4G移動通信技術及其軍事應用研究

鄭向陽

【摘要】軍用寬帶移動通信技術與民用第四代移動通信（4G）技術相比，其應用研究發展緩慢。現有軍用移動通信主要依靠短波、超短波及通信衛星等手段，對多媒體新型業務支持較弱，難以滿足未來戰爭指揮信息系統的需求。首先，介紹了4G寬帶移動通信主流體制長期演進計劃的后S10S1續演進（LTE-A）關鍵技術；最后，對4G移動通信技術及其軍事應用研究進行了總結。

【關鍵詞】4G移動通信技術 軍事應用 研究

一、前言

4G移動通信技術最大的特點就是數據傳輸速度快，另外4G網絡通信更加靈活，更加智能，兼容性更強。很多關鍵技術的突破，使得4G移動通信更進一步地滲透到我們的生活中，并且在軍事中的應用也很廣泛。民用4G技術已相對完善，但軍用移動通信由于其保密性、移動性以及抗毀性等要求，發展緩慢，故不能適應未來戰術移動通信網的高帶寬以及高傳輸速率需求。

二、LET-A寬帶移動通信系統模型及其關鍵

2.1 系統模型

LET-A系統模型采用了扁平化系統網絡結構，相比3G系統，增強了基站功能，合并了分組域和各類網關，使得整個系統網絡變得簡潔高效。LET-A系統架構如在整個演進型分組系統（EPS）基于IP架構，包括演進型核心網（EPS）和演進型通用陸基無線接入網（E-UTRAN）。其中，接入網由演進型節點eNodeB負責用戶終端的接入處理，并且不同eNodeB間可通過X2接口交換信令和數據信息；核心網由移動管理實體（MME）和服務網關（S-GW）組成，整個核心網基于IP架構，易于和傳統網絡互連互通。

2.2 關鍵技術

協作多點傳輸（CoMP），CoMP技術利用不同基站或終端間信息交互，實現對接收端的聯合處理以提高接收端的信噪比，降低不同小區或用戶間的干擾。CoMP分為聯合處理（JP）和協作調度、波束賦形（CS/CB），聯合處理系指不同發射端對接收端接收情況進行聯合分析，通過發射端分集提高接收端信噪比（協作調度）波束賦形模式系指不同發射端對接收端所使用的頻譜以及接收端位置等信息進行協調調度，通過不同的頻率規劃或者波束設計規避干擾。在LET-A系統中，利用不同基站間信息交互實現用戶所在小區間的干擾抑制，通常應與小區頻率規劃結合在一起。

三、軍事應用分析

3.1 eNodeB（EvolvedNodeB）移動性接入以及中繼擴展

由于軍事移動通信系統移動性和抗毀性的需要，4G的eNodeB需具備移動能力，并且eNodeB和用戶終端均應支持移動接入，因此eNodeB需進行小型化設計以部署于車輛%直升機以及艦艇等運載工具。eNodeB用于移動接入時，通常集成了MME/SG-W模塊（或程控交換機模塊）以解決用戶終端路由和移動性管理問題。由于4G系統屬于視距傳播，為了擴展覆蓋范圍，軍用4G系統應能支持配置移動中繼，地面eNodeB借助無人機和直升機的高速移動中繼實現4C網絡的大范圍覆蓋。

3.2 eNodeB軍用互連

4CLET-A標準支持eNodeB的直接信息交互。軍事應用時，車載eNodeB除了在駐車時的有線互連外，還需支持無線互連。eNodeB無線互連主要有以下2種方法：（1）、使用傳統的車載短波%超短波以及衛星通信手段轉接，由于帶寬有限eNodeB間只能支持信令信息的交互，故CoMP技術僅能進行簡易的波束賦形；（2）、使用LTE-A無線接口互連，eNodeB需額外配置中繼幀結構（即eNodeB采用LTE中繼體制，與接入用戶終端共享頻譜資源，以實現與其他eNodeB交互數據和信令信息，同時不影響所屬用戶終端的接入，或在軍用4G網絡規劃時，預留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聯合處理技術。

3.3 終端脫網運行

由于4G移動基站覆蓋范圍有限，LTE-A移動終端可能會脫離4G網絡覆蓋范圍，因此軍用4G需考慮LTE-A終端脫網運行問題。LTE-A終端直連技術（D2D）可解決上述問題。該技術系指在LTE-A系統控制下，允許終端間通過直接使用或復用蜂窩小區的無線資源直接通信的新型技術。LTE-A終端可通過基站的鑒權和處理從傳統接入模式轉為終端直通模式，即使接入基站被毀或者脫離基站覆蓋范圍時，終端用戶仍能借助D2D模式維持局域網的內部通信，從而確保整個系統的靈活和穩健。如果對LTE-A終端進行改造，集成簡易D2D鑒權處理功能，則終端完全可在脫網狀態下自主鑒權切換至終端直通模式，與附近終端直連通信。

四、結束語

LIE-A技術是下一代移動通信的發展方向，作為我國擁有自主知識產權的4G標準，TD-LTE-A技術具有高傳輸帶寬、高頻譜效率、自組織和異構融合等特性，且擁有一整套國產化產業鏈。因此，TD-LTE-A技術可作為一體化戰術移動通信網的備選技術之一。同時，借助對移動通信發展的前沿問題研究，可推進軍事信息系統的現代化建設，為構建全域覆蓋以及一體化的戰術移動通信網打下基礎。