【正文】 動(dòng)的使用者（最高250km/h）頻寬需求為2Mbps，中速移動(dòng)的使用者（60km/h）頻寬需求為20Mbps，低速移動(dòng)或室內(nèi)靜止的使用者頻寬需求為100Mbps；（2）更高儲(chǔ)存容量由于傳輸頻寬增大，因此資料儲(chǔ)存容量至少需求為3G系統(tǒng)的10倍以上；（3）更高相容性4G通信技術(shù)必須具備向下相容、開(kāi)放介面、全球漫游、與網(wǎng)路互聯(lián)、多元終端應(yīng)用等，并能從3G通信技術(shù)平穩(wěn)過(guò)渡至4G；（4）不同系統(tǒng)的無(wú)縫連接行動(dòng)使用者在移動(dòng)中，特別是高速移動(dòng)，也都能順利使用通信系統(tǒng)，并在不同系統(tǒng)間進(jìn)行無(wú)縫轉(zhuǎn)換（Seamless Transitions），傳送高速多媒體資料等；（5）高度智慧化網(wǎng)路系統(tǒng)4G網(wǎng)路必須是高度智慧、能隨狀況自行調(diào)整的網(wǎng)路系統(tǒng)，它須具備良好的彈性以滿足不同環(huán)境與不同用戶的通信需求；（6）整合性的便利服務(wù)4G系統(tǒng)將個(gè)人通信、資訊傳輸、廣播服務(wù)與多媒體娛樂(lè)等各項(xiàng)應(yīng)用整合，提供更為廣泛、便利、安全與個(gè)性化的服務(wù)。而當(dāng)在通信過(guò)程進(jìn)行中，4G通訊還必須保持良好的無(wú)縫連接能力，透過(guò)不同網(wǎng)路確保資料傳輸過(guò)程不中斷，并維持高品質(zhì)與高頻寬。接下來(lái)將介紹4G通信的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。盡管總的信道是非平坦的，即具有頻率選擇性，但是每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的，在每個(gè)子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬。OFDM的主要缺點(diǎn)是功率效率不高。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用更高級(jí)的信道編碼方案(如Turbo碼、級(jí)連碼和LDPC等)、自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(ARQ)技術(shù)和分集接收技術(shù)等，從而在低Eb/N0條件下保證系統(tǒng)足夠的性能。Shannon定理給出了在帶寬為BW的信道中實(shí)現(xiàn)容量為C的可靠傳輸所需要的最小SNR。可見(jiàn)對(duì)于4G系統(tǒng)，由于速率很高，對(duì)接收機(jī)的性能要求也要高得多。智能天線應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分利用移動(dòng)用戶信號(hào)并消除或抑制干擾信號(hào)的目的。MIMO技術(shù)(多輸入多輸出)技術(shù)是指利用多發(fā)射、多接收天線進(jìn)行空間分集的技術(shù)，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。例如：當(dāng)接收天線和發(fā)送天線數(shù)目都為8根，且平均信噪比為20dB時(shí)，鏈路容量可以高達(dá)42bps/Hz，這是單天線系統(tǒng)所能達(dá)到容量的40多倍。在無(wú)線頻譜資源相對(duì)匱乏的今天，MIMO系統(tǒng)已經(jīng)體現(xiàn)出其優(yōu)越性，也會(huì)在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中繼續(xù)應(yīng)用。軟件無(wú)線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，并盡可能多地用軟件來(lái)定義無(wú)線功能，各種功能和信號(hào)處理都盡可能用軟件實(shí)現(xiàn)。軟件無(wú)線電使得系統(tǒng)具有靈活性和適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)和空中接口。基于IP的核心網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個(gè)基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，同已有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比具有根本性的優(yōu)點(diǎn)，即：可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫互聯(lián)。核心網(wǎng)具有開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)；同時(shí)核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_(kāi)。IP與多種無(wú)線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計(jì)核心網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有很大的靈活性，不需要考慮無(wú)線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。在實(shí)際的CDMA通信系統(tǒng)中，各個(gè)用戶信號(hào)之間存在一定的相關(guān)性，這就是多址干擾存在的根源。傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)完全按照經(jīng)典直接序列擴(kuò)頻理論對(duì)每個(gè)用戶的信號(hào)分別進(jìn)行擴(kuò)頻碼匹配處理，因而抗多址干擾能力較差；多用戶檢測(cè)技術(shù)在傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用造成多址干擾的所有用戶信號(hào)信息對(duì)單個(gè)用戶的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而具有優(yōu)良的抗干擾性能，解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題，降低了系統(tǒng)對(duì)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(tǒng)容量。四 4G網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別 4G通信技術(shù)并沒(méi)有脫離以前的通信技術(shù)，而是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，并利用了一些新的通信技術(shù)，來(lái)不斷提高無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能的。與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，4G通信技術(shù)最明顯的優(yōu)勢(shì)在于通話質(zhì)量及數(shù)據(jù)通信速度。隨著技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，現(xiàn)有移動(dòng)電話網(wǎng)中手機(jī)的通話質(zhì)量還在進(jìn)一步提高。另外由于技術(shù)的先進(jìn)性確保了成本投資的大大減少，未來(lái)的4G通信費(fèi)用也要比目前的通信費(fèi)用低。在發(fā)達(dá)國(guó)家，3G服務(wù)的普及率更將超過(guò)60%，那么這時(shí)就需要有更新一代的系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一步提升服務(wù)質(zhì)量。有了這些通信終端后，我們手機(jī)用戶就可以隨心所欲的漫游了，隨時(shí)隨地的享受高質(zhì)量的通信了。目前正在構(gòu)思中的4G通信具有下面的特征：通信速度更快由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動(dòng)裝置無(wú)線訪問(wèn)Internet的速率，因此4G通信給人印象最深刻的特征莫過(guò)于它具有更快的無(wú)線通信速度。網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬要想使4G通信達(dá)到100Mbps的傳輸，通信營(yíng)運(yùn)商必須在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大幅度的改造和研究，以便使4G網(wǎng)絡(luò)在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡(luò)的蜂窩系統(tǒng)的帶寬高出許多。T的執(zhí)行官們說(shuō)，估計(jì)每個(gè)4G信道將占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于WCDMA 3G網(wǎng)路的20倍。未來(lái)的4G通信將使我們不僅可以隨時(shí)隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫(huà)、影像，當(dāng)然更可以和從未謀面的陌生人網(wǎng)上聯(lián)線對(duì)打游戲。智能性能更高 第四代移動(dòng)通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)在4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化，例如對(duì)菜單和滾動(dòng)操作的依賴程度將大大降低，更重要的4G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)許多難以想象的功能。兼容性能更平滑要使4G通信盡快地被人們接受，不但考慮的它的功能強(qiáng)大外，還應(yīng)該考慮到現(xiàn)有通信的基礎(chǔ)，以便讓更多的現(xiàn)有通信用戶在投資最少的情況下就能很輕易地過(guò)渡到4G通信。提供各種增殖服務(wù)4G通信并不是從3G通信的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的升級(jí)而演變過(guò)來(lái)的，它們的核心建設(shè)技術(shù)根本就是不同的，3G移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，而4G移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)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)人們可以實(shí)現(xiàn)例如無(wú)線區(qū)域環(huán)路(WLL)、數(shù)字音訊廣播(DAB)等方面的無(wú)線通信增殖服務(wù)；不過(guò)考慮到與3G通信的過(guò)渡性，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)不會(huì)在未來(lái)僅僅只采用OFDM一種技術(shù)，CDMA技術(shù)將會(huì)在第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，與OFDM技術(shù)相互配合以便發(fā)揮出更大的作用，甚至未來(lái)的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)也會(huì)有新的整合技術(shù)如OFDM/CDMA產(chǎn)生，前文所提到的數(shù)字音訊廣播，其實(shí)它真正運(yùn)用的技術(shù)是OFDM/FDMA的整合技術(shù)，同樣是利用兩種技術(shù)的結(jié)合。實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信盡管第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)各種多媒體通信，但未來(lái)的4G通信能滿足第三代移動(dòng)通信尚不能達(dá)到的在覆蓋范圍、通信質(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，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)提供的無(wú)線多媒體通信服務(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，為此未來(lái)的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)也稱為“多媒體移動(dòng)通信”。總結(jié)來(lái)說(shuō)，首先必須可以容納市場(chǎng)龐大的用戶數(shù)、改善現(xiàn)有通信品質(zhì)不良，以及達(dá)到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆Ｓ捎诶昧藥醉?xiàng)不同的技術(shù)，所以無(wú)線頻率的使用比第二代和第三代系統(tǒng)有效得多。研究人員說(shuō)，下載速率有可能達(dá)到5Mbps到10Mbps。據(jù)研究人員宣稱，4G通信的無(wú)線即時(shí)連接等某些服務(wù)費(fèi)用將比3G通信更加便宜?？偟膩?lái)說(shuō)，要順利、全面地實(shí)施4G通信，將可能遇到下面的一些困難：標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一雖然從理論上講，3G手機(jī)用戶在全球范圍都可以進(jìn)行移動(dòng)通信，但是由于沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，各種移動(dòng)通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機(jī)用戶帶來(lái)諸多不便。技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)盡管未來(lái)的4G通信能夠給人帶來(lái)美好的明天，但是別指望立刻就能用上這種技術(shù)，大約還需要5年左右的時(shí)間這項(xiàng)技術(shù)才能發(fā)布。例如，如何保證樓區(qū)、山區(qū)，及其它有障礙物等易受影響地區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度等問(wèn)題。另外在移交方面存在的技術(shù)問(wèn)題，使手機(jī)很容易在從一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域時(shí)和網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系。不過(guò)，行業(yè)專家們表示，他們相信這一問(wèn)題可以得到解決，但需要一定的時(shí)間。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)將很難達(dá)到其理論速度。市場(chǎng)難以消化有專家預(yù)測(cè)在10年以后，第三代移動(dòng)通信的多媒體服務(wù)將進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展階段，此時(shí)覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，第三代技術(shù)仍然在緩慢地進(jìn)入市場(chǎng)，到那時(shí)整個(gè)行業(yè)正在消化吸收第三代技術(shù)，對(duì)于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的接受還需要一個(gè)逐步過(guò)渡的過(guò)程。設(shè)施難以更新在部署4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之前，覆蓋全球的大部分無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施都是基于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)建立的，如果要向第四代通信技術(shù)轉(zhuǎn)移的話，那么全球的許多無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施都需要經(jīng)歷著大量的變化和更新，這種變化和更新勢(shì)必減緩4G通信技術(shù)全面進(jìn)入市場(chǎng)、占領(lǐng)市場(chǎng)的速度。但根據(jù)目前的事實(shí)來(lái)看，在4G通信技術(shù)全面進(jìn)入商用之日算起的二三年后，消費(fèi)者才有望用上性能穩(wěn)定的4G通信手機(jī)。例如每一種新的設(shè)備和技術(shù)推出時(shí)，其后的軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)必須及時(shí)能跟上步伐，才能使新的設(shè)備和技術(shù)得到很快推廣和應(yīng)用，但遺憾的是4G通信目前還只處于研究和開(kāi)發(fā)階段，具體的設(shè)備和用到的技術(shù)還沒(méi)有完全成型，因此對(duì)應(yīng)的軟件開(kāi)發(fā)也將會(huì)遇到困難；另外費(fèi)率和計(jì)費(fèi)方式對(duì)于4G通信的移動(dòng)數(shù)據(jù)市場(chǎng)的發(fā)展尤為重要，例如WAP手機(jī)推出后，用戶花了很多的連接時(shí)間才能獲得信息，而按時(shí)間及信息內(nèi)容的收費(fèi)方式使用戶難以承受，因此必須及早慎重研究基于4G通信的收費(fèi)系統(tǒng)，以利于市場(chǎng)發(fā)展。況且到了4G通信真正開(kāi)始推行時(shí)，熟悉4G通信業(yè)務(wù)的經(jīng)驗(yàn)和專門技術(shù)人才還不多，這樣同樣也會(huì)延緩4G通信在市場(chǎng)上迅速推廣的速度，因此到時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)4G通信的專門技術(shù)人員還須早日進(jìn)行培訓(xùn)。目前日本的NTT DoCoMo公司已經(jīng)表示，4G通信的試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)部署在公司的橫須賀研發(fā)園內(nèi)，該網(wǎng)絡(luò)集結(jié)了試驗(yàn)基站和移動(dòng)終端，同時(shí)NTT DoCoMo公司還表示，4G通信服務(wù)將于2010年推出，網(wǎng)絡(luò)的下載速度可以達(dá)到100Mbps，上載速度為20Mbps。T公司推出的4G通信網(wǎng)絡(luò)的試驗(yàn)，據(jù)說(shuō)可以配合目前的EDGE進(jìn)行無(wú)線上傳，并通過(guò)OFDM技術(shù)達(dá)到快速下載的目的。T公司聲稱大約還需要五年，這項(xiàng)技術(shù)才能發(fā)布；再有十年左右的時(shí)間，4G才能真正投入到商用階段。WWRF預(yù)計(jì)4G技術(shù)將在2010年開(kāi)始投入應(yīng)用。目前在歐洲地區(qū)，無(wú)線區(qū)域回路與數(shù)字音訊廣播已針對(duì)其室內(nèi)(Indoor)應(yīng)用而進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)，測(cè)試項(xiàng)目包括10Mbps與MPEG影像傳輸應(yīng)用，而第四代移動(dòng)通信技術(shù)則將會(huì)是現(xiàn)有兩項(xiàng)研發(fā)技術(shù)的延伸，先從室內(nèi)技術(shù)開(kāi)始，再逐漸擴(kuò)展到室外的移動(dòng)通信網(wǎng)路。國(guó)際