4G通信技术的发展及应用
论文题目 4G通信技术的发展与应用
姓 名
班 级 计算机科学与技术1班
学 号 2011115126
学 院 数学与计算机学院
摘要：本文简要介绍了4G的相关概念和现实意义，分析了4G技术的运用现状；对4G技术的
发展和研究，得出4G技术在不同地方的运用优势，同时也给出了存在的一些缺点；并从中国联
通、中国移动、中国电信等的支持介绍了4G技术在各领域的应用，可以看出4G技术发展的必
然。
关键词：4G通信技术；核心技术；应用
前言 在科技日新月异的今天，技术的不断的提升，是发展的必然的趋势，只有不断开放，不断的在我们原有的技术上改革，不断的尝试，这样我们才不会不断的进步。就如4G来看，作为一项新兴技术，CDMA、CDMA2000正迅速风靡全球并已占据18%的无线市场。截止2012年，全球CDMA2000用户已超过2.56亿，遍布70个国家的 156家运营已商经商用3G CDMA业务。包含高通授权LICENSE的安可信通信技术有限公司在内全球有数十家OEM厂商推出EVDO移动智能终端。随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。另一方面，4G也因为其拥有的超高数据传输速度，被中国物联网校企联盟誉为机器之间当之无愧的“高速对话”。是根据欧洲标准而确定的频率范围在900～1800MHz之间的数字移动电话系统，频率为1800MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。不过它能提供的数据传输率仅为9.6kbit/s，和用固定电话拨号上网的速度相当，而当时的internet几乎只提供纯文本的信息。而时下正流行的数字移动通信手机是第二代（2G），一般采用GSM或CDMA技术。在新兴通信技术的不断推动之下，象征着3G通信的标志技术WCDMA已经成为了通信技术的主流。该技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率，在这样的条件下，计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。WCDMA通过有效的利用宽频带，不仅能顺畅的处理声音、图像数据还能与互联网快速连接；此外WCDMA和MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图像。
1 跳过3G直接上4G 对发展中国家具实际意义
美国芯片巨头英特尔公司的董事长贝瑞特抵达印度，为WiMAX技术在印度的推广游说。此前，英特尔公司便计划在未来五年之内向这个技术投资十亿美元，以便在美国和巴西等地
的农村地区尽快建设WiMAX网络。持同样态度的厂商还包括北电网络和摩托罗拉公司，他们一致认为WiMAX是非常有前景的技术。成本只是过去的十分之一，而且对带宽没有限制，这对运营商来讲有着很强的吸引力。如果用1元钱可以购买10M带宽，谁还愿去花同样的价格购买1M的服务呢？
1.1 电视手机的压力
远东的韩国人现在并不关心自己的手机采用了哪种标准，只是在乎手中的这个东西能不能收看电视。怀有同样态度的人们现在分布在欧洲、北美和世界上的任何一个地方。视频广播正成为手机上的杀手级应用。3G似乎在此方面并没做好准备。来自专家的观点是如果有6%的人同时下载视频，系统就会达到饱和。
市场不得不催促新一代技术的发展，关于4G的两大主流技术，OFDM和MIMO两大主流技术正被装入企业的试验室。“4G肯定会规模化发展，但是从具体的时间表来说，目前还是个问号。”说此话时，北电正在全力投入WiMAX研发，这项被定义为未来发展发向的技术，正吸收OFDM和MIMO两大技术的优势。
2006年，乏善可陈的全球手机市场即将过去，超薄、拍照已经毫无新意，简单的变化并不能改变整个手机产业相对饱和的格局。未来的机遇在哪里？也许正如《蓝海战略》所说，更高明的做法应该不是迎合热点，而是创造和引领趋势。
新标准所构建的战略格局，已经不再局限于企业之间、领域之间、阵营之间的竞争，而是整个产业和国家的未来利益。2008年将会有相当的人群通过电视手机观看北京奥运会。中国4亿用户的手机终端将逐渐被具有电视功能的手机所替代。电视手机的革命，不仅是技术革命，也不仅仅是市场的重建，它的出现，很有可能会完全打破目前产业的僵局，让多个产业共同享受手持数字产品终端的平台。
在新一轮洗牌中，谁将获得重生？那就要看用户的选择了。
1.2 新面孔登场
或许从来没有一样事物让电信设备商们如此心怀忐忑。那些3G的支持者们，正在担心竞争对手将其抛在身后。北电网络以3.2亿美元向阿尔卡特出售了UMTS接入业务，只保留了3G核心网部分。今年下半年北电对于WiMAX技术的投资已经超过了预算的5倍，超过4家的运营商已经找到北电网络公司，计划部署并运营WiMAX网络。2006年7月，英特尔创投完成了其创投史上的最大单笔投资案，向美国高速无线网络服务供货商Clearwire投资6亿美元。通过投资Clearwire公司，英特尔希望分享其战略目标市场的快速发展。WiMAX技术是一种低成本、高效率的传输技术，非常适合视频应用的发展，从帮助运营商赢利的角度来讲。如果2G非常成熟的话，考虑到视频应用的因素，运营商有可能会直接考虑跳到4G。
如果建设一张WiMAX的网络成本，和获得一张3G运营的牌照相当，对于那些后发的运营商来说，选择前者充满理性。那些主要运营2G网络的发展中国家，将会成为这项新技术的支持者。
“数字之父”尼葛洛庞帝就曾说：中国在1G、2G时候慢了，3G已经晚了，应该直接上4G。虽然是套话，但对发展中国家具有实际意义。
现在，新时代的大门正向我们悄然打开。
2 4G技术的现状 中国、日本、韩国以及欧洲等国家对第四代移动通信的研究工作已经启动，欧洲的项目为“第六框架”，日韩两国都是自己独立研究，目前对4G的研究还处于初级阶段，并没有进入实质部分，还谈不上频段的划分，ITU计划在2004年征求第四代移动通信的方案，2010年制定出全世界统一的第四代移动通信标准。在世界各国都在积极的对4G研究时，我们国家也不甘落后，我国对第四代移动通信的研究已经正式列入863项目，并启动了“FuTURE计划”
2.1 什么是4G技术
4G技术又称IMT-Advanced技术。 准4G标准，是业内对TD技术向4G的最新进展的TD-LTE-Advanced称谓。
世界很多组织给4G下了不同的定义，而ITU代表了传统移动蜂窝运营商对4G的看法，认为4G是基于IP协议的高速蜂窝移动网，现有的各种无线通信技术从现有3G演进，并在3GLTE阶段完成标准统一。ITU4G要求传输速率比现有网络高1000倍，达到100Mbit/s。 在2005年10月的ITU-RWP8F第17次会议上，ITU给了4G技术一个正式的名称IMT-Advanced。按照ITU的定义，当前的WCDMA、HSDPA等技术统称为IMT-2000技术；未来的新的空中接口技术，叫做IMT-Advanced技术。IMT-Advanced标准继续依赖3G标准组织已发展的多项新定标准加以延伸，如IP核心网、开放业务架构及IPv6。同时，其规划又必须满足整体系统架构能够由3G系统演进到未来4G架构的需求。
2.2 4G主要优势
如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话，那么未来的4G通信却给了我们真正的沟通自由，并将彻底改变我们的生活方式甚至社会形态。目前正在构思中的4G通信具有下面的特征：
（一）通信速度更快
由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。从移动通信系统数据传输速率作比较，第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；专家则预估，第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以达到每秒高达100Mbps速度传输无线信息，这种速度将相当于目前手机的传输速度的1万倍左右。
（二）网络频谱更宽
要想使4G通信达到100Mbps的传输，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据研究4G通信的AT&T的执行官们说，估计每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA 3G网路的20倍。
（三）通信更加灵活
从严格意义上说，4G手机的功能，已不能简单划归“电话机”的范畴，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已，因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了，而且4G手机从外观和式样上，将有更惊人的突破，我们可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，以方便和个性为前提，任何一件你能看到的物品都有可能成为4G终端，只是目前我们还不知应该怎么称呼它。未来的4G通信将使我们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。也许你将有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼，但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比，这简直可以忽略不计。
（四）智能性能更高
第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，例如对菜单和滚动操作的依赖程度将大大降低，更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如4G手机将能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事，或者不该做什么事，4G手机可以将电影院票房资料，直接下载到PDA之上，这些资料能够把目前的售票情况、座位情况显示得清清楚楚，大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票；4G手机可以被看作是一台手提电视，用来看体育比赛之类的各种现场直播。
（五）兼容性能更平滑
要使4G通信尽快地被人们接受，不但考虑的它的功能强大外，还应该考虑到现有通信的基础，以便让更多的现有通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，未来的第四代移动通信系统应当具备全球漫游，接口开放，能跟多种网络互联，终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点。
（六）提供各种增殖服务
4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的，它们的核心建设技术根本就是不同的，3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，而4G移动通信系统技术则以正交多任务分频技术(OFDM)最受瞩目，利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路(WLL)、数
字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增殖服务；不过考虑到与3G通信的过渡性，第四代移动通信系统不会在未来仅仅只采用OFDM一种技术，CDMA技术将会在第四代移动通信系统中，与OFDM技术相互配合以便发挥出更大的作用，甚至未来的第四代移动通信系统也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生，前文所提到的数字音讯广播，其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术，同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统，也将会结合两项技术的优点，一部分将是以CDMA的延伸技术。
（七）实现更高质量的多媒体通信
尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了因应用户数的增加，更重要的是，必须要因应多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。总结来说，首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。
（八）频率使用效率更高
相比第三代移动通信技术来说，第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术，例如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度，引入了交换层级技术，这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技术(Routing)为主的网络架构。由于利用了几项不同的技术，所以无线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多。按照最乐观的情况估计，这种有效性可以让更多的人使用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情，而且做这些事情的时候速度相当快。研究人员说，下载速率有可能达到5Mbps到10Mbps。
（九）通信费用更加便宜
由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端的通信技术，这些技术保证了4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式，因此相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易迅速得多；同时在建设4G通信网络系统时，通信营运商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运行者和用户的费用。据研究人员宣称，4G通信的无线即时连接等某些服务费用将比3G通信更加便宜。
2.3 4G存在的缺陷
对于现在的人来说，未来的4G通信的确显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系
统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统，的确第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现大量令人头痛的技术问题，大概一点也不会使人们感到意外和奇怪，第四代无线通信网络存在的技术问题多和互联网有关，并且需要花费好几年的时间才能解决。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，将可能遇到下面的一些困难：
（一）标准难以统一
虽然从理论上讲，3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。因此，开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题，而世界各大通信厂商将会对此一直在争论不休。
（二）技术难以实现
尽管未来的4G通信能够给人带来美好的明天，但是别指望立刻就能用上这种技术，大约还需要5年左右的时间这项技术才能发布。据研究这项技术的开发人员而言，要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。日本DoCoMo公司表示，为了解决这一问题，公司将对不同编码技术和传输技术进行测试。另外在移交方面存在的技术问题，使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。由于第四代无线通信网络的架构相当复杂，这一问题显得格外突出。不过，行业专家们表示，他们相信这一问题可以得到解决，但需要一定的时间。
（三）容量受到限制
人们对未来的4G通信的印象最深的莫过于它的通信传输速度将会得到极大提升，从理论上说其所谓的每秒100MB的宽带速度，比目前手机信息传输速度每秒10KB要快1万多倍，但手机的速度将受到通信系统容量的限制，如系统容量有限，手机用户越多，速度就越慢。据有关行家分析，4G手机将很难达到其理论速度。如果速度上不去，4G手机就要大打折扣。
（四）市场难以消化
有专家预测在10年以后，第三代移动通信的多媒体服务将进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统，第三代技术仍然在缓慢地进入市场，到那时整个行业正在消化吸收第三代技术，对于第四代移动通信系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。另外，在过渡过程中，如果4G通信因为系统或终端的短缺而导致延迟的话，那么号称5G的技术随时都有可能威胁到4G的赢利计划，此时4G漫长的投资回收和赢利计划将变得异常的脆弱。
（五）设施难以更新
在部署4G通信网络系统之前，覆盖全球的大部分无线基础设施都是基于第三代移动通信系统建立的，如果要向第四代通信技术转移的话，那么全球的许多无线基础设施都需要经历着大量的变化和更新，这种变化和更新势必减缓4G通信技术全面进入市场、占领市场的速度。而且到那时，还必须要求3G通信终端升级到能进行更高速数据传输及支持4G通信各项数据业务的4G终端，也就是说4G通信终端要能在4G通信网络建成后及时提供，不能让通信终端的生产滞后于网络建设。但根据目前的事实来看，在4G通信技术全面进入商用之日算起的二三年后，消费者才有望用上性能稳定的4G通信手机。
2.4 4G的技术标准——国际标准
2012年1月18日下午5时，国际电信联盟在2012年无线电通信全会全体会议上，正式审议通过将LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(802.16m)技术规范确立为IMT-Advanced(俗称“4G”)国际标准，中国主导制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance同时并列成为4G国际标准。
4G国际标准工作历时三年。从2009年初开始，ITU在全世界范围内征集IMT-Advanced候选技术。2009年10月，ITU共计征集到了六个候选技术，分别来自北美标准化组织IEEE的802.16m、日本（两项分别基于LTE-A和802.16m）、3GPP的FDD-LTE-Advance、韩国（基于802.16m）和中国（TD-LTE-Advanced）、欧洲标准化组织3GPP（FDD-LTE-Advance）。
这六个技术基本上可以分为两大类，一是基于3GPP的FDD-LTE-Advance的技术，中国提交的TD-LTE-Advanced是其中的TDD部分。另外一类是基于IEEE 802.16m的技术。
ITU在收到候选技术以后，组织世界各国和国际组织进行了技术评估。在2010年10月份，在中国重庆，ITU-R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。中国提交的候选技术作为LTE-Advanced的一个组成部分，也包含在其中。在确定了关键技术以后，WP5D工作组继续完成了电联建议的编写工作，以及各个标准化组织的确认工作。此后WP5D将文件提交上一级机构审核，SG5审核通过以后，再提交给全会讨论通过。
在此次会议上，TD-LTE正式被确定为4G国际标准，也标志着中国在移动通信标准制定领域再次走到了世界前列，为TD-LTE产业的后续发展及国际化提供了重要基础。
日本软银、沙特阿拉伯STC、mobily、巴西sky Brazil、波兰Aero2等众多国际运营商已经开始商用或者预商用TD-LTE网络。印度Augere预计2012年2月开始预商用。审议通过后，将有利于TD-LTE技术进一步在全球推广。同时，国际主流的电信设备制造商基本全
部支持TD-LTE，而在芯片领域，TD-LTE已吸引17家厂商加入，其中不乏高通等国际芯片市场的领导者。
2.5 4G技术的应用
4G技术已通过三大运营商展现在世人面前，南京天伦医院响应国家政策将中医现代化、智慧医疗的理念同4G技术相结合，总结了“查、通、调、孕”的“快孕四部曲”，按照“查通一体”、“调孕结合”的快孕思路和诊疗路径进行临床应用。 2.6 4G核心技术
G通信系统的这些特点，决定了它将采用一些不同于3G的技术。对于4G中将使用的核心技术，业界并没有太大的分歧。总结起来，有以下几种。 （1）正交频分复用（OFDM）技术
OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输。尽管总的信道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽。OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。 （2）软件无线电
软件无线电的基本思想是把尽可能多的无线及个人通信功能通过可编程软件来实现，使其成为一种多工作频段、多工作模式、多信号传输与处理的无线电系统。也可以说，是一种用软件来实现物理层连接的无线通信方式。
（3）智能天线技术
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。
（4）多输入多输出（MIMO）技术
MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效地将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。
3 4G技术的展望
2012年国家工业和信息化部部长苗圩表示：4G的脚步越来越近，4G牌照在一年左右
时间中就会下发。2013年8月，国务院总理李克强日前主持召开国务院常务会议，要求提升3G网络覆盖和服务质量，推动年内发放4G牌照。这是继2012年9月工信部部长苗圩透露将在一年内发放4G牌照后，首次在国务院层面被正式确定。据中国经营报报道，业内分析，最有可能的4G牌照发放时间是在9月至11月初。结合4G的发展国际上主流的标准就两个了，一个是TDD，一个是FDD，中国移动这个技术来看，跟另外一个标准的技术来说各有优劣，它在无线电频率的占用方面比另外一种FDD还有一定的优势。到了4G时代，可能更强调的是兼容、互联互通，你拿着联通的手机去打移动的客户，用户感觉不到有什么不同，实际上后台它们是要互联互通，要相互结算，有一整套的管理体系和运行机制做保证的。
Clearwire公司09年1月表示，会把波特兰改造为美国西部无线网络速度最快的城市，以及全球四大4G WiMAX无线宽带服务之一——Clear的使用基地。借助Clear，波特兰的消费者和企业会以真正的宽带速度实现对互联网的无线访问，在家庭、办公场所和地铁等地畅游网络。Clearwire首席执行官Benjamin G. Wolff表示：“Clearwire把互联网的速度和移动性完美融合，令无线网的面貌焕然一新。人们以提高客户工作效率和生活品质为导向，致力于为服务区内的每一位客户提供优质服务。”
英特尔公司执行副总裁兼销售与市场营销事业部总经理马宏升表示：“作为新一代无线技术，WiMAX为消费者带来了真正的平民化移动互联网体验。英特尔会携手 Clearwire 及其合作伙伴，让消费者以前所未有的方式，随时在更多地点与互联网进行交互。”从全球范围看，2010年是海外主流运营商规模建设4G的元年，多数机构预计海外4G投资时间还将持续3年左右。2013年，
在国内，4G在技术标准、频率分配、终端准备、网络设备准备等方面已基本成熟。有消息称工信部初定的4G牌照发放方案是首先向3家运营商发放TD-LTE牌照，再向有意向建设FDD-LTE网络的运营商发放FDD-LTE牌照。中国移动3G网络竞争处于劣势，急于推进4G 建设，积极争取4G 牌照的提前发放，并已经开始在13个主要城市展开扩大规模试验。随着全球4G网络部署推进，运营商的资本支出规模正在高速增长。[7]
在国内，2013年将是4G投资爆发性增长的一年，机构普遍预计建网高潮将持续3年。中信证券预测数据显示，2013年-2015年中国4G设备投资额分别为411亿元、475亿元、500亿元，增长率分别为513%、16%、5%。其中，三年间主设备、传输投资、基站配套、电源的投资总额分别约为619 亿107亿479亿和179亿。单从2013年来看，主设备、射频器件、
网络优化覆盖、传输等市场的投资增长率将分别达到523%、573%、613%和322%。4G 投资的三个阶段正好匹配建网的三个阶段：在建网的连续覆盖阶段，时间跨度为2012-2014年，特征表现为投资的高速增长，2013 和2014年的增速分别达到了730%和41%，在建网的发展用户阶段，时间跨度为2014-2016 年，特征表现为投资增速的下降，2015 年的投资增速为-3%，而建网的精品网络阶段特征，时间跨度为2016 年以后，特征表现为投资再次高速增长，2016 和2017 年的增速分别恢复到了33%和41%[8]。2013年12月4日正式向三大运营商发布4G牌照，中国移动、中国电信和中国联通均获得TD-LTE牌照，与此同时，中国联通和中国电信还获得了LTE-FDD的牌照。
4 研发及应用
4.1 研发
2007年，中国政府面向国内组织开展了4G技术方案征集遴选。经过2年多的攻关研究，最终中国产业界达成共识，在TD-LTE基础上形成了TD-LTE-Advanced技术方案。
目前，国际上主流的4G技术主要是LTE-Advanced和802.16m两种技术，TD-LTE技术方案属于LTE-Advanced技术。LTE-Advanced得到国际主要通信运营企业和制造企业的广泛支持。法国电信、德国电信、美国AT&T、日本NTT、韩国KT、中国移动、爱立信、诺基亚、华为、中兴等明确表态支持LTE-Advanced。802.16m也获得部分芯片、网络产品制造企业如英特尔、思科等的联合推荐。
国际电信联盟确定LTE-Advanced和802.16m为4G国际标准候选技术。工信部表示，这必将对未来4G国际标准和产业发展产生重大影响。
4.2 加盟
（1）中国联通
2013年底全网中国联通SSPA加双载波42兆。国际上很多国家，21兆叫4G网络。4G是指集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps-150Mbps的速度下载，不同的运营商采用不同的4G技术，速度通常与3G相比快20~30倍。
（2）中国电信
中国电信已完成了其4G试点城市中TD-LTE基站示范站的安装及开通调测，开通了在试点城市的首个TD-LTE示范站，实现了基础数据业务的服务。
（3）中国移动
2013年以来，中国移动启动了20万个基站的建设和100万部终端的采购，体验用户接近4万人。2013年10月，中国移动获准在全国326个城市开展TD-LTE扩大规模试验。中国移动称，
该公司已在全国范围内启动了TD-LTE的商用部署工作，将建成全球规模最大的4G网络，并将努力推动4G的融合发展。按照中国移动的计划，在2013年底前，该公司可向北京、杭州、广州、深圳、青岛、南昌、南京、温州、厦门、上海、天津、沈阳、成都等城市的用户提供4G服务。
5 结语
总之，4G应用的成熟是一个渐进过程，有待于在发展中不断完善，相信在启动4G之后，随着市场规模的不断扩大，4G的应用必定能逐步地走向成熟和丰富。我们完全有理由相信，随着4G牌照的发放，无线数据增值业务将为我们带来一个无限美好的未来，手机电视等移动流媒体业务将成为未来移动运营商新的市场增长点。
6 参考文献
[1] 刘琦琳．智能电网的现实意义[J]．互联网周刊，2008．4．
[2] 刘建明，赵峰．ICT网络模式的关键技术与发展[J]．电力通信系统，2009，30(198)：
[3]吴伟陵：移动通信中的关键技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2000
[4]丁雄：移动通信技术[M].北京：电子工业出版社，2004
[5]中国联通持续领跑4G时代[R],中国联通官网，2013.11
[6]中国4G产业发展前景分析[R],中国情报网，2013.08
[7] 丁民丞，王靖，朱冶中．方兴未艾的智能电网[R]．国家电网，2008．5
[8] 刘建明，赵峰，张月霞，等．3G和4G无线通信技术在ICT网络模式巾的应用． 电力系统通信，2009，30
4G通信技术的发展及应用
论文题目 4G通信技术的发展与应用
姓 名
班 级 计算机科学与技术1班
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学 院 数学与计算机学院
摘要：本文简要介绍了4G的相关概念和现实意义，分析了4G技术的运用现状；对4G技术的
发展和研究，得出4G技术在不同地方的运用优势，同时也给出了存在的一些缺点；并从中国联
通、中国移动、中国电信等的支持介绍了4G技术在各领域的应用，可以看出4G技术发展的必
然。
关键词：4G通信技术；核心技术；应用
前言 在科技日新月异的今天，技术的不断的提升，是发展的必然的趋势，只有不断开放，不断的在我们原有的技术上改革，不断的尝试，这样我们才不会不断的进步。就如4G来看，作为一项新兴技术，CDMA、CDMA2000正迅速风靡全球并已占据18%的无线市场。截止2012年，全球CDMA2000用户已超过2.56亿，遍布70个国家的 156家运营已商经商用3G CDMA业务。包含高通授权LICENSE的安可信通信技术有限公司在内全球有数十家OEM厂商推出EVDO移动智能终端。随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。另一方面，4G也因为其拥有的超高数据传输速度，被中国物联网校企联盟誉为机器之间当之无愧的“高速对话”。是根据欧洲标准而确定的频率范围在900～1800MHz之间的数字移动电话系统，频率为1800MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。不过它能提供的数据传输率仅为9.6kbit/s，和用固定电话拨号上网的速度相当，而当时的internet几乎只提供纯文本的信息。而时下正流行的数字移动通信手机是第二代（2G），一般采用GSM或CDMA技术。在新兴通信技术的不断推动之下，象征着3G通信的标志技术WCDMA已经成为了通信技术的主流。该技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率，在这样的条件下，计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。WCDMA通过有效的利用宽频带，不仅能顺畅的处理声音、图像数据还能与互联网快速连接；此外WCDMA和MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图像。
1 跳过3G直接上4G 对发展中国家具实际意义
美国芯片巨头英特尔公司的董事长贝瑞特抵达印度，为WiMAX技术在印度的推广游说。此前，英特尔公司便计划在未来五年之内向这个技术投资十亿美元，以便在美国和巴西等地
的农村地区尽快建设WiMAX网络。持同样态度的厂商还包括北电网络和摩托罗拉公司，他们一致认为WiMAX是非常有前景的技术。成本只是过去的十分之一，而且对带宽没有限制，这对运营商来讲有着很强的吸引力。如果用1元钱可以购买10M带宽，谁还愿去花同样的价格购买1M的服务呢？
1.1 电视手机的压力
远东的韩国人现在并不关心自己的手机采用了哪种标准，只是在乎手中的这个东西能不能收看电视。怀有同样态度的人们现在分布在欧洲、北美和世界上的任何一个地方。视频广播正成为手机上的杀手级应用。3G似乎在此方面并没做好准备。来自专家的观点是如果有6%的人同时下载视频，系统就会达到饱和。
市场不得不催促新一代技术的发展，关于4G的两大主流技术，OFDM和MIMO两大主流技术正被装入企业的试验室。“4G肯定会规模化发展，但是从具体的时间表来说，目前还是个问号。”说此话时，北电正在全力投入WiMAX研发，这项被定义为未来发展发向的技术，正吸收OFDM和MIMO两大技术的优势。
2006年，乏善可陈的全球手机市场即将过去，超薄、拍照已经毫无新意，简单的变化并不能改变整个手机产业相对饱和的格局。未来的机遇在哪里？也许正如《蓝海战略》所说，更高明的做法应该不是迎合热点，而是创造和引领趋势。
新标准所构建的战略格局，已经不再局限于企业之间、领域之间、阵营之间的竞争，而是整个产业和国家的未来利益。2008年将会有相当的人群通过电视手机观看北京奥运会。中国4亿用户的手机终端将逐渐被具有电视功能的手机所替代。电视手机的革命，不仅是技术革命，也不仅仅是市场的重建，它的出现，很有可能会完全打破目前产业的僵局，让多个产业共同享受手持数字产品终端的平台。
在新一轮洗牌中，谁将获得重生？那就要看用户的选择了。
1.2 新面孔登场
或许从来没有一样事物让电信设备商们如此心怀忐忑。那些3G的支持者们，正在担心竞争对手将其抛在身后。北电网络以3.2亿美元向阿尔卡特出售了UMTS接入业务，只保留了3G核心网部分。今年下半年北电对于WiMAX技术的投资已经超过了预算的5倍，超过4家的运营商已经找到北电网络公司，计划部署并运营WiMAX网络。2006年7月，英特尔创投完成了其创投史上的最大单笔投资案，向美国高速无线网络服务供货商Clearwire投资6亿美元。通过投资Clearwire公司，英特尔希望分享其战略目标市场的快速发展。WiMAX技术是一种低成本、高效率的传输技术，非常适合视频应用的发展，从帮助运营商赢利的角度来讲。如果2G非常成熟的话，考虑到视频应用的因素，运营商有可能会直接考虑跳到4G。
如果建设一张WiMAX的网络成本，和获得一张3G运营的牌照相当，对于那些后发的运营商来说，选择前者充满理性。那些主要运营2G网络的发展中国家，将会成为这项新技术的支持者。
“数字之父”尼葛洛庞帝就曾说：中国在1G、2G时候慢了，3G已经晚了，应该直接上4G。虽然是套话，但对发展中国家具有实际意义。
现在，新时代的大门正向我们悄然打开。
2 4G技术的现状 中国、日本、韩国以及欧洲等国家对第四代移动通信的研究工作已经启动，欧洲的项目为“第六框架”，日韩两国都是自己独立研究，目前对4G的研究还处于初级阶段，并没有进入实质部分，还谈不上频段的划分，ITU计划在2004年征求第四代移动通信的方案，2010年制定出全世界统一的第四代移动通信标准。在世界各国都在积极的对4G研究时，我们国家也不甘落后，我国对第四代移动通信的研究已经正式列入863项目，并启动了“FuTURE计划”
2.1 什么是4G技术
4G技术又称IMT-Advanced技术。 准4G标准，是业内对TD技术向4G的最新进展的TD-LTE-Advanced称谓。
世界很多组织给4G下了不同的定义，而ITU代表了传统移动蜂窝运营商对4G的看法，认为4G是基于IP协议的高速蜂窝移动网，现有的各种无线通信技术从现有3G演进，并在3GLTE阶段完成标准统一。ITU4G要求传输速率比现有网络高1000倍，达到100Mbit/s。 在2005年10月的ITU-RWP8F第17次会议上，ITU给了4G技术一个正式的名称IMT-Advanced。按照ITU的定义，当前的WCDMA、HSDPA等技术统称为IMT-2000技术；未来的新的空中接口技术，叫做IMT-Advanced技术。IMT-Advanced标准继续依赖3G标准组织已发展的多项新定标准加以延伸，如IP核心网、开放业务架构及IPv6。同时，其规划又必须满足整体系统架构能够由3G系统演进到未来4G架构的需求。
2.2 4G主要优势
如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话，那么未来的4G通信却给了我们真正的沟通自由，并将彻底改变我们的生活方式甚至社会形态。目前正在构思中的4G通信具有下面的特征：
（一）通信速度更快
由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。从移动通信系统数据传输速率作比较，第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；专家则预估，第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以达到每秒高达100Mbps速度传输无线信息，这种速度将相当于目前手机的传输速度的1万倍左右。
（二）网络频谱更宽
要想使4G通信达到100Mbps的传输，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据研究4G通信的AT&T的执行官们说，估计每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA 3G网路的20倍。
（三）通信更加灵活
从严格意义上说，4G手机的功能，已不能简单划归“电话机”的范畴，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已，因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了，而且4G手机从外观和式样上，将有更惊人的突破，我们可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，以方便和个性为前提，任何一件你能看到的物品都有可能成为4G终端，只是目前我们还不知应该怎么称呼它。未来的4G通信将使我们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。也许你将有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼，但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比，这简直可以忽略不计。
（四）智能性能更高
第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，例如对菜单和滚动操作的依赖程度将大大降低，更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如4G手机将能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事，或者不该做什么事，4G手机可以将电影院票房资料，直接下载到PDA之上，这些资料能够把目前的售票情况、座位情况显示得清清楚楚，大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票；4G手机可以被看作是一台手提电视，用来看体育比赛之类的各种现场直播。
（五）兼容性能更平滑
要使4G通信尽快地被人们接受，不但考虑的它的功能强大外，还应该考虑到现有通信的基础，以便让更多的现有通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，未来的第四代移动通信系统应当具备全球漫游，接口开放，能跟多种网络互联，终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点。
（六）提供各种增殖服务
4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的，它们的核心建设技术根本就是不同的，3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，而4G移动通信系统技术则以正交多任务分频技术(OFDM)最受瞩目，利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路(WLL)、数
字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增殖服务；不过考虑到与3G通信的过渡性，第四代移动通信系统不会在未来仅仅只采用OFDM一种技术，CDMA技术将会在第四代移动通信系统中，与OFDM技术相互配合以便发挥出更大的作用，甚至未来的第四代移动通信系统也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生，前文所提到的数字音讯广播，其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术，同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统，也将会结合两项技术的优点，一部分将是以CDMA的延伸技术。
（七）实现更高质量的多媒体通信
尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了因应用户数的增加，更重要的是，必须要因应多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。总结来说，首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。
（八）频率使用效率更高
相比第三代移动通信技术来说，第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术，例如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度，引入了交换层级技术，这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技术(Routing)为主的网络架构。由于利用了几项不同的技术，所以无线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多。按照最乐观的情况估计，这种有效性可以让更多的人使用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情，而且做这些事情的时候速度相当快。研究人员说，下载速率有可能达到5Mbps到10Mbps。
（九）通信费用更加便宜
由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端的通信技术，这些技术保证了4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式，因此相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易迅速得多；同时在建设4G通信网络系统时，通信营运商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运行者和用户的费用。据研究人员宣称，4G通信的无线即时连接等某些服务费用将比3G通信更加便宜。
2.3 4G存在的缺陷
对于现在的人来说，未来的4G通信的确显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系
统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统，的确第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现大量令人头痛的技术问题，大概一点也不会使人们感到意外和奇怪，第四代无线通信网络存在的技术问题多和互联网有关，并且需要花费好几年的时间才能解决。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，将可能遇到下面的一些困难：
（一）标准难以统一
虽然从理论上讲，3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。因此，开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题，而世界各大通信厂商将会对此一直在争论不休。
（二）技术难以实现
尽管未来的4G通信能够给人带来美好的明天，但是别指望立刻就能用上这种技术，大约还需要5年左右的时间这项技术才能发布。据研究这项技术的开发人员而言，要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如，如何保证楼区、山区，及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。日本DoCoMo公司表示，为了解决这一问题，公司将对不同编码技术和传输技术进行测试。另外在移交方面存在的技术问题，使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。由于第四代无线通信网络的架构相当复杂，这一问题显得格外突出。不过，行业专家们表示，他们相信这一问题可以得到解决，但需要一定的时间。
（三）容量受到限制
人们对未来的4G通信的印象最深的莫过于它的通信传输速度将会得到极大提升，从理论上说其所谓的每秒100MB的宽带速度，比目前手机信息传输速度每秒10KB要快1万多倍，但手机的速度将受到通信系统容量的限制，如系统容量有限，手机用户越多，速度就越慢。据有关行家分析，4G手机将很难达到其理论速度。如果速度上不去，4G手机就要大打折扣。
（四）市场难以消化
有专家预测在10年以后，第三代移动通信的多媒体服务将进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统，第三代技术仍然在缓慢地进入市场，到那时整个行业正在消化吸收第三代技术，对于第四代移动通信系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。另外，在过渡过程中，如果4G通信因为系统或终端的短缺而导致延迟的话，那么号称5G的技术随时都有可能威胁到4G的赢利计划，此时4G漫长的投资回收和赢利计划将变得异常的脆弱。
（五）设施难以更新
在部署4G通信网络系统之前，覆盖全球的大部分无线基础设施都是基于第三代移动通信系统建立的，如果要向第四代通信技术转移的话，那么全球的许多无线基础设施都需要经历着大量的变化和更新，这种变化和更新势必减缓4G通信技术全面进入市场、占领市场的速度。而且到那时，还必须要求3G通信终端升级到能进行更高速数据传输及支持4G通信各项数据业务的4G终端，也就是说4G通信终端要能在4G通信网络建成后及时提供，不能让通信终端的生产滞后于网络建设。但根据目前的事实来看，在4G通信技术全面进入商用之日算起的二三年后，消费者才有望用上性能稳定的4G通信手机。
2.4 4G的技术标准——国际标准
2012年1月18日下午5时，国际电信联盟在2012年无线电通信全会全体会议上，正式审议通过将LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(802.16m)技术规范确立为IMT-Advanced(俗称“4G”)国际标准，中国主导制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance同时并列成为4G国际标准。
4G国际标准工作历时三年。从2009年初开始，ITU在全世界范围内征集IMT-Advanced候选技术。2009年10月，ITU共计征集到了六个候选技术，分别来自北美标准化组织IEEE的802.16m、日本（两项分别基于LTE-A和802.16m）、3GPP的FDD-LTE-Advance、韩国（基于802.16m）和中国（TD-LTE-Advanced）、欧洲标准化组织3GPP（FDD-LTE-Advance）。
这六个技术基本上可以分为两大类，一是基于3GPP的FDD-LTE-Advance的技术，中国提交的TD-LTE-Advanced是其中的TDD部分。另外一类是基于IEEE 802.16m的技术。
ITU在收到候选技术以后，组织世界各国和国际组织进行了技术评估。在2010年10月份，在中国重庆，ITU-R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。中国提交的候选技术作为LTE-Advanced的一个组成部分，也包含在其中。在确定了关键技术以后，WP5D工作组继续完成了电联建议的编写工作，以及各个标准化组织的确认工作。此后WP5D将文件提交上一级机构审核，SG5审核通过以后，再提交给全会讨论通过。
在此次会议上，TD-LTE正式被确定为4G国际标准，也标志着中国在移动通信标准制定领域再次走到了世界前列，为TD-LTE产业的后续发展及国际化提供了重要基础。
日本软银、沙特阿拉伯STC、mobily、巴西sky Brazil、波兰Aero2等众多国际运营商已经开始商用或者预商用TD-LTE网络。印度Augere预计2012年2月开始预商用。审议通过后，将有利于TD-LTE技术进一步在全球推广。同时，国际主流的电信设备制造商基本全
部支持TD-LTE，而在芯片领域，TD-LTE已吸引17家厂商加入，其中不乏高通等国际芯片市场的领导者。
2.5 4G技术的应用
4G技术已通过三大运营商展现在世人面前，南京天伦医院响应国家政策将中医现代化、智慧医疗的理念同4G技术相结合，总结了“查、通、调、孕”的“快孕四部曲”，按照“查通一体”、“调孕结合”的快孕思路和诊疗路径进行临床应用。 2.6 4G核心技术
G通信系统的这些特点，决定了它将采用一些不同于3G的技术。对于4G中将使用的核心技术，业界并没有太大的分歧。总结起来，有以下几种。 （1）正交频分复用（OFDM）技术
OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输。尽管总的信道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽。OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。 （2）软件无线电
软件无线电的基本思想是把尽可能多的无线及个人通信功能通过可编程软件来实现，使其成为一种多工作频段、多工作模式、多信号传输与处理的无线电系统。也可以说，是一种用软件来实现物理层连接的无线通信方式。
（3）智能天线技术
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。
（4）多输入多输出（MIMO）技术
MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效地将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。
3 4G技术的展望
2012年国家工业和信息化部部长苗圩表示：4G的脚步越来越近，4G牌照在一年左右
时间中就会下发。2013年8月，国务院总理李克强日前主持召开国务院常务会议，要求提升3G网络覆盖和服务质量，推动年内发放4G牌照。这是继2012年9月工信部部长苗圩透露将在一年内发放4G牌照后，首次在国务院层面被正式确定。据中国经营报报道，业内分析，最有可能的4G牌照发放时间是在9月至11月初。结合4G的发展国际上主流的标准就两个了，一个是TDD，一个是FDD，中国移动这个技术来看，跟另外一个标准的技术来说各有优劣，它在无线电频率的占用方面比另外一种FDD还有一定的优势。到了4G时代，可能更强调的是兼容、互联互通，你拿着联通的手机去打移动的客户，用户感觉不到有什么不同，实际上后台它们是要互联互通，要相互结算，有一整套的管理体系和运行机制做保证的。
Clearwire公司09年1月表示，会把波特兰改造为美国西部无线网络速度最快的城市，以及全球四大4G WiMAX无线宽带服务之一——Clear的使用基地。借助Clear，波特兰的消费者和企业会以真正的宽带速度实现对互联网的无线访问，在家庭、办公场所和地铁等地畅游网络。Clearwire首席执行官Benjamin G. Wolff表示：“Clearwire把互联网的速度和移动性完美融合，令无线网的面貌焕然一新。人们以提高客户工作效率和生活品质为导向，致力于为服务区内的每一位客户提供优质服务。”
英特尔公司执行副总裁兼销售与市场营销事业部总经理马宏升表示：“作为新一代无线技术，WiMAX为消费者带来了真正的平民化移动互联网体验。英特尔会携手 Clearwire 及其合作伙伴，让消费者以前所未有的方式，随时在更多地点与互联网进行交互。”从全球范围看，2010年是海外主流运营商规模建设4G的元年，多数机构预计海外4G投资时间还将持续3年左右。2013年，
在国内，4G在技术标准、频率分配、终端准备、网络设备准备等方面已基本成熟。有消息称工信部初定的4G牌照发放方案是首先向3家运营商发放TD-LTE牌照，再向有意向建设FDD-LTE网络的运营商发放FDD-LTE牌照。中国移动3G网络竞争处于劣势，急于推进4G 建设，积极争取4G 牌照的提前发放，并已经开始在13个主要城市展开扩大规模试验。随着全球4G网络部署推进，运营商的资本支出规模正在高速增长。[7]
在国内，2013年将是4G投资爆发性增长的一年，机构普遍预计建网高潮将持续3年。中信证券预测数据显示，2013年-2015年中国4G设备投资额分别为411亿元、475亿元、500亿元，增长率分别为513%、16%、5%。其中，三年间主设备、传输投资、基站配套、电源的投资总额分别约为619 亿107亿479亿和179亿。单从2013年来看，主设备、射频器件、
网络优化覆盖、传输等市场的投资增长率将分别达到523%、573%、613%和322%。4G 投资的三个阶段正好匹配建网的三个阶段：在建网的连续覆盖阶段，时间跨度为2012-2014年，特征表现为投资的高速增长，2013 和2014年的增速分别达到了730%和41%，在建网的发展用户阶段，时间跨度为2014-2016 年，特征表现为投资增速的下降，2015 年的投资增速为-3%，而建网的精品网络阶段特征，时间跨度为2016 年以后，特征表现为投资再次高速增长，2016 和2017 年的增速分别恢复到了33%和41%[8]。2013年12月4日正式向三大运营商发布4G牌照，中国移动、中国电信和中国联通均获得TD-LTE牌照，与此同时，中国联通和中国电信还获得了LTE-FDD的牌照。
4 研发及应用
4.1 研发
2007年，中国政府面向国内组织开展了4G技术方案征集遴选。经过2年多的攻关研究，最终中国产业界达成共识，在TD-LTE基础上形成了TD-LTE-Advanced技术方案。
目前，国际上主流的4G技术主要是LTE-Advanced和802.16m两种技术，TD-LTE技术方案属于LTE-Advanced技术。LTE-Advanced得到国际主要通信运营企业和制造企业的广泛支持。法国电信、德国电信、美国AT&T、日本NTT、韩国KT、中国移动、爱立信、诺基亚、华为、中兴等明确表态支持LTE-Advanced。802.16m也获得部分芯片、网络产品制造企业如英特尔、思科等的联合推荐。
国际电信联盟确定LTE-Advanced和802.16m为4G国际标准候选技术。工信部表示，这必将对未来4G国际标准和产业发展产生重大影响。
4.2 加盟
（1）中国联通
2013年底全网中国联通SSPA加双载波42兆。国际上很多国家，21兆叫4G网络。4G是指集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps-150Mbps的速度下载，不同的运营商采用不同的4G技术，速度通常与3G相比快20~30倍。
（2）中国电信
中国电信已完成了其4G试点城市中TD-LTE基站示范站的安装及开通调测，开通了在试点城市的首个TD-LTE示范站，实现了基础数据业务的服务。
（3）中国移动
2013年以来，中国移动启动了20万个基站的建设和100万部终端的采购，体验用户接近4万人。2013年10月，中国移动获准在全国326个城市开展TD-LTE扩大规模试验。中国移动称，
该公司已在全国范围内启动了TD-LTE的商用部署工作，将建成全球规模最大的4G网络，并将努力推动4G的融合发展。按照中国移动的计划，在2013年底前，该公司可向北京、杭州、广州、深圳、青岛、南昌、南京、温州、厦门、上海、天津、沈阳、成都等城市的用户提供4G服务。
5 结语
总之，4G应用的成熟是一个渐进过程，有待于在发展中不断完善，相信在启动4G之后，随着市场规模的不断扩大，4G的应用必定能逐步地走向成熟和丰富。我们完全有理由相信，随着4G牌照的发放，无线数据增值业务将为我们带来一个无限美好的未来，手机电视等移动流媒体业务将成为未来移动运营商新的市场增长点。
6 参考文献
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[3]吴伟陵：移动通信中的关键技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2000
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[8] 刘建明，赵峰，张月霞，等．3G和4G无线通信技术在ICT网络模式巾的应用． 电力系统通信，2009，30