移动通信的关键技术剖析

4.无线资源管理

　　移动通信系统中，有限频谱资源的基站和有限发射功率的移动站限制了数据传输速率的提高。应在现有频谱资源，上下行链路质量和QoS业务的基础上，利用资源管理分配链路传输速率和发射功率。利用有限无线频谱资源和发射信号功率，减少经受干扰等影响。无线资源控制有多用户资源分配策略、多业务分组调度策略、链路自适应技术、越区切换、功率控制和接纳控制等。

　　5.软件无线电技术

　　软件无线电技术是在硬件平台上通过软件编辑以一个终端实施不同系统中多种通信业务。它用数字信号处理语言描述电信元件，以软件程序下载成数字信号处理硬件(DSPH，Digital Signal Pocessing Hardware)。以具有通用开放无线结构(OWA，Open Wireless Architecture)，兼容多种模式在多种技术标准之间无缝切换。

　　6.网络安全和QoS

　　QoS分为无线和有线侧两部分，无线侧的QoS涉及无线资源管理和调度，接纳控制和移动性管理等，移动性管理主要包括终端移动性，个人移动性和业务移动性。有线侧的QoS涉及基于IP diffSer的区分业务和RSVP的端到端资源预留机制。把IP diffSer的IP QoS机制映射到无线侧。网络安全包括网络接入安全，核心网安全，应用安全，安全机制可见性与可配置性。

　　7.基于Mesh自组织网络的接入网架构体系

　　1968年研究的ALOHA协议是在固定节点的ALOHA网络中支持分布式信道接入，网络中所有节点都位于其他参与节点覆盖范围内，也就是说 ALOHA网络是一种单跳网。1993年DARPA研究多跳分组无线网协议，多跳技术增加网络容量的思路是：在大型网络中采用共存与分离多跳会话，空域复用，预留发射功率资源和复杂路由协议来提高全网络的吞吐量。

　　现今蜂窝通信系统依靠集中控制和管理，而下一代移动通信系统转向固定与移动网络相结合，无隙缝和全方位通信。未来无线网络除了以低成本达到高数据率外，还要求在无专用通信基础设施下，网络具有适应和生存能力。

　　Mesh网络是一种高容量高速率的多点对多点网络，采用移动自组织网络(Ad hoc)的多跳网络拓扑，引入中继节点扩展基站无线覆盖范围和增强接入点的热点覆盖功能。

　　Ad hoc网络因灵活性将在未来网络中扮演重要角色，用户和路由器能在网络中随机移动的Ad hoc网络正成为主要研究领域，它准许移动终端扩展接入。Ad hoc网络作为非集中控制网络结构，所有移动节点以约定协议建立全向通信用于军事和灾害通信。

　　8.基于智能节点重叠网的核心网体系

　　基于智能节点重叠网(INON)是覆盖在IP核心网上的传统弹性重叠网(RON)技术和分布式散列表(DHT)技术结合的新型技术，分别解决数据传输和资源定位问题，新型重叠网技术包括自组织网，网络资源管理和路由优化等。对网络特性的要求也发生了变化，如：时延，吞吐量，支持各种QoS多媒体业务动态流量，差错率，频谱带宽，节点连续不断进出网络引起的网络拓扑变化等，这些都对网络设计提出了新的挑战。

　　9.网络协议

　　研究适合IP分组传输具有位置注册，基站网络结构管理和无线QoS控制的网络管理协议，以有利于接入网综合的无隙缝业务控制。以IP技术为基础的网络协议可有效地处理IP分组流量，提供广播和分组多播功能，其核心是路由、越区和鉴权技术等。

　　未来网络设计应考虑网络跨层间的相互作用，无线网络设计的OSI分层模型中最高和最低层次有不同方法解决固定基站无限制接入位置问题，以网络层自适应策略，利用物理层和MAC层信息，资源和连接点信息可优化系统的性能。

　　在新一代多媒体网络优化设计时，不仅需要静态优化跨层设计，还应考虑动态优化跨层自适应，未来网络设计应考虑网络跨层间的相互影响。随着无线核心网络的发展，将集中在物理层，数据链路层和网络层，见图3。利用层间传输控制信息进行联合优化，最大限度地利用无线网络资源，提高系统的整体性能。

图3　网络分层和跨层设计 　　10.射频电路和电磁兼容 　　高频系统中主要元件是射频电路，如高频功率放大器，超低温小型接收放大器和天线等。毫米波元件的双端口设备和波导管分别为有源器件和发射介质，现在采用高速三端口设备，具有小型、轻便等特点。高电子移动性晶体管(HEMT，High Electron Mobility Transistor)可达600 GHz高振荡频率和从微波到毫米波段的超低噪声性能，多级毫米波低噪放大器(LNA，Low Noise Amplifier)在62 GHz仅有1.7 dB NF。