罗宏 劳松均
摘要 在第三代移动通信系统开展应用的同时，关于第四代移动通信系统的讨论也已全面展开。本文先介绍移动通信发展的现状，然后对3G和4G系统进行比较，讨论4G里的一些关键技术，最后对第四代移动通信系统的发展进行了展望。
关键词 3G 4G IP网络 移动通信 WLAN
1.简介
在过去的10年里，移动通信得到了飞速的发展，第三代移动通信系统(3G)的出现更使移动通信前进了一大步。到目前为止，3G各种标准和规范已达成协议，并已开始商用。但也应该看到3G系统尚有很多需要改进的地方，如：3G缺乏全球统一标准；3G所采用的语音交换架构仍承袭了第二代(2G)的电路交换，而不是纯IP方式；流媒体(视频)的应用不尽如人意；数据传输率也只接近于普通拨号接入的水平，更赶不上xDSL等。所以，在第三代移动通信还没有完全铺开，距离完全实用化还有一段时间的时候，已经有不少国家开始了对下一代移动通信系统(4G)的研究。相对于3G而言，4G在技术和应用上将有质的飞跃，而不仅仅是在第三代移动通信的基础上再加上某些新的改进技术。
到目前为止，第四代移动通信系统技术还只是一个主题概念，即无线互联网技术。人们虽然还无法对4G通信进行精确定义，但可以肯定的是，4G通信将是一个比3G通信更完美的新无线世界，它将可创造出许多难以想象的应用。未来的无线移动通信系统是覆盖全球的信息网络中的一部分，它将包括室内的无线LAN、室外的款待接入、智能传输系统(ITS）等。
2. 4G中的关键技术
3G在经过了多年的研究和开发以后，在应用时仍然碰到了许多问题，并且距离个人通信的5个"W"还有一段距离，因此才会提前出现对4G的研究，在4G中将会采用一下一些新技术。
2.1 核心技术
3G系统主要是以CDMA为核心技术，如W-CDMA,1xRTT和EDGE等技术。4G系统则以正交频分对OFDM技术最受瞩目，目前已有不少专家学者针对OFDM技术在移动通信上的应用提出了相关的理论基础。另外MC-CDMA(多载波CDMA)技术也将会载4G中得到应用。
2.2 网络结构
3G采用的主要是蜂窝组网，4G将突破这个概念，发展以数字广带(Broad band)为基础的网络，成为一个集无线LAN和基站宽带网络的混合网络，这种基于IP技术的网络架构使得在3G,4G,W-LAN,固定网之间的漫游得以实现。
2.3 交换方式
3G保留了2G所使用的电路交换，采用的是电路交换和分组交换并存的方式，而4G将完全采用基于IP的分组交换，使网络能根据用户需要分配带宽。
2.4 天线技术
天线技术包括:智能天线、发射分集、MIMO等多种技术。其中的智能天线技术将在4G中得到普遍的应用。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，能满足数据中心、移动IP网络的性能要求，并且，智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，所以这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。
2.5 无线QoS资源控制
由于4G将采用纯IP方式来进行交换，但无线系统资源(频率和发射功率)是有限的且易阻塞，因此，有必要采用无线QoS资源控制，以保证业务质量和支持各种级别的应用。无线QoS资源控制方式既能支持实时性应用，也能支持非实时性应用。
其他技术，如软件无线电等也将在4G中得到应用。
3 对4G的展望
作为新的移动通信系统，4G将不仅仅应用于蜂窝电话通信领域，它还能够提供全息录音、远程控制卡以及移动虚拟实现等功能。但这样的系统要得到广泛的应用，尽快地被人们接受，还应该考虑到让更多地用户在投资最少地情况下轻易地过渡到4G通信。展望4G，可以预见。
3.1 信息传输速率更快
人们研究4G地最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet地速率，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，最高可达2Mbit/s，这相当于3G在室内环境下的传输数率(3G的通信速率在384kbit-2Mbit之间).
3.2 带宽更宽
要想使4G通信达到很高的传输速度，其所需要的带宽比3G网络高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz或更多带宽，而3G网络的带宽则在5－20MHz之间。同时，两者使用的频段也将不一样。4G的使用频段将在2－8GHz的范围内，要比3G的1800-2400MHz高很多。
3.3 容量更大
据估计，10年后，每个人所获取的信息要比今天至少高3－4个数量级，而3G的容量将不能满足这种增长的业务量需求，所以在4G里将采用新的网络技术来极大地提高系统的容量，如SDMA(空分多址)技术等，来满足未来大信息量的需求。
3.4 智能性更高
4G系统的智能性更高，它将能自适应地进行资源分配，处理变化的业务流和适应不同的信道环境。在4G网络中的智能处理器，将能够处理节点故障或基站超载；4G通信终端设备的设计和操作也将具有智能化。
3.5 兼容性强
4G将采用大区域覆盖，与3G、无线LAN(W-LAN)和固定网络之间无缝隙漫游，实现真正意义的全球漫游。
3.6 能实现更高质量的多媒体通信
4G通信能提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频信道传送出去，因此4G也是一种实时的、宽带的以及无缝覆盖的多媒体无线通信。
技术的发展将使4G能实现3G未能实现的功能，实现真正意义上的个人通信。
4 结论
以上对4G的网络结构、关键技术和发展方向进行了一些探讨，但具体的实现还面临着许多问题。随着技术的发展、网络的发展，现在看来困难的事情可能因为某一关键技术的突破而实现。所以，现在对网络结构的可行性、灵活性的研究，对这些体系结构中的关键技术的研究将对4G的尽快实现有十分重要的意义。
摘自《广东通信技术》
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