摘要：本文介绍了4G移动通信的概念、特点和关键技术。从4G移动通信的网络结构和通信技术进行了分析。针对多址方案与无线接入方式、无线链路增强技术、智能天线和调制与编码等关键技术进行了探究。

　　关键词：4G 移动通信 关键技术

　　在近几年间，我国移动通信得到了迅猛的发展。第三代移动通信系统(3G) 牌照从2009年发放至今，中国的三大电信运营商在移动通信网络上的投入呈现逐年增长的趋势，截至2013年6月，我国3G用户总数超过3.2亿户[1]。但是相比较国内移动市场11亿多的手机用户规模，3G市场似乎才刚刚进入规模普及阶段。然而3G未现规模，4G已露身影。

　　1、概述

　　1.1 什么是4G

　　目前4G的概念较正规的解释是，可称为分布式的网络和宽带的接入，具有超过2 Mbps以上的数据传输能力，能对全速的移动用户能提供高速率、高质量影像服务，可实现三维图像的高速率和高质量传输。[2]

　　1.2 4G的特点

　　相对于现有的第三代移动通信技术，4G移动通信系统主要有以下特点：[3](1)更高的通信速率。3G的数据传输速率可以达到21Mbps;据有关专家预估，4G最高的数据传输率能达到100Mbps。(2)更宽的网络频谱。要想使4G的传输速率达到100Mbps，那么运营商必须在3G网络基础上大幅度的研究和改造，从而使4G在通信带宽上比3G的带宽高出许多。据研究AT&T公司的专家们说，估计每个4G的信道将占有100MHz的频谱，相当于3G的20倍。(3)兼容性能优。4G将实施全球统一的标准，能实现各类计算机、媒体及网络之间的无缝连接，让所有移动通信运营商的用户共享4G服务，真正实现“一部手机，全球通信”。(4)更灵活的通信。4G的终端将不再仅局限于移动电话，任何物品都有可能成为4G的终端，同时，世界上的所有生物如果配备相应的设备，都能成为不同类型的4G终端设备。另外，4G终端除了设计和操作的更加智能化以外，也将根据环境感知来适当地调整终端结构，使整体效能最佳化。(5)多种业务融合。4G将支持更加丰富的移动通信业务，这些业务包括高清晰网络视频会议、高质量图形图像传输、虚拟的现实业务等，使用户无地域限制的获得任何需要的信息服务。它能把个人通信、信息系统、娱乐和广播等行业形成一个整体，更加轻松、方便、安全地向用户提供更多元化的应用与服务。

　　2、4G的关键技术

　　(1)多址方案与无线接入方式。正交频分复用技术是4G最佳的多址方案，未来的4G系统中，正交频分复用技术是最有可能采用的多址方式。正交频分复用技术的主要特点：各个信号之间无干扰;多普勒频移与多径衰落之间不存在敏感问题;相邻小区用户无任何干扰;能实现低造价的单波段接收机。正交频分复用技术的主要缺点：存在频偏和功率效能偏低的问题。

　　(2)编码调制技术。在4G系统中，多载波调制技术将会被充分的采用，并且会适当的考虑自适应调制和功率的平衡性能。MC-CDMA采用正交相移键控方式进行数字调制， OFDM-TDMA将会采用高电平方式进行调制。4G系统将采用更高端的技术方案进行信道编码，如级连码、LDPC码和Turbo码等。

　　(3)无线链路增强技术。分集技术，如通过空间分集、时间分集、极化分集和频率分集等方法来获得更好的分集性能;多天线技术，发射分集采用2到4天线实现，或通过MIMO技术实现分集的接收、发射。智能天线支持高数据传输速率，有抑制干扰、减少远近效应、减小中断概率、增加系统容量、提高频谱效率等智能功能，它有灵活有效的进行越区切换、扩大小区覆盖范围、灵活的小区管理、延长移动台电池寿命、以及维护和运营成本较低的特点，因此智能天线必将会成为4G系统的关键技术。

　　(4)高效的频谱使用方案。提高频谱率的方法是将要使用超过3GHz的频段。在3G系统中，它的频谱效率是2bps/Hz，如果要超越3G，那么4G的频谱效率应当提升至5bps/Hz。在4G系统中，信道分配主要方式为自适应信道分配、分组信道分配两种。通过将信道分组分配到每一个用户中，能够让一些由于不均衡、失真或者频偏导致的用户之间干扰最小化。

　　(5)基于IP的核心网。4G的核心网络是一个基于全IP技术的网络，与现有的移动网络对比，它具有可实现不同网络之间无缝连接的根本性优点。然而，核心IP网络不是专门用于移动通信，而是作为一种统一的网络，支持有线及无线的接入，其接入点可以使有线或无线。无线接入点可以是蜂窝系统的基站，无线局域网或者自组网等，对于公用电话网和未实现全IP的3G网络，则是通过特定的网关进行连接。另外，热点通信速率和容量的需要或网络铺设重叠将使得整个网络呈现广域网、局域网等互联、综合和重叠的现象。

　　(6)软件无线电技术。软件无线电技术，是用现代化软件来控制、操纵传统的纯硬件电路的无线通信。软件无线电技术的重要价值在于：传统的硬件无线电通信设备只能作为无线通信的基本平台，而许多的通信功能则是由软件来实现，打破了有史以来设备的通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局。软件无线电使得4G系统具有适应性和灵活性，能够灵活适应于不同的网络和空中接口。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，同时也有助于不同标准和系统的融合。

　　3、结语

　　随着4G的进一步深入发展，移动计算机技术必将随之发生深刻而持久的变化。凭借4G高质量、高速率、大容量的多媒体业务能力，可以展望在不久的未来，人们主要的通信工具、便携式电脑和娱乐数码等设备将合而为一。4G在影响和带动计算机技术发展的同时，也将明显改变世界面貌和人们的生活、工作的方式!

　　参考文献

　　[1]我国3G用户总数超3.2亿户[N].http：//epaper.nfdaily.cn/html/2013-07/25/content_7210490.htm，2013-7-25.

　　[2]韩雪峰.谈政策和技术对医院信息化建设的影响[J].中国医学教育技术，2011(3).

　　[3]高健.移动通信技术[M].机械工业出版社，2012(4).

　　[4]技术解读3G和4G LTE网络架构之间的区别http：//networking.ctocio.com.cn/259/12618759.shtml，2013-5-17.