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正交频分复用无线通信系统中信道仿真与信道估计技术研究
正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波技术，由于它具有很好的抗多径干扰能力和较高的带宽利用率等优点，近年来，OFDM技术已经被视作第四代移动通信技术的重要组成部分而受到通信界的强烈关注。在信道的衰落特性中，对宽带无线移动业务影响最大的是多径衰落和多普勒频移，因此，建立精确的信道模型对无线通信系统的研究是非常有必要的。然而，要想克服这些信道的干扰，完全实现OFDM技术多带来的系统性能的提高，还必须要进行相关关键技术的研究，而信道估计技术就是其中之一。只有先进行信道估计，才能实现信号的检测，达到通信的目的。
本文首先分析了OFDM技术的基本系统结构及其优点。然后研究了无线多径衰落信道的建模，建立了瑞利(Rayleigh)多径衰落信道的仿真模型。之后，基于建立起来的信道仿真模型对一些重要的基于块状导频插入的信道估计器如LS(最小平方误差)估计器，LMMSE(线性最小均方误差)估计器及其简化算法进行了分析研究。
本文采用蒙特卡罗方法建立了较为完整的基于Rayleigh多径衰落信道的OFDM系统的仿真平台，获得了很多有价值的仿真数据。通过与理论公式的仿真验证，所建信道确实能够有效地反映实际情况，并且研究了信道在典型城市六径模型下对OFDM系统产生的影响，为系统的进一步改进提供了依据。进一步地，本文分析了各种信道估计器的性能，并且研究了如何通过参数调整来提高信道估计器的性能以降低信道对整个系统的影响。
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【2017年整理】多普勒效应与多径衰落对移动通信的影响 多普勒效应及多径衰落对移动通信的影响唐 锴 (PT1300312)杨江海 （PT1300295）夏 阳 （PT1300315）目录摘要..............................................3第一章 多普勒效应.................................4第二章 多径衰落...................................9第三章 解决方法..................................10总结.............................................24参考文献.........................................25摘要在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应。当然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但是这不可否认地会给移动通信带来影响，为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了移动通信的复杂性。此外，由于移动通信中的电磁波是在自由空间中传播，不可避免地存在多径衰落的现象，这对于接收端的误码率也是一个加大的不利因素，正是基于多普勒效应以及多径衰落会对移动通信产生影响这一现实存在的问题，本文旨在对移动速度进行研究，从而避免多普勒效应对通信产生影响。关键词：多普勒效应，多径衰落，移动通信.第一章 多普勒效应1. 简介多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒（ Christian Johann Doppler）而命名的，他于1842 年首先提出了这一理论，主要内容为：物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 （蓝移 blue shift） ；在运动的波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低 （红移 red shift） ；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。2. 原理多普勒效应指出，波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。但是由于缺少实验设备，多普勒当时没有用实验验证，几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，以验证该效应。假设原有波源的波长为 λ，波速为 c，观察者移动速度为 v：当观察者走近波源时观察到的波源频率为（c+v）/λ，如果观察者远离波源，则观察到的波源频率为（c-v）/λ。一个常被使用的例子是火车的汽笛声，当火车接近观察者时，其汽笛鸣声会比平常更刺耳.你可以在火车经过时听出刺耳声的变化。同样的情况还有：警车的警报声和赛车的发动机声。如果把声波视为有规律间隔发射的脉冲，可以想象若你每走一步，便发射了一个脉冲，那么在你之前的每一个脉冲都比你站立不动时更接近你自己。而在你后面的声源则比原来不动时远了一步。或者说，在你之前的脉冲频率比平常变高，而在你之后的脉冲频率比平常变低了。产生原因： 声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接受到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率会改变．在单位时间内，观察者接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大．同样的道理，当观察者远离波源，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小．3. 公式假设原有波源的波长为 λ，波速为 c，观察者移动速度为 v：当观察者走近波源时观察到的波源频率为（c+v）/λ，如果观察者远离波源，则观察到的波源频率为（c-v）/λ。对于无线环境来说，由相对运动引起的接收信号频率的偏移称为多普勒频移，与移动用户运动速度成正比。当移动台以恒定速度 v在长度为 d，端点为 X 和 Y 的路径上运动时收到来自远端源 S 发出的信号，如下图所示。无线电波从源 S 出发，在 X 点和 Y 点分别被移动台接收时所走的路径差为 .cossldvt????这里 是移动台从 X 运动到 Y 所需的时间， 是 X 和 Y 处入射波的t? ?夹角。由于源端距离很近，可假设 X、Y 处的 是相同的。所以，由路径差造成的接收信号相位变化值为： ????ostvlc2???由此得出频率变化值，即多普勒频移 为：df?cs)cs(21????vfvtfd可见多普勒频移与移动台运动速度和波达方向有关。若移动台朝向入射方向运动，则多普勒频移为正（即接收频率上升） ；若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负（即接收频率下降） 。现假设信号载频 ，移动通信传播环境中，移动台三种典90cfMHz?型的移动速度与多普勒频移分别为：1，行人步行速度 时，则行人步行情况下最大多普勒频移3/kmh为： 2.5cmfvHz?2,自行车的速度是 ,则自行车运动中最大多普勒频移为：/kmh0.8cmfvz3,汽车的速度是 ,则汽车运动中最大多普勒频移为：1/k3.cmfvHz?下面我们以瑞利信道为例，给出在上述三种情况下的仿真结果，以直观的看出多普勒效应在移动通信中的影响，其结果如下图：时多普勒效应对接收信号包络的影响；3/vkmh?时多普勒效应对接收信号包络的影响；25/vkmh?时多普勒效应对接收信号包络的影响；10/vkmh?由上图可以清晰的看出，随着移动台速度的增加，接收信号的包络变化也越来越快，即信号的锐利衰落的速度越来越大。第 2 章 多径衰落无线移动通信是一种变信道，无线通信的特性是信号以电磁波的形式传播，同一个发送站发送的电磁波在传播过程中会遇到很多建筑物、树木、起伏的地形等因素而引起的电波的发射、散射和绕射等，这样在这种充满发射波的传播环境中，到达移动台天线的信号是许多路径来的众多反射波的合成。由于电波通过各个路径的距离不同，因而各路径来的反射波到达时间不同，相位也不同。不同相位的多个电波在接受端叠加，有时同向叠加而加强，有时反相叠加而减弱。这样，接受信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。这种衰落是由多径引起的，所以称为多径衰落。多径衰落是移动无线通信最基本的特征之一，是影响接收效果的主要因素，包括三个方面：多径传播时延扩展、信号强度的快速衰减和不同路径信号的多普勒频移的变化引起的随机频率调制。多径传输信道表现为信道的冲击响应是一个随机过程。为了研究信道的实际特性，必须从信道特性的统计分析入手，建立信道的统计分析模型。假设通过多径信道传输一个窄脉冲，则接收信号呈现一个窄脉冲序列。如果反反复复多次进行窄脉冲探测试验，则接收脉冲的个数、脉冲的幅度、脉冲之间的相对时延都是随机变化的。如果 通过不同电波入射角及不同的相对运动速度下进行正弦信号的探测试验，则可以发现接收信号不再是一个单频信号，而呈现信号的频扩展特性，而且频扩展特性与电波入射角和相对运动速度密切相关。第 3 章 多普勒频移与多径衰落问题的解决方法1. 解决多普勒频移问题的一般方法对于较低频段的 GSM 系统，可以采用增加保护带宽的方法，克服多普勒频移引起的误码率问题，在采用 FDMA 多址技术的通信系统中，整个系统带宽被分为若干个不相重叠的子带来传输并行的数据流，每个子带被称为一个信道，大约为几十 KHz 或十几 KHz，在接收端用一组滤波器来分离各个子信道。此时的多普勒频移低于 0.5KHz，为了避免子带间相互干扰，可以在子信道之间增加保护频带，从而克服多普勒频移产生的影响。该方法的优点是实现简单，而且不增加传输时间；但是频谱的利用率低，而且在频分多路数较大时多个滤波器的实现使系统复杂化。对于频段很高的 3G 系统，一般解决方法的基本思想是在接收端估计出频偏值，再用均衡或同步的方法进行补偿。但是，这些方法都需要准确的信道估计，在接收机移动速率很大、信道处于快衰落的情况下，要实现准确快速的信道估计非常困难。而且，一般的信道估计计算法只能得到一个固定的频偏值，所以在多普勒扩展（同时存在多个频偏）的情况下不能达到很好的效果。目前分集复用技术是一种比较通用的解决方法。2.OFDM2.1 概述OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上 OFDM 是 MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。2.2 基本原理正交频分复用 OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplex)是一种多载波调制方式，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。它的基本原理是将信号分割为 N 个子信号，然后用 N 个子信号分别调制 N 个相互正交的子载波。由于子载波的频谱相互重叠，因而可以得到较高的频谱效率。近几年 OFDM 在无线通信领域得到了广泛的应用。图是 OFDM 基带信号处理原理图。其中， （a）是发射机工作原理，（b）是接收机工作原理。当调制信号通过无线信道到达接收端时，由于信道多径效应带来的码间串扰的作用，子载波之间不再保持良好的正交状态，因而发送前需要在码元间插入保护间隔。如果保护间隔大于最大时延扩展，则所有时延小于保护间隔的多径信号将不会延伸到下一个码元期间，从而有效地消除了码间串扰。当采用单载波调制时，为减小ISI 的影响，需要采用多级均衡器，这会遇到收敛和复杂性高等问题。在发射端，首先对比特流进行 QAM 或者 QPSK 调制，然后依次经过串并变换和 IFFT 变换，再将并行数据转化为串行数据，加上保护间隔（又称“循环前缀” ） ，形成 OFDM 码元。在组帧时，需加入同步序列和信道估计序列，以便接收端进行突发检测、同步和信道估计，最后输出正交的基带信号。当接收机检测到信号到达时，首先进行同步和信道估计。当完成时间同步小数倍频偏估计和纠正后，经过 FFT 变换，进行整数倍频偏估计和纠正，此时得到的数据是 QAM 或 QPSK 的已调数据。对该数据进行相应的解调，就可得到比特流。FDM/FDMA（频分复用/多址）技术其实是传统的技术，将较宽的频带分成若干较窄的子带（子载波）进行并行发送是最朴素的实现宽带传输的方法。但是为了避免各子载波之间的干扰，不得不在相邻的子载波之间保留较大的间隔（如图（a）所示） ，这大大降低了频谱效率。因此，频谱效率更高的 TDM/TDMA（时分复用/多址）和CDM/CDMA 技术成为了无线通信的核心传输技术。但近几年，由于数字调制技术 FFT（快速傅丽叶变换）的发展，使 FDM 技术有了革命性的变化。FFT 允许将 FDM 的各个子载波重叠排列，同时保持子载波之间的正交性（以避免子载波之间干扰） 。如图（b）所示，部分重叠的子载波排列可以大大提高频谱效率，因为相同的带宽内可以容纳更多的子载波。2.3 技术优势OFDM 技术之所以成为新一代无线通信核心技术的趋势，是因为它具有如下的优点：频谱效率高由于 FFT 处理使各子载波可以部分重叠，理论上可以接近Nyquist 极限。以 OFDM 为基础的多址技术 OFDMA(正交频分多址)可以实现小区内各用户之间的正交性，从而有效地避免了用户间干扰。这使 OFDM 系统可以实现很
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摘要: 　　移动无线信道是弥散信道。电波通过移动无线信道后，信号在时域上或在频域上都会产生弥散，本来分开的波形在时间上或在频谱上会产生交叠，使信号产生衰落失真。　　多径效应在时域上引起信号的时延扩展，使得接收 ...
　　移动无线信道是弥散信道。电波通过移动无线信道后，信号在时域上或在频域上都会产生弥散，本来分开的波形在时间上或在频谱上会产生交叠，使信号产生衰落失真。　　多径效应在时域上引起信号的时延扩展，使得接收信号的信号分量展宽，相应地在频域上规定了相关带宽性能。当信号带宽大于相关带宽时就会发生频率选择性衰落。　　多普勒效应在频域上引起频谱扩展，使得接收信号的信号产生多普勒频展，相应地在时域上规定了相关时间。多普勒效应产生的衰落是时间性选择衰落。　　在多径传播信道中，假设：①有N个多径信道，它们彼此相互独立且没有一个信道的信号占支配地位；没有直射波信号，仅有许多反射波信号，接收到的信号包络的衰落变化服从瑞利分布。②但是，当接收到较强的直射波信号且它占有支配地位时，接收信号包络的衰落变化服从莱斯(Rician)分布。　　一、反射与多径信号　　1、反射　　如果电磁波传输到理想介质表面，则能量都将反射回来；反射系数（R）为入射波与反射波的比值
　　式中入射角θ，， (垂直极化）（水平极化），而， 其中，ε为介电常数，σ为电导率，λ为波长。　　2、 两径传播模型
图1 两径传播模型 　　图1表示有一条直射波和一条反射波路径的两径传播模型。图1中,A表示发射天线；B表示接收天线；hb和hm分别表示发射天线和接收天线离地面的高度；AB表示直射波路径；ACB表示反射波路径。　　在接收天线B处的接收信号功率表示为
　　在大多数场合，地表面波的影响可以忽略，则上式可以简化为
　　其中，相位差
　　3.多径传播模型
　　其中，N为路径数。当N很大时，无法用公式准确计算出接收信号的 功率，必须用统计的方法计算接收信号的功率 　　二、多普勒频谱　　当移动体在x轴上以速度 v移动时引起多普勒（Doppler）频率漂移。用一个平面波表示稳定扩散事件，假定xOy平面是平面场,此时，多普勒效应引起的多普勒频移可表示为
　　当第n个入射波的入射角是时　　设发射信号是垂直极化，并且只考虑垂直波时，场强Ez可以表示为
　　 　　　　根据中心极限理论，当N很大时，近似为高斯随机过程,Ez可以表示为 　　 　　且Tc(t)、Ts(t)是高斯随机过程， Tc、Ts为随机变量。对应固定时间t， Tc、Ts有0平均和等方差
　　一个单频信号通过移动无线信道后，衰落信号的包络发生随机变化，其相位也会发生随机变化。　　移动台的运动造成接收信号产生多普勒频移,为最大多普勒频移,此时入射波与移动台移动方向之间的夹角α=0。　　在多径传播环境中，对于接收机有不同时延的反射路径。每个路径产生相同的多普勒频移。　　多普勒效应的结果是通过移动的多径信道后单频信号的频谱扩展为相当于单频信号通过移动的多径无线信道后成为随机调频信号。　　若收到多条有不同入射角的多径信号，多普勒频移成为多普勒扩展频谱，称做多径衰落信号的随机调频。　　多普勒扩展的倒数就是对信道相关时间的度量，即信道的相关时间,它表征时变信道影响信号衰落的衰落节拍,信道随着这个时间节拍在时域上对信号有不同的选择性.把这种衰落称为时间选择性衰落，它对数字信号的误码性能有明显的影响。　　时间选择性衰落是由多普勒效应引起的，并且发生在传输波形的特定时间段上，即信道在时域具有选择性。 　　三、瑞利衰落分布和莱斯衰落分布　　讨论多径信道的包络统计特性,接收信号的包络根据不同的无线环境一般服从瑞利分布和 莱斯分布　　1、瑞利分布　　环境条件：　　通常在离基站较远、反射物较多的地区符合（如下图）
　　（1）发射机和接收机之间没有直射波路径；　　（2）存在大量反射波，到达接收天线的方向角随机且0~2π均匀分布　　（3）各反射波的幅度和相位都统计独立　　推导过程如下：　　设发射信号是垂直极化，并且只考虑垂直波时，场强为，式中，多普勒频率漂移，随机相位（0～2π均匀分布）又可表示为：　　其中，。 　　Tc，Ts的性质：　　（1）相互正交的同频分量　　（2）高斯随机过程概率密度 　　（3）统计独立联合概率密度
　　（4）零均值，等方差，不相关　　& &是关于x = Tc或Ts 的总体平均
　　接收信号的幅度分布　　直角坐标→极坐标　　则由雅各比行列式　　所以　　对 r 积分　　对θ积分　　可见，包络 r 服从瑞利分布，θ在0～2π内服从均匀分布
图3 瑞利分布的概率分布密度 　　瑞利分布的均值　　瑞利分布的方差　　满足的值称为信号包络样本区间的中值
　　2、莱斯分布　　莱斯分布的环境条件：　　（1）直射系统中，接收信号中有视距信号成为主导分量，同时还有不同角度随机到达的多径分量迭加于其上。如下图所示。　　（2）非直射系统中，源自某一个散射体路径的信号功率特别强。
　　莱斯分布的概率密度函数　　概率密度函数
　　式中, A是主信号的峰值　　I0(·)是0阶第一类修正贝塞尔函数　　莱斯因子K　　主信号的功率与多径分量方差之比
图4 莱斯分布的概率密度函数 　　分贝式　　意义：　　（1）当，莱斯分布变为瑞利分布　　（2）强直射波的存在使接收信号包络从瑞利变为莱斯分布　　（3）当直射波进一步增强（），莱斯分布将趋进高斯分布　　3.4.4 时延扩展　　图3.9中，描述多径时延谱的参数有　　（1）p(τ)为归一化时延信号的包络，近似为指数曲线。
　　（2）Tm为最大时延扩展，归一化时延信号包络p(τ)=-XdB时所对应的时延差值。　　（3）τa为归一化时延谱曲线的数学期望（平均延时）
　　（4）Δ为归一化时延谱曲线的均方值时延扩展
图5 典型的归一化时延谱图
&　　四、时延扩展　　均方根时延扩展Δ是对多径信道时延特性的统计描述，其含义表示时延谱扩展的程度。Δ值越小，时延扩展就越轻微；反之，时延扩展就越严重，表征时延扩展对平均延时τa的偏离程度。　　在数字传输系统中，由于时延扩展，接收信号中一个码元的波形会扩展到其他码元周期中，引起码间串扰。为避免码间串扰，应使码元周期大于时延扩展。不同环境下平均时延扩展是不一样的　　五、相关带宽　　首先考虑图6所示的两条路径信道模型情况。第一条路径信号为Si(t)，第二条路径信号为，其中r为比例常数。　　两路径信道的等效网络传递函数为
　　信道的幅频特性
图6两条路径信道模型 　　1、相关带宽　　设两个信号的包络为和，频率差为，则包络相关系数：
　　此处，相关函数　　若信号衰落符合瑞利分布，则　　式中，为零阶Bessel函数，为最大多普勒频移。　　不失一般性，可令，简化后
　　通常，根据包络的相关系数来测度相关带宽代入得：　　相关带宽　　2、衰落的分类
　　3、衰落的判定　　由信道和信号两方面决定
　　六、衰落特性　　通常用衰落深度、衰落速率、衰落持续时间、电平通过率等特征量来描述信道的衰落特性。　　1、电平通过率：单位时间内信号包络以正斜率通过某一规定电平值R的平均次数。　　2、平均衰落持续时间：信号包络低于某个给定电平值的概率与该电平所对应的电平通过率之比。
图7电平通过率与平均衰落持续时间 　　电平通过率 　　 　　平均衰落持续时间： 　　 　　知道平均衰落持续时间可确定在一次衰落期间丢失的比特数
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4G移动通信系统的主要特点和关键技术
　　1、引言　　随着人们对移动通信系统的各种需求与日俱增，目前投入商用的2G、2.5G系统和部分投入商用的3G系统已经不能满足现代移动通信系统日益增长的高速多媒体数据业务，许多国家已经投入到对4G移动通信系统的研究和开发中。本文将概要介绍4G移动通信系统的主要技术特点，并讨论4G系统中可能采用的有关关键技术。　　2、4G移动通信系统的主要特点　　与3G相比，4G移动通信系统的技术有许多超越之处，其特点主要有：　　(1)高
　　1、引言　　随着人们对移动通信系统的各种需求与日俱增，目前投入商用的2G、2.5G系统和部分投入商用的3G系统已经不能满足现代移动通信系统日益增长的高速多媒体数据业务，许多国家已经投入到对4G移动通信系统的研究和开发中。本文将概要介绍4G移动通信系统的主要技术特点，并讨论4G系统中可能采用的有关关键技术。　　2、4G移动通信系统的主要特点　　与3G相比，4G移动通信系统的技术有许多超越之处，其特点主要有：　　(1)高速率。对于大范围高速移动用户(250km/h)，数据速率为2Mb/s；对于中速移动用户(60km/h)，数据速率为20Mb/s；对于低速移动用户(室内或步行者)，数据速率为100Mb/s。　　(2)以数字宽带技术为主。在4G移动通信系统中，信号以毫米波为主要传输波段，蜂窝小区也会相应小很多，很大程度上提高用户容量，但同时也会引起系列技术上的难题。　　(3)良好的兼容性。4G移动通信系统实现全球统一的标准，让所有移动通信运营商的用户享受共同的4G服务，真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。　　(4)较强的灵活性。4G移动通信系统采用智能技术使 其能自适应地进行资源分配，能对通信过程中不断变化的业务流大小进行相应处理而满足通信要求，采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常发送与接收，有很强的智能性、适应性和灵活性。　　(5)多类型用户共存。4G移动通信系统能根据动态的网络和变化的信道条件进行自适应处理，使低速与高速的用户以及各种各样的用户设备能够共存与互通，从而满足系统多类型用户的需求。　　(6)多种业务的融合。4G移动通信系统支持更丰富的移动业务，包括高清晰度图像业务、会议电视、虚拟现实业务等，使用户在任何地方都可以获得任何所需的信息服务。将个人通信、信息系统、广播和娱乐等行业结合成一个整体，更加安全、方便地向用户提供更广泛的服务与应用。　　(7)先进的技术应用。4G移动通信系统以几项突破性技术为基础，如：OFDM多址接入方式、智能天线和空时编码技术、无线链路增强技术、软件无线电技术、高效的调制解调技术、高性能的收发信机和多用户检测技术等。　　(8)高度自组织、自适应的网络。4G移动通信系统是一个完全自治、自适应的网络，拥有对结构的自我管理能力，以满足用户在业务和容量方面不断变化的需求。　　3、4G移动通信系统的关键技术　　为了适应移动通信用户日益增长的高速多媒体数据业务需求，具体实现4G系统较3G的优越之处，4G移动通信系统将主要采用以下关键技术：　　(1)接入方式和多址方案　　OFDM(正交频分复用)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。OFDM的主要缺点是功率效率不高。　　(2)调制与编码技术　　4G移动通信系统采用新的调制技术，如多载波正交频分复用调制技术以及单载波自适应均衡技术等调制方式，以保证频谱利用率和延长用户终端电池的寿命。4G移动通信系统采用更高级的信道编码方案(如Turbo码、级连码和LDPC等)、自动重发请求(ARQ)技术和分集接收技术等，从而在低Eb/N0条件下保证系统足够的性能。　　(3)高性能的接收机　　4G移动通信系统对接收机提出了很高的要求。Shannon定理给出了在带宽为BW的信道中实现容量为C的可靠传输所需要的最小SNR。按照 Shannon定理，可以计算出，对于3G系统如果信道带宽为5MHz，数据速率为2Mb/s，所需的SNR为l.2dB；而对于4G系统，要在5MHz 的带宽上传输20Mb/s的数据，则所需要的SNR为12dB。可见对于4G系统，由于速率很高，对接收机的性能要求也要高得多。　　(4)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，被认为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。
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