4G技術的展望（二）

3、四大關鍵技術探討

3.1OFDM

OFDM技術，屬于多載波調制技術，它采用一種不連續的多音調制技術，將多個載波中的大量信息合并成一個信號，完成信息傳輸。在無線通信中一般采用一組相互正交、重疊、形狀為Sa（X）函數的頻譜信道完成無碼間串擾和信道間干擾的高速信息傳輸。

OFDM還可以在不同的子信道上自適應地分配傳輸負荷，這樣可優化總的傳輸速率。在OFDM系統中由于各個子信道的載波相互正交，它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時又提高了頻譜利用率。

OFDM技術能夠持續不斷地監控傳輸介質上通信特性的突然變化，由于通信路徑傳送數據的能力會隨時間發生變化，所以OFDM能動態地與之相適應，并且接通和切斷相應的載波以保證持續地進行成功的通信；還可以自動地檢測到傳輸介質下哪一個特定的載波存在高的信號衰減或干擾脈沖，然后采取合適的調制措施來使指定頻率下的載波進行成功通信。

3.2智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術

智能天線是一種安裝在基站現場的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。

其原理是將無線電的信號導向具體的方向，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向DOA（DirectionofArrinal），旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。同時，智能天線技術利用各個移動用戶間信號空間特征的差異，通過陣列天線技術在同一信道上接收和發射多個移動用戶信號而不發生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號的傳輸更為有效。在不增加系統復雜度的情況下，使用智能天線可滿足服務質量和網絡擴容的需要。

目前智能天線定義為波束間沒有切換的多波束和自適應陣列天線。多波束天線在一個扇區中使用多個固定波束，而在自適應陣列中，多個天線的接收信號被加權并且合成在一起使信噪比達到最大。與固定波束天線相比，天線陣列的優點是除了提供高的天線增益外，還能提供相應倍數的分集增益。但是它們要求每個天線有一個接收機，還能提供相應倍數的分集增益。

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號，這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量，同時通過基帶數字信號處理器，對各個天線鏈路上接收到的信號按一定算法進行合并，實現上行波束賦形。

智能天線可以提高信噪比，提升系統通信質量，緩解無線通信日益發展與頻譜資源不足的矛盾，降低系統整體造價，因此其勢必會成為4G系統的關鍵技術。

3.3軟件無線電技術（SDR）

所謂軟件無線電（Software Defined Radio，簡稱SDR），就是采用數字信號處理技術，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等。即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協議部分全部由軟件編程來完成。

其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的“數字/模擬”轉換器，盡早地完成信號的數字化，從而使得無線電臺的功能盡可能地用軟件來定義和實現。總之，軟件無線電是一種基于數字信號處理（DSP）芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結構。

軟件無線電技術被認為是可以將不同形式的通信技術有效聯系在一起的唯一技術。在4G移動通信系統中，軟件將會變得非常繁雜。為此專家們提議引入軟件無線電技術，將其作為從第二代移動通信通向第三代和第四代移動通信的橋梁。軟件無線電技術能夠將模擬信號的數字化過程盡可能地接近天線，即將A/D和D/A轉換器盡可能地靠近RF前端，利用DSP進行信道分離、調制解調和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺，在平臺上運行各種軟件系統，以實現多通路、多層次和多模式的無線通信。因此應用軟件無線電技術，一個移動終端就可以實現其在不同系統和平臺之間暢通無阻的使用。目前比較成熟的軟件無線電技術有參數控制軟件無線電系統。

3.4IPv6

4G通信系統選擇了采用基于IP的全分組的方式傳送數據流，因此IPv6技術將成為下一代網絡的核心協議。選擇IPv6協議主要基于以下幾點的考慮：

（1）巨大的地址空間。

在一段可預見的時期內，它能夠為所有可以想像出的網絡設備提供一個全球唯一的地址。

（2）自動控制。

IPv6還有另一個基本特性就是它支持無狀態和有狀態兩種地址自動配置的方式。無狀態地址自動配置方式是獲得地址的關鍵。在這種方式下，需要配置地址的節點使用一種鄰居發現機制獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后，它使用另一種即插即用的機制，在沒有任何人工干預的情況下，獲得一個全球唯一的路由地址。有狀態配置機制，如DHCP（動態主機配置協議），需要一個額外的服務器，因此也需要很多額外的操作和維護。

（3）服務質量。

服務質量（QoS）包含幾個方面的內容。從協議的角度看，IPv6與目前的IPv4提供相同的QoS，但是IPv6的優點體現在能提供不同的服務。這些優點來自于IPv6報頭中新增加的字段“流標志”。有了這個20位長的字段，在傳輸過程中，中間的各節點就可以識別和分開處理任何IP地址流。

（4）移動性。

移動IPv6（MIPv6）在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。