浅谈未来移动通信的发展趋势

浅谈未来移动通信的发展趋势

摘要：随着新世纪的到来，信息技术和移动通信技术得到了迅猛的发展，在市场需求的同时，未来的移动通信技术的趋势是：网络业务的数据化、移动互联性和分组化；以及网络设备的小型化和智能化等。这些趋势正是第四代移动通信技术的发展目标和方向。本文介绍了未来移动通信系统的特点和网络架构。讨论了未来移动通信物理层的关键技术以及相应的网络结构。最后对未来移动通信系统的发展进行了一定的展望。

关键词：4G；网络结构；移动通信；无线传输技术

1 绪论

所谓的移动通信是指在移动用户之间或者是移动和固定用户之间的通信技术。随着电子技术和计算机网络技术的不断发展，移动通信技术也得到了一定的发展。目前移动通信已经成为人类不可缺少的通信方式。

移动通信的历史主要经历三个阶段：

第一代移动通信技术。这种通信技术主要指的是蜂窝式模拟移动技术，其频率利用率不高、容量有限、制式太多且不兼容等局限促使人们开发出第二代移动通信。

第二代移动通信技术指的是蜂窝的数字移动通信技术，使得蜂窝的数据传输变成数字化，具有了数字化信号传输的所有特点。但还是存在着业务单一、通话和低速数据通信以及无法全球漫游等缺憾。于是结合Internet

和高度移动性的第三代移动通信应运而生。

第三代移动通信技术，这种技术克服了第二代移动通信技术的所有缺点，并提供了很高质量的多媒体综合业务。有了第三代移动通信，人们除通话以外，可以方便地进行WWW浏览，收发E-

mail，视频点播等多媒体业务，进行电子商务如购物、交易、金融业务等。目前，因3G系统上有许多需要改进的地方，所以人们已经开始对4G 技术进行研究。这种4G技术会比3G技术的更加完善。

2　4G 移动通信简介

第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超

过2Mbit/s

的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准拥有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信)，能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP

系统。目前正在开发和研制中的4G通信将具有以下特征：

2.1　通信速度更快

由于人们研究4G

通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet

的速率，因此4G

通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估，第四代移动通信系统的速度可达到10～20Mbit/s，最高可以达100Mbit/s。

2.2　网络频谱更宽

要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度，通信运营商必须在3G 通信网络的基础上对其进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G 网络的带宽高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G 网络的20倍。

2.3　多种业务的完整融合

个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体，满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全，面向不同用户要求，更富有个性化。而且4G

手机从外观和式样上看将有更惊人的突破，可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端。

2.4　智能性能更高

第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G

通信的终端设备的设计和操作具有智能化，更重要的是4G

手机可以实现许多难以想象的功能。例如，4G

手机将能根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机的主人。

2.5　兼容性能更平滑

要使4G

通信尽快地被人们接受，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，4G 通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G、3G平稳过渡等特点。

2.6　实现更高质量的多媒体通信

4G

通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频的信道传送出去，为此4G也称为“多媒体移动通信”。

2.7　通信费用更加便宜

由于4G通信不仅解决了与3G 的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G 通信引入了许多尖端通信技术，因此，相对其他技术来说，4G

通信部署起来就容易、迅速得多。同时在建设4G

通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G

通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运营成本。

3 未来移动通信的网络体系结构

未来移动通信系统网络可以被称为广带接入和分布网络。该系统网络具有非对称的超过2

Mbit/s的数据传输能力及自适应的速率切换能力，是多功能集成的宽带移动通信系统、宽带接入IP系统，包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络,

集成了不同模式的无线通信。在不同的固定无线平台和跨越不同频带的网络中，未来移动通信系统可提供无线服务，可以在任何地方以宽带接入互联网，并

能够提供信息通信以外的数据采集、定位定时、远程控制等业务功能。

未来移动通信系统的网络体系分为三层：物理层（接入层）、网络层（承载层）以及应用层。物理层提供接入和选路功能，网络层作为桥接层提供QoS映射、地址转换、即插即用、安全管理、有源网络。物理层与网络业务执行技术层提供开放式IP接口。应用层与网络业务执行技术层之间也是开放式接口，用于第三方开发和提供新业务。

未来移动通信系统应该具有的特征：①

高速率，高容量：对于高速移动用户数据速率为2

Mbit/s，对于中速移动用户数据速率为20

Mbit/s，对于低速移动用户(室内或步行者)，数据速率为100Mbit/s；②

兼容性更加平滑：4G应该接口开放、能够跟多种网络互联，在不同系统间无缝切换，传送高速多媒体业务数据；③

灵活性更强：4G拟采用智能技术，可自适应地进行资源分配；④

用户共存性：能根据网络的状况和信道条件进行自适应处理，使低、高速用户和各种用户设备能够并存与互通，从而满足多类型用户的需求；⑤

高度自治的自适应网络：能对其结构进行自适应管理，从而满足用户在业务和容量上的变化和演进。

4 未来移动通信关键技术

4.1 多入多出（MIMO）技术

MIMO 技术已经成为无线通信领域的关键技术之一。MIMO

技术利用发送端和接收端的多个天线来对抗无线信道衰落，从而在不增加系统带宽和天线发射功率的情况下可以有效提高无线系统的容量，其本质是一种基于空域和时域联合分集的通信信号处理方法。理论和计算机仿真表明：在信道状态已知的情况下，基于MIMO

的无线系统信道容量可随着收、发端天线的增加而线性增大,

因此具有广泛的应用价值。MIMO

技术领域的一个研究热点就是空时编码，常见的编码方法主要有空时分组码、空时格码和BLAST码。MIMO系统有以下优点：（1）降低了码间干扰(ISI)

；（2）提高了空间分集增益；（3）提高了无线信道容量和频谱利用率。