第四代移动通信（4G）的发展和前景--（最终版）

1、中国地质大学(武汉)毕业论文(设计)原创性声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 摘 要随着3G标准格局的基本形成,国际电联(ITU)开始研究和展望第4代(4G)移动通信,以提供更有效的多种业务。它能达到更快的数据传输速率,提供优质多样而价格低廉的服务。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研究已

2、全面展开。目前世界发达国家都在积极进行第四代移动通信技术规格的研究制定工作。通过从4G移动通信系统的产生背景以及特点引入，本文简要的分析了第三代移动系统存在的不足,提出了第四代移动通信系统的概念并详细的介绍了4G的定义。对第四代移动通信系统的起源、发展、特点,及世界上一些主要国家的研究进展作了介绍,并讨论了第四代移动通信系统可能涉及的几种关键技术:OFDM、软件无线电以及智能天线技术。同时介绍了移动通信的发展状况、第4代移动通信的特点,分析了实现未来第4代移动通信系统所面临的问题。关键词: 4G移动通信系统 网络结构 关键技术 软件无线电 无线接入ABSTRACTAlong with the

3、basic formation of 3G standard structure and form,the ITU (international electricity union) begins to study and view the fourth generation mobile communication (4G) for providing more effectively various business. 4G wireless technology can offer higher data transmission rates,various high-quality a

4、nd cheaper services. While the third generation mobile communication system is applied,the study of the fourth generation mobile communication has begun. At present,the developed country in the world throw themselves into the research and establishment of the standard for 4G mobile communication tec

5、hnology. Starting with the background of the fourth generation mobile communication system and its characteristic, this paper briefly analyzed some shortages exist in the third generation mobile communication system,brought forward the concept of the fourth generation mobile communication and introd

6、uced the definition. The origin,characteristics,and development of the fourth generation mobile communication in some countries are introduced in this paper. The related key techniques such as OFDM,Software Defined Radio,Smart Antenna. Simultaneously introduces the development status of mobile commu

7、nication and the characteristic of the fourth generation mobile communication, then analyzes the problem of the future fourth mobile communication system.Key words: 4G mobile communication system network frame key techniques software radio wireless access目 录1绪论11.1移动通信系统的发展历程11.2国内外第四代移动通信(4G)研究的背景2

8、1.2.1第四代移动通信系统产生的背景21.2.2世界关注移动通信22第四代移动通信系统的目标和主要特征52.1第四代通信系统与第三代通信系统的区别52.1.1第四代通信系统的概述52.1.2 4G与第三代通信系统相比的优点52.2第四代移动通信系统的目标62.3第四代移动通信系统的具体特点63第四代通信技术的关键技术83.1 调制技术与信号传输83.2 软件无线电83.3 智能天线（SA）93.4 网络结构与协议104.第四代移动通信系统的发展前景114.1第四代移动通信系统面临的问题114.2第四代移动通信系统的展望115.结束语13致 谢14参考文献15IV1绪论1.1移动通信系统的发展

9、历程第一代移动通信技术(1G)，主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信有多种制式，我国主要采用的是TACS。第一代移动通信有很多不足之处，比如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游等。第二代移动通信技术(2G)，主要采用的是数字的时分多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术。全球主要有GSM和CDMA两种体制。GSM技术标准是欧洲提出的，目前全球绝大多数国家使用这一标准。我国移动通信也主要是GSM体制，比如中国移动的135到139手

10、机，中国联通的130到132都是GSM手机。目前使用GSM的用户国占内市场的97。CDMA是美国高通公司提出的标准，目前在美国、韩国等国家使用。联通公司今年开始大规模发展。主要业务是语音，其主特性是提供数字化的话音业务及低速数据业务。它克服了模拟移动通信系统的弱点，话音质量、保密性能得到大的提高，并可进行省内、省际自动漫游。第二代移动通信替代第一代移动通信系统完成模拟技术向数字技术的转变，但由于第二代采用不同的制式，移动通信标准不统一，用户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游，因而无法进行全球漫游，由于第二代数字移动通信系统带宽有限，限制了数据业务的应用，也无法实现高速率的业务如移动的多媒体业务

11、。第三代移动通信技术(3G)，与从前以模拟技术为代表的第一代和目前正在使用的第二代移动通信技术相比，3G将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达5MHz以上。目前全球有三大标准，分别是欧洲提出的WCDMA、美国提出的CDMA2000和我国提出的TDSCDMA。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入Internet，能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另个主要特点。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率。提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连

12、接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。虽然第三代移动通信可以比现有传输率快上千倍，但是未来仍无法满足多媒体的通信需求。第四代移动通信系统的提供便是希望能满足提供更大的频宽需求，满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖、质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。1.2国内外第四代移动通信(4G)研究的背景1.2.1第四代移动通信系统产生的背景随着人们的生活空间、活动空间和参与领域在不断地扩大，对手机的功能要求，已不仅仅是对话和通信，还有许许多多其他方面的功能。要实现这些功能，就必须要有新型的通信技术来做保证，在这种情况下各种新兴的通信技术就应运而生了，

13、但是，因为各个通信商家的利益得不到很好的协调，这些新兴的通信技术如今被分化成了三大阵营。然而，统一的呼声在业界仍然留存，希望在未来能够统一。这种趋势迫使人们考虑新一代的系统，它能在所有的环境和各种移动状态中传送无线多媒体服务，满足用户服务质量(QoS)的要求。目前相互兼容的第四代移动通信标准（亦称为后三代移动通信标准）正在业界萌动。从移动通信系统数据传输速率的比较来看，第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数字式移动通信系统传输速率也只有9.6kbit/s，最高可达32kbit/s，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbit/s；预计，第四代移动通信系统可以达到10Mbit/s至2

14、0Mbit/s。虽然第三代移动通信可以比现有传输速率快上千倍，但是未来仍无法满足多媒体的通信需求，第四代移动通信系统的提出便是希望能满足更大的频宽需求。1.2.2世界关注移动通信目前，关于第四代移动通信的研究已经在全球展开。第四代移动通信系统将是一种全 IP的网络结构，改变了以传统移动电话业务为主设计移动通信网络的设计观念1。世界发达国家都正在积极进行4G技术规格的研究制定，以期在全球4G规格制定中享有发言权。4G的各项运行标准将由国际电信联盟（ITU）电信标准局决定。新一代无线通信技术在美国及日本等发达国家已经进入密集的研发和市场化阶段。新的研究包括网络结构、用户切换和漫游等移动环境下的系统

15、实现方案，从而实现用户的大范围移动，这种技术路线是当前国际上设计移动通信系统的主要思路。阿尔卡特、爱立信、诺基亚和西门子已共同建立了旨在推动4G技术开发的世界无线研究论坛。美国AT&T公司已在实验室中研究移动通信技术，其研究目的是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问因特网的速率，这项技术约需五年才能发布。AT&T已推出了4G Access网络，它能配合目前的EDGE技术进行上传，并利用宽带OFDM技术进行下载。目前AT&T的4G Access网络升级分为两个阶段，第一阶段是移动电话基地台的软件构建，第二阶段则估计在两年后进行智能型天线的硬件构建。北电网络则努力使IP的4G网络传输速度达到20Mb

16、ps，因此必须进Software Radio、宽带接收器、新型功率放大器等相关行动技术的开发。日本的DoCoMo移动通信公司也已在日本进行移动通信的研究，力图成为移动通信领头羊。为了能够抢占未来移动电话技术的先机，日本邮电部已向日本电气通信技术审议会提交制定（4G）移动电话规格的提案。日本电气通信技术审议会负责审核4G技术的相关规格，决定其使用频率、系统技术、开发日程等。日本电气通信技术审议会估计，20012010年日本3G市场规模将达到42兆日元，仅2010年的营收就将达到9300亿日元，而4G移动电话的市场潜力更远胜于3G。日本和韩国在IMT-2000之后的移动通信领域也进行合作，两国将共

17、同建立因特网网络、例行两国之间的有线无线通讯结合环境，并进行超高速卫星通信实验。韩国政府将斥资1350亿韩元，用于4G通信系统的开发。这些资金将主要用于高速信息包传输技术、固定无线通讯设备以及移动软件开发和下一代网络工艺上。为推进4G移动通信服务系统研发进程，政府成立一个科研开发小组，专门负责该项目的实施。韩国政府已与移动通信设备公司及服务公司合资成立了下一代移动通信技术开发协会，着手进行4G等未来移动通信服务技术的开始研究。下一代移动通信技术开发协会还将聚集产、学、研的通讯专家，成立未来移动通信规划委员会，负责推动4G规划、3G服务及系统改进、针对无线网络专用通讯的TDD（Time Divi

18、sion Duplex）方案设计和高速数据通讯（Hight Data Rate）等领域的研究。三星电子的SERI研究中心也开始进行4G移动通信技术的开发工作。我国在4G领域也取得得大成果。汉网公司研制出的汉网“宽带无线IP通信系统”用了4G技术和IP网络技术，以汉有的包分多址（PDMA）接入技术为核心，上下行数据速率采用不对称设计，可为无线用户提供高达近2Mbps的高速无线互联网业务，同时提供高速率的文字、图像、视频、话音等不同类型数据业务。可实现手机、PDA、PC之间的自由通信和组播、多点通信等扩展业务。移动通信设备“智能化”程度极高，移动通信面向个人、正反馈良好循环发展的特性，决定其市场潜

19、力仍非常巨大。移动通信与互联网的结合，给移动通信与互联网的发展都将注入更大的活力。随着互联网高速发展，移动通信系统将会得到更快的发展。据预测，这种以宽带、接入因特网、具有多种综合功能移动通信技术在2011年将成为移动通信市场主流技术。21世纪我国移动通信还有一个巨大的发展空间同，这为我国移动通信的发展提供了前所未有的机遇，同时也带来了严峻的挑战。为此，我们有必要在大力开发第三代移动通信技术系统的同时，提前作好准备，积极参与ITU关于移动通信标准建议的研究，掌握世界移动通信技术的研究动向和最新成果，加强国际合作，关注并积极进行移动通信技术的研究与开发工作，把移动通信的研发与建立我国移动通信产业结

20、合起来，加快我国移动通信产业的发展，使我国的移动通信产业在国内外拥有强大的市场。2第四代移动通信系统的目标和主要特征2.1第四代通信系统与第三代通信系统的区别2.1.1第四代通信系统的概述4G并不是一个明确的定义，在人们的构想中，4G是集3G与WLAN于一体的，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的

21、服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。2.1.2 4G与第三代通信系统相比的优点4G通信是一个比3G通信更完美的新无线世界，它可创造出许多消费者难以想象的应用。3G技术发展至今仍不很成熟。目前，3G还缺乏全球统一标准，即使在美国，也存在三种互不兼容的规范。3G所运用的语音交换架构仍承袭了2G的电路交换，而不是完全IP形式，由于受到多用户干扰，难以达到很高的通信速率，它的数据传输率只相当于普通拨号接入水平，更赶不上DSL2。4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是移动电话数据传输速率的1万倍，也

22、是3G移动电话速率的50倍。4G手机可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。此外，4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。还有，4G有望集成不同模式的无线通信从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。 4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信会是一种超高速无线

23、网络，一种不需要电缆的信息超级高速网络，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。 与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。随着技术的发展与应用，现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度的高速化的确是一个很大优点，它的最大数据传输速率达到100Mbit/s，简直是不可思议的事情。另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少，未来的4G通信费用也要比3G通信费用低。 如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话，那么未来的4G通信却给了人们真正的沟通自由，并彻底改变人们的生活方式甚至社会形态。2.2第四代移动通信系统的目标a

24、)与已有的数字移动通信系统相比，4G系统应具有更高的数据速率和传输质量。更好的业务质量（QoS）更高的频谱利用率,更高的安全性,智能性和灵活性;b) 可以容纳更多的用户,应能支持包括非对称性业务在内的多种业务;c) 4G系统应体现移动与无线接入网和IP网络不断融合的发展趋势,将在不同的固定和无线平台以及跨越不同频带的网络运行中提供无线服务;d) 能实现全球范围内多个移动网络和无线网络间的无缝漫游,包括网络无缝,终端无缝和内容无缝;e) 将是多功能集成的宽带移动通信系统，不仅联系人与人，更将联系人与机器、环境，人们将能够随时随地的接入需要的多媒体信息，并可远端控制其他设备。2.3第四代移动通信系

25、统的具体特点(1)高速率。对于大范围高速移动用户(250km/h)，数据速率为2Mb/s;对于中速移动用户(60km/h)，数据速率为20Mb/s;对于低速移动用户(室内或步行者)，数据速率为100Mb/s。(2)以数字宽带技术为主。在4G移动通信系统中，信号以毫米波为主要传输波段，蜂窝小区也会相应小很多，很大程度上提高用户容量，但同时也会引起系列技术上的难题。(3)良好的兼容性。4G移动通信系统实现全球统一的标准，让所有移动通信运营商的用户享受共同的4G服务，真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。(4)较强的灵活性。4G移动通信系统采用智能技术使其能自适应地进行资源分配，能对通信过程

26、中不断变化的业务流大小进行相应处理而满足通信要求，采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常发送与接收，有很强的智能性、适应性和灵活性。(5)多类型用户共存。4G移动通信系统能根据动态的网络和变化的信道条件进行自适应处理，使低速与高速的用户以及各种各样的用户设备能够共存与互通，从而满足系统多类型用户的需求。(6)多种业务的融合。4G移动通信系统支持更丰富的移动业务，包括高清晰度图像业务、会议电视、虚拟现实业务等，使用户在任何地方都可以获得任何所需的信息服务。将个人通信、信息系统、广播和娱乐等行业结合成一个整体，更加安全、方便地向用户提供更广泛的服务与应用。(7)先进的技术应

27、用。4G移动通信系统以几项突破性技术为基础，如：OFDM多址接入方式、智能天线和空时编码技术、无线链路增强技术、软件无线电技术、高效的调制解调技术、高性能的收发信机和多用户检测技术等。(8)高度自组织、自适应的网络。4G移动通信系统是一个完全自治、自适应的网络，拥有对结构的自我管理能力，以满足用户在业务和容量方面不断变化的需求。(9)随时随地的移动接入。4G利用无线接入技术，提供话音、高速信息业务、广播及娱乐等多媒体业务接入方式，用户可随时随地接入系统。(10)通信费用更加便宜,4G通信能解决与3G的兼容性问题，让更多的现有通信用户轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端通信技术，相对

28、其他技术来说，4G通信部署起来就容易、迅速得多。3第四代通信技术的关键技术3.1 调制技术与信号传输在高频段高速移动传输会产生严重的频率选择性衰落，实现调制，解调的鲁棒性可以克服这种频率选择性衰落，并且新的调制技术如多载波正交频分复用调制技术以及单载波带自适应均衡技术都将提供很高的频谱效率。另外，电池功率的限制也必须突破。4G系统将采用这些调制方式以保证频谱利用率和延长用户终端电池的寿命。此外，高性能正向纠错（FEC）编码，如Turbo编码技术、自动重发请求（ARQ）和分集接收技术也是建立高速大容量网络的重要因素。若从技术层面来看，第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，而第四代移动通信

29、系统技术则以OFDM（正交频分复用）最受瞩目，OFDM技术实际上是MCM(Multi-Carrier Modulation，多载波调制)的一种。其主要思想是：采用并行传输技术将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ICI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易3。OFDM技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落或窄带干扰。在OFD

30、M系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率4。3.2 软件无线电软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统的一种具有开放式结构的新技术。通过下载不同的软件程序，在硬件平台上可以实现不同的功能，用以实现在不同的系统中利用单一的终端进行漫游，它是解决移动终端在不同系统中工作的关键技术。软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器 ,并尽可能多地用软件来定义无线功能，各种功能和信号处理都尽可能用软件实现 ,其软件系统包括各类无线信

31、令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件等。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件（DSPH）、现场可编程器件（FPGA）、数字信号处理（DSP）等。目前，软件无线电技术虽然基本上实现了其基本功能：硬件数字化、软件可编程化、设备可重复配置性，但是其传统的流水线式结构严重影响了设备可配置功能和设备的可扩展性。1999年，美国麻省理工学院V.Bose等人在Spectrum Ware项目支持下提出了网络式结构的虚拟无线电概念。这个项目致力于建立一个充分利用工作站提供的资源和网络优势的理想无线电结构，人们称它为虚拟无线电，这将是软件无线电的发展方向。国内，“8

32、63”中的软件无线电项目，也提出了类似的一种基于交换的硬件平台结构，它与1997年J.Mitola提出的基于交换的硬件平台结构完全类似。3.3 智能天线（SA）智能天线原名自适应天线阵列（AAA，Adaptive Antenna Array），最初应用于雷达、声纳等军事方面，主要用来完成空间滤波和定位，大家熟悉的相控阵雷达就是一种较简单的自适应天线阵。移动通信研究者给应用于移动通信的自适应天线阵起了一个较吸引人的名字智能天线5。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，被认为是未来移动通信的关键技术。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，这种技

33、术既能改善信号质量又能增加传输容量，其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的接收和发射，同时，通过基带数字信号处理器，对各个天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形。目前，智能天线的工作方式主要有两种：全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优，但相对而言各种算法均存在所需数据量、计算量大，信道模型简单，收敛速度较慢，在某些情况下甚至可能出现错误收敛等缺点，实际信道条件下当干扰较多、多径严重，特别是信道快速时变时，很难对某一用户进行实时跟踪6。正是在这一背景下，基于预多波束的切换波束工作方式被提出。此时全空

34、域（各种可能的入射角）被一些预先计算好的波束分割覆盖，各组权值对应的波束有不同的主瓣指向，相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠，接收时的主要任务是挑选一个（也有可能是几个，但需合并后再输出）作为工作模式，与自适应方式相比它显然更容易实现，实际上我们可将其看作是介于扇形天线与全自适应天线间的一种技术，也是未来智能天线技术发展的方向。3.4 网络结构与协议4G系统网络体系结构包括了适用于IP分组传输的空中接口、位置寄存、基站网络配置、无线QoS控制、网络配置和集成式3G-WLAN无缝业务控制等功能模块。为了解决城区密集业务，频率复用是关键，而且用微蜂窝实现无缝覆盖要比热点覆盖策略好，因为前者可以避免地

35、理位置上的业务集中7。在处理多媒体业务时，智能无线资源管理是关键技术，无线系统资源（频率和发射功率）是有限的且易受阻塞的困扰，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。由4G系统支持的应用业务将依据业务的特点进行分类，无线QoS资源控制方式要既能支持实时性应用，也能支持非实时性应用。无线资源管理者首先检查可用资源、前/后向链路质量、应用类别以及QoS业务用户级别，然后再指配适当的前/后向链路速率和发射功率8。4G系统中基于IP技术的网络结构可以处理IP包，方便地提供全向功能，关键是选路/切换和鉴权策略。除此之外，另一项技术就是网络化。在第四代移动通信系统中，传统的

36、电路交换和现行的分组交换网络将会被IP分组交换网络所取代，而射频(RF)、线性放大器与信道的控制均是相当重要的组件。至于其硬件上如何实现第四代网络架构，则是以OFDM技术为核心来发展硬件架构9。若从架构上来看，目前第一、第二、第三代移动通信基础架构均是交换层架构，而第四代不仅要考虑到交换层级技术，还必须涵盖不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技术为主的网络架构。3G采用CDMA技术，而4G采用OFDM技术 OFDM可以提高频谱利用率，能够克服CDMA在支持高速率数据传输时信号间干扰增大的问题10。在软件无线电方面，4G需要对3G中的软件无线电技术进行进一步的升级，以满足4G中无线接

37、入多样化的要求。在智能天线的应用方面，4G需要提高智能天线的处理速度和效率，对相关的软件和算法加以升级，增加一些接口协议。在功率控制方面，4G比3G要求更加严格，其目的是为了满足高速通信的要求。在3G中，采用切换技术来减少对其它小区的干扰，提高话音质量；在4G中，切换技术的应用更加广阔，并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。在新技术的应用方面， 4G系统使用超链接和特定无线网络技术、动态自适应网络技术、智能频谱动态分配技术等新技术11。4.第四代移动通信系统的发展前景4.1第四代移动通信系统面临的问题要使第四代移动通信系统能投入实际应用，就需要对现有的移动通信基础设施进行更新改造，首先需要解决

38、无线系统中的移动性管理和核心网的移动IP技术等问题，当然还有4G的标准问题。网络层移动性是4G移动性管理的关键，移动性通常涉及到在不同网段间漫游的移动用户，数据链路层的移动性支持通常限制在同类网络之间。移动IP代表了一种简单而且可以升级的全球移动性方案。但是，对于第四代移动通信系统而言，它缺乏实时位置管理和快速无缝切换机制的支持。要解决这些问题，必须采用新的网络结构和管理路由优化方案，需要采用高效的发送和切换协议，这些协议必须能很好地解决数据丢失和延迟的问题。另外，移动IP环境下的QoS所使用的综合业务/RSVP技术(IntSev/RSVP)和区别型业务技术(DifServ)也需解决12。在4

39、G系统中，要开发新的频谱资源，提供频谱利用率并选择合适的传输技术。利用RAKE接收、跳频以及Turbo码等技术来增强系统的性能，提高信干比。提高检测可用的资源以及信号质量、动态分配频率资源和信号发射功率、增加移动通信系统容量、降低信号发射功率;提高通信的覆盖范围，并支持多媒体通信、无线接入宽带固定网以及在不同系统之间的漫游等10。4.2第四代移动通信系统的展望从4G的核心技术OFDM来看，其面临很好的机遇，因为OFDM已经获得了许多通信业界巨头的一致支持，其中包括朗讯、思科、飞利浦半导体和诺基亚。而且在这些公司最近的宣传中，都列举了OFDM优越于CDMA的种种特点，并显示了他们对OFDM成为第

40、四代移动通信最终标准的强烈信心。思科公司在并购了硅谷的技术公司Clarity Corporation而获得了其所有的VOFDM（矢量正交频分复用）专利之后，对外界宣称，已经生产出了具有U-NII波段和MMDS架构的设备，并作好了上市销售的准备13。在欧洲地区，无线本地环路与数字音讯广播已针对其室内应用而进行相关的研发，测试项目包括10Mbit/s与MPEG影像传输应用，而第四代移动通信技术则将会是现有两项研发技术的延伸，先从室内技术开始，再逐渐扩展到室外的移动通信网路。目前第四代移动通信的频段尚未被讨论与制订，不过原则上将会是以高频段频谱为主，另外也将会使用到微波相关的技术与频段14。我们可以

41、看到，OFDM的成型技术产品还远不及CDMA那样丰富，目前只是在DSL(数字用户线)环境下的应用有了相当的规模，在此领域的应用也并不能在很大程度上体现OFDM性能上的过人之处。而且，在技术上仍存在不少问题15。有专家提出对4G系统进行电磁兼容性（EMC）和对于人体的危害评估是极其重要的，尤其是高频段像毫米波和微米波这样的频率。也有不少业内人士认为，尽管第四代移动通信技术有着比3G更强的优越性，可要是把4G投入到实际应用，需要对现有的移动通信基础设施进行更新改造，这将会引发一系列的资金、观念（3G尚未商用，4G更是遥遥无期）等问题，从而在一定程度上会减缓4G正式进入市场的速度。5.结束语 通过上

42、面的介绍我们可以看出，第四代移动通信的研究还处于初期阶段，其基本功能、核心技术还处于早期的设想和研究阶段。如同现有的3G系统渐进地发展和取代2G系统的过程一样，4G不会在一夜之间取代3G系统，更不可能跨越3G系统而直接投入应用。发生在3G标准制定过程中的种种问题，多多少少在4G身上也会出现。制订一个全世界统一的4G标准决非易事，4G走向商用化也需要整个通信行业的努力。从这个角度来讲，4G还有很长的路要走，我们不能对它要求太高。第四代移动通信的具体实现在现在看来还面临着许多难题，但随着技术的发展、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的尽快实现有着十分重要的意义。4G 中除了核心网络之外，其他的很多设备和技术都可以利用3G中所采用的技术资源和设备，在未来，我们可以改进原有的硬件设施，对原有的软件进行升级融合，再加上 4G 关键技术，使得3G能平滑过渡到4G，并能最大限度地降低通信建