4G移動(dòng)通信技術(shù)及其軍事應(yīng)用研究

鄭向陽

【摘要】軍用寬帶移動(dòng)通信技術(shù)與民用第四代移動(dòng)通信（4G）技術(shù)相比，其應(yīng)用研究發(fā)展緩慢?，F(xiàn)有軍用移動(dòng)通信主要依靠短波、超短波及通信衛(wèi)星等手段，對多媒體新型業(yè)務(wù)支持較弱，難以滿足未來戰(zhàn)爭指揮信息系統(tǒng)的需求。首先，介紹了4G寬帶移動(dòng)通信主流體制長期演進(jìn)計(jì)劃的后S10S1續(xù)演進(jìn)（LTE-A）關(guān)鍵技術(shù)；最后，對4G移動(dòng)通信技術(shù)及其軍事應(yīng)用研究進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】4G移動(dòng)通信技術(shù) 軍事應(yīng)用 研究

一、前言

4G移動(dòng)通信技術(shù)最大的特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)傳輸速度快，另外4G網(wǎng)絡(luò)通信更加靈活，更加智能，兼容性更強(qiáng)。很多關(guān)鍵技術(shù)的突破，使得4G移動(dòng)通信更進(jìn)一步地滲透到我們的生活中，并且在軍事中的應(yīng)用也很廣泛。民用4G技術(shù)已相對完善，但軍用移動(dòng)通信由于其保密性、移動(dòng)性以及抗毀性等要求，發(fā)展緩慢，故不能適應(yīng)未來戰(zhàn)術(shù)移動(dòng)通信網(wǎng)的高帶寬以及高傳輸速率需求。

二、LET-A寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)模型及其關(guān)鍵

2.1 系統(tǒng)模型

LET-A系統(tǒng)模型采用了扁平化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相比3G系統(tǒng)，增強(qiáng)了基站功能，合并了分組域和各類網(wǎng)關(guān)，使得整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)變得簡潔高效。LET-A系統(tǒng)架構(gòu)如在整個(gè)演進(jìn)型分組系統(tǒng)（EPS）基于IP架構(gòu)，包括演進(jìn)型核心網(wǎng)（EPS）和演進(jìn)型通用陸基無線接入網(wǎng)（E-UTRAN）。其中，接入網(wǎng)由演進(jìn)型節(jié)點(diǎn)eNodeB負(fù)責(zé)用戶終端的接入處理，并且不同eNodeB間可通過X2接口交換信令和數(shù)據(jù)信息；核心網(wǎng)由移動(dòng)管理實(shí)體（MME）和服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）組成，整個(gè)核心網(wǎng)基于IP架構(gòu)，易于和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連互通。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

協(xié)作多點(diǎn)傳輸（CoMP），CoMP技術(shù)利用不同基站或終端間信息交互，實(shí)現(xiàn)對接收端的聯(lián)合處理以提高接收端的信噪比，降低不同小區(qū)或用戶間的干擾。CoMP分為聯(lián)合處理（JP）和協(xié)作調(diào)度、波束賦形（CS/CB），聯(lián)合處理系指不同發(fā)射端對接收端接收情況進(jìn)行聯(lián)合分析，通過發(fā)射端分集提高接收端信噪比（協(xié)作調(diào)度）波束賦形模式系指不同發(fā)射端對接收端所使用的頻譜以及接收端位置等信息進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)度，通過不同的頻率規(guī)劃或者波束設(shè)計(jì)規(guī)避干擾。在LET-A系統(tǒng)中，利用不同基站間信息交互實(shí)現(xiàn)用戶所在小區(qū)間的干擾抑制，通常應(yīng)與小區(qū)頻率規(guī)劃結(jié)合在一起。

三、軍事應(yīng)用分析

3.1 eNodeB（EvolvedNodeB）移動(dòng)性接入以及中繼擴(kuò)展

由于軍事移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)性和抗毀性的需要，4G的eNodeB需具備移動(dòng)能力，并且eNodeB和用戶終端均應(yīng)支持移動(dòng)接入，因此eNodeB需進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)以部署于車輛%直升機(jī)以及艦艇等運(yùn)載工具。eNodeB用于移動(dòng)接入時(shí)，通常集成了MME/SG-W模塊（或程控交換機(jī)模塊）以解決用戶終端路由和移動(dòng)性管理問題。由于4G系統(tǒng)屬于視距傳播，為了擴(kuò)展覆蓋范圍，軍用4G系統(tǒng)應(yīng)能支持配置移動(dòng)中繼，地面eNodeB借助無人機(jī)和直升機(jī)的高速移動(dòng)中繼實(shí)現(xiàn)4C網(wǎng)絡(luò)的大范圍覆蓋。

3.2 eNodeB軍用互連

4CLET-A標(biāo)準(zhǔn)支持eNodeB的直接信息交互。軍事應(yīng)用時(shí)，車載eNodeB除了在駐車時(shí)的有線互連外，還需支持無線互連。eNodeB無線互連主要有以下2種方法：（1）、使用傳統(tǒng)的車載短波%超短波以及衛(wèi)星通信手段轉(zhuǎn)接，由于帶寬有限eNodeB間只能支持信令信息的交互，故CoMP技術(shù)僅能進(jìn)行簡易的波束賦形；（2）、使用LTE-A無線接口互連，eNodeB需額外配置中繼幀結(jié)構(gòu)（即eNodeB采用LTE中繼體制，與接入用戶終端共享頻譜資源，以實(shí)現(xiàn)與其他eNodeB交互數(shù)據(jù)和信令信息，同時(shí)不影響所屬用戶終端的接入，或在軍用4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，預(yù)留eNodeB專用無線通信資源以便互連。第2種方法可支持eNodeB間的CoMP聯(lián)合處理技術(shù)。

3.3 終端脫網(wǎng)運(yùn)行

由于4G移動(dòng)基站覆蓋范圍有限，LTE-A移動(dòng)終端可能會脫離4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，因此軍用4G需考慮LTE-A終端脫網(wǎng)運(yùn)行問題。LTE-A終端直連技術(shù)（D2D）可解決上述問題。該技術(shù)系指在LTE-A系統(tǒng)控制下，允許終端間通過直接使用或復(fù)用蜂窩小區(qū)的無線資源直接通信的新型技術(shù)。LTE-A終端可通過基站的鑒權(quán)和處理從傳統(tǒng)接入模式轉(zhuǎn)為終端直通模式，即使接入基站被毀或者脫離基站覆蓋范圍時(shí)，終端用戶仍能借助D2D模式維持局域網(wǎng)的內(nèi)部通信，從而確保整個(gè)系統(tǒng)的靈活和穩(wěn)健。如果對LTE-A終端進(jìn)行改造，集成簡易D2D鑒權(quán)處理功能，則終端完全可在脫網(wǎng)狀態(tài)下自主鑒權(quán)切換至終端直通模式，與附近終端直連通信。

四、結(jié)束語

LIE-A技術(shù)是下一代移動(dòng)通信的發(fā)展方向，作為我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的4G標(biāo)準(zhǔn)，TD-LTE-A技術(shù)具有高傳輸帶寬、高頻譜效率、自組織和異構(gòu)融合等特性，且擁有一整套國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈。因此，TD-LTE-A技術(shù)可作為一體化戰(zhàn)術(shù)移動(dòng)通信網(wǎng)的備選技術(shù)之一。同時(shí)，借助對移動(dòng)通信發(fā)展的前沿問題研究，可推進(jìn)軍事信息系統(tǒng)的現(xiàn)代化建設(shè)，為構(gòu)建全域覆蓋以及一體化的戰(zhàn)術(shù)移動(dòng)通信網(wǎng)打下基礎(chǔ)。