新一代无线移动通信技术

新一代无线移动通信技术

吕振涛  薛媛  赵力强

北方自动控制技术研究所 山西太原 030006

摘要：随着科学技术的发展和社会的进步，移动通信技术正在经历着日新月异的变化。当人们还在研究和部署第三代移动通信系统的同时，为了适应将来通信的要求，国际通信界已经开始着手研究新一代的移动通信系统。目前。对于新一代的移动系统还无法精确定义，但这种新一代移动通信系统在概念和技术上与4G系统和Beyond3G系统大致相同，因此本文所讨论的这种通信系统就是基于4G和Beyond3G的新一代移动通信系统。

关键词：功率控制、软切换、接纳控制、负载控制

前言：随着移动通信技术的飞速发展，用户对于系统容量的要求日益增加，与此同时，为移动用户提供多种业务类型的服务也是未来移动通信系统发展的必然趋势。在基于CDMA技术的第三代移动通信系统中，无线资源管理已经成为一个关键的解决手段之一。

1. 移动通信的发展

所谓移动通信就是移动体之间的通信或移动体与固定体之间的通信。移动体可以是人也可以是汽车火车轮船飞机等在移动状态中的物体。移动通信的发展可以从1897年马可尼作的移动体和固定体之间无线通信试验开始算起。1920年美国开始使用警察车载无线电系统它是工作于2MHz的专用移动系统不能与公众网连接；1940年美国的公用汽车电话网开始工作实现了人工交换与公众电话网的接续；1960年150MHz和450MHz移动通信系统实现了无线频道的自动选择和公众电话网的自动拨号接续。

移动通信与固定物体之间的通信比较起来具有一系列的特点，主要是：

(1)．移动性，就是要保持物体在移动状态中的通信，因而它必须是无线通信或无线与有线通信的结合。(2）．电波传播条件复杂，因移动体可能在各种环境中运动，电磁波在传播时会产生反射、折射、绕射、多普勒效应等现象，产生多径干扰信号，传播延迟和展宽等效应。（3）．噪声和干扰严重。在城市环境中的汽车火花噪声，各种工业噪声，移动用户之间的互调干扰邻道干扰同频干扰等。(4)．系统和网络结构复杂它是一个多用户通信系统和网络必须使用户之间互不干扰能协调一致地工作。此外移动通信系统还应与市话网卫星通信网数据网等互连，整个网络结构是很复杂的。（5）．要求频带利用率高，设备性能好。移动通信的种类繁多按使用要求和工作场合不同，因此需要不同通信频率，并有较高的频谱利用率。第一代移动通信系统的典型代表是美国AMPS系统和后来改进型系统TACS以及NMT和NTT等。第二代移动通信系统（2G）是以传送语音和数据为主的数字通信系统。典型的系统有GSM采用TDMA方式，DAMPSIS-95CDMA和日本的JDC现在改名为PDC等。数字移动通信系统2G除提供语音通信服务之外也可提供低速数据服务和短消息服务。GSM全球移动系统系列主要有GSM900，DCS1800和PCS1900。第三代移动通信系统（3G）国际电联也称IMT-2000欧洲的电信业巨头们则称其为UMTS通用移动通信系统。能够将语音通信和多媒体通信相结合其可能的增值服务将包括图像音乐网页浏览视频会议以及其他一些信息服务。3G意味着全球适用的标准新型业务更大的覆盖面以及更多的频谱资源以支持更多用户。

2新一代移动通信系统的特点

新一代移动通信系统既是在已有通信系统上的平滑演进，也有着自己的显著特点，这些特点主要有：

2.1新一代通信系统支持更高速率的通信，比特速率可达100Mb／s。这样才能更好的适应用户对宽带业务的需求。

2.2新一代通信系统支持更丰富的移动业务，与Internet的结合更加密切，不仅包括现有的语音业务，而且还包括高清晰度图像业务、网上银行、无线定位和虚拟现实业务等，使用户在任何时间、任何地方都可以获得任何所需的信息服务。这也是未来移动通信业务的发展方向。

2.3新一代移动通信系统具有开放的张继东肖海勇结构，将更充分的与无线局域网、蓝牙、Adhoc、WiMAX和UWB网络相结合，同时可以更好的支持手机互助功能，实现可穿戴无线电。

2.4新的移动系统将是一个高度自治的自适应网络，能对其结构进行自适应管理，可采用分布式管理和多跳结构，从而满足用户在业务和容量上的变化和演进。

2.5为了满足对特定数据业务的要求，新一代移动通信系统将采用更先进的算法提高网络的安全性。

2.6新一代移动通信系统能够很好兼容以往的无线通信网络，使得现有的网络投资可以得到很好的使用，这也是新一代移动通信系统能够商用的重要保证。

3.新一代移动通信系统的无线传输技术

在移动通信系统中，由于大量无线信道的不可预测性，以及新一代移动通信系统中不同业务和不同用户之间的不均匀的业务量，移动节点移动所引起的网络结构变化、对宽带高速率通信的要求和不同异构网络之间的无缝互联等对新一代移动系统提出了很高的要求。因此为了实现新一代移动通信系统的要求，需要采用更为先进的无线传输技术。

3.1

OFDM技术

OFDM是一种多载波调制技术，其核心思想是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数据流，调制在每个子信道上进行传输。这种调制传输技术的优点在于：一方面可以提高信号的传输速率，另一方面又可以减少无线信道所带来的符号间干扰(ISl)：同时，由于每个子载波都保持正交，所以也避免了子信道之间的相互干扰(ICI)。但是作为一种多载波传输系统，OFDM对频率偏差影响较为敏感，且存在较高的峰值平均功率比，目前这是业界重点需要解决的问题。

3.2软件无线电技术

软件无线电是目前学术．y?-gu产业界关注的热点之一，它的基本思想是在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义和实现无线电台的各模块功能。具体来说就是将A／D、D／A变换尽量靠近射频前端，应用宽带天线或多频段天线，将整个RF段或中频段进行A／D变换，这之后的处理均由通用处理器或DSP器件完成。因此软件无线电技术具有设计灵活、结构开放的特点，它可以使处于不同频段、不同网络和不同业务下的移动终端进行灵活的网络与业务选择，有效实现网络重选、智能频谱分配和水平与垂直切换，实现真正意义上的个人移动通信。目前，在有效实现软件无线电中多频段转换、高速并行DSP处理和高开放性与扩展性的总线结构等设计的同时，如何进一步降低基于软件无线电的设备功耗、体积和成本也是其能否走向实用化和商用化的关键因素。

3.3智能天线

智能天线是未来移动通信的关键技术之一。它具有自动跟踪目标信号，抑制无用干扰信号的智能功能。通过它的使用可以增加系统容量和增加覆盖范围，并有效节省无线设备的发送功率，因此被业界普遍认为是提高移动通信系统性能的关键技术之一。智能天线主要由两部分实现：天线阵列和自适应算法。其中天线阵列是多个天线阵元组成的一个无线信号发送(接收)装置，通过对不同阵元上的发送(接收)信号进行空时处理，可以使有效信号方向上产生的增益得到加强而在干扰信号方向上产生“陷点”：自适应算法是智能天线的核心，在不同波束形成准则(如最小均方误差准则、最小二乘准则和最小方差准则等)约束下的自适应算法可以动态地跟踪有用信号，从而有效实现天线的智能性。目前，如何减小智能天线自适应算法的实现复杂度，提高智能天线用户跟踪的数量和系统容量是其研究的重77通信系统抗多径衰落的重要方法。在3G通信系统中，采用了卷积码和Turbo码等信道编码技术。新一代移动通信系统将在此基础上采用更高级的信道编码方案，这些编码如基于Turbo码的改进编译码算法和LDPC等，它们都是具有接近香农限的好码，能在较低的Eb／No下保证足够的解码性能。其中LDPC码由于其解码较为简单而受到业界的广泛关注。

4.结束语：

综上所述，移动计算机是当前rr领域内发展速度最快的产业之一，其发展趋势是高性能、低功耗、小型化和无线互联。一般认为，高速数据通信能力和无线网络互联能力是移动计算机性能评价的主要方面，因此，无线通信技术的进步对移动计算机发展的意义就显得非同一般。

参考文献：

[1]彭木根，王文博，3G无线资源管理与网络规划优化，人民邮电出版社，2006年1月。

[2]王莹，张平，无线资源管理，北京邮电大学出版社，2005年5月。

[3]沈洁，第三代移动通信中的无线资源管理，电子工业出版社，2005年8月。

[4]唐雄燕，宽带无线接入技术及应用：WiMAX与WiFi，电子工业出版社，2006年5月。