移動通信技術專業課程體系及本課程進行了詳細的分析，以真實項目開發為導向，以培養學生個人技術能力、團隊合作能力及系統構建能力為宗旨，與企業工程師共同開發的“一體化項目學習”課程。
2.以真實項目為載體，組織課程
課程及相關課程體系都以真實項目來驅動知識的學習。通過小型真實項目（二級項目），完成一門課程的學習，通過一體化的大型項目（一級項目），完成整個專業課程體系課程的學習，一級項目和二級項目之間有機銜接，二級項目是一級項目的一部分。
移動通信技術專業NET開發模塊課程鏈路以“計算機技術系網站”作為該方向的一體化項目，為完成該一體化項目，依據網站開發的流程，知識逐漸遞進的關系劃分為以下5個項目“計算技術系網站”――網站前臺設計項目；“計算技術系網站”――數據庫設計及數據庫操作項目；“計算機技術系網站”――基于C語言的數據庫操作項目；“計算機技術系網站”―― 動態網站項目；“計算機技術系網站”――服務器部署項目。
3.以學生為主體，設計教學
課程的教學系統設計要以學生為主體，以學生的學習為中心；要面向高職學生的特點和整體水平進行教學目標設計，以促進課程總體目標的實現；要以建構主義等學習理論指導教學系統的元素設計。
4.以行動為導向，優化教學
課程學習以學生學習小組形式進行，一般3～5人，學生入學第二學期自由結合，一直到畢業該組同學都以一個整體的形式出現，一起進行課程考核，一起完成課程項目、學期項目、畢業項目等等。通過小組形式的學習，學生的團隊能力、解決問題的能力、溝通能力、表達能力及專業技術等能力都有相應的提高。
通過課程的改革與實踐，學生學習的主動性明顯加強，學習興趣顯著增強，學習效果顯著提高，專業能力明顯提升。以此為基礎，在今后的教學中，發現運行中存在的不足，進一步完善基于CDIO工程教育理念的移動通信專業課程體系。
參考文獻：
