国内外移动通信发展现状及未来4G网络

移动通信发展及未来主流技术4G 网络6xx1 我国移动通信发展

移动通信是我国最具发展活力的产业之一。1987年至2000 年的十余年间，我国移动通信用户总数以年均100%增长速率迅猛发展，目前已拥有 2.1 亿用户，年产值约为2000 亿人民币，其规模已超过占美国，成为世界上规模最大的电信市场。据有关部门预测，2005年我国移动通信用户数将达到 3.5 亿，普及率将由现在的10%增加至20%。与世界上移动通信普及率最高的国家相比，我国移动通信的发展潜力巨大。

GSM是占据我国移动通信市场绝大部分份额的移动通信技术，目前约占我国移动通信用户总数的97%。2001 年初，中国联通在全国范围内开始规模发展

800MHzlS-95A CDMA网络。根据其规划，至2001年CDMA网络容量将达到1400万，至2004年CDMA网络容量将达到4000万，用户数将达2800万。与此同时，中国移动开始在全国主要城市部署支持分组数据业务的GSM GPR系统。

与我国其它领域的研究状况类似，我国信息领域大型的研究计划基本处于相对比较封闭的状态。一方面，由于体制方面的原因，位于国际一流水平的国外研究机构和生产厂商无法直接参与我国信息领域的大型科研计划。另一方面，我国信息领域的大型研究计划常常无法直接与国际技术发展与标准化进程相衔接，参研人员走向国际舞台的程度不高，研究成果对国际主流技术发展的影响不够。

2 未来移动通信发展

随着第三代移动通信系统逐渐进入商用，国内外有关第四代移动通信的研究已初见端倪。日本和韩国于2002年启动了面向第四代移动通信的mTIF和K4G研究计划。欧盟在前期研究计划（第五框架研究计划）的基础上，成立了世界无线通信研究论坛（WWRF），着手进行“IMT2000”后的第四代移动通信研究的概念、需求与基本框架研究，并将把第四代移动通信系统列入将于2003 年启动的欧盟“第六框架研究计划”。在我国，第四代移动通信已被正式列入国家八六三“十五”研究计划，已于近期启动。

在ITU,有关Beyond IMT-2000的概念与需求研究于1999年被首次列入议事日程，

2001年10月在东京进行的ITU-R WP8F会议上，已收到较多有关Beyond IMT-2000的研究提案，并初步明确了Beyond IMT-2000研究的如下基本框架：

Beyo nd IMT-2000是指广泛用于各种电信环境的无线系统的总和，包括蜂窝、固定无线接入、游牧（Nordic）接入系统等。Beyond IMT-2000的能力将含盖并远远超出IMT-2000系统及与其进行互连的无线系统的能力，含盖了目前的IMT-

2000、无线接入、数字广播等系统的能力,并将新增两个部分,即支持约

100Mbps的蜂窝系统和支持高达IGbps以上速率的游牧/本地无线接入系统等。

将于

2002年6月完成,于年进行频谱规划, 2010年左右完成全球统一的标准化

工作, 2012年之后开始商用。

由上述可知,目前国际上有关第四代移动通信的研究还处于初期阶段,其基本需求、核心技术还处于萌芽阶段。但较为明确的一点是,第四代移动通信的实用期定在2012 年。这符合移动通信技术每10 年产生一代新体制的发展规律。事实上,在一代移动通信技术开始走向商用时,启动更新一代移动通信技术的基础性研究已经成为国际惯例。在国际上取得巨大成功的第二代移动通信标准GSM的发展始于80中期，当时第一代模拟移动通信刚刚在发达国家投入商用。90年代初，欧洲的GSM日本的PDC和美国的D-AMPS等技术已基本成熟,并开始进入市场。国际上的有识之士,就于当时提出了面向2000年的全球统一的FPLMTS研究计划，并经过近10年的努力，形成了成为众所周知的第三代移动通信体制标准IMT-2000。

如同3G系统与2G系统之间的关系一样，4G系统不可能在一夜之间取代3G系统，更不可能跨越3G系统而直接投入应用。制定一个全世界统一的4G标准需要耗费5至7年的时间，而现有的2G系统在未来的5至7年是无法满足日益增长的通信需求的。无线局域网（WLAN）将作为蜂窝系统的补充，较好地应用于局部区域的覆盖，但由于其故有的碰撞检测与重发机制，在用户数极为密集的地区，频谱效率将急剧下降，也难以适用于多小区、快速移动环境下的全程业务覆盖。此外

现有的WLAN尚不具备功率控制功能，目前尚未能解决应用于手持终端时的功耗问题，等等。从上述角度来说，3G系统是不可替代的。

另一方面，并不能因为4G系统的实用化期定于2012年，而否定现在国内外有关4G 研究工作的重大意义。未来通信产业的发展越来越多地体现在核心知识产权与标准的竞争，若不能新技术、新体制标准产生的初期加入国际竞争，则无法掌握未来移动通信的核心知识产权，无法摆脱我国在移动通信技术发展上长期受制于人的被动局面，无法对国际主流移动通信技术和标准产生影响，使之朝着对我国未来移动通信产业有力的方向发展。

从技术的角度来说，第四代移动通信应与IMT-2000以及目前制定之中的增强型3G标准有本质性的区别，其核心网络可以以演进形式发展，但空中接口应当是革命性的。这是由于：

第一，数据业务将从从属地位上升为主导地位，其比例将从目前总流量的10-20%上升至总流量的80%以上，分组数据业务将占据成分，话音业务的比例将逐渐降低。传统的蜂窝移动通信系统是以满足话音业务需求而设计的，3G所采用的直接扩频CDMA技术由于其捕获与同步方面的限制，很难直接应用于4G 系统。

如果生搬硬套，将无法适应这一需求。这意味着我们需运用全新的理念，

设计全新的无线传输方法及其网络结构，最大程度地满足未来移动通信业务需求方面的变化。事实上，从3G增强型标准的发展来看，这种趋势已经显现，时分技术被更多地采用，以适应分组数据的突发传输特性。码分技术的作用则被弱化，更多地被应用于无线资源的聚类（Cluster）分配，而非传统意义上的用户码分配。可以预见，OFDM以及多载波（MC）与TDMA和CDMA相结合的技术将是较具竞争力的空中接口技术。

第二，未来移动通信系统的峰值传输速率应为3G系统的10至50倍，达到

20Mbps至100Mbps，在2GHz以上的传统蜂窝移动通信频段上无法满足这一要

求，需要开发频率更高的无线资源。由此所带来的问题是，电波的传输特性将更为恶劣，受天气以及物理环境的影响更大。如果采用传统意义上的蜂窝移动通信技术，则发射功率需相应地增加十倍甚至上百倍，电磁兼容问题将变得无法容忍。