第四代移動通信技術(shù)簡介

羅宏 勞松均



　　摘要 在第三代移動通信系統(tǒng)開展應(yīng)用的同時，關(guān)于第四代移動通信系統(tǒng)的討論也已全面展開。本文先介紹移動通信發(fā)展的現(xiàn)狀，然后對3G和4G系統(tǒng)進行比較，討論4G里的一些關(guān)鍵技術(shù)，最后對第四代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展進行了展望。


　　關(guān)鍵詞 3G 4G IP網(wǎng)絡(luò) 移動通信 WLAN


1.簡介


　　在過去的10年里，移動通信得到了飛速的發(fā)展，第三代移動通信系統(tǒng)(3G)的出現(xiàn)更使移動通信前進了一大步。到目前為止，3G各種標準和規(guī)范已達成協(xié)議，并已開始商用。但也應(yīng)該看到3G系統(tǒng)尚有很多需要改進的地方，如：3G缺乏全球統(tǒng)一標準；3G所采用的語音交換架構(gòu)仍承襲了第二代(2G)的電路交換，而不是純IP方式；流媒體(視頻)的應(yīng)用不盡如人意；數(shù)據(jù)傳輸率也只接近于普通撥號接入的水平，更趕不上xDSL等。所以，在第三代移動通信還沒有完全鋪開，距離完全實用化還有一段時間的時候，已經(jīng)有不少國家開始了對下一代移動通信系統(tǒng)(4G)的研究。相對于3G而言，4G在技術(shù)和應(yīng)用上將有質(zhì)的飛躍，而不僅僅是在第三代移動通信的基礎(chǔ)上再加上某些新的改進技術(shù)。


　　到目前為止，第四代移動通信系統(tǒng)技術(shù)還只是一個主題概念，即無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。人們雖然還無法對4G通信進行精確定義，但可以肯定的是，4G通信將是一個比3G通信更完美的新無線世界，它將可創(chuàng)造出許多難以想象的應(yīng)用。未來的無線移動通信系統(tǒng)是覆蓋全球的信息網(wǎng)絡(luò)中的一部分，它將包括室內(nèi)的無線LAN、室外的款待接入、智能傳輸系統(tǒng)(ITS）等。


2. 4G中的關(guān)鍵技術(shù)


　　3G在經(jīng)過了多年的研究和開發(fā)以后，在應(yīng)用時仍然碰到了許多問題，并且距離個人通信的5個"W"還有一段距離，因此才會提前出現(xiàn)對4G的研究，在4G中將會采用一下一些新技術(shù)。


2.1 核心技術(shù)


　　3G系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，如W-CDMA,1xRTT和EDGE等技術(shù)。4G系統(tǒng)則以正交頻分對OFDM技術(shù)最受矚目，目前已有不少專家學(xué)者針對OFDM技術(shù)在移動通信上的應(yīng)用提出了相關(guān)的理論基礎(chǔ)。另外MC-CDMA(多載波CDMA)技術(shù)也將會載4G中得到應(yīng)用。


2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)


　　3G采用的主要是蜂窩組網(wǎng)，4G將突破這個概念，發(fā)展以數(shù)字廣帶(Broad band)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，成為一個集無線LAN和基站寬帶網(wǎng)絡(luò)的混合網(wǎng)絡(luò)，這種基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使得在3G,4G,W-LAN,固定網(wǎng)之間的漫游得以實現(xiàn)。


2.3 交換方式


　　3G保留了2G所使用的電路交換，采用的是電路交換和分組交換并存的方式，而4G將完全采用基于IP的分組交換，使網(wǎng)絡(luò)能根據(jù)用戶需要分配帶寬。


2.4 天線技術(shù)


　　天線技術(shù)包括:智能天線、發(fā)射分集、MIMO等多種技術(shù)。其中的智能天線技術(shù)將在4G中得到普遍的應(yīng)用。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，能滿足數(shù)據(jù)中心、移動IP網(wǎng)絡(luò)的性能要求，并且，智能天線成形波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強特殊范圍內(nèi)想要的信號，所以這種技術(shù)既能改善信號質(zhì)量又能增加傳輸容量。


2.5 無線QoS資源控制


　　由于4G將采用純IP方式來進行交換，但無線系統(tǒng)資源(頻率和發(fā)射功率)是有限的且易阻塞，因此，有必要采用無線QoS資源控制，以保證業(yè)務(wù)質(zhì)量和支持各種級別的應(yīng)用。無線QoS資源控制方式既能支持實時性應(yīng)用，也能支持非實時性應(yīng)用。


　　其他技術(shù)，如軟件無線電等也將在4G中得到應(yīng)用。


3 對4G的展望


　　作為新的移動通信系統(tǒng)，4G將不僅僅應(yīng)用于蜂窩電話通信領(lǐng)域，它還能夠提供全息錄音、遠程控制卡以及移動虛擬實現(xiàn)等功能。但這樣的系統(tǒng)要得到廣泛的應(yīng)用，盡快地被人們接受，還應(yīng)該考慮到讓更多地用戶在投資最少地情況下輕易地過渡到4G通信。展望4G，可以預(yù)見。


3.1 信息傳輸速率更快


　　人們研究4G地最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet地速率，因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。專家預(yù)估，第四代移動通信系統(tǒng)的速度可達到10-20Mbit/s，最高可達2Mbit/s，這相當(dāng)于3G在室內(nèi)環(huán)境下的傳輸數(shù)率(3G的通信速率在384kbit-2Mbit之間).


3.2 帶寬更寬


　　要想使4G通信達到很高的傳輸速度，其所需要的帶寬比3G網(wǎng)絡(luò)高出許多。據(jù)研究，每個4G信道將占有100MHz或更多帶寬，而3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬則在5－20MHz之間。同時，兩者使用的頻段也將不一樣。4G的使用頻段將在2－8GHz的范圍內(nèi)，要比3G的1800-2400MHz高很多。


3.3 容量更大


據(jù)估計，10年后，每個人所獲取的信息要比今天至少高3－4個數(shù)量級，而3G的容量將不能滿足這種增長的業(yè)務(wù)量需求，所以在4G里將采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來極大地提高系統(tǒng)的容量，如SDMA(空分多址)技術(shù)等，來滿足未來大信息量的需求。


3.4 智能性更高


　　4G系統(tǒng)的智能性更高，它將能自適應(yīng)地進行資源分配，處理變化的業(yè)務(wù)流和適應(yīng)不同的信道環(huán)境。在4G網(wǎng)絡(luò)中的智能處理器，將能夠處理節(jié)點故障或基站超載；4G通信終端設(shè)備的設(shè)計和操作也將具有智能化。


3.5 兼容性強


　　4G將采用大區(qū)域覆蓋，與3G、無線LAN(W-LAN)和固定網(wǎng)絡(luò)之間無縫隙漫游，實現(xiàn)真正意義的全球漫游。


3.6 能實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信


　　4G通信能提供的無線多媒體通信服務(wù)將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等，大量信息透過寬頻信道傳送出去，因此4G也是一種實時的、寬帶的以及無縫覆蓋的多媒體無線通信。


　　技術(shù)的發(fā)展將使4G能實現(xiàn)3G未能實現(xiàn)的功能，實現(xiàn)真正意義上的個人通信。


4 結(jié)論


　　以上對4G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向進行了一些探討，但具體的實現(xiàn)還面臨著許多問題。隨著技術(shù)的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在看來困難的事情可能因為某一關(guān)鍵技術(shù)的突破而實現(xiàn)。所以，現(xiàn)在對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可行性、靈活性的研究，對這些體系結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)的研究將對4G的盡快實現(xiàn)有十分重要的意義。



摘自《廣東通信技術(shù)》