“第4代移动通信技术”

“第4代移动通信技术”

摘要：自有近代通信以来，人们就一直追求通信的自由。无线通信的大众化，如第1 代移动通信（1G）、第2 代移动通信（2G）部分的满足了人们的这种愿望。但随着互联网和多媒体技术的兴起，人们对移动通信提出了更高的要求。于是第3 代移动通信（3G）引弓待发，而第4代移动通信（4G）的理论与实践方面的报道已可谓热烈。

关键词：4G；移动通信；技术

1 前言

4G 也称为广带接入和分布网络。具有超过2Mb/s 的非对称数据传输能力，对高速移动用户能提供150Mb/s 的高质量的影像服务，并首次实现三维图像的高质量传输。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)。4G 是集多种无线技术和无线LAN 系统为一体的综合系统，也是宽带IP 接入系统。在这个系统上，移动用户可以实现全球无缝漫游，享用更多的服务，可以通过智能服务向导，轻轻松松地在服务空间畅游。因此，第四代移动通信系统应该是以用户为中心的移动通信系统。

2 移动通信技术的发展状况

2.1第一代―――模拟移动通信系统

第一代(即1G，是the first generation 的缩写) 移动通信系统的主要特征是采用模拟技术和频分多址(FDMA)技术、有多种制式。我国主要采用TACS，其传输速率为2.4kbps，由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信系统在商业上取得了巨大的成功，但是其弊端也日渐显露出来，如频谱利用率低、业务种类有限、无高速数据业务、制式太多且互不兼容、保密性差、易被盗听和盗号、设备成本高、体积大、重量大。所以，第一代移动通信技术作为20 世纪80 年代到90 年代初的产物已经完成了任务退出了历史舞台。

2.2第二代―――数字移动通信系统

第二代(即2G，是the second generation 的缩写) 移动通信系统是从20 世纪90 年代初期到目前广泛使用的数字移动通信系统，采用的技术主要有时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)两种技术，它能够提供9.6- 28.8kbps 的传输速率。全球主要采用GSM和CDMA 两种制式，我国采用主要是GSM这一标准，主要提供数字化的语音业务级低速数据化业务，克服了模拟系统的弱点。和第一代模拟移动蜂窝移动系

统相比，第二代移动通信系统具有保密性强，频谱利用率高，能提供丰富的业务，标准化程度高等特点，可以进行省内外漫游。但因为采用的制式不同，移动标准还不统一，用户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游，还无法进行全球漫游，虽然第二代比第一代有更大的带宽，但带宽还是很有限，限制了数据的应用，还无法实现高速率的业务，如移动的多媒体业务。

2.3第三代―――多媒体移动通信系统

随着通信业务的迅猛发展和通信量的激增，未来的移动通信系统不仅要有大的系统容量，还要能支持话音、数据、图像、多媒体等多种业务的有效传输。第二代移动通信技术根本不能满足这样的通信要求，在这种情况下出现了第三代,(即3c，是the third generation 的缩写)多媒体移动通信系统。第三代移动通信系统在国际上统称为IMT―2000，是国际电信联盟(1TU)在1985 年提出的工作在2000MHz 频段的系统。与第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信系统相比，第三代的最主要特征是可提供移动多媒体业务。

2.4 第四代移动通信系统的概念

4G 也称为广带接入和分布网络,具有超过2Mb/s 的非

对称数据传输能力,对高速移动用户能提供1 50M b/s 的高质

量的影像服务, 并首次实现三维图像的高质量传输它包括广带无线固定接入、广带无线局域网,移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统),是集多种无线技术和无线LAN 系统为一体的综合系统,也是宽带lP 接入系统,在这个系统上,移动用户可以实现全球无缝漫游, 为了进一步提高其利用率,满足高速率、大容量的业务需求, 同时克服高速数据在无线信道下的多径衰落和多径干扰等众多优势。

3 4G 的关键技术

3.1 OFDM技术

OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样，可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此，每个子信道上的信号衰落可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。由于OFDM技术具备上述特点，是对高速数据传输的一种潜在的解决方案，因此被公认为4G 的核心技术之一。

3.2 多输入多输出(MIMO)技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统，利用多天线来抑制信道衰落，该技术最早是由Marconi 于1908 年提出的。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-Input Single-Output)系统，MIMO 还可以分为SIMO(Single-Input Multiple-Output)系统和MISO(Multiple-Input Single-Output)系统。多输入多输出(MIMO)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是下一代移动通信系统的核心技术之一。MIMO 系统采用空时处理技术进行信号处理，在丰富的散射环境下，空分复用MIMO 系统(如BLAST 结构) 可以获得与天线数成正比的容量增长，从而极大地提高频谱效率，增加系统的数据传输速率。但是当散射程度欠佳时，会引起信道间的空间相关，尤其在室外环境下，由于基站的天线较高，从而角度扩展较小，其空间相关难以避免，在这种情况下MIMO不可能获得所期望的数据传输速率。

3.3 智能天线技术

智能天线是未来移动通信的关键技术之一。SA 其实就是一种安装在基站现场的双向天线。智能天线采用了空时多址（SDMA）的技术，利用信号在传输方向上的差别，将同