4G移動通信關(guān)鍵技術(shù)及特征

1、我國4G進展程度

2001年，“國家863計劃”啟動了面向后三代/四代（B3G/4G）的移動通信發(fā)展研究計劃——未來通用無線環(huán)境研究計劃（簡稱FuTURE計劃）。其主要目標(biāo)是面向未來10年無線通信領(lǐng)域的發(fā)展趨勢與需求，重點突破新一代移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，逐步建立一個集大范圍蜂窩移動通信、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通信產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展創(chuàng)造條件。

2001年“國家863計劃”啟動以來，截止到2006年已經(jīng)取得了相當(dāng)多的科研成果，在國內(nèi)外申請移動通信技術(shù)發(fā)明專利100余項；FuTURE計劃實施5年來，累計培養(yǎng)了近千名移動通信超前研發(fā)人才，顯著增強了我國移動通信可持續(xù)發(fā)展能力。B3G/4G研究并不只是一個科研項目，更是一個推動我國未來通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的試驗系統(tǒng)，涉及知識產(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)實現(xiàn)了與國際同步，這為我們擁有一個更好的發(fā)展前景奠定了基礎(chǔ)。

我國啟動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，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；取得了一系列創(chuàng)新性研究成果，申請了30余項國家發(fā)明專利，為進一步凝煉面向“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計劃于2003年11月啟動了第二階段研究開發(fā)計劃。本課題研究開發(fā)的總體目標(biāo)是：面向超3代移動通信在傳輸速率、業(yè)務(wù)支持、系統(tǒng)容量等方面的應(yīng)用需求，在超3G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、空中接口等各個方面，進一步開展深入系統(tǒng)的研究，重點突破，形成完善的超3代總體技術(shù)方案，構(gòu)建具有超3代移動通信主要技術(shù)特征的試驗系統(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”項目“超3代蜂窩移動通信無線網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)研究與開發(fā)”子課題——“TDD系統(tǒng)OFDM上行鏈路設(shè)計與實現(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)該課題的實施和集成。該子課題于2003年11月啟動，2004年7月完成了鏈路方案驗收，至2006年6月完成了上下行鏈路以及整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)工作，在2006年6月17日進行了正式驗收。驗收結(jié)果表明該系統(tǒng)已達到了國際領(lǐng)先水平，這標(biāo)志著我國在下一代移動通信系統(tǒng)的研究中取得了突破性進展。

2007年1月28日，在上�？焖僖苿拥臏y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，車輛在真實的路況中以50km/h的時速行駛，獲得的下行速率為20Mbps～90Mbps，上行最高也可達80Mbps。這標(biāo)志著我國第一個4G試驗網(wǎng)已經(jīng)正式進入第三階段，即外場試驗和預(yù)商用計劃。該實驗系統(tǒng)由三個無線覆蓋小區(qū)、六個接入站點和六個移動終端組成，提供多小區(qū)、多用戶模擬網(wǎng)絡(luò)集成測試環(huán)境，驗證室內(nèi)、開闊地、城市熱點，高架路等多種無線場景適用性，其集成測試平臺提供從鏈路空口質(zhì)量到業(yè)務(wù)承載質(zhì)量、從靜止模擬信道環(huán)境到實時高速移動環(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年才能實現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品的商用試驗。

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，比目前的撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，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，然后再擴展到整個地區(qū)。

目前4G有來自ITU定義、WiMAX、4GMF和通播網(wǎng)等幾個觀點，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次會議上，ITU給了B3G技術(shù)一個正式的名稱IMT-Advanced。國際電信聯(lián)盟定義為：IMT-2000技術(shù)和IMT-Advanced技術(shù)擁有一個共同的前綴“IMT”，表示移動通信；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的一個分支。從這個意義上講，IMT-Advanced是3G的新發(fā)展，而不是4G。之所以稱為B3G，而不是4G，是因為未來系統(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，其規(guī)劃又必須滿足整體系統(tǒng)架構(gòu)能夠由3G系統(tǒng)演進到未來B3G架構(gòu)的需求。按照ITU對IMT-Advanced的定義，當(dāng)用戶處于靜止或者低速移動時，IMT-Advanced應(yīng)當(dāng)能夠支持1000Mbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率；當(dāng)用戶處于高速移動狀態(tài)時，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)的性能要高一個數(shù)量級。與此相對應(yīng)，IMT-Advanced的商用時間也將在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，對究竟采用什么樣的技術(shù)才能達到預(yù)定目標(biāo)方面，各個國家都還沒有一個明確的認(rèn)識。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)濟可行性的方式，選擇通信時的接口及協(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演進而來，是基于IP的、能覆蓋廣大地區(qū)的移動無線城域網(wǎng)，主要用于移動傳送高速數(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)成支持高速移動和實時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)。韓國運營商是最早商用WiMAX的運營商之一，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演進的工作正在有條不紊的進行中。2006年11月，IEEE802委員會成立了新的工作組“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，P802.16m希望能被IMT-Advanced所采納。P802.16m的特點是能夠確保與移動WiMAX的兼容，除了采用與移動WiMAX同樣的“OFDMA”接駁方式外，還將實現(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)的重點是融合無線接入技術(shù)、移動技術(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，但有幾點是大家公認(rèn)的，即4G將實現(xiàn)移動化、寬帶化、IP化。移動化將人們從地理的限制上解脫出來，實現(xiàn)無時不在、無所不在的信息傳遞。寬帶化是滿足用戶對視頻業(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IP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，趨勢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，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)，并運行于多個頻帶，這一服務(wù)能自適應(yīng)于多個無線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端，跨越多個運營商和服務(wù)商，提供更大范圍服務(wù)。

1）移動化

移動化將人們從地理的限制上解脫出來，實現(xiàn)無時不在、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，會直接影響建設(shè)的進度與成本。

2）寬帶化

寬帶化是滿足用戶對視頻業(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，多用戶同時使用就會出現(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IP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)化的移動世界。每一個網(wǎng)絡(luò)使用者，只要具有專屬的IP號碼，可以在任何時間、任何地點，透過4G網(wǎng)絡(luò)來通信，至于是語音、數(shù)據(jù)，還是視頻，不再是運營商該管的事了。

4）融合化

隨著4G的演進，不同的無線技術(shù)在下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）架構(gòu)下將實現(xiàn)融合、共存，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，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，既要實現(xiàn)“無所不在，無所不能”，又要滿足個性化服務(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)都將失去其獨立組網(wǎng)特征，而淪為NGN的接入網(wǎng)。

4G移動通信系統(tǒng)支持更豐富的移動業(yè)務(wù)，包括高清晰度圖像業(yè)務(wù)、會議電視、虛擬現(xiàn)實業(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)。將個人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等行業(yè)結(jié)合成一個整體，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移動通信系統(tǒng)采用智能技術(shù)使其能自適應(yīng)地進行資源分配，能對通信過程中不斷變化的業(yè)務(wù)流大小進行相應(yīng)處理而滿足通信要求，采用智能信號處理技術(shù)對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進行信號的正常發(fā)送與接收，有很強的智能性、適應(yīng)性和靈活性。

6）兼容性

4G移動通信系統(tǒng)是實現(xiàn)全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，讓所有移動通信運營商的用戶享受共同的4G服務(wù)，真正實現(xiàn)一部手機在全球的任何地點都能進行通信。

7）層疊系統(tǒng)

為了實現(xiàn)1Gbps的峰值速率，4G系統(tǒng)需要寬達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現(xiàn)無縫全域覆蓋和高速移動（運營商要求基于現(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），因此需要同時使用部分3GHz以下頻譜。也就是說，4G系統(tǒng)將是一個層疊系統(tǒng)，需要同時使用上述兩段離散的頻譜，這形成了4G系統(tǒng)的一個重要特征。

4、4G的關(guān)鍵技術(shù)

4G移動通信系統(tǒng)將應(yīng)用一批先進的技術(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、空時編碼技術(shù)、無線鏈路增強技術(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、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。

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，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制，各子載波并行傳輸，這樣盡管總的信道是非平坦的，但每個子信道是相對平坦的。且在各子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道帶寬，大大消除了信號波形間的干擾。OFDM技術(shù)的最大優(yōu)點是能對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，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，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，從而削減了運算器件的價格，其開放的結(jié)構(gòu)也會允許多方運營的介入；同時，由于數(shù)碼信號處理器（DSP）的使用，也彌補了廉價射頻（RF）所造成的不足。在實際應(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干擾、自動跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，被認(rèn)為是未來移動通信的關(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，增強特殊范圍內(nèi)想要的信號，既能改善信號質(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)信機來實現(xiàn)射頻信號的收發(fā)，同時，通過基帶數(shù)字信號處理器對各天線鏈路上接收到的信號按一定算法進行合并，實現(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到最優(yōu)，但相對而言各種算法均存在所需數(shù)據(jù)計算量大、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)錯誤收斂等缺點。實際信道條件下，當(dāng)干擾較多、多徑嚴(yán)重，特別是信道快速時變時，很難對某一用戶進行實時跟蹤。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)先計算好的波束分割覆蓋，各組權(quán)值對應(yīng)的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊，接收時的主要任務(wù)是挑選一個作為工作模式，與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實現(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間保護間隔而具有極強的抗多徑干擾能力。由于多徑時延小于保護間隔，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)，依靠多天線來實現(xiàn)，即采用由大量低功率發(fā)射機組成的發(fā)射機陣列消除陰影效應(yīng)，來實現(xiàn)完全覆蓋。

5）先進的信道編碼技術(shù)

4G移動通信系統(tǒng)采用Turbo碼與基于低密度校驗（LDPC）碼相結(jié)合的信道編碼技術(shù)，同時與自動重發(fā)請求（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移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全IP的網(wǎng)絡(luò)，同已有的移動網(wǎng)絡(luò)相比具有根本性的優(yōu)點，即可實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨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)計上具有很大的靈活性。

7）高性能的接收機

4G移動通信系統(tǒng)對接收機提出了很高的要求。Shannon定理給出了在帶寬為BW的信道中實現(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，可以計算出，對于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。可見對于4G系統(tǒng)，由于速率很高，對接收機的性能要求也要高得多。

5、國際合作與國際競爭形勢

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+運營商+制造企業(yè)》的模式來推動泛4G技術(shù)的研究，許多企業(yè)已經(jīng)在泛4G技術(shù)領(lǐng)域有了長達十年左右的技術(shù)儲備。目前，歐洲和美國一些大學(xué)和機構(gòu)都已大力投入對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)達國家已經(jīng)進入密集的研發(fā)和市場化階段。據(jù)美國電氣電子工程學(xué)會（IEEE）最新公布的802.16無線寬帶技術(shù)草案文本，該機構(gòu)目前正在研究一項無線傳輸新標(biāo)準(zhǔn)802.16m兼容WiMAX和4G。802.16m標(biāo)準(zhǔn)在快速移動狀態(tài)下的傳輸速率可達100Mbit/s。新標(biāo)準(zhǔn)之所以能達到以上速率，主要歸功于MIMO技術(shù)，802.11g和802.11n標(biāo)準(zhǔn)路由器及接入節(jié)點目前已廣泛采用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108Mb/s。據(jù)稱，新標(biāo)準(zhǔn)至少還需一到兩年才能出臺。

2006年3月，中國、韓國和日本曾就進一步聯(lián)合研發(fā)4G移動通信標(biāo)準(zhǔn)一事達成共識。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，又與韓國達成協(xié)議，擴大技術(shù)合作范圍，共同支持對4G無線通信系統(tǒng)的研發(fā)。在FuTURE計劃的支持下，一批中國研究機構(gòu)作為合作伙伴參與了歐盟第六框架WINNER、Magnet、MOCCA等國際上有關(guān)未來移動通信研究項目，并與一批跨國企業(yè)設(shè)立了一系列聯(lián)合研發(fā)項目。FuTURE計劃已成為世界范圍內(nèi)推動新一代移動通信技術(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時間表：2006～2007年完成頻譜規(guī)劃，2007～2008年國際電信聯(lián)盟將會征集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任何一個企業(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。