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摘 要：首先讨论了未来通信系统4G的概念，然后分析了4G通信技术的特点，最后详细分析了4G通信的可能采用的一种核心技术，从而更清楚的认识4G通信技术。
关键词：OFDM；调制；无线通信
1 4G的特点
4G的特点主要表现在以下方面：①通信速率更高；②网络频谱更宽；③灵活性强；④兼容性好；⑥业务多样性；⑦技术基础较好；⑧随时随地的移动接入；⑨自治的网络结构。
2 4G的关键技术
2.1 OFDM技术
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）技术实际上是MCM（Multi- Carrier Modulation，多载波调制）的一种。其基本原理是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。通过减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落，将信号分割为若干个子信号，然后分别调制若干个相互正交的子载波。子载波的频谱相互重叠，可得到较高的频谱效率；每个子信道中符号周期相对增加，可减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散影响；还可在OFDM 符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可最大限度地消除由多径带来的符号间干扰（ISI）。而且，一般采用循环前缀作为保护间隔，从而还可避免由多径带来的信道间干扰（ICI）。因此，可以看出OFDM技术的应用可以有效的提高频谱利用率，消除或减小码间干扰；同时，跳频方法选用正交子载波具有很好的抗衰落能力，采用自适应调制方案可以在频谱利用率和误码率之间取得最佳平衡。当然，OFDM技术仍存在功率效率不高和系统复杂度较大的缺点。
2.2 智能天线技术
智能天线（通常也称作自适应天线阵列）是一种基于自适应天线原理的移动通信技术。它是一个由多组独立天线组成的天线阵列系统，采用空分多址（SDMA）技术，应用数字信号处理的方法，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号方向，旁瓣或邻瓣对准干扰信号方向，使用户获得最大的主瓣并减小了旁瓣干扰，达到充分利用信号并消除或抑制干扰的目的。这样不仅改善了SINR（SignaltoInterferenceandNoiseRatio，信号干扰比），还提高了系统的容量，扩大了小区的最大覆盖范围，减小了移动台的发射功率。因此，智能天线技术更加适用于具有复杂电波传播环境的移动通信系统，在4G系统中得到广泛的应用。
2.3 软件无线电技术
软件无线电（Software Defined Radio，SDR），就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。软件无线电的核心技术是用宽频带的无线接收机来代替原来的窄带接收机，将宽带模数变换器（A/D）及数模变换器（D/A）尽可能地靠近射频天线，建立一个具有“A/D- DSP- D/A”模型的开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，从而使无线电的各种功能模块尽可能多的采用可编程软件来实现，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。总之，软件无线电是一种以现代通信理论为基础、以数字信号处理为核心、以微电子技术为支持的基于数字信号处理（DSP）芯片，以软件为核心的崭新的无线通信体系结构。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。它不仅能降低开发风险，还更易于开发系列型产品。此外，它还减少了硅芯片的使用量，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。
2.4 多用户检测技术
4G系统的终端和基站将用到多用户检测技术以提高系统的容量。多用户检测技术的基本思想是：把同时占用某个信道的所有用户或部分用户的信号都当作有用信号，而不是作为噪声处理，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。它在传统的检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户的信号进行检测，从而具有良好的抗干扰和抗远近效应性能，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。
2.5 基于IPv6的核心网
4G的核心网是一个基于全IP的网络，4G通信系统选择了采用基于IP的全分组的方式传送数据流。目前使用的IPv4的地址长度仅有32bit，其IP地址资源即将耗尽。而IPv6具有长达 128bit的地址空间，能够彻底解决IP地址资源不足的问题。因此IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。采用全IP的网络可以实现不同网络间的无缝互连，而且全IP也是一种低成本的集成现有网络的方法。核心网独立于各种具体的无线接入方案，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，允许各种空中接口接入核心网；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。IP与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有很大的灵活性，不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。
[参考文献]
[1]安华萍，贾宗璞.3G移动网络的安全问题[J].科学技术与工程，2005（6）.
[2]刘建华.4G移动通信特点和技术发展综述[J].电脑知识与技术，2004（29）.
[3]胡国华，袁树杰，谭敏.4G 移动通信技术与安全缺陷分析[J].通信技术，2008（7）.
关键词：OFDM；调制；无线通信
1 4G的特点
4G的特点主要表现在以下方面：①通信速率更高；②网络频谱更宽；③灵活性强；④兼容性好；⑥业务多样性；⑦技术基础较好；⑧随时随地的移动接入；⑨自治的网络结构。
2 4G的关键技术
2.1 OFDM技术
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）技术实际上是MCM（Multi- Carrier Modulation，多载波调制）的一种。其基本原理是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。通过减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落，将信号分割为若干个子信号，然后分别调制若干个相互正交的子载波。子载波的频谱相互重叠，可得到较高的频谱效率；每个子信道中符号周期相对增加，可减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散影响；还可在OFDM 符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可最大限度地消除由多径带来的符号间干扰（ISI）。而且，一般采用循环前缀作为保护间隔，从而还可避免由多径带来的信道间干扰（ICI）。因此，可以看出OFDM技术的应用可以有效的提高频谱利用率，消除或减小码间干扰；同时，跳频方法选用正交子载波具有很好的抗衰落能力，采用自适应调制方案可以在频谱利用率和误码率之间取得最佳平衡。当然，OFDM技术仍存在功率效率不高和系统复杂度较大的缺点。
2.2 智能天线技术
智能天线（通常也称作自适应天线阵列）是一种基于自适应天线原理的移动通信技术。它是一个由多组独立天线组成的天线阵列系统，采用空分多址（SDMA）技术，应用数字信号处理的方法，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号方向，旁瓣或邻瓣对准干扰信号方向，使用户获得最大的主瓣并减小了旁瓣干扰，达到充分利用信号并消除或抑制干扰的目的。这样不仅改善了SINR（SignaltoInterferenceandNoiseRatio，信号干扰比），还提高了系统的容量，扩大了小区的最大覆盖范围，减小了移动台的发射功率。因此，智能天线技术更加适用于具有复杂电波传播环境的移动通信系统，在4G系统中得到广泛的应用。
2.3 软件无线电技术
软件无线电（Software Defined Radio，SDR），就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。软件无线电的核心技术是用宽频带的无线接收机来代替原来的窄带接收机，将宽带模数变换器（A/D）及数模变换器（D/A）尽可能地靠近射频天线，建立一个具有“A/D- DSP- D/A”模型的开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，从而使无线电的各种功能模块尽可能多的采用可编程软件来实现，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。总之，软件无线电是一种以现代通信理论为基础、以数字信号处理为核心、以微电子技术为支持的基于数字信号处理（DSP）芯片，以软件为核心的崭新的无线通信体系结构。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。它不仅能降低开发风险，还更易于开发系列型产品。此外，它还减少了硅芯片的使用量，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。
2.4 多用户检测技术
4G系统的终端和基站将用到多用户检测技术以提高系统的容量。多用户检测技术的基本思想是：把同时占用某个信道的所有用户或部分用户的信号都当作有用信号，而不是作为噪声处理，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。它在传统的检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户的信号进行检测，从而具有良好的抗干扰和抗远近效应性能，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。
2.5 基于IPv6的核心网
4G的核心网是一个基于全IP的网络，4G通信系统选择了采用基于IP的全分组的方式传送数据流。目前使用的IPv4的地址长度仅有32bit，其IP地址资源即将耗尽。而IPv6具有长达 128bit的地址空间，能够彻底解决IP地址资源不足的问题。因此IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。采用全IP的网络可以实现不同网络间的无缝互连，而且全IP也是一种低成本的集成现有网络的方法。核心网独立于各种具体的无线接入方案，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，允许各种空中接口接入核心网；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。IP与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有很大的灵活性，不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。
[参考文献]
[1]安华萍，贾宗璞.3G移动网络的安全问题[J].科学技术与工程，2005（6）.
[2]刘建华.4G移动通信特点和技术发展综述[J].电脑知识与技术，2004（29）.
[3]胡国华，袁树杰，谭敏.4G 移动通信技术与安全缺陷分析[J].通信技术，2008（7）.