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伴随着移动通信市场的快速发展，用户对更高性能的移动通信系统提出了更高要求，希望享受更为丰富和高速的通信业务。第二代移动通信运营商发展速度趋于缓和而竞争越加激烈，为寻找新的增长点，通过发展数据业务来提高自身的服务质量和业务类型，需要3G的支持。同时由于第二代移动通信无线频率资源日趋紧张，已不能满足长期的通信需求发展需要。
1移动通信的发展历程
第一代移动通信系统是在20世纪80年代初提出的，它完成于20世纪90年代初。第一代移动通信系统是基于模拟传输的，其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。
第二代移动通信系统(2G)起源于90年代初期。欧洲电信标准协会在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于扩展和改进GSMPhase1及Phase2中原定的业务和性能。它主要包括CMAEL(客户化应用移动网络增强逻辑)，SO(支持最佳路由)、立即计费，GSM900/1800双频段工作等内容，也包含了与全速率完全兼容的增强型话音编解码技术，使得话音质量得到了质的改进；半速率编解码器可使GSM系统的容量提高近一倍。在GSMPhase2+阶段中，采用更密集的频率复用、多复用、多重复用结构技术，引入智能天线技术、双频段等技术，有效地克服了随着业务量剧增所引发的GSM系统容量不足的缺陷；自适应语音编码(AMR)技术的应用，极大提高了系统通话质量；GPRS/EDGE技术的引入，使GSM与计算机通信/Internet有机相结合，数据传送速率可达115/384kbit/s，从而使GSM功能得到不断增强，初步具备了支持多媒体业务的能力。尽管2G技术在发展中不断得到完善，但随着用户规模和网络规模的不断扩大，频率资源己接近枯竭，语音质量不能达到用户满意的标准，数据通信速率太低，无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。
2第三代移动通信系统概述
第三代移动通信业务主要是话音和中低速数据,码率为384kb/s(局域网可达2Mb/s),因而可传送比目前GSM(第二代移动通信)更高码率的信息。随着多媒体业务的发展,2Mb/s的码率将越来越不能满足用户各种新的宽带业务的需要,因此国际上已开始研究第四代移动通信系统,第一步目标是10Mb/s以上。我们国内则尚未启动。因此需尽早开始研究其关键技术。需要解决的关键技术有:宽带多媒体移动通信系统的体系结构,包括频段、多址方法、无线接入技术、软件无线电的硬件和软件、多载波调制和OFDM技术、自适应天线阵、高效信道编码技术(如Turbo码)等。
第三代移动通信系统(3G)，也称IMT2000，是正在全力开发的系统，其最基本的特征是智能信号处理技术，智能信号处理单元将成为基本功能模块，支持话音和多媒体数据通信，它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务，例如高速数据、慢速图像与电视图像等。如WCDMA的传输速率在用户静止时最大为2Mbps，在用户高速移动时最大支持144Kbps，所占频带宽度5MHz左右。但是，第三代移动通信系统的通信标准共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同组成一个IMT2000家庭，成员间存在相互兼容的问题，因此已有的移动通信系统不是真正意义上的个人通信和全球通信；再者，3G的频谱利用率还比较低，不能充分地利用宝贵的频谱资源；第三，3G支持的速率还不够高，如单载波只支持最大2Mbps的业务，等等。这些不足点远远不能适应未来移动通信发展的需要，因此寻求一种既能解决现有问题，又能适应未来移动通信的需求的新技术(即新一代移动信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。
第三代移动通信技术的基本特点：(1)全球统一频段,统一标准,全球无缝覆盖和漫游。(2)频谱利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能达到全覆盖和全移动性,还能提供最高速率达2Mbps的多媒体业务。(4)支持高质量话音、分组多媒体业务和多用户速率通信。(5)有按需分配带宽和根据不同业务设置不同服务等级的能力。(6)适应多用户环境,包括室内、室外、快速移动和卫星环境。(7)安全保密性能优良。(8)便于从第二代移动通信向第三代移动通信平滑过渡。(9)可与各种移动通信系统融合,包括蜂窝、无绳电话和卫星移动通信等。(10)终端(手机)结构简单,便于携带,价格较低。
3第四代移动通信系统
4G系统中有两个基本目标：一是实现无线通信全球覆盖；二是提供无缝的高质量无线业务。目前正在构思中的4G通信具有以下特征：（1）网络频谱更宽。要想使4G通信达到100Mbps的传输速率，通信运营商必须在3G网络的基础上进行大幅度的改造，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）通信速度更快。人们研究4G通信的最初目的是为了提高蜂窝电话和其他移动终端访问Internet的速率，因此，4G通信最显著的特征就是它有更快的无线传输速率。据专家估计，第四代移动通信系统的传输速率速率可以达到10M~20Mbps，最高可以达到100Mbps；（3）通信更加灵活。从严格意义上说，4G手机的功能已不能简单划归“电话机”的范畴，因为语音数据的传输只是4G移动电话的功能之一而已。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；（4）智能性更高。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手机可以实现许多目前还难以想象的功能；（5）兼容性更平滑。要使4G通信尽快地被人们接收，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下较为容易地过渡到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3G平稳过渡等特点。
总之，随着新问题、新要求的不断出现,第四代移动通信技术将会相应地调整、完善和进一步发展。纵观移动通信技术的发展规律和第四代通信技术的优点,我们相信,不远的将来,人们将不受时间、地点限制,可以自由自在地利用移动网络获取和传递信息。从而人们的学习、工作、生活将会发生更深刻的变化。
参考文献:
伴随着移动通信市场的快速发展，用户对更高性能的移动通信系统提出了更高要求，希望享受更为丰富和高速的通信业务。第二代移动通信运营商发展速度趋于缓和而竞争越加激烈，为寻找新的增长点，通过发展数据业务来提高自身的服务质量和业务类型，需要3G的支持。同时由于第二代移动通信无线频率资源日趋紧张，已不能满足长期的通信需求发展需要。
一、移动通信的发展历程
第一代移动通信系统是在20世纪80年代初提出的，它完成于20世纪90年代初。第一代移动通信系统是基于模拟传输的，其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。
第二代移动通信系统(2G)起源于90年代初期。欧洲电信标准协会在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于扩展和改进GSMPhase1及Phase2中原定的业务和性能。它主要包括CMAEL(客户化应用移动网络增强逻辑)，SO(支持最佳路由)、立即计费，GSM900/1800双频段工作等内容，也包含了与全速率完全兼容的增强型话音编解码技术，使得话音质量得到了质的改进；半速率编解码器可使GSM系统的容量提高近一倍。在GSMPhase2+阶段中，采用更密集的频率复用、多复用、多重复用结构技术，引入智能天线技术、双频段等技术，有效地克服了随着业务量剧增所引发的GSM系统容量不足的缺陷；自适应语音编码(AMR)技术的应用，极大提高了系统通话质量；GPRS/EDGE技术的引入，使GSM与计算机通信/Internet有机相结合，数据传送速率可达115/384kbit/s，从而使GSM功能得到不断增强，初步具备了支持多媒体业务的能力。尽管2G技术在发展中不断得到完善，但随着用户规模和网络规模的不断扩大，频率资源己接近枯竭，语音质量不能达到用户满意的标准，数据通信速率太低，无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。
二、第三代移动通信系统概述
第三代移动通信业务主要是话音和中低速数据，码率为384kb/s(局域网可达2Mb/s)，因而可传送比目前GSM(第二代移动通信)更高码率的信息。随着多媒体业务的发展，2Mb/s的码率将越来越不能满足用户各种新的宽带业务的需要，因此国际上已开始研究第四代移动通信系统，第一步目标是10Mb/s以上。我们国内则尚未启动。因此需尽早开始研究其关键技术。需要解决的关键技术有:宽带多媒体移动通信系统的体系结构，包括频段、多址方法、无线接入技术、软件无线电的硬件和软件、多载波调制和OFDM技术、自适应天线阵、高效信道编码技术(如Turbo码)等。
第三代移动通信系统(3G)，也称IMT2000，是正在全力开发的系统，其最基本的特征是智能信号处理技术，智能信号处理单元将成为基本功能模块，支持话音和多媒体数据通信，它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务，例如高速数据、慢速图像与电视图像等。如WCDMA的传输速率在用户静止时最大为2Mbps，在用户高速移动时最大支持144Kbps，所占频带宽度5MHz左右。但是，第三代移动通信系统的通信标准共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同组成一个IMT2000家庭，成员间存在相互兼容的问题，因此已有的移动通信系统不是真正意义上的个人通信和全球通信；再者，3G的频谱利用率还比较低，不能充分地利用宝贵的频谱资源；第三，3G支持的速率还不够高，如单载波只支持最大2Mbps的业务，等等。这些不足点远远不能适应未来移动通信发展的需要，因此寻求一种既能解决现有问题，又能适应未来移动通信的需求的新技术(即新一代移动信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。第三代移动通信技术的基本特点：(1)全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖和漫游。(2)频谱利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能达到全覆盖和全移动性，还能提供最高速率达2Mbps的多媒体业务。(4)支持高质量话音、分组多媒体业务和多用户速率通信。(5)有按需分配带宽和根据不同业务设置不同服务等级的能力。(6)适应多用户环境，包括室内、室外、快速移动和卫星环境。(7)安全保密性能优良。(8)便于从第二代移动通信向第三代移动通信平滑过渡。(9)可与各种移动通信系统融合，包括蜂窝、无绳电话和卫星移动通信等。(10)终端(手机)结构简单，便于携带，价格较低。
三、第四代移动通信系统
4G系统中有两个基本目标：一是实现无线通信全球覆盖；二是提供无缝的高质量无线业务。目前正在构思中的4G通信具有以下特征：（1）网络频谱更宽。要想使4G通信达到100Mbps的传输速率，通信运营商必须在3G网络的基础上进行大幅度的改造，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）通信速度更快。人们研究4G通信的最初目的是为了提高蜂窝电话和其他移动终端访问Internet的速率，因此，4G通信最显著的特征就是它有更快的无线传输速率。据专家估计，第四代移动通信系统的传输速率速率可以达到10M~20Mbps，最高可以达到100Mbps；（3）通信更加灵活。从严格意义上说，4G手机的功能已不能简单划归“电话机”的范畴，因为语音数据的传输只是4G移动电话的功能之一而已。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；（4）智能性更高。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手机可以实现许多目前还难以想象的功能；（5）兼容性更平滑。要使4G通信尽快地被人们接收，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下较为容易地过渡到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3G平稳过渡等特点。
总之，随着新问题、新要求的不断出现，第四代移动通信技术将会相应地调整、完善和进一步发展。纵观移动通信技术的发展规律和第四代通信技术的优点，我们相信，不远的将来，人们将不受时间、地点限制，可以自由自在地利用移动网络获取和传递信息。从而人们的学习、工作、生活将会发生更深刻的变化。
参考文献:
1.2SA技术SA技术就是智能天线技术，它通过固定的天线单元来将方向性进行获取，然后就能够获取移动台以及基站之间的方向特性。在方向特性获得之后，就可以根据不同的信号传输方向来将相同时间，码道，频率的信号进行区分，通过这种技术也就能够实现将网络覆盖区域改变目的，达到让网络覆盖实现有目的性覆盖的目标。
1.3OFDM技术OFDM技术为正交频分复用技术。这种技术将信道分为了若干个子信道，并且也可以将高速数据信号进行转换为低速子数据流，通过调制的方法到子信道上进行了传输，从而让抗衰落能力得到了巨大的提高，也可以防止各个信道之间的互相干扰，保证了4G移动通信技术的高速以及正常传播。
24G移动通信技术的应用
由于4G移动通信技术高速传输，不易受到干扰等特点，它可以应用在人们生活的各个方面。例如我国人民可以将自己的手机来作为4G移动通信技术的终端。而使用4G移动通信技术的手机外观小巧，用一只手就能够掌握。但是它的功能极其强大，完全可以当做一台小型的电脑来使用。人们可以使用4G移动通信的手机来享受到高质量的移动通信服务。
4G移动通信技术可以为使用者提供大量的数据、影像、视频等等服务，让人们能够随时随地地使用高速网络来观看视频以及图片等，同时也不会像以往的移动通信技术会出现延迟、卡顿等问题。而且用户不仅能够进行即时的观看，也可以将这些视频等信息来推送到自己家中的电视上，等回家后再进行观看，让用户能够得到最佳的服务。
24G移动通信关键技术
4G移动通信信道传输、抗干扰、多接入等功能的实现依靠无线网络的结构，4G移动通信系统网络结构分为：物理网络层、中间环节层和应用网络层。三个分层，物理网络可提供网络接入和网络路由选择功能；中间环节层的主要功能是实现映射、地址变换和实现管理的子系统，是主要的控制功能层；应用网络层实现着数据无缝高速连接，可以运用多个频带实现跨网络、地域和标准的服务。
2.1OFDM技术
4G移动通信系统主要以OFDM技术为核心，OFDM技术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子数据流。OFDM技术具有较高的频谱利用率，其频谱效率比其他串行系统高将近一倍；OFDM技术具有较强的抗衰落能力，OFDM通过多子载波传输，使子载波信号与相同速率的单载波信号时间长，从而降低了其衰落能力；OFDM技术具有较高的传输速率，其采用自适应调制机制使变化调制方式。通过信道和加载算法来提高信息传送的速率；OFDM技术抗码间干扰能力强，用循环前缀的方式对抗码间的干扰。
2.2智能天线技术（SA）
SA技术选择的是空时多址技术，利用信号在传传输方向上的差异性，将同频率、同时隙的传输信号进行区分。通过智能天线技术可以有效改善信号质量，增强其抗干扰能力，增加数据传输容量。
2.3多输入多输出技术（MIMO）
MIMO技术是指在基站和移动终端利用多发射、多接受天线进行空间分集和空间复用的技术。能有效地将通信信道分解成多信道，从而降低了系统的衰减性，提高了系统通信质量、传输速率和天线系统的容量。
2.4软件无线电技术
4G移动通信技术是以软件无线电为基础，软件无线电技术以开放性的平台构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，允许多方运营的介入。其具有灵活性和适应性，能兼容不同接口的多模式终端设备和基站。
2.5IPv6技术
IPv6具有巨大的网络地址的空间，其能提供一个独一无二的地址给通信网络中的所有设备；IPv6具有自动配置路由地址能力；IPv6具有移动性，IPv6技术可以帮助移动通信设备在保证通信质量不变的情况下改变地理位置；IPv6服务质量高于传统的IPv4，便于形成基于服务级别的系统。
国际两大3G标准化组织：3GPP和3GPP2。第三代合作伙伴计划（3rdGenerationPartnershipProject，即3GPP）成立于1998年12月。成员包括欧洲ETSI、日本ARIB和TTC、中国CCSA、韩国TTA和北美ATIS。3GPP的目标是在ITU的IMT-2000计划范围内制订和实现全球性的(第三代)移动通信系统规范，致力于WCDMA的发展。第三代合作伙伴计划2（3rdGenerationPartnershipProject2，即3GPP2）成立于1998年12月，成员包括：TIA(北美)、CCSA(中国)、ARIB/TTC(日本)和TTA(韩国)。3GPP2其致力于使ITU的IMT-2000计划中的(3G)移动电话系统规范在全球的发展，它是从2G的CDMA或者IS-95发展而来的CDMA2000标准体系的标准化机构。
WCDMA有Release99、Release4、Release5、Release6等版本。WCDMA（宽带码分多址）采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz。基于Release99/Release4版本，可在5MHz的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传输速率。WCDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者384Kb/s（对于宽带网而言）。
HSDPA（高速下行分组接入，HighSpeedDownlinkPackagesAccess）技术是实现提高WCDMA网络高速下行数据传输速率最为重要的技术，是3GPP在R5协议中为了满足上下行数据业务不对称的需求提出来的，HSDPA是与R99的信道在同一载波上，只是为HSDPA增加了专门的信道，只需要进行软件升级即可。HSDPA下行峰值速率理论最大值可达14.4Mbps。
HSUPA(高速上行链路分组接入，highspeeduplinkpacketaccess)。HSUPA通过采用多码传输、HARQ、基于NodeB的快速调度等关键技术，使得单小区最大上行数据吞吐率达到5.76Mbit/s，大大增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频谱利用率。HSUPA引入了五条新的物理信道E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH、E-HICH和两个新的MAC实体MAC-e和MAC-es，并把分组调度功能从RNC下移到NodeB，实现了基于NodeB的快速分组调度，并通过混合自动重传HARQ、2ms无线短帧及多码传输等关键技术，使得上行链路的数据吞吐率最高可达到5.76Mbit/s，大大提高的上行链路数据业务的承载能力。
HSDPA是WCDMA下行链路方向(从无线接入网络到移动终端的方向)针对分组业务的优化和演进。与HSDPA类似，HSUPA是上行链路方向(从移动终端到无线接入网络的方向)针对分组业务的优化和演进。HSUPA是继HSDPA后，WCDMA标准的又一次重要演进。
CDMA2000即CDMA20001×EV，1xEV的意思为“Evolution”，表示标准的发展，DO意为DataOnly（后来把DataOnly改为DataOptimized，表示EV-DO是对CDMA20001X网络在提供数据业务方面的一个有效的增强）。CDMA20001×EV-DO（DataOnly），采用话音分离的信道传输数据。CDMA20001×EV-DV（DateandVoice），即数据信道于话音信道合一。CDMA网提供两大类应用，语音和数据。根据应用CDMA2000演进可分为继续提高语音容量，从CDMA20001X演进到1X增强版或从CDMA20001X标准演进到EV-DO版本0，然后从EV-DO版本0演进到EV-DO版本A以及EV-DO版本B再到EV-DO增强版。
CDMA20001X到1X增强版的平滑演进是利用1/8空白速率帧，使用更有效的闭环功控、反向链路提早结束、前向链路提早结束、前向链路干扰抵消（QLIC）、QOF等技术，采用双天线接收的话，则每扇区的容量可达120个同时通话。1X增强版显著增加了语音容量，同时让网络和频谱投资最大化。
从CDMA20001X演进到EV-DO版本0，在原有的1X基站上增加一个专门用来做高速数据传输的载频，还需要增加新的PCF（分组控制功能模块）。兼容特性使得1xEV-DO可沿用现有网络的规划及射频部件。1xEV-DO基站还可与CDMA20001X的基站合一，并允许用户经由1X的载波使用高质量的话音服务和通过1xEV-DO的载波使用高性能的移动数据业务。
从EV-DO版本0演进到EV-DO版本A，只需对EV-DO版本0网络设备进行软件更新，升级基站中的信道板，基站系统中的其他硬件设备则完全可以保留重用。针对网络的不同情况，EV-DO版本A标准还支持终端在EV-DO版本A和EV-DO版本0网络之间的快速切换。终端和网络的后向兼容性保证了运营商可以逐步向版本A演进，保护了对原版本0网络和终端的投资。由于EV-DO版本A设备已经成熟，可以选择跳过EV-DO版本0而直接从CDMA20001X升级为EV-DO版本A。EV-DO版本A到EV-DO版本B，基站和终端之间可以在前反向多个载波上同时传送数据，从而获得更高的峰值传输速率和系统吞吐量。EV-DO版本B可以通过支持多个载频的EV-DO版本A基站进行升级来实现，这需要对基站和基站控制器进行软件更新。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终端可以无缝接入到EV-DO版本B网络中获取服务。EV-DO版本B网络可以更有效地支持VoIP和可视电话等实时业务。EV-DO增强版完全后向兼容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的终端可以无缝接入到EV-DO增强版网络中获取服务。
2在3G之后，第四代（4G）移动通信更先进的技术旨在建立一个新的全IP化的接入网和与固网融合的纯IP核心网，目的是提供宽带移动无线接入
3G向4G的演进路线为：WCDMA和TD-SCDMA，均从HSDPA演进至HSUPA，进而到LTE（3GPP长期演进项目）；CDMA2000沿着1xEV-DO.0、1xEV-DO.A、1xEV-DO.B，最终到UMB，超移动宽带（UltraMobileBroadband）。
3GLTE使用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing、正交频分复用技术)以及它的后续技术OFDMA(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess、正交频分多址技术)是未来无线宽带技术的基础。同UMB一样，LTE也采用了OFDM/OFDMA作为物理层的核心技术，不同的是LTE不再支持CDMA，而UMB为了保持良好的兼容性仍然支持在总带宽中分出一部分带宽来支持CDMA。LTE在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供大于100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz多种带宽。UMB是可以在1.25MHz和20MHz间以约150KHz的频率增量灵活部署，支持频段包括450MHz、700MHz、850MHz、1700MHz、1900MHz、1700/2100MHz、1900/2100MHz(IMT)和2500MHz(3G扩展频段)，可与现有的CDMA20001X和1xEV-DO系统兼容，但在数据传输速率、延迟性、覆盖度、移动能力及布建弹性等方面都更具优势。UMB系统继承了1xEV-DO系统的自适应编码调制、HARQ(物理层混合重传)以及QoS控制机制，结合了CDMA、TDM、QOFDMA(准OFDMA)、LDPC(低密度奇偶校验码)等其它先进技术，同时引入了基于MIMO(多路输入输出)、SDMA(空分复用接入)和Beamforming(波束赋性)等多天线技术。在4G网络中将主要使用以下一些核心技术。
正交频分复用（OFDM）/正交频分多址接入(OFDMA).OFDM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，子载波并行传输。每个子信道是相对平坦的，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。OFDM可以消除或减小信号波形间的干扰，提高了频谱利用率。OFDMA是OFDM调制的一种形式，具有更高的频谱效率和更好的抗衰落性能。对于低数据率用户，需要更低的发射功耗，具有恒定而不是随时间变化的更短延迟。OFDMA会把副载波的子集分配给各个用户，以信道状态的反馈能执行自适应用户到副载波的分配。与OFDM相比，快速衰退、窄带同频干扰性能都得到了提高，改进了系统的频谱效率。
软件无线电是把尽可能多的无线及个人通信功能通过可编程软件来实现，使其成为一种多工作频段、多工作模式、多信号传输与处理的无线电系统。也可以说，是一种用软件来实现物理层连接的无线通信方式。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，智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。多输入多输出（MIMO、Multiple-InputMultiple-Out-put）技术利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，采用分立式多天线能够有效地将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。
第四代移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络，可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的IP业务，能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构，能允许各种空中接口接入核心网；同时核心网能把业务、控制和传输等分开。采用IP后，所采用的无线接入方式和协议与核心网络(CN)协议、链路层是分离独立的。IP与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有很大的灵活性，不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。
综上，随着移动通信的发展呈现趋势传送宽带化、应用个性化、接入多样化、网络数据化、系统互补化及有线、无线一体化的大趋势，宽带无线市场必定潜力巨大，发展前景一片光明。
参考文献：
[1]彭林.第三代移动通信技术.电子工业出版社.【ISBN】750538361.
[2]康桂霞，田辉，朱禹涛，杜娟.CDMA20001x无线网络技术.人民邮电出版社[ISBN].978-7-115-16664-7.
[3]张智江，朱士钧，严斌峰，张云勇.3G业务技术及应用.人民邮电出版社[ISBN]978-7-115-14353-2.
[4]罗凌，焦元媛，陆冰.第三代移动通信技术与业务(第二版).人民邮电出版社[ISBN]978-7-115-15962-5.
一、引言
移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技术的发展，特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展，移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来，移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。
回顾移动通信的发展历程，移动通信的发展大致经历了几个发展阶段：第一代移动通信技术主要指蜂窝式模拟移动通信，技术特征是蜂窝网络结构克服了大区制容量低、活动范围受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信，使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。第三代移动通信的主要特征是除了能提供第二代移动通信系统所拥有的各种优点，克服了其缺点外，还能够提供宽带多媒体业务，能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务，并能实现全球漫游。现在用的大多是第二代技术，第三代技术还不太成功，但已有了第四代技术的设想。第四代移动通信系统（4G）标准比第三代具有更多的功能。
二、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：
（一）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，最高可以达到100Mbit/s。
（二）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。
（三）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。
（四）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。
（五）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。
（六）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”。
（七）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。
三、4G移动通信的接入系统
4G移动通信接入系统的显着特点是，智能化多模式终端（multi-modeterminal）基于公共平台，通过各种接技术，在各种网络系统（平台）之间实现无缝连接和协作。在4G移动通信中，各种专门的接入系统都基于一个公共平台，相互协作，以最优化的方式工作，来满足不同用户的通信需求。当多模式终端接入系统时，网络会自适应分配频带、给出最优化路由，以达到最佳通信效果。目前，4G移动通信的主要接入技术有：无线蜂窝移动通信系统（例如2G、3G）；无绳系统（如DECT）；短距离连接系统（如蓝牙）；WLAN系统；固定无线接入系统；卫星系统；平流层通信（STS）；广播电视接入系统（如DAB、DVB-T、CATV）。随着技术发展和市场需求变化，新的接入技术将不断出现。
不同类型的接入技术针对不同业务而设计，因此，我们根据接入技术的适用领域、移动小区半径和工作环境，对接入技术进行分层。
分配层：主要由平流层通信、卫星通信和广播电视通信组成，服务范围覆盖面积大。
蜂窝层：主要由2G、3G通信系统组成，服务范围覆盖面积较大。
热点小区层：主要由WLAN网络组成，服务范围集中在校园、社区、会议中心等，移动通信能力很有限。
个人网络层：主要应用于家庭、办公室等场所，服务范围覆盖面积很小。移动通信能力有限，但可通过网络接入系统连接其他网络层。
固定网络层：主要指双绞线、同轴电缆、光纤组成的固定通信系统。
网络接入系统在整个移动网络中处于十分重要的位置。未来的接入系统将主要在以下三个方面进行技术革新和突破：为最大限度开发利用有限的频率资源，在接入系统的物理层，优化调制、信道编码和信号传输技术，提高信号处理算法、信号检测和数据压缩技术，并在频谱共享和新型天线方面做进一步研究。为提高网络性能，在接入系统的高层协议方面，研究网络自我优化和自动重构技术，动态频谱分配和资源分配技术，网络管理和不同接入系统间协作。提高和扩展IP技术在移动网络中的应用；加强软件无线电技术；优化无线电传输技术，如支持实时和非实时业务、无缝连接和网络安全。
四、4G移动通信系统中的关键技术
（一）定位技术
定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。在4G移动通信系统中，移动终端可能在不同系统（平台）间进行移动通信。因此，对移动终端的定位和跟踪，是实现移动终端在不同系统（平台）间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。
（二）切换技术
切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在4G通信系统中，切换技术的适用范围更为广泛，并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。
（三）软件无线电技术
在4G移动通信系统中，软件将会变得非常繁杂。为此，专家们提议引入软件无线电技术，将其作为从第二代移动通信通向第三代和第四代移动通信的桥梁。软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线，即将A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端，利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。它旨在建立一个无线电通信平台，在平台上运行各种软件系统，以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。因此，应用软件无线电技术，一个移动终端，就可以实现在不同系统和平台之间，畅通无阻的使用。目前比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。
（四）智能天线技术
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，能满足数据中心、移动IP网络的性能要求。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。
（五）交互干扰抑制和多用户识别
待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分，它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动电话系统，消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰，确保接收机的高质量接收信号。这种组合将满足更大用户容量的需求，还能增加覆盖范围。交互干扰抑制和多用户识别两种技术的组合将大大减少网络基础设施的部署，确保业务质量的改善。
（六）新的调制和信号传输技术
在高频段进行高速移动通信，将面临严重的选频衰落（frequency-selectivefading）。为提高信号性能，研究和发展智能调制和解调技术，来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术（OFDM）、自适应均衡器等。另一方面，采用TPC、Rake扩频接收、跳频、FEC（如AQR和Turbo编码）等技术，来获取更好的信号能量噪声比。
五、OFDM技术在4G中的应用
若以技术层面来看，第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，第四代移动通信系统技术则以正交频分复用（OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer，OFDM）最受瞩目，特别是有不少专家学者针对OFDM技术在移动通信技术上的应用，提出相关的理论基础。例如无线区域环路（WLL）、数字音讯广播（DAB）等，都将在未来采用OFDM技术，而第四代移动通信系统则计划以OFDM为核心技术，提供增值服务。
在时代交替之际，旧有系统之整合与升级是产业关心的话题，目前大家谈的是GSM如何升级到第三代移动通信系统；而未来则是CDMA如何与OFDM技术相结合。可以预计，CDMA绝对不会在第四代移动通信系统中消失，而是成为其应用技术的一部份，或许未来也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生，前文所提到的数字音讯广播，其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术，同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统，也将会结合两项技术的优点，一部份将是以CDMA的延伸技术。
六、结束语
对于现在的人来说，未来的4G通信的确显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来最复杂的技术系统。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，还将可能遇到一些困难。
首先，人们对未来的4G通信的需求是它的通信传输速度将会得到极大提升，从理论上说最高可达到100Mbit/s，但手机的速度将受到通信系统容量的限制。据有关行家分析，4G手机将很难达到其理论速度。
其次，4G的发展还将面临极大的市场压力。有专家预测，在10年以后，2G的多媒体服务将进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上的人口使用3G，到那时，整个行业正在消化吸收第三代技术，对于4G技术的接受还需要一个逐步过渡的过程。
因此，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，使移动通信从3G逐步向4G过渡。
参考文献：
引言
移动通信技术飞速发展，已经历了3个主要发展阶段。每一代的发展都是技术的突破和观念的创新。第一代起源于20世纪80年代，主要采用模拟和频分多址(FDMA)技术。第二代(2G)起源于90年代初期，主要采用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术。论文百事通第三代移动通信系统(3G)可以提供更宽的频带，不仅传输话音，还能传输高速数据，从而提供快捷方便的无线应用。但是第三代移动通信系统仍是基于地面标准不一的区域性通信系统，尽管其传输速率可高达2Mb/s，仍无法满足多媒体通信的要求，因此第四代移动通信系统(4G)的研究势在必行。
一、4G的定义及其技术要求
第四代移动通信技术可称为广带(Broadband)接入和分布网络，具有非对称超过2Mb/s的数据传输能力，对全速移动用户能提供150Mb/s的高质量影像服务，将首次实现三维图像的高质量传输。它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(基于地面和卫星系统)，集成不同模式的无线通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。其广带无线局域网(WLAN)能与B-ISDN和ATM兼容，实现广带多媒体通信，形成综合广带通信网(IBCN)，他还能提供信息之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。其主要技术要求是：
(1)通信速度提高，数据率超过UMTS，上网速率从2Mb/s提高到100Mb/s。
(2)以移动数据为主面向Internet大范围覆盖高速移动通信网络，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。
(3)采用多天线或分布天线的系统结构及终端形式，支持手机互助功能，采用可穿戴无线电，可下载无线电等新技术。
(4)发射功率比现有移动通信系统降低10～100倍，能够较好地解决电磁干扰问题。
(5)支持更为丰富的移动通信业务，包括高分辨率实时图像业务、会议电视虚拟现实业务。
二、4G的关键技术
1.OFDM(正交频分复用)
OFDM技术实际上是MCM(Multi-CarrierModulation，多载波调制)的一种。其主要思想是：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。由于OFDM技术由于具备上述特点，是对高速数据传输的一种潜在的解决方案，因此被公认为4G的核心技术之一。
2.软件无线电
软件无线电（SoftwareDefinedRadio，简称SDR），就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。其核心是在尽可能靠近天线的地方使用宽带的“数字/模拟”转换器，尽早地完成信号的数字化，从而使得无线电台的功能尽可能地用软件来定义和实现。软件无线电是一种基于数字信号处理(DSP)芯片以软件为核心的崭新的无线通信体系结构。
3.智能天线
智能天线是波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。多波束天线在一个扇区中使用多个固定波束，而在自适应阵列中，多个天线的接收信号被加权并且合成在一起使信噪比达到最大。与固定波束天线相比，天线阵列的优点是除了提供高的天线增益外，还能提供相应倍数的分集增益。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，其基本工作原理是根据信号来波的方向自适应地调整方向图，跟踪强信号，减少或抵消干扰信号。智能天线的核心是智能算法，而算法决定电路实现的复杂程度和瞬时响应速率，因此需要选择较好算法实现波束的智能控制。
4.IPv6协议
4G通信系统选择了采用基于IP的全分组的方式传送数据流，因此IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。
（1）巨大的地址空间。在一段可预见的时期内，它能够为所有可以想像出的网络设备提供一个全球惟一的地址。
（2）自动控制。IPv6还有另一个基本特性就是它支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式。无状态地址自动配置方式是获得地址的关键。在这种方式下，需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制获得一个局部连接地址。一旦得到这个地址之后，它使用另一种即插即用的机制，在没有任何人工干预的情况下，获得一个全球惟一的路由地址。
（3）服务质量。服务质量（QoS）包含几个方面的内容。从协议的角度看，IPv6与目前的IPv4提供相同的QoS，但是IPv6的优点体现在能提供不同的服务。IPv6报头中新增加的字段“流标志”，有了这个20位长的字段，在传输过程中，中国的各节点就可以识别和分开处理任何IP地址流。
（4)移动性。移动IPv6（MIPv6）在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家乡地址（homeaddress），这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。当设备在家乡以外的地方使用时，通过一个转交地址(care-ofaddress）来提供移动节点当前的位置信息。移动设备每次改变位置，都要将它的转交地址告诉给家乡地址和它所对应的通信节点。
三、结束语
由于4G与1～3G相比具有通信速度更快，网络频谱更宽，通信更加灵活，智能性能更高，兼容性能更平滑等优点，4G将成为行业关注的焦点。相信不久的将来4G将一统移动通信的天下，产生巨大的社会效益和经济效益。
2移动中继系统中的关键技术
2.1信道建模与估计对于移动中继来说，由于其移动的特点，而且可能是高速移动，因此研究的首要问题是移动中继的信道建模问题，主要包括回程链路和接入链路的建模。不同链路的信道模型与各网络节点采用的天线数目、中继的转发模式和中继的运动模型密切相关，信道建模的准确度会极大地影响系统性能。如文献［9］分析了不准确的路径损耗模型对移动中继系统性能的影响。此外，基站到移动中继的信道会随着车辆的运动而急剧变化，同时车辆的运动会引起多普勒频移问题，因此在实际的移动中继系统中采用合适的信道预测和估计方法也是非常必要的。如文献提出了一种采用在车辆顶部使用预测性天线的信道预测和估计方法，从而较好地解决了移动中继的信道估计问题。
2.2中继选择在实际的移动中继系统中，可能会存在多个移动中继。现有研究表明，根据信道状态信息选择一个最好的中继进行协作，可以较低的复杂度获得满分集增益。因此，机会中继选择技术是移动中继系统中的关键技术。信令开销是中继选择算法的首要考虑因素。对于快速移动的用户，基于信噪比的方案会产生大量的信令开销，而基于位置或距离的选择方案在高速场景下开销较小，因而适用性更强。上述方案都是基于单个参数的选择，实际信噪比和时延等参数会同时影响中继选择，为此，文献［13］提出了一种具有服务质量(QoS)保证的多参数联合中继选择算法。由于信令开销和系统复杂度与每个目标用户的候选中继的数量成正比，文献［14］考虑了如何减少候选中继的数量而不影响使用中继带来的系统性能增益。文中所提算法限制了每个目标用户的数量从而减少了反馈开销。文献［15］提出了一种三步选择算法。该算法在保持中继增益的同时可以使中继信令开销维持在较低水平。虽然中继选择可以提高系统性能，但是不适宜的选择会引起频繁的中继切换，从而影响系统的整体性能。文献［16］从这个角度出发，提出了使中继活动时间最长和中继切换率最小的两种中继选择算法。研究结果表明，与现有方案相比，所提方案在不降低系统吞吐量的情况下可以获得较低的中继切换率和较长的中继活动时间。
2.3资源分配在中继系统中进行功率和带宽等资源的分配可以有效提高系统资源利用率和系统吞吐量，目前得到了广泛的研究。(1)功率分配。最简单的功率控制方法是开关算法。所谓开关功率控制算法就是给中继分配一定功率或者不分配功率。该算法可以提高小区吞吐量和覆盖范围。文献［17］根据不同的数据速率要求提出了一种最优的功率分配算法。该文献考虑了中继的移动性，建立了移动模型，使用所提出的最优功率分配方案可以提高数据速率。仿真结果表明，在一些实际的数据速率下该算法可以带来3dB增益。文献［18］提出了一种分布式的功率控制算法用以提高平均小区吞吐量。文章考虑了在多小区环境中，通过使用分布式移动中继功率分配方案，与传统的系统相比，平均小区吞吐量得到了改善。同时，也提升了小区边缘吞吐量，因此对小区边缘用户来说，该方案有助于改善其用户体验，是一种较好的解决方案。(2)带宽分配。对于不同的运营商分别安装不同的中继显然并不是高效的，文献［19］基于此提出了共享频谱分配算法来解决此问题。该方案中不同运营商使用相同的移动中继为某一区域内的用户服务，并根据链路质量为不同运营商分配相应的带宽，从而实现了无线资源的有效利用。借助于纳什均衡理论，该方案可以将吞吐量提升近20%。文献［20］以IEEE802.16j系统为研究对象，研究了子信道分配对系统性能的影响。文中提出了重叠子信道分配(OVSA)和正交子信道分配(ORSA)两种方案。研究结果表明，所提方案的小区吞吐量高于不使用中继情况下的吞吐量。文献［21］则利用博弈论理论联合考虑了动态服务选择和带宽分配的问题。为了获得更好的服务质量，移动中继执行基站选择和传输模式的选择，基站则为不同传输模式分配不同的带宽。当移动中继和基站的策略相互影响并且需要作出动态决定时，这将面临着挑战。为解决这个问题，该文提出了一个两层的基于进化博弈和微分博弈的博弈结构。在下层，动态服务选择可以建立为一个进化博弈模型;在上层，基站端的动态带宽分配可以形成一个微分博弈模型，最后得到了一个闭环纳什均衡。数值仿真结果表明了动态博弈带宽分配策略的有效性，并且系统性能和覆盖范围的优势得到了加强。
2.4小区切换在移动中继系统中，由于中继的移动性以及中继一般为多个用户同时服务等原因，如何设计中继高速移动情况下的小区切换策略便成为了一个关键问题，文献此进行了深入研究。在高速运动场景，大量用户很可能需要进行频繁的小区切换，因而如何保证较低的链路失败率和较高的切换成功率，将直接影响用户的通信服务质量和通信体验。对于移动中继系统的小区切换问题，现在比较好的一种方案是使用具有两根分布式天线的移动中继，即在车辆首尾分别装有天线。移动中继通过选择具有较好接收信号质量的天线作为接收天线。当车辆进入重叠区域时，前置天线执行切换至目标基站，后置天线将和服务基站保持连接。当前置天线完成切换后，再由后置天线将工作频率转移至目标基站。如果切换失败，后置天线将执行第二次切换。因此，这种切换方案使通信在切换过程中不会被中断，实现了通信的无缝体验，而且降低了切换失败率，是一种简单实用的方案。
2.5移动中继的其他问题使用移动中继来改善车辆用户的服务质量和吞吐量的效果明显，除了以上提到的关键问题外，仍然有其他的一些问题和挑战需要解决。首先是移动中继的移动性管理问题。这主要包括不同基站间移动中继的切换和不同移动中继间用户的切换。但是，现有LTE系统中没有针对移动中继的移动性支持，因此有必要修改当前的系统结构用以提供有效、可靠的移动性管理。目前，为了支持移动性管理，是在当前的固定中继架构上修改还是提出新的架构尚在讨论中。其次，由于移动中继的使用，干扰管理也是一个新的挑战。中继技术的优势在理论上已获得共识，但在实际部署中中继节点的引入必然导致更加严重的干扰问题。尽管接入链路干扰较小，但对于回程链路来说，不同移动中继间以及中继与宏小区用户间的干扰使问题变得复杂。预测性天线的使用将提高CSI的准确性，从而可以在回程链路中使用高级的干扰避免和干扰消除方案。
第一代的移动通信技术最早是在二十世纪八十年代左右出现的，它经历了大概十几年的发展时间，在上世纪九十年展结束。它的技术特点主要有以下几个方面，它的智能化技术很差，业务量较小、没有很好的通信技术、安全性不高、运行起来很慢而且没有设定加密的功能。在这一代移动通信系统中，主要采用的是模拟传输技术，所以传输的效果很差，而且在传输中会被其他因素影响，抗干扰力很差。那个时期，人们的生活水平并不高，生活也不丰富。所以，只有一少部分人能够使用这种移动通信设备，并没有得到广泛的使用。因此，人们并没有十分关注这种通信技术的发展。
第二代移动通信技术的特征
第二代的移动通信系统即2G技术，最开始是从二十世纪九十年代初期出现的，这种技术的出现主要是为了弥补第一代移动通信系统中存在的缺陷，并且扩展相应的功能。第二代移动通信系统的主要内容是网络应用逻辑更强，采用立即计费的方式，支持最佳路由，00/1800双频段，话语编解码等是完全兼容的而且速率更强，频率结构使用的是更高的加密技术，并且在这一代的通信技术中还应用了智能天线技术和双频段技术等。这样就满足了人们日益增长的需求，使业务数量持续的增长。移动通信技术所存在的GSM系统容量不足的缺陷，使GSM功能不断地得到改善和增强，具备了初步支持多媒体业务的能力。虽然第二代移动通信技术，在发展的过程中不断地得到较好的完善，但是2G的移动通信系统，随着用户和网络规模的不断扩大，频率资源也己经适应不了，移动通信业务发展的需求，呈现供不应求的趋式，频率资源也占有率也接近于枯竭，移动通信的语音质量，也不能达到用户所要求的高质量的标准，对于数据通信速率太低，这个2G无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。
第三代移动通信技术
第三代移动通信系统技术，主要是在话音和数据通信速率等方面得到有效的改进，通信码率能够达到384kb/s，第三代移动通信系统，也就是通常所说的3G，是现阶段正在全力开发的移动通信的系统，这一代移动通信的系统，已经具备了最基本智能特征，应用了智能信号处理技术，智能信号处理单元，多媒体数据通信和话音支持的技术，能够提供跟前两代产品相比，所不能提供的多种宽带信息业务，第三代移动通信技术具备慢速图像、高速数据、电视图像等功能。传输速率也比前两代，移动通信技术有高质量的提高，传输速率在用户静止时，移动通信速率最大为2Mbps，在用户高速移动时，移动通信速率最大支持144Kbps，所占频带宽度为5MHz左右。但是，就目前的第三代3G移动通信系统，通信标准总共有三大类CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA，共同组成3G移动通信IMT2000的体系，它们彼此之间存在相互兼容的问题，这就意味着从根本上来说，当前已有的移动通信系统，并不是真正的个人通信和全球通信系统。再进一步地说，目前的3G移动通信系统的频谱利用率还相当地低，并没有充分地利用频谱资源，达到普及和推广3G移动通信的业务，留下了很大的发展智能移动通信技术的空间。根据移动通信市场发展的需要，和3G移动通信所存在的一些欠缺，目前国际上有不少国家，已经开始研究第四代移动通信系统。也就是我们将要面对的4G移动通信智能系统，这一代移动通信技术，将从根本上弥补前三代移动通信所存在的不足，成为移动通信系统又一个闪光的亮点，在不断地研究和发展中，让更多的用户认识和接受。
随着集群通信的发展和用户的需求,集群通信也从原来的模拟集群向数字集群过渡。但这种过度并不是简单的将原来的模拟话音转换为数字话音和提供数据传输功能就可以称为数字集群了。其实,综观国际上提出的数字集群来看,数字集群的标准都是围绕着用户的需求而发展起来和提出的。
2.数字集群移动通信网络的运行
数字集群通信是继手机、小灵通之后的第三大战场,正在成为电信领域开发的新重点,运营商、设备商正在展开一场新的角逐。在设计中针对了专业无线用户的需求,特别适合在政府和商业领域的专网使用。
2.1数字集群通信的标准
TETRA(陆地集群无线电)系统在指挥调度方面应用的比较多,可完成话音、电路数据、短数据消息、分组数据业务的通信及以上业务的直通模式,并可支持多种附加业务。在大区制条件下最大覆盖半径56公里。TETRA扩容可以逐步增加模块化,适用于小、中、大型调度系统;设计组网灵活,既适应于专用调度网,也适应于共用调度网。TETRA话音编码方式采用代数结构码本激励线性预测编码,具有良好的话音质量,即使在强背景噪声干扰下也可听清,话音质量并不像调频系统那样随场强减弱而降低。大量实验证明,TETRA系统的话音质量比GSM系统好。因此,大量应用于应急、调度、指挥等专网应用系统。
iDEN(集成数字增强型网络)系统是基于TDMA多址方式的调度通信/蜂窝双工电话组合系统。它在传统大区制调度通信基础上,大量吸收数字蜂窝通信系统的优点,如采用双模手机方式,增强了电话互联功能;采用小区复用蜂窝结构,提高了网络覆盖能力。选用这种编码是先进的,但技术公开性不好,价格较贵。但通话质量和保密性都较好。
2.2数字集群系统设备安全
设备是网络的基础,设备的安全是保障网络安全的基础,只有保证网络的物理可靠性,才能保证网络功能、信息的安全性,因此基础设备的可靠性至关重要。
对于交换机,硬件上应实现关键部件的热备份。软件上,关键的用户数据、配置数据应当及时、定期进行备份。对于基站系统要考虑其抗外界干扰的能力,如射频干扰、雷击、抗震性能等。基站系统的备用电源应根据基站覆盖区的重要程度适当配备,以应变突发事件。系统主备用倒换能力是系统可靠性的一个重要指标,如倒换时间、倒换过程对正在进行的业务的影响等。完善的监控告警机制可大大提高网络的可靠性,如系统部件可自我诊断和修复、系统可隔离故障模块、及时产生告警信息。此外,调度台、终端存储了用户的重要信息,这些设备由用户控制,应由专人维护,以保证相关用户信息不被外界窃取。
数字集群通信系统是一种特殊的专用通信系统,在应对突发事件时,对社会稳定和人民生命财产的安全起着及其重要的作用,因此数字集群通信系统的安全要求要大大高于公众移动通信系统,所以数字集群通信系统运营者必须从各方面考虑如何增强系统的抗灾变能力,如何使系统更安全可靠的传递信息。只有全面的重视数字集群通信系统的安全问题,才能使数字集群系统发挥其应有的作用。
3.未来数字集群通信技术发展方向
3.1高安全性
数字集群在基站与手机之间,信息完全依靠无线电波的传输,很容易被人们从空中拦截,在通话状态、待机状态都会泄密,即使关闭电台,利用现代高科技,仍可遥控打开,继续窃听,从中截取、破坏、调换、假冒和盗用通信信息。
3.2高抗毁性
专业移动通信在使用过程可能遇到恶意破坏的人为因素或雨雪灾害的自然因素等影响,导致网络不能正常工作,因此,未来PPDT系统要求可靠、准确地提供业务,具有高的抗毁性和可用性。通常情况下,系统以集群方式工作;在遭遇危害的极端情况下,系统以故障弱化方式或直通方式工作,保证系统能满足基本的集群业务需求。
3.3高环境适应性
专业移动通信由于它是用于全球的表层和空间,会遇到各种恶劣的气候、地形和环境;因此,要求通信装备必须能抗拒酷暑、严寒、狂风、暴雨等恶劣气候条件;必须适应山岳、丛林、沙漠、河海、高空等三维空间的不同地形环境条件;既可车载船装,又能背负手持,要经得起各种移动体的安装机械条件;在嘈杂的噪声环境,要具有背景噪声滤除功能,使通话对方听不见噪声干扰,话音清晰;在高速行驶时,通信不能中断,质量不能下降,可支持500km/h的高速运行。
4.结论
集群共网毕竟具有它自身的缺陷,那就是这些共网往往是调度功能要相对弱一些,即使是利用与专网相同的系统来组建的共网,也同样会相对使得调度功能减弱。那些在公网基础上发展起来的调度系统由于是在原来的系统协议和结构上增加了调度功能,由于原来的体制、协议和系统结构是以公网的电话业务为主而建立的,要想完全能够符合专业用户对专网的需求,应该讲目前还是达不到的。
参考文献:
[1]郑祖辉.数字集群通信漫谈[J].电子世界,2003,(12).
[2]潘娟.数字集群通信系统的安全保障[J].当代通信,2006,(13).
引言
集群通信系统在中国的发展走过了二十多年，从市场应用的角度看，二十多年足足是一个新的技术起步，成熟，甚至被取代的周期。近几年来针对集群通信方面进行多个专题的讨论，从模拟到数字，从共用专网到专用专网，从体制标准到技术创新，从企业研发到市场应用，从社会需求到应急联动通信等，本论文拟对于数字集群移动通信网络体制进行一些粗浅的探讨。
一、集群通信网络的概念
集群通信系统是共享资源、分担费用、向用户提供优良服务的多用途、高效能而又廉价的先进无线调度指挥系统。对于指挥调度功能要求较高的企、事业、工矿、油田、农场、公安、武警以及军队等部门都十分适用，集群通信采用单工或半双工方式，要求接续时间小于500毫秒，具有调度级别控制等。同时对于集群通信还提出了传输集群、准传输集群和信息集群的定义。
随着集群通信的发展和用户的需求，集群通信也从原来的模拟集群向数字集群过渡。但这种过度并不是简单的将原来的模拟话音转换为数字话音和提供数据传输功能就可以称为数字集群了。其实，综观国际上提出的数字集群来看，数字集群的标准都是围绕着用户的需求而发展起来和提出的。
二、数字集群移动通信网络的运行
数字集群通信是继手机、小灵通之后的第三大战场，正在成为电信领域开发的新重点，运营商、设备商正在展开一场新的角逐。在设计中针对了专业无线用户的需求，特别适合在政府和商业领域的专网使用。
2.1数字集群通信的标准
TETRA(陆地集群无线电)系统在指挥调度方面应用的比较多，可完成话音、电路数据、短数据消息、分组数据业务的通信及以上业务的直通模式，并可支持多种附加业务。在大区制条件下最大覆盖半径56公里。TETRA扩容可以逐步增加模块化，适用于小、中、大型调度系统;设计组网灵活，既适应于专用调度网，也适应于共用调度网。TETRA话音编码方式采用代数结构码本激励线性预测编码，具有良好的话音质量，即使在强背景噪声干扰下也可听清，话音质量并不像调频系统那样随场强减弱而降低。大量实验证明，TETRA系统的话音质量比GSM系统好。因此，大量应用于应急、调度、指挥等专网应用系统。
iDEN(集成数字增强型网络)系统是基于TDMA多址方式的调度通信/蜂窝双工电话组合系统。它在传统大区制调度通信基础上，大量吸收数字蜂窝通信系统的优点，如采用双模手机方式，增强了电话互联功能;采用小区复用蜂窝结构，提高了网络覆盖能力。选用这种编码是先进的，但技术公开性不好，价格较贵。但通话质量和保密性都较好。
2.2数字集群系统设备安全
设备是网络的基础，设备的安全是保障网络安全的基础，只有保证网络的物理可靠性，才能保证网络功能、信息的安全性，因此基础设备的可靠性至关重要。
对于交换机，硬件上应实现关键部件的热备份。软件上，关键的用户数据、配置数据应当及时、定期进行备份。对于基站系统要考虑其抗外界干扰的能力，如射频干扰、雷击、抗震性能等。基站系统的备用电源应根据基站覆盖区的重要程度适当配备，以应变突发事件。系统主备用倒换能力是系统可靠性的一个重要指标，如倒换时间、倒换过程对正在进行的业务的影响等。完善的监控告警机制可大大提高网络的可靠性，如系统部件可自我诊断和修复、系统可隔离故障模块、及时产生告警信息。此外，调度台、终端存储了用户的重要信息，这些设备由用户控制，应由专人维护，以保证相关用户信息不被外界窃取。数字集群通信系统是一种特殊的专用通信系统，在应对突发事件时，对社会稳定和人民生命财产的安全起着及其重要的作用，因此数字集群通信系统的安全要求要大大高于公众移动通信系统，所以数字集群通信系统运营者必须从各方面考虑如何增强系统的抗灾变能力，如何使系统更安全可靠的传递信息。只有全面的重视数字集群通信系统的安全问题，才能使数字集群系统发挥其应有的作用。
三、未来数字集群通信技术发展方向
3.1高安全性
数字集群在基站与手机之间，信息完全依靠无线电波的传输，很容易被人们从空中拦截，在通话状态、待机状态都会泄密，即使关闭电台，利用现代高科技，仍可遥控打开，继续窃听，从中截取、破坏、调换、假冒和盗用通信信息。
3.2高抗毁性
专业移动通信在使用过程可能遇到恶意破坏的人为因素或雨雪灾害的自然因素等影响，导致网络不能正常工作，因此，未来PPDT系统要求可靠、准确地提供业务，具有高的抗毁性和可用性。通常情况下，系统以集群方式工作;在遭遇危害的极端情况下，系统以故障弱化方式或直通方式工作，保证系统能满足基本的集群业务需求。
3.3高环境适应性
专业移动通信由于它是用于全球的表层和空间，会遇到各种恶劣的气候、地形和环境;因此，要求通信装备必须能抗拒酷暑、严寒、狂风、暴雨等恶劣气候条件;必须适应山岳、丛林、沙漠、河海、高空等三维空间的不同地形环境条件;既可车载船装，又能背负手持，要经得起各种移动体的安装机械条件;在嘈杂的噪声环境，要具有背景噪声滤除功能，使通话对方听不见噪声干扰，话音清晰;在高速行驶时，通信不能中断，质量不能下降，可支持500km/h的高速运行。
四、结论
集群共网毕竟具有它自身的缺陷，那就是这些共网往往是调度功能要相对弱一些，即使是利用与专网相同的系统来组建的共网，也同样会相对使得调度功能减弱。那些在公网基础上发展起来的调度系统由于是在原来的系统协议和结构上增加了调度功能，由于原来的体制、协议和系统结构是以公网的电话业务为主而建立的，要想完全能够符合专业用户对专网的需求，应该讲目前还是达不到的。
参考文献:
