4G移动通信技术发展与关键核心技术研究
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【摘要】2012年1月18日，LTE-Advanced和Wireless MAN-Advanced（802.16m） 技术规范被国际电信联盟确立为4g国际标准，由中国主导制定的TD-LTE-Advanced包含其中，这是我国通信事业的一大里程碑。本文主要介绍4G通信技术的发展历程，并对4G移动通信系统的网络结构和关键核心技术进行研究。
【关键词】 4G LTE OFDM
2012年1月18日，我国具有自主知识产权的通信标准TD-LTE正式成为国际标准，标志着我国通信事业实现了与国际的接轨和同步发展。之前我国通信产业发展相对世界发达国家而言一直处于相对落后的地位，为了改变这种不利的局面，我国在3G发展初期就积极参与4G国际标准的制定，对下一代通信技术进行了前瞻性的研究，逐步建立和形成了自主的移动通信标准体系。2013年12月4日，工业和信息化部向中国移动、中国电信、中国联通正式发放了第四代移动通信业务牌照，标志着中国通信事业正式进入了4G时代。
一、4G移动通信技术简介
4G是第四代移动通信的简称，通常被用来描述相对于3G的下一代通信网络。实际上，4G在开始阶段也是由众多自主技术提供商和电信运营商合力推出的，技术和效果也参差不齐。从2009年初开始，国际电信联盟（ITU）在全世界范围内征集IMT-Advanced（俗称4G）候选技术。截止2009年10月，共计征集到了六个候选技术，分别来自于北美标准化组织IEEE的802.16m、日本3GPP的FDD-LTE- Advanced、韩国（基于802.16m）和中国（TD-LTE- Advanced）、欧洲标准化组织3GPP（FDD-LTE- Advanced）。ITU在收到候选技术后，组织世界各国和国际组织进行了技术评估。2010年10月份，在中国重庆，ITU-R（国际电信联盟无线电通信组）下属的WP5D工作组最终确定了 IMT-Advanced的两大关键技术，即LTE- Advanced和802.16m技术。我国提交的候选技术作为LTE- Advanced的一个组成部分也包含其中。
4G最大的技术特点就是具有更高的无线下载和上传速度，可以对无线数据服务进行更好的支持，让移动用户能够更快的访问无线互联网。4G技术支持100Mbps-150Mbps的下行网络带宽，也就意味着用户可以体验到最大12.5MB/S-18.75MB/S的下行速度，这是当前国内主流中国移动3G（TD-SCDMA）2.8 Mbps的35倍，中国联通3G（WCDMA）7.2Mbps的14倍。因此4G技术可提供更高质量、高带宽和高速速的网络服务与应用选择。
二、4G移动通信系统网络结构和关键技术核心OFDM
4G移动通信系统网络结构一般可分为三层，分别为物理网络层、中间环境层和应用网络层。物理网络层由无线和核心网的结合格式构成，主要提供接入和提供接入和路由选择功能；中间环境层主要完成QoS映射、地址变换和完全性管理等；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，可以提供无缝高速数据率的无线服务。
第四代移动通信系统的关键技术包括OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）、SDMA（Space Division Multiple Access， 空分复用接入）、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出技术）、SDR（Software Defined Radio，软件无线电）、MUD（Multiple User Detection，多用户检测技术）、IPv6等。而正交频分复用（OFDM）为其关键技术核心。
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是正交频分复用的简称，是在无线环境下的高速传输技术。这种技术能够将信道划分中许多的正交子信道，每个子信道使用一个子载波调制，各子载波并行传输。总的信道具有频率选择性，但每个子信道相对平坦，可以在子信道上进行窄带传输，信号带宽小于信道带宽。该技术的主要优点是能够显著提高频谱的利用率，再加上该技术可以消除或减小小信号波形间的干扰，因此具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，使网络结构高度可扩展。
三、结语
4G移动通信技术的发展，更好的实现了人与互联网、移动终端的互联，逐步改变和满足了用户的上网模式和对网络的需求。随着科技的进步，4G本身也必将不断的演进和完善，向着第五代移动通信技术发展。
作者简介：虞沧，男，1981年12月生，湖北浠水人，武汉理工大学信息工程本科、电子与通信工程硕士。现任武汉职业技术学院讲师，长期从事通信工程方向的教学和研究
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