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1、我國4G進(jìn)展程度 2001年，“國家863計(jì)劃”啟動(dòng)了面向后三代/四代（B3G/4G）的移動(dòng)通信發(fā)展研究計(jì)劃——未來通用無線環(huán)境研究計(jì)劃（簡稱 FuTURE計(jì)劃）。其主要目標(biāo)是面向未來10年無線通信領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)與需求，重點(diǎn)突破新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，逐步建立一個(gè)集大范圍蜂窩移動(dòng)通信、區(qū)域性寬帶無線接入和短程無線連接為一體的通用無線電環(huán)境，為中國未來無線與移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展創(chuàng)造條件。 2001年“國家863計(jì)劃”啟動(dòng)以來，截止到2006年已經(jīng)取得了相當(dāng)多的科研成果，在國內(nèi)外申請(qǐng)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)明專利100余項(xiàng)； FuTURE計(jì)劃實(shí)施5年來，累計(jì)培養(yǎng)了近千名移動(dòng)通信超前研發(fā)人才，顯著增強(qiáng)了我國移動(dòng)通信可持續(xù)發(fā)展能力。B3G/4G研究并不只是一個(gè)科研項(xiàng)目，更是一個(gè)推動(dòng)我國未來通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的試驗(yàn)系統(tǒng)，涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)、專利、國際合作等問題，并且能為我國在下一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化上打下基礎(chǔ)。在B3G/4G研究上，中國與國際同步，而B3G/4G外場技術(shù)演示和示范則在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位。在3G技術(shù)的研究方面，我國比國外晚了8～10年，而4G技術(shù)的研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與國際同步，這為我們擁有一個(gè)更好的發(fā)展前景奠定了基礎(chǔ)。 我國啟動(dòng)4G研發(fā)以來，國內(nèi)十余家大學(xué)、企業(yè)和研究所均參與其中。在FuTURE計(jì)劃一期課題的支持下，北京郵電大學(xué)等國內(nèi)六所高校，分別與華為、三星等國內(nèi)外企業(yè)開展合作，經(jīng)過一年多的艱苦努力，完成了六種無線傳輸鏈路方案的設(shè)計(jì)，并初步研究了無線資源管理方案和上層協(xié)議，基本完成了基帶電路核心硬件和軟件的設(shè)計(jì)和測試，并完成了支持分布式多天線接入的射頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；取得了一系列創(chuàng)新性研究成果，申請(qǐng)了30余項(xiàng)國家發(fā)明專利，為進(jìn)一步凝煉面向“十五”末期的超3代總體技術(shù)方案打下了良好的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)之上，國家“863”FuTURE計(jì)劃于2003年11月啟動(dòng)了第二階段研究開發(fā)計(jì)劃。本課題研究開發(fā)的總體目標(biāo)是：面向超3代移動(dòng)通信在傳輸速率、業(yè)務(wù)支持、系統(tǒng)容量等方面的應(yīng)用需求，在超3G移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、空中接口等各個(gè)方面，進(jìn)一步開展深入系統(tǒng)的研究，重點(diǎn)突破，形成完善的超3代總體技術(shù)方案，構(gòu)建具有超3代移動(dòng)通信主要技術(shù)特征的試驗(yàn)系統(tǒng)，具備向ITU提交初步的新一代無線通信體制標(biāo)準(zhǔn)建議的技術(shù)基礎(chǔ)。國家“863”項(xiàng)目“超3代蜂窩移動(dòng)通信無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究與開發(fā)”子課題——“TDD系統(tǒng)OFDM上行鏈路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)及 TDD技術(shù)集成”由北京郵電大學(xué)無線新技術(shù)研究所承擔(dān)，具體負(fù)責(zé)該課題的實(shí)施和集成。該子課題于2003年11月啟動(dòng)，2004年7月完成了鏈路方案驗(yàn)收，至2006年6月完成了上下行鏈路以及整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)工作，在2006年6月17日進(jìn)行了正式驗(yàn)收。驗(yàn)收結(jié)果表明該系統(tǒng)已達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，這標(biāo)志著我國在下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究中取得了突破性進(jìn)展。 2007年1月28日，在上海快速移動(dòng)的測試車上，基于IPV6的高清電視等業(yè)務(wù)的演示十分流暢。工作人員在上海延安西路高架做了2km長的覆蓋，車輛在真實(shí)的路況中以50km/h的時(shí)速行駛，獲得的下行速率為20Mbps～90Mbps，上行最高也可達(dá)80Mbps。這標(biāo)志著我國第一個(gè)4G試驗(yàn)網(wǎng)已經(jīng)正式進(jìn)入第三階段，即外場試驗(yàn)和預(yù)商用計(jì)劃。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由三個(gè)無線覆蓋小區(qū)、六個(gè)接入站點(diǎn)和六個(gè)移動(dòng)終端組成，提供多小區(qū)、多用戶模擬網(wǎng)絡(luò)集成測試環(huán)境，驗(yàn)證室內(nèi)、開闊地、城市熱點(diǎn)，高架路等多種無線場景適用性，其集成測試平臺(tái)提供從鏈路空口質(zhì)量到業(yè)務(wù)承載質(zhì)量、從靜止模擬信道環(huán)境到實(shí)時(shí)高速移動(dòng)環(huán)境下的多種測試手段。 4G由技術(shù)向產(chǎn)品轉(zhuǎn)移，經(jīng)過系統(tǒng)集成、產(chǎn)品開發(fā)等環(huán)節(jié)之后，才能進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化研發(fā)階段，根據(jù)預(yù)測還要經(jīng)歷至少5年，也就是2012年才能實(shí)現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品的商用試驗(yàn)。 2、4G的定義 4G集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng)，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。 目前4G有來自ITU定義、WiMAX、4GMF和通播網(wǎng)等幾個(gè)觀點(diǎn)，但都尚未定論。 ITU的定義，在2005年10月18日結(jié)束的ITU-RWP8F第17次會(huì)議上，ITU給了B3G技術(shù)一個(gè)正式的名稱IMT- Advanced。國際電信聯(lián)盟定義為：IMT-2000技術(shù)和IMT-Advanced技術(shù)擁有一個(gè)共同的前綴“IMT”，表示移動(dòng)通信；當(dāng)前的 WCDMA、HSDPA 等技術(shù)統(tǒng)稱為IMT-2000技術(shù)；未來的新的空中接口技術(shù)叫做IMT-Advanced技術(shù)。IMT-Advanced與IMT -2000是并列的，都是IMT的一個(gè)分支。從這個(gè)意義上講，IMT-Advanced是3G的新發(fā)展，而不是4G。之所以稱為B3G，而不是4G，是因?yàn)槲磥硐到y(tǒng)及標(biāo)準(zhǔn)必須繼續(xù)依賴3G標(biāo)準(zhǔn)組織已發(fā)展的多項(xiàng)新定標(biāo)準(zhǔn)加以延伸，如IP核心網(wǎng)、開放業(yè)務(wù)架構(gòu)及IPv6。同時(shí)，其規(guī)劃又必須滿足整體系統(tǒng)架構(gòu)能夠由3G系統(tǒng)演進(jìn)到未來B3G架構(gòu)的需求。按照ITU對(duì)IMT-Advanced的定義，當(dāng)用戶處于靜止或者低速移動(dòng)時(shí)，IMT-Advanced應(yīng)當(dāng)能夠支持1000Mbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率；當(dāng)用戶處于高速移動(dòng)狀態(tài)時(shí)，IMT-Advanced應(yīng)當(dāng)能夠支持100Mbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率。與B3G技術(shù)相比，IMT-Advanced技術(shù)的性能要高一個(gè)數(shù)量級(jí)。與此相對(duì)應(yīng)，IMT-Advanced的商用時(shí)間也將在2010年以后，即在B3G技術(shù)商用以后。目前，雖然國際上正積極開展IMT-Advanced技術(shù)的預(yù)研工作，但是，對(duì)究竟采用什么樣的技術(shù)才能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)方面，各個(gè)國家都還沒有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)。在系統(tǒng)架構(gòu)上，B3G的終端設(shè)備將可以利用單一或少數(shù)的無線接口、軟件無線電、智能型天線，并以最符合頻寬需求或具經(jīng)濟(jì)可行性的方式，選擇通信時(shí)的接口及協(xié)議。其可選擇的接口包括WLAN、2G、2.5G、3G接口，以及B3G新規(guī)劃的高速無線接口。B3G技術(shù)的發(fā)展，不僅僅包括移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)，也就是3GPP和3GPP2國際標(biāo)準(zhǔn)組織定義的接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展演進(jìn)路線，還包括寬帶無線接入領(lǐng)域的新技術(shù)及廣播電視領(lǐng)域的技術(shù)。 WiMAX的定義，4G是從WiMAX演進(jìn)而來，是基于IP的、能覆蓋廣大地區(qū)的移動(dòng)無線城域網(wǎng)，主要用于移動(dòng)傳送高速數(shù)據(jù)而不是語音。既是 WiFi的競爭者，又是XDSL，技術(shù)的無線替代技術(shù)，構(gòu)成支持高速移動(dòng)和實(shí)時(shí)在線的公共無線寬帶接入網(wǎng)。目前WiMAX是寬頻無線接入（BWA）中最受關(guān)注的技術(shù)。BWA是指以無線傳輸方式向用戶提供連接到寬帶固定網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)。韓國運(yùn)營商是最早商用WiMAX的運(yùn)營商之一，WiBro是韓國提出的寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)，可以看作是802.16e標(biāo)準(zhǔn)的子集，其下行速率18.4Mbps，上行速率6.1Mbps。韓國的KT、SK都已經(jīng)建立了Wibro商用網(wǎng)絡(luò)。目前，WiMAX向4G演進(jìn)的工作正在有條不紊的進(jìn)行中。2006年11月，IEEE802委員會(huì)成立了新的工作組“P802.16m”，其瞄準(zhǔn)的目標(biāo)即是4G。在2008年ITU確定4G標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，P802.16m希望能被IMT-Advanced所采納。P802.16m的特點(diǎn)是能夠確保與移動(dòng) WiMAX的兼容，除了采用與移動(dòng)WiMAX同樣的“OFDMA”接駁方式外，還將實(shí)現(xiàn)基站的共用等功能。以WiMAX.為代表的寬帶無線接入技術(shù)和以 LTE、AIE為代表的移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)非常相似，兩者之間界線變得模糊。出現(xiàn)這樣的局面，究其原因是不同的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域從不同方向向同一市場滲透的結(jié)果。 4GMF的定義，4G技術(shù)的重點(diǎn)是融合無線接入技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)和寬帶技術(shù)于一體。4G的主要特征將是開放的無線結(jié)構(gòu)，而不是高速無線傳輸技術(shù)，開放的無線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)合一。其應(yīng)用將不局限于電信行業(yè)，也將廣泛應(yīng)用于汽車通信業(yè)、民航通信業(yè)、廣播電視業(yè)、國防、政府、教育、醫(yī)療和金融系統(tǒng)等領(lǐng)域。 盡管業(yè)界的描述各有不同，但有幾點(diǎn)是大家公認(rèn)的，即4G將實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化、寬帶化、IP化。移動(dòng)化將人們從地理的限制上解脫出來，實(shí)現(xiàn)無時(shí)不在、無所不在的信息傳遞。寬帶化是滿足用戶對(duì)視頻業(yè)務(wù)、流媒體等業(yè)務(wù)帶寬的需求。而下一代網(wǎng)絡(luò)將是全I(xiàn)P網(wǎng)，從核心網(wǎng)到用戶設(shè)備均支持IP協(xié)議。隨著向4G演進(jìn)，趨勢(shì)將是不同的無線技術(shù)在NGN架構(gòu)下融合、共存，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，形成多層次的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 3、4G的基本特征 4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能，中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放的，使發(fā)展和提供新的服務(wù)變得更容易，提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶，這一服務(wù)能自適應(yīng)于多個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端，跨越多個(gè)運(yùn)營商和服務(wù)商，提供更大范圍服務(wù)。 1）移動(dòng)化 移動(dòng)化將人們從地理的限制上解脫出來，實(shí)現(xiàn)無時(shí)不在、無所不在的信息傳遞。不僅是無線，距離還得夠遠(yuǎn)，以基地臺(tái)為圓心，傳輸距離得在直徑10km以上。無線已是現(xiàn)代通信的必要手段，傳輸距離的遠(yuǎn)近，會(huì)直接影響建設(shè)的進(jìn)度與成本。 2）寬帶化 寬帶化是滿足用戶對(duì)視頻業(yè)務(wù)、流媒體等業(yè)務(wù)帶寬的需求。在2G和3G網(wǎng)絡(luò)解決了語音應(yīng)用和一部分?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)用之后，視頻應(yīng)用將是 4G網(wǎng)絡(luò)上的最主要內(nèi)容。3G向視頻邁出了重要一步，但是較2G的提升有限，并未從根本上改變無線結(jié)構(gòu)。比如3G的帶寬問題，多用戶同時(shí)使用就會(huì)出現(xiàn)擁堵。而4G的帶寬是 3G的10倍，頻譜利用率大約也是10倍，這樣吞吐量就是100倍。 3）IP化 下一代網(wǎng)絡(luò)將是全I(xiàn)P網(wǎng)，從核心網(wǎng)到用戶設(shè)備均支持IP協(xié)議。未來的通信世界，應(yīng)該一切以IP為基礎(chǔ)，形成網(wǎng)絡(luò)化的移動(dòng)世界。每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)使用者，只要具有專屬的IP號(hào)碼，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，透過4G網(wǎng)絡(luò)來通信，至于是語音、數(shù)據(jù)，還是視頻，不再是運(yùn)營商該管的事了。 4）融合化 隨著4G的演進(jìn)，不同的無線技術(shù)在下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）架構(gòu)下將實(shí)現(xiàn)融合、共存，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，形成多層次的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。4G應(yīng)該是NGN 的一部分，4G必須適應(yīng)三網(wǎng)融合的發(fā)展需求，既要實(shí)現(xiàn)“無所不在，無所不能”，又要滿足個(gè)性化服務(wù)的需求。因此，多體制、多技術(shù)仍將共存，必須統(tǒng)一的將是共同的承載網(wǎng)絡(luò)——互聯(lián)網(wǎng)。三網(wǎng)都將失去其獨(dú)立組網(wǎng)特征，而淪為NGN的接入網(wǎng)。 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)支持更豐富的移動(dòng)業(yè)務(wù)，包括高清晰度圖像業(yè)務(wù)、會(huì)議電視、虛擬現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)等，用戶在任何地方都可以獲得任何所需的信息服務(wù)。將個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等行業(yè)結(jié)合成一個(gè)整體，更加安全、方便地向用戶提供更廣泛的服務(wù)與應(yīng)用。 5）靈活性 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用智能技術(shù)使其能自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配，能對(duì)通信過程中不斷變化的業(yè)務(wù)流大小進(jìn)行相應(yīng)處理而滿足通信要求，采用智能信號(hào)處理技術(shù)對(duì)信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行信號(hào)的正常發(fā)送與接收，有很強(qiáng)的智能性、適應(yīng)性和靈活性。 6）兼容性 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，讓所有移動(dòng)通信運(yùn)營商的用戶享受共同的4G服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)一部手機(jī)在全球的任何地點(diǎn)都能進(jìn)行通信。 7）層疊系統(tǒng) 為了實(shí)現(xiàn)1Gbps的峰值速率，4G系統(tǒng)需要寬達(dá)100MHz的系統(tǒng)帶寬，但在3GHz以下頻段分配100MHz連續(xù)頻譜幾乎是不可能的，而在高頻段又很難實(shí)現(xiàn)無縫全域覆蓋和高速移動(dòng)（運(yùn)營商要求基于現(xiàn)有站址部署4G系統(tǒng)，因此廣泛使用中繼和分布式天線技術(shù)有一定困難），因此需要同時(shí)使用部分 3GHz以下頻譜。也就是說，4G系統(tǒng)將是一個(gè)層疊系統(tǒng)，需要同時(shí)使用上述兩段離散的頻譜，這形成了4G系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。 4、4G的關(guān)鍵技術(shù) 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)將應(yīng)用一批先進(jìn)的技術(shù)，包括正交頻分復(fù)用（OFDM）、多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)、智能天線、空時(shí)編碼技術(shù)、無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)、軟件無線電技術(shù)、高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、高性能的收發(fā)信機(jī)、多用戶檢測技術(shù)和分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等，提供全新的空中接口，并為終端用戶帶來更多的使用體驗(yàn)。 1）OFDM 未來無線多媒體業(yè)務(wù)既要保證數(shù)據(jù)傳輸速率高，又要保證傳輸質(zhì)量，這就要求所采用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)既要有較高的信元速率，又要有較長的碼元周期， OFDM技術(shù)正滿足這一需求。OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，各子載波并行傳輸，這樣盡管總的信道是非平坦的，但每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的。且在各子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道帶寬，大大消除了信號(hào)波形間的干擾。OFDM技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是能對(duì)抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾，從而降低各子載波間的相互干擾，提高頻譜利用率。 2）軟件無線電技術(shù) 在4G眾多關(guān)鍵技術(shù)之中，軟件無線電技術(shù)是通向未來4G的橋梁。由于各種技術(shù)的交迭有利于減少開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，所以未來的4G技術(shù)需要適應(yīng)不同種類的產(chǎn)品的要求。而軟件無線電技術(shù)則是適應(yīng)產(chǎn)品多樣性的基礎(chǔ)，它不僅能減少開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，還更易于開發(fā)系列型產(chǎn)品。此外，它還減少了硅芯片的容量，從而削減了運(yùn)算器件的價(jià)格，其開放的結(jié)構(gòu)也會(huì)允許多方運(yùn)營的介入；同時(shí)，由于數(shù)碼信號(hào)處理器（DSP）的使用，也彌補(bǔ)了廉價(jià)射頻（RF）所造成的不足。在實(shí)際應(yīng)用中， RF部分是昂貴而缺乏靈活性的，寬帶的RF是非線性的，而通過使用軟件無線電技術(shù)可彌補(bǔ)其在靈活性上的不足。 3）智能天線技術(shù) 智能天線技術(shù)也是4G中的關(guān)鍵，它與軟件無線電技術(shù)同樣緊密相連。它是在軟件無線電基礎(chǔ)上提出的天線設(shè)計(jì)新概念，是數(shù)字多波束形成（DBF）技術(shù)與軟件無線電完美結(jié)合的產(chǎn)物。智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機(jī)來實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的收發(fā)，同時(shí)，通過基帶數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)各天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上 行波束賦形。 目前，智能天線的工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。全自適應(yīng)智能天線雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu)，但相對(duì)而言各種算法均存在所需數(shù)據(jù)計(jì)算量大、信道模型簡單、收斂速度較慢、在某些情況下甚至可能出現(xiàn)錯(cuò)誤收斂等缺點(diǎn)。實(shí)際信道條件下，當(dāng)干擾較多、多徑嚴(yán)重，特別是信道快速時(shí)變時(shí)，很難對(duì)某一用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。在基于預(yù)多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預(yù)先計(jì)算好的波束分割覆蓋，各組權(quán)值對(duì)應(yīng)的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會(huì)有一些重疊，接收時(shí)的主要任務(wù)是挑選一個(gè)作為工作模式，與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實(shí)現(xiàn)，是未來智能天線技術(shù)發(fā)展的方向。 4）MIMO MIMO系統(tǒng)，該技術(shù)最早是由Marconi于1908年提出的，它利用多天線來抑制信道衰落。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對(duì)于普通的單輸入單輸出（SISO）系統(tǒng)，MIMO還可以包括單輸入多輸出（SIMO）系統(tǒng)和多輸入單輸出（MISO）系統(tǒng)。 MIMO系統(tǒng)在一定程度上可以利用傳播中的多徑分量，也就是說MIMO可以抗多徑衰落，但是對(duì)于頻率選擇性深衰落，MIMO系統(tǒng)依然是無能為力。目前解決MIMO系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落的方案一般是利用均衡技術(shù)，還有一種是利用OFDM。大多數(shù)研究人員認(rèn)為OFDM技術(shù)是4G的核心技術(shù)，但 4G需要極高的頻譜利用率，而OFDM提高頻譜利用率的作用畢竟是有限的。在OFDM的基礎(chǔ)上合理開發(fā)空間資源，也就是MIMO+OFDM，可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外，OFDM由于碼率低和加入了時(shí)間保護(hù)間隔而具有極強(qiáng)的抗多徑干擾能力。由于多徑時(shí)延小于保護(hù)間隔，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網(wǎng)絡(luò)（SFN）可以用于寬帶OFDM系統(tǒng)，依靠多天線來實(shí)現(xiàn)，即采用由大量低功率發(fā)射機(jī)組成的發(fā)射機(jī)陣列消除陰影效應(yīng)，來實(shí)現(xiàn)完全覆蓋。 5）先進(jìn)的信道編碼技術(shù) 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用Turbo碼與基于低密度校驗(yàn)（LDPC）碼相結(jié)合的信道編碼技術(shù)，同時(shí)與自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求（ARQ）技術(shù)和分集接收技術(shù)相結(jié)合，從而在低Eb/No條件下保證系統(tǒng)足夠的性能。 6）基于IP的核心網(wǎng) B3G-TDD移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個(gè)基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，同已有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比具有根本性的優(yōu)點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無線接入方案，可以提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能與已有核心網(wǎng)和公共交換電話網(wǎng)（PSTN）兼容。其具有開放的結(jié)構(gòu)，允許多種空中接口接入核心網(wǎng)；同時(shí)能將業(yè)務(wù)、控制和傳輸分開。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在核心網(wǎng)的設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性。 7）高性能的接收機(jī) 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)接收機(jī)提出了很高的要求。Shannon定理給出了在帶寬為BW的信道中實(shí)現(xiàn)容量為C的可靠傳輸所需要的最小信噪比（SNR）。按照Shannon定理，可以計(jì)算出，對(duì)于3G系統(tǒng)如果信道帶寬為5MHz，數(shù)據(jù)速率為2Mb/s，所需的SNR為1.2dB；而對(duì)于4G系統(tǒng)，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mb/s的數(shù)據(jù)，則所需要的SNR為12dB�？梢妼�(duì)于4G系統(tǒng)，由于速率很高，對(duì)接收機(jī)的性能要求也要高得多。 5、國際合作與國際競爭形勢(shì) 國際上4G的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)角力早就如火如荼地展開，任何有企圖的廠商、任何有實(shí)力的國家，都不愿意在這場戰(zhàn)役中缺席。目前，日本、韓國、美國、歐盟等已經(jīng)在泛4G技術(shù)的研究上取得了領(lǐng)先，這些國家無不是采用《政府+運(yùn)營商+制造企業(yè)》的模式來推動(dòng)泛4G技術(shù)的研究，許多企業(yè)已經(jīng)在泛4G技術(shù)領(lǐng)域有了長達(dá)十年左右的技術(shù)儲(chǔ)備。目前，歐洲和美國一些大學(xué)和機(jī)構(gòu)都已大力投入對(duì)4G的研究，并結(jié)成了一些聯(lián)盟。 新一代無線通信技術(shù)在美國及日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)進(jìn)入密集的研發(fā)和市場化階段。據(jù)美國電氣電子工程學(xué)會(huì)（IEEE）最新公布的802.16無線寬帶技術(shù)草案文本，該機(jī)構(gòu)目前正在研究一項(xiàng)無線傳輸新標(biāo)準(zhǔn)802.16m兼容WiMAX和4G。802.16m標(biāo)準(zhǔn)在快速移動(dòng)狀態(tài)下的傳輸速率可達(dá) 100Mbit/s。新標(biāo)準(zhǔn)之所以能達(dá)到以上速率，主要?dú)w功于MIMO技術(shù)，802.11g和802.11n標(biāo)準(zhǔn)路由器及接入節(jié)點(diǎn)目前已廣泛采用MIMO 技術(shù)。54Mb/s的路由器在采用了MIMO技術(shù)之后，理論傳輸速率可達(dá)108Mb/s。據(jù)稱，新標(biāo)準(zhǔn)至少還需一到兩年才能出臺(tái)。 2006年3月，中國、韓國和日本曾就進(jìn)一步聯(lián)合研發(fā)4G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)一事達(dá)成共識(shí)。中國信息產(chǎn)業(yè)部與他國的4G合作研發(fā)始于2003年，當(dāng)時(shí)與日本NTTDoCoMo簽訂了合作意向書，共同探討和研發(fā)4G技術(shù)；2004年10月，又與韓國達(dá)成協(xié)議，擴(kuò)大技術(shù)合作范圍，共同支持對(duì)4G無線通信系統(tǒng)的研發(fā)。在FuTURE計(jì)劃的支持下，一批中國研究機(jī)構(gòu)作為合作伙伴參與了歐盟第六框架WINNER、Magnet、MO CCA等國際上有關(guān)未來移動(dòng)通信研究項(xiàng)目，并與一批跨國企業(yè)設(shè)立了一系列聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目。FuTURE計(jì)劃已成為世界范圍內(nèi)推動(dòng)新一代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的重要組成部分。 目前ITU（國際電信聯(lián)盟的簡稱）還沒確定4G標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)ITU的4G時(shí)間表：2006～2007年完成頻譜規(guī)劃，2007～2008年國際電信聯(lián)盟將會(huì)征集4G標(biāo)準(zhǔn)，2010年左右完成全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化工作，2012年之后開始逐步商用。我國正醞釀聯(lián)合一些大型電信設(shè)備商及大學(xué)研究機(jī)構(gòu)組建 4G標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟，以便參與2008年開始的ITU全球4G標(biāo)準(zhǔn)征集。 對(duì)4G最為關(guān)注的外企包括北電、三星、摩托羅拉等，分別在3G以及WiMAX上擁有較多知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高通和英特爾也“爭得不可開交”，希望能獲得 4G的主導(dǎo)權(quán)。2006年11月，摩托羅拉正式在北京成立無線寬帶中國研究中心，摩托羅拉執(zhí)行副總裁兼網(wǎng)絡(luò)及企業(yè)通信事業(yè)部總裁格雷格-布朗透露，該研究重點(diǎn)集中在OFDM、MIMO等涉及4G的基礎(chǔ)技術(shù)方向。4G最終采用哪種版本對(duì)任何一個(gè)企業(yè)來說都很重要，中國采取哪種戰(zhàn)略則涉及到外企能在未來的中國市場獲得多大的市場份額。 |
