4G无线接入网拓扑结构展望
1 蜂窝结构用于4G的缺陷
传统蜂窝通信系统主要由交换网路子系统(NSS)、无线基站子系统(BSS)和移动台(MS)三大部分组成。蜂窝系统使用小区分裂的方法来扩容，即通过增加基站数量把现有小区划分为若干更小的小区[1]。
由于频带资源有限，传统蜂窝系统采用频率复用技术，从而产生小区间干扰；此外CDMA蜂窝系统由于地址码间互相关性不理想，具有自干扰性。当小区半径缩小时，干扰将随之增强，严重制约了系统容量，同时基站密度也将急剧加大。若小区半径减为原先的1/2，所需基站数将是原来的4倍，导致切换频率大大增加，系统复杂度和成本呈指数级上升。
目前3G系统仍然采用蜂窝结构，能达到2 Mb/s的传输速率和较大系统容量，实现无缝覆盖。4G系统的设计速率高达100 Mb/s以上，预计用户数量也比3G系统高一个数量级。因此4G无线接入网若沿用传统蜂窝结构，很难以合理的比特成本同时满足高速/大容量与高覆盖率的要求。所以，4G无线接入网必须对蜂窝结构进行改进或采用新的结构。
2 改进的蜂窝结构
2.1 光纤无线电技术
该技术将传统基站集成的天线改为分布式结构，天线与基站间使用光纤连接，因此天线可以随意延伸到较远的地方以减少盲区。
由于处理/控制功能都在基站端实现，远程天线单元(RAU)只负责射频信号的收发和光电转换。远程天线单元(RAU)包括天线、双工器、放大器和光/电转换收发器。光纤链路直接传送模拟射频信号以降低RAU的复杂度。
光纤无线电技术(RoF)技术具有如下优点：
(1)由于光纤是低损耗(1 550 nm时光损耗为0.2 dB/km)、高带宽的传输媒介，基站、天线间使用光纤链路可提供高信号传输质量，并在一根光纤上实现多个服务，从而加强天线布置的延伸性和灵活性[2]。
(2)天线结构从集中模式改为分布式，可有效均匀化下行发送功率并缩短移动台到天线间的距离，从而减小上行发送功率。这样系统可以采用大量成本低、体积小、射频功率低的远程天线单元提供大范围的视线内通信，加大覆盖范围，提高频谱效率和系统容量。系统部署由此变得简单而且容易进行集中升级，使网络规划周期缩短。如果天线单元采用多输入多输出(MIMO)技术，可进一步加大系统容量和传输速率。
由于系统层次结构没有变化，且实现比较简单，RoF技术目前在欧洲已被用于UMTS系统中。
2.2 分布式接收站
为了降低蜂窝系统的小区间干扰，减小移动台发射功率，一种分布式接收站概念被提出[3]。分布式接收站结构中基站由多个接收站和一个发送站构成。接收站处于发送站的视线内，只负责接收上行信号并中继到发送站，发送站发送下行信号并作为处理/控制端。这样移动台与接收站间距离显著缩短，移动台的发射功率和硬件复杂度大大降低。考虑到系统成本，接收站与发送站间将使用无线链路连接。采用分布式接收站结构的系统以较低成本实现了较大容量，且部署简单灵活、易于实现。
2.3 多跳无线接入蜂窝
宽带CDMA通过宽带扩频与精确发送功率控制减轻瞬时衰落的影响。然而导致远近问题的传播损耗不受接入技术的影响，而且基站和移动台发送功率的限制导致小区边缘功率控制不够理想，从而引起很多传输差错。为此，文献[4]提出了多跳无线接入蜂窝(MRAC)概念。
在多跳无线接入蜂窝概念中，用户与相应基站间增加了作为无线中继器和无线分组路由器的跳站(HS)，从而构成了移动台—跳站—基站“双跳”路径。
跳站分为专用跳站和临时跳站。专用跳站位于基站视线内，专门用于中继信号。临时跳站可由任何处于优良传播条件下的移动台充当。
移动台有“单跳”和“双跳”路径模型：
(1)当传播条件足以满足通信需求(如速率、差错率等)时移动台直接访问基站，称为“单跳”路径。
