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研究4G移动通信关键技术与面临的问题摘要：本文主要对4G移动通信的关键技术进行了简要的论述分析了4G的网络结构和4G的关键技术在此基础上详细讨论了目前全球以及我国的4G技术进展及面临的问题最后对4G的前景进行了预测。关键词：4G；4G关键技术；OFDMSAMIMOSDR4G发展现状1前言根据国际电联的工作安排2009年将集中征集4G技术标准2010年会推出第一个4G版本并在2011年世界无线电通信大会上通过。4G预计2015年左右投入商用。4G技术的飞速发展使得广大用户享受更新、更快捷、更丰富的通信生活成为可能。24G网络中的关键技术4G系统针对各种不同业务的接人系统通过多媒体接入连接到基于口的核心网中。基于IP技术的网络结构使用户可实现在3G、4G、WLAN及固定网间无缝漫游。4G网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。(1)物理网络层提供接入和路南选择功能。(2)中间环境层的功能有网络服务质量映射、地址变换和完全性管理等。(3)物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的使发展和提供新的服务变得更容易提供无缝高数据率的无线服务。并运行于多个频带这一服务能自适应于多个无线标准及多模终端跨越多个运营商和服务商提供更大范围服务。据国际电信联盟定义4G技术是可为移动中的用户提供100Mb/S的数据传输、为静止的用户提供1Gb/S的数据传输的无线通讯技术包含OFDM、智能天线(SA)与多人多出天线(MIMO)技术、软件无线电技术(SDR)三大关键技术。2.1OFDMOFDM即正交频分复用技术实际上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation多载波调制的一种。OFDM技术有很多优点：可以消除或减小信号波形间的干扰对多径衰落和多普勒频移不敏感提高了频谱利用率；适合高速数据传输；抗衰落能力强；抗码间干扰(ISI)能力强。2.2智能天线(SA)与多入多出天线(MIMO)技术智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰增强特殊范围内想要的信号这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的接收和发射。同时通过基带数字信号处理器对各个天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并实现上行波束赋形。目前智能天线的工作方式主要有两种：全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。移动通信环境中的多径传播对通信的有效性与可靠性造成了严重的影响。而多输入多输出(M1MO)技术在通信链路两端均使用多个天线发端将信源输出的串行码流转成多路并行子码流分别通过不同的发射天线阵元同频、同时发送接收方则利用多径引起的多个接收天线上信号的不相关性从混合信号中分离估计出原始子码流这相当于频带资源重复利用使频谱利用率和链路可靠性极大的提高。2.3软件无线电技术(SDR)软件无线电(SDR)是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用硬件平台利用软件加载方式来实现各类无线电通信系统的一种开放式结构的技术。其中心思想是使宽带模数转换器(A/D)及数模转换器(D/A)等先进的模块尽可能地靠近射频天线的要求。尽可能多地用软件来定义无线功能。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件等。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。2.4基于IP的核心网4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接人方案能提供端到端的IP业务能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构能允许各种窄中接口接人核心网；同时核心网能把业务、控制和传输等分开。采用IP后所采用的无线接入方式和协议与核心网络(CN)协议、链路层是分离独立的。在4G通信系统中将取代IPv4协议主要采用全分组方式IPv6技术。34G技术的发展现况及其挑战3.1日本NTI-DoCoMo在4G的领先优势2008年日本NTTDoCoMo公司发布新闻公报称该公司在2007年年底进行的4G外场试验中创下5.3Gb/s的最大下行速率纪录。在此次试验中无线通信系统的发射端和接收端天线均从一年前试验时的6根增加到12根并采用了该公司独有的接收信号处理技术使下行速率成功翻倍。3.2WiMAX“准4G”标准2007年10月19日国际电信联盟ITU在日内瓦举行无线通信全体会