移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程

通信概論論文PAGEI通信概論論文通信概論論文移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程年級:學(xué)號:姓名:專業(yè):

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摘要 I關(guān)鍵詞 I第1章引言 I第2章移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程 II第3章移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) IV第4章移動通信系統(tǒng)的發(fā)展方向 VI參考文獻 VIII附錄1標(biāo)題 VIII通信概論論文信息工程大學(xué)通信概論論文系統(tǒng)以傳輸話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為目的，因此又稱為窄帶數(shù)字通信系統(tǒng)。第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的典型代表是美國的DAMPS系統(tǒng)，IS-95和歐洲的GSM系統(tǒng)。(1)GSM(全球移動通信系統(tǒng))發(fā)源于歐洲，它是作為全球數(shù)字蜂窩通信的DMA標(biāo)準而設(shè)計的，支持64Kbps的數(shù)據(jù)速率，可與ISDN互連。GSM使用900MHz頻帶，使用1800MHz頻帶的稱為DCS1800。GSM采用FDD雙工方式和TDMA多址方式，每載頻支持8個信道，信號帶寬200KHz。GSM標(biāo)準體制較為完善，技術(shù)相對成熟，不足之處是相對于模擬系統(tǒng)容量增加不多，僅僅為模擬系統(tǒng)的兩倍左右，無法和模擬系統(tǒng)兼容。(2)DAMPS(先進的數(shù)字移動電話系統(tǒng))也稱IS-54(北美數(shù)字蜂窩)，使用800MHz頻帶，是兩種北美數(shù)字蜂窩標(biāo)準中推出較早的一種，指定使用TDMA多址方式。(3)IS-95是北美的另一種數(shù)字蜂窩標(biāo)準，使用800MHz或1900MHz頻帶，指定使用CDMA多址方式，已成為美國PCS(個人通信系統(tǒng))網(wǎng)的首先技術(shù)。由于第二代移動通信以傳輸話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為目的，從1996年開始，為了解決中速數(shù)據(jù)傳輸問題，又出現(xiàn)了2.5代的移動通信系統(tǒng)，如GPRS和IS-95B。移動通信現(xiàn)在主要提供的服務(wù)仍然是語音服務(wù)以及低速率數(shù)據(jù)服務(wù)。由于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)據(jù)和多媒體通信的發(fā)展勢頭很快，所以，第三代移動通信的目標(biāo)就是移動寬帶多媒體通信。從發(fā)展前景看，由于自有的技術(shù)優(yōu)勢，CDMA技術(shù)已經(jīng)成為第三代移動通信的核心技術(shù)。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，對3G無線傳輸技術(shù)(RTT：RadioTransmissionTechnology)提出了以下要求：一是高速傳輸以支持多媒體業(yè)務(wù)。室內(nèi)環(huán)境至少2Mbps；室內(nèi)外步行環(huán)境至少384kbps；室外車輛運動中至少144kbps；衛(wèi)星移動環(huán)境至少9.6kbps。二是傳輸速率能夠按需分配。三是上下行鏈路能適應(yīng)不對稱需求。第三代移動通信系統(tǒng)最早由國際電信聯(lián)盟(ITU)于1985年提出，當(dāng)時稱為未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)(FPLMTS，F(xiàn)uturePublicLandMobileTelecommunicationSystem)，1996年更名為IMT-2000(InternationalMobileTelecommunication-2000)，意即該系統(tǒng)工作在2000MHz頻段，最高業(yè)務(wù)速率可達2000kbps，預(yù)期在2000年左右得到商用。主要體制有WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA。綜觀移動通信的發(fā)展歷程，當(dāng)代移動通信可分為三個階段：(1)第一階段模擬制式的移動通信系統(tǒng)，得益于70年代的兩項關(guān)鍵突破：微處理器的\t"/subview/19195/_blank"發(fā)明和交換及控制鏈路的數(shù)字化。AMPS是美國推出的世界上第一個1G移動通信系統(tǒng)，充分利用了FDMA技術(shù)實現(xiàn)國內(nèi)范圍的語音通信。(2)第二階段是風(fēng)靡全球十幾年的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，80年代末開發(fā)。2G是包括語音在內(nèi)的全數(shù)字化系統(tǒng)，新技術(shù)體現(xiàn)在通話質(zhì)量和系統(tǒng)容量的提升。\t"/subview/19195/_blank"GSM(GlobalSystemforMobileCommunication)是第一個商業(yè)運營的2G系統(tǒng)，GSM采用TDMA技術(shù)。(3)第三階段是移動多媒體通信系統(tǒng)，提供的業(yè)務(wù)包括語音，\t"/subview/19195/_blank"傳真，數(shù)據(jù)，多媒體娛樂和全球無縫漫游等。NTT和\t"/subview/19195/_blank"愛立信1996年開始開發(fā)3G（ETSI于1998年），1998年國際電聯(lián)推出WCDMA和CDMA2000兩商用標(biāo)準（\t"/subview/19195/_blank"中國2000年推出\t"/subview/19195/_blank"TD-SCDMA標(biāo)準，2001年3月被3GPP接納，起源于\t"/subview/19195/_blank"李世鶴帶頭搞的SCDMA）第一個3G網(wǎng)絡(luò)運營于2001年的日本。3G技術(shù)提供2MBPS標(biāo)準用戶速率（高速移動下提供144KBPS速率）。移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)自20世紀70年代末第一代模擬移動通信系統(tǒng)面世以來，移動通信產(chǎn)業(yè)一直以驚人的速度迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為帶動全球經(jīng)濟發(fā)展的主要高科技產(chǎn)業(yè)之一，并對人類生活及社會發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。其中，CDMA碼分多址移動通信技術(shù)以其容量大、頻譜利用率高、保密性強、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點，顯示出強大的生命力，引起人們的廣泛關(guān)注，成為\t"/subview/19195/_blank"第三代移動通信的核心技術(shù)。\t"/subview/19195/_blank"CDMA（CodeDivisionMultipleAccess，碼分多址）作為一種\t"/subview/19195/_blank"多址技術(shù)早已出現(xiàn)，起初僅在抗干擾和保密性能等\t"/subview/19195/_blank"方面受到人們的注意，被用在\t"/subview/19195/_blank"軍用抗干擾系統(tǒng)中。1989年，\t"/subview/19195/_blank"美國高通（Qualcomm）公司最先推出CDMA\t"/subview/19195/_blank"蜂窩移動通信系統(tǒng)的設(shè)想。碼分多址蜂窩移動通信技術(shù)實際上包含兩個基本技術(shù)，即\t"/subview/19195/_blank"碼分多址技術(shù)和擴頻通信技術(shù)。所謂擴頻，簡單地講就是用某種技術(shù)將信號的頻譜進行擴展，工程中常用直接序列對信號進行擴頻，即用一個高速碼序列碼去調(diào)制低速\t"/subview/19195/_blank"原始數(shù)據(jù)信息。碼分多址(CDMA)與頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)一樣，是多址技術(shù)的一種。\t"/subview/19195/_blank"CDMA系統(tǒng)中的每一個信號被分配一個正交序列或PN（PseudoNoise，偽隨機噪聲）序列用作擴頻序列對其進行擴頻，不同信號的能量被分配到不同的正交序列或PN序列里。在接收機，通過使用相關(guān)器只接受選定的正交序列或PN序列并壓縮其頻譜，凡不符合該用戶正交序列的信號就不被壓縮\t"/subview/19195/_blank"帶寬，結(jié)果只有指定的信號才能被提取出來。我們將CDMA與\t"/subview/19195/_blank"FDMA、\t"/subview/19195/_blank"TDMA三種\t"/subview/19195/_blank"多址方式進行比較。FDMA采用調(diào)頻的多址技術(shù)，在不同頻段的業(yè)務(wù)信道被分配給不同的用戶；TDMA是采用時分的多址技術(shù)，業(yè)務(wù)信道在不同的時間被分配給不同的用戶；CDMA采用擴頻的碼分多址技術(shù)，所有用戶在同一時間、同一頻段上，但根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務(wù)信道。在技術(shù)實現(xiàn)上，就是利用碼型的不同來調(diào)制解調(diào)不同的用戶。移動通信系統(tǒng)運用了以下關(guān)鍵技術(shù)才得以迅速發(fā)展：1、功率控制技術(shù):功率控制技術(shù)是CDMA系統(tǒng)的核心技術(shù)。CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng)，所有移動用戶都占用相同帶寬和頻率，因此需要某種機制使得各個移動臺信號到達基站的功率基本處于同一水平上，否則離基站近的移動臺發(fā)射的信號很容易蓋過其它離基站較遠的移動臺的信號，造成所謂的“遠近效應(yīng)”。CDMA功率控制的目的就是克服“遠近效應(yīng)”，使系統(tǒng)既能維護高質(zhì)量通信，又減輕對其他用戶產(chǎn)生的干擾。功率控制分為前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又可分為僅由移動臺參與的開環(huán)功率控制和移動臺、基站同時參與的閉環(huán)功率控制。(l)反向開環(huán)功率控制。移動臺根據(jù)在小區(qū)中接收功率的變化，調(diào)節(jié)移動臺發(fā)射功率以達到所有移動臺發(fā)出的信號在基站時都有相同的功率。它主要是為了補償陰影、拐彎等效應(yīng)。(2)反向閉環(huán)功率控制。閉環(huán)功率控制的設(shè)計目標(biāo)是使基站對移動臺的開環(huán)功率估計迅速做出糾正，以使移動臺保持最理想的發(fā)射功率。(3)前向功率控制。在前向功率控制中，基站根據(jù)移動臺提供的測量結(jié)果，調(diào)整對每個移動臺的發(fā)射功率，其目的是對路徑衰落小的移動臺分配較小的前向鏈路功率，而對那些遠離基站和\t"/subview/19195/_blank"誤碼率高的移動臺分配較大的前向鏈路功率。2、PN碼技術(shù)：PN碼的選擇直接影響到CDMA系統(tǒng)的容量、抗干擾能力、接入和切換速度等性能。CDMA信道的區(qū)分是靠PN碼來進行的，因而要求PN碼自相關(guān)性好，互相關(guān)性弱，實現(xiàn)和編碼方案簡單等。CDMA系統(tǒng)就是采用一種基本的PN序列——m序列作為地址碼?；咀R別碼采用周期為215-1的m序列（稱為短碼），用戶識別碼采用周期為242-1m序列（稱為長碼）。3、RAKE接收技術(shù)：移動通信信道是一種多徑衰落信道，RAKE接收技術(shù)就是分別接收每一路的信號進行解調(diào)，然后疊加輸出達到增強接收效果的目的，這里\t"/subview/19195/_blank"多徑信號不僅不是一個不利因素，而且在CDMA系統(tǒng)變成一個可供利用的有利因素。一般地，RAKE接收機有搜索器（Searcher）、解調(diào)器（Finger）和合并器（Combiner）三個\t"/subview/19195/_blank"模塊組成。通常CDMA基站一個RAKE接收機有4個解調(diào)器，移動臺有3個解調(diào)器。4、軟切換技術(shù)：移動臺從A基站覆蓋區(qū)域向B基站覆蓋區(qū)域行進，在A、B兩基站的邊緣，移動臺先與B基站建立連接后，再將與A基站原來的連接斷開，這種技術(shù)稱之為軟切換。CDMA系統(tǒng)工作在相同的頻率和帶寬上，因而軟切換技術(shù)實現(xiàn)起來比TDMA系統(tǒng)要方便容易得多。5、話音編碼技術(shù)：CDMA系統(tǒng)使用了確定聲碼器速率的自適應(yīng)閾值，從而可以根據(jù)背景噪聲電平的變化改變聲碼器的數(shù)據(jù)速率。這些閾值的使用壓制了背景噪聲，因而在噪聲環(huán)境下也能提供清晰的話音。CDMA2000系統(tǒng)采用的話音編碼技術(shù)有CELP（CodeExcitedLinearPrediction，代碼激勵線性預(yù)測）、QCEP8K/13K（QualcommCELP）、EVRC（EnhancedVariableRateCoder，增強型可變速率編碼器）等。四、移動通信系統(tǒng)的的發(fā)展方向第四代移動通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對稱的超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網(wǎng)、移動寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)。第四代移動通信標(biāo)準比第三代標(biāo)準擁有更多的功能。第四代移動通信可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無線服務(wù)，可以在任何地方用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)（包括衛(wèi)星通信和平流層通信），能夠提供定位定時、數(shù)據(jù)采集、遠程控制等綜合功能。此外，第四代移動通信系統(tǒng)是集成多功能的寬帶移動通信系統(tǒng)，是寬帶接入IP系統(tǒng)。目前正在開發(fā)和研制中的4G通信將具有以下特征:通信速度更快:由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。專家預(yù)估，第四代移動通信系統(tǒng)的速度可達到10-20Mbit/s，最高可以達到100Mbit/s。

網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬:要想使4G通信達到100Mbit/s的傳輸速度，通信運營商必須在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上對其進行大幅度的改造，以便使4G網(wǎng)絡(luò)在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬高出許多。據(jù)研究，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。對于現(xiàn)在的人來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認為第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是人類有史以來最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)?？偟膩碚f，要順利、全面地實施4G通信，還將可能遇到一些困難。首先，人們對未來的4G通信的需求是它的通信傳輸速度將會得到極大提升，從理論上說最高可達到100Mbit/s，但手機的速度將受到通信系統(tǒng)容量的限制。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機將很難達到其理論速度。

其次，4G的發(fā)展還將面臨極大的市場壓力。有專家預(yù)測，在10年以后，2G的多媒體服務(wù)將進入第三個發(fā)展階段，此時覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上的人口使用3G，到那時，整個行業(yè)正在消化吸收第三代技術(shù)，對于4G技術(shù)的接受還需要一個逐步過渡的過程。因此，在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，通信運營商們將考慮直