新一代移动通信系统——IMT-Advanced
IMT-Advanced频率相关问题研究进展
一
的研究 。本 文将对该 组 的研 究成果 进行 详细介 绍 。
系统 ）。
ＲＴ３ Ａ Ｇ ：现 有 的 无 线 Ｌ Ｎ 其 增 强 型 系 统 。 Ａ 及
Ｒ Ｔ ４ 数字移动广播系统及其增强型系统 （ ＡＧ ： 这
分 组 包 含 了 对 移 动 终 端 进 行 广 播 的 系统 ）。
维普资讯
研究进展
■ 信 息 产 业 部 电信 研 究 院 通 信 标 准 研 究所 北 京 交 通 大 学 现 代 通 信研 究 所 孙 姬 金 镝
摘 要
介绍 了Ｉ 关于Ｉ 一 ０ ０ Ｔ Ｕ ＭＴ ２ ０ 以及Ｉ — ｄａｃｄ ＭＴ Ａ ｖｎｅ 系统未来发展 的频率 需求、候选频段等 问题 的 研究情况及进 展。
基 于收集 到 的市场 数据 ，并 针对 不同 的业务类 ’
１Ｉ － ｄ ａ ｃｄ 率 需 求 ＭＴ Ａ ｖ ｎ ｅ 频
别、业务环境 、无线 环境和Ｒ Ｇ ＡＴ 分别经过一 系列复
杂 计 算 后 ．１ Ｕ Ｒ Ｔ － Ｗ Ｐ Ｆ 作 组 得 出 了 ｌ －２ Ｏ ￣ ８工 ＭＴ Ｏ Ｏ Ｄ
１ ４
．
Ｒ Ｔ １ Ｐｅ ＭＴ Ａ Ｇ ：ｒ—ｌ 系统 、 Ｉ －２Ｏ ￣ Ｉ －２０ ＭＴ Ｏ Ｏ ＤＭＴ ０ ０
以考 虑 满 足 ｌ － ０ ０ ＭＴ ２ ０ 以及 ｌ － ｖ ｎ ｅ 系 统 增强型 系统 （ 一分组 包括 了数字蜂 窝移 动系统 、 ＭＴ Ａｄ ａ ｃ ｄ 这
未 来 发 展 的相 关频 率 问 题 。 ｌＵ Ｒ Ｇ Ｗ Ｐ Ｆ 负 ＩＴ ０ ０ 统 和 ｌ 一２ Ｏ 强 型 系 统 ） 。 Ｔ － Ｓ ８ ８是 Ｍ －２ ０ 系 ＭＴ ∞ 增
IMT_简介d
高级国际移动通信(IMT-Advanced)英文全称：International Mobile Telecommunications-Advanced。
IMT-Advanced系统为具有超过IMT-2000能力的新能力的移动系统。
该系统能够提供广泛的电信业务：由移动和固定网络支持的日益增加的基于包传输的先进的移动业务。
IMT-Advanced系统支持从低到高的移动性的应用和很宽范围的数据速率，满足多种用户环境下用户和业务的需求。
IMT-Advanced系统还具有在广泛服务和平台下提供显著提升QoS的高质量多媒体应用的能力。
IMT-Advanced的关键特性包括：在保持成本效率的条件下，在支持灵活广泛的服务和应用的基础上，达到世界范围内的高度通用性；支持IMT业务和固定网络业务的能力；高质量的移动服务；用户终端适合全球使用；友好的应用、服务和设备；世界范围内的漫游能力；增强的峰值速率以支持新的业务和应用，例如多媒体（需要在高移动性下支持100Mbps，低移动性下支持1Gbps）。
IMT-Advanced是ITU为满足未来10～15年全球移动通信需求而启动的，根据ITU当前规划，2008年2月完成4G技术方案征集通函的制订，2008年年中开始4G候选方案的征集工作，2009年年中结束候选方案的征集，2010年年中完成候选方案的技术评估和融合，2012年前后发布4G技术标准方案。
在技术上，IMT-Advanced将基于OFDM，在LTE（或相当）技术的基础上，作进一步增强。
第一版本的IMT-2000标准M.1457完成后，2000年3月，ITU-R WP8F组在日内瓦正式成立，平始考虑IMT-2000的未来发展和后续演进问题(QUESTION ITU-R 229-1/8)，随后开始了相关工作。
这些工作分为两部分：对IMT-2000的未来发展(Future Development of IMT-2000)及IMT-2000后续系统(System Beyond IMT-2000)的研究。
IMT-Advanced系统的网络自组织协议流程和技术性能
备无线参数配置或相关的资源管理策略， 以达到扩大覆盖 范嗣、 增加系统和边缘容量 、 抑制干扰 、 减少能耗、 提高切 换和随机接入成功率、 满足为新增网络节点提供先进的自安装策略． Ｏ 自安装 过程处于网络预运行阶段，存 ｅＢ上电并且开启无线射 Ｎ
频接 口后 开始 。如图 ２ 所示 ， 一种可行 的基站 自 安装 流程
如下 。
络鉴权以及软件和配置数据下载等。 初始无线相关配置工
作主要是邻小 区列表更新和覆盖参数 配置等。 网络 自配置 是新部 署 的网络节 点通过 自动 安装 过程
对基本运行参数以及无线信号相关参数进行配置， 主要包 括节点基本配置 ． Ｉ 地址、 如 Ｐ 网关与鉴权等 ， 以及节点无
线信号相关 的参数 配置 ， 如邻 区列表 和覆盖参数 等。网络 自配置是优化前 的阶段 ， 自 是 优化 和 自治愈 的基础 。 网络 自优化是 网络 在运行过 程中 ， 过监测 网络 重要 通 性能指标 随时 间的变化 ， 自适应地调 整基站和其他 网络设
２ Ｓ ＯＮ 组 成
将 Ｓ Ｎ技术引人 ＩＴＡ ｖｎｅ Ｏ Ｍ ｏｄａｃｄ系统的主要目的是为
国 家科 技 重 大专 项 基 金 资助 项 目（ ｏ２ １Ｚ ０ ０ ３０ ２Ｏ ） Ｎ ．０ ｘ３ ０ —０ ．１ １
电信科学 ２ 年第 ４期ｉ ０１ ｌ
了适应新技术需求 ． 实现包括规划 、 配置 、 优化 、 计算 、 调
（ ） 网络 预运行 的初期 ， １在 网络 为新增 ｅ Ｂ分配一个 Ｎ
Ｉ Ｐ地址并为该 ｅ Ｂ提供 自配置子系统信息。 Ｎ
（） ２ 为该 ｅ Ｂ配 置网关 ， Ｎ 该节 点可通 过网关 与其他 网 络节点交换数据业务 。
IMT-Advanced增强多媒体多播技术
IMT-Advanced增强多媒体多播技术
随着科技的高速发展和人们生活冰平的快速提高，移动通信技术取得了突飞猛进的发展。
最开始的第一、二代移动蜂窝通信系统(1G、2G)提供了方便的随时随地的无线语音服务。
20世纪90年代，随着互联网的出现，人们对无线数据通信的需求日益增强，因此第三代(3q系统开始引入包括数据通信在内的移动多媒体服务。
然而人们已经不满足于速率上限为2 Mb／s的3G，为此发展了LTE系统，可提供高达300 Mb／s的传输速率。
进一步地，未来的第4代移动通信系统(IMT-Advanced)的目标是提供可与有线通信系统可比拟的，高达1Gb／s的高速通信。
发展宽带无线通信技术对提高国家科技水平，促进经济发展，提高人民生活水平具有重要的意义。
中国从3G开始，积极推动移动通信技术的发展与标准化，提出了具有自主知识产权的国际标准
TD-SCDMA，并进一步发展为国际标准TDD-LTE，而当前正在进行标准化的IMT-Advanced系统更成为中国未来10年重点发展的科技项目。
IMT-Advanced性能分析研究
功能分析 以及娜 论分 析以后 ， 实 编程
表Ｉ 仿真参数设置
１Ｅ Ｅ Ｅ在 Ｏ ６年 ｌ ２月终 于批 准 了 ８ ２ ６ 的 现 ｒ ０． ｍ １ 各个 模块 ， 成整个 Ｗｉ Ｘ物 完 ＭＡ 立 项 申请 （ＡＲ，此 项 目将 在 ＩＥ ０ ． ｅ 理层链路级 仿真系统 。 Ｐ ） Ｅ Ｅ ８ ２１ ６
（ ＭＡ Ｗｉ Ｘ技术）的基础上开发满足 Ｉ Ｔ Ａ ｖｎｅ Ｍ － ｄａｃｄ Ｏ Ｄ Ａ 物理 层 基 本 参 数设 置 ＦＭ 需求的技术方案。在标准化的 Ｌ Ｅ（ Ｔ 长期演进） 技 如 表 １ 所示 。 术已经具有部分 ４ Ｇ技术的特征， 预计 ３ Ｐ会基 ＧＰ 图１ 为不 同编码 在 Ｑ Ｓ ， Ｐ Ｋ 码率 于 Ｌ Ｅ进一步演进。由于无线网络在移动通信网 为 １ Ｔ ／ ２的性能 。 络建设中投资巨大， 因此， 系统 眭能分析及其仿真 由图 １ 可知 ，三种 编码方式 中， 对检验规 划方案具有 非常重要 的作用 。 在研 究工作 Ｌ Ｐ 比 Ｃ Ｃ在 １ 处 有 大 约 【 ＤＣ Ｔ ０ １ １ 过程中，我们主要是通过仿真来分析系统性能， 而 ｄ Ｂ的增箍 ， Ｂ Ｃ有大约 １ ５ Ｂ的 比 Ｔ ．ｄ ２ 通信系统仿真通常分为链路级仿真与系统级仿真 增益 ； 可知三种 编码 方式 中 ，Ｄ一 由此 Ｌ 干扰信号 两大 类。本文 对 ＷＩ Ｘ系统进行 ＿ ＭＡ ｒ 链路 级仿真 ， Ｐ Ｃ的性能 最优 ，Ｔ Ｃ Ｃ与 之性 能差 异很小 ，基本 相 信号外同时还存在着热噪声和干扰信号， 然后使用链路级仿真和系统级仿真相结合的方案 同 ， 能次之 。 性 是来自除服务扇区外的所有其他扇区的基站信号。 非服务扇区干扰信号可以表示为： 对 Ｌ Ｅ系统性能进行了评估，通过实际的仿真来 Ｔ ４基于 Ｌ Ｅ方案的系统级仿真 Ｔ ，々 、 评断两种不同 仿真方法的 优劣。 Ｉ Ｅ系统级仿真平台共分为 ７ Ｔ 个模块 ， 其中５ ∑√ 日 ’ ） ｏＨ ∽ｎ “ｎ Ｖ ） （ （ （ｘ ） ２移动通信系统系统性能分析方法 个功能模块： 初始化模块 、ＡＲ Ｈ Ｑ发端处理模块 、 业 移动通信系统是—个非常复杂的系统，需要 务模块 、 资源调度模块、 干扰计算模块， 其他两个是 其中 ， ｎ表示第 ｉ ｘ（ ） 个干扰扇区的发送信 通过仿真来模拟这个系统内部工作机制。另外 ， 仿 仿真流程控制模块和数据存储模块。 仿真平台使用 号 ，ｕ 表示第 ｉ Ｖ ∽ 个干扰扇区使用 的预编码矩 真也可以用作理论研究的辅助工具之一。 利用仿真 Ｃ语 言编写 。存运行 时 ， ｄｏ ｎ壤示第 ｉ 个干扰扇区信号所过信道的快 以 ｒｐ序号和 Ｔ Ｉ Ｔ 序号来 阵 ， （ 对新的算法和方案作定 陛或定量的分析。 通信系统 表示 仿真平 台 当前 所处 的时间 。ｄｏ ｒｐ表示撒 点ｆ 衰落值， 表示第 ｊ ， ￡ 个干扰扇区信号所过信道的 仿真通常分为链路级仿真与系统级仿真两大类。 链 成用 户） ｒ使仿真数 据更 加准 确客 观 ， 仿真 中 大尺度衰落功率传递系数， ”表示第 ｊ 个干扰扇 ， 为 在 路级仿真关注的是基站和移动终端之间的单一通 需要进行多次械 。 Ｔ（ ＴＩ 发送时间间隔） 序号表示系 区信号的发送功率。Ｎ 为干扰扇区的数量。 信链路。 而在系统级仿真中 需要建立多个 小区的蜂 统在某次 撒 点中所处 的时 间， 中要 求运 行尽 可 仿真 结束 语 窝无线通信系统 ， 利用仿真来设计和分析通信网 能 Ｋ的 Ｔ Ｉ ， 化 彘始化 对系统 眭能的影 响。 Ｔ 数 以淡 玎 本文 Ｉ Ｔ ＇ｖｎｅ Ｍ 一ｄ ａｃｄ系统系能方法的研究是 ａ 络。 在 小论 文 中 ，为 了证明 ＭＩ ＭＯ技 术对 系统容 在当前两个 ４ Ｇ热门候选方案 Ｌ Ｅ ｗＩ Ｘ ＩＥ Ｔ ， ＭＡ （Ｅ Ｅ 传统的链路级仿真—般用于算法研究和算法 量的影响， 设计实现了 ２２ ｘ 天线系统和 ｌ２天线系 ８ ２１ｍ） ｘ ０．６ 为实际背景下展开的， 分别用链路级仿真 比较，链路级仿真主要是检验通信技术方案的性 统 以作 对 比。系统 中使 用 了单 双 流 白适 应选 择机 和系统级与链路级仿真相结合的方法分别对这两 能。 根据无线传输技术物理层的基本模块和相关算 制 ， 收端采用 了 ＭＭＳ 在接 Ｅ均衡 。作 为对 比的 １２ 个候选方案进行了仿真。 ｘ 可以看出的两种仿真方法 法， 并通过适当的信道建模， 建立一笊 电 到点的无 天线系统， 存接收端使用 了最大比合并 ｆ ｘｍｕ 的优 觇 电是 明显的 。 Ｍａｉ ｍ 线链路ｊ 过仿真计算， 匝 得到基本的 Ｂ Ｒ和Ｅ ／ｏ Ｒ ｔ ｏ Ｍｎｎ Ｅ ｂＮ ａ ｏＣ ｍ ｉｇ ｉ ￣ＭＲ ），带宽 等参数 与 ２２天线 Ｃ ｘ 随着无线通信技术的发展，各种新技术层出 的关系。 系统级仿真在按照类似实际系统构成的地 系统相同。如图２所示， 链路级仿真已经不能再用来比 较技术算法， 实线表示 ２２天线系统的 不穷， ｘ 理 结构 中观察 多个 Ｕ Ｅ和 多个 Ｂ ｓ的通 信情 况 ， 在 累积 分布 函￣（Ｄ 曲线 ， 表示 ｌ２ 线 系统 只能通过系统级仿真来实现。 Ｃ Ｆ） 虚线 ｘ天 为了真实有效的评估 无线网络的规划、 优化 、 新算法和新协议研究等方 的 Ｃ Ｆ曲线。 Ｄ 扇区平均吞吐量和 ５ ％用户吞吐量如 和比较各种技术算法， 系统级仿真中不得不引入链 面 具有广泛 的应 用。 系统级仿 真可 以分 为静态仿 真 图 ２ 示 ，ｘ 天线 系统 扇区平 均吞 吐量较 １２系 路级算法 ， 所 ２２ ｘ 两者的 结合将是未来系统仿真方法的发 和动态仿真两种。 静态系统仿真对系统的采样相互 统提升了 ７ ％，表明了增大天线数量 可以带来系 展方向。本文的工作仅仅只是开始， ２ 希望为下—代 之间 是独立 的 ， 间上是 离散 的 ， 以只适 用 于 统吞吐量的提升。但存这一结果中， 在时 所 仍没有完全发 移动通信系统 Ｉ Ｔ ａｖｎｅ 性能评估提供参 Ｍ －ｄ ａｃ ． ｄ的 仿真系统的覆盖， 话音容量等。动态仿真是对系统 挥出 ＭＩ ＭＯ系统的信道容量 ，表明使用预编码的 考意 见 。 进 行连续采 样 ，能够更 真实反 映系统 的运行 睛况 ， ＭＩ ＭＯ技术仍有许多要改进的地方。 参考文献 动态仿真总 是要 比静 态仿真 准确。 预编 码 的加入 引起 Ｃ Ｉ Ｑ 的波动 幅度 加 大 ， 这 … 万屹， Ｉ ００十年发 展 与 未￣ｇ ￣［ 中国 超 ＭＴ２ ０ ｘ－ Ｊ ｌ ３ 基于 Ｗｉ Ｘ方案 的链路级 仿真 ＭＡ 主要 体现在用 户的所受 干扰上 ， 下面用 数学表 达式 新通 信 ，０ ８ ２ ０． ３９． －６ 本节结合 Ｏ Ｄ Ｆ ＭＡ物理层链路级模型 ，对模 进行 说明 。 发送信 号可表示 为： （） 。ｎ。 中 ， １ Ｓ Ｍ－ ， ａｉ ｈ ｎ ｅ Ｍｏ ｅ Ｔ ｘ Ｄ ｓｒ — ｎ （（）其 ２ Ｃ 一 ３ Ｓ ｔ ｌ ａ ｎ ｌ ｄ ｌ ｅｔ ｅ ｃｉ ［ Ｉ５ ｐ ａ Ｃ ｐ ｉ ，Ａｕ ｕ ｔ １ ，Ｏ ３ ｏ ｇ ｓ ９ Ｏ ． ２ 型中的结构进行分析。 在给出模型中各模块的具体 ｎ 表示发送的第 ｎ个符号 表示发送的有一 ｔ ｎ … ～ ； － ｚ 矗 Ⅲ信号， （ 表示使用的预 ［３ Ｐ Ｒ ２． ６ｖ． 。ｐ ｔｌ ｈｎ ｅ ｍ ｄ ｌ ｒ ｎ ） ３ Ｇ ＰＴ ５ ９ ６１ ＂ ａｉ ａｎｌ ｏｅ ］ ９ ｎ Ｓ ａＣ 一 ｌ 编码矩阵。 ｌ堑曼 ｜ 有用信号经过信道 ｆｒ Ｍｕｔ ｌ Ｉｐ ｔ Ｍｕｔ ｌ Ｏ ｔｕ 例Ｊ ） ｏ ｌｐｅ ｎ ｕ ｉ ｌｐｅ ｕｐ ｔ ｉ Ｉ ＭＯ
4g的发展历程
4g的发展历程
4G的发展历程可以从2008年开始。
2008年，国际电信联盟（ITU）制定了4G移动通信的标准，即IMT-Advanced（国际
移动电信先进技术），并规定了4G的最低网络速率要求。
在标准制定后不久的2010年，全球第一款4G手机LTE
（Long-Term Evolution）在瑞典上市。
此时，4G开始进入商
用阶段，成为各国通信运营商竞相推广的焦点。
随着技术的成熟和市场的需求不断增长，全球各地开始大规模建设4G网络。
2012年，中国正式商用4G网络，成为全球第
三个商用4G国家。
在4G的发展过程中，人们对于网络速度和稳定性的要求也越
来越高。
为了满足这一需求，新的4G技术标准陆续推出。
2013年，全球首个4G+网络问世，支持更高的网络速率和更
好的网络体验。
随着时间的推移，4G逐渐成为人们日常生活中不可或缺的一
部分。
人们可以通过4G网络随时随地上网、观看高清视频、
进行实时通信等。
然而，4G并没有止步不前。
为了进一步提升网络速度和用户
体验，国际电信联盟在2017年发布了5G的技术标准，并开
始了5G的研发和试验工作。
虽然5G的商用进程仍在进行中，但4G在过去十多年中的迅猛发展为5G的到来奠定了坚实基础。
总结起来，4G的发展历程可以概括为：标准制定、商用推广、技术升级，不断满足用户对于网络速度和稳定性的需求，同时为5G的到来做好准备。
IMT—Advanced研究进展
分 多址 ） 及 当前 正 在 部 署 的 ３ 技 术 更 新 换代 的 以 Ｇ，
速度 快得 像 坐过 山车 。然 而更 令人 惊讶 的是 ，Ｇ刚 ３ 刚 出世 ， 就迎来 了新 的竞争 对手 ：Ｇ。 ４ 尽管 ３ Ｇ要 比 ２ Ｇ优 越 得 多 ， ３ 仍 然遗 留 了 但 Ｇ
一
静态 和慢 移 动状态 下 达到 速率 为 ｌ ｉｓ 与现 有 的 ｔ。 Ｇｂ ／
（ ５ 工作 组 ） 主导 。 第 Ｄ 为
２０ ０ ８年 年 初 ． ｕ Ｒ 新 成 立 了 ＷＰ Ｄ．下 设 ４ Ｉ ． Ｔ ５
ＩＵ 当 时 要 做 的 第 一 件 事 就 是 对 ４ 进 行 定 Ｔ Ｇ 义 。 Ｇ 时代 是语 音业 务 天下 ，Ｇ虽 然 支持短 信 等数 １ ２ 据业 务 ， 主 流仍 是 基 于 Ｔ 但 ＤＭＡ（ 时分 多址 ） 的语 音
十年 前 ， 就在 我 们还 不 知 ４ 为何 物 时 。 关 工 Ｇ 相 作 已经 随 着 ３ 国 际标 准 的确 立 而 展 开 。２ ０ Ｇ ０ ０年 ．
盟无线 电部门 ） ８ 第 ８ ＷＰ Ｆ（ Ｆ工 作 组 ） １ 第 ７次 会 议 上 ，国际 电 信联 盟 给 了 Ｂ Ｇ技 术一 个 正 式 的 名 称 ３ Ｉ ． ｄａｃｄ ， ＭＴ Ａ ｖ ｎ ｅ ！ 也就 是 我 们 所 说 的 ４ 技 术 。按 ］ Ｇ 照 Ｉ Ｕ 的定 义 ， Ｔ 当前 的 ＷＣ ＤＭＡ、 Ｓ Ｐ 高速 下行 Ｈ Ｄ Ａ（
Ｉ — ｖｎ ｅ ＭＴ Ａｄ ａ ｃｄ研 究进展 ． 最后给 出 了中 国 Ｉ ． ｄ ａ ｃｄ的研 究情 况 。 ＭＴ Ａ ｖ ｎ ｅ 关键 词 Ｉ — ｄ ａ ｃｄ 高级 国 际移动 电信 ） Ｔ 国际 电信联 盟 ） ＭＴ ２ ０ ；３ Ｐ ＭＴ Ａ ｖｎ ｅ （ ；Ｉ Ｕ（ ；Ｉ 一０ ０ ＧＰ
lte的发展历程
lte的发展历程长期演进技术（Long Term Evolution，LTE）是第四代移动通信技术（4G）的一种标准，旨在为用户提供更快、更高质量的无线通信服务。
LTE的发展历程可以追溯到上个世纪末的移动通信系统发展初期。
20世纪80年代，移动通信系统开始迈入数字时代。
当时的2G技术主要是基于CDMA和GSM标准，能够实现语音通信和简单的短信功能。
然而，随着互联网的迅速普及和多媒体应用的出现，人们对数据传输速度和质量的需求日益增长，2G技术难以满足这些需求。
为了推动移动通信技术的进一步发展，国际电信联盟（ITU）于2008年发布了IMT-Advanced标准，要求新一代移动通信技术能够支持更高的峰值数据速率和下行平均数据速率。
这为LTE的发展奠定了基础。
在制定LTE标准的过程中，全球移动通信系统协会（3GPP）起到了重要的作用。
2004年，3GPP制定了LTE的技术要求，并于2008年完成了第一个版本的LTE标准。
此后，3GPP陆续发布了多个版本的LTE标准，不断提高了其性能和功能。
LTE采用了OFDM（正交频分复用）和MIMO（多输入多输出）等先进技术，能够实现更高的数据传输速率和更好的频谱效率。
与此同时，LTE还引入了IP数据包交换的体系结构，使得用户可以像在互联网上一样自由访问各种应用和服务。
2010年，随着LTE技术的成熟和商用网络的建设，全球范围内出现了首批LTE商用网络。
LTE的商用化推动了移动通信市场的竞争，加速了移动宽带服务的普及。
越来越多的用户开始享受到高速、稳定的移动互联网体验。
为了进一步满足用户的需求，3GPP制定了LTE-Advanced标准。
LTE-Advanced在传输速率、频谱效率和系统容量等方面进行了进一步提升。
2011年，韩国成为全球首个商用LTE-Advanced网络的国家。
随着商用网络的扩大和技术的不断发展，LTE不断进化为LTE-Advanced Pro和5G标准。
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新一代移动通信系统——IMT-Advanced研电1111班金炜学号1112201402蜂窝概念的提出推动了第一代移动通信系统的实现，数字信号处理技术和器件的成熟促进了以global system for mobile communication(GSM)为代表的第二代移动通信的蓬勃发展，宽带CDMA的商用基本满足了第三代移动通信系统的业务需求。
但是，随着全球范围内手机用户数的迅猛增长和新型无线多媒体业务的不断涌现，如何在有限的频谱资源上满足不断增长的宽带无线多媒体业务需求，成为未来移动通信技术发展的巨大挑战。
IMT-2000 是国际电信联盟(international telecommunication union，ITU)定义的第三代移动通信的全球标准。
IMT-2000工作在2 GHz频段，初期定义的目标是最高业务速率达到2 Mb/s。
由于IMT-2000在核心技术上没有革命性的突破，难以在有限的频谱范围内提供广域覆盖和高达每秒数百兆比特速率的新型宽带无线多媒体业务，如宽带游戏、实时视频流媒体、视频会议、网络电视、远程教育等。
为了解决上述矛盾，获得更高的信息传输速率和功率效率，在推动IMT-2000产业化的同时，世界各国已把研究重点转入新一代移动通信系统Beyond IMT-2000上。
Beyond IMT-2000概念与需求的研究，于1999年11月被列入议事日程。
2001年10月ITU-R WP8F的第六次会议上初步明确了Beyond IMT-2000研究的基本框架。
2003 年6 月ITU-R WP8F完成了Beyond IMT-2000的Vision(愿景)。
2004年10月ITU-R WP8F完成了一份频谱资源调研函，了解各国对Beyond IMT-2000频谱分配的期望。
2005年10月，Beyond IMT-2000被正式命名为“IMT-Advanced”。
2007年10～11月，在日内瓦召开的世界无线电通信大会上，IMT-Advanced所使用的频谱得以确定。
ITU-RWP8F决定在2008年初开始IMT-Advanced的标准化工作，并向全球开展技术提案征集工作，最后将于2009年底决定IMT-Advanced所使用的技术。
在有限的频谱范围内提供更高的信息速率和功率效率，是新一代移动通信系统IMT-Advanced研究的重点。
但是，移动通信系统也正面临通信基站天线站址选择难、通信环境电磁辐射大和通信频谱资源短缺等制约移动通信发展的问题。
因此，IMT-Advanced系统务求在概念和技术上有新的突破，在提高信息传输速率和功率效率的同时解决上述问题。
1 IMT-Advanced系统特征与IMT-2000系统相比，IMT-Advanced系统的显著特征是具有更高的数据传输速率。
IMT-Advanced系统空中接口希望达到的数据传输速率为：在低速移动(如游牧或固定接入)热点覆盖场景下达到1 Gb/s，在高速移动广域覆盖场景下达到100 Mb/s。
ITU-R M.1645 定义了IMT-2000 和IMTAdvanced的框架和未来的发展目标，对IMT-2000的未来发展以及IMT-Advanced的数据速率的远景规划如图1所示。
图中，深灰色表示现有IMT-2000系统能力，中度灰色表示增强型IMT-2000系统能力，浅灰色表示IMT-Advanced系统能力；移动性包括低移动性(步行速度)和高速60～250 km/h(高速公路或快速列车)。
IMT-2000系统能力包括增强型IMT-2000和IMT-2000未来发展的能力；IMT-Advanced系统不仅涵盖了目前的IMT-2000系统能力，而且还包括游牧/本地接入系统、数字广播等系统的能力。
IMT- 2000和增强型IMT-2000及IMT-Advanced系统将在不同的业务需求和无线环境下的各种接入技术，相互结合互为补充，形成一个通用且灵活的业务平台。
2 IMT-Advanced需解决的基本问题IMT-2000系统面临基站天线选址难、手机和基站天线辐射大以及频谱资源短缺等影响其发展的三个瓶颈问题。
新一代无线通信系统IMT-Advanced必须在满足速率需求的同时，彻底解决上述问题。
2.1 基站天线如何选址基站天线的架设地点一直是困扰移动运营商的难题：部分已存在基站天线的站址，其业主不允许再使用；同时，网络优化后的新设基站天线站址很难找到安身之地。
基站天线选址难一方面源于人们普遍认为基站天线辐射的电磁波对人体有害，从而阻挠在居民楼或办公楼架设基站天线；另一方面源于基站天线有损环境美观，尤其对于住宅小区、繁华闹市和旅游风景点。
每年都有大量的基站天线遭遇拆迁问题，所引起的基站拆迁纠纷不断发生。
市场上提供了各种“美化天线”方案，采用各种手段对天线的外表进行伪装和修饰，美化城市的视觉环境，同时减少居民对电磁环境的恐惧和抵触。
如用假树叶、树干来装饰天线抱杆和天线；或将天线安装在建筑物外墙面上，把天线的抱杆和天线罩漆上与建筑物外墙一样的图案和颜色；或将天线隐藏在建筑物的特定位置，使天线不被察觉等。
但是，基站天线对周围环境的辐射问题依然存在，伪装和掩饰只是权宜之计，并没有从根本上解决基站天线站址选择的难题。
目前，城市中建筑物的楼顶已经是各类基站天线林立，如图2所示。
左图位于东经104°06'08.21"、北纬30°39'37.47"，右图位于东经104°06'12.37"、北纬30°39'05.32"，2007年7月25日摄于成都市成华区。
IMT-2000 基站天线几乎无立足之地，新的IMT-Advanced系统的基站采用多天线技术后具有更多的天线，这些天线又将架设在何处？办公楼顶、居民楼顶还是郊外大功率发射塔？从根本上解决基站天线选址的问题是新一代移动通信系统IMT-Advanced亟待解决的首要问题。
2.2 “绿色”通信网络目前国际上常用specific absorption rate(SAR)来衡量手机等设备的近场辐射对人体的影响。
SAR代表生物体每单位(千克)在单位时间(秒)允许吸收的辐射能量，即有：式中ρ为生物体组织质量密度；σ为生物体组织电导率；E 为感生电场强度。
1997年美国联邦通信委员会(federal communications commission，FCC)公布了手机电磁安全性评价标准，即所有移动电话和小型发射机的SAR值不得超过1.6 W/kg[9]，即以6 min为计时，每千克人体组织吸收的电磁辐射能量不得超过1.6 W。
根据电磁场理论，在天线结构以及手机和人体相对位置一定的情况下，天线辐射功率越大，在人体内形成的电场强度越高。
人体吸收的SAR越大，用户身体受到的辐射伤害也越大。
由于手机在通话时靠近人的脑部，人脑处于天线辐射的近场，因此天线辐射功率对人脑的伤害尤为严重，如图3所示。
GSM手机900 MHz频段的最大发射功率为2 W，1800 MHz频段的最大发射功率为1 W，CDMA手机的最大发射功率为1 W。
手机辐射功率为1 W时，在1.970 mm×1.197 mm×0.300 mm的体积内，平均SAR高达7.76 W/kg，远远超过手机电磁安全评价标准。
虽然在正常情况下，手机的平均辐射功率远小于1 W，但手机会根据接收到的基站天线信号的强弱自动调节自身辐射功率。
手机离基站天线越近，接收到的基站天线信号越强，手机辐射功率就越小。
反之，当手机在钢筋混凝土结构等对电磁波有很大影响的建筑中时，接收到的基站天线信号较弱，手机会自动增大辐射功率以和基站天线保持联系，使SAR超过手机电磁安全评价标准。
传统的基站天线一般负责半径为100～1 000 m的蜂窝小区，广播信道发射功率需要达到实现全小区信号覆盖的要求。
市区内基站天线发射机标称功率正常为37～43 dBm，但是在基站附近的用户并不需要如此大的发射功率，这种较大的发射功率辐射对基站天线附近用户的SAR值是不利的。
鉴于对手机用户和基站天线周围居民吸收SAR的考虑，本文认为IMT-Advanced系统的基站和手机发射功率应当限制在10 mW以下，使移动通信环境成为一个更加“绿色化”的环境。
因此，降低手机和基站的发射功率，并且解决射频功率和小区无缝覆盖之间的矛盾，是IMT-Advanced无线通信系统面临的一个核心挑战。
2.3 频谱资源短缺无线电频谱资源是一个有限的、不可再生的战略资源，近年来引起了全球的高度重视。
目前的无线通信频谱整体利用效率很低，频谱需求和供应间矛盾日益突出。
如何在有限的频谱资源中找到可使用的频率及其相关的使用技术，以满足IMT-Advanced业务速率需求成为亟待解决的问题。
许多国家已经将可用的无线频谱分配给特定的用户。
从NTIA(美国国家通信和信息管理局)频谱分配图上可以看出，具有优良无线通信性能的5 GHz以下频谱(“热点”频谱)资源十分紧张，免许可的industrial scientific medical(ISM)频段已经相当拥挤，难以找到足够宽的频段满足IMT- Advanced系统通信需求。
无线通信的许可频段使用价格非常昂贵，如2006年9月FCC的3G无线频谱拍卖会上，美国第四大移动电话提供商T-Mobile公司花费42亿美元获得了120张牌照，Verizon Wireless出价28亿美元获得了13张牌照，有线电视运营商Comcast、时代华纳和无线运营商Sprint Nextel组成的联盟共花费24亿美元获得了137张牌照。
IMT-Advanced系统应采用革命性的无线通信技术，合理使用昂贵的“热点”频谱及非“热点”频谱，以彻底解决移动通信频谱资源短缺的问题。
3 IMT-Advanced系统关键技术为了使IMT-Advanced成为一个绿色电磁波的移动通信网络，必须采用天线数更多的分布式多天线技术。
但另一方面，更多的天线数又增加了天线站址选择及安装的困难。
同时还需要研究合适的无线通信技术来解决频谱资源问题。
3.1 分布式信息灯通信网分布式信息灯通信网是指以信息灯为接入点的分布式无线通信系统(distributed wireless communicationsystem，DWCS)。
信息灯是一种具有普通照明功能且能实现部分无线信号收发功能的新型装置，通过与之相连的电力线(或者光纤)实现接入点与接入网的信息交互。
考虑到室内及室外的照明灯已广泛覆盖的现实，只要用户身处城市或郊区中，就有一个照明灯离其很近。
将无线接入点集成在照明灯中，便组成具有信息收发功能的信息灯。