羅宏 勞松均

摘要 在第三代移動通信系統開展應用的同時，關于第四代移動通信系統的討論也已全面展開。本文先介紹移動通信發展的現狀，然后對3G和4G系統進行比較，討論4G里的一些關鍵技術，最后對第四代移動通信系統的發展進行了展望。

關鍵詞 3G 4G IP網絡 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展，第三代移動通信系統(3G)的出現更使移動通信前進了一大步。到目前為止，3G各種標準和規范已達成協議，并已開始商用。但也應該看到3G系統尚有很多需要改進的地方，如：3G缺乏全球統一標準；3G所采用的語音交換架構仍承襲了第二代(2G)的電路交換，而不是純IP方式；流媒體(視頻)的應用不盡如人意；數據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，已經有不少國家開始了對下一代移動通信系統(4G)的研究。相對于3G而言，4G在技術和應用上將有質的飛躍，而不僅僅是在第三代移動通信的基礎上再加上某些新的改進技術。

到目前為止，第四代移動通信系統技術還只是一個主題概念，即無線互聯網技術。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，它將可創造出許多難以想象的應用。未來的無線移動通信系統是覆蓋全球的信息網絡中的一部分，它將包括室內的無線LAN、室外的款待接入、智能傳輸系統(ITS）等。

2. 4G中的關鍵技術

3G在經過了多年的研究和開發以后，在應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，因此才會提前出現對4G的研究，在4G中將會采用一下一些新技術。

2.1 核心技術

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

2.2 網絡結構

3G采用的主要是蜂窩組網，4G將突破這個概念，發展以數字廣帶(Broad band)為基礎的網絡，成為一個集無線LAN和基站寬帶網絡的混合網絡，這種基于IP技術的網絡架構使得在3G,4G,W-LAN,固定網之間的漫游得以實現。

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，使網絡能根據用戶需要分配帶寬。

2.4 天線技術

天線技術包括:智能天線、發射分集、MIMO等多種技術。其中的智能天線技術將在4G中得到普遍的應用。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，能滿足數據中心、移動IP網絡的性能要求，并且，智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號，所以這種技術既能改善信號質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，但無線系統資源(頻率和發射功率)是有限的且易阻塞，因此，有必要采用無線QoS資源控制，以保證業務質量和支持各種級別的應用。無線QoS資源控制方式既能支持實時性應用，也能支持非實時性應用。

其他技術，如軟件無線電等也將在4G中得到應用。

3 對4G的展望

作為新的移動通信系統，4G將不僅僅應用于蜂窩電話通信領域，它還能夠提供全息錄音、遠程控制卡以及移動虛擬實現等功能。但這樣的系統要得到廣泛的應用，盡快地被人們接受，還應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。專家預估，第四代移動通信系統的速度可達到10-20Mbit/s，最高可達2Mbit/s，這相當于3G在室內環境下的傳輸數率(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網絡高出許多。據研究，每個4G信道將占有100MHz或更多帶寬，而3G網絡的帶寬則在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，要比3G的1800-2400MHz高很多。

3.3 容量更大

據估計，10年后，每個人所獲取的信息要比今天至少高3－4個數量級，而3G的容量將不能滿足這種增長的業務量需求，所以在4G里將采用新的網絡技術來極大地提高系統的容量，如SDMA(空分多址)技術等，來滿足未來大信息量的需求。

3.4 智能性更高

4G系統的智能性更高，它將能自適應地進行資源分配，處理變化的業務流和適應不同的信道環境。在4G網絡中的智能處理器，將能夠處理節點故障或基站超載；4G通信終端設備的設計和操作也將具有智能化。

3.5 兼容性強

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

3.6 能實現更高質量的多媒體通信

4G通信能提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、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。

技術的發展將使4G能實現3G未能實現的功能，實現真正意義上的個人通信。

4 結論

以上對4G的網絡結構、關鍵技術和發展方向進行了一些探討，但具體的實現還面臨著許多問題。隨著技術的發展、網絡的發展，現在看來困難的事情可能因為某一關鍵技術的突破而實現。所以，現在對網絡結構的可行性、靈活性的研究，對這些體系結構中的關鍵技術的研究將對4G的盡快實現有十分重要的意義。