移動通信技術的發(fā)展

1、精品移動通信技術的演進和發(fā)展學生姓名；學號；專業(yè)班級：摘要：隨著社會經濟的發(fā)展，移動通信得到了越來越廣泛的應用。在我國，移動通信技術的起步雖晚，但是發(fā)展極其迅速。自從20世紀90年代以來，很多國家對移動通信的需求量經歷了指數(shù)級的增長，我國也不例外，而且這種需求量還將持續(xù)下去。如今經濟全球化與信息網絡化的快速推進，現(xiàn)有的移動網絡已經很難滿足移動業(yè)務發(fā)展的需要，為適應發(fā)展，對現(xiàn)有的移動通信技術進行改進就越來越迫切，一方面要求盡可能豐富的移動業(yè)務滿足移動用戶不斷增長的業(yè)務需求；另一方面要求通過采用新技術，不斷提高系統(tǒng)的容量，以支持不斷增長的移動用戶的數(shù)量，移動通信技術正是在這兩種需求的驅動下不斷發(fā)展

2、的。關鍵詞：移動通信技術的發(fā)展歷程；第三代移動通信技術(3G);移動通信新技術：軟件無線電技術前言：移動通信是指移動用戶之間，或移動用戶與固定用戶之間的通信。隨著電子技術的發(fā)展，特別是半導體、集成電路和計算機技術的發(fā)展，移動通信得到了迅速的發(fā)展。隨著其應用領域的擴大和對性能要求的提高，促使移動通信在技術上和理論上向更高水平發(fā)展。20世紀80年代以來，移動通信已成為現(xiàn)代通信網中不可缺少并發(fā)展最快的通信方式之一。回顧移動通信的發(fā)展歷程，移動通信的發(fā)展大致經歷了幾個發(fā)展階段：第一代移動通信技術主要指蜂窩式模擬移動通信，技術特征是蜂窩網絡結構克服了大區(qū)制容量低、活動范圍受限的問題。第二代移動通信是蜂窩

3、數(shù)字移動通信，使蜂窩系統(tǒng)具有數(shù)字傳輸所能提供的綜合業(yè)務等種種優(yōu)點。第三代移動通信的主要特征是除了能提供第二代移動通信系統(tǒng)所擁有的各種優(yōu)點，克服了其缺點外，還能夠提供寬帶多媒體業(yè)務，能提供高質量的視頻寬帶多媒體綜合業(yè)務，并能實現(xiàn)全球漫游。本文主要討論第一代到第三代移動通信概念的提出及其演進發(fā)展。1 移動通信技術的發(fā)展歷程1.1 第一代移動通信系統(tǒng)20世紀70年代末，美國AT&T公司研制了第一套蜂窩移動電話系統(tǒng)。第一代無線網絡技術的一大成就就在于它去掉了將電話連接到網絡的用戶線，用戶第一次能夠在移動的狀態(tài)下?lián)艽螂娫挕５谝淮苿油ㄐ诺母鞣N蜂窩網系統(tǒng)有很多相似之處，但是也有很大差異，它們只能提

4、供基本的語音會話業(yè)務，不能提供非語音業(yè)務，并且保密性差，容易并機盜打，它們之間還互不兼容，顯然移動用戶無法在各種系統(tǒng)之間實現(xiàn)漫游。1.2 第二代移動通信系統(tǒng)第二代移動通信數(shù)字無線標準主要有：GSM,D-AMPS,PDC和IS-95CDMA等。在我國，現(xiàn)有的移動通信網絡主要以第二代移動通信系統(tǒng)的GSM和CDMA為主，網絡運營商運用的主要是GSM系統(tǒng)，現(xiàn)在中國聯(lián)通的CDMA系統(tǒng)經過兩年的發(fā)展也初具規(guī)模。第二代移動通信系統(tǒng)在引入數(shù)字無線電技術以后，數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)提供了更更好的網絡，不僅改善了語音通話質量，提高了保密性，防止了并機盜打，而且也為移動用戶提供了無縫的國際漫游。1.3 第三代移動通信

5、系統(tǒng)第三代移動通信技術簡稱3G,它是一種真正意義上的寬帶移動多媒體通信系統(tǒng)，它能提供高質量的寬帶多媒體綜合業(yè)務，并且實現(xiàn)了全球無縫覆蓋全球漫游它的數(shù)據(jù)傳輸速率高達2Mbit/s，其容量是第二代移動通信技術的2-5倍，目前最具代表性的有美國提出的MC-CDMA(cdma2000)，歐洲和日本提出的W-CDMA和中國提出的TD-CDMA。綜觀移動通信的發(fā)展歷程，當代移動通信可分為三個階段：(1)第一代移動通信以模擬調頻，頻分多址為主體技術，包括以蜂窩網系統(tǒng)為代表的公共移動通信系統(tǒng)、以集群系統(tǒng)為代表的專用移動通信系統(tǒng)以及無繩電話。(2)第二代移動通信系統(tǒng)是以數(shù)字傳輸、時分多址或碼分多址為主體技術，簡

6、稱數(shù)字移動通信。包括數(shù)字蜂窩系統(tǒng)、數(shù)字無繩電話系統(tǒng)和數(shù)字集群系統(tǒng)等。(3)第三代移動通信系統(tǒng)以世界范圍內的個人通信為目標，實現(xiàn)任何人在任何時候任何地方進行任何類型信息的交換。2移動通信系統(tǒng)采用的新技術近年來各種通信新技術蓬勃發(fā)展，移動通信新技術概括起來可分為：新型調制技術、智能天線、多用戶信號檢測、無線AIM、多層網絡結構和軟件無線電等，特別是軟件無線電技術，它是通信領域的新技術革命，并廣泛地應用于陸地移動通信、衛(wèi)星移動通信與全球定位等系統(tǒng)。2.1 新型調制技術調制技術是決定系統(tǒng)頻譜利用率的關鍵技術，一直是人們關注的研究熱點。近年來人們正在致力于研究一些更能適應復雜通信環(huán)境和多變業(yè)務需求的調制

7、方式，多載波調制就是一個典型的例子。多載波調制的原理是把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分解成若干個子數(shù)據(jù)流，每個子數(shù)據(jù)流具有底、低得多的碼元速率，然后用這些子數(shù)據(jù)流去并行調制若干個載波。由于在多載波調制的子信道中，碼元速率低，碼元周期長，因而對傳輸信道中的時延擴展和選擇性衰落不敏感，或者在滿足一定條件下，多載波調制具有抗多徑擴展和選擇性衰落的能力。當然，多載波調制手忙腳亂的各個子載波必須滿足一定精度和穩(wěn)定度的要求。2.2 智能天線智能天線是一種自適應陣列天線。實現(xiàn)自適應陣列天線的方法是通過調節(jié)各陣元信號的幅度和相位的加權因子，使天線的方向圖可以在任意方向上具有尖峰或者凹陷。發(fā)射機把高增益天線波束對準通信中的接收

8、機，這樣既可以增大通信距離，又可以減少對其它方向上接收機的干擾。接收機把高增益天線波束對準通信中的發(fā)射機，可增大接收信號的強度，同時把零點對準其它干擾信號的入射方向上，還可濾出同道干擾和多址干擾，從而提高接收信號的信干比。智能天線的理想目標是能在發(fā)射機或接收機快速移動時，以一個或多個高增益窄波束分別對準并跟蹤干擾信號的方向，智能天線類似于一個空間濾波器，其突出的優(yōu)點是能夠減少或者濾除同道干擾和多址干擾，因而能顯著提高通信系統(tǒng)的通信容量。2.3 多用戶信號檢測在DS-CDMA移動通信系統(tǒng)中，多址干擾是限制通信容量的關鍵因素。隨著移動通信用戶的增加，多址干擾增大，通信質量也下降。為了使通信質量不低

9、于預定的最低要求，必須限制用戶的最大數(shù)目。為此DS-CDMA通信系統(tǒng)一般要采用精確的功率控制，把通信雙方的發(fā)射功率限制在允許的電平上。此外，增大擴頻增益、設置自適應天線陣列和進行有效的信道編碼等都有利于減少多址干擾的影響，但是，多址干擾是不可避免的。為了在信號檢測的過程中，進一步設法減少或消除多址干擾，我們采用多用戶信號檢測器。針對多用戶檢測器的最佳檢測方式人們提出了多種多樣的設想和方案。例如去相關多用戶信號檢測器和干擾抵消式多用戶檢測器等。2.4 無線ATO第一代和第二代移動通信的主要業(yè)務是語音通信，第三代移動通信的發(fā)展目標是提供多媒體綜合業(yè)務。異步傳輸模式是寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網的目標模式，它

10、把不同類型的業(yè)務數(shù)據(jù)組成固定長度的信元進行傳輸和交換使同一通信網絡可以極為靈活地處理多種業(yè)務能按需分配信道資源，有效地得用網絡資源。隨著移動通信的迅速發(fā)展這種靈活處理多種業(yè)務的技術同樣會在移動通信網絡中獲得應用和發(fā)展。此外，當前多媒體性能日益在便攜式終端上得到擴展，要使這些多功能終端能在各種環(huán)境下高效地接入B-ISDN，同時又能滿足便攜性和移動性的要求，也必須發(fā)展無線異步傳輸模式，最終把有線和無線多媒體融合為一體。2.5 多層網絡結構第三代移動通信系統(tǒng)要在各種各樣的通信環(huán)境中，滿足形形色色的業(yè)務需求，它的發(fā)展是以提高容量需求和頻譜利用率為標志的，網絡結構的規(guī)劃不僅要受區(qū)域覆蓋的引導，而且必須同

11、時考慮網絡結構采用什么樣的形式，單層的網絡結構不便于通信資源的合理分配和有效利用，現(xiàn)在已很難滿足移動用戶對預定業(yè)務的需求。于是雙層網絡誕生了。多層的網絡結構允許網絡中設置不同的停產資源層，并根據(jù)業(yè)務性質進行分類，把同類性質的業(yè)務納入同一資源層之中，以提高網絡資源的利用率。資源分層可以用多種方法實現(xiàn)。采用多層網絡結構除合理分配區(qū)層之間的信道資源和業(yè)務容量外，還必須解決好區(qū)層之間的連接與切換。2.6 軟件無線電技術軟件無線電SDR是20世紀90年代初提出的通信新技術，它的基本思想是在通用硬件平臺上，用軟件方式實現(xiàn)各種通信功能。自從1992年提出以來，它以其通用性廣、可移植性好、適應性強等優(yōu)點，在軍

12、用電臺方面得到迅速發(fā)展和應用。近年來，隨著第三代移動通信(3G)系統(tǒng)的發(fā)展，軟件無線電在民用領域也開始嶄露頭腳。2.6.1 軟件無線電的總體結構及其各部分的技術現(xiàn)狀圖3軟件無線電系統(tǒng)的結構框圖軟件無線電系統(tǒng)結構如圖3所示，其主要組成部分為：多頻段寬帶天線、RF模塊、高速A/D、D/A、高速信號處理單元等。軟件是無線電的“靈魂”，通過編程或程序下載，可以方便地對軟件無線電系統(tǒng)進行版本升級、擴展新業(yè)務、植入補丁程序以修正軟件錯誤等。軟件開發(fā)應采用模塊化、結構優(yōu)化設計，以便硬件模塊的更換和軟件升級?，F(xiàn)階段的軟件主要包括3個部分：實時信道處理部分、準實時環(huán)境分析與控制部分、用于新業(yè)務增強與軟件升級的開

13、發(fā)管理部分。軟件無線電臺是一種用軟件定義的無線通信技術，因此必須使用適當?shù)乃惴▉韺崿F(xiàn)不同的通信功能及兼容不同的工作模式。算法要求準確、高效、可移植性好。一些必備的算法是：數(shù)字信號處理、基本信號的調制和解調算法，載波恢復算法、位同步算法等。美軍“易通話”計劃的第一階段已實現(xiàn)了在短波段兼容各種基本信號波形；第二階段仿真出15種以上基本信號調制波形。2.6.2 軟件無線電技術的主要特點靈活性：工作模式可由軟件編程改變，包括可編程的射頻頻段寬帶信號接入方式和可編程調制方式等。所以可任意更換信道接入方式，改變調制方式或接入不同系統(tǒng)的信號；可通過軟件工具來擴展業(yè)務、分析無線電通信環(huán)境、定義所需增強的業(yè)務和

14、實時環(huán)境測試，升級便捷。集中性：多個信道享有共同的射頻前端與寬帶A/D、D/A變換器以獲取每一信道的相對廉價的信號處理性能模塊化：模塊的物理和電氣接口技術指標符合開放標準，在硬件技術發(fā)展時，允許更換單個模塊，從而使軟件無線電保持較長的使用壽命。2.6.3 軟件無線電技術在3G方面的應用第三代移動通信發(fā)展過程中，存在著多模操作，在處理對稱和非對稱業(yè)務中存在著FDD和TDD兩種模式，且其必須與GSM移動通信系統(tǒng)兼容。在這種情況下，如果像以前完全用硬件來構造移動通信系統(tǒng)，就會給用戶和運營商帶來許多問題。一方面用戶和運營商不能靈活地利用各具優(yōu)點的多種通信標準制式；而另一方面，通信技術迅速的升級換代也給

15、運營商和用戶的投資帶來很大的損失。針對這種情況，可以在第三代移動通信發(fā)展中引入軟件無線電，充分利用軟件無線電技術帶來的系統(tǒng)靈活性和通用性，實現(xiàn)第三代與GSM系統(tǒng)的兼容。軟件無線電技術在第三代移動通信系統(tǒng)中的應用體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)為第三代移移動通信手機與基站提供了一個開放的，模塊化的系統(tǒng)結構；(2)智能天線結構的實現(xiàn)，空間特征矢量包括來波方向估計的獲得、每射頻通道權重的計算和天線波束賦形；(3)各種信號處理軟件的實現(xiàn)，包括種類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號流變換軟件、調制解調算法軟件、信道糾錯編碼軟件、信源編碼軟件算法等。2.6.4 在移動終端方面的應用利用不同的軟件適應不同的標準、高速軟

16、件設置來改變信道拉人方式或調制方式。軟件無線電技術可以設計出靈活的通信終端，使一部終端（手機）能用于不同制式的移動網絡上，大大方便了用戶，降低了運營商的成本。由于2G,2.5G（第二代半），3G移動通信的不斷演變，要求手機能是多頻/多模的可編程手機、顯然，軟件無線電是實現(xiàn)上述要求的最佳解決方案。采用軟件無線電技術使手機可以自動檢測接收信號，接入不同的網絡，而且能滿足不同接續(xù)時間的要求。隨著微電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展，這些問題都會得到滿解）夬。利用軟件無線電技術開發(fā)新代的多模移動通信手機，可以實現(xiàn)一機在手，漫游天下的設想。隨著移動通信和個人通信系統(tǒng)PCS業(yè)務的不斷拓展，軟件無線電必將成為移

17、動通信中的主流技術。在未來移動通信中，軟件無線電將改變傳統(tǒng)的觀念，給移動通信的軟件化、智能化、通用化、個人化和兼容性帶來深遠的影響。3移動通信的發(fā)展方向未來的移動通信應該是怎樣的呢？我們認為，未來的移動通信將是一個以個人通信為主的通信系統(tǒng)：無論任何人無論在任何時間任何地方都能與任何人進行任何類型信息的交換。從大范圍公眾移動通信來看，第三代移動通信系統(tǒng)（3G）技術將是主導，它將以各種新技術為基礎，綜合各種通信網絡，發(fā)揮各自的優(yōu)點，取長補短，在統(tǒng)一要求和統(tǒng)一標準的條件下，突破關鍵技術，解決各種網絡之間的互連互通，加強通信網絡的智能化管理功能，以實現(xiàn)全球性的個人通信網。更遠的未來，按專家們的預想，移

18、動通信系統(tǒng)將向下一代第四代移動通信系統(tǒng)發(fā)展。4G移動通信系統(tǒng)可將現(xiàn)有的無線技術（包括GSM無線局域網和藍牙技術等）無縫地聯(lián)系在一起，支持更加廣泛、個性化的服務，提供更加穩(wěn)定的網絡性能和服務質量，從而形成集固定無線手段于一體，各種接入方式綜合發(fā)揮效用，各種業(yè)務形成全網絡配置的一體化綜合網絡。4G系統(tǒng)是基于不同種類網絡互聯(lián)的全IP網，允許用戶在任何時間、地點使用任何系統(tǒng)，用戶攜帶一個互聯(lián)的移動終端就可以使用由多個無線網絡提供的大范圍服務。當然，這一進程將是漫長的，也必將遇到很多挫折，我們期待著這一天的到來。結論：本文主要介紹了移動通信技術的發(fā)展以及第三代移動通信中所采用的一些新技術（特別是軟件無線電技術），分別從軟件無線電的結構、特點、應用等方面進行了闡述，說明軟件無線電的出現(xiàn)是移動通信模擬通信技術、數(shù)字通信技術以后的第三代移動通信技術，它以其極強的靈活性和開放性代表著移動通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。但是，這些新技術方面還有許多不足，發(fā)展移動通信需要綜合運用各種技術手段，采取一體化的思路規(guī)劃和建設網絡發(fā)揮不同技術的個性，綜合布局，達成移動通信的整體優(yōu)勢和綜合能力我國移動通信產業(yè)面臨很大的發(fā)展機