4G网络发展的关键技术及前景探讨

一、4G技术与进展现状

（一）4G技术

4G是指第四代移动通信技术，是多种无线技术的综合系统，融合了现有的3G 的增强型技术，集3G网络技术和无线LAN 系统为一体。它可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带网络中提供无线服务，可以在任何地方宽带接入互联网提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。

4G主要是以正交频分复用(OFDM)为核心技术。它的主要原理是：待传输的高速串行数据经传并变换，变成在子信道上并行传输的低速数据流，再用相互正交的载波进行调制，然后叠加一起发送，接收端用相干载波进行相干接受，再经并串变换恢复为原高速数据。它具有良好的抗噪声性能和抗多径干扰的能力，抗衰弱能力强。

（二）4G技术进展现状

目前，世界各国都积极开展了4G的研究，大致呈现以下特点：一是政府在4G技术研发中的投入力度不断加大。二是运营商正以主体身份推进4G 技术商业化运作。三是技术标准是各国4G技术竞争的焦点。四是研究论坛成为引领4G研发的重要风向标。

国内发展4G技术及产业大致取得以下进展：一方面，启动实施了一批重大计划。我国在2001年启动了面向后三代/四代(B3G/4G)的移动通信发展研究计划--未来通用无线环境研究计划(简称Future 计划)，重点突破新一代移动通信系统关键技术，取得了系列重要成果并累计培养了近千名移动通信研发人才，显着增强了我国移动通信可持续发展能力。另一方面，涌现出一批具有研发和商业化基础的企业。在政府的积极推动下，中国移动、大唐、中兴、华为、普天等国内企业在4G技术的研发和商业化中均取得一定的进展。

二、4G网络发展的关键技术

（一）OFDM 技术

OFDM 技术是LTE 系统的技术基础与主要特点，OFDM 系统参数设定对整个系统的性能会产生决定性的影响，其中载波间隔又是OFDM 系统的最基本参数，经过理论分析与仿真比较最终确定为15kHz。上下行的最小资源块为375kHz，也就是25 个子载波宽度，数据到资源块的映射方式可采用集中(localized)方式或离散(distributed)方式。循环前缀Cyclic Prefix(CP)的长度决定了OFDM 系统的抗多径能力和覆盖能力。长CP利于克服多径干扰，支持大范围覆盖，但系统开销也会相应增加，导致数据传输能力下降。为了达到小区半径100Km 的覆盖要求，LTE 系统采用长短两套循环前缀方案，根据具体场景进行选择：短CP方案为基本选项，长CP方案用于支持LTE 大范围小区覆盖和多小区广播业务。

（二）MIMO 技术

MIMO 作为提高系统输率的最主要手段，也受到了各方代表的广泛关注。LTE 已确定MIMO 天线个数的基本配置是下行2×2、上行1×2，但也在考虑 4×4 的高阶天线配置。另外，LTE 也正在考虑采用小区干扰抑制技术来改善小区边缘的数据速率和系统容量。下行方向MIMO 方案相对较多，根据2006年3月雅典会议报告，LTE，MIMO 下行方案可分为两大类：发射分集和空间复用两大类。目前，考虑采用的发射分集方案包括块状编码传送分集(STBC，SFBC)，时间(频率)转换发射分集(TSTD，FSTD)，包括循环延迟分集(CDD)在内的延迟分集(作为广播信道的基本方案)，基于预编码向量选择的预编码技术。其中预编码技术已被确定为多用户MIMO 场景的传送方案。