按照“部署一代，研究下一代”的工作思路，人们在推动3G商用规模化的同时就着手第四代移动通信系统（Fourth Generation，4G）的研究。2005年10月，ITU正式4G移动通信系统统一命名为IMT-Advanced，即第四代移动通信系统，并认为4G移动通信系统应有以下基本特征：
很高的传输速率和大范围覆盖。由于4G移动通信系统需要承载大量的多媒体信息，因此应具备达到100Mbit/s~1Gbit/s的峰值传输速率、较大地域的连续覆盖性能。
丰富的业务和QoS保证。4G移动通信系统能够全面支持语音、图像、视频等丰富的数据及多媒体业务，容纳庞大的用户群，同时能够提供用户满意的QoS保证。
开放而融合的平台。4G移动通信系统应在移动终端、业务节点及移动网络机制上具有“开放性”，使用户能够自由地选择协议、应用和网络，使各类媒体、通信主机及网络之间完成“无缝”链接，用户能够自由地在各种网络环境间无缝漫游。
高度智能化的网络。4G移动通信网应具有很好的重构性、可变性、自组织性等，以便于满足不同用户在不同环境下的通信需求。
高度可靠的鉴权及安全机制。4G移动通信网是一个基于分组数据的网络，应具有高度可靠的鉴权及安全机制。
概括地说，4G技术是在传统通信网络和技术的基础上，进一步提高了无线通信的网络效率和功能。按照ITU的构想，基于IP核心网的4G网络与无缝覆盖的接入示意图如图1-3-1所示，该网络应能提供广泛的业务，支持从低到高的移动性应用和很宽范围的数据业务，达到多种用户环境下用户和业务的要求，显著提升QoS高质量多媒体应用的能力。
基于IP核心网的4G网络和无缝覆盖的接入
为了适应移动通信系统的宽带化、数据化和分组化的需求，4G移动通信系统必须能够支持数据速率为1Gbit/s以上的全IP高速分组数据传输、支持高的终端移动性、支持高的传输质量、提供高的频谱利用率和功率效率，并能够有效地支持在用户数据速率、用户容量、服务质量和移动速度等方面大动态范围的变化。为了满足这些要求，人们发展了众多的新理论与新技术，其核心技术有：以多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）为代表的多天线技术，以正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）为代表的多载波技术，以IPv6为代表的网络技术等。下面我们仅简要介绍OFDM技术和MIMO技术。
（1）OFDM技术
OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为多路并行的低速数据流，在多个载波上同时进行传输。对于低速并行的子载波而言，由于符号周期展宽，多径效应造成的时延扩展相对变小。当每个OFDM符号中插入一定的保护时间后，码间串扰几乎就可以忽略。OFDM技术突出的优点是频谱利用率高，抗多径干扰能力强。OFDM技术的不足之一是存在较高的峰值平均功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）。原因是OFDM系统输出信号是多个子信道信号的叠加，当多个信号的相位一致时，所得到的信号瞬时功率会远远大于信号的平均功率，导致出现较大的峰值平均功率比。这一因素明显增加了发射机的实现难度。因此，考虑到基站与终端对体积、发射功率、节能要求和成本上的巨大差异，在选择多址方式时，4G系统下行采用正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA），上行采用单载波FDMA（Single Carrier FDMA，SC-FDMA）。
（2）MIMO技术
如何充分利用频谱资源一直是无线通信技术发展的源动力。随着用户需求的不断增加，移动通信系统在覆盖、系统容量、业务动态性等方面的矛盾不断增加，突出表现在频谱资源严重不足。而多天线技术的出现为解决频谱利用率问题开辟了一条新路。研究表明，MIMO（Multiple Input Multiple Output ，MIMO）技术在室内传播环境下的频谱效率可以达20～40 bit/s /Hz，远高于传统蜂窝无线通信技术的1～5 bit/s/Hz。MIMO技术的关键是有效地利用了随机衰落和可能存在的多径传播，其本质是引入了空间维进行通信，从而能在不增加带宽和总发射功率的情况下，显著地提高系统的频谱利用率，改善无线信号传输质量。
