[论文解读] Survey of Latest Wireless Cellular Technologies for Enhancement of Spectral Density at Reduced Cost

Rishabh Jain, Sumit Katiyar+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2011

Wireless Communication Networks Research参考文献 12被引用 7

一句话总结

本文综述了旨在提升频谱效率并降低成本的先进无线蜂窝技术，聚焦于未来几代（3G至7G）技术，并整合了认知无线电和动态频谱共享等新兴创新。研究提出对印度现有2G/2.5G网络进行成本效益高的改进，以在最小化基础设施升级的前提下提供宽带服务和提升服务质量。

ABSTRACT

The future of mobile wireless communication networks will include existing 3rd generation, 4th generation (implemented in Japan, USA, South Korea etc.), 5th generation (based on cognitive radio which implies the whole wireless world interconnection & WISDOM - Wireless innovative System for Dynamic Operating Megacommunications concept), 6th generation (with very high data rates Quality of Service (QoS) and service applications) and 7th generation (with space roaming). This paper is focused on the specifications of future generations and latest technologies to be used in future wireless mobile communication networks. However keeping in view the general poor masses of India, some of the future generation technologies will be embedded with 2G and 2.5G so that general masses may get the advantage of internet, multimedia services and the operators may get proper revenues with little extra expenditure in the existing mobile communication networks.

研究动机与目标

• 分析从3G到7G的未来无线蜂窝技术，以提升频谱效率和服务质量。
• 识别可降低成本的解决方案，使印度等发展地区能够广泛接入多媒体和互联网服务。
• 提出将先进技术集成到现有2G和2.5G网络中，以降低部署成本，同时提升频谱密度。
• 评估将认知无线电和WISDOM（无线创新动态运营大通信系统）等未来技术嵌入到传统系统中的可行性。
• 在低收入人群的运营商和终端用户所面临的数据速率需求与经济约束之间取得平衡。

提出的方法

• 对从3G到7G的演进无线蜂窝技术进行全面调查，重点提升频谱效率和降低成本。
• 分析认知无线电、动态频谱接入和软件定义无线电等关键技术，以实现自适应频谱利用。
• 提出对2G和2.5G网络的架构增强方案，以在最小硬件变更下支持更高数据速率和多媒体服务。
• 集成WISDOM概念——在异构无线系统间实现动态、智能的频谱管理——以优化网络性能。
• 评估在现有基础设施中部署先进功能的技术与经济权衡，以维持低运营支出。
• 采用系统级建模与对比分析，评估不同部署场景下频谱效率的提升及成本影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不按比例增加部署成本的前提下，显著提升未来无线蜂窝网络的频谱效率？
• RQ2 认知无线电和动态频谱共享在实现成本效益高的频谱重用与提升数据速率方面发挥什么作用？
• RQ3 在最小投资下，2G和2.5G网络能在多大程度上升级以支持4G级服务？
• RQ4 WISDOM框架如何促进异构无线系统间动态、智能的频谱利用？
• RQ5 在发展中国家将下一代无线技术集成到现有传统网络中，其技术与经济权衡是什么？

主要发现

• 通过认知无线电和动态频谱接入技术的集成，可实现显著的频谱效率增益，支持机会性频谱使用。
• 对现有2G和2.5G网络进行最小限度的修改即可支持多媒体服务并提升频谱效率，从而减少对大规模基础设施重建的需求。
• WISDOM概念促进了无线系统间的无缝互联，提升了频谱利用率，并支持高速率应用。
• 未来几代（4G–7G）预计将通过智能频谱管理和先进无线接入技术，实现超高速率和更优的服务质量。
• 通过传统系统与下一代系统的混合集成，可在印度等发展地区实现先进无线技术的低成本部署。
• 所提出的方案使运营商能够在维持低运营支出的同时实现更高收入，尤其在面向大众市场提供宽带服务时更具优势。