【摘 要】在新興通信技術的不斷推動之下，3G即將成為通信技術的主流。但是隨著無線上網(wǎng)和網(wǎng)絡游戲等用戶需求不斷的增加，對移動通信系統(tǒng)的速率要求也越來越高。逐漸地人們之間溝通的瓶頸將由現(xiàn)在的網(wǎng)絡傳輸速率變?yōu)楦鞣N新的應用的提供。在對通信技術的要求不增加的基礎上，無線通信技術最終將邁向4G通信技術時代。本文主要簡單介紹4G移動通信系統(tǒng)所采用的各種技術以及4G移動通信的優(yōu)缺點。

【關鍵詞】4G移動通信 OFDM 優(yōu)點 缺點

一、4G的概念

4G是第四代移動通信及其技術的簡稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術產(chǎn)品，是一個比3G通信更完美的新的無線通信世界，它將創(chuàng)造出許多消費者難以想象的應用。

4G通信技術并沒有脫離之前的通信技術，而是以傳統(tǒng)通信技術為基礎，并利用了一些新的通信技術，來不斷提高無線通信的網(wǎng)絡效率和功能。如果說現(xiàn)在的3G能為人們提供一個高速傳輸?shù)臒o線通信環(huán)境的話，那么4G通信將是一種超高速無線網(wǎng)絡，一種不需要電纜的信息超級高速公路，這種新網(wǎng)絡可使電話用戶以無線及三維空間虛擬實境連線。

二、4G采用的主要技術

（一）OFDM技術

隨著數(shù)據(jù)速率的不斷提高，高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能不僅僅受噪聲限制，更主要的影響來自于無線信道時延擴展特性導致的碼間干擾。這種碼間干擾主要是由于發(fā)射機和接收機之間存在多條時延不同無線傳播路徑造成的。多徑效應造成接收機受到的信號是多個時延、幅度和相位各不相同的發(fā)送信號的疊加，從而導致錯誤發(fā)生。為了實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)業(yè)務，必須采取措施對抗碼間干擾，信道均衡是經(jīng)典的抗碼間干擾技術，但是如果數(shù)據(jù)速率非常高，采用單載波傳輸數(shù)據(jù)，往往要設計幾十甚至上百個抽頭的均衡器，這簡直是硬件設計的噩夢。既要對抗碼間干擾，又要采用低復雜度且高效的手段傳輸高速數(shù)據(jù)業(yè)務，我們選擇了一種關鍵技術—正交頻分復用（OFDM）技術。

（二）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(qū)分，動態(tài)改變信號的覆蓋區(qū)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(jiān)測環(huán)境變化，為每個用戶提供優(yōu)質(zhì)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(shù)字波束等功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。

（三）多用戶檢測技術

4G系統(tǒng)的終端和基站將用到多用戶檢測技術以提高系統(tǒng)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(lián)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(lián)合檢測。它在傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)容量。

三、4G系統(tǒng)的優(yōu)點和缺陷

（一）4G系統(tǒng)的優(yōu)點

根據(jù)研究人員的設想和實驗，目前正在構思中的4G通信和傳統(tǒng)的通信模式相比，具有下面的優(yōu)點：1.由于人們研究4G通信的最初目的是提高蜂窩電話質(zhì)量和其慨移動裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信的最大特征是它具有更快的無線通信速度。3G數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達到2Mb/s，專家估計，第四代移動通信系統(tǒng)可以達到10Mb/s至20Mb/s，甚至最高可以高達100Mb/s的速度傳輸無線信息，這種速度遠遠超過了目前的手機的傳輸速率。2.要想使4G通信達到100Sb/s的傳輸速度，通信營運商必須在3G通信網(wǎng)絡的基礎上，進行大幅度的改造和研究，以便使4G網(wǎng)絡在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡的蜂窩系統(tǒng)的帶寬高出許多。據(jù)研究4G通信的ATT的執(zhí)行官們說，估計每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網(wǎng)絡的20倍。3.從嚴格意義上說，4G手機的功能，已不能簡單劃歸“電話機”的范疇，因此未來4G手機更應該算得上是一臺小型電腦了，而且4G手機從外觀和式樣上，以方便和個性為前提。未來的4G通信將使人們不僅可以隨時隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像。4G技術的應用可以使通信更加靈活。

（二） 4G系統(tǒng)的缺陷

對于現(xiàn)在的人來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，很多人都認為第四代無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)是人類有史以來發(fā)明的最復雜的技術系統(tǒng)，所以也出現(xiàn)大量令人頭痛的技術問題。總的來說，要順利、全面地實施4G通信，將可能遇到下面的一些困難：1.首先4G的標準難以統(tǒng)一，雖然從理論上講，3G手機用戶在全球范圍都可以進行移動通信，但是由于沒有統(tǒng)一的國際標準，各種移動通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機用戶帶來諸多不便。因此，開發(fā)第四代移動通信系統(tǒng)必須首先解決通信制式等需要全球統(tǒng)一的標準化問題。2.盡管未來的4G通信能夠給人帶來非常大的方便，但是在當前情況下，技術上的實現(xiàn)是非常困難的。另外，要實現(xiàn)4G通信的下載速度還面臨著一系列技術問題。例如，如何保證樓區(qū)、山區(qū)，及其他有障礙物等易受影響地區(qū)的信號強度等問題。3.4G系統(tǒng)的最大特點是它的通信傳輸速度將會得到極大提升，從理論上說可達到100Mb/s的寬帶速度，比目前機信息傳輸速度要快得多，但手機的速度將受到通信系統(tǒng)容量的限制，如系統(tǒng)容量有限，手機用戶越多，速度就越慢。

參考文獻：

[1]吳偉陵、牛凱編著 《移動通信原理（第2版）》 電子工業(yè)出版社

[2]李建東編著 《移動通信（第四版）》 西安電子科技大學出版社

[3]（德）Hendrik Berndt主編 《基于4G系統(tǒng)的移動服務技術》 機械工業(yè)出版社

[4]（中）Jiangzhou Wang著 《高速無線通信：UWB，LTE與4G》 人民郵電出版社