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移动通信技术

摘要：本文通过对移动通信技术发展各个阶段的介绍，分析了移动通信各个发展阶段的特点，展望了未来移动通信技术的发展趋势。

关键词：移动通信;特点;趋势

0 引言

无线通信发展经历了一百多年的历史，在这过程中，产生了不少新的技术的同时，又在不断地与其他技术进行综合，从而不断地涌现出一系列的通信方式，在适应不断提高的社会需求同时，自身也得到完善和发展。

从无线电通信发展全过程来看，不难看出，无线通信大致可分为3个重要发展阶段：20年代~30年代的短波通信，50年代~70年代的微波接力通信(含卫星通信)，80年代~现在的移动通信。

现仅就当今发展最为迅速，系统最为复杂，而又是热门话题的移动通信技术的发展趋势进行叙述。

截止2010年7月，全世界的移动用户数量已经突破50亿户，预计今年该数字将突破60亿。

移动通信之所以得到快速发展主要是其不受任何时间、地点限制地实现了对象之间的通信。

从设备组网的角度看，移动通信网络可以看成是有线通信网的延伸，它由无线和有线两部分组成。

无线部分提供移动用户终端的接入，其包括数据交换、用户管理、漫游、鉴权等大部分网络功能的实现还是通过固定网络来实现的。

1 移动通信发展史

70年代中期至80年代中期。

这是移动通信蓬勃发展时期。

1978年底，美国贝尔试验室研制成功移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网。

根据移动通信的发展史，其发展历程和发展方向，可以划分为3个阶段：

1)第一代模拟蜂窝通信系统

70年代末至80年代中期是移动通信技术得到了较快发展。

1978年底，美国贝尔试验室研制成功高级移动电话系统(AMPS)并建成了蜂窝状移动通信网，也即是第一代移动电话网，采用的是蜂窝组网技术。

美国第一个蜂窝系统AMPS(高级移动电话业务)在1979年成为现实。

因为传输技术条件的等的限制，第一代可移动电话用户不能实现长途漫游，也就是说移动电话用户只能在一定区域范围内实现移动通信，除此之外，该系统还存在着诸如系统容量不足、系统间互不兼容、通信质量不好、保密性不强、不能提供数据传送业务等致命的弱点，因此，第一代模拟蜂窝移动通信最终被第二代的数字蜂窝移动通信所替代。

但在该组网技术仍在下一代系统中得以应用。

2)第二代数字蜂窝移动通信系统

为了克服第一代模拟蜂窝通信系统的各种缺点，20世纪80年代中期到21世纪初，数字蜂窝移动通信系统得到了大规模的应用，其代表技术是欧洲的GSM和美国的CDMA，也就是通常所说的2G(即第二代数字蜂窝移动通信系统)。

第二代数字蜂窝移动通信系统主要采用的是时分多址技术TDMA(Time Division Multiple Access)或者是窄带码分多址CDMA(Code Division Multiple Access)技术。

TDMA系列最有代表的是泛欧GSM、美国D-AMPS和日本PDC;窄带码分多址(N-CDMA) 系列主要是以高通公司为首研制的基于IS-95的N-CDMA(窄带CDMA)，是目前广泛应用的技术，它的应用技术标准叫做IS-95，是美国在1993年发布的N-CDMA标准，现在已成为常用的国际标准。

2 移动通信的特点

移动通信是基于终端用户处于移动状态的通信方式。

它具有如下有别于有线通信的特点：

1)由于用户位置的不确定性，它跟通信中的基站必须使用无线电波来传输信息。

由于电波是沿直线传播的，受移动台不断移动、障碍物遮挡、地形和地物的影响会使电波多径传播而造成多径衰落和阴影效应等影响，严重干扰了移动通信的质量。

2)移动通信是在强干扰的环境下工作的，主要干扰包括互调干扰，邻道干扰和同频干扰等;

3)通信容量有限。

频率作为一种资源必须合理安排和分配，为缓和用户数量大和资源有限的矛盾，除开发新频段之外，还采取了有效利用频率的各种措施，加压缩频带、缩小波道间隔、多波道共享等，即采用频谱和无线频道有效利用技术;

4)通信系统比固定网复杂得多。

因为用户随时移动位置等原因，通信系统需要具备根据信号的强弱来进行通信信道的切换、频率和功率控制、地址登记、越区切换及漫游存取等跟踪技术。

这就使得移动通信系统的信令的设计要比固定网要复杂得多。

在入网和计费方式上也有特殊的要求;

5)对移动台的要求高。

移动台长期处于不固定位置，外界的影响很难预料，这要求移动台具有很强的适应能力。

此外，还要求性能稳定可靠、携带方便、小型、低功耗及能耐高、低温等。

同时，要尽量使用户操作方便，适应新业务、新技术的发展，以满足不同人群的使用。

这给移动台的设计和制造带来很大的困难。

3 移动通信的发展趋势

技术的创新从本质上来说就是为了不断满足人们日益增长的需求。

在过去的几十年中，移动通信无论是技术上还是业务上都得到了长足的发展，这些变化也正极大地改变着人们的生活和工作方式。

随着全球一体化进程的加速和人们生活水平的不断提高，如物联网等新技术的发展等等，人们对未来移动通信技术将提出更多更高的需求。

尽管数字蜂窝移动通信技术也在不断的得到完善，但随着用户数量和网络规模的不断扩大，可以预见的是，在这快速增长的市场需求下，频率资源已经成为瓶颈，通话质量不尽人意，传输速率不高，达不到真正意义上满足移动多媒体和物联网的需求。

综上所述，我们大致可以预见未来的移动通信技术将沿着以下几个大的方向改善：1)随着网络业务数据化、分组化程度的提高，移动互联网逐步形成;

2)为了解决频率枯竭的问题，移动通信将应用于更高的频段，频率利用率也将得到很大程度的提高;

3)随着人们个性化需求的不断提高，提供个性化服务将成为业务发展的一个趋势，为此，网络设备的智能化和小型化也将成为必然;

4)在目前信息通信技术大融合的背景下，移动网和固定网、移动网和互联网的融合已成必然，网络和业务的融合将成为趋势，移动互联网的普及也将成必然;

5)随着全球化进程的进一步提高，视频移动业务将越来越普及，高速率、高质量和低费用是下一步市场对移动业务提出的更高要求。

目前世界上大多还在沿用着第二代数字蜂窝移动通信技术，第三代移动通信技术(3G)也在逐步推广当中，但源于更多的需求，人们早已提出了第四代移动通信技术(4G)的设想。

4G标准比要比上一代具有更强的功能。

3.1 第三代数字移动通信系统

第三代移动数字通信系统(3G)是在第二代的基础上进一步演变的以宽带CDMA技术为主移动通信技术，能同时提供语音数据综合服务和移动多媒体服务的移动通信系统，是一代有能力彻底解决第

一、二代移动通信系统主要弊端的先进的移动通信系统。

为了在移动通信领域适应高速数据和图像电信业务的发展，并企望在第三代系统中统一标准，国际电联(ITU)进行了多方面努力。

于2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大3G标准，并写入3G技术指导性文件《2000年国际移动电信计划》(简称IMT-2000)，2007年10月19日，在国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上，经过多数国家投票通过，WiMAX正式被批准成为继WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四个全球3G标准[2]。

与前两代移动通信相比，第三代数字移动通信是一种能够覆盖全球的多媒体移动通信。

它具有别于上两代移动通信的两个主要特点是：

1)可实现全球漫游，使任意时间、任意地点、任意人之间的交流成为可能。

也就是说，每个用户都有一个个人通信号码，无论该用户走到世界任何一个国家，人们都可以找到你，而反过来，你走到世界任何一个地方，都可以很方便地与国内用户或他国用户通信，与在国内通信时毫无分别;

2)能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务。

也就是说，用第三代手机除了可以进行普通的寻呼和通话外，还可以上网读报纸，查信息、下载文件和图片;由于带宽的提高，第三代移动通信系统还可以传输图像，提供可视电话业务。

从这两年的情况来看，随着终端手机设备的智能化发展，使得3G业务越来越多的在人们的生活中体现，如WAP业务，多媒体消息业务，定位服务业务，OTA下载业务等新兴业务得到了长足的发展。

中国3G牌照已经花落三家，分别是：TDSCDMA 中国移动(中国技术)、WCDMA 中国联通(欧洲技术)、CDMA 2000 中国电信(美国技术)。

随着运营商竞争压力的加剧，可以预见的是我们消费者将享受到更好的新兴3G业务服务和更多的资费优惠。

3.2 第四代移动通信技术

尽管历经多年的研究开发，第三代移动通信在实际应用中还是碰到了很多问题，因此人们又开始把希望寄托到了提前出现的第四代的研究。

到目前为止，第四代移动通信技术(4G)技术还只是较多地停留于概念性的设想上，人们可以称之为广带(Broadband)接入和分布网络，也可无线互联网技术或后3G技术，在4G的定义上，人们还无法就其技术参数、国际标准、网络结构、乃至业务内容给出一个标准。

但其大致的轮廓已经得到了业界的共识。

展望未来，我们可以大致看到4G通信将具有如下的特征：

1)信息传输速率更快

人们研究4G的初衷是为了解决移动终端快速访问互联网的问题，变为现实的4G在应用上应具备更快的无线通信速度。

从目前已经公布的数据来看，4G最大的数据传输速率超过100Mbps，而3G网络只有2Mbps。

2)网络频谱更宽

要想提高信息的传输速度，4G网络中所需要带宽要比3G网络高出许多，估计达每个信道的带宽会达100MHz，是3G20倍。

3)容量更大

据估计，10年后，人们每天所获取的信息量要比今天至少高3-4个数量级，而3G的容量将远无法满足这种增长的业务量需求，所以，在4G里将采用新的网络技术来极大地提高系统的容量，如SDMA(空分多址)技术等，来满足未来大信息量的需求。

4)兼容性强

要使4G通信尽快地被人们接受，4G应考虑在投资最少的情况下轻易地过渡到。

因此4G将采用大区域覆盖、多种网络相互兼容、终端及网络升级过渡容易等特点。

实现真正意义的全球漫游。

5)智能性更高

4G系统的智能化程度更高。

在网络系统功能方面，能够做到自适应地进行资源分配、处理变化的业务流和适应不同的信道环境;在其用户终端的设计和操作也将更具智能化，它已经不是传统意义上的手机，它可以被当成手提电视，能够综合各方面因素来提醒它的主人此刻该做什么或者不该做什么。

它将能够实现许多现在人们无法想象的功能。

6)能实现更高质量的多媒体通信

4G通信将能在很大程度上改善现有3G多媒体通信存在的品质不良，数据传输速率不高的不足，为各种多媒体流的高速高质量传送提供可行的解决方案。

7)通信资费更加便宜

由于兼容性问题的解决和平滑性过渡的实现， 4G的通信部署相比其他技术将显得容易和迅速得多。

这样就能够有效地降低运营成本，竞争的白日化将让人们享受到更加便宜通信资费。

对于现在的人来说，未来的4G通信的确显得很神秘，但技术的发展将使4G通信变成现实。

实现3G未能实现的功能，实现真正意义上的个人通信。

4 结论

随着信息时代的到来，人们越来越依靠移动通信带来的便利。

可以设想不需要多少年, 我们将会迎来一个真正的综合性的、宽带域、多功能、可以随时随地满足人们多角度、全方位需求的通信方式。

参考文献

[1]王文博.移动通信原理与应用[M].北京邮电大学出版社，2004.

[2]常永宏.第三代移动通信系统与技术[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[3]谢显忠，等.基于TDD的第四代移动通信技术[M].电子工业出版社，2005.