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摘要：第四代通信技术是在3G技术不能支持较高通信率、不能为用户提供更多速率任务和不能更好满足不同业务环境无缝漫游情况下研制的。4G技术凭借其独特的优势在一定程度上能更好满足人们需求。4G具有上网速度快、延迟时间短、流量价格更低等特点，本文主要从4G技术含义及特点、4G技术分析等方面出发，对4G移动通信关键技术进行分析。
关键词： 信道； 4G； 正交频分复用； 软件无线电； 智能天线； 网络
中图分类号：G250文献标识码： A
1正交频分复用技术。它实际上是多载波调制的一种,是一种并行体制，其主要原理是：将待传输的高速串行数据经串/ 并变换，变成在N 个子信道上并行传输的低速数据流，再用N 个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收，再经并/ 串变换恢复为原高速数据。这种技术在实际应用过程中，不仅能减少信号干扰、提高频率利用率，同时其也有加强的抗衰落能力和抗码间距能力。通过这种技术，能有效的进行高速数据传输。
2多输入多输出技术。多输入多输出技术是指在基站和移动终端都有多个天线，它利用在空间存在的不同的传播路径，在发射端发射采用多天线同时发射信号，在接收端采用多天线同时接收信号，因为不同发射天线发射的信号处在相同频段，所以多输入多输出系统在不增加带宽的情况下显著的增加系统容量和频带利用率。多输入多输出技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空间复用是在接收端和发射端使用多副天线，充分利用空间传播中的多径分量，在同一频带上使用多个子信道发射信号， 使容量随天线数量的增加而线性增加。空间分集有发射分集和接收分集两类。基于分集技术与信道编码技术的空时码可获得高的编码增益和分集增益， 已成为该领域的研究热点。多输入多输出技术可提供很高的频谱利用率，且其空间分集可显著改善无线信道的性能， 提高无线系统的容量及覆盖范围。
3 切换技术。切换技术能够实现移动终端在不同小区之间跨越和在不同频率之间通信以及在信号质量降低时如何选择信道，以维持移动终端通信不中断。有效的切换算法可以提高蜂窝移动通信系統的容量和QoS。切换技术一般分为硬切换、软切换、更软切换、频率间切换和系统间切换。切换技术主要是以网络信息信号质量的好坏、用户的移动速度等信息作为参考来判断是否应执行切换操作。除了以上给出的切换技术以外，正在研究的切换技术基于信道借用和基于用户位置的切换。第4 代移动通信中的切换技术正朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。
4 软件无线电技术。软件无线电技术就是利用软件加载的方式来增加原来标准化、模块化的硬件功能，使其能更好的实现不同种类通信系统开放式结构，通过宽带模数转化器和数模转化器等模块以满足射频天线需求，并以多种软件为依据对无线功能进行定义。其软件系统不仅包括无线信令规则和处理软件，同时也包括信号流软件、信道纠错软件及信源编码软件等。在4G 移动通信系统中， 若要实现“任何人在任何地点以任何形式接入网络” 的理想通信方式， 则至少需要保证移动终端能够适合各种类型的空中接口， 能够在各类网络环境间无缝漫游，并可以在不同类型的业务之间进行转换。软件无线电强调以开放性最简硬件为通用平台， 尽可能地用可升级、可重配置的不同应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。其中心思想是： 构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台， 将工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等各种功能用软件来完成， 并使宽带A/D 和D/A 转换器尽可能靠近天线， 以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。在4G 众多关键技术中， 软件无线电技术是通向未来4G 的桥梁。由于各种技术的交迭有利于减少开发风险， 所以未来4G 技术需要适应不同种类的产品要求， 而软件无线电技术则是适应产品多样性的基础， 它不仅能减少开发风险， 还更易于开发系列型产品。此外， 它还减少了硅芯片的容量， 从而降低了运算器件的价格， 其开放的结构也会允许多方运营的介入。
5 IPv6 协议技术。IPv6技术作为下一代网络核心协议，其能实现全分组传送数据流。在实际应用过程中，其不仅有较大的地址空间、自动控制优势，也有较高的服务质量和移动性优势。IPv6技术在可预定时期内，将全球唯一的地址提供给可以想象的网络设备；IPv6技术在实际应用过程中，其不仅能对无状态地址自动配置进行支持，也能对有状态地址自动配置进行支持。其中无状态地址比较重要，使用这种方式的时候，必须用节点发现机制来获得局部连接地址。最好是在无人干扰下使用这一地址，并选用即插即用机制，来获取全球唯一路由地址；在服务质量上，IPv6技术不仅具有IPv4技术QoS,同时其也能提供更多服务。毕竟其报头中含有新增字段，通过不同的节点就能对IP地址流进行相应分析和处理；因每一个移动设备都有本地地址，而这个地址与当前设备互联网位置无相应关联。只有在本地以外使用的时候，才能通过转交地址获得移动节点相应数据信息。为了给用户提供更为广泛的业务，使运营商管理更加方便、灵活，4G中将取代现有的IPv4 协议，采用全分组方式传送数据的IPv6 协议。
6多用户检测技术。多用户检测技术能够有效地消除码间干扰，提高系统性能。多用户检测的基本思想是把同时占用某个信道的所有用户或某些用户的信号都当作有用信号，而不是作为干扰信号处理，利用多个用户的码元、时间、信号幅度以及相位等信息联合检测单个用户的信号，即综合利用各种信息及信号处理手段，对接收信号进行处理，从而达到对多用户信号的最佳联合检测。多用户检测是4G系统中抗干扰的关键技术，能进一步提高系统容量，改善系统性能。随着不同算法和处理技术的应用与结合，多用户检测获得了更高的效率、更好的误码率性能和更少的条件限制。多用户检测可应用于多种不同系统中，但在引入的同时易增加系统实现的复杂度。随着技术的不断成熟，高速数字处理芯片的不断发展，多用户检测将会变得更加简单易行，从而能够更广泛地应用于通信领域中。
7智能天线技术。智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能， 被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰， 增强特殊范围内想要的信号， 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收发， 同时， 通过基带数字信号处理器， 对各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。
参考文献
[1]姚克玮.4G 通信技术的简析与探讨[J].硅谷,2011.(17).
[2]李明浩.4G 移动通信技术简析与发展预期[J].中小企业管理与科技,2010.(22).
[3]焦建平. 4G 通讯系统中的关键技术[J]. 南京大学学报， 2007.(11).
[4]田国栋.解析第四代移动通信[J].商场现代化,2009.(06).
关键词： 信道； 4G； 正交频分复用； 软件无线电； 智能天线； 网络
中图分类号：G250文献标识码： A
1正交频分复用技术。它实际上是多载波调制的一种,是一种并行体制，其主要原理是：将待传输的高速串行数据经串/ 并变换，变成在N 个子信道上并行传输的低速数据流，再用N 个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收，再经并/ 串变换恢复为原高速数据。这种技术在实际应用过程中，不仅能减少信号干扰、提高频率利用率，同时其也有加强的抗衰落能力和抗码间距能力。通过这种技术，能有效的进行高速数据传输。
2多输入多输出技术。多输入多输出技术是指在基站和移动终端都有多个天线，它利用在空间存在的不同的传播路径，在发射端发射采用多天线同时发射信号，在接收端采用多天线同时接收信号，因为不同发射天线发射的信号处在相同频段，所以多输入多输出系统在不增加带宽的情况下显著的增加系统容量和频带利用率。多输入多输出技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空间复用是在接收端和发射端使用多副天线，充分利用空间传播中的多径分量，在同一频带上使用多个子信道发射信号， 使容量随天线数量的增加而线性增加。空间分集有发射分集和接收分集两类。基于分集技术与信道编码技术的空时码可获得高的编码增益和分集增益， 已成为该领域的研究热点。多输入多输出技术可提供很高的频谱利用率，且其空间分集可显著改善无线信道的性能， 提高无线系统的容量及覆盖范围。
3 切换技术。切换技术能够实现移动终端在不同小区之间跨越和在不同频率之间通信以及在信号质量降低时如何选择信道，以维持移动终端通信不中断。有效的切换算法可以提高蜂窝移动通信系統的容量和QoS。切换技术一般分为硬切换、软切换、更软切换、频率间切换和系统间切换。切换技术主要是以网络信息信号质量的好坏、用户的移动速度等信息作为参考来判断是否应执行切换操作。除了以上给出的切换技术以外，正在研究的切换技术基于信道借用和基于用户位置的切换。第4 代移动通信中的切换技术正朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。
4 软件无线电技术。软件无线电技术就是利用软件加载的方式来增加原来标准化、模块化的硬件功能，使其能更好的实现不同种类通信系统开放式结构，通过宽带模数转化器和数模转化器等模块以满足射频天线需求，并以多种软件为依据对无线功能进行定义。其软件系统不仅包括无线信令规则和处理软件，同时也包括信号流软件、信道纠错软件及信源编码软件等。在4G 移动通信系统中， 若要实现“任何人在任何地点以任何形式接入网络” 的理想通信方式， 则至少需要保证移动终端能够适合各种类型的空中接口， 能够在各类网络环境间无缝漫游，并可以在不同类型的业务之间进行转换。软件无线电强调以开放性最简硬件为通用平台， 尽可能地用可升级、可重配置的不同应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。其中心思想是： 构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台， 将工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等各种功能用软件来完成， 并使宽带A/D 和D/A 转换器尽可能靠近天线， 以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。在4G 众多关键技术中， 软件无线电技术是通向未来4G 的桥梁。由于各种技术的交迭有利于减少开发风险， 所以未来4G 技术需要适应不同种类的产品要求， 而软件无线电技术则是适应产品多样性的基础， 它不仅能减少开发风险， 还更易于开发系列型产品。此外， 它还减少了硅芯片的容量， 从而降低了运算器件的价格， 其开放的结构也会允许多方运营的介入。
5 IPv6 协议技术。IPv6技术作为下一代网络核心协议，其能实现全分组传送数据流。在实际应用过程中，其不仅有较大的地址空间、自动控制优势，也有较高的服务质量和移动性优势。IPv6技术在可预定时期内，将全球唯一的地址提供给可以想象的网络设备；IPv6技术在实际应用过程中，其不仅能对无状态地址自动配置进行支持，也能对有状态地址自动配置进行支持。其中无状态地址比较重要，使用这种方式的时候，必须用节点发现机制来获得局部连接地址。最好是在无人干扰下使用这一地址，并选用即插即用机制，来获取全球唯一路由地址；在服务质量上，IPv6技术不仅具有IPv4技术QoS,同时其也能提供更多服务。毕竟其报头中含有新增字段，通过不同的节点就能对IP地址流进行相应分析和处理；因每一个移动设备都有本地地址，而这个地址与当前设备互联网位置无相应关联。只有在本地以外使用的时候，才能通过转交地址获得移动节点相应数据信息。为了给用户提供更为广泛的业务，使运营商管理更加方便、灵活，4G中将取代现有的IPv4 协议，采用全分组方式传送数据的IPv6 协议。
6多用户检测技术。多用户检测技术能够有效地消除码间干扰，提高系统性能。多用户检测的基本思想是把同时占用某个信道的所有用户或某些用户的信号都当作有用信号，而不是作为干扰信号处理，利用多个用户的码元、时间、信号幅度以及相位等信息联合检测单个用户的信号，即综合利用各种信息及信号处理手段，对接收信号进行处理，从而达到对多用户信号的最佳联合检测。多用户检测是4G系统中抗干扰的关键技术，能进一步提高系统容量，改善系统性能。随着不同算法和处理技术的应用与结合，多用户检测获得了更高的效率、更好的误码率性能和更少的条件限制。多用户检测可应用于多种不同系统中，但在引入的同时易增加系统实现的复杂度。随着技术的不断成熟，高速数字处理芯片的不断发展，多用户检测将会变得更加简单易行，从而能够更广泛地应用于通信领域中。
7智能天线技术。智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能， 被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰， 增强特殊范围内想要的信号， 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收发， 同时， 通过基带数字信号处理器， 对各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。
参考文献
[1]姚克玮.4G 通信技术的简析与探讨[J].硅谷,2011.(17).
[2]李明浩.4G 移动通信技术简析与发展预期[J].中小企业管理与科技,2010.(22).
[3]焦建平. 4G 通讯系统中的关键技术[J]. 南京大学学报， 2007.(11).
[4]田国栋.解析第四代移动通信[J].商场现代化,2009.(06).