浅谈未来移动通信的发展趋势摘要：随着新世纪的到来，信息技术和移动通信技术得到了迅猛的发展，在市场需求的同时，未来的移动通信技术的趋势是：网络业务的数据化、移动互联性和分组化；以及网络设备的小型化和智能化等。

这些趋势正是第四代移动通信技术的发展目标和方向。

本文介绍了未来移动通信系统的特点和网络架构。

讨论了未来移动通信物理层的关键技术以及相应的网络结构。

最后对未来移动通信系统的发展进行了一定的展望。

关键词：4G；网络结构；移动通信；无线传输技术1 绪论所谓的移动通信是指在移动用户之间或者是移动和固定用户之间的通信技术。

随着电子技术和计算机网络技术的不断发展，移动通信技术也得到了一定的发展。

目前移动通信已经成为人类不可缺少的通信方式。

移动通信的历史主要经历三个阶段：第一代移动通信技术。

这种通信技术主要指的是蜂窝式模拟移动技术，其频率利用率不高、容量有限、制式太多且不兼容等局限促使人们开发出第二代移动通信。

第二代移动通信技术指的是蜂窝的数字移动通信技术，使得蜂窝的数据传输变成数字化，具有了数字化信号传输的所有特点。

但还是存在着业务单一、通话和低速数据通信以及无法全球漫游等缺憾。

于是结合Internet和高度移动性的第三代移动通信应运而生。

第三代移动通信技术，这种技术克服了第二代移动通信技术的所有缺点，并提供了很高质量的多媒体综合业务。

有了第三代移动通信，人们除通话以外，可以方便地进行WWW浏览，收发E-mail，视频点播等多媒体业务，进行电子商务如购物、交易、金融业务等。

目前，因3G系统上有许多需要改进的地方，所以人们已经开始对4G 技术进行研究。

这种4G技术会比3G技术的更加完善。

2　4G 移动通信简介第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。

它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。

第四代移动通信标准比第三代标准拥有更多的功能。

第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信)，能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。

此外，第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。

目前正在开发和研制中的4G通信将具有以下特征：2.1　通信速度更快由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，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，最高可以达100Mbit/s。

2.2　网络频谱更宽要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度，通信运营商必须在3G 通信网络的基础上对其进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G 网络的带宽高出许多。

据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G 网络的20倍。

2.3　多种业务的完整融合个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体，满足用户的各种需求。

4G应能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。

各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全，面向不同用户要求，更富有个性化。

而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破，可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端。

2.4　智能性能更高第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，更重要的是4G手机可以实现许多难以想象的功能。

例如，4G手机将能根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机的主人。

2.5　兼容性能更平滑要使4G通信尽快地被人们接受，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。

因此，从这个角度来看，4G 通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G、3G平稳过渡等特点。

2.6　实现更高质量的多媒体通信4G通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频的信道传送出去，为此4G也称为“多媒体移动通信”。

2.7　通信费用更加便宜由于4G通信不仅解决了与3G 的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G 通信引入了许多尖端通信技术，因此，相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易、迅速得多。

同时在建设4G通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运营成本。

3 未来移动通信的网络体系结构未来移动通信系统网络可以被称为广带接入和分布网络。

该系统网络具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力及自适应的速率切换能力，是多功能集成的宽带移动通信系统、宽带接入IP系统，包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络,集成了不同模式的无线通信。

在不同的固定无线平台和跨越不同频带的网络中，未来移动通信系统可提供无线服务，可以在任何地方以宽带接入互联网，并能够提供信息通信以外的数据采集、定位定时、远程控制等业务功能。

未来移动通信系统的网络体系分为三层：物理层（接入层）、网络层（承载层）以及应用层。

物理层提供接入和选路功能，网络层作为桥接层提供QoS映射、地址转换、即插即用、安全管理、有源网络。

物理层与网络业务执行技术层提供开放式IP接口。

应用层与网络业务执行技术层之间也是开放式接口，用于第三方开发和提供新业务。

未来移动通信系统应该具有的特征：①高速率，高容量：对于高速移动用户数据速率为2Mbit/s，对于中速移动用户数据速率为20Mbit/s，对于低速移动用户(室内或步行者)，数据速率为100Mbit/s；②兼容性更加平滑：4G应该接口开放、能够跟多种网络互联，在不同系统间无缝切换，传送高速多媒体业务数据；③灵活性更强：4G拟采用智能技术，可自适应地进行资源分配；④用户共存性：能根据网络的状况和信道条件进行自适应处理，使低、高速用户和各种用户设备能够并存与互通，从而满足多类型用户的需求；⑤高度自治的自适应网络：能对其结构进行自适应管理，从而满足用户在业务和容量上的变化和演进。

4 未来移动通信关键技术4.1 多入多出（MIMO）技术MIMO 技术已经成为无线通信领域的关键技术之一。

MIMO技术利用发送端和接收端的多个天线来对抗无线信道衰落，从而在不增加系统带宽和天线发射功率的情况下可以有效提高无线系统的容量，其本质是一种基于空域和时域联合分集的通信信号处理方法。

理论和计算机仿真表明：在信道状态已知的情况下，基于MIMO的无线系统信道容量可随着收、发端天线的增加而线性增大,因此具有广泛的应用价值。

MIMO技术领域的一个研究热点就是空时编码，常见的编码方法主要有空时分组码、空时格码和BLAST码。

MIMO系统有以下优点：（1）降低了码间干扰(ISI)；（2）提高了空间分集增益；（3）提高了无线信道容量和频谱利用率。

2.2 先进的信号处理及传输技术2.2.1 OFDM 技术在无线通信中，高速移动会产生较大的多普勒频移，会导致严重的频率选择性衰落。

新的调制技术如多载波正交频分复用（OFDM）调制技术可以有效的对抗频率选择性衰落，同时还具有很高的频谱效率。

OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。

无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这样，尽管总的信道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，并且在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。

OFDM技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落或窄带干扰。

OFDM有如下主要优点：（1）抗多径干扰与窄带干扰能力较单载波系统强；（2）高的频谱利用率；（3）能充分利用信噪比比较高的子信道，抗频率选择性衰落能力强。

2.2.2 自适应传输和迭代接收自适应传输技术也是未来移动通信系统基带信号处理的核心技术。

自适应无线传输技术是指移动通信设备能够根据无线网络的不同情况选取不同的传输方式来获得最佳的无线传输效果。

在未来移动通信系统中，这种自适应无线传输技术将得到广泛的采用。

其中信源信道联合编码技术、OFDM子载波自适应调制技术就是自适应技术的很好体现。

OFDM自适应调制机制允许各个子载波根据信道状况的不同采用动态的调制方式：在信道条件比较好的时候采用高效的调制方案；信道状况比较差的时候采用效率较低而性能较好的调制方案。

迭代接收技术是提高接收系统可靠性的主要手段之一。

迭代接收是指在接收端通过多次循环迭代使得接收机的检测和解码性能达到最佳。

迭代技术从1993年提出的Turbo码迭代译码技术发展而来，Turbo迭代信道估计和解码、波束形成和解码的联合迭代接收、面向MIMO的迭代接收技术都是迭代接收技术具体应用的体现。

随着硬件器件和数字信号处理技术的飞速发展,这些迭代技术将会在未来通信技术中得到广泛应用。

除此之外，高性能的前向纠错（FEC）编码如Turbo编码、LDPC编码技术等、自重发请求（ARQ）和分集接收技术也是未来移动通信网络信号处理使用的主要技术。

2.3 智能天线（SA）技术智能天线AAA（Adaptive AntennaArray）是一种基于自适应天线原理的移动通信新技术，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。

在移动通信中，使用智能天线可以在不显著增加系统复杂度情况下满足扩充容量的需要。

和传统的几种常用的多址接入方式相比，即时分多址(TDMA)、频分多址(FD MA)和码分多址(CDMA)，智能天线引入空分多址(SDMA)接入方式。

智能天线起到的作用相当于空时滤波器，在相同时隙、相同频率或相同地址码情况下，用户仍可以根据信号不同的空间传播路径而区分，等于在多维信号处理中又增加了一维。

智能天线在消除干扰、扩大小区半径、降低系统成本、提高系统容量等方面具有独特的优越性。

这种技术优点主要在于可以改善信号质量和增加传输容量，同时又能扩大覆盖区域、降低系统建设成本，因此将在未来系统中得到广泛应用。