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摘要：对第四代移动通信技术（4G）的产生背景、发展历史、概念和技术特点进行了介绍。对4G的网络架构和关键技术进行了分析和讨论。
关键词：长期演进计划； 第四代移动通信技术；
中图分类号：TN929.5
1. 4G的产生和演进
第一代移动通信以模拟技术为主，只提供话音业务，没有国际性标准；第二代移动通信已经全数字化，除话音外，可传输低速的数据业务，可以漫游，主要有两大国际标准GSM和CDMA；第三代移动通信将无线通信与多媒体技术结合到一起，能够比较快速地处理声音、音乐、图像、视频流等多种形式的数据，并提供与互联网连接的多种信息服务，主要有WCDMA、CDMA2000 和TD-SCDMA 三大主流国际标准。
2. 4G的概念
4G是一个通用的名称，现在还没有人完全肯定地给4G下过完整的定义，甚至其名称本身也有多个版本，国际电信联盟称其为IMT-Advanced 技术，其它的还有B3G、BeyondIMT-2000 等叫法。根据研究及发展方向，一般认为4G 是比3G更完美的网络通信系统，可集成各种不同模式的无线通信，能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求，移动用户在其中可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。目前可以找到的、对4G概念比较正式的解释是可称为宽带（broadband） 接入和分布式的网络，具有非对称超过2 Mbps的数据传输能力，可对全速移动用户能提供高质量影像服务，
3. 4G的特点
相对于现有的移动通信技术，目前行业内认为未来的4G系统将会有以下显著特点：速度快频谱宽
4G 系统的目标速率明显超过3G，对于大范围高速移动用户（火车或者高速公路上的汽车，一般时速低于250km）数据速率为2Mbps，对于中速移动用户（一般城市交通工具，一般时速低于60 km）数据速率为20Mbps，对于低速移动用户（室内或步行，一般时速低于5 km）数据速率为100Mbps。
据研究，要使4G 通信达到100Mbps 的传输速度，每个信道将占有100MHz 的频谱，相当于WCDMA 网络的20倍。
4. 切换技术
切换技术指的是移动终端从一个通信覆盖区移动到另一个通信覆盖区，为保持通信业务连续性而改变信道所进行的链路侦测、仲裁和建立、断开等操作的综合技术。切换是蜂窝现有的切换控制机制主要有两种，一种是由智能化移动终端进行端口信号的强度和质量的检测，由终端的软件系统进行判决，主动发起和完成切换操作，另一种是由移动用户临近的基站监测各通信链路的信号状态，交换网中心根据监测数据完成切换。
在现代无线通信系统中，核心网的发展方向是逐步向软交换、融合、宽带、智能和容灾方向演进。4G 这种基于全IP 交换的核心网的优点主要有：
（1）支持多种网络结构，具有灵活的组网能力；
（2）支持带宽突发，具有高吞吐量和高速处理的能力；
（3）支持资源共享和实时数据备份，具有异地容灾、数据恢复能力；
（4）支持智能化的故障检测能力，具有高可靠性；
（5）支持对现有技术的平滑演进。
5. 4G的最新动态
2011年2月，在巴塞罗那举行的2011 世界移动通信大会上，新一代移动通信标准4G的最新动态成为众多通信厂家和运营商的关注点。国际电信联盟副秘书长表示，国际电联已经基本确定了4G 标准将从LTE 和WiMAX 两大技术中产生，很可能会在2012 年的一二月份确定。而参会的其他一些业内人士则透露，LTE 成为4G 标准已“没有悬念”。
长期演进计划LTE 作为3G 的演进项目，始于2004 年3GPP 的多伦多会议。它改进并增强了3G 的空中接入技术，采用OFDM和MIMO 作为其无线网络演进的唯一标准。2009年9 月17 日，电信设备商诺基亚-西门子宣布采用下一代移动通信技术打通了世界上第一个LTE 电话。2009 年10 月26日，国际电联在德国德累斯顿征集的4G候选技术提案中，LTE正式入围。
2010 年2 月，AT&T 与爱立信和阿尔卡特朗讯签订了以LTE 技术架设4G 移动通信网络的协议。2010 年4 月，中国移动在上海世界博览会上正式开通全球首个TD-LTE 规模演示网，基于TD-LTE技术的移动高清会议、移动高清视频监控、移动高清视频点播、便携式即摄即传等移动宽带应用向公众开放，系统实际传输速率可以达到下行70Mbps、上行25Mbps。
2011年2月14日，中国移动联合包括印度Bharti、日本Softbank、欧洲Vodafone、美国Clearwire 等在内的亚、欧、美运营商代表共同发起的“全球TD-LTE 发展倡议”正式启动。中国移动计划与国外运营商合作，推动全球建成26 个TD-LTE试验网，在2011 年将有超过10 个国家和地区开始TD-LTE 的商用部署。2 月17 日，中兴通讯、荷兰KPN 集团下属的德国子公司E-Plus 和中国移动研究院在巴塞罗那联合宣布，将从2011 年一季度开始，在德国联合测试TD-LTE，该项测试将基于2.6GHz 频段展开。中兴通讯与KPN 表示双方将重点聚焦其德国及比利时子公司的LTE 部署应用。
6.对4G的分析和讨论
种种迹象表明，一旦国际电联通过4G标准，必将在市场上推动一代信息技术的各种应用，而这又会带动移动计算机、智能终端包括芯片和软件等许多相关行业的技术革新和发展，从而催生新一代信息技术革命的浪潮，带来巨大的发展机遇。
网络就是计算机。现有的计算機通信网早已超越了铜线、光纤等有线概念的范畴。具有无线通信功能的外设、接口卡和接口模块正以迅猛的速度向每一台计算机扩张，未来的4G 将与Internet 融合为一体。4G 时代的手机将有越来越多的信息处理功能，移动计算机、手持式终端和平板电脑也将有越来越强的通信功能，4G 网络的用户终端将很难说到底是一部手机还是一台电脑。
伴随而来的一个问题是：未来将会是计算机占领手机市场还是手机占领计算机市场？直观上，在计算机上增加一块无线网卡要远比把一部手机改造成一部电脑来得简单，实际情况可能与设备制造商的技术力量以及用户现有的资源配置都有关系。对计算机工作者来说，不管情形如何，有意义的是，计算机的发展将不能离开4G 独自进行，移动计算机成为4G 网络的用户终端只是时间上的早晚。同样，4G 的进步和推广也离不开计算机技术的强大支持，软件技术、芯片技术等在4G 上的应用前景非常广阔。
7.结束语
当今时代，计算机技术、通信技术和多媒体技术的相互结合、彼此渗透已经是一个明显的事实。移动计算机，包括平板电脑、智能手机和其它车载或者手持应用领域的嵌入式终端设备，在市场上已经显示出强大的生命力。随着第四代移动通信技术的进一步发展和深入应用，移动计算机技术必将随之发生深刻而持久的变化。对移动计算机本身的研究以及面向移动计算领域的开发已经成为当前计算机研发工
作的热点。
参考文献：
[1] 王芳，熊建设.4G中的MIMO-OFDM原理及关键技术[J].中国新通信，2009（23）：32-35.
[2] 王军选.第四代移动通信系统及其关键技术研究[J].电信科学，2009（3）：90-93.
[3] 唐鹏， 鲁东旭. 无线通信中DSP 和软件无线电技术的应用[J].通信技术，2010，43（6）：224-226.
关键词：长期演进计划； 第四代移动通信技术；
中图分类号：TN929.5
1. 4G的产生和演进
第一代移动通信以模拟技术为主，只提供话音业务，没有国际性标准；第二代移动通信已经全数字化，除话音外，可传输低速的数据业务，可以漫游，主要有两大国际标准GSM和CDMA；第三代移动通信将无线通信与多媒体技术结合到一起，能够比较快速地处理声音、音乐、图像、视频流等多种形式的数据，并提供与互联网连接的多种信息服务，主要有WCDMA、CDMA2000 和TD-SCDMA 三大主流国际标准。
2. 4G的概念
4G是一个通用的名称，现在还没有人完全肯定地给4G下过完整的定义，甚至其名称本身也有多个版本，国际电信联盟称其为IMT-Advanced 技术，其它的还有B3G、BeyondIMT-2000 等叫法。根据研究及发展方向，一般认为4G 是比3G更完美的网络通信系统，可集成各种不同模式的无线通信，能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求，移动用户在其中可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。目前可以找到的、对4G概念比较正式的解释是可称为宽带（broadband） 接入和分布式的网络，具有非对称超过2 Mbps的数据传输能力，可对全速移动用户能提供高质量影像服务，
3. 4G的特点
相对于现有的移动通信技术，目前行业内认为未来的4G系统将会有以下显著特点：速度快频谱宽
4G 系统的目标速率明显超过3G，对于大范围高速移动用户（火车或者高速公路上的汽车，一般时速低于250km）数据速率为2Mbps，对于中速移动用户（一般城市交通工具，一般时速低于60 km）数据速率为20Mbps，对于低速移动用户（室内或步行，一般时速低于5 km）数据速率为100Mbps。
据研究，要使4G 通信达到100Mbps 的传输速度，每个信道将占有100MHz 的频谱，相当于WCDMA 网络的20倍。
4. 切换技术
切换技术指的是移动终端从一个通信覆盖区移动到另一个通信覆盖区，为保持通信业务连续性而改变信道所进行的链路侦测、仲裁和建立、断开等操作的综合技术。切换是蜂窝现有的切换控制机制主要有两种，一种是由智能化移动终端进行端口信号的强度和质量的检测，由终端的软件系统进行判决，主动发起和完成切换操作，另一种是由移动用户临近的基站监测各通信链路的信号状态，交换网中心根据监测数据完成切换。
在现代无线通信系统中，核心网的发展方向是逐步向软交换、融合、宽带、智能和容灾方向演进。4G 这种基于全IP 交换的核心网的优点主要有：
（1）支持多种网络结构，具有灵活的组网能力；
（2）支持带宽突发，具有高吞吐量和高速处理的能力；
（3）支持资源共享和实时数据备份，具有异地容灾、数据恢复能力；
（4）支持智能化的故障检测能力，具有高可靠性；
（5）支持对现有技术的平滑演进。
5. 4G的最新动态
2011年2月，在巴塞罗那举行的2011 世界移动通信大会上，新一代移动通信标准4G的最新动态成为众多通信厂家和运营商的关注点。国际电信联盟副秘书长表示，国际电联已经基本确定了4G 标准将从LTE 和WiMAX 两大技术中产生，很可能会在2012 年的一二月份确定。而参会的其他一些业内人士则透露，LTE 成为4G 标准已“没有悬念”。
长期演进计划LTE 作为3G 的演进项目，始于2004 年3GPP 的多伦多会议。它改进并增强了3G 的空中接入技术，采用OFDM和MIMO 作为其无线网络演进的唯一标准。2009年9 月17 日，电信设备商诺基亚-西门子宣布采用下一代移动通信技术打通了世界上第一个LTE 电话。2009 年10 月26日，国际电联在德国德累斯顿征集的4G候选技术提案中，LTE正式入围。
2010 年2 月，AT&T 与爱立信和阿尔卡特朗讯签订了以LTE 技术架设4G 移动通信网络的协议。2010 年4 月，中国移动在上海世界博览会上正式开通全球首个TD-LTE 规模演示网，基于TD-LTE技术的移动高清会议、移动高清视频监控、移动高清视频点播、便携式即摄即传等移动宽带应用向公众开放，系统实际传输速率可以达到下行70Mbps、上行25Mbps。
2011年2月14日，中国移动联合包括印度Bharti、日本Softbank、欧洲Vodafone、美国Clearwire 等在内的亚、欧、美运营商代表共同发起的“全球TD-LTE 发展倡议”正式启动。中国移动计划与国外运营商合作，推动全球建成26 个TD-LTE试验网，在2011 年将有超过10 个国家和地区开始TD-LTE 的商用部署。2 月17 日，中兴通讯、荷兰KPN 集团下属的德国子公司E-Plus 和中国移动研究院在巴塞罗那联合宣布，将从2011 年一季度开始，在德国联合测试TD-LTE，该项测试将基于2.6GHz 频段展开。中兴通讯与KPN 表示双方将重点聚焦其德国及比利时子公司的LTE 部署应用。
6.对4G的分析和讨论
种种迹象表明，一旦国际电联通过4G标准，必将在市场上推动一代信息技术的各种应用，而这又会带动移动计算机、智能终端包括芯片和软件等许多相关行业的技术革新和发展，从而催生新一代信息技术革命的浪潮，带来巨大的发展机遇。
网络就是计算机。现有的计算機通信网早已超越了铜线、光纤等有线概念的范畴。具有无线通信功能的外设、接口卡和接口模块正以迅猛的速度向每一台计算机扩张，未来的4G 将与Internet 融合为一体。4G 时代的手机将有越来越多的信息处理功能，移动计算机、手持式终端和平板电脑也将有越来越强的通信功能，4G 网络的用户终端将很难说到底是一部手机还是一台电脑。
伴随而来的一个问题是：未来将会是计算机占领手机市场还是手机占领计算机市场？直观上，在计算机上增加一块无线网卡要远比把一部手机改造成一部电脑来得简单，实际情况可能与设备制造商的技术力量以及用户现有的资源配置都有关系。对计算机工作者来说，不管情形如何，有意义的是，计算机的发展将不能离开4G 独自进行，移动计算机成为4G 网络的用户终端只是时间上的早晚。同样，4G 的进步和推广也离不开计算机技术的强大支持，软件技术、芯片技术等在4G 上的应用前景非常广阔。
7.结束语
当今时代，计算机技术、通信技术和多媒体技术的相互结合、彼此渗透已经是一个明显的事实。移动计算机，包括平板电脑、智能手机和其它车载或者手持应用领域的嵌入式终端设备，在市场上已经显示出强大的生命力。随着第四代移动通信技术的进一步发展和深入应用，移动计算机技术必将随之发生深刻而持久的变化。对移动计算机本身的研究以及面向移动计算领域的开发已经成为当前计算机研发工
作的热点。
参考文献：
[1] 王芳，熊建设.4G中的MIMO-OFDM原理及关键技术[J].中国新通信，2009（23）：32-35.
[2] 王军选.第四代移动通信系统及其关键技术研究[J].电信科学，2009（3）：90-93.
[3] 唐鹏， 鲁东旭. 无线通信中DSP 和软件无线电技术的应用[J].通信技术，2010，43（6）：224-226.