【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 牙等室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、蜂窩信號(hào)、廣播電視到衛(wèi)星通信，移動(dòng)用戶(hù)可以自由地從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。各種業(yè)務(wù)應(yīng)用、各種系統(tǒng)平臺(tái)間的互聯(lián)更便捷、安全，面向不同用戶(hù)要求，更富有個(gè)性化。（四）智能性能更高第四代移動(dòng)通信的智能性更高，表現(xiàn)在4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化。（五）兼容性能更平滑 技術(shù)融合強(qiáng)4G不再局限于電信行業(yè)，還可以應(yīng)用于金融、醫(yī)療、教育、交通等行業(yè)，使局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣播網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等能夠融為一體組成一個(gè)通播網(wǎng)，無(wú)論使用什么終端，都可享受高品質(zhì)的信息服務(wù)，還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶(hù)在投資最少的情況下輕易地過(guò)渡到4G通信。因此，從這個(gè)角度來(lái)看，4G通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備全球漫游、接口開(kāi)放、能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化以及能從2G、3G平穩(wěn)過(guò)渡等特點(diǎn)。（六）實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信4G通信提供的無(wú)線(xiàn)多媒體通信服務(wù)將包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、影像等，大量信息透過(guò)寬頻的信道傳送出去，為此4G也稱(chēng)為“多媒體移動(dòng)通信”。增值服務(wù)多。3G移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，4G則以正交多任務(wù)分頻技術(shù)(OFDM)最受矚目，利用這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)例如無(wú)線(xiàn)區(qū)域環(huán)路(WLL)、數(shù)字音訊廣播(DAB)等方面的無(wú)線(xiàn)通信增值服務(wù)。（七）通信費(fèi)用更加便宜由于4G通信解決了與3G的兼容性問(wèn)題，讓更多的現(xiàn)有通信用戶(hù)能輕易地升級(jí)到4G通信，因此4G通信部署起來(lái)就容易、迅速得多。同時(shí)在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，通信運(yùn)營(yíng)商們將考慮直接在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運(yùn)營(yíng)成本。不過(guò)現(xiàn)階段的4G資費(fèi)高還是遭到了吐槽：一晚忘關(guān)連接 房子就得歸移動(dòng) 4G移動(dòng)通信主要技術(shù)要求：（1）通信速度提高，數(shù)據(jù)率超過(guò)UMTS，上網(wǎng)速率從2 Mb／s提高到100 Mb／s。（2）以移動(dòng)數(shù)據(jù)為主面向Internet大范圍覆蓋高速移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，改變了以傳統(tǒng)移動(dòng)電話(huà)業(yè)務(wù)為主設(shè)計(jì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)觀念。（3）采用多天線(xiàn)或分布天線(xiàn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及終端形式，支持手機(jī)互助功能，采用可穿戴無(wú)線(xiàn)電，可下載無(wú)線(xiàn)電等新技術(shù)。（4）發(fā)射功率比現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)降低10～100倍，能夠較好地解決電磁干擾問(wèn)題。（5）支持更為豐富的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，包括高分辨率實(shí)時(shí)圖像業(yè)務(wù)、會(huì)議電視虛擬現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)等，使用戶(hù)在任何地方可以獲得任何所需的信息服務(wù)，且服務(wù)質(zhì)量得到保證。第四代移動(dòng)通信技術(shù)是集成多功能的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，是寬帶接入IP系統(tǒng)。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)定位技術(shù)定位是指移動(dòng)終端位置的測(cè)量方法和計(jì)算方法，它主要分為基于移動(dòng)終端定位、基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位或者混合定位三種方式，在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)終端可能在不同系統(tǒng)（平臺(tái)）間進(jìn)行移動(dòng)通信。因此，對(duì)移動(dòng)終端的定位和跟蹤，是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端在不同系統(tǒng)（平臺(tái)）間無(wú)縫連接和系統(tǒng)中高速率和高質(zhì)量的移動(dòng)通信的前提和保障。切換技術(shù)切換技術(shù)適用于移動(dòng)終端在不同移動(dòng)小區(qū)之間、不同頻率之間通信或者信號(hào)降低信道選擇等情況。切換技術(shù)是未來(lái)移動(dòng)終端在眾多通信系統(tǒng)、移動(dòng)小區(qū)之間建立可靠移動(dòng)通信的基礎(chǔ)和重要技術(shù)。它主要有軟切換和硬切換。在4G通信系統(tǒng)中，切換技術(shù)的適用范圍更為廣泛，并朝著軟切換和硬切換相結(jié)合的方向發(fā)展。軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，軟件將會(huì)變得非常繁雜。為此，專(zhuān)家們提議引入軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，將其作為從第二代移動(dòng)通信通向第三代和第四代移動(dòng)通信的橋梁。軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)能夠?qū)⒛M信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程盡可能地接近天線(xiàn)，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(gè)無(wú)線(xiàn)電通信平臺(tái)，在平臺(tái)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(wú)線(xiàn)通信。因此，應(yīng)用軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，一個(gè)移動(dòng)終端，就可以實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)和平臺(tái)之間，暢通無(wú)阻的使用。目前比較成熟的軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)有參數(shù)控制軟件無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)。軟件無(wú)線(xiàn)電是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)一通用硬件平臺(tái)，利用軟件加載方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)的一種開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)。通過(guò)不同軟件程序，在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)中利用單一終端漫游。其核心思想是在盡可能靠近天線(xiàn)的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，盡可能多地用軟件來(lái)定義無(wú)線(xiàn)功能。其軟件系統(tǒng)包括各類(lèi)無(wú)線(xiàn)信令規(guī)則與處理軟件、信號(hào)流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、信源編碼軟件等。軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號(hào)處理硬件（DSPH）、現(xiàn)場(chǎng)可編程器件（FPGA）、數(shù)字信號(hào)處理（DSP）等。智能天線(xiàn)(SA)與多入多出天線(xiàn)(MIMO)技術(shù)智能天線(xiàn)具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，能滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心、移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)的性能要求。智能天線(xiàn)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(hào)，這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。智能天線(xiàn)具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線(xiàn)成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無(wú)線(xiàn)基站端使用天線(xiàn)陣和相干無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的收發(fā)，同時(shí)，通過(guò)基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各天線(xiàn)鏈路上接收到的信號(hào)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(xiàn)的工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。全自適應(yīng)智能天線(xiàn)雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu)，但相對(duì)而言各種算法均存在所需數(shù)據(jù)量，計(jì)算量大，信道模型簡(jiǎn)單，收斂速度較慢，在某些情況下甚至可能出現(xiàn)錯(cuò)誤收斂等缺點(diǎn)，實(shí)際信道條件下，當(dāng)干擾較多、多徑嚴(yán)重，特別是信道快速時(shí)變時(shí)，很難對(duì)某一用戶(hù)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。在基于預(yù)多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預(yù)先計(jì)算好的波束分割覆蓋，各組權(quán)值對(duì)應(yīng)的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會(huì)有一些重疊，接收時(shí)的主要任務(wù)是挑選一個(gè)作為工作模式，與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實(shí)現(xiàn)，是未來(lái)智能天線(xiàn)技術(shù)發(fā)展的方向。多入多出天線(xiàn)MIMO(MultipleInput MultipleOutput)系統(tǒng)，該技術(shù)最早是由馬克尼（Guglielmo Marconi）于1908年提出的，它利用多天線(xiàn)來(lái)抑制信道衰落。根據(jù)收發(fā)兩端天線(xiàn)數(shù)量，相對(duì)于普通的SISO(SingleInput SingleOutput)系統(tǒng)，MIMO還可以包括SIMO(Sin gleInput MultipleOutput)系統(tǒng)和MISO(MultipleInput SingleOutput)系統(tǒng)。信道容量隨著天線(xiàn)數(shù)量的增大而線(xiàn)性增大，利用MIMO信道可成倍地提高無(wú)線(xiàn)信道容量，在不增加帶寬和天線(xiàn)發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍地提高。利用MIMO技術(shù)可以提高信道的容量，同時(shí)也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率。前者是利用MIMO信道提供的空間復(fù)用增益，后者是利用MIMO信道提供的空間分集增益。實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用增益的算法主要有貝爾實(shí)驗(yàn)室的BLAST算法、ZF算法、MMSE算法、ML算法。ML算法具有很好的譯碼性能，但是復(fù)雜度比較大，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的無(wú)線(xiàn)通信不能滿(mǎn)足要求。ZF算法簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)信道的信噪比要求較高。性能和復(fù)雜度最優(yōu)的就是BLAST算法。該算法實(shí)際上是使用ZF算法加上干擾刪除技術(shù)得出的。目前MIMO技術(shù)領(lǐng)域另一個(gè)研究熱點(diǎn)就是空時(shí)編碼。常見(jiàn)的空時(shí)碼有空時(shí)塊碼、空時(shí)格碼?？諘r(shí)碼的主要思想是利用空間和時(shí)間上的編碼實(shí)現(xiàn)一定的空間分集和時(shí)間分集，從而降低信道誤碼率。MIMO系統(tǒng)在一定程度上可以利用傳播中多徑分量，也就是說(shuō)MIMO可以抗多徑衰落，但是對(duì)于頻率選擇性深衰落，MIMO系統(tǒng)依然是無(wú)能為力。目前解決MIMO系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落的方案一般是利用均衡技術(shù)，還有一種是利用OFDM。大多數(shù)研究人員認(rèn)為OFDM技術(shù)是4G的核心技術(shù)，4G需要極高頻譜利用率的技術(shù)，而OFDM提高頻譜利用率的作用畢竟是有限的，在OFDM的基礎(chǔ)上合理開(kāi)發(fā)空間資源，也就是MIMO+OFDM，可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外ODFM由于碼率低和加入了時(shí)間保護(hù)間隔而具有極強(qiáng)的抗多徑干擾能力。由于多徑時(shí)延小于保護(hù)間隔，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網(wǎng)絡(luò)(SFN)可以用于寬帶OFDM系統(tǒng)，依靠多天線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即采用由大量低功率發(fā)射機(jī)組成的發(fā)射機(jī)陣列消除陰影效應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)完全覆蓋。交互干擾抑制和多用戶(hù)識(shí)別待開(kāi)發(fā)的交互干擾抑制和多用戶(hù)識(shí)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(huà)系統(tǒng)，消除不必要的鄰近和共信道用戶(hù)的交互干擾，確保接收譏的高質(zhì)量接收信號(hào)。這種組合將滿(mǎn)足更大用戶(hù)容量的需求，還能增加覆蓋范圍，交互干擾抑制和多用戶(hù)識(shí)別兩種技術(shù)的組合將大大減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署，確保業(yè)務(wù)質(zhì)量的改善?？芍貥?gòu)性/自愈網(wǎng)絡(luò)當(dāng)智能處理器用在4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它們將能夠處理節(jié)點(diǎn)故障或基站超載。網(wǎng)絡(luò)各部分采用基于知識(shí)解答裝置，將能夠糾正網(wǎng)絡(luò)故障，這種基于知識(shí)解答裝置安放在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器上。新的調(diào)制和信號(hào)傳輸技術(shù)在高頻段進(jìn)行高速移動(dòng)通信，將面臨嚴(yán)重的選頻衰落（frequencyselective fading）。為提高信號(hào)性能，研究和發(fā)展智能調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，來(lái)有效抑制這種衰落。例如正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）、自適應(yīng)均衡器等。另一方面，采用TPC、Rake擴(kuò)頻接收、跳頻、FEC（如AQR和Turbo編碼）等技術(shù)，來(lái)獲取更好的信號(hào)能量噪聲比。信道傳輸頻譜資源是一種有限的資源，在4G系統(tǒng)中，我們一方面要采用有效的措施提高頻譜利用率，另一方面我們要開(kāi)發(fā)新的頻譜資源。因此，研究高頻段寬帶信號(hào)傳輸特性就變得非常重要。歐洲的AWACS項(xiàng)目研究寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)在1719GHz頻段內(nèi)的傳輸特性；SAMBA項(xiàng)目研究接入系統(tǒng)在3040GHz頻段內(nèi)的傳輸特性；MEDIAN項(xiàng)目研究寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)在69GHz頻段內(nèi)的傳輸特性。系統(tǒng)管理資源在高速移動(dòng)通信手統(tǒng)中，不僅頻率資源限制移動(dòng)用戶(hù)信號(hào)的傳輸速率，而且基站和終端的發(fā)射功率也限制了用戶(hù)的傳輸速率，因此，采用一種好的無(wú)線(xiàn)資源管理策略，它可以檢測(cè)可用的資源以及信號(hào)的質(zhì)量，然后根據(jù)不同用戶(hù)、不同業(yè)務(wù)質(zhì)量要求動(dòng)態(tài)的分配頻率資源和信號(hào)發(fā)射功率，這樣可以大大提高系統(tǒng)的性能。4G的技術(shù)特點(diǎn)4G是多功能集成寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，比3G更接近于個(gè)人通信。其特點(diǎn)主要有：（1）高速率。4G的信息傳輸速率要比3G高一個(gè)等級(jí)，從2Mbit/s提高到10Mbit/s。（2）靈活性強(qiáng)。4G擬采用智能技術(shù)，可自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配。采用智能信號(hào)處理技術(shù)對(duì)信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行信號(hào)的正常收發(fā)。有很強(qiáng)的智能性、適應(yīng)性和靈活性。（3）兼容性好。目前ITU承認(rèn)的、已有相當(dāng)規(guī)模的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)有GSM、CDMA和TDMA三大分支，可通過(guò)4G標(biāo)準(zhǔn)的制定來(lái)解決兼容問(wèn)題。（4）用戶(hù)共存性。4G能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況和信道條件進(jìn)行自適應(yīng)處理，使低、高速用戶(hù)和各種用戶(hù)設(shè)備能夠并存與互通從而滿(mǎn)足多類(lèi)型用戶(hù)的需求。（5）業(yè)務(wù)多樣性。未來(lái)通信中所需的是多媒體通信：個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂(lè)等將結(jié)合成一個(gè)整體。4G能提供各種標(biāo)準(zhǔn)的通信業(yè)務(wù)，滿(mǎn)足寬帶和綜合多種業(yè)務(wù)需求。（6）技術(shù)基礎(chǔ)較好。4G將以幾項(xiàng)突破性技術(shù)為基礎(chǔ)，如OFDM、無(wú)線(xiàn)接入、軟件無(wú)線(xiàn)電等，能大幅提高頻率使用效率和系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)性。（7）隨時(shí)隨地的移動(dòng)接入。4G利用無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，提供話(huà)音、高速信息業(yè)務(wù)、廣播及娛樂(lè)等多媒體業(yè)務(wù)接入方式，用戶(hù)可隨時(shí)隨地接入系統(tǒng)。（8）自治的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。4G網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)完全自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)?？勺詣?dòng)管理、動(dòng)態(tài)改變自己的結(jié)構(gòu)以滿(mǎn)足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。4G的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4G系統(tǒng)針對(duì)各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)，通過(guò)多媒體接入連接到基于IP的核心網(wǎng)中?；贗P技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶(hù)可實(shí)現(xiàn)在3G、4G、WLAN及固定網(wǎng)間無(wú)縫漫游。4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能，中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開(kāi)放的，使發(fā)展和提供新的服務(wù)變得更容易，提供無(wú)縫高數(shù)據(jù)率的無(wú)線(xiàn)服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶，這一服務(wù)能自適應(yīng)于多個(gè)無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)及多模終端，跨越多個(gè)運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)商，提供更大范圍服務(wù)。4G網(wǎng)絡(luò)有如下特征：（1）支持現(xiàn)有的系統(tǒng)和將來(lái)系統(tǒng)通用接入的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；（2）與Inter