作者：信息產業部電信研究院通信標準研究所  沈嘉

    4G技術的標準化已經“近在眼前”。

    這項技術具備更快的數據率和更大的系統容量。目標峰值速率為：低速移動、熱點覆蓋場景下1Gbps以上，高速移動、廣域覆蓋場景下100Mbps。上述性能指標主要依靠兩個方法實現：提高頻譜效率和擴大系統帶寬。

    為了實現1Gbps的峰值速率，4G系統需要寬達100MHz的系統帶寬，但在3GHz以下頻段分配100MHz連續頻譜幾乎是不可能的，而在高頻段又很難實現無縫全域覆蓋和高速移動(運營商要求基于現有站址部署4G系統，因此廣泛使用中繼和分布式天線技術有一定困難)，因此需要同時使用部分3GHz以下頻譜。

    也就是說，4G系統將是一個層疊系統，需要同時使用上述兩段離散的頻譜，這形成了4G系統的一個重要特征。

    層疊4G系統框架

    未來的4G系統可由寬帶移動通信(BMC)子系統和寬帶熱點接入(BHA)子系統構成。BMC子系統工作在較低頻段(如3GHz以下IMT-2000頻段)，提供廣域覆蓋和高移動性，為了實現4G的性能指標，可以考慮采用比E3G略大的帶寬，如20～40MHz。BHA子系統工作在較高頻段(如3GHz-5GHz可能分配給4G的新頻段)，為了實現4G的性能指標(固定移動峰值速率1Gbps)，需要采用很大的帶寬(最大至100MHz)。

    兩個子系統應高度的融合(如采用相似的設計)，以實現用戶在兩個系統之間靈活的接入、調度和切換。也即當用戶在固定和低速移動環境下并處于熱點覆蓋范圍內時，可以接入BHA子系統獲得高數據率的寬帶接入。當用戶處于熱點覆蓋范圍外或高速移動環境時，則可以切換到BMC子系統。由于BHA子系統已經覆蓋了小區中心區域，BMC子系統可以將有限的頻率資源用于小區邊緣區域，以獲得更高的性能。

    BHA的覆蓋范圍受到所在頻段的傳播特性的限制，約為數百米。在密集城區，目前運營商部署的基站間距已經降到數百米量級，則BHA子系統也可以實現一定程度上連續覆蓋，但該覆蓋區域內的高速移動用戶應仍由BMC承載。在一般城區、郊區和鄉村，運營商基站間距可能擴大到數公里以上，在不增加新的站址的前提下，依靠BHA子系統則無法提供連續覆蓋，BHA子系統將只用于在特定區域提供熱點寬帶接入服務。而BHA覆蓋區域的間隙則由BMC覆蓋。在一般城區、郊區和鄉村，由于建設新站址碰到的限制較小，運營商可以考慮在必要的區域加設BHA基站或中繼站，以擴展BHA子系統的覆蓋范圍。

    帶接力系統的層疊系統框架

    在基本系統框架的基礎上，可以采用接力(Relay)技術或分布式天線系統擴展BHA子系統的覆蓋范圍。作為BHA子系統的擴展，Relay系統也只用于固定和低速移動用戶，高速移動用戶仍由BMC子系統提供接入。Relay技術和分布式天線技術仍有很多技術問題需要進一步研究。即使技術問題得到解決，由于運營商在添加大量新的基站和接力站(RelayStation，RS)方面受到諸多的限制，也很難依靠接力和分布式天線系統提供全域覆蓋，應考慮將其用于某些特定場景，作為有效的補充。

    新研發的包含BMC和BHA子系統的4G新空中接口可以將4G許可頻段集中用于覆蓋范圍在100米以上的廣域和城域場景，而利用現有的WLAN和WPAN技術標準實現100米以下的局域和個人域覆蓋，并通過異構接口實現廣域/城域系統和局域/個人域系統之間互通和切換。

    基于不連續頻段的層疊系統框架是由4G系統的可用頻譜特性和運營商的實際部屬要求(不能大量增加新站址)決定的。基于此系統框架，仍有大量的問題有待于研究，但預計這會成為4G系統的一個基本特征。