時間：2023-03-29 09:26:51
序論：速發表網結合其深厚的文秘經驗，特別為您篩選了11篇移動通信技術論文范文。如果您需要更多原創資料，歡迎隨時與我們的客服老師聯系，希望您能從中汲取靈感和知識！
伴隨著移動通信市場的快速發展，用戶對更高性能的移動通信系統提出了更高要求，希望享受更為豐富和高速的通信業務。第二代移動通信運營商發展速度趨于緩和而競爭越加激烈，為尋找新的增長點，通過發展數據業務來提高自身的服務質量和業務類型，需要3G的支持。同時由于第二代移動通信無線頻率資源日趨緊張，已不能滿足長期的通信需求發展需要。
1移動通信的發展歷程
第一代移動通信系統是在20世紀80年代初提出的，它完成于20世紀90年代初。第一代移動通信系統是基于模擬傳輸的，其特點是業務量小、質量差、交全性差、沒有加密和速度低。
第二代移動通信系統(2G)起源于90年代初期。歐洲電信標準協會在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于擴展和改進GSMPhase1及Phase2中原定的業務和性能。它主要包括CMAEL(客戶化應用移動網絡增強邏輯)，SO(支持最佳路由)、立即計費，GSM900/1800雙頻段工作等內容，也包含了與全速率完全兼容的增強型話音編解碼技術，使得話音質量得到了質的改進；半速率編解碼器可使GSM系統的容量提高近一倍。在GSMPhase2+階段中，采用更密集的頻率復用、多復用、多重復用結構技術，引入智能天線技術、雙頻段等技術，有效地克服了隨著業務量劇增所引發的GSM系統容量不足的缺陷；自適應語音編碼(AMR)技術的應用，極大提高了系統通話質量；GPRS/EDGE技術的引入，使GSM與計算機通信/Internet有機相結合，數據傳送速率可達115/384kbit/s，從而使GSM功能得到不斷增強，初步具備了支持多媒體業務的能力。盡管2G技術在發展中不斷得到完善，但隨著用戶規模和網絡規模的不斷擴大，頻率資源己接近枯竭，語音質量不能達到用戶滿意的標準，數據通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業務的需求。
2第三代移動通信系統概述
第三代移動通信業務主要是話音和中低速數據,碼率為384kb/s(局域網可達2Mb/s),因而可傳送比目前GSM(第二代移動通信)更高碼率的信息。隨著多媒體業務的發展,2Mb/s的碼率將越來越不能滿足用戶各種新的寬帶業務的需要,因此國際上已開始研究第四代移動通信系統,第一步目標是10Mb/s以上。我們國內則尚未啟動。因此需盡早開始研究其關鍵技術。需要解決的關鍵技術有:寬帶多媒體移動通信系統的體系結構,包括頻段、多址方法、無線接入技術、軟件無線電的硬件和軟件、多載波調制和OFDM技術、自適應天線陣、高效信道編碼技術(如Turbo碼)等。
第三代移動通信系統(3G)，也稱IMT2000，是正在全力開發的系統，其最基本的特征是智能信號處理技術，智能信號處理單元將成為基本功能模塊，支持話音和多媒體數據通信，它可以提供前兩代產品不能提供的各種寬帶信息業務，例如高速數據、慢速圖像與電視圖像等。如WCDMA的傳輸速率在用戶靜止時最大為2Mbps，在用戶高速移動時最大支持144Kbps，所占頻帶寬度5MHz左右。但是，第三代移動通信系統的通信標準共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同組成一個IMT2000家庭，成員間存在相互兼容的問題，因此已有的移動通信系統不是真正意義上的個人通信和全球通信；再者，3G的頻譜利用率還比較低，不能充分地利用寶貴的頻譜資源；第三，3G支持的速率還不夠高，如單載波只支持最大2Mbps的業務，等等。這些不足點遠遠不能適應未來移動通信發展的需要，因此尋求一種既能解決現有問題，又能適應未來移動通信的需求的新技術(即新一代移動信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。
第三代移動通信技術的基本特點：(1)全球統一頻段,統一標準,全球無縫覆蓋和漫游。(2)頻譜利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能達到全覆蓋和全移動性,還能提供最高速率達2Mbps的多媒體業務。(4)支持高質量話音、分組多媒體業務和多用戶速率通信。(5)有按需分配帶寬和根據不同業務設置不同服務等級的能力。(6)適應多用戶環境,包括室內、室外、快速移動和衛星環境。(7)安全保密性能優良。(8)便于從第二代移動通信向第三代移動通信平滑過渡。(9)可與各種移動通信系統融合,包括蜂窩、無繩電話和衛星移動通信等。(10)終端(手機)結構簡單,便于攜帶,價格較低。
3第四代移動通信系統
4G系統中有兩個基本目標：一是實現無線通信全球覆蓋；二是提供無縫的高質量無線業務。目前正在構思中的4G通信具有以下特征：（1）網絡頻譜更寬。要想使4G通信達到100Mbps的傳輸速率，通信運營商必須在3G網絡的基礎上進行大幅度的改造，以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據研究，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網絡的20倍；（2）通信速度更快。人們研究4G通信的最初目的是為了提高蜂窩電話和其他移動終端訪問Internet的速率，因此，4G通信最顯著的特征就是它有更快的無線傳輸速率。據專家估計，第四代移動通信系統的傳輸速率速率可以達到10M~20Mbps，最高可以達到100Mbps；（3）通信更加靈活。從嚴格意義上說，4G手機的功能已不能簡單劃歸“電話機”的范疇，因為語音數據的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已。而且4G手機從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端；（4）智能性更高。第四代移動通信的智能性更高，不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，更重要的是4G手機可以實現許多目前還難以想象的功能；（5）兼容性更平滑。要使4G通信盡快地被人們接收，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下較為容易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，4G通信系統應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從3G平穩過渡等特點。
總之，隨著新問題、新要求的不斷出現,第四代移動通信技術將會相應地調整、完善和進一步發展?？v觀移動通信技術的發展規律和第四代通信技術的優點,我們相信,不遠的將來,人們將不受時間、地點限制,可以自由自在地利用移動網絡獲取和傳遞信息。從而人們的學習、工作、生活將會發生更深刻的變化。
參考文獻:
伴隨著移動通信市場的快速發展，用戶對更高性能的移動通信系統提出了更高要求，希望享受更為豐富和高速的通信業務。第二代移動通信運營商發展速度趨于緩和而競爭越加激烈，為尋找新的增長點，通過發展數據業務來提高自身的服務質量和業務類型，需要3G的支持。同時由于第二代移動通信無線頻率資源日趨緊張，已不能滿足長期的通信需求發展需要。
一、移動通信的發展歷程
第一代移動通信系統是在20世紀80年代初提出的，它完成于20世紀90年代初。第一代移動通信系統是基于模擬傳輸的，其特點是業務量小、質量差、交全性差、沒有加密和速度低。
第二代移動通信系統(2G)起源于90年代初期。歐洲電信標準協會在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于擴展和改進GSMPhase1及Phase2中原定的業務和性能。它主要包括CMAEL(客戶化應用移動網絡增強邏輯)，SO(支持最佳路由)、立即計費，GSM900/1800雙頻段工作等內容，也包含了與全速率完全兼容的增強型話音編解碼技術，使得話音質量得到了質的改進；半速率編解碼器可使GSM系統的容量提高近一倍。在GSMPhase2+階段中，采用更密集的頻率復用、多復用、多重復用結構技術，引入智能天線技術、雙頻段等技術，有效地克服了隨著業務量劇增所引發的GSM系統容量不足的缺陷；自適應語音編碼(AMR)技術的應用，極大提高了系統通話質量；GPRS/EDGE技術的引入，使GSM與計算機通信/Internet有機相結合，數據傳送速率可達115/384kbit/s，從而使GSM功能得到不斷增強，初步具備了支持多媒體業務的能力。盡管2G技術在發展中不斷得到完善，但隨著用戶規模和網絡規模的不斷擴大，頻率資源己接近枯竭，語音質量不能達到用戶滿意的標準，數據通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業務的需求。
二、第三代移動通信系統概述
第三代移動通信業務主要是話音和中低速數據，碼率為384kb/s(局域網可達2Mb/s)，因而可傳送比目前GSM(第二代移動通信)更高碼率的信息。隨著多媒體業務的發展，2Mb/s的碼率將越來越不能滿足用戶各種新的寬帶業務的需要，因此國際上已開始研究第四代移動通信系統，第一步目標是10Mb/s以上。我們國內則尚未啟動。因此需盡早開始研究其關鍵技術。需要解決的關鍵技術有:寬帶多媒體移動通信系統的體系結構，包括頻段、多址方法、無線接入技術、軟件無線電的硬件和軟件、多載波調制和OFDM技術、自適應天線陣、高效信道編碼技術(如Turbo碼)等。
第三代移動通信系統(3G)，也稱IMT2000，是正在全力開發的系統，其最基本的特征是智能信號處理技術，智能信號處理單元將成為基本功能模塊，支持話音和多媒體數據通信，它可以提供前兩代產品不能提供的各種寬帶信息業務，例如高速數據、慢速圖像與電視圖像等。如WCDMA的傳輸速率在用戶靜止時最大為2Mbps，在用戶高速移動時最大支持144Kbps，所占頻帶寬度5MHz左右。但是，第三代移動通信系統的通信標準共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同組成一個IMT2000家庭，成員間存在相互兼容的問題，因此已有的移動通信系統不是真正意義上的個人通信和全球通信；再者，3G的頻譜利用率還比較低，不能充分地利用寶貴的頻譜資源；第三，3G支持的速率還不夠高，如單載波只支持最大2Mbps的業務，等等。這些不足點遠遠不能適應未來移動通信發展的需要，因此尋求一種既能解決現有問題，又能適應未來移動通信的需求的新技術(即新一代移動信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。第三代移動通信技術的基本特點：(1)全球統一頻段，統一標準，全球無縫覆蓋和漫游。(2)頻譜利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能達到全覆蓋和全移動性，還能提供最高速率達2Mbps的多媒體業務。(4)支持高質量話音、分組多媒體業務和多用戶速率通信。(5)有按需分配帶寬和根據不同業務設置不同服務等級的能力。(6)適應多用戶環境，包括室內、室外、快速移動和衛星環境。(7)安全保密性能優良。(8)便于從第二代移動通信向第三代移動通信平滑過渡。(9)可與各種移動通信系統融合，包括蜂窩、無繩電話和衛星移動通信等。(10)終端(手機)結構簡單，便于攜帶，價格較低。
三、第四代移動通信系統
4G系統中有兩個基本目標：一是實現無線通信全球覆蓋；二是提供無縫的高質量無線業務。目前正在構思中的4G通信具有以下特征：（1）網絡頻譜更寬。要想使4G通信達到100Mbps的傳輸速率，通信運營商必須在3G網絡的基礎上進行大幅度的改造，以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據研究，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網絡的20倍；（2）通信速度更快。人們研究4G通信的最初目的是為了提高蜂窩電話和其他移動終端訪問Internet的速率，因此，4G通信最顯著的特征就是它有更快的無線傳輸速率。據專家估計，第四代移動通信系統的傳輸速率速率可以達到10M~20Mbps，最高可以達到100Mbps；（3）通信更加靈活。從嚴格意義上說，4G手機的功能已不能簡單劃歸“電話機”的范疇，因為語音數據的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已。而且4G手機從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端；（4）智能性更高。第四代移動通信的智能性更高，不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，更重要的是4G手機可以實現許多目前還難以想象的功能；（5）兼容性更平滑。要使4G通信盡快地被人們接收，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下較為容易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，4G通信系統應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從3G平穩過渡等特點。
總之，隨著新問題、新要求的不斷出現，第四代移動通信技術將會相應地調整、完善和進一步發展?？v觀移動通信技術的發展規律和第四代通信技術的優點，我們相信，不遠的將來，人們將不受時間、地點限制，可以自由自在地利用移動網絡獲取和傳遞信息。從而人們的學習、工作、生活將會發生更深刻的變化。
參考文獻:
1.2SA技術SA技術就是智能天線技術，它通過固定的天線單元來將方向性進行獲取，然后就能夠獲取移動臺以及基站之間的方向特性。在方向特性獲得之后，就可以根據不同的信號傳輸方向來將相同時間，碼道，頻率的信號進行區分，通過這種技術也就能夠實現將網絡覆蓋區域改變目的，達到讓網絡覆蓋實現有目的性覆蓋的目標。
1.3OFDM技術OFDM技術為正交頻分復用技術。這種技術將信道分為了若干個子信道，并且也可以將高速數據信號進行轉換為低速子數據流，通過調制的方法到子信道上進行了傳輸，從而讓抗衰落能力得到了巨大的提高，也可以防止各個信道之間的互相干擾，保證了4G移動通信技術的高速以及正常傳播。
24G移動通信技術的應用
由于4G移動通信技術高速傳輸，不易受到干擾等特點，它可以應用在人們生活的各個方面。例如我國人民可以將自己的手機來作為4G移動通信技術的終端。而使用4G移動通信技術的手機外觀小巧，用一只手就能夠掌握。但是它的功能極其強大，完全可以當做一臺小型的電腦來使用。人們可以使用4G移動通信的手機來享受到高質量的移動通信服務。
4G移動通信技術可以為使用者提供大量的數據、影像、視頻等等服務，讓人們能夠隨時隨地地使用高速網絡來觀看視頻以及圖片等，同時也不會像以往的移動通信技術會出現延遲、卡頓等問題。而且用戶不僅能夠進行即時的觀看，也可以將這些視頻等信息來推送到自己家中的電視上，等回家后再進行觀看，讓用戶能夠得到最佳的服務。
國際兩大3G標準化組織：3GPP和3GPP2。第三代合作伙伴計劃（3rdGenerationPartnershipProject，即3GPP）成立于1998年12月。成員包括歐洲ETSI、日本ARIB和TTC、中國CCSA、韓國TTA和北美ATIS。3GPP的目標是在ITU的IMT-2000計劃范圍內制訂和實現全球性的(第三代)移動通信系統規范，致力于WCDMA的發展。第三代合作伙伴計劃2（3rdGenerationPartnershipProject2，即3GPP2）成立于1998年12月，成員包括：TIA(北美)、CCSA(中國)、ARIB/TTC(日本)和TTA(韓國)。3GPP2其致力于使ITU的IMT-2000計劃中的(3G)移動電話系統規范在全球的發展，它是從2G的CDMA或者IS-95發展而來的CDMA2000標準體系的標準化機構。
WCDMA有Release99、Release4、Release5、Release6等版本。WCDMA（寬帶碼分多址）采用直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）、頻分雙工（FDD）方式，碼片速率為3.84Mcps，載波帶寬為5MHz?；赗elease99/Release4版本，可在5MHz的帶寬內，提供最高384kbps的用戶數據傳輸速率。WCDMA能夠支持移動/手提設備之間的語音、圖象、數據以及視頻通信，速率可達2Mb/s（對于局域網而言）或者384Kb/s（對于寬帶網而言）。
HSDPA（高速下行分組接入，HighSpeedDownlinkPackagesAccess）技術是實現提高WCDMA網絡高速下行數據傳輸速率最為重要的技術，是3GPP在R5協議中為了滿足上下行數據業務不對稱的需求提出來的，HSDPA是與R99的信道在同一載波上，只是為HSDPA增加了專門的信道，只需要進行軟件升級即可。HSDPA下行峰值速率理論最大值可達14.4Mbps。
HSUPA(高速上行鏈路分組接入，highspeeduplinkpacketaccess)。HSUPA通過采用多碼傳輸、HARQ、基于NodeB的快速調度等關鍵技術，使得單小區最大上行數據吞吐率達到5.76Mbit/s，大大增強了WCDMA上行鏈路的數據業務承載能力和頻譜利用率。HSUPA引入了五條新的物理信道E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH、E-HICH和兩個新的MAC實體MAC-e和MAC-es，并把分組調度功能從RNC下移到NodeB，實現了基于NodeB的快速分組調度，并通過混合自動重傳HARQ、2ms無線短幀及多碼傳輸等關鍵技術，使得上行鏈路的數據吞吐率最高可達到5.76Mbit/s，大大提高的上行鏈路數據業務的承載能力。
HSDPA是WCDMA下行鏈路方向(從無線接入網絡到移動終端的方向)針對分組業務的優化和演進。與HSDPA類似，HSUPA是上行鏈路方向(從移動終端到無線接入網絡的方向)針對分組業務的優化和演進。HSUPA是繼HSDPA后，WCDMA標準的又一次重要演進。
CDMA2000即CDMA20001×EV，1xEV的意思為“Evolution”，表示標準的發展，DO意為DataOnly（后來把DataOnly改為DataOptimized，表示EV-DO是對CDMA20001X網絡在提供數據業務方面的一個有效的增強）。CDMA20001×EV-DO（DataOnly），采用話音分離的信道傳輸數據。CDMA20001×EV-DV（DateandVoice），即數據信道于話音信道合一。CDMA網提供兩大類應用，語音和數據。根據應用CDMA2000演進可分為繼續提高語音容量，從CDMA20001X演進到1X增強版或從CDMA20001X標準演進到EV-DO版本0，然后從EV-DO版本0演進到EV-DO版本A以及EV-DO版本B再到EV-DO增強版。
CDMA20001X到1X增強版的平滑演進是利用1/8空白速率幀，使用更有效的閉環功控、反向鏈路提早結束、前向鏈路提早結束、前向鏈路干擾抵消（QLIC）、QOF等技術，采用雙天線接收的話，則每扇區的容量可達120個同時通話。1X增強版顯著增加了語音容量，同時讓網絡和頻譜投資最大化。
從CDMA20001X演進到EV-DO版本0，在原有的1X基站上增加一個專門用來做高速數據傳輸的載頻，還需要增加新的PCF（分組控制功能模塊）。兼容特性使得1xEV-DO可沿用現有網絡的規劃及射頻部件。1xEV-DO基站還可與CDMA20001X的基站合一，并允許用戶經由1X的載波使用高質量的話音服務和通過1xEV-DO的載波使用高性能的移動數據業務。
從EV-DO版本0演進到EV-DO版本A，只需對EV-DO版本0網絡設備進行軟件更新，升級基站中的信道板，基站系統中的其他硬件設備則完全可以保留重用。針對網絡的不同情況，EV-DO版本A標準還支持終端在EV-DO版本A和EV-DO版本0網絡之間的快速切換。終端和網絡的后向兼容性保證了運營商可以逐步向版本A演進，保護了對原版本0網絡和終端的投資。由于EV-DO版本A設備已經成熟，可以選擇跳過EV-DO版本0而直接從CDMA20001X升級為EV-DO版本A。EV-DO版本A到EV-DO版本B，基站和終端之間可以在前反向多個載波上同時傳送數據，從而獲得更高的峰值傳輸速率和系統吞吐量。EV-DO版本B可以通過支持多個載頻的EV-DO版本A基站進行升級來實現，這需要對基站和基站控制器進行軟件更新。EV-DO版本B完全后向兼容EV-DO版本0和EV-DO版本A。EV-DO版本A和EV-DO版本0終端可以無縫接入到EV-DO版本B網絡中獲取服務。EV-DO版本B網絡可以更有效地支持VoIP和可視電話等實時業務。EV-DO增強版完全后向兼容EV-DO版本0、EV-DO版本A和EV-DO版本B。EV-DO版本B、EV-DO版本A和EV-DO版本0的終端可以無縫接入到EV-DO增強版網絡中獲取服務。
2在3G之后，第四代（4G）移動通信更先進的技術旨在建立一個新的全IP化的接入網和與固網融合的純IP核心網，目的是提供寬帶移動無線接入
3G向4G的演進路線為：WCDMA和TD-SCDMA，均從HSDPA演進至HSUPA，進而到LTE（3GPP長期演進項目）；CDMA2000沿著1xEV-DO.0、1xEV-DO.A、1xEV-DO.B，最終到UMB，超移動寬帶（UltraMobileBroadband）。
3GLTE使用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing、正交頻分復用技術)以及它的后續技術OFDMA(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess、正交頻分多址技術)是未來無線寬帶技術的基礎。同UMB一樣，LTE也采用了OFDM/OFDMA作為物理層的核心技術，不同的是LTE不再支持CDMA，而UMB為了保持良好的兼容性仍然支持在總帶寬中分出一部分帶寬來支持CDMA。LTE在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小區邊緣用戶的性能；提高小區容量；降低系統延遲，用戶平面內部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態到激活狀態遷移時間低于50ms，從駐留狀態到激活狀態的遷移時間小于100ms；支持100Km半徑的小區覆蓋；能夠為350Km/h高速移動用戶提供大于100kbps的接入服務；支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.25MHz到20MHz多種帶寬。UMB是可以在1.25MHz和20MHz間以約150KHz的頻率增量靈活部署，支持頻段包括450MHz、700MHz、850MHz、1700MHz、1900MHz、1700/2100MHz、1900/2100MHz(IMT)和2500MHz(3G擴展頻段)，可與現有的CDMA20001X和1xEV-DO系統兼容，但在數據傳輸速率、延遲性、覆蓋度、移動能力及布建彈性等方面都更具優勢。UMB系統繼承了1xEV-DO系統的自適應編碼調制、HARQ(物理層混合重傳)以及QoS控制機制，結合了CDMA、TDM、QOFDMA(準OFDMA)、LDPC(低密度奇偶校驗碼)等其它先進技術，同時引入了基于MIMO(多路輸入輸出)、SDMA(空分復用接入)和Beamforming(波束賦性)等多天線技術。在4G網絡中將主要使用以下一些核心技術。
正交頻分復用（OFDM）/正交頻分多址接入(OFDMA).OFDM是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，子載波并行傳輸。每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應帶寬。OFDM可以消除或減小信號波形間的干擾，提高了頻譜利用率。OFDMA是OFDM調制的一種形式，具有更高的頻譜效率和更好的抗衰落性能。對于低數據率用戶，需要更低的發射功耗，具有恒定而不是隨時間變化的更短延遲。OFDMA會把副載波的子集分配給各個用戶，以信道狀態的反饋能執行自適應用戶到副載波的分配。與OFDM相比，快速衰退、窄帶同頻干擾性能都得到了提高，改進了系統的頻譜效率。
軟件無線電是把盡可能多的無線及個人通信功能通過可編程軟件來實現，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號傳輸與處理的無線電系統。也可以說，是一種用軟件來實現物理層連接的無線通信方式。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，智能天線應用數字信號處理技術，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。多輸入多輸出（MIMO、Multiple-InputMultiple-Out-put）技術利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術，采用分立式多天線能夠有效地將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術是實現高數據速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。
第四代移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網絡，可以實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種空中接口接入核心網；同時核心網能把業務、控制和傳輸等分開。采用IP后，所采用的無線接入方式和協議與核心網絡(CN)協議、鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入協議相兼容，因此在設計核心網絡時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協議。
綜上，隨著移動通信的發展呈現趨勢傳送寬帶化、應用個性化、接入多樣化、網絡數據化、系統互補化及有線、無線一體化的大趨勢，寬帶無線市場必定潛力巨大，發展前景一片光明。
參考文獻：
[1]彭林.第三代移動通信技術.電子工業出版社.【ISBN】750538361.
[2]康桂霞，田輝，朱禹濤，杜娟.CDMA20001x無線網絡技術.人民郵電出版社[ISBN].978-7-115-16664-7.
[3]張智江，朱士鈞，嚴斌峰，張云勇.3G業務技術及應用.人民郵電出版社[ISBN]978-7-115-14353-2.
[4]羅凌，焦元媛，陸冰.第三代移動通信技術與業務(第二版).人民郵電出版社[ISBN]978-7-115-15962-5.
24G移動通信關鍵技術
4G移動通信信道傳輸、抗干擾、多接入等功能的實現依靠無線網絡的結構，4G移動通信系統網絡結構分為：物理網絡層、中間環節層和應用網絡層。三個分層，物理網絡可提供網絡接入和網絡路由選擇功能；中間環節層的主要功能是實現映射、地址變換和實現管理的子系統，是主要的控制功能層；應用網絡層實現著數據無縫高速連接，可以運用多個頻帶實現跨網絡、地域和標準的服務。
2.1OFDM技術
4G移動通信系統主要以OFDM技術為核心，OFDM技術是將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流。OFDM技術具有較高的頻譜利用率，其頻譜效率比其他串行系統高將近一倍；OFDM技術具有較強的抗衰落能力，OFDM通過多子載波傳輸，使子載波信號與相同速率的單載波信號時間長，從而降低了其衰落能力；OFDM技術具有較高的傳輸速率，其采用自適應調制機制使變化調制方式。通過信道和加載算法來提高信息傳送的速率；OFDM技術抗碼間干擾能力強，用循環前綴的方式對抗碼間的干擾。
2.2智能天線技術（SA）
SA技術選擇的是空時多址技術，利用信號在傳傳輸方向上的差異性，將同頻率、同時隙的傳輸信號進行區分。通過智能天線技術可以有效改善信號質量，增強其抗干擾能力，增加數據傳輸容量。
2.3多輸入多輸出技術（MIMO）
MIMO技術是指在基站和移動終端利用多發射、多接受天線進行空間分集和空間復用的技術。能有效地將通信信道分解成多信道，從而降低了系統的衰減性，提高了系統通信質量、傳輸速率和天線系統的容量。
2.4軟件無線電技術
4G移動通信技術是以軟件無線電為基礎，軟件無線電技術以開放性的平臺構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，允許多方運營的介入。其具有靈活性和適應性，能兼容不同接口的多模式終端設備和基站。
2.5IPv6技術
IPv6具有巨大的網絡地址的空間，其能提供一個獨一無二的地址給通信網絡中的所有設備；IPv6具有自動配置路由地址能力；IPv6具有移動性，IPv6技術可以幫助移動通信設備在保證通信質量不變的情況下改變地理位置；IPv6服務質量高于傳統的IPv4，便于形成基于服務級別的系統。
一、引言
移動通信是指移動用戶之間，或移動用戶與固定用戶之間的通信。隨著電子技術的發展，特別是半導體、集成電路和計算機技術的發展，移動通信得到了迅速的發展。隨著其應用領域的擴大和對性能要求的提高，促使移動通信在技術上和理論上向更高水平發展。20世紀80年代以來，移動通信已成為現代通信網中不可缺少并發展最快的通信方式之一。
回顧移動通信的發展歷程，移動通信的發展大致經歷了幾個發展階段：第一代移動通信技術主要指蜂窩式模擬移動通信，技術特征是蜂窩網絡結構克服了大區制容量低、活動范圍受限的問題。第二代移動通信是蜂窩數字移動通信，使蜂窩系統具有數字傳輸所能提供的綜合業務等種種優點。第三代移動通信的主要特征是除了能提供第二代移動通信系統所擁有的各種優點，克服了其缺點外，還能夠提供寬帶多媒體業務，能提供高質量的視頻寬帶多媒體綜合業務，并能實現全球漫游。現在用的大多是第二代技術，第三代技術還不太成功，但已有了第四代技術的設想。第四代移動通信系統（4G）標準比第三代具有更多的功能。
二、4G移動通信簡介
第四代移動通信技術的概念可稱為寬帶接入和分布網絡，具有非對稱的超過2Mbit/s的數據傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網、移動寬帶系統和交互式廣播網絡。第四代移動通信標準比第三代標準擁有更多的功能。第四代移動通信可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網絡中提供無線服務，可以在任何地方用寬帶接入互聯網（包括衛星通信和平流層通信），能夠提供定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能。此外，第四代移動通信系統是集成多功能的寬帶移動通信系統，是寬帶接入IP系統。目前正在開發和研制中的4G通信將具有以下特征：
（一）通信速度更快
由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。專家預估，第四代移動通信系統的速度可達到10-20Mbit/s，最高可以達到100Mbit/s。
（二）網絡頻譜更寬
要想使4G通信達到100Mbit/s的傳輸速度，通信運營商必須在3G通信網絡的基礎上對其進行大幅度的改造，以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據研究，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網絡的20倍。
（三）多種業務的完整融合
個人通信、信息系統、廣播、娛樂等業務無縫連接為一個整體，滿足用戶的各種需求。4G應能集成不同模式的無線通信——從無線局域網和藍牙等室內網絡、蜂窩信號、廣播電視到衛星通信，移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。各種業務應用、各種系統平臺間的互聯更便捷、安全，面向不同用戶要求，更富有個性化。而且4G手機從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端。
（四）智能性能更高
第四代移動通信的智能性更高，不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，更重要的是4G手機可以實現許多難以想象的功能。例如，4G手機將能根據環境、時間以及其他因素來適時提醒手機的主人。
（五）兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接受，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，4G通信系統應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從2G、3G平穩過渡等特點。
（六）實現更高質量的多媒體通信
4G通信提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、影像等，大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此4G也稱為“多媒體移動通信”。
（七）通信費用更加便宜
由于4G通信不僅解決了與3G的兼容性問題，讓更多的現有通信用戶能輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端通信技術，因此，相對其他技術來說，4G通信部署起來就容易、迅速得多。同時在建設4G通信網絡系統時，通信運營商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運營成本。
三、4G移動通信的接入系統
4G移動通信接入系統的顯著特點是，智能化多模式終端（multi-modeterminal）基于公共平臺，通過各種接技術，在各種網絡系統（平臺）之間實現無縫連接和協作。在4G移動通信中，各種專門的接入系統都基于一個公共平臺，相互協作，以最優化的方式工作，來滿足不同用戶的通信需求。當多模式終端接入系統時，網絡會自適應分配頻帶、給出最優化路由，以達到最佳通信效果。目前，4G移動通信的主要接入技術有：無線蜂窩移動通信系統（例如2G、3G）；無繩系統（如DECT）；短距離連接系統（如藍牙）；WLAN系統；固定無線接入系統；衛星系統；平流層通信（STS）；廣播電視接入系統（如DAB、DVB-T、CATV）。隨著技術發展和市場需求變化，新的接入技術將不斷出現。
不同類型的接入技術針對不同業務而設計，因此，我們根據接入技術的適用領域、移動小區半徑和工作環境，對接入技術進行分層。
分配層：主要由平流層通信、衛星通信和廣播電視通信組成，服務范圍覆蓋面積大。
蜂窩層：主要由2G、3G通信系統組成，服務范圍覆蓋面積較大。
熱點小區層：主要由WLAN網絡組成，服務范圍集中在校園、社區、會議中心等，移動通信能力很有限。
個人網絡層：主要應用于家庭、辦公室等場所，服務范圍覆蓋面積很小。移動通信能力有限，但可通過網絡接入系統連接其他網絡層。
固定網絡層：主要指雙絞線、同軸電纜、光纖組成的固定通信系統。
網絡接入系統在整個移動網絡中處于十分重要的位置。未來的接入系統將主要在以下三個方面進行技術革新和突破：為最大限度開發利用有限的頻率資源，在接入系統的物理層，優化調制、信道編碼和信號傳輸技術，提高信號處理算法、信號檢測和數據壓縮技術，并在頻譜共享和新型天線方面做進一步研究。為提高網絡性能，在接入系統的高層協議方面，研究網絡自我優化和自動重構技術，動態頻譜分配和資源分配技術，網絡管理和不同接入系統間協作。提高和擴展IP技術在移動網絡中的應用；加強軟件無線電技術；優化無線電傳輸技術，如支持實時和非實時業務、無縫連接和網絡安全。
四、4G移動通信系統中的關鍵技術
（一）定位技術
定位是指移動終端位置的測量方法和計算方法。它主要分為基于移動終端定位、基于移動網絡定位或者混合定位三種方式。在4G移動通信系統中，移動終端可能在不同系統（平臺）間進行移動通信。因此，對移動終端的定位和跟蹤，是實現移動終端在不同系統（平臺）間無縫連接和系統中高速率和高質量的移動通信的前提和保障。
（二）切換技術
切換技術適用于移動終端在不同移動小區之間、不同頻率之間通信或者信號降低信道選擇等情況。切換技術是未來移動終端在眾多通信系統、移動小區之間建立可靠移動通信的基礎和重要技術。它主要有軟切換和硬切換。在4G通信系統中，切換技術的適用范圍更為廣泛，并朝著軟切換和硬切換相結合的方向發展。
（三）軟件無線電技術
在4G移動通信系統中，軟件將會變得非常繁雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技術，將其作為從第二代移動通信通向第三代和第四代移動通信的橋梁。軟件無線電技術能夠將模擬信號的數字化過程盡可能地接近天線，即將A/D和D/A轉換器盡可能地靠近RF前端，利用DSP進行信道分離、調制解調和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺，在平臺上運行各種軟件系統，以實現多通路、多層次和多模式的無線通信。因此，應用軟件無線電技術，一個移動終端，就可以實現在不同系統和平臺之間，暢通無阻的使用。目前比較成熟的軟件無線電技術有參數控制軟件無線電系統。
（四）智能天線技術
智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，能滿足數據中心、移動IP網絡的性能要求。智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號，這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。
（五）交互干擾抑制和多用戶識別
待開發的交互干擾抑制和多用戶識別技術應成為4G的組成部分，它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動電話系統，消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾，確保接收機的高質量接收信號。這種組合將滿足更大用戶容量的需求，還能增加覆蓋范圍。交互干擾抑制和多用戶識別兩種技術的組合將大大減少網絡基礎設施的部署，確保業務質量的改善。
（六）新的調制和信號傳輸技術
在高頻段進行高速移動通信，將面臨嚴重的選頻衰落（frequency-selectivefading）。為提高信號性能，研究和發展智能調制和解調技術，來有效抑制這種衰落。例如正交頻分復用技術（OFDM）、自適應均衡器等。另一方面，采用TPC、Rake擴頻接收、跳頻、FEC（如AQR和Turbo編碼）等技術，來獲取更好的信號能量噪聲比。
五、OFDM技術在4G中的應用
若以技術層面來看，第三代移動通信系統主要是以CDMA為核心技術，第四代移動通信系統技術則以正交頻分復用（OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer，OFDM）最受矚目，特別是有不少專家學者針對OFDM技術在移動通信技術上的應用，提出相關的理論基礎。例如無線區域環路（WLL）、數字音訊廣播（DAB）等，都將在未來采用OFDM技術，而第四代移動通信系統則計劃以OFDM為核心技術，提供增值服務。
在時代交替之際，舊有系統之整合與升級是產業關心的話題，目前大家談的是GSM如何升級到第三代移動通信系統；而未來則是CDMA如何與OFDM技術相結合?？梢灶A計，CDMA絕對不會在第四代移動通信系統中消失，而是成為其應用技術的一部份，或許未來也會有新的整合技術如OFDM/CDMA產生，前文所提到的數字音訊廣播，其實它真正運用的技術是OFDM/FDMA的整合技術，同樣是利用兩種技術的結合。因此未來以OFDM為核心技術的第四代移動通信系統，也將會結合兩項技術的優點，一部份將是以CDMA的延伸技術。
六、結束語
對于現在的人來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認為第四代無線通信網絡系統是人類有史以來最復雜的技術系統。總的來說，要順利、全面地實施4G通信，還將可能遇到一些困難。
首先，人們對未來的4G通信的需求是它的通信傳輸速度將會得到極大提升，從理論上說最高可達到100Mbit/s，但手機的速度將受到通信系統容量的限制。據有關行家分析，4G手機將很難達到其理論速度。
其次，4G的發展還將面臨極大的市場壓力。有專家預測，在10年以后，2G的多媒體服務將進入第三個發展階段，此時覆蓋全球的3G網絡已經基本建成，全球25%以上的人口使用3G，到那時，整個行業正在消化吸收第三代技術，對于4G技術的接受還需要一個逐步過渡的過程。
因此，在建設4G通信網絡系統時，通信運營商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上，采用逐步引入的方法，使移動通信從3G逐步向4G過渡。
參考文獻：
引言
移動通信技術飛速發展，已經歷了3個主要發展階段。每一代的發展都是技術的突破和觀念的創新。第一代起源于20世紀80年代，主要采用模擬和頻分多址(FDMA)技術。第二代(2G)起源于90年代初期，主要采用時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)技術。論文百事通第三代移動通信系統(3G)可以提供更寬的頻帶，不僅傳輸話音，還能傳輸高速數據，從而提供快捷方便的無線應用。但是第三代移動通信系統仍是基于地面標準不一的區域性通信系統，盡管其傳輸速率可高達2Mb/s，仍無法滿足多媒體通信的要求，因此第四代移動通信系統(4G)的研究勢在必行。
一、4G的定義及其技術要求
第四代移動通信技術可稱為廣帶(Broadband)接入和分布網絡，具有非對稱超過2Mb/s的數據傳輸能力，對全速移動用戶能提供150Mb/s的高質量影像服務，將首次實現三維圖像的高質量傳輸。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網、移動廣帶系統和互操作的廣播網絡(基于地面和衛星系統)，集成不同模式的無線通信，移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。其廣帶無線局域網(WLAN)能與B-ISDN和ATM兼容，實現廣帶多媒體通信，形成綜合廣帶通信網(IBCN)，他還能提供信息之外的定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能。其主要技術要求是：
(1)通信速度提高，數據率超過UMTS，上網速率從2Mb/s提高到100Mb/s。
(2)以移動數據為主面向Internet大范圍覆蓋高速移動通信網絡，改變了以傳統移動電話業務為主設計移動通信網絡的設計觀念。
(3)采用多天線或分布天線的系統結構及終端形式，支持手機互助功能，采用可穿戴無線電，可下載無線電等新技術。
(4)發射功率比現有移動通信系統降低10～100倍，能夠較好地解決電磁干擾問題。
(5)支持更為豐富的移動通信業務，包括高分辨率實時圖像業務、會議電視虛擬現實業務。
二、4G的關鍵技術
1.OFDM(正交頻分復用)
OFDM技術實際上是MCM(Multi-CarrierModulation，多載波調制)的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ICI)。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。由于OFDM技術由于具備上述特點，是對高速數據傳輸的一種潛在的解決方案，因此被公認為4G的核心技術之一。
2.軟件無線電
軟件無線電（SoftwareDefinedRadio，簡稱SDR），就是采用數字信號處理技術，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等。即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協議部分全部由軟件編程來完成。其核心是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的“數字/模擬”轉換器，盡早地完成信號的數字化，從而使得無線電臺的功能盡可能地用軟件來定義和實現。軟件無線電是一種基于數字信號處理(DSP)芯片以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結構。
3.智能天線
智能天線是波束間沒有切換的多波束或自適應陣列天線。多波束天線在一個扇區中使用多個固定波束，而在自適應陣列中，多個天線的接收信號被加權并且合成在一起使信噪比達到最大。與固定波束天線相比，天線陣列的優點是除了提供高的天線增益外，還能提供相應倍數的分集增益。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，其基本工作原理是根據信號來波的方向自適應地調整方向圖，跟蹤強信號，減少或抵消干擾信號。智能天線的核心是智能算法，而算法決定電路實現的復雜程度和瞬時響應速率，因此需要選擇較好算法實現波束的智能控制。
4.IPv6協議
4G通信系統選擇了采用基于IP的全分組的方式傳送數據流，因此IPv6技術將成為下一代網絡的核心協議。
（1）巨大的地址空間。在一段可預見的時期內，它能夠為所有可以想像出的網絡設備提供一個全球惟一的地址。
（2）自動控制。IPv6還有另一個基本特性就是它支持無狀態和有狀態兩種地址自動配置的方式。無狀態地址自動配置方式是獲得地址的關鍵。在這種方式下，需要配置地址的節點使用一種鄰居發現機制獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后，它使用另一種即插即用的機制，在沒有任何人工干預的情況下，獲得一個全球惟一的路由地址。
（3）服務質量。服務質量（QoS）包含幾個方面的內容。從協議的角度看，IPv6與目前的IPv4提供相同的QoS，但是IPv6的優點體現在能提供不同的服務。IPv6報頭中新增加的字段“流標志”，有了這個20位長的字段，在傳輸過程中，中國的各節點就可以識別和分開處理任何IP地址流。
（4)移動性。移動IPv6（MIPv6）在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。每個移動設備設有一個固定的家鄉地址（homeaddress），這個地址與設備當前接入互聯網的位置無關。當設備在家鄉以外的地方使用時，通過一個轉交地址(care-ofaddress）來提供移動節點當前的位置信息。移動設備每次改變位置，都要將它的轉交地址告訴給家鄉地址和它所對應的通信節點。
三、結束語
由于4G與1～3G相比具有通信速度更快，網絡頻譜更寬，通信更加靈活，智能性能更高，兼容性能更平滑等優點，4G將成為行業關注的焦點。相信不久的將來4G將一統移動通信的天下，產生巨大的社會效益和經濟效益。
2移動中繼系統中的關鍵技術
2.1信道建模與估計對于移動中繼來說，由于其移動的特點，而且可能是高速移動，因此研究的首要問題是移動中繼的信道建模問題，主要包括回程鏈路和接入鏈路的建模。不同鏈路的信道模型與各網絡節點采用的天線數目、中繼的轉發模式和中繼的運動模型密切相關，信道建模的準確度會極大地影響系統性能。如文獻［9］分析了不準確的路徑損耗模型對移動中繼系統性能的影響。此外，基站到移動中繼的信道會隨著車輛的運動而急劇變化，同時車輛的運動會引起多普勒頻移問題，因此在實際的移動中繼系統中采用合適的信道預測和估計方法也是非常必要的。如文獻提出了一種采用在車輛頂部使用預測性天線的信道預測和估計方法，從而較好地解決了移動中繼的信道估計問題。
2.2中繼選擇在實際的移動中繼系統中，可能會存在多個移動中繼?，F有研究表明，根據信道狀態信息選擇一個最好的中繼進行協作，可以較低的復雜度獲得滿分集增益。因此，機會中繼選擇技術是移動中繼系統中的關鍵技術。信令開銷是中繼選擇算法的首要考慮因素。對于快速移動的用戶，基于信噪比的方案會產生大量的信令開銷，而基于位置或距離的選擇方案在高速場景下開銷較小，因而適用性更強。上述方案都是基于單個參數的選擇，實際信噪比和時延等參數會同時影響中繼選擇，為此，文獻［13］提出了一種具有服務質量(QoS)保證的多參數聯合中繼選擇算法。由于信令開銷和系統復雜度與每個目標用戶的候選中繼的數量成正比，文獻［14］考慮了如何減少候選中繼的數量而不影響使用中繼帶來的系統性能增益。文中所提算法限制了每個目標用戶的數量從而減少了反饋開銷。文獻［15］提出了一種三步選擇算法。該算法在保持中繼增益的同時可以使中繼信令開銷維持在較低水平。雖然中繼選擇可以提高系統性能，但是不適宜的選擇會引起頻繁的中繼切換，從而影響系統的整體性能。文獻［16］從這個角度出發，提出了使中繼活動時間最長和中繼切換率最小的兩種中繼選擇算法。研究結果表明，與現有方案相比，所提方案在不降低系統吞吐量的情況下可以獲得較低的中繼切換率和較長的中繼活動時間。
2.3資源分配在中繼系統中進行功率和帶寬等資源的分配可以有效提高系統資源利用率和系統吞吐量，目前得到了廣泛的研究。(1)功率分配。最簡單的功率控制方法是開關算法。所謂開關功率控制算法就是給中繼分配一定功率或者不分配功率。該算法可以提高小區吞吐量和覆蓋范圍。文獻［17］根據不同的數據速率要求提出了一種最優的功率分配算法。該文獻考慮了中繼的移動性，建立了移動模型，使用所提出的最優功率分配方案可以提高數據速率。仿真結果表明，在一些實際的數據速率下該算法可以帶來3dB增益。文獻［18］提出了一種分布式的功率控制算法用以提高平均小區吞吐量。文章考慮了在多小區環境中，通過使用分布式移動中繼功率分配方案，與傳統的系統相比，平均小區吞吐量得到了改善。同時，也提升了小區邊緣吞吐量，因此對小區邊緣用戶來說，該方案有助于改善其用戶體驗，是一種較好的解決方案。(2)帶寬分配。對于不同的運營商分別安裝不同的中繼顯然并不是高效的，文獻［19］基于此提出了共享頻譜分配算法來解決此問題。該方案中不同運營商使用相同的移動中繼為某一區域內的用戶服務，并根據鏈路質量為不同運營商分配相應的帶寬，從而實現了無線資源的有效利用。借助于納什均衡理論，該方案可以將吞吐量提升近20%。文獻［20］以IEEE802.16j系統為研究對象，研究了子信道分配對系統性能的影響。文中提出了重疊子信道分配(OVSA)和正交子信道分配(ORSA)兩種方案。研究結果表明，所提方案的小區吞吐量高于不使用中繼情況下的吞吐量。文獻［21］則利用博弈論理論聯合考慮了動態服務選擇和帶寬分配的問題。為了獲得更好的服務質量，移動中繼執行基站選擇和傳輸模式的選擇，基站則為不同傳輸模式分配不同的帶寬。當移動中繼和基站的策略相互影響并且需要作出動態決定時，這將面臨著挑戰。為解決這個問題，該文提出了一個兩層的基于進化博弈和微分博弈的博弈結構。在下層，動態服務選擇可以建立為一個進化博弈模型;在上層，基站端的動態帶寬分配可以形成一個微分博弈模型，最后得到了一個閉環納什均衡。數值仿真結果表明了動態博弈帶寬分配策略的有效性，并且系統性能和覆蓋范圍的優勢得到了加強。
2.4小區切換在移動中繼系統中，由于中繼的移動性以及中繼一般為多個用戶同時服務等原因，如何設計中繼高速移動情況下的小區切換策略便成為了一個關鍵問題，文獻此進行了深入研究。在高速運動場景，大量用戶很可能需要進行頻繁的小區切換，因而如何保證較低的鏈路失敗率和較高的切換成功率，將直接影響用戶的通信服務質量和通信體驗。對于移動中繼系統的小區切換問題，現在比較好的一種方案是使用具有兩根分布式天線的移動中繼，即在車輛首尾分別裝有天線。移動中繼通過選擇具有較好接收信號質量的天線作為接收天線。當車輛進入重疊區域時，前置天線執行切換至目標基站，后置天線將和服務基站保持連接。當前置天線完成切換后，再由后置天線將工作頻率轉移至目標基站。如果切換失敗，后置天線將執行第二次切換。因此，這種切換方案使通信在切換過程中不會被中斷，實現了通信的無縫體驗，而且降低了切換失敗率，是一種簡單實用的方案。
2.5移動中繼的其他問題使用移動中繼來改善車輛用戶的服務質量和吞吐量的效果明顯，除了以上提到的關鍵問題外，仍然有其他的一些問題和挑戰需要解決。首先是移動中繼的移動性管理問題。這主要包括不同基站間移動中繼的切換和不同移動中繼間用戶的切換。但是，現有LTE系統中沒有針對移動中繼的移動性支持，因此有必要修改當前的系統結構用以提供有效、可靠的移動性管理。目前，為了支持移動性管理，是在當前的固定中繼架構上修改還是提出新的架構尚在討論中。其次，由于移動中繼的使用，干擾管理也是一個新的挑戰。中繼技術的優勢在理論上已獲得共識，但在實際部署中中繼節點的引入必然導致更加嚴重的干擾問題。盡管接入鏈路干擾較小，但對于回程鏈路來說，不同移動中繼間以及中繼與宏小區用戶間的干擾使問題變得復雜。預測性天線的使用將提高CSI的準確性，從而可以在回程鏈路中使用高級的干擾避免和干擾消除方案。
第一代的移動通信技術最早是在二十世紀八十年代左右出現的，它經歷了大概十幾年的發展時間，在上世紀九十年展結束。它的技術特點主要有以下幾個方面，它的智能化技術很差，業務量較小、沒有很好的通信技術、安全性不高、運行起來很慢而且沒有設定加密的功能。在這一代移動通信系統中，主要采用的是模擬傳輸技術，所以傳輸的效果很差，而且在傳輸中會被其他因素影響，抗干擾力很差。那個時期，人們的生活水平并不高，生活也不豐富。所以，只有一少部分人能夠使用這種移動通信設備，并沒有得到廣泛的使用。因此，人們并沒有十分關注這種通信技術的發展。
第二代移動通信技術的特征
第二代的移動通信系統即2G技術，最開始是從二十世紀九十年代初期出現的，這種技術的出現主要是為了彌補第一代移動通信系統中存在的缺陷，并且擴展相應的功能。第二代移動通信系統的主要內容是網絡應用邏輯更強，采用立即計費的方式，支持最佳路由，00/1800雙頻段，話語編解碼等是完全兼容的而且速率更強，頻率結構使用的是更高的加密技術，并且在這一代的通信技術中還應用了智能天線技術和雙頻段技術等。這樣就滿足了人們日益增長的需求，使業務數量持續的增長。移動通信技術所存在的GSM系統容量不足的缺陷，使GSM功能不斷地得到改善和增強，具備了初步支持多媒體業務的能力。雖然第二代移動通信技術，在發展的過程中不斷地得到較好的完善，但是2G的移動通信系統，隨著用戶和網絡規模的不斷擴大，頻率資源也己經適應不了，移動通信業務發展的需求，呈現供不應求的趨式，頻率資源也占有率也接近于枯竭，移動通信的語音質量，也不能達到用戶所要求的高質量的標準，對于數據通信速率太低，這個2G無法在真正意義上滿足移動多媒體業務的需求。
第三代移動通信技術
第三代移動通信系統技術，主要是在話音和數據通信速率等方面得到有效的改進，通信碼率能夠達到384kb/s，第三代移動通信系統，也就是通常所說的3G，是現階段正在全力開發的移動通信的系統，這一代移動通信的系統，已經具備了最基本智能特征，應用了智能信號處理技術，智能信號處理單元，多媒體數據通信和話音支持的技術，能夠提供跟前兩代產品相比，所不能提供的多種寬帶信息業務，第三代移動通信技術具備慢速圖像、高速數據、電視圖像等功能。傳輸速率也比前兩代，移動通信技術有高質量的提高，傳輸速率在用戶靜止時，移動通信速率最大為2Mbps，在用戶高速移動時，移動通信速率最大支持144Kbps，所占頻帶寬度為5MHz左右。但是，就目前的第三代3G移動通信系統，通信標準總共有三大類CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA，共同組成3G移動通信IMT2000的體系，它們彼此之間存在相互兼容的問題，這就意味著從根本上來說，當前已有的移動通信系統，并不是真正的個人通信和全球通信系統。再進一步地說，目前的3G移動通信系統的頻譜利用率還相當地低，并沒有充分地利用頻譜資源，達到普及和推廣3G移動通信的業務，留下了很大的發展智能移動通信技術的空間。根據移動通信市場發展的需要，和3G移動通信所存在的一些欠缺，目前國際上有不少國家，已經開始研究第四代移動通信系統。也就是我們將要面對的4G移動通信智能系統，這一代移動通信技術，將從根本上彌補前三代移動通信所存在的不足，成為移動通信系統又一個閃光的亮點，在不斷地研究和發展中，讓更多的用戶認識和接受。
隨著集群通信的發展和用戶的需求,集群通信也從原來的模擬集群向數字集群過渡。但這種過度并不是簡單的將原來的模擬話音轉換為數字話音和提供數據傳輸功能就可以稱為數字集群了。其實,綜觀國際上提出的數字集群來看,數字集群的標準都是圍繞著用戶的需求而發展起來和提出的。
2.數字集群移動通信網絡的運行
數字集群通信是繼手機、小靈通之后的第三大戰場,正在成為電信領域開發的新重點,運營商、設備商正在展開一場新的角逐。在設計中針對了專業無線用戶的需求,特別適合在政府和商業領域的專網使用。
2.1數字集群通信的標準
TETRA(陸地集群無線電)系統在指揮調度方面應用的比較多,可完成話音、電路數據、短數據消息、分組數據業務的通信及以上業務的直通模式,并可支持多種附加業務。在大區制條件下最大覆蓋半徑56公里。TETRA擴容可以逐步增加模塊化,適用于小、中、大型調度系統;設計組網靈活,既適應于專用調度網,也適應于共用調度網。TETRA話音編碼方式采用代數結構碼本激勵線性預測編碼,具有良好的話音質量,即使在強背景噪聲干擾下也可聽清,話音質量并不像調頻系統那樣隨場強減弱而降低。大量實驗證明,TETRA系統的話音質量比GSM系統好。因此,大量應用于應急、調度、指揮等專網應用系統。
iDEN(集成數字增強型網絡)系統是基于TDMA多址方式的調度通信/蜂窩雙工電話組合系統。它在傳統大區制調度通信基礎上,大量吸收數字蜂窩通信系統的優點,如采用雙模手機方式,增強了電話互聯功能;采用小區復用蜂窩結構,提高了網絡覆蓋能力。選用這種編碼是先進的,但技術公開性不好,價格較貴。但通話質量和保密性都較好。
2.2數字集群系統設備安全
設備是網絡的基礎,設備的安全是保障網絡安全的基礎,只有保證網絡的物理可靠性,才能保證網絡功能、信息的安全性,因此基礎設備的可靠性至關重要。
對于交換機,硬件上應實現關鍵部件的熱備份。軟件上,關鍵的用戶數據、配置數據應當及時、定期進行備份。對于基站系統要考慮其抗外界干擾的能力,如射頻干擾、雷擊、抗震性能等。基站系統的備用電源應根據基站覆蓋區的重要程度適當配備,以應變突發事件。系統主備用倒換能力是系統可靠性的一個重要指標,如倒換時間、倒換過程對正在進行的業務的影響等。完善的監控告警機制可大大提高網絡的可靠性,如系統部件可自我診斷和修復、系統可隔離故障模塊、及時產生告警信息。此外,調度臺、終端存儲了用戶的重要信息,這些設備由用戶控制,應由專人維護,以保證相關用戶信息不被外界竊取。
數字集群通信系統是一種特殊的專用通信系統,在應對突發事件時,對社會穩定和人民生命財產的安全起著及其重要的作用,因此數字集群通信系統的安全要求要大大高于公眾移動通信系統,所以數字集群通信系統運營者必須從各方面考慮如何增強系統的抗災變能力,如何使系統更安全可靠的傳遞信息。只有全面的重視數字集群通信系統的安全問題,才能使數字集群系統發揮其應有的作用。
3.未來數字集群通信技術發展方向
3.1高安全性
數字集群在基站與手機之間,信息完全依靠無線電波的傳輸,很容易被人們從空中攔截,在通話狀態、待機狀態都會泄密,即使關閉電臺,利用現代高科技,仍可遙控打開,繼續竊聽,從中截取、破壞、調換、假冒和盜用通信信息。
3.2高抗毀性
專業移動通信在使用過程可能遇到惡意破壞的人為因素或雨雪災害的自然因素等影響,導致網絡不能正常工作,因此,未來PPDT系統要求可靠、準確地提供業務,具有高的抗毀性和可用性。通常情況下,系統以集群方式工作;在遭遇危害的極端情況下,系統以故障弱化方式或直通方式工作,保證系統能滿足基本的集群業務需求。
3.3高環境適應性
專業移動通信由于它是用于全球的表層和空間,會遇到各種惡劣的氣候、地形和環境;因此,要求通信裝備必須能抗拒酷暑、嚴寒、狂風、暴雨等惡劣氣候條件;必須適應山岳、叢林、沙漠、河海、高空等三維空間的不同地形環境條件;既可車載船裝,又能背負手持,要經得起各種移動體的安裝機械條件;在嘈雜的噪聲環境,要具有背景噪聲濾除功能,使通話對方聽不見噪聲干擾,話音清晰;在高速行駛時,通信不能中斷,質量不能下降,可支持500km/h的高速運行。
4.結論
集群共網畢竟具有它自身的缺陷,那就是這些共網往往是調度功能要相對弱一些,即使是利用與專網相同的系統來組建的共網,也同樣會相對使得調度功能減弱。那些在公網基礎上發展起來的調度系統由于是在原來的系統協議和結構上增加了調度功能,由于原來的體制、協議和系統結構是以公網的電話業務為主而建立的,要想完全能夠符合專業用戶對專網的需求,應該講目前還是達不到的。
參考文獻:
[1]鄭祖輝.數字集群通信漫談[J].電子世界,2003,(12).
[2]潘娟.數字集群通信系統的安全保障[J].當代通信,2006,(13).
引言
集群通信系統在中國的發展走過了二十多年，從市場應用的角度看，二十多年足足是一個新的技術起步，成熟，甚至被取代的周期。近幾年來針對集群通信方面進行多個專題的討論，從模擬到數字，從共用專網到專用專網，從體制標準到技術創新，從企業研發到市場應用，從社會需求到應急聯動通信等，本論文擬對于數字集群移動通信網絡體制進行一些粗淺的探討。
一、集群通信網絡的概念
集群通信系統是共享資源、分擔費用、向用戶提供優良服務的多用途、高效能而又廉價的先進無線調度指揮系統。對于指揮調度功能要求較高的企、事業、工礦、油田、農場、公安、武警以及軍隊等部門都十分適用，集群通信采用單工或半雙工方式，要求接續時間小于500毫秒，具有調度級別控制等。同時對于集群通信還提出了傳輸集群、準傳輸集群和信息集群的定義。
隨著集群通信的發展和用戶的需求，集群通信也從原來的模擬集群向數字集群過渡。但這種過度并不是簡單的將原來的模擬話音轉換為數字話音和提供數據傳輸功能就可以稱為數字集群了。其實，綜觀國際上提出的數字集群來看，數字集群的標準都是圍繞著用戶的需求而發展起來和提出的。
二、數字集群移動通信網絡的運行
數字集群通信是繼手機、小靈通之后的第三大戰場，正在成為電信領域開發的新重點，運營商、設備商正在展開一場新的角逐。在設計中針對了專業無線用戶的需求，特別適合在政府和商業領域的專網使用。
2.1數字集群通信的標準
TETRA(陸地集群無線電)系統在指揮調度方面應用的比較多，可完成話音、電路數據、短數據消息、分組數據業務的通信及以上業務的直通模式，并可支持多種附加業務。在大區制條件下最大覆蓋半徑56公里。TETRA擴容可以逐步增加模塊化，適用于小、中、大型調度系統;設計組網靈活，既適應于專用調度網，也適應于共用調度網。TETRA話音編碼方式采用代數結構碼本激勵線性預測編碼，具有良好的話音質量，即使在強背景噪聲干擾下也可聽清，話音質量并不像調頻系統那樣隨場強減弱而降低。大量實驗證明，TETRA系統的話音質量比GSM系統好。因此，大量應用于應急、調度、指揮等專網應用系統。
iDEN(集成數字增強型網絡)系統是基于TDMA多址方式的調度通信/蜂窩雙工電話組合系統。它在傳統大區制調度通信基礎上，大量吸收數字蜂窩通信系統的優點，如采用雙模手機方式，增強了電話互聯功能;采用小區復用蜂窩結構，提高了網絡覆蓋能力。選用這種編碼是先進的，但技術公開性不好，價格較貴。但通話質量和保密性都較好。
2.2數字集群系統設備安全
設備是網絡的基礎，設備的安全是保障網絡安全的基礎，只有保證網絡的物理可靠性，才能保證網絡功能、信息的安全性，因此基礎設備的可靠性至關重要。
對于交換機，硬件上應實現關鍵部件的熱備份。軟件上，關鍵的用戶數據、配置數據應當及時、定期進行備份。對于基站系統要考慮其抗外界干擾的能力，如射頻干擾、雷擊、抗震性能等。基站系統的備用電源應根據基站覆蓋區的重要程度適當配備，以應變突發事件。系統主備用倒換能力是系統可靠性的一個重要指標，如倒換時間、倒換過程對正在進行的業務的影響等。完善的監控告警機制可大大提高網絡的可靠性，如系統部件可自我診斷和修復、系統可隔離故障模塊、及時產生告警信息。此外，調度臺、終端存儲了用戶的重要信息，這些設備由用戶控制，應由專人維護，以保證相關用戶信息不被外界竊取。數字集群通信系統是一種特殊的專用通信系統，在應對突發事件時，對社會穩定和人民生命財產的安全起著及其重要的作用，因此數字集群通信系統的安全要求要大大高于公眾移動通信系統，所以數字集群通信系統運營者必須從各方面考慮如何增強系統的抗災變能力，如何使系統更安全可靠的傳遞信息。只有全面的重視數字集群通信系統的安全問題，才能使數字集群系統發揮其應有的作用。
三、未來數字集群通信技術發展方向
3.1高安全性
數字集群在基站與手機之間，信息完全依靠無線電波的傳輸，很容易被人們從空中攔截，在通話狀態、待機狀態都會泄密，即使關閉電臺，利用現代高科技，仍可遙控打開，繼續竊聽，從中截取、破壞、調換、假冒和盜用通信信息。
3.2高抗毀性
專業移動通信在使用過程可能遇到惡意破壞的人為因素或雨雪災害的自然因素等影響，導致網絡不能正常工作，因此，未來PPDT系統要求可靠、準確地提供業務，具有高的抗毀性和可用性。通常情況下，系統以集群方式工作;在遭遇危害的極端情況下，系統以故障弱化方式或直通方式工作，保證系統能滿足基本的集群業務需求。
3.3高環境適應性
專業移動通信由于它是用于全球的表層和空間，會遇到各種惡劣的氣候、地形和環境;因此，要求通信裝備必須能抗拒酷暑、嚴寒、狂風、暴雨等惡劣氣候條件;必須適應山岳、叢林、沙漠、河海、高空等三維空間的不同地形環境條件;既可車載船裝，又能背負手持，要經得起各種移動體的安裝機械條件;在嘈雜的噪聲環境，要具有背景噪聲濾除功能，使通話對方聽不見噪聲干擾，話音清晰;在高速行駛時，通信不能中斷，質量不能下降，可支持500km/h的高速運行。
四、結論
集群共網畢竟具有它自身的缺陷，那就是這些共網往往是調度功能要相對弱一些，即使是利用與專網相同的系統來組建的共網，也同樣會相對使得調度功能減弱。那些在公網基礎上發展起來的調度系統由于是在原來的系統協議和結構上增加了調度功能，由于原來的體制、協議和系統結構是以公網的電話業務為主而建立的，要想完全能夠符合專業用戶對專網的需求，應該講目前還是達不到的。
參考文獻:
