移動通信課程論文-淺談移動通信技術(shù)的演進及其發(fā)展.docx

移動通信課程論文 題目：淺談移動通信技術(shù)的演進及其發(fā)展 專業(yè)： 通信工程 班級： 1333101 姓名： 張財旺 學(xué)號： 201330310112淺談移動通信技術(shù)的演進及其發(fā)展【摘要】在過去的10年中，世界電信發(fā)生了巨大的變化，移動通信特別是蜂窩小區(qū)的迅速發(fā)展，使用戶徹底擺脫終端設(shè)備的束縛、實現(xiàn)完整的個人移動性、可靠的傳輸手段和接續(xù)方式。進入21世紀(jì)，移動通信將逐漸演變成社會發(fā)展和進步的必不可少的工具。 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。 【關(guān)鍵詞】 移動通信 技術(shù) 演進 發(fā)展【引言】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(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體、集成電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，移動通信得到了迅速的發(fā)展。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴大和對性能要求的提高，促使移動通信在技術(shù)上和理論上向更高水平發(fā)展。20世紀(jì)80年代以來，移動通信已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)中不可缺少并發(fā)展最快的通信方式之一?；仡櫼苿油ㄐ诺陌l(fā)展歷程，可以參照圖（1）更直觀的表現(xiàn)出來，移動通信的發(fā)展大致經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段：第一代移動通信技術(shù)主要指蜂窩式模擬移動通信，技術(shù)特征是蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(wù)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(wù)，能提供高質(zhì)量的視頻寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，并能實現(xiàn)全球漫游?，F(xiàn)在用的大多是第二代技術(shù)，第三代技術(shù)還不太成功，但已有了第四代技術(shù)的設(shè)想。第四代移動通信系統(tǒng)（4G）標(biāo)準(zhǔn)比第三代具有更多的功能。圖（1）移動通信技術(shù)的發(fā)展歷史【正文】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中。1.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，初步進行一些傳播性測試并在短波的幾個頻段上進行通信應(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年貝爾實驗室論證了蜂窩系統(tǒng)的可行性后，各國對蜂窩移動通信系統(tǒng)進行了深入研究，從而進入蜂窩移動通信系統(tǒng)圖（2）的發(fā)展階段。圖（2）蜂窩移動通信系統(tǒng)2.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)。3.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)的引進最大的優(yōu)點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圖（3），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（CDMA1）技術(shù)增加網(wǎng)絡(luò)中信息的傳輸量，但它不能實現(xiàn)全球無縫漫游。圖（3）gsm示意圖4 .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的擴展和增強版，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，通過使用增強數(shù)據(jù)率的GSM（EDGE）最大速率可達384kbit/s，而典型的GSM數(shù)據(jù)傳輸率為9.6kbit/s。5.第三代移動通信系統(tǒng)（3G）第三代移動通信系統(tǒng)（3G），也稱IDMT2000，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)）。一般來說，在高速移動的物體上，當(dāng)速度超過時速150千米時，2G/3G的快速功率控制效果不佳，此時就要看哪種通信制式的抗衰落手段多，且衰落儲備量大。TD-SCDMA對高速移動情況不太適應(yīng)，主要是因為技術(shù)性能先進的只能天線沒有在高鐵上全面普及和覆蓋，且系統(tǒng)的增益又不高，再加上使用終端的功率不大，使得在高鐵上，對于覆蓋邊緣由于衰落儲備不足而掉話；到目前為止，GSM制式在高鐵系統(tǒng)中還沒有啟用功控裝置，不過GSM制式只提供語音通話，信道編碼糾錯技術(shù)在這種情況下的作用顯著，在通信基站功率達到40W，終端功率達到2W，且基站距離較短的情況下，衰落儲備量發(fā)揮作用，高鐵的應(yīng)用效果還可以。GSM系統(tǒng)中的EDGE制式在高鐵中的效果不好，主要是由于EDGE在高速數(shù)據(jù)時的編碼效率為1，沒有編碼冗余度，對應(yīng)的信道編碼增益相對較低，此外，高階的數(shù)據(jù)8PSK調(diào)制，會使得解調(diào)EDGE數(shù)據(jù)的信噪比較高，導(dǎo)致EDGE邊緣的覆蓋電壓需要更高，其衰落儲備要更大；但在實際的高鐵系統(tǒng)中，兩個基站覆蓋區(qū)之間的衰落儲備一般都不足，使得傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率會迅速下降。所以，就要尋求新的技術(shù)體系來解決高鐵中的移動通信問題。 3G通信技術(shù)在我國的發(fā)展是日新月異。2009年1月7日，我國同時發(fā)放了三張3G牌照，即：TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000，三者的主要區(qū)別在圖（4）中體現(xiàn)出來，同時標(biāo)志著我國正式進入了3G時代。3G網(wǎng)絡(luò)運行的兩年多時間里，在拉動我國GDP增長的同時，還為國內(nèi)創(chuàng)造了大量的就業(yè)機會。從技術(shù)角度來分析，3G移動通信網(wǎng)絡(luò)相對于2G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在于更大的系統(tǒng)容量和更好的通信質(zhì)量，且能夠?qū)崿F(xiàn)全球范圍的無縫漫游，為通信用戶提供包括語音、數(shù)據(jù)和多媒體等多種形式的通信服務(wù)。 在國際移動通信領(lǐng)域，國際電聯(lián)對3G網(wǎng)絡(luò)有其最低的要求和標(biāo)準(zhǔn)，即：在高速移動的地面物體上，3G網(wǎng)絡(luò)所能提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為64144kb/s，要能夠適應(yīng)500km/h的移動環(huán)境。針對該標(biāo)準(zhǔn)。圖（4）TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000的主要區(qū)別我國現(xiàn)行的3種3G網(wǎng)絡(luò)中，WCDMA和CDMA2000主要采用“軟切換”技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)移動終端在時速500km時的正常通信，即能夠?qū)崿F(xiàn)在與另一個新基站通信時，首先不中斷跟原基站的聯(lián)系，而是在跟新的基站連接好后，再中斷跟原基站的連接，這也是3G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)于2G網(wǎng)絡(luò)的一個突出特點；WCDMA技術(shù)已經(jīng)解決了高速運動物體的無縫覆蓋問題；此外，TD-SCDMA也對高鐵通信的覆蓋方案進行了研究。 因此，3G移動通信網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)層面上已經(jīng)具有為高鐵提供通信保障的基本條件，為我國高鐵發(fā)展過程中移動通信問題的完滿解決奠定了堅實基礎(chǔ)。6.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āo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)。4G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖（5）所示。圖（5）4G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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)演進的標(biāo)準(zhǔn)，改進并且增強了3G的空中接入技術(shù)。這些技術(shù)的運用，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：（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100Mbps，移動終端下載文件的速度比3G系統(tǒng)快得多。（3）真實感：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)境進行正常的發(fā)送與接收，具有很強的智能性、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?！窘Y(jié)論】移動通信發(fā)展到今天，盡管還沒有實現(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IP、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)定能實現(xiàn)“任何人（Whoever）在任何地點（Wherever）、任何時間（Whenever）可以同任何對方（Whomev行任何形式（Whatever）的5W通信”這一目標(biāo)。 參 考 文 獻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. 19972 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. 20053 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