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        淺談移動通信技術(shù)的演進(jìn)及發(fā)展

        2014-07-28 01:50:45姜日敏
        中國新通信 2014年8期
        關(guān)鍵詞:演進(jìn)移動通信技術(shù)

        【摘要】 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展,移動通信也得到迅猛的發(fā)展和應(yīng)用 。本文論述移動通信技術(shù)的演進(jìn)及發(fā)展,移動通信的誕生、第一代模擬移動通信、第二代數(shù)字移動通信、第2.5代數(shù)字移動通信、第三代寬帶移動通信及第四代高速寬帶移動通信所采用的技術(shù)、制式及特點(diǎn)。

        【關(guān)鍵詞】 移動通信 技術(shù) 演進(jìn) 發(fā)展

        隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展,通信技術(shù)也得到迅猛的發(fā)展和應(yīng)用,在推動社會經(jīng)濟(jì)的同改變了人們的生活方式。移動通信特別是蜂窩小區(qū)的發(fā)展,使用戶實(shí)現(xiàn)完全的個人移動性、可靠的傳輸手段和接續(xù)方式,逐漸演變成社會進(jìn)步必不可少的工具。

        目前在中國,移動通信技術(shù)經(jīng)歷了第一代以語音為主的模擬移動通信技術(shù)、第二代數(shù)字的以語音和短信為主的窄帶移動通信技術(shù)、第三代以數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)為目的的寬帶移動通信技術(shù),到第四代以高速寬帶的多媒體業(yè)務(wù)為主 LTE技術(shù)也已經(jīng)商用,第五代移動通信技術(shù)正在大力的研究和試驗(yàn)中。

        一、移動通信的誕生

        移動通信誕生于20世紀(jì)初,在20世紀(jì)40年代以前,初步進(jìn)行一些傳播性測試并在短波的幾個頻段上進(jìn)行通信應(yīng)用,如20年代初的2MHz頻段的警車無線調(diào)度系統(tǒng).其工作于單工或半雙工方式。40年代至60年代后期,發(fā)展了一些具有撥號、半雙工功能的移動通信系統(tǒng)。這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較容易,但同頻系統(tǒng)必須距離足夠遠(yuǎn),使同頻干擾電平遠(yuǎn)低于接收機(jī)的接收門限.而且整個系統(tǒng)沒有頻率復(fù)用,支持的同時工作的 用戶數(shù)量有限,因此,系統(tǒng)存在容量受限、系統(tǒng)功能薄弱、頻率利用率低和質(zhì)量差等局限性。1971年貝爾實(shí)驗(yàn)室論證了蜂窩系統(tǒng)的可行性后,各國對蜂窩移動通信系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究,從而進(jìn)入蜂窩移動通信系統(tǒng)的發(fā)展階段。

        二、第一代移動通信系統(tǒng)(1G)

        1971年2月,F(xiàn)CC接受Bell公司建立蜂窩移動通信系統(tǒng)的建議,在850 MHz頻段提供了 40 MHz頻譜資源。在1978年安裝,1983年開始商業(yè)服務(wù)。在20世紀(jì)80年代演變成了美國模擬系統(tǒng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。同時,基于不同標(biāo)準(zhǔn)的其他模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展,具有代表性的是英國的TACS、日本的NAMTS、北歐的NMT。第一代移動通信系統(tǒng)的主要技術(shù)是模擬調(diào)頻、頻分多址,以模擬方式工作,使用頻段為800/900 MHz。第一代模擬移動通信系統(tǒng)特點(diǎn)是業(yè)務(wù)量小、質(zhì)量差、安全性差、沒有加密和速度低,主要基于蜂窩結(jié)構(gòu)組網(wǎng),不同國家采用不同的工作系統(tǒng)。其具有代表性的終端設(shè)備就是“大哥大”,只能完成語音業(yè)務(wù)。

        三、第二代移動通信系統(tǒng)(2G)

        90年代起,隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,加上模擬系統(tǒng)在擴(kuò)充信道容量時所遇到的系統(tǒng)精確控制、昂貴的系統(tǒng)投資以及抗干擾等問題,一些世界性的標(biāo)準(zhǔn)委員會選擇了將數(shù)字系統(tǒng)作為第二代移動通信系統(tǒng)的基準(zhǔn)。數(shù)字技術(shù)的引進(jìn)最大的優(yōu)點(diǎn)是他的抗干擾能力和潛在的大容量。

        從1G到2G是數(shù)字技術(shù)的革命,它具有多種不同的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),如GSM,IS-95CDMA,PDC和IS-136TDMA等,GSM(全球移動系統(tǒng))移動通信系統(tǒng)由歐洲于80年代中后期率先提出,是目前使用最普遍的一種標(biāo)準(zhǔn),使用900MHz和1800MHz兩個頻帶,采用用戶識別模塊(SIM)技術(shù)鑒別用戶,傳輸時使用時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA×1)技術(shù)增加網(wǎng)絡(luò)中信息的傳輸量,但它不能實(shí)現(xiàn)全球無縫漫游。

        四、第2.5代移動通信系統(tǒng)(2.5G)

        第2.5代移動通信系統(tǒng)是2G向3G發(fā)展過程的中間過渡,它是2G的擴(kuò)展和增強(qiáng)版,通用無線分組業(yè)務(wù)(GPRS)以看做在2G和3G之間移動通信技術(shù)發(fā)展的過渡階段,能夠使移動設(shè)備發(fā)送和接收電子郵件及圖片信息,其常用速度為115kbit/s,通過使用增強(qiáng)數(shù)據(jù)率的GSM(EDGE)最大速率可達(dá)384kbit/s,而典型的GSM數(shù)據(jù)傳輸率為9.6kbit/s。

        五、第三代移動通信系統(tǒng)(3G)

        第三代移動通信系統(tǒng)(3G),也稱IMT?2000,開始于20世紀(jì)90年代末。3G統(tǒng)一不同的移動技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),使用較高的頻帶和CDMA技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)來支持多媒體業(yè)務(wù),它工作在2000MHz頻段,主要特點(diǎn)是高速率、高頻譜利用率、高服務(wù)質(zhì)量、低成本和高保密性等,其最基本特征是智能信號處理技術(shù),智能信號處理單元將成為基本功能模塊,支持語音和多媒體數(shù)據(jù)通信,可以提供前兩代產(chǎn)品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務(wù),如高 速 數(shù) 據(jù)、慢 速 圖 像與電視圖像等。3G的三種國際標(biāo)準(zhǔn)分別是:WCDMA(歐洲標(biāo)準(zhǔn)),CDMA2000(也稱美國標(biāo)準(zhǔn))和TD-SCDMA(中國標(biāo)準(zhǔn))。

        六、第四代移動通信系統(tǒng)(4G)

        它包括寬帶無線固定接入,寬帶無線局域網(wǎng)(WLAN),移動寬帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)??梢栽诓煌墓潭?、無線平臺和跨越不同的頻帶網(wǎng)絡(luò)中提供無線服務(wù),可以在任何地方寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)包括衛(wèi)星通信和平流層通信,能夠提供定時定位、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。此外,4G基于寬帶IP,以無縫接入融合方式,完全利用分組交換方式傳輸,集3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線LAN系統(tǒng)為一體,是多種無線技術(shù)的綜合系統(tǒng)。

        目前國際主要4G標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為LTE(Long Term Evolution ),LTE又分為FDD-LTE和TDD-LTE兩種制式。其中TDD-LTE 是中國提出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代移動通信技術(shù)。2013年,中國已經(jīng)發(fā)放了4G的TDD-LTE制式的牌照,其中中國移動為1880-1900MHZ、2320-2370MHz、2575-2635MHz,帶寬130MHz,中國聯(lián)通為2300-2320MHz、2555-2575MHz,共計帶寬40MHz,中國電信為2370-2390MHz、2635-2655MHz,共計帶寬40MHz。

        LTE通過采用OFDM和MIMO作為無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn),改進(jìn)并且增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)。這些技術(shù)的運(yùn)用,使得其在20MHz頻譜帶寬的情況下能夠提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率。

        4G移動通信技術(shù)的特點(diǎn):(1)大容量:4G系統(tǒng)的容量至少是3G系統(tǒng)的10倍。(2)速度快: 4G系統(tǒng)下的最高速率將達(dá)100Mbps,移動終端下載文件的速度比3G系統(tǒng)快得多。(3)真實(shí)感:4G移動通信系統(tǒng)能夠提供150Mb/s的高質(zhì)量的影像多媒體業(yè)務(wù),把高清晰度的視頻圖像實(shí)時地傳送給移動終端用戶,使用戶生身臨其境的感覺。(4)智能化:采用智能信號處理技術(shù)的4G通信系統(tǒng)對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行正常的發(fā)送與接收,具有很強(qiáng)的智能性、適應(yīng)性和靈活性。(5)良好的覆蓋性能:4G移動通信系統(tǒng)具有良好的覆蓋能力并能提供高速可變速率傳輸。對于室內(nèi)環(huán)境,由于要提供高速傳輸,小區(qū)的半徑會更小。

        七、結(jié)束語

        移動通信發(fā)展到今天,盡管還沒有實(shí)現(xiàn)全球完全兼容的標(biāo)準(zhǔn)以及理想的傳輸速率和容量,但是,隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,如全I(xiàn)P、蜂窩、衛(wèi)星、WLAN,Bluetooth、 OFDM、智能天線 、軟件無線電等,未來的移動通信系統(tǒng)定能實(shí)現(xiàn)“任何人(Whoever)在任何地點(diǎn)(Wherever)、任何時間(Whenever)可以同任何對方(Whomever)進(jìn)行任何形式(Whatever)的5W通信”這一目標(biāo)。

        參 考 文 獻(xiàn)

        [1] 趙榮黎. 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)[M]. 電子工業(yè)出版社. 1997

        [2] 羅凌等. 第三代移動通信技術(shù)與業(yè)務(wù)[M]. 人民郵電出版社. 2005

        [3] 談?wù)褫x. 移動通信新技術(shù)發(fā)展趨勢[J]. 中國移動通信. 2005

        作者簡介:

        姜日敏,男,1969年1月,遼寧省蓋州市人,1991年畢業(yè)于北京郵電大學(xué),獲電子與信息專業(yè)碩士學(xué)位,現(xiàn)就職于遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司,高級工程師,多年從事移動通信和數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計和研究。endprint

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