4G移动通信技术及其军事应用研究
2015-05-30郑向阳
郑向阳
【摘要】军用宽带移动通信技术与民用第四代移动通信（4G）技术相比，其应用研究发展缓慢。现有军用移动通信主要依靠短波、超短波及通信卫星等手段，对多媒体新型业务支持较弱，难以满足未来战争指挥信息系统的需求。首先，介绍了4G宽带移动通信主流体制长期演进计划的后S10S1续演进（LTE-A）关键技术；最后，对4G移动通信技术及其军事应用研究进行了总结。
【关键词】4G移动通信技术 军事应用 研究
一、前言
4G移动通信技术最大的特点就是数据传输速度快，另外4G网络通信更加灵活，更加智能，兼容性更强。很多关键技术的突破，使得4G移动通信更进一步地渗透到我们的生活中，并且在军事中的应用也很广泛。民用4G技术已相对完善，但军用移动通信由于其保密性、移动性以及抗毁性等要求，发展缓慢，故不能适应未来战术移动通信网的高带宽以及高传输速率需求。
二、LET-A宽带移动通信系统模型及其关键
2.1 系统模型
LET-A系统模型采用了扁平化系统网络结构，相比3G系统，增强了基站功能，合并了分组域和各类网关，使得整个系统网络变得简洁高效。LET-A系统架构如在整个演进型分组系统（EPS）基于IP架构，包括演进型核心网（EPS）和演进型通用陆基无线接入网（E-UTRAN）。其中，接入网由演进型节点eNodeB负责用户终端的接入处理，并且不同eNodeB间可通过X2接口交换信令和数据信息；核心网由移动管理实体（MME）和服务网关（S-GW）组成，整个核心网基于IP架构，易于和传统网络互连互通。
2.2 关键技术
协作多点传输（CoMP），CoMP技术利用不同基站或终端间信息交互，实现对接收端的联合处理以提高接收端的信噪比，降低不同小区或用户间的干扰。CoMP分为联合处理（JP）和协作调度、波束赋形（CS/CB），联合处理系指不同发射端对接收端接收情况进行联合分析，通过发射端分集提高接收端信噪比（协作调度）波束赋形模式系指不同发射端对接收端所使用的频谱以及接收端位置等信息进行协调调度，通过不同的频率规划或者波束设计规避干扰。在LET-A系统中，利用不同基站间信息交互实现用户所在小区间的干扰抑制，通常应与小区频率规划结合在一起。
三、军事应用分析
3.1 eNodeB（EvolvedNodeB）移动性接入以及中继扩展
由于军事移动通信系统移动性和抗毁性的需要，4G的eNodeB需具备移动能力，并且eNodeB和用户终端均应支持移动接入，因此eNodeB需进行小型化设计以部署于车辆%直升机以及舰艇等运载工具。eNodeB用于移动接入时，通常集成了MME/SG-W模块（或程控交换机模块）以解决用户终端路由和移动性管理问题。由于4G系统属于视距传播，为了扩展覆盖范围，军用4G系统应能支持配置移动中继，地面eNodeB借助无人机和直升机的高速移动中继实现4C网络的大范围覆盖。
3.2 eNodeB军用互连
4CLET-A标准支持eNodeB的直接信息交互。军事应用时，车载eNodeB除了在驻车时的有线互连外，还需支持无线互连。eNodeB无线互连主要有以下2种方法：（1）、使用传统的车载短波%超短波以及卫星通信手段转接，由于带宽有限eNodeB间只能支持信令信息的交互，故CoMP技术仅能进行简易的波束赋形；（2）、使用LTE-A无线接口互连，eNodeB需额外配置中继帧结构（即eNodeB采用LTE中继体制，与接入用户终端共享频谱资源，以实现与其他eNodeB交互数据和信令信息，同时不影响所属用户终端的接入，或在军用4G网络规划时，预留eNodeB专用无线通信资源以便互连。第2种方法可支持eNodeB间的CoMP联合处理技术。
3.3 终端脱网运行
由于4G移动基站覆盖范围有限，LTE-A移动终端可能会脱离4G网络覆盖范围，因此军用4G需考虑LTE-A终端脱网运行问题。LTE-A终端直连技术（D2D）可解决上述问题。该技术系指在LTE-A系统控制下，允许终端间通过直接使用或复用蜂窝小区的无线资源直接通信的新型技术。LTE-A终端可通过基站的鉴权和处理从传统接入模式转为终端直通模式，即使接入基站被毁或者脱离基站覆盖范围时，终端用户仍能借助D2D模式维持局域网的内部通信，从而确保整个系统的灵活和稳健。如果对LTE-A终端进行改造，集成简易D2D鉴权处理功能，则终端完全可在脱网状态下自主鉴权切换至终端直通模式，与附近终端直连通信。
四、结束语
LIE-A技术是下一代移动通信的发展方向，作为我国拥有自主知识产权的4G标准，TD-LTE-A技术具有高传输带宽、高频谱效率、自组织和异构融合等特性，且拥有一整套国产化产业链。因此，TD-LTE-A技术可作为一体化战术移动通信网的备选技术之一。同时，借助对移动通信发展的前沿问题研究，可推进军事信息系统的现代化建设，为构建全域覆盖以及一体化的战术移动通信网打下基础。
