1、精品移動通信技術(shù)的演進(jìn)和發(fā)展學(xué)生姓名；學(xué)號；專業(yè)班級：摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，移動通信得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在我國，移動通信技術(shù)的起步雖晚，但是發(fā)展極其迅速。自從20世紀(jì)90年代以來，很多國家對移動通信的需求量經(jīng)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(jīng)濟(jì)全球化與信息網(wǎng)絡(luò)化的快速推進(jìn)，現(xiàn)有的移動網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很難滿足移動業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，為適應(yīng)發(fā)展，對現(xiàn)有的移動通信技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)就越來越迫切，一方面要求盡可能豐富的移動業(yè)務(wù)滿足移動用戶不斷增長的業(yè)務(wù)需求；另一方面要求通過采用新技術(shù)，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(shù)正是在這兩種需求的驅(qū)動下不斷發(fā)展

2、的。關(guān)鍵詞：移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程；第三代移動通信技術(shù)(3G);移動通信新技術(shù)：軟件無線電技術(shù)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(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。回顧移動通信的發(fā)展歷程，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

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(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。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(jìn)發(fā)展。1 移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程1.1 第一代移動通信系統(tǒng)20世紀(jì)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一大成就就在于它去掉了將電話連接到網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)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(wù)，不能提供非語音業(yè)務(wù)，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(biāo)準(zhǔn)主要有：GSM,D-AMPS,PDC和IS-95CDMA等。在我國，現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)主要以第二代移動通信系統(tǒng)的GSM和CDMA為主，網(wǎng)絡(luò)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(jīng)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(shù)以后，數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)提供了更更好的網(wǎng)絡(luò)，不僅改善了語音通話質(zhì)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(shù)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(zhì)量的寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，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(dá)2Mbit/s，其容量是第二代移動通信技術(shù)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(dāng)代移動通信可分為三個階段：(1)第一代移動通信以模擬調(diào)頻，頻分多址為主體技術(shù)，包括以蜂窩網(wǎng)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(shù)，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(nèi)的個人通信為目標(biāo)，實現(xiàn)任何人在任何時候任何地方進(jìn)行任何類型信息的交換。2移動通信系統(tǒng)采用的新技術(shù)近年來各種通信新技術(shù)蓬勃發(fā)展，移動通信新技術(shù)概括起來可分為：新型調(diào)制技術(shù)、智能天線、多用戶信號檢測、無線AIM、多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和軟件無線電等，特別是軟件無線電技術(shù)，它是通信領(lǐng)域的新技術(shù)革命，并廣泛地應(yīng)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(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù)是決定系統(tǒng)頻譜利用率的關(guān)鍵技術(shù)，一直是人們關(guān)注的研究熱點。近年來人們正在致力于研究一些更能適應(yīng)復(fù)雜通信環(huán)境和多變業(yè)務(wù)需求的調(diào)制

7、方式，多載波調(diào)制就是一個典型的例子。多載波調(diào)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(diào)制若干個載波。由于在多載波調(diào)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(diào)制具有抗多徑擴展和選擇性衰落的能力。當(dāng)然，多載波調(diào)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(yīng)陣列天線。實現(xiàn)自適應(yīng)陣列天線的方法是通過調(diào)節(jié)各陣元信號的幅度和相位的加權(quán)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo)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(zhǔn)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(guān)鍵因素。隨著移動通信用戶的增加，多址干擾增大，通信質(zhì)量也下降。為了使通信質(zhì)量不低

9、于預(yù)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(shè)置自適應(yīng)天線陣列和進(jìn)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(jìn)一步設(shè)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(shè)想和方案。例如去相關(guān)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(wù)是語音通信，第三代移動通信的發(fā)展目標(biāo)是提供多媒體綜合業(yè)務(wù)。異步傳輸模式是寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的目標(biāo)模式，它

10、把不同類型的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)組成固定長度的信元進(jìn)行傳輸和交換使同一通信網(wǎng)絡(luò)可以極為靈活地處理多種業(yè)務(wù)能按需分配信道資源，有效地得用網(wǎng)絡(luò)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(wù)的技術(shù)同樣會在移動通信網(wǎng)絡(luò)中獲得應(yīng)用和發(fā)展。此外，當(dāng)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(wù)需求，它的發(fā)展是以提高容量需求和頻譜利用率為標(biāo)志的，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃不僅要受區(qū)域覆蓋的引導(dǎo)，而且必須同

11、時考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用什么樣的形式，單層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(yù)定業(yè)務(wù)的需求。于是雙層網(wǎng)絡(luò)誕生了。多層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)允許網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置不同的停產(chǎn)資源層，并根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)進(jìn)行分類，把同類性質(zhì)的業(yè)務(wù)納入同一資源層之中，以提高網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)除合理分配區(qū)層之間的信道資源和業(yè)務(wù)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(shù)軟件無線電SDR是20世紀(jì)90年代初提出的通信新技術(shù)，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(yīng)性強等優(yōu)點，在軍

12、用電臺方面得到迅速發(fā)展和應(yīng)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(lǐng)域也開始嶄露頭腳。2.6.1 軟件無線電的總體結(jié)構(gòu)及其各部分的技術(shù)現(xiàn)狀圖3軟件無線電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖軟件無線電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jìn)行版本升級、擴展新業(yè)務(wù)、植入補丁程序以修正軟件錯誤等。軟件開發(fā)應(yīng)采用模塊化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以便硬件模塊的更換和軟件升級。現(xiàn)階段的軟件主要包括3個部分：實時信道處理部分、準(zhǔn)實時環(huán)境分析與控制部分、用于新業(yè)務(wù)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(shù)，因此必須使用適當(dāng)?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(zhǔn)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(diào)制和解調(diào)算法，載波恢復(fù)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(diào)制波形。2.6.2 軟件無線電技術(shù)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(diào)制方式等。所以可任意更換信道接入方式，改變調(diào)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(wù)、分析無線電通信環(huán)境、定義所需增強的業(yè)務(wù)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(shù)指標(biāo)符合開放標(biāo)準(zhǔn)，在硬件技術(shù)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(shù)在3G方面的應(yīng)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(wù)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(gòu)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(biāo)準(zhǔn)制式；而另一方面，通信技術(shù)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(shù)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(shù)在第三代移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)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(jié)構(gòu)；(2)智能天線結(jié)構(gòu)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(quán)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(diào)制解調(diào)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(yīng)用利用不同的軟件適應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)、高速軟

16、件設(shè)置來改變信道拉人方式或調(diào)制方式。軟件無線電技術(shù)可以設(shè)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(wǎng)絡(luò)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(shù)使手機可以自動檢測接收信號，接入不同的網(wǎng)絡(luò)，而且能滿足不同接續(xù)時間的要求。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)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(shù)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(shè)想。隨著移動通信和個人通信系統(tǒng)PCS業(yè)務(wù)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(shù)。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(yuǎn)的影響。3移動通信的發(fā)展方向未來的移動通信應(yīng)該是怎樣的呢？我們認(rèn)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(jìn)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(shù)將是主導(dǎo)，它將以各種新技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合各種通信網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮各自的優(yōu)點，取長補短，在統(tǒng)一要求和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的條件下，突破關(guān)鍵技術(shù)，解決各種網(wǎng)絡(luò)之間的互連互通，加強通信網(wǎng)絡(luò)的智能化管理功能，以實現(xiàn)全球性的個人通信網(wǎng)。更遠(yuǎn)的未來，按專家們的預(yù)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(shù)（包括GSM無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙技術(shù)等）無縫地聯(lián)系在一起，支持更加廣泛、個性化的服務(wù)，提供更加穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)性能和服務(wù)質(zhì)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(wù)形成全網(wǎng)絡(luò)配置的一體化綜合網(wǎng)絡(luò)。4G系統(tǒng)是基于不同種類網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的全I(xiàn)P網(wǎng)，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(wǎng)絡(luò)提供的大范圍服務(wù)。當(dāng)然，這一進(jìn)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(jié)論：本文主要介紹了移動通信技術(shù)的發(fā)展以及第三代移動通信中所采用的一些新技術(shù)（特別是軟件無線電技術(shù)），分別從軟件無線電的結(jié)構(gòu)、特點、應(yīng)用等方面進(jìn)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(shù)、數(shù)字通信技術(shù)以后的第三代移動通信技術(shù)，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(shù)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(shù)手段，采取一體化的思路規(guī)劃和建設(shè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮不同技術(shù)的個性，綜合布局，達(dá)成移動通信的整體優(yōu)勢和綜合能力我國移動通信產(chǎn)業(yè)面臨很大的發(fā)展機