移动通信的历史及发展

1、一、移动通信的发展历程第一代一模拟移动通信技术(1g)笫一代移动通信系统(1g)是在20世纪80年代初提出的，它完成于20世纪90年代初，如 nmt和amps, nmt于1981年投入运营。第一代移动通信系统是基于模拟传输的，其特点 是业务量小、质蜃差、交全性差、没有加密和速度低。1g主要基于蜂贞结构组网，肓接使 用模拟语音调制技术，传输速率约2. 4kbit/s0不同国家采用不同的工作系统。第二代一数字移动通信技术(2g)笫二代移动通信技术(2g)起源于90年代初期。欧洲电信标准协会在1996年提岀了 gsm phase 2+, 口的在于扩展和改进gsm phase 1及phase 2屮原定

2、的业务和性能。它主要包扌舌cmael(客 户化应用移动网络增强逻辑),s0(支持最佳路由)、立即计费,gsm 900/1800双频段工作等内容, 也包含了与全速率完全兼容的增强型话音编解码技术，使得话音质量得到了质的改进；半速 率编解码器可使gsm系统的容量提近一倍。在gsm phase2+阶段中，采用更密集的频率复 用、多复用、多重复用结构技术，引入智能天线技术、双频段等技术，有效地克服了随着业 务虽剧增所引发的gsm系统容量不足的缺陷；自适应语音编码(amr)技术的应用，极人提高 了系统通话质量;gprs/edge技术的引入,使gsm与计算机通信/internet有机相结合,数 据传送速率

3、可达115/384kbit/s,从而使gsm功能得到不断增强，初步貝-备了支持多媒体业 务的能力。尽管2g技术在发展中不断得到完善，但随着用户规模和网络规模的不断扩大, 频率资源己接近枯竭，语音质彙不能达到用户满意的标准,数据通信速率太低，无法在真正 意义上满足移动多媒体业务的需求。第三代一3g技术第三代移动通信系统(3g),也称imt2000,是正在全力开发的系统，其最基本的特征是智能 信号处理技术，智能信号处理单元将成为基木功能模块，支持话咅和多媒体数据通信，它可 以提供前两代产品不能捉供的各种宽带信息业务，例如高速数据、慢速图像与电视图像等。 如wcdma的传输速率在用户静止时最人为2m

4、bps,在用户高速移动是最人支持144kbps, 说占频带宽度5mhz左右。但是，第三代移动通信系统的通信标准共冇wcdma, cdma2000 和td-scdma三大分支，共同组成一个imt 2000家庭，成员间存在相互兼容的问题，因此 已有的移动通信系统不是真正意义上的个人通信和全球通信；再者，3g的频谱利用率还比 较低，不能充分地利川宝贵的频谱资源；第三，3g支持的速率还不够高，如单载波只支持 最大2fdps的业务，等等。这些不足点远远不能适应未來移动通信发展的需要，因此寻求 一种既能解决现冇问题，乂能适应未来移动通信的盂求的新技术(即新一代移动通信：next gen-eration m

5、obile communication)是必要|的。二、4g简介(一)4g定义随着社会的不断发展与科技的不断进步，第三代移动通信技术也不能满足人们的需求，因此, 发展新一代移动通信技术迫在眉睫。所谓4g,是指达到以下儿种技术标准的移动通信技术：一、数据速率从2mb/s提高到1 oomb/s,移动速率从步行到车速以上。2、支持高速数据和 高分辨率多媒体服务的需要。宽带局域网应能与b-isdn和atm兼容，实现宽带多媒体通信， 形成综合宽带通信网。3、对全速移动用户能够提供150mb/s的高质最影像等多媒体业务。（二）4g技术简介1、接入系统4g移动通信接入系统的显著特点是，智能化多模式终端（mu

6、lti mode terminal）基于公共平台, 通过各种接入技术，在各种网络系统（平台）z间实现无缝连接和协作。在4g移动通信中， 各种专门的接入系统都基于一个公共平台，相互协作，以最优化的方式工作，来满足不同用 户的通信需求。当多模式终端接入系统时，网络会自适应分配频带、给出最优化路由，以达 到最住通信效果。口前，4g移动通信的主要接入技术有：无线蜂窝移动通信系统（例如2g、 3g）；无绳系统（如dect）；短距离连接系统（如蓝牙）；wlan系统；固定无线接入系统; 卫星系统；平流层通信（sts）；广播电视接入系统（如dab、dvbt、catv）o随着技术发展 和市场需求变化，新的接入技

7、术将不断出现。不同类型的接入技术针对不同业务而设计，因此，我们根据接入技术的适用领域、移动小 区半径和工作环境，对接入技术进行分层。*分配层：主要由平流层通信、卫星通信和广播电视通信组成，服务范i节i覆盖而积人。*蜂窝层：主要由2g、3g通信系统组成，服务范围覆盖面积较大。*热点小区层：主耍由wlan网络组成，服务范围集屮在校园、社区、会议中心等，移动 通信能力很有限。*个人网络层：主要应用于家庭、办公室等场所，服务范围覆盖面积很小。移动通信能力 有限，但可通过网络接入系统连接具他网络层。*固定网络层：主要指双绞线、同轴电缆、光纤组成的固定通信系统。网络接入系统在整个移动网络屮处于十分重要的位

8、置。未来的接入系统将主要在以下三个 方血进行技术革新和突破:（1）为最大限度开发利用有限的频率资源，在接入系统的物理层， 优化调制、信道编码和信号传输技术，提高信号处理算法、信号检测和数据压缩技术，并在 频谱共享和新型天线方而做进一步研究。（2）为提高网络性能,在接入系统的高层协议方而， 研究网络白我优化和h动重构技术，动态频谱分配和资源分配技术，网络管理和不同接入系 统间协作。（3）提高和扩展ip技术在移动网络屮的应用；加强软件无线电技术；优化无线 电传输技术，如支持实时和非实时业务、无缝连接和网络安全。4g移动通信的软件系统v 4g移动通信的软件系统趋于标准化、复杂化、智能化。软件系 统的

9、首要任务是，创建一个公共的软件平台，使不同通信系统和终端的应用软件，通过此平 台“互连互通”；并通过此软件平台，实现对不同通信系统和终端的悸理和监控。因此， 建立一个统一的软件标准和互连协议，是4g移动通信软件系统的关键。软件系统将逐步采用web服务模式，以代替现行的客户/服务器模式。新的计算机语言如xml, 将用于未来的这种基于web的分布式服务。另一方面，软件系统还将在网络安全上做进一 步研究，以保障通信网络的正常工作、数据完整和英他特殊需要。2、关键技术（1）ofdm技术。它实际上是多载波调制mcm的一种.其主耍原理是：将待传输的高速 串行数据经串/并变换，变成在n个子信道上并行传输的低

10、速数据流，再用n个相互正交 的载波进行调制，然后叠加一起发送。接收端用相十载波进行相干接收，再经并/串变换恢 复为原高速数据。（2）多输入多输dj（mimo）技术。多输入多输出（mimo）技术是无线移动通信领域儕能天线技 术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容虽和频谱利用率， 是下一代移动通信系统的核心技术乙一。mimo系统采用空时处理技术进行信号处理，在丰 富的散射坏境卜.，空分复用mimo系统（如blast结构）可以获得与犬线数成正比的容量增长， 从而极人地捉高频谱效率，增加系统的数据传输速率。但是当散射程度欠佳吋，会引起信道 间的空间相关，尤其在室外环境下，由于

11、棊站的天线较高，从而角度扩展较小，其空间相关 难以避免，在这种情况下mimo不可能获得所期望的数据传输速率。（3）切换技术。切换技术能够实现移动终端在不同小区z间跨越和在不同频率z间通信以 及在信号质量降低时如何选择信道。它是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立 可靠通信的某础。主要划分为驶切换、软切换和更软切换.硬切换发生在不同频率的某站或 不同系统z间。第4代移动通信中的切换技术正朝着软切换和硬切换和结合的方向发展。（4）软件无线电技术。软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件 平台，利川软件加载方式來实现各种类型的无线电通信系统的一种具有开放式结构的新技术。 通

12、过下载不同的软件程序，在便件平台上可实现不同功能，用以实现在不同系统中利用单一 的终端进行漫游，它是解决移动终端在不同系统中工作的关键技术。软件无线电技术主要涉 及数字信号处理硬(digital signal process hardware , dsph)、现场可编程器件(field programmable gate array, fpga) 数字信号处理(digital signalprocessor, dsp)等。(5) ipv6协议技术。3g网络采用的主要是蜂窝纟fl网，而4g系统将是一个基于全ip的移动 通信网络，可以实现不同类型的接入系统和通信网络z间的无缝连。为了给用户提供更为

13、广 泛的业务，使运营商管理更加方便、灵活，4g中将取代现有的ipv4协议，釆用全分组方式 传送数据的ipv6协议。3、4g技术的优点(1) 兼容性能更平滑：第四代移动通信系统具备全球漫游，接口开放，能跟多种网络互联， 终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点。(2) 提供各种增值服务：4g移动通信系统技术以正交多任务分频技术(ofdm)最受嘱日， 利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路(wll)、数字音讯广播(dab)等方面的无线通信 增殖服务。(3)实现更高质量的多媒体通信：4g通信能满足第三代移动通信技术尚不能 达到的在覆盖范i韦i、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，它又 被称为“多媒体移动通信”。(4)频率使用效率更高：第四代移动通信可以让更多的人使 用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情，而且做这些事情的吋候速度相当快。(5)通信费用更加便宜：通信营运商们会考虑采用逐步引入的方法，有效地降低运行者和 用户的费用。三、移动通信技术的未来展望第一代移动通信技术己退出我们的视线，2g与3g技术依然为人多数人目前所使用。4g移 动通信还只处于实验室研究开发阶段。具体的设备和技术还没有完全成型，后续的软件开发 还没有启动