第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)

　　正當(dāng)?shù)谌�代�?guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)（IMT-2000）開(kāi)發(fā)工作如火如荼進(jìn)行的時(shí)候，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的腳步聲也開(kāi)始悄然響起。2000年11月12-15日，來(lái)自英國(guó)電信部、日本的NTT
DoCoMo公司、國(guó)際電聯(lián)和歐盟電信政策委員會(huì)等世界著名的專家聚集于英國(guó)倫敦，就第四代移動(dòng)通信問(wèn)題進(jìn)行了廣泛的討論和研究。

　　4G系統(tǒng)要求

　�。�1）高數(shù)據(jù)率傳輸。3G涵蓋了三種環(huán)境下的三種速率，在室外移動(dòng)環(huán)境下也不過(guò)是144kb/s，而4G的最低目標(biāo)速率為10～20Mb/s,對(duì)室外移動(dòng)環(huán)境下的傳輸速率至少達(dá)2Mb/s，相當(dāng)于3G的室內(nèi)環(huán)境下的傳輸速率。因此滿足了寬帶無(wú)線連接快速增長(zhǎng)的需求。目前，日本（MMAC）、歐洲(Hiperlan2)和美國(guó)（IEEE.802.11）正在開(kāi)發(fā)的5GHz頻段無(wú)線LAN和無(wú)線寬帶接入系統(tǒng)的傳輸速率達(dá)到20～30Mb/s。

　�。�2）大容量低比特率成本。3G的容量將不足于應(yīng)付2010年后的爆炸性增長(zhǎng)的多媒體業(yè)務(wù)量。對(duì)于4G來(lái)說(shuō)，每單位的區(qū)域容量至少是3G的10倍，而比特成本卻要顯著地降低，用戶在使用4G時(shí)不用擔(dān)心通信費(fèi)用。

　�。�3）無(wú)線QoS資源控制。由于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、盡力傳送業(yè)務(wù)（best effort service）成本低廉而備受青睞，但無(wú)線系統(tǒng)資源（頻率和發(fā)射功率）是有限的且易受阻塞的困擾。因此，有必要采用無(wú)線QoS資源控制，以保證業(yè)務(wù)質(zhì)量和支持各種級(jí)別的應(yīng)用。由4G系統(tǒng)支持的應(yīng)用業(yè)務(wù)將依據(jù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)進(jìn)行分類，無(wú)線QoS資源控制方式要既能支持實(shí)時(shí)性應(yīng)用，也能支持非實(shí)時(shí)性應(yīng)用。

　�。�4）大區(qū)域覆蓋，與3G、無(wú)線LAN（W-LAN）和固定網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)縫隙漫游，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全球漫游。3G移動(dòng)通信向個(gè)人通信的目標(biāo)只邁出了一大步，但這還不是完全的個(gè)人通信，4G要比3G更接近于個(gè)人通信，即任何人、任何時(shí)間在任何地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)任何形式的通信。

　　（5）在技術(shù)上層面上應(yīng)比3G更高。無(wú)線技術(shù)上要突破蜂窩組網(wǎng)的概念，以達(dá)到更完美的覆蓋；在容量上，要引入具有自適應(yīng)波束的新的空分多址(SDMA)技術(shù)，從而使目標(biāo)速率比當(dāng)前的系統(tǒng)高出2個(gè)數(shù)量級(jí)；核心網(wǎng)采用分組交換，使網(wǎng)絡(luò)能根據(jù)用戶需要分配帶寬。為了提高對(duì)建筑物的穿透性，需要采用大范圍的可變傳輸速率。未來(lái)的無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)將包括室內(nèi)的無(wú)線LAN、室外的寬帶接入、智能傳輸系統(tǒng)（ITS）。

　　（6）支持下一代互聯(lián)網(wǎng)。包括IPv6和組播業(yè)務(wù)。

4G關(guān)鍵技術(shù)

　�。�1）新調(diào)制技術(shù)與信號(hào)傳輸：在高頻段高速移動(dòng)傳輸會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的頻率選擇性衰落，調(diào)制/解調(diào)的可靠性研究可以克服這種頻率選擇性衰落，新調(diào)制技術(shù)將提供很高的頻譜效率。另外，電池功率的限制也必須突破。4G系統(tǒng)將采用這些調(diào)制方式以保證頻譜利用率和延長(zhǎng)用戶終端電池的壽命。高性能正向糾錯(cuò)編碼，如Turbo編碼技術(shù)、自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求（ARQ）和分集接收技術(shù)是建立高速大容量網(wǎng)絡(luò)的重要因素。

　�。�2）智能天線：智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)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(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)的性能要求。智能天線成形波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。

　�。�3）交互干擾抑制和多用戶識(shí)別：待開(kāi)發(fā)的交互干擾抑制和多用戶識(shí)別技術(shù)應(yīng)成為4G的組成部分，它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動(dòng)電話系統(tǒng)，消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾，確保接收機(jī)的高質(zhì)量接收信號(hào)。這種組合將滿足更大用戶容量的需求，還能增加覆蓋范圍。交互干擾抑制和多用戶識(shí)別兩種技術(shù)的組合將大大減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署，確保業(yè)務(wù)質(zhì)量的改善。

　　（4）可重構(gòu)性/自愈網(wǎng)絡(luò)：當(dāng)智能處理器用在4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它們將能夠處理節(jié)點(diǎn)故障或基站超載。網(wǎng)絡(luò)各部分采用基于知識(shí)解答裝置，將能夠糾正網(wǎng)絡(luò)故障，這種基于知識(shí)解答裝置安放在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器上。

　�。�5）微微無(wú)線電接收器：微微無(wú)線電接收器是4G要研究的另一個(gè)重點(diǎn)，它們是嵌入式無(wú)線電，例如“藍(lán)牙”，在智能和功耗方面都得到改善。無(wú)線電裝在一單片上，采用這種技術(shù)，功耗比采用現(xiàn)在的技術(shù)要低10至100倍。

　�。�6）核心技術(shù)：3G移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，4G移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)則以正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)最受矚目，目前已有不少專家學(xué)者針對(duì)OFDM技術(shù)在移動(dòng)通信上的應(yīng)用提出了相關(guān)的理論基礎(chǔ)。基于OFDM為核心技術(shù)的4G移動(dòng)通信系統(tǒng)將提供增值服務(wù)。

　�。�7）無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）。4G系統(tǒng)不僅是高速度而且大容量，低比特成本，能夠支持2010年后的業(yè)務(wù)，這些要求將使得4G RAN不同于目前的RAN，在結(jié)構(gòu)上必然是革命性的。

4G蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)

　　技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是電路交換向基于IP分組交換發(fā)展，宏小區(qū)向微小區(qū)發(fā)展，設(shè)備分集向網(wǎng)絡(luò)分集發(fā)展�；�于IP分組業(yè)務(wù)不僅影響無(wú)線電傳輸協(xié)議，還影響RAN的選路和切換策略。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)之間漫游得以實(shí)現(xiàn)。這種網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)概念是：上層是應(yīng)用層，中間是網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層，下層是物理層。物理層作為橋接層提供QoS映射、地址轉(zhuǎn)換、即插即用、安全管理、有源網(wǎng)絡(luò)。物理層與中間層之間也是開(kāi)放式接口，供第三方開(kāi)發(fā)和提供新業(yè)務(wù)。


摘自《通訊世界》