移動通信論文：移動通信的進(jìn)展思索

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本文作者：周勇 單位：茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院

第二代移動通信技術(shù)多以CDMA和GSM兩種制式為代表，在我國主要以GSM制式為主。2G的傳輸速率每秒可達(dá)到9.6kB～28.8kB，與第一代移動通信相比，第二代移動通信系統(tǒng)保密性強(qiáng)，頻譜使用率高。此外，還能夠提供更多的業(yè)務(wù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)異地漫游。但由于國際制式的不完全統(tǒng)一，2G所具有的異地漫游，只能局限于統(tǒng)一制式的活動區(qū)域內(nèi)。盡管第二代移動通信的傳輸帶寬得到了增加，但是對于多媒體業(yè)務(wù)等高速率業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，第二代移動通信的數(shù)據(jù)應(yīng)用仍存在一定的局限性。

當(dāng)前移動通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）第三代移動通信技術(shù)

第三代移動通信技術(shù)，簡稱3G，最主要的特點(diǎn)是以智能信號處理技術(shù)為功能模板，能夠提供各種寬帶信息業(yè)務(wù)，如電視圖像、慢速圖像及高速數(shù)據(jù)，兼具多媒體數(shù)據(jù)通信、高質(zhì)量話音的支持功能，其傳輸速率每秒可達(dá)到384kB，在某些局域網(wǎng)內(nèi)速度可達(dá)2M。同時(shí)在多種用戶環(huán)境下均可適用，如室內(nèi)、室外、快速移動和衛(wèi)星環(huán)境等，可與多種移動通信系統(tǒng)相互融合，如衛(wèi)星移動通信、無繩電話等。第三代移動通信系統(tǒng)共有CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA三大通信標(biāo)準(zhǔn)，其中中國電信以CDMA2000為主，中國聯(lián)通以WCDMA為主，中國移動以TD-SCDMA為主。由于存在制式相互兼容的問題，目前尚未真正實(shí)現(xiàn)全球通信。盡管3G頻譜得到了顯著的增大，但是其頻譜利用率仍相對較低，無法對寶貴的頻譜資源進(jìn)行充分地開發(fā)利用。另外，3G單載波最大僅支持2Mbps的業(yè)務(wù)，其支持的速率仍有待提高，因此，第三代移動通信技術(shù)仍無法滿足移動通信發(fā)展的需要，尋求一種新的適應(yīng)移動通信需求的技術(shù)成為必要。

3G目前應(yīng)用現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在：手機(jī)多媒體業(yè)務(wù)。用戶可以在任何時(shí)間任何地點(diǎn)地觀看自己喜愛的電視節(jié)目，球隊(duì)比賽以及下載精華短片加以欣賞，同時(shí)可以自由進(jìn)行歌曲點(diǎn)播；可視電話。真正地做到了聲影并茂，用戶在接聽電話的同時(shí)不僅能夠聽到對方的聲音，更能看到對方的場景；定位服務(wù)。具有GPS定位服務(wù)功能，能夠?yàn)橛脩籼峁┐罅康闹苓叚h(huán)境的地圖信息、食宿信息及交通信息等。

（二）第四代移動通信技術(shù)

第四代移動通信系統(tǒng)，簡稱為4G。4G有兩個(gè)主要目的：一是達(dá)到無線通信全球覆蓋的目的；二是達(dá)到高質(zhì)量的無線業(yè)務(wù)的目的。目前正在不斷開發(fā)探索中的第四代移動通信技術(shù)，具有以下基本特征：

第一，通信速度更快。第四代移動通信技術(shù)的無線傳輸速率每秒可達(dá)10M～20M，最高速度可達(dá)100M。

第二，網(wǎng)絡(luò)頻譜更大。要使4G通信的傳輸速率達(dá)到100Mbps，通信運(yùn)營商必須在3G的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行大量的改造才能實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。據(jù)專家估計(jì)，一個(gè)4G信道占有的頻譜大約為100MHz，這相當(dāng)于WCDMA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。

第三，智能性更高。第四代移動通信的終端設(shè)備設(shè)計(jì)和操作均具有很高的智能化，而且4G手機(jī)能夠?qū)⒁恍╇y以想象的功能加以實(shí)現(xiàn)。

第四，兼容性更高。要想讓人們盡快地接受4G通信，必須確保更多的通信用戶在投資最少的情況下能夠由3G通信過渡到4G通信。因此，從這個(gè)意義上講，第四代移動通信技術(shù)必須具有3G通信平穩(wěn)過渡到4G通信、全球無覆蓋漫游、多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多元化、接口開放等多種特點(diǎn)。

現(xiàn)代移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

（一）自適應(yīng)可變速率調(diào)制技術(shù)

自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)能夠在確保傳輸質(zhì)量的基礎(chǔ)上，根據(jù)傳播條件的不同有效地調(diào)整傳輸速率，并能夠?qū)⑺妙l譜的效率發(fā)揮到最佳?？勺兯俾收{(diào)制技術(shù)主要有兩種：一是可變速率正交振幅調(diào)制，簡稱VRQAM。它主要是一種振幅和相位相互聯(lián)合而成的鍵控技術(shù)。電平數(shù)越少，每碼元攜帶的信息比特?cái)?shù)便越少，反之電平數(shù)越多，其每碼元攜帶的信息比特?cái)?shù)便越多。二是可變擴(kuò)頻增益碼分多址，簡稱VSGCDMA。它主要通過改變發(fā)射功率與擴(kuò)頻增益來傳輸不同的業(yè)務(wù)速率。在將高速業(yè)務(wù)加以傳輸?shù)倪^程中必須在保證傳輸質(zhì)量的前提下，才能降低擴(kuò)頻增益，此時(shí)可適當(dāng)?shù)貙l(fā)射功率加以提高；而在將低速業(yè)務(wù)加以傳輸時(shí)必須在保證傳輸質(zhì)量的前提下，將擴(kuò)頻增益適當(dāng)?shù)脑龃螅瑫r(shí)相應(yīng)的降低發(fā)射功率，以免出現(xiàn)多址干擾。

（二）高速下行分組接入技術(shù)

高速下行分組接入技術(shù)主要由MIMO、H-ARQ技術(shù)組成，能夠?qū)⑾滦兴俾侍岣叩?Mbps-20Mbps，其中MIMO技術(shù)不僅能使移動通信系統(tǒng)的容量得以擴(kuò)充，而且能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸速率提高到14.4Mbps-21.6Mbps，但是MIMO技術(shù)會增加移動臺和基站的復(fù)雜程度。據(jù)研究，配有4付天線的移動臺的復(fù)雜度相當(dāng)于單個(gè)天線的2倍，因此為了使MIMO的信道空間得到充分地利用，作為空時(shí)處理方案的BLAST技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。BLAST技術(shù)主要通過多徑提供的空間并行性將比特率大幅度的提高。但是BLAST系統(tǒng)通常僅在信道極窄的情況下才能適用，但是若接收端采用MIMO-DFE技術(shù)，則在頻率選擇性信道等更一般的情況下也可以采用BLAST技術(shù)。

（三）智能天線陣列技術(shù)

智能天線主要由多組獨(dú)立完整的天線組成的天線陣列系統(tǒng)，能夠?qū)⑹瞻l(fā)信機(jī)的多個(gè)輸入與多個(gè)輸出巧妙地結(jié)合起來，并提供一個(gè)綜合的時(shí)空信號。與單個(gè)天線相比，智能天線能夠?qū)Σㄊ姆较蜻M(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，從而能夠跟蹤信號變化，以減小旁瓣干擾，使每個(gè)用戶能夠得到最大的主瓣。這樣既能夠使系統(tǒng)容量得以增加，SINR得到有效的改善，又能夠使小區(qū)的最大覆蓋范圍得到擴(kuò)充，移動臺的發(fā)射功率得到降低。

（四）軟件無線電技術(shù)

軟件無線電是指研制出一個(gè)完全可編程的硬件平臺和軟件編程程序，將所有的應(yīng)用通過這一平臺中的軟件編程程序得以實(shí)現(xiàn)。也就是說，即使是不同系統(tǒng)的基站和移動終端也能夠通過相同硬件平臺上的不同軟件而得以實(shí)現(xiàn)。軟件無線電技術(shù)能夠有效地促進(jìn)各種移動臺及各移動通信設(shè)備之間的無縫集成，同時(shí)能夠使移動通信系統(tǒng)的建設(shè)成本大大降低。同時(shí)將使移動通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有所改變，并加速無線網(wǎng)與有線網(wǎng)的相互融合，實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

（五）IP技術(shù)

未來的移動通信網(wǎng)絡(luò)將會有一個(gè)十分完整的IP系統(tǒng)，不僅能夠使核心網(wǎng)得以IP化，更能使無線接入部分得以IP化。核心網(wǎng)的IP化主要考慮的是原有核心網(wǎng)的改動程度、改動后和兼容性及改動成本。而無線接入部分的IP化能夠確保IP技術(shù)的協(xié)調(diào)性，促進(jìn)基于IP包的統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)能夠大大降低傳輸成本，使全帶寬利用度得以實(shí)現(xiàn)，真正促進(jìn)語音和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合的實(shí)現(xiàn)。

（六）多用戶檢測技術(shù)

多用戶檢測技術(shù)主要是一種檢測系統(tǒng)中多個(gè)平行傳送信號的高效檢測程序。多用戶檢測技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是將所有用戶的信號看成有用信號，而非干擾信號，通過消除用戶受到的多址干擾信號，進(jìn)而促進(jìn)頻譜效率的提高以及容量的增加。