4G移动通信关键技术及特征

，既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发，同时，通过基带数字信号处理器对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形。

　　目前，智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优，但相对而言各种算法均存在所需数据计算量大、信道模型简单、收敛速度较慢、在某些情况下甚至可能出现错误收敛等缺点。实际信道条件下，当干扰较多、多径严重，特别是信道快速时变时，很难对某一用户进行实时跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下，全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖，各组权值对应的波束有不同的主瓣指向，相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠，接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式，与自适应方式相比它显然更容易实现，是未来智能天线技术发展的方向。

　　4）MIMO

　　MIMO系统，该技术最早是由Marconi于1908年提出的，它利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的单输入单输出（SISO）系统，MIMO还可以包括单输入多输出（SIMO）系统和多输入单输出（MISO）系统。

　　MIMO系统在一定程度上可以利用传播中的多径分量，也就是说MIMO可以抗多径衰落，但是对于频率选择性深衰落，MIMO系统依然是无能为力。目前解决MIMO系统中的频率选择性衰落的方案一般是利用均衡技术，还有一种是利用OFDM。大多数研究人员认为OFDM技术是4G的核心技术，但4G需要极高的频谱利用率，而OFDM提高频谱利用率的作用毕竟是有限的。在OFDM的基础上合理开发空间资源，也就是MIMO+OFDM，可以提供更高的数据传输速率。另外，OFDM由于码率低和加入了时间保护间隔而具有极强的抗多径干扰能力。由于多径时延小于保护间隔，所以系统不受码间干扰的困扰，这就允许单频网络（SFN）可以用于宽带OFDM系统，依靠多天线来实现，即采用由大量低功率发射机组成的发射机阵列消除阴影效应，来实现完全覆盖。

　　5）先进的信道编码技术

　　4G移动通信系统采用Turbo码与基于低密度校验（LDPC）码相结合的信道编码技术，同时与自动重发请求（ARQ）技术和分集接收技术相结合，从而在低Eb/No条件下保证系统足够的性能。

　　6）基于IP的核心网

　　B3G-TDD移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络，同已有的移动网络相比具有根本性的优点，即可实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案，可以提供端到端的IP业务，能与已有核心网和公共交换电话网（PSTN）兼容。其具有开放的结构，允许多种空中接口接入核心网；同时能将业务、控制和传输分开。IP与多种无线接入协议相兼容，因此在核心网的设计上具有很大的灵活性。

　　7）高性能的接收机

　　4G移动通信系统对接收机提出了很高的要求。Shannon定理给出了在带宽为BW的信道中实现容量为C的可靠传输所需要的最小信噪比（SNR）。按照Shannon定理，可以计算出，对于3G系统如果信道带宽为5MHz，数据速率为2Mb/s，所需的SNR为1.2dB；而对于4G系统，要在5MHz的带宽上传输20Mb/s的数据，则所需要的SNR为12dB。可见对于4G系统，由于速率很高，对接收机的性能要求也要高得多。

5、国际合作与国际竞争形势

　　国际上4G的技术与标准角力早就如火如荼地展开，任何有企图的厂商、任何有实力的国家，都不愿意在这场战役中缺席。目前，日本、韩国、美国、欧盟等已经在泛4G技术的研究上取得了领先，这些国家无不是采用《政府+运营商+制造企业》的模式来推动泛4G技术的研究，许多企业已经在泛4G技术领域有了长达十年左右的技术储备。目前，欧洲和美国一些大学和机构都已大力投入对4G的研究，并结成了一些联盟。

　　新一代无线通信技术在美国及日本等发达国家已经进入密集的研发和市场化阶段。据美国电气电子工程学会（IEEE）最新公布的802.16无线宽带技术草案文本，该机构目前正在研究一项无线传输新标准802.16m兼容WiMAX和4G。802.16m标准在快速移动状态下的传输速率可达100Mbit/s。新标准之所以能达到以上速率，主要归功于MIMO技术，802.11g和802.11n标准路由器及接入节点目前已广泛采用MIMO技术。54Mb/s的路由器在采用了MIMO技术之后，理论传输速率可达108Mb/s。据称，新标准至少还需一到两年才能出台。

2006年3月，中国、韩国和日本曾就进一步联合研发4G移动通信标准一事达成共识。中国信息产业部与他国的4G合作研发始于2003年，当时与日本NTTDoCoMo签订了合作意向书，共同探讨和研发4G技术；2004年10月，又与韩国达成协议，扩