摘要： 采用無(wú)線覆蓋的距離來(lái)定義用戶的移動(dòng)性，并以香農(nóng)信息論為基礎(chǔ)，提出了無(wú)線通信的移動(dòng)性代價(jià)模型。移動(dòng)性代價(jià)模型的主要意義在于：揭示了移動(dòng)距離、通信容量和資源代價(jià)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。按照這個(gè)模型，可以得出3個(gè)主要結(jié)論：無(wú)線資源的消耗與距離有關(guān)，應(yīng)當(dāng)建立合理的通信計(jì)費(fèi)機(jī)制；系統(tǒng)容量與覆蓋距離可以相互轉(zhuǎn)化，從而改變系統(tǒng)容量對(duì)頻譜資源的依賴關(guān)系；以短覆蓋距離為特征的無(wú)線通信有線化將成為提高系統(tǒng)容量的主要方向。

關(guān)鍵詞： 移動(dòng)性；頻率資源；信道容量；代價(jià)函數(shù)

目前，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究已初見(jiàn)端倪，相應(yīng)的頻譜需求預(yù)測(cè)研究也同時(shí)展開(kāi)。這一輪新的頻譜訴求，主要是針對(duì)即將召開(kāi)的世界無(wú)線電大會(huì)（WRC15）。設(shè)備制造商和系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商分別從各自不同的角度對(duì)未來(lái)頻譜需求進(jìn)行研究判斷，希望能夠在WRC15上為未來(lái)的5G系統(tǒng)爭(zhēng)取更大的頻譜空間。比較集中的看法是：到2020年左右，移動(dòng)通信系統(tǒng)需要新增帶寬1～2 GHz。

在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初的馬可尼時(shí)代，無(wú)線電成為可用的遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，早期的頻譜使用并不是問(wèn)題。實(shí)際上，對(duì)于頻譜資源的爭(zhēng)奪是近10多年來(lái)的事情，并且還伴隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)的廣泛使用而變得愈演愈烈。

作為移動(dòng)通信系統(tǒng)的用戶，真正需要的是終端和系統(tǒng)所傳輸?shù)男畔⑷萘?，而并不直接關(guān)心所占用的頻譜帶寬。所以，對(duì)用戶和系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商而言，頻譜需求是現(xiàn)象，容量需求才是本質(zhì)。

電子器件和終端設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步、功能提升和價(jià)格下降，參與無(wú)線通信的人群持續(xù)增加、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)更加豐富，都是頻譜需求愈演愈烈的推動(dòng)因素。到目前為止，摩爾定律一直有效，半導(dǎo)體工藝水平何時(shí)進(jìn)入發(fā)展的平坦區(qū)尚不得而知。即便摩爾定律不再有效，器件和設(shè)備的制造成本還會(huì)下降。所以，流量需求的持續(xù)增加應(yīng)該是常態(tài)。

頻率的自然屬性，決定了適用于移動(dòng)通信的頻譜供應(yīng)不可避免地將要進(jìn)入平坦區(qū)。需求持續(xù)增長(zhǎng)，供應(yīng)卻趨于飽和，其差距的增長(zhǎng)就必然地不可避免。通過(guò)改進(jìn)無(wú)線傳輸技術(shù)而提高頻譜的使用效率，在一定程度上可以彌補(bǔ)這一差距，但按照香農(nóng)信息理論能夠提供的新增容量畢竟有限。所以，必須認(rèn)識(shí)和揭示其中趨勢(shì)性的基本規(guī)律，以求改變依賴頻譜的容量增長(zhǎng)方式。

無(wú)線通信與有線通信都是傳輸信息的有效方式。其最大的不同之處在于，用戶使用無(wú)線通信系統(tǒng)的地點(diǎn)沒(méi)有傳輸線纜的約束，而且可以移動(dòng)，從而獲得最大程度的靈活性。然而，用戶在獲取無(wú)線通信靈活性便利的同時(shí)，需要為此付出相應(yīng)的代價(jià)。因此，文章從無(wú)線通信與有線通信的特征分析入手，提出移動(dòng)性代價(jià)模型，從代價(jià)的角度分析移動(dòng)性與傳輸容量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系[1]。

1 無(wú)線信道與有線信道

無(wú)線信道與有線信道的共同屬性，都是提供信息的傳輸通道。信道特征的差異完全來(lái)自于傳輸介質(zhì)。有線通信的傳輸介質(zhì)是線纜，通常采用玻璃纖維、金屬材料等材質(zhì)制作而成。無(wú)線信道的傳輸介質(zhì)是自由空間，在非真空的環(huán)境下會(huì)受到大氣、水汽和塵埃等因素的影響。與傳輸距離相比，這些因素的影響比較微弱，在后續(xù)的討論中予以忽略。

有線信道傳輸容量大，信道狀態(tài)穩(wěn)定，路徑損耗低。無(wú)線信道傳輸相對(duì)容量較低，信道狀態(tài)受環(huán)境的影響很大，路徑損耗低大。所以，信道的差異是無(wú)線通信與有線通信差異的根源，見(jiàn)表1。

無(wú)線信道除了具有反射、散射、繞射、多經(jīng)疊加和時(shí)變等特性外，與傳輸距離相關(guān)的路徑損耗是影響信道容量的主要因素。在自由空間的大尺度衰落下，傳播路徑損耗為

2 移動(dòng)性代價(jià)模型

無(wú)線信道的核心價(jià)值在于提供通信的靈活性，以移動(dòng)性表征。在獲取靈活性的同時(shí)，需要付出相應(yīng)的代價(jià)。合理使用與設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)，移動(dòng)性代價(jià)是一個(gè)應(yīng)當(dāng)考慮的重要因素。這些代價(jià)體現(xiàn)在信道帶寬、通信容量、能量能耗、能量效率等一些因素中。

根據(jù)第1節(jié)中的分析，無(wú)線通信最基本的特點(diǎn)是其移動(dòng)性以及為此必須付出的相應(yīng)代價(jià)。香農(nóng)第二定理給出了信道容量、信道帶寬、發(fā)送功率和通信距離之間的關(guān)系。作為系統(tǒng)資源，信道帶寬與發(fā)送功率終歸是有限的，所以香農(nóng)公式實(shí)際上已經(jīng)給出了信道容量與通信距離之間的互換關(guān)系。

如果把頻譜功率等系統(tǒng)資源概括抽象為代價(jià)，就得到了描述移動(dòng)性、容量和代價(jià)三者之間的關(guān)系。這些分析就是移動(dòng)性代價(jià)概念的來(lái)源和模型的基礎(chǔ)[2]。

如果把接收機(jī)信噪比用發(fā)送功率、傳輸距離等參數(shù)表示，香農(nóng)第二定理可以表達(dá)為，

式中W為信道帶寬，Pt為發(fā)送功率，gout為天線增益，ηPA為功放效率，N0為噪聲譜密度，r為傳輸距離，α為路徑衰減因子。

3 無(wú)線資源的合理使用

移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商對(duì)移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)通信計(jì)費(fèi)，目前通常采用基于通信流量的計(jì)費(fèi)制度。從圖3可以看出，流量計(jì)費(fèi)制度對(duì)有線通信沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)橛芯€通信對(duì)傳輸距離不是很敏感。但是，這種計(jì)費(fèi)方法對(duì)無(wú)線通信則很不合適。按照代價(jià)模型，同樣的傳輸速率下，不同傳輸距離下傳輸代價(jià)的差距非常大。

在移動(dòng)通信廣泛使用的早期，頻譜資源供需矛盾還不是很突出的情況下，以流量為主導(dǎo)的計(jì)費(fèi)方式因?yàn)楹?jiǎn)單易行尚可以接受。但是，參與通信的人群越多，通信流量越大，通信資源稀缺的矛盾就越突出。在這種情況下，單純的流量計(jì)費(fèi)機(jī)制就過(guò)于粗放。

因而，出于代價(jià)因素的頻譜資源精細(xì)化使用就必將成為趨勢(shì)。從移動(dòng)距離的角度看，以公路鐵路為代表的交通運(yùn)輸系統(tǒng)按照運(yùn)輸距離收費(fèi)，與無(wú)線通信的移動(dòng)性代價(jià)是相同的原理。按通信的本來(lái)價(jià)值收費(fèi)，更重要的意義在于引導(dǎo)正確消費(fèi)，避免稀缺資源的濫用[3]。

表2給出了在不同覆蓋距離下，無(wú)線通信速率與發(fā)送功率之間的一些關(guān)系。

從表2中看出，大尺度覆蓋環(huán)境，高速率使用需要付出巨大的功率代價(jià)。大尺度覆蓋與小尺度覆蓋合理分工，在速率使用上相互補(bǔ)充。據(jù)此，一個(gè)典型的覆蓋原則是，在廣域的蜂窩覆蓋環(huán)境下主要應(yīng)滿足語(yǔ)音及低速數(shù)據(jù)應(yīng)用需求；而2 Mbit/s以上的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要應(yīng)通過(guò)熱點(diǎn)覆蓋和局域無(wú)線接入來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)代價(jià)制訂的計(jì)費(fèi)機(jī)制，應(yīng)當(dāng)能夠反映出來(lái)對(duì)用戶使用無(wú)線資源的新導(dǎo)向。

4 無(wú)線通信有線化

無(wú)線流量需求將繼續(xù)保持持續(xù)增長(zhǎng)，這是因?yàn)殡S著器件和設(shè)備的進(jìn)步、價(jià)格降低，參與通信活動(dòng)的人群和通信量會(huì)持續(xù)增加。從系統(tǒng)側(cè)看，適用于移動(dòng)通信的頻段是有限的，即便全部提供給運(yùn)營(yíng)商使用，頻譜供應(yīng)的持續(xù)增加也不可能維持下去。如果不改變頻譜使用的思路，無(wú)線通信頻譜供應(yīng)與需求之間的缺口將愈來(lái)愈大，如圖7所示。

受自然屬性的約束，可用頻段增量有限，頻譜供應(yīng)最終將趨于常數(shù)。因此，頻譜帶寬必將成為一個(gè)穩(wěn)定的常數(shù)，移動(dòng)性代價(jià)模型同樣可以描述系統(tǒng)容量與頻譜的關(guān)系，可以看成是模型中的代價(jià)。按照移動(dòng)性代價(jià)模型，影響系統(tǒng)容量的可變因素就轉(zhuǎn)化為通信距離。根據(jù)式（5），可以通過(guò)縮短通信距離來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)容量。

無(wú)線覆蓋半徑越小，移動(dòng)用戶就越接近有線網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)可移動(dòng)半徑趨于零時(shí)，無(wú)線通信退化為有線通信。無(wú)線覆蓋半徑縮小的這樣一種過(guò)程，我們稱之為無(wú)線通信有線化，如圖8所示。

無(wú)線通信縮小覆蓋半徑r來(lái)提高系統(tǒng)容量，實(shí)際上是利用了空間正交性的頻率復(fù)用概念。有線通信通過(guò)增加纜線數(shù)量來(lái)提高系統(tǒng)容量，也是利用線纜在空間上的正交性。兩者異曲同工，都可抽象為從正交空間獲取容量的倍增，如圖9所示。

縮小無(wú)線覆蓋半徑來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)容量的增加，主要約束將不再是電波傳播的自然屬性，而是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、干擾控制等技術(shù)約束。從原則上講，只要技術(shù)上能夠做到，覆蓋半徑可以一直縮小下去，系統(tǒng)容量就可以一直提高。這就將自然屬性的約束轉(zhuǎn)換為技術(shù)約束了。技術(shù)進(jìn)步是可以通過(guò)努力得到的，而自然屬性是不可人為改變的。無(wú)線通信有線化的核心，是改變依賴頻譜的容量增長(zhǎng)方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線信道特征決定了無(wú)線通信過(guò)程的靈活屬性，這是無(wú)線通信相對(duì)于有線通信的核心價(jià)值所在。但是，無(wú)線系統(tǒng)通信需求為其靈活性特征付出巨大的代價(jià)，主要來(lái)源于無(wú)線信道的衰減特性。在無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)用的早期，參與通信的人群和對(duì)通信容量的要求都十分有限，無(wú)線資源的矛盾不甚突出。但是，隨著各方面的技術(shù)進(jìn)步，參與通信的人群和通信容量需求急劇增加，無(wú)線資源的供需矛盾變得十分突出，而且愈演愈烈。在這種情況下，對(duì)無(wú)線資源的精細(xì)化管理與使用已成為通信業(yè)界必然的發(fā)展趨勢(shì)。

文章采用無(wú)線覆蓋的距離來(lái)定義用戶的移動(dòng)性，以香農(nóng)信息論為基礎(chǔ)，提出了無(wú)線通信的移動(dòng)性代價(jià)模型。移動(dòng)性代價(jià)模型的主要意義在于，揭示了移動(dòng)距離、通信容量和資源代價(jià)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。按照這個(gè)模型，我們可以得出以下3個(gè)主要的結(jié)論：

（1）無(wú)線資源的消耗與距離有關(guān)，應(yīng)當(dāng)建立合理的通信計(jì)費(fèi)機(jī)制以遵循無(wú)線通信的自然規(guī)律以及價(jià)值規(guī)律。

（2）系統(tǒng)容量與覆蓋距離可以相互轉(zhuǎn)化，從而改變系統(tǒng)容量對(duì)頻譜資源的依賴關(guān)系。

（3）在新頻譜資源增長(zhǎng)進(jìn)入平坦區(qū)的情況下，以短覆蓋距離為特征的無(wú)線通信有線化將成為提高系統(tǒng)容量的主要方向。

對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，可用的頻段有限，頻譜資源的約束是一種無(wú)法逾越的自然約束。根據(jù)移動(dòng)性代價(jià)模型提出的無(wú)線通信有線化方向，將移動(dòng)性轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)容量，所面臨的主要是技術(shù)約束。技術(shù)約束是可以通過(guò)技術(shù)進(jìn)步而獲得一些重大的突破，與頻譜資源的自然約束有著根本的不同。

當(dāng)前，長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）已經(jīng)全面進(jìn)入商用階段，LTE-A以及未來(lái)的5G能夠提供更強(qiáng)的無(wú)線傳輸能力。但是必須指出的是，系統(tǒng)能夠提供的傳輸能力與能力的使用不應(yīng)當(dāng)劃等號(hào)。合理分配使用無(wú)線資源重要程度僅與資源使用者的人群數(shù)量有關(guān)，使用的人越多，合理性的就越重要。因此，盡管LTE及未來(lái)傳輸技術(shù)有能力為用戶在廣域的移動(dòng)范圍提供更高的傳輸速率，但并不意味著在這樣的環(huán)境下使用高速的無(wú)線資源就是合理的。

所以，從無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展看，一方面可以繼續(xù)沿著提高速率的方向增強(qiáng)傳輸能力，另一方面在系統(tǒng)的使用上應(yīng)著力解決不同區(qū)域覆蓋下的資源分配與網(wǎng)絡(luò)融合，以適應(yīng)不同用戶的不同速率需求。

4 無(wú)線通信有線化

無(wú)線流量需求將繼續(xù)保持持續(xù)增長(zhǎng)，這是因?yàn)殡S著器件和設(shè)備的進(jìn)步、價(jià)格降低，參與通信活動(dòng)的人群和通信量會(huì)持續(xù)增加。從系統(tǒng)側(cè)看，適用于移動(dòng)通信的頻段是有限的，即便全部提供給運(yùn)營(yíng)商使用，頻譜供應(yīng)的持續(xù)增加也不可能維持下去。如果不改變頻譜使用的思路，無(wú)線通信頻譜供應(yīng)與需求之間的缺口將愈來(lái)愈大，如圖7所示。

受自然屬性的約束，可用頻段增量有限，頻譜供應(yīng)最終將趨于常數(shù)。因此，頻譜帶寬必將成為一個(gè)穩(wěn)定的常數(shù)，移動(dòng)性代價(jià)模型同樣可以描述系統(tǒng)容量與頻譜的關(guān)系，可以看成是模型中的代價(jià)。按照移動(dòng)性代價(jià)模型，影響系統(tǒng)容量的可變因素就轉(zhuǎn)化為通信距離。根據(jù)式（5），可以通過(guò)縮短通信距離來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)容量。

無(wú)線覆蓋半徑越小，移動(dòng)用戶就越接近有線網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)可移動(dòng)半徑趨于零時(shí)，無(wú)線通信退化為有線通信。無(wú)線覆蓋半徑縮小的這樣一種過(guò)程，我們稱之為無(wú)線通信有線化，如圖8所示。

無(wú)線通信縮小覆蓋半徑r來(lái)提高系統(tǒng)容量，實(shí)際上是利用了空間正交性的頻率復(fù)用概念。有線通信通過(guò)增加纜線數(shù)量來(lái)提高系統(tǒng)容量，也是利用線纜在空間上的正交性。兩者異曲同工，都可抽象為從正交空間獲取容量的倍增，如圖9所示。

縮小無(wú)線覆蓋半徑來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)容量的增加，主要約束將不再是電波傳播的自然屬性，而是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、干擾控制等技術(shù)約束。從原則上講，只要技術(shù)上能夠做到，覆蓋半徑可以一直縮小下去，系統(tǒng)容量就可以一直提高。這就將自然屬性的約束轉(zhuǎn)換為技術(shù)約束了。技術(shù)進(jìn)步是可以通過(guò)努力得到的，而自然屬性是不可人為改變的。無(wú)線通信有線化的核心，是改變依賴頻譜的容量增長(zhǎng)方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線信道特征決定了無(wú)線通信過(guò)程的靈活屬性，這是無(wú)線通信相對(duì)于有線通信的核心價(jià)值所在。但是，無(wú)線系統(tǒng)通信需求為其靈活性特征付出巨大的代價(jià)，主要來(lái)源于無(wú)線信道的衰減特性。在無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)用的早期，參與通信的人群和對(duì)通信容量的要求都十分有限，無(wú)線資源的矛盾不甚突出。但是，隨著各方面的技術(shù)進(jìn)步，參與通信的人群和通信容量需求急劇增加，無(wú)線資源的供需矛盾變得十分突出，而且愈演愈烈。在這種情況下，對(duì)無(wú)線資源的精細(xì)化管理與使用已成為通信業(yè)界必然的發(fā)展趨勢(shì)。

文章采用無(wú)線覆蓋的距離來(lái)定義用戶的移動(dòng)性，以香農(nóng)信息論為基礎(chǔ)，提出了無(wú)線通信的移動(dòng)性代價(jià)模型。移動(dòng)性代價(jià)模型的主要意義在于，揭示了移動(dòng)距離、通信容量和資源代價(jià)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。按照這個(gè)模型，我們可以得出以下3個(gè)主要的結(jié)論：

（1）無(wú)線資源的消耗與距離有關(guān)，應(yīng)當(dāng)建立合理的通信計(jì)費(fèi)機(jī)制以遵循無(wú)線通信的自然規(guī)律以及價(jià)值規(guī)律。

（2）系統(tǒng)容量與覆蓋距離可以相互轉(zhuǎn)化，從而改變系統(tǒng)容量對(duì)頻譜資源的依賴關(guān)系。

（3）在新頻譜資源增長(zhǎng)進(jìn)入平坦區(qū)的情況下，以短覆蓋距離為特征的無(wú)線通信有線化將成為提高系統(tǒng)容量的主要方向。

對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，可用的頻段有限，頻譜資源的約束是一種無(wú)法逾越的自然約束。根據(jù)移動(dòng)性代價(jià)模型提出的無(wú)線通信有線化方向，將移動(dòng)性轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)容量，所面臨的主要是技術(shù)約束。技術(shù)約束是可以通過(guò)技術(shù)進(jìn)步而獲得一些重大的突破，與頻譜資源的自然約束有著根本的不同。

當(dāng)前，長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）已經(jīng)全面進(jìn)入商用階段，LTE-A以及未來(lái)的5G能夠提供更強(qiáng)的無(wú)線傳輸能力。但是必須指出的是，系統(tǒng)能夠提供的傳輸能力與能力的使用不應(yīng)當(dāng)劃等號(hào)。合理分配使用無(wú)線資源重要程度僅與資源使用者的人群數(shù)量有關(guān)，使用的人越多，合理性的就越重要。因此，盡管LTE及未來(lái)傳輸技術(shù)有能力為用戶在廣域的移動(dòng)范圍提供更高的傳輸速率，但并不意味著在這樣的環(huán)境下使用高速的無(wú)線資源就是合理的。

所以，從無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展看，一方面可以繼續(xù)沿著提高速率的方向增強(qiáng)傳輸能力，另一方面在系統(tǒng)的使用上應(yīng)著力解決不同區(qū)域覆蓋下的資源分配與網(wǎng)絡(luò)融合，以適應(yīng)不同用戶的不同速率需求。

4 無(wú)線通信有線化

無(wú)線流量需求將繼續(xù)保持持續(xù)增長(zhǎng)，這是因?yàn)殡S著器件和設(shè)備的進(jìn)步、價(jià)格降低，參與通信活動(dòng)的人群和通信量會(huì)持續(xù)增加。從系統(tǒng)側(cè)看，適用于移動(dòng)通信的頻段是有限的，即便全部提供給運(yùn)營(yíng)商使用，頻譜供應(yīng)的持續(xù)增加也不可能維持下去。如果不改變頻譜使用的思路，無(wú)線通信頻譜供應(yīng)與需求之間的缺口將愈來(lái)愈大，如圖7所示。

受自然屬性的約束，可用頻段增量有限，頻譜供應(yīng)最終將趨于常數(shù)。因此，頻譜帶寬必將成為一個(gè)穩(wěn)定的常數(shù)，移動(dòng)性代價(jià)模型同樣可以描述系統(tǒng)容量與頻譜的關(guān)系，可以看成是模型中的代價(jià)。按照移動(dòng)性代價(jià)模型，影響系統(tǒng)容量的可變因素就轉(zhuǎn)化為通信距離。根據(jù)式（5），可以通過(guò)縮短通信距離來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)容量。

無(wú)線覆蓋半徑越小，移動(dòng)用戶就越接近有線網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)可移動(dòng)半徑趨于零時(shí)，無(wú)線通信退化為有線通信。無(wú)線覆蓋半徑縮小的這樣一種過(guò)程，我們稱之為無(wú)線通信有線化，如圖8所示。

無(wú)線通信縮小覆蓋半徑r來(lái)提高系統(tǒng)容量，實(shí)際上是利用了空間正交性的頻率復(fù)用概念。有線通信通過(guò)增加纜線數(shù)量來(lái)提高系統(tǒng)容量，也是利用線纜在空間上的正交性。兩者異曲同工，都可抽象為從正交空間獲取容量的倍增，如圖9所示。

縮小無(wú)線覆蓋半徑來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)容量的增加，主要約束將不再是電波傳播的自然屬性，而是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、干擾控制等技術(shù)約束。從原則上講，只要技術(shù)上能夠做到，覆蓋半徑可以一直縮小下去，系統(tǒng)容量就可以一直提高。這就將自然屬性的約束轉(zhuǎn)換為技術(shù)約束了。技術(shù)進(jìn)步是可以通過(guò)努力得到的，而自然屬性是不可人為改變的。無(wú)線通信有線化的核心，是改變依賴頻譜的容量增長(zhǎng)方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線信道特征決定了無(wú)線通信過(guò)程的靈活屬性，這是無(wú)線通信相對(duì)于有線通信的核心價(jià)值所在。但是，無(wú)線系統(tǒng)通信需求為其靈活性特征付出巨大的代價(jià)，主要來(lái)源于無(wú)線信道的衰減特性。在無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)用的早期，參與通信的人群和對(duì)通信容量的要求都十分有限，無(wú)線資源的矛盾不甚突出。但是，隨著各方面的技術(shù)進(jìn)步，參與通信的人群和通信容量需求急劇增加，無(wú)線資源的供需矛盾變得十分突出，而且愈演愈烈。在這種情況下，對(duì)無(wú)線資源的精細(xì)化管理與使用已成為通信業(yè)界必然的發(fā)展趨勢(shì)。

文章采用無(wú)線覆蓋的距離來(lái)定義用戶的移動(dòng)性，以香農(nóng)信息論為基礎(chǔ)，提出了無(wú)線通信的移動(dòng)性代價(jià)模型。移動(dòng)性代價(jià)模型的主要意義在于，揭示了移動(dòng)距離、通信容量和資源代價(jià)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。按照這個(gè)模型，我們可以得出以下3個(gè)主要的結(jié)論：

（1）無(wú)線資源的消耗與距離有關(guān)，應(yīng)當(dāng)建立合理的通信計(jì)費(fèi)機(jī)制以遵循無(wú)線通信的自然規(guī)律以及價(jià)值規(guī)律。

（2）系統(tǒng)容量與覆蓋距離可以相互轉(zhuǎn)化，從而改變系統(tǒng)容量對(duì)頻譜資源的依賴關(guān)系。

（3）在新頻譜資源增長(zhǎng)進(jìn)入平坦區(qū)的情況下，以短覆蓋距離為特征的無(wú)線通信有線化將成為提高系統(tǒng)容量的主要方向。

對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，可用的頻段有限，頻譜資源的約束是一種無(wú)法逾越的自然約束。根據(jù)移動(dòng)性代價(jià)模型提出的無(wú)線通信有線化方向，將移動(dòng)性轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)容量，所面臨的主要是技術(shù)約束。技術(shù)約束是可以通過(guò)技術(shù)進(jìn)步而獲得一些重大的突破，與頻譜資源的自然約束有著根本的不同。

當(dāng)前，長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）已經(jīng)全面進(jìn)入商用階段，LTE-A以及未來(lái)的5G能夠提供更強(qiáng)的無(wú)線傳輸能力。但是必須指出的是，系統(tǒng)能夠提供的傳輸能力與能力的使用不應(yīng)當(dāng)劃等號(hào)。合理分配使用無(wú)線資源重要程度僅與資源使用者的人群數(shù)量有關(guān)，使用的人越多，合理性的就越重要。因此，盡管LTE及未來(lái)傳輸技術(shù)有能力為用戶在廣域的移動(dòng)范圍提供更高的傳輸速率，但并不意味著在這樣的環(huán)境下使用高速的無(wú)線資源就是合理的。

所以，從無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展看，一方面可以繼續(xù)沿著提高速率的方向增強(qiáng)傳輸能力，另一方面在系統(tǒng)的使用上應(yīng)著力解決不同區(qū)域覆蓋下的資源分配與網(wǎng)絡(luò)融合，以適應(yīng)不同用戶的不同速率需求。