本文关键字:移动通信, 网络, ofdm, 软件无线电, 智能天线, ipv6, 4g, 3g, 天线, gsm, gprs, cdma, 电信, itu, 无线通信, 多媒体, qos, 无线接入, 漫游, 融合, ip, 基站, 服务器, 信令, 多载波调制, 频谱利用率, 放大器, sdr, 宽带, 变换器, 射频, 测试, 运营商, dsp, sdma, 监测, 下一代网络, ipv4, 互联网, 接入网, 3g牌照

　　摘要　随着世界范围内第三代移动通信系统逐步实施，移动通信未来的发展及演进问题成了研究热点。本文介绍了第四代移动通信及其性能和系统网络结构及ofdm、软件无线电、智能天线、ipv6等关键技术，并分析了4g移动通信系统与3g移动通信的关系，并对通信系统演进做了展望。

　　关键词　4g　3g　ofdm　软件无线电　智能天线　ipv6

0、概述

　　目前，第三代移动通信(3g)各种标准和规范已形成协议，从2001年起先后在日本和韩国投入商用，但目前大多数国家运营的仍然是2g或2.5g的移动通信系统。我国运营的移动通信系统主要是2g的gsm/gprs和cdma系统。目前用户对移动通信系统的数据传输速率要求越来越高，而3g系统实际所能提供的最高速率也只有384kbps(虽然标称最高速率为2mbps)，不能满足用户的实际需求，因此在3g系统还没有大规模投入商用的情况下，国内外移动通信领域的专家已经开始进行4g(或b3g)系统的研究和开发工作。

　　国际电信联盟(itu)早在1999年9月把“第三代之后”的移动通信系统下的标准化问题提上了日程，在itu-r的工作计划中列入了“imt 2000及其以后的系统”，itu有关4g的提法是beyond imt-2000(3g)，并提议各会员国于2010年实现4g的商用。但到现在4g也仅是一个基本框架而已，定义并不明晰。

　　目前对第四代移动通信系统的描述主要有以下几方面：(1)建立在新的频段(比如5-8ghz或更高)上的无线通信系统，基于分组数据的高速率传输(50mbps以上)，承载大量的多媒体信息，具有非对称的上下行链路速率、地区的连续覆盖、qos机制、很低的比特开销等功能；(2)真正的“全球统一”(包括卫星部分)通信系统，基于全新网络体制的系统，或者说其无线部分将是对新网络(智能的、支持多业务的、可进行移动管理)的“无线接入”，能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝”连接，使得用户能够自由的在各种网络环境间无缝漫游；(3)将不是单纯的传统意义上的“通信”系统，而是融合了数字通信、数字音/视频接收(点播)/和因特网接入的崭新的系统，用户能够自由的选择协议、应用和网络。让应用业务提供商(asp)及内容提供商能够提供独立于操作的业务及内容。

1、4g移动通信系统中关键技术简介

1.1　4g通信系统的网络结构

　　目前，4g系统仍处于研究的起步阶段，相关标准尚未出台，网络结构也没有成型，但网络融合的趋势是显而易见的，如图1所示。图中的“全ip核心网”包括从ip骨干传输层到控制层、应用层的一个整体。未来的无线基站将具备通过ip协议直接接入“全ip核心网”的能力，2g移动通信系统原有的交换中心msc、归属位置寄存器hlr、鉴权中心auc等网元的主要功能都将由4g网络上的服务器或数据库来实现，信令网上的各层协议也将逐渐被ip协议所取代。整个网络将从过去的垂直树型结构演变为分布式的路由结构，业务的差异性也只体现在接入层面。

图1　4g移动通信系统网络组成示意图

　　4g通信系统按照功能可以划分为接入层、承载层和业务控制层3层。接入层允许用户使用各种终端通过各种形式接入到4g通信系统中，这一部分将是革命性的演进；承载层提供qos保证、安全管理、地址转换等功能，与接入层之间的接口应为开放的ip协议接口；业务控制层提供对业务的管理、加载等功能，它与承载层之间也应有开放的接口，以便于第三方提供新的业务应用。

　　从前面对4g通信系统的描述中可看出，它是一个远比3g更加复杂的通信系统，它的实现需要依托于很多新兴技术。在4g通信系统中可能采用的关键技术主要包括ofdm、软件无线电、智能天线、移动ipv6等，下面分别介绍这几种4g通信系统中的关键技术。

1.2　ofdm(正交频分复用)

　　由于无线信道存在多径效应，数据信号在各种不同类型的无线信道上传输时，产生的时延会造成接收信号的码间干扰，尤其当码元速率提高而周期相应缩短时，时延将会跨越更多的码元，而使这种干扰变得更大。此外，码元速度的提高引起信号带宽相应增大，当信号带宽大干信道的相关带宽时会造成频率选择性衰落。目前单载波调制技术为了能够尽量减轻这种衰落而采用了均衡技术，但却不得不以增加信道噪声作为代价。

　　未来的无线