新一代移动通信系统及无线传输关键技术

1、引言

随着科学技术的发展和社会的进步，移动通信技术正在经历着日新月异的变化。当人们还在研究和部署第三代移动通信系统的同时，为了适应将来通信的要求，国际通信界已经开始着手研究新一代的移动通信系统。目前，对于新一代的移动系统还无法精确定义，但这种新一代移动通信系统在概念和技术上与4G系统和Beyond 3G系统大致相同，因此本文所讨论的这种通信系统就是基于4G和Beyond 3G的新一代移动通信系统。

2、新一代移动通信系统的特点

新一代移动通信系统既是在已有通信系统上的平滑演进，也有着自己的显著特点，这些特点主要有：
（1）新一代通信系统支持更高速率的通信，比特速率可达100Mb/s。这样才能更好的适应用户对宽带业务的需求。
（2）新一代通信系统支持更丰富的移动业务，与Internet的结合更加密切，不仅包括现有的语音业务，而且还包括高清晰度图像业务、网上银行、无线定位和虚拟现实业务等，使用户在任何时间、任何地方都可以获得任何所需的信息服务。这也是未来移动通信业务的发展方向。
（3）新一代移动通信系统具有开放的结构，将更充分的与无线局域网、蓝牙、Ad hoc、WiMAX和UWB网络相结合，同时可以更好的支持手机互助功能，实现可穿戴无线电。
（4）新的移动系统将是一个高度自治的自适应网络，能对其结构进行自适应管理，可采用分布式管理和多跳结构，从而满足用户在业务和容量上的变化和演进。
（5）为了满足对特定数据业务的要求，新一代移动通信系统将采用更先进的算法提高网络的安全性。
（6）新一代移动通信系统能够很好兼容以往的无线通信网络，使得现有的网络投资可以得到很好的使用，这也是新一代移动通信系统能够商用的重要保证。

3、新一代移动通信系统的频谱分配

由于新一代移动通信系统还处于探索和研究阶段，因此，对新一代移动通信系统的频谱分配还没有非常确切的划分。目前，随着GSM、PHS、CDMA、WCDMA、WLAN、卫星与微波通信等无线通信系统的运营，有效的频谱资源已经变得非常紧缺。对于3G系统而言，世界无线通信会议WRC-2000规定1900MHz～2025MHz和2110MHz～2200MHz频段分配给3G系统和卫星通信使用，将806 MHz～960MHz、1710MHz～1815MHz和2500MHz～2690MHz频段作为3G发展以后的备用频谱。而对于新一代移动通信系统而言，由于其融合了多种无线网络和移动通信系统，为了满足更高的通信速率、移动数据和视频业务的快速增长和便于全球漫游的目标，则需要更多的带宽。因而如何有效整合现有频谱资源，提供能够满足新一代移动通信系统要求的频段还需做进一步的研究工作。

4、新一代移动通信系统的无线通信网络构架

新一代移动通信系统是移动通信系统演进过程中的一个阶段和目标，它不仅采用新的无线传输技术提高通信系统的性能，而且与现有的各种有线与无线网络相融合；它不仅包含现有的移动蜂窝网络结构，而且在某些环境下也可以采用Ad hoc方式进行组网，或者采用两种结构的组合形式，形成蜂窝网络下的两跳或多跳网络结构方式。一般而言，蜂窝网络是一种广覆盖的网络组网方式，它的目标是在有限的频率和功率资源前提下实现广域的无线覆盖。与蜂窝网络结构相比，Ad hoc移动网络结构形式更加灵活，它采用分布式管理技术，由一组自主的无线节点相互合作而形成移动通信网络，其中，无线节点既是一般意义上的移动终端，又可以作为无线中继和路由设备对其他用户的数据进行转发，因此具有动态搜索，快速建网和网络自恢复的能力，有着广泛的应用前景。鉴于Ad hoc在无线组网和下一代无线网络的重要地位，IETF（Internet Engineering Task Force）已经成立了MANET工作组，进行Ad hoc网络的研究。此外，近几年来，随着UWB（超宽带）技术的发展和应用，无线网络中的节点在工作时可以发送出大量的非常短和快的能量脉冲，其发射信号功率谱密度较低，非常适合作为新一代移动通信系统中个域网络的实现技术。

随着基于控制与承载相分离思想的软交换技术的不断发展与成熟，以及基于交换与业务控制相分离的可以快速实现各种增值业务的智能网技术的广泛应用，它们在新一代移动通信系统中将发挥更大的作用。此外，随着IP技术的广泛应用，业界广泛认为基于新一代移动通信的通信网络结构发展趋势是以IP网络为核心，其框架结构可以由图1表示，这里各个系统采用基于IP的分组方式传送数据流，体现了下一代网络以IP为核心互联的网络结构。同时，伴随网络容量和用户的快速发展，IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。

图1新一代移动通信系统的网络构架及其接入方