基于TDD的第四代移动通信技术

2.OFDM技术

据多径信道在频域中表现出来的频率选择性衰落特性，研制出了正交频分复用技术（OFDM）调制技术，这是一种用于无线环境下的高速传输技术。OFDM技术的主要原理就是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而在频域内将给定信道分成许多正交的子信道。在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波独立地并行传输，这样，尽管总的信道是非平坦的。即具有频率选择性，但是每个子信道的频谱特性是相对平坦的。并且在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此，就可以消除符号间的干扰（ISI），这样接收端可以不用信道均衡技术就能对接收信号进行解调。OFDM技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落或窄带干扰，在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的。这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。基于以上优点，OFDM技术被认为是第四代移动通信中的核心技术。

3.MIMO技术

MIMO技术是现代通信中的一个重大技术突破。MIMO可以简单定义为，无线网络信号通过多重天线进行同步收发，在发射端和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道，以提高传输率，增加系统容量。MIMO系统的模型如图3所示。更确切地说就是信号通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送。


图3 MIMO系统框图

由于无线信号在传送的过程当中为了避免发生干扰，会走不同的反射或穿透路径，因此，到达接收端的时间会不一致。为了避免被切割的信号不一致而无法重新组合，接收端会同时具备多重天线接收，然后，利用DSP重新计算方式，根据时间差因素，将分开的各信号重新组合，并且快速正确地还原出原来信号。由于信号经过分割传送，不仅单一流量降低，可拉大传送距离，又扩大了天线接收范围，因此，MIMO技术不仅可以提高既有无线网络频谱的传输速度，成倍地提高系统容量，而且，又不用额外占用频谱范围，更重要的是，还能扩大信号传送距离。MIMO技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破，成为新一代移动通信系统必须采用的关键技术。

4.自适应编码调制（AMC）技术

AMC技术的本质就是根据信道情况（信道状态信息CSI）确定当前信道的容量，根据容量确定合适的编码调制方式等，以便最大限度地发送信息，实现较高的速率；而且，针对每一个用户的信道质量变化，AMC都能提供可相应变化的调制编码方案，从而可提高速率传输和频谱的利用率。信道状态信息可以根据系统的信道信噪比测量或其他相似的测量报告确定，然后，AMC根据CSI确定相应的编码和调制格式。当信道质量好时，可以采用效率较高的高阶调制方案，并结合较弱的信道进行编码或不编码，以提高传输速率和频谱利用率；当信道质量差时，可以采用性能较好的低阶调制方案，并结合较强的信道编码，以对付信道变差带来的性能恶化。AMC的调整算法如图4所示。在4G通信系统中采用AMC的好处主要有：处于有利位置的用户可以具有更高的数据速率，蜂窝平均吞吐量由此得到提高；在链路自适应过程中，通过调整调制编码方案而不是调整发射功率的方法可以降低干扰水平。



图4 AMC的调整算法

5.软件无线电

软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统的一种新技术，具有开放式结构。通过下载不同的软件程序，在硬件平台上可以实现不同的功能，用以实现在不同的系统中利用单一的终端进行漫游，它是解决移动终端在不同系统中工作的关键技术。软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器，并尽可能多地用软件来定义无线功能，各种功能和信号处理都尽可能用软件实现。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件等。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件（DSPH）、现场可编程器件（FPGA）、数字信号处理（DSP）等。目前，软件无线电技术虽然基本上实现了其基本功能：硬件数字化、软件可编程化、设备可重复配置性，但是，其传统的流水线式结构严重影响了设备可配置功能和设备的可扩展性。

三、结束语

4G移动通信系统目前还只是一个基本概念，处于实验室研究开发阶段。要把4G投入到实际应用，还需要对现有的移动通信基础设施进行更新改造。这将会引发一系列的资金观念等问题，从而在一定程度上减缓4G正式进入市场的速度。然而，可以肯定的是，随着互联网高速发展，4G也会继续高速发展，4G将会是多功能集成的宽带移动通信系统，是满足未来市场需求的新一代移动通信系统。