现代移动通信新技术

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现代移动通信新技术

摘要：概述移动通信技术的发展历史，对目前乃至下一代的的移动通信关键技术进行分析。

简单扼要的分析WiMAX、LTE技术、OFDM、软件无线电、M-QAM、智能天线以及多载波技术。

关键词：移动通信;3G;新技术;WiMAX;LTE

1 移动通信概述

移动通信是指通信当中任意一方或者双方可以在移动过程中进行通，也就是说，必须有一方具有移动性。

其形式可以是移动方与固定方之间的通信，又或者是具有可移动性两者之间的通信。

移动通信能够达到人们所希望的在任何时间任何地点都能进行通信的愿望。

自从上世纪80年代，尤其是从上世纪90年代开始，移动通信得到了迅猛的发展。

几十年间移动通信技术的发展，促使移动电话从最初的富人独享的玩具，到现在成为人人所能拥有的日常生活用品。

移动通信技术经历了模拟系统、数字系统直到当今的第三代宽带系统的广泛应用，而未来通信技术LTE也在紧张的测试当中。

2 移动通信技术的发展历程

过去几十年当中，全世界移动通信技术得到了极大的进步，移动通信技术尤其是蜂窝技术被迅速应用，令广大的用户摆脱了终端设备的束缚、完整的实现了个人通信方式的移动性、传输手段的可靠性及接续性。

目前为止所使用过的移动通信技术按照其发展历程可划分为三代，其具有以下的特点：

1)第一代移动通信系统(1G)提出于上世纪80年代初，完成于90年代初。

基于模拟传输的1G移动通信技术，具有业务量小、交全性差、质量差、缺乏加密行及速度低等特点。

基于蜂窝结构组网的1G通信技术，直接采用模拟语音调制技术，传输速率约2.4kbit/s。

不同国家采用不同的工作系统。

2)第二代移动通信系统(2G)。

源于上世纪90年代的第二代移动通信系统中采用数字技术，利用蜂窝组网技术。

多址方式由频分多址转向时分多址和码分多址技术，双工技术仍采用频分双工。

2G通信网络采用蜂窝数字移动通信，具有数字传输优点的同时也克服了1G通信网络所具被的缺点，通话语音质量及保密性能得到了极大提高。

3)第三代移动通信系统(3G)，也称IMT2000，是正在全力开发的系统，最为突出的特点是具有智能信号处理的能力，智能信号处理单元将成为最基本的功能模块，支持话音和多媒体数据通信，能够提供前两代产品所不具备各种宽带信息业务的选项，例如高速数据传输、电视图像和慢速图像等。

第三代移动通信系统的通信标准包括CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。

3 移动通信新技术概述

目前正在测试应用的第四代移动通信技术(4G)又可称之为分布网络，具有高速非对称传输数据的能力，数据传输速度可达2Mbit/S。

4G作为集合多种无线技术的大系统，不但具备现有3G通信增强技术，还具备宽带无线局域网(WLAN)、无宽带无线固定接入及互操作广播网络系统的能力。

4G移动通信核心技术如下文所述。

3.1 WiMAX

WiMax(World wide Interoperability for Microwe Access)，即全球微波互联接入。

WiMAX又可称作802.16无线城域网或802.16。

WiMAX作为新兴的接入技术，具备高速连接互联网的能力，最远的数据传输距离可达50km。

WiMAX同时还具备传输速率高、QoS保障、多业务等优点。

由于采用了代表未来通信技术发展方向的AAS、OFDM/OFDMA、MIMO等先进技术，因而从技术角度来看，Wimax的起点较高。

随着技术标准的发展，WiMAX将会逐渐实现宽带业务被移动化，而3G通信移动业务则宽带化，由此可推测随着技术的发展两种网络的相互融合程度会越来越高。

3.2 LTE技术

长期演进LTE(Long Term Evolution)。

LTE又被称为3.9G通信技术，其数据下载能力可高达100Mbps，从而被视作从3G向4G演进的主流技术。

LTE的研究，包含了一些普遍认为很重要的部分，如具备更高的用户数据速率、减少时间的等待、系统容量和覆盖区域的改善以及降低运营成本。

3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作准4G技术。

3GPPLTE项目的主要性能目标包括：在20MHz的带宽下能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值数据速率;提高小区的容量;对小区边缘用户的性能的改善;系统延迟时间的降低，用户平面内部单向传输时延低于5毫秒，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50毫秒，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100毫秒;支持100公里半径的小区覆盖;能够为移动速度达350Km/h的移动用户提供数据传输速度大于100kbps的接入服务;支持成对或非成对频谱，并可灵活配置从1.25MHz到20MHz多种带宽。

3.3 OFDM

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

即正交频分复用技术，实际上OFDM是多载波调制(MCM MultiC

Arrier Modulation)的一种。

其核心思想是：将信道分成许多正交子信道，将高速的数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。

在接收端应用相关技术对正交信号分开，通过此种方式可以降低子信道之间的相互干扰ICI。

由于每个子信道上的信号带宽小于对应的信道相关的带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，因此能够消除符号之间的干扰。

再且每个子信道的带宽只占原信道带宽当中的一小部分，故信道均衡变得相对容易。

3.4 软件无线电

软件无线电作为志勇具有开放式结构的通信新技术，其是将标准化、模块化的硬件以一个通用硬件平台为基础，采用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统。

通过加载不同的软件程序，在硬件平台上可实现所需的功能，可以实现在不同系统中基于单一的终端进行漫游，它是解决移动终端在不同系统中工作的关键技术。

软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件(Digital Signal Process Hardware，DSPH)、现场可编程器件(Field Programmable Gate Array，FPGA)、数字信号处理(Digital Signal Processor，DSP)等。

3.5 M-QAM

IMT-2000所定义的关于未来个人通信，是多种业务的综合。

不仅包括传统的语音服务(96kbps)，还包括多媒体业务(384kbps和2Mbps)。

若在这些高速数据传输中采用一般的调制技术，则会急剧增加信道带宽并使原本宽带频率紧张的状况加剧恶化。

因此，采用高频谱利用率的调制方式，是解决有限的频谱资源与高速率多媒体业务这一对矛盾的有效方法。

而M--QAM(正交振幅调制)就是这样的一种技术。

多进制正交幅度调制作为在中、大容量数字微波通信系统中被广泛使用的一种载波控制方式，该方式具备极高的频谱利用率，在调制进制数较高时，信号矢量集的分布也较合理，同时实现起来也较方便。

目前在LMDS、SDH数字微波等大容量的数字微波通信系统中被广泛使用的64QAM、128QAM等均属于这种调制方式。

3.6 智能天线

智能天线原名自适应天线阵列(Adaptive Antenna Array，AAA)，最初用来完成空间滤波和定位。

智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组具备可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，可同时对基站和移动台之间各个链路的方向特性进行获取。

智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，向空间发射定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(Direction of Arrinal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。

智能天线具备精确定位功能，可实现接力切换，减少信道资源浪费，从而提高系统的性能，并且通过空分多址空间资源之间智能天线接收器的交叠最小，干扰最小，提高频谱利用率。

3.7 多载波技术

多载波技术包括OFDM和多载波CDMA技术等，现在主要应用的是OFDM技术，其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制在每个子信道上进行传输。

正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ICI)。

每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。

4 结论

移动通信无疑是现今社会最热门，也是社会发展最离不开的技术，移动通信技术的发展状况已成为评价一个国家科技实力的重要指标，移动通信技术相关的业务发展，产生了巨大的经济效益，对现代移动通信新技术的研究将会成为今后科研机构、高校、企事业单位的重要课题。

本文对移动通信新技术进行了概述，对当今存在的移动通信新技术进行总体概括，旨在分析当今移动通信新技术发展趋势。

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