引言
较之2G移动通信，3G技术拥有无可比拟的优势、它攻克了前者的技术瓶颈，在高速数据业务方面显示出了独特的优势以WCDMA,TD-SCDMA和WCDMA2000三个标准为基础,3G技术成果转化出诸多的终端服务，如视频点播服务、电话会议和电子商务等、但是，3G技术也存在明显的不足:没有全球统一的通信标准;流媒体服务质量不高;无法实现较高的传输速率;语音交换沿用2G的电路交换方式，而不是效能更高的分组交换方式;系统复杂，不够灵活等、因此，世界各国纷纷投入4G技术的研究，以期4G技术能更好地服务于大数据时代，为用户提供更优质的高速数据服务.
1、4G移动通信系统的特点
4G移动通信技术在很多国家和地区已经投入商用，其高速数据传输速率、高抗干扰能力和更好的兼容性，将使用户拥有更好的移动通信体验。不同的文献对于4G移动通信的特点有不同的侧重，但目前已有如下共识:
(1)高数据传输速率
4G技术比3G技术的数据传输速率有了大幅度提高，最低可达2Mb/s(高速移动物体)，最高可达100Mb/s(低速运动，如步行.
(2)系统频谱更宽
要想实现上述高数据传输速率，4G移动通信的系统带宽应达到100MHz，是3G标准WCDMA的20倍.
(3)系统容量更大
在蜂窝系统中，4G信号传输波段集中在毫米波，这会缩小蜂窝小区从而提高系统容量，但也是4G技术的一个挑战.
(4)良好的兼容性
4G克服了3G标准不一的缺点，拥有全球统一的标准，实现了无缝漫游，使得同一部移动通信终端在不同运营商、不同通信主机、不同网络之间实现畅游.
(5)高度智能化
4G移动通信网络采用智能技术，能够根据时变的业务流大小、系统容量和信道条件，进行动态的自适应的信道分配与管理，在应用上具有较强的灵活性、自适应性和智能性.
(6)融合多种数据业务
4G移动通信系统提供形式多样、种类丰富的数据业务，比如视频业务、移动互联网业务和智能化业务。依托4G数据业务，个人通信、服务及娱乐得以整合，为用户提供前所未有的体验.
2、4G移动通信系统的网络体系结构
在4G移动通信系统中，能够实现不同业务需要的接入系统，通过多媒体接入系统与IP核心网进行连接，该结构可以实现2G,3G,4G,WLAN和固网2间的平滑切换、如图1所示、
4G移动通信系统网络体系结构由三部分组成:物理网络层、中间环境层和应用网络层。物理网络层为系统提供接入和路由选择功能;中间环境层作为桥接层，为系统提供地址转换、服务质量(QoS)映射以及完全性管理。上述三层结构之间的接口是开放式的，易于开发新的模块和服务。开放式接口支持高速率无缝无线服务，该服务能在多标准和多模终端上自适应调整，屏蔽不同运营商和服务商之间的差别，服务范围更广.
3、4G移动通信的优点
(1)正交频分复用(OFDM)技术
3G移动通信核心调制技术是CDMA，而4G则以OFDM技术为主、OFDM是一种多载波数字调制技术，适用于无线信道下的高速数据传输、其主要思想是:将数据传输信道分解为N个正交子信道，通过串并转换，将高速数据信号流转化成N路低速数据流，调制到子信道上进行传输。这样一来，调制信号的延续时间远大于信道的最大时延扩展，使得信号对信道时延的敏感程度大大降低，有效消除符号间干扰(ISI)、循环前缀技术又使得OFDM技术可以有效抑制信道间干扰(ICI)、因此，OFDM技术具有很好的抗击频率选择性衰落和多径干扰能力。此外，OFDM技术还具有频谱利用率高、容易实现调制解调、易与其他多址技术结合使用等优点，适合高速数据传输.
(2)多输入与多输出(MIMO)技术
MIMO技术通过多个发射天线和接收天线对信号实现多发多收，能高效利用空间资源，在不增大发射功率、不增加频谱资源的条件下，可大规模提高系统信道容量，优势显著，是4G移动通信系统的核心技术之一根据空时映射方式，MIMO技术分为空间复用和空间分集、空间复用是指无需额外时间和频谱资源，在发射端将信号分成多个子信号，通过多个发射天线在相同频段上发射出去，接收机接收在空域维度能够被区分的各发射子信号，能够获得较大的空间复用增益，从而提高信道的容量、空间分集技术是指多个发射天线发送具有相同信息的多个信号，接收端能够获得同一信息具有独立衰落的多径信号，获得空间分集增益，提高信道可靠性。在频谱资源日益紧张的现在，MIMO技术以其独特的优势，在4G移动通信技术中获得了广泛的应用.
(3)软件无线电(SDR)技术
软件无线电技术以数字处理(DSP)技术为核心，以微电子技术为支撑，其基本思想是构造一个具有模块化、标准化的通用硬件平台，在这个平台上尽量用软件来完成信号处理、调制解调方式、保密结构、工作频段、网络协议和控制终端等各种功能，并使模数转换器(S/D)和数模转换器(D/S)尽可能靠近天线、SDR技术是实现产品多样化的基础，因此能够减少4G技术的开发风险。此外，在网络支持方面，SDR可以支持不同类型的链路互联。因此，4G移动通信系统利用SDR技术实现各种终端的互联互通和无缝链接，效益客观.
(4)智能天线(SA)技术
智能天线技术即自适应天线阵列，依靠多个天线阵列，根据需求和环境的不同，动态调整发射和接收方向，优化无线通信性能、其基本思想是，将同时隙或同频率的信号导向一定的方向，使天线主波束对准信号目的方向，零陷或旁瓣对准干扰信号方向，以最大程度利用所需信号并抑制干扰信号、此外，智能天线技术根据信号空间特征的不同，利用天线阵列技术可以无干扰在同一信道发射和接收多个信号，有效提高频谱利用率。智能天线技术提高了系统容量，改善了信号质量，满足了4G移动系统对上述两方面的需求，因此成为其关键技术.
(5)基于IP的核心网
4G移动通信系统的核心网是基于全IP，并与各种无线接入方式相独立，与现有公共电话交换网络(PSTN)和核心网(CN)兼容，能提供端到端的IP业务。基于IP的核心网结构开放，允许各种空中接口接入，且分开了传输、控制和业务。在基于IP的核心网中，核心网协议、链路层与分离切独立于无线接入方式。此外，由于IP协议与多种无线接入协议兼容，设计核心网时无需考虑无线接入方式与协议，因此十分灵活4G核心网主要采用的是全分组式IPv6技术，因而大大拓展了地址空间，支持有/无状态自动地址配置，切更具移动性.
4、结语
4G移动通信数据传输速率更高，系统频谱更宽，系统容量更大，兼容性好，高度智能化且能融合多种数妇科医学论文据业务，正在引领信息产业新的革命，成为技术竞争的制高点、我国于2013年12月4日向三家运营商发放了4G牌照，一年多来，4G网络建设和用户规模都取得了相当大的成绩，4G移动通信，伴随着诸如微信、物联网等应用技术的使用，必将深刻影响现代人们的生活和工作.
作者:马千里 单位:北华航天工业学院
