现代移动通信技术

学园Ｉ　ＡＣＡＤＥＭＹ　２０１０年第８期　现代移动通信技术　李远香任红　西南交通大学（峨眉校区）　【摘要】纵观全球迅猛发展的高科技，电信业必将成为２１世纪世界经济的火车头，通信技术正发生着百年未遇的巨大变化。本　文介绍了移动通信技术的发展历程，第三代移动通信技术的发展现状，最后展望了未来移动通信技术发展的趋势。　【关键词】移动通信３Ｇ发展展望　【中图分类号】ＴＮ９２９．５　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１６７４—４８１０（２０１０）０８一Ｏｌ７４—０２　伴随着移动通信市场的快速发展，用户对更高性能的移动通　三第三代移动通信系统概述　信系统提出了更高要求，希望享受更为丰富和高速的通信业务。　第三代移动通信技术，简称３Ｇ，全称为３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，中　第二代移动通信运营商发展速度趋于缓和而竞争愈加激烈，为寻　文含义就是指第三代数字通信。１９９５年问世的第一代模拟制式手　找新的增长点，通过发展数据业务来提高自身的服务质量和业务　机（１Ｇ）只能进行语音通话；１９９６～１９９７年出现的第二代ＧＳＭ、　类型，需要３Ｇ的支持。同时由于第二代移动通信无线频率资源　ＴＤＭＡ等数字制式手机（２Ｇ）便增加了接收数据的功能，如接　日趋紧张，已不能满足长期的通信需求发展需要。　受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和　一移动通信的发展历程　数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无缝漫　第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统，时间　游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页　是２０世纪７０年代中期至８０年代中期。它的主要特点是采用频分　浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考摩与已　复用ＦＤＭＡ模拟制式话音，信号为模拟调制，每隔２５ＫＨｚ至３０ＫＨｚ　有第二代系统的良好兼容性。　一个模拟用户信道。从８０年代中期开始，以ＧＳＭ和Ｉｓ一９５为　１．第三代移动通信系统的特征　代表的第二代移动通信系统产生。ＧＳＭ全球移动通信系统发源　根据ＩＭＴ一２０００系统的基本标准，第三代移动通信系统主　于欧洲，使用全球数字蜂窝通信ＴＤＭＡ标准，支持６４Ｋｂｉｔ／ｓ的　要由４个功能子系统构成，它们是核心网（ＣＮ）、无线接人网　数据速率，可与ＩＳＤＮ互连。Ｉｓ一９５是北美的另一种数字蜂窝标　（ＲＡＮ）、移动台（ＭＴ）和用户识别模块（ＵＩＭ），且基本对应　准，频带为８００ＭＨｚ或１９００ＭＨｚ，使用ＣＤＭＡ多址方式，它早　于ＧＳＭ系统的交换子系统（ＳＳＳ）、基站子系统（ＢＢＳ）、移动台　已成为美国ＰＣＳ个人通信系统网的首选技术。目前，移动通信　（ＭＳ）和ＳＩＭ卡四部分。其中核心网和无线接入网是第三代移　提供的主要服务仍然是话音服务以及低速率数据服务。但由于网　动通信系统的重要内容，也是第三代移动通信标准制订中最难办　络和用户的发展，数据和多媒体通信需求有了迅猛的增长，同时，　的技术内容。第三代移动通信技术引领未来第三代移动通信系　各国的第二代数字移动通信标准不统一，无法进行全球漫游，因　统，可以使全球范围内的任何用户所使用的小型廉价移动台，实　此发展３Ｇ势在必行。与前两代移动通信系统相比，第三代系统　现从陆地到海洋到卫星的全球立体通信联网，保证全球漫游用户　的主要特征是能提供多种类型、高质量的移动多媒体业务，其中　在任何地方、任何时间与任何人进行通信，并能提供具有有线电　高速移动环境支持１４４Ｋｂ／ｓ、步行慢速移动环境支持３８４Ｋｂ／ｓ、　话的语音质量，提供智能网业务，多媒体、分组无线电、娱乐及　室内环境支持２Ｍｂ／ｓ的数据传输，设计目标是为了提供比第二代　众多的宽带非话业务。第三代移动通信系统的特点是：综合了蜂　系统更大的容量、更好的通信质量，而且要能在全球范围内更好　窝、无绳、寻呼、集群、无线扩频、无线接入、移动数据、移动　地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的　卫星、个人通信等各类移动通信功能，提供了与固定电信网络兼　多种业务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。　容的高质量业务，支持低速率话音和数据业务以及不对称数据传　二我国移动通信发展现状　输。第三代移动通信系统可以实现移动性、交互性和分布式三大　近几年来，我国的ＧＳＭ、ＣＤＭＡ移动通信发展迅猛，根据　业务，是一个通过微微小区，到微小区，到宏小区，直到“随时　２００２年ｌＯ月信息产业部对外公布的通信行业主要指标完成情　随地”连接的全球性卫星网络。　况，２００２年１至９月，移动电话用户新增４５１６．９万户，用户总　２．第三代移动通信增加的新业务　数达到１９０３９．１万户，且以每月５００万用户（每天１７万）的速度　（１）高速电路交换数据（ＨＳＣＳＤ）业务是ＧＳＭ向第三代　快速增长。由于第二代数字移动通信系统带宽有限，移动数据业　移动通信兼容的一种软件解决方案，它把单个业务信道的数据速　务的应用受到固有的技术限制，人们需求的移动多媒体业务的开　率从９．６ｋｂ／ｓ提高到１４．４ｋｂ／ｓ，并把四条信道复用在一个时隙中，　展也面临困境。为了解决中速数据传输问题，我国２．５代移动通　从而使数据经营者能够提供高达５７．６ｋｂ／ｓ的传输速率，是目前数　信系统的商用应时而出：２００２年５月１７日世界电信日那天，中　据传输速率的６倍。　国移动正式推出了商用ＧＰＲＳ（无线分组业务ｏ　ＧＰＲＳ技术将信　（２）通用分组无线业务（ＧＰＲＳ）是由诺基亚开发的、基于　包交换模式引入到ＧＳＭ网络中，从而提高了资源利用率。ＧＰＲＳ　ＩＰ解决方案的、可使ＧＳＭ运营者迈向多媒体无线业务以其兼容　可以使多个用户共享某些固定的信道资源，并将每个时隙的传输　第三代移动通信系统的另一项新技术，可提供高达１　１５ｋｂ／ｓ的数　速率从９．６Ｋｂ／ｓ（ＧＳＭ的数据传输速率为９．６Ｋｂ／ｓ）提高到　据传输速率。　１４．４ｌ　／ｓ，使用８个时隙传送数据，在全速移动和大范围覆盖时　（３）增强型数据速率（ＥＤＧＥ）业务是由ＧＳＭ和ＴＤＭＡ厂　的数据率可以达到ｌ　１５．２Ｋｂ／ｓ，并支持Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ＩＰ协议及ｘ．２５协　商正在合作开发的基于未来移动通信系统的应用平台，它将能为　议。现在，中国联通的ＣＤＭＡ网络也进入了正式商用阶段。　未来移动通信系统ＩＭＴ一２０００提供高达３８４ｋｂ￣的移动速率业务。　一１７４一　学园ｌ　ＡＣＡＤＥＭＹ　３．第三代移动通信标准中的主要技术　２０１０年第８期　为第二代移动通信系统向第三代移动通信系统的平滑过渡提供　一给第三代移动通信系统带来天翻地覆变化的当然是第三代　移动通信中所采用的多种高新技术，这些高新技术是第三代移动　通信系统中的精髓，也是制订第三代移动通信系统标准的基础，　了解这些技术就了解了第三代移动通信系统。下面我们就专门介　绍几项有可能应用于第三代移动通信系统中的技术。　（１）ＴＤ—ＳＣＤＭＡ技术。ＴＤ—ＳＣＤＭＡ是中国唯一提交的　关于第三代移动通信的标准技术，它使用了第二代和第三代移动　通信中的所有接入技术，包括ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ和ＳＤＭＡ，其中　最关键的创新部分是ＳＤＭＡ。ＳＤＭＡ可以在时域／频域之外用来　增加容量和改善性能，ＳＤＭＡ的关键技术就是利用多天线对空间　参数进行估计，对下行链路的信号进行空间合成。　个良好的无缝解决方案。第三代移动通信系统需要很多关键性　技术，软件无线电技术基于同一硬件平台，通过加载不同的软件，　就可以获得不同的业务特性，这对于系统升级、网络平滑过渡、　多频多模的运行情况来讲，相对简单容易、成本低廉，因此对于　第三代移动通信系统的多模式、多频段、多速率、多业务、多环　境的特殊要求特别重要。　（６）多载波技术。多载波ＭＣ—ＣＤＭＡ是第三代移动通信　系统中使用的一种新技术。多载波ＣＤＭＡ技术早在１９９３年的　ＰＩＭＲＣ会议上就被提出来了。目前，多载波ＣＤＭＡ作为一种有　着良好应用前景的技术，已吸引了许多公司对此进行深入研究。　多载波ＣＤＭＡ技术的研究内容大致有两类：一是用给定扩频码　（２）智能天线技术。智能天线技术是中国标准ＴＤ—ＳＤＭＡ　中的重要技术之一，是基于自适应天线原理的一种适合于第三代　移动通信系统的新技术。它结合了自适应天线技术的优点，利用　天线阵列的波束汇成和指向，产生多个独立的波束，可以自适应　地调整其方向图以跟踪信号的变化，同时可对干扰方向调零以减　少甚至抵消干扰信号，增加系统的容量和频谱效率。智能天线的　特点是能够以较低的代价换得天线覆盖范围、系统容量、业务质　量、抗阻塞和抗掉话等性能的提高。智能天线在干扰和噪声环境　下，通过其自身的反馈控制系统改变辐射单元的辐射方向图、频　率响应及其他参数，使接收机输出端有最大的信噪比。　（３）ＷＡＰ技术。ＷＡＰ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，无线　应用协议）已经成为数字移动电话和其他无线终端上无线信息和　电话服务的实际世界标准。ＷＡＰ可提供相关的服务和信息，提　供其他用户进行连接时的安全、迅速、灵敏和在线的交互方式。　ＷＡＰ驻留在因特网上的ＴＣＰ／ＩＰ环境和蜂窝传输环境之间，但是　独立于所使用的传输机制，可用于通过移动电话或其他无线终端　来访问和显示多种形式的无线信息。ＷＡＰ规范既利用了现有技　术标准中适应于无线通信环境的部分，又在此基础上进行了新的　扩展。由于ＷＡＰ技术位于ＧＳＭ网络和因特网之间，一端连接　现有的ＧＳＭ网络，一端连接因特网。因此，只要用户具有支持　ＷＡＰ协议的媒体电话，就可以进入互联网，实现一体化的信息　传送。而厂商使用该协议，则可以开发出无线接口独立、设备独　立和完全可以交互操作的手持设备Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接人方案，从而使得　厂商的ＷＡＰ方案能最大限度地利用用户对Ｗｅｂ服务器、Ｗｅｂ开　发工具、Ｗｅｂ编程和Ｗｅｂ应用的既有投资，保护用户现有利益，　同时也解决了无线环境所带来的有关新问题。　（４）快速无线ＩＰ技术。快速无线ＩＰ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ＩＰ．无线互　联网）技术将是未来移动通信发展的重点，宽频带多媒体业务是　最终用户的基本要求。根据ＩＴＭ一２０００的基本要求，第三代移　动通信系统可以提供较高的传输速度（本地区２Ｍｂ／ｓ，移动　１４４Ｋｂ／ｓ）。现代的移动设备越来越多了（手机、笔记本电脑、ＰＤＡ　等），剩下的就是网络是否可以移动，无线ＩＰ技术与第三代移动　通信技术结合将会实现这个愿望。由于无线ＩＰ主机在通信期间　需要在网络上移动，其ＩＰ地址就有可能经常变化，传统的有线　ＩＰ技术将导致通信中断，但第三代移动通信技术因为利用了蜂窝　移动电话呼叫原理，完全可以使移动节点采用并保持固定不变的　ＩＰ地址，一次登录即可实现在任意位置上或在移动中保持与ＩＰ　主机的单一链路层连接，完成移动中的数据通信。　（５）软件无线电技术。在不同工作频率、不同调制方式、　不同多址方式等多种标准共存的第三代移动通信系统中，软件无　线电技术是一种最有希望解决这些问题的技术之一。软件无线电　技术可将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线，即将ＡＤ转　换器尽量靠近ＲＦ射频前端，利用ＤＳＰ的强大处理能力和软件的　灵活性实现信道分离、调制解调、信道编码译码等工作，从而可　来扩展原始数据，再用每个码片来调制不同的载波；另～种是用　扩频码来扩展已经进行了串并变换后的数据流，再用每个数据流　来调制不同的载波。　四第四代移动通信系统　４Ｇ系统中有两个基本目标：一是实现无线通信全球覆盖；　二是提供无缝的高质量无线业务。目前正在构思中的４Ｇ通信具　有以下特征：　１．网络频谱更宽　要想使４Ｇ通信达到１００Ｍｂｐｓ的传输速率，通信运营商必须　在３Ｇ网络的基础上进行大幅度的改造，以使４Ｇ网络在通信带　宽上比３Ｇ网络的带宽高出许多。据研究，每个４Ｇ信道将占有　１００ＭＨｚ的频谱，相当于Ｗ—ＣＤＭＡ３Ｇ网络的２Ｏ倍。　２．通信速度更快　人们研究４Ｇ通信的最初目的是为了提高蜂窝电话和其他移　动终端访问Ｉｎｔｅｍｅｔ的速率，因此，４Ｇ通信最显著的特征就是它　有更快的无线传输速率。据专家估计，第四代移动通信系统的传　输速率可以达到１０￣２０Ｍｂｐｓ，最高可以达到１００Ｍｂｐｓ。　３．通信更加灵活　从严格意义上说，４Ｇ手机的功能已不能简单划归到“电话　机”的范畴，因为语音数据的传输只是４Ｇ移动电话的功能之一　而已。而且４Ｇ手机从外观和式样上看将有更惊人的突破，可以　想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为４Ｇ终端。　４．智能性更高　第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在４Ｇ通信的终端　设备的设计和操作具有智能化，更重要的是４Ｇ手机可以实现许　多目前还难以想象的功能。　５．兼容性更平滑　要使４Ｇ通信尽快地被人们接收，还应该考虑到让更多的用　户在投资最少的情况下较为容易地过渡到４Ｇ通信。因此，从这　个角度来看，４Ｇ通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能与　多种网络互联、终端多样化以及能从３Ｇ平稳过渡等特点。　总之，随着新问题、新要求的不断出现，第四代移动通信技　术将会相应地调整、完善和进一步发展。纵观移动通信技术的发　展规律和第四代通信技术的优点，我们相信，不远的将来，人们　将不受时间、地点限制，可以自由自在地利用移动网络获取和传　递信息，从而人们的学习、工作、生活将会发生更深刻的变化。　参考文献　［１］胡可刚、王树勋、刘立宏．移动通信中的无线定位技术［Ｊ］．　吉林大学学报，２００５（４）　［２］谢显中．基于ＴＤＤ的第四代移动通信技术［Ｍ］．北京：电子　工业出版社，２００５　［３］曹达仲．移动通信原理、系统及技术［Ｍ］．北京：清华大学　出版社，２００４　［４］宋燕辉．第三代移动通信技术．北京：人民邮电出版社，２００９　［责任编辑：王以富Ｊ　一１７５—