一、为什么要向4G通信系统演化
伴随着移动通信技术和移动通信市场的迅速发展，越来越多的国家已经开始部署第三代移动通信网络即3G网络 。在3G网络标准IMT-2000中，概括了3G的主要特点：宽带互联，终端的移动性增强以及能够提供比2G更丰富多彩的服务 。但是3G却面临一个严重的环境，即由于3G运营牌照的昂贵和缺乏像2G中的语音和短消息这样成功的业务，导致了移动运营商们不敢冒险全面快速的部署3G网络 。这就给了其他无线技术发展的机会，例如：无线局域网（WLAN）和蓝牙（Bluetooth） 。
随着无线技术的种类越来越多，我们迫切需要将这些无线技术整合到一个统一的网络环境中去，这就是正在形成的B3G通信系统和未来的4G通信系统 。B3G和4G通信系统将是未来提供宽带接入，全球无缝漫游和无处不在的数据，语音业务的最合适和最好的技术 。
二、演化过程中的难题及解决方法
向4G系统的演化面临很多要害的难题，例如：网络结构的提升，信令协议的增强，要提供端对端的服务质量保证（QoS），全球范围内的无线漫游以及富有弹性的服务提供 。而实现这些最基本最重要的就是物理层技术的演化 。虽然现在的2.5G和3G技术可以将传输速率由348kb/s提高到2Mb/s，但是当系统繁忙时的传输速率却不会超过171kb/s 。这个速率可以满足基本的语音，数据通信和无线Internet接入的要求，却不能满足互动的多媒体服务的要求比如视频会议 。
为了提高物理层传输速率，现在提出的技术包括：（1）TDD-CDMA即time division duplex (TDD) mode of the code division multiple Access(CDMA) 。TDD-CDMA能够提供不对称的上下行链路传输，简化了为了提高下行链路覆盖而进行的天线部署，能够为基站和移动终端提供更加先进的接收技术 。（2）OWSS即OWDM Spread Spectrum 。OWSS主要是通过OWSS脉冲（pulse）来进行通信，而这个脉冲是在OWDM和扩频概念结合的基础上产生的 。这一技术的优点有能够在频率选择性衰落环境下提供固有的健壮性，由于脉冲的宽频谱特性从而可以更加有效的进行均衡等等 。
除了对于物理层的要求，4G网络同样对移动网络结构和上层协议栈提出了要求，对应于这一要求已经提出的技术有transparent IP Radio Access即透明的IP无线接入 。
对于4G网络中的QoS，目前以下两种解决方案 。一种是采用无线适配层，另一种是采用自适应终端和QoS代理 。在第一种方案中，IP业务与经过的所有网络建立QoS合同，每个网络通过在IP层与RAT之间增加无线适配层（WAL）来保证各自的QoS合同，从而保证端到端的QoS 。不同网络需要的WAL不同，但具有相同的结构和操作模式，一般包括传输/链路层控制机制（负责补偿不同的无线媒体损耗，提高可靠性及网络吞吐量）和业务控制机制（负责根据业务延时要求进行资源优先级分配） 。WAL是一个开放的解决方案，可以根据网络特点和业务要求，增加或删减处理模块，模块的功能和属性也可采用软件无线电技术进行自适应配置和升级 。第二种方法采用自适应终端和QoS代理，QoS代理位于无线接入网中，当终端检测到另一种更适合的网络模式时（包括重叠网络结构情况的模式切换和跨多网络时的模式间漫游），通知当前网络中的QoS代理与新网络中的QoS代理进行业务QoS协商，协商完成时，新网络中的QoS代理已通知资源治理控制模块进行相应的资源预留，自适应终端也根据协商的结果，自适应地调整其业务参数，然后进行模式转换（即网间切换），每次切换时进行同样操作也可保证端到端的QoS 。
三、4G通信系统的发展趋势
4G通信系统的目标是为每个人提供综合的宽带业务，并在业务获得及网络性能上提供前所未有的灵活性 。因此我们可以由这一目标来看4G通信系统的发展趋势 。
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