移動通信課程論文-淺談移動通信技術的演進及其發(fā)展.docx

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1、移動通信課程論文 題目：淺談移動通信技術的演進及其發(fā)展 專業(yè)： 通信工程 班級： 1333101 姓名： 張財旺 學號： 201330310112淺談移動通信技術的演進及其發(fā)展【摘要】在過去的10年中，世界電信發(fā)生了巨大的變化，移動通信特別是蜂窩小區(qū)的迅速發(fā)展，使用戶徹底擺脫終端設備的束縛、實現(xiàn)完整的個人移動性、可靠的傳輸手段和接續(xù)方式。進入21世紀，移動通信將逐漸演變成社會發(fā)展和進步的必不可少的工具。 隨著科學技術發(fā)展，移動通信也得到迅猛的發(fā)展和應用 。本文論述移動通信技術的演進及發(fā)展，移動通信的誕生、第一代模擬移動通信、第二代數字移動通信、第2.5代數字移動通信、第三代寬帶移動通信及第四代

2、高速寬帶移動通信所采用的技術、制式及特點。 【關鍵詞】 移動通信 技術 演進 發(fā)展【引言】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。隨著電子技術的發(fā)展，特別是半導體、集成電路和計算機技術的發(fā)展，移動通信得到了迅速的發(fā)展。隨著其應用領域的擴大和對性能要求的提高，促使移動通信在技術上和理論上向更高水平發(fā)展。20世紀80年代以來，移動通信已成為現(xiàn)代通信網中不可缺少并發(fā)展最快的通信方式之一。回顧移動通信的發(fā)展歷程，可以參照圖（1）更直觀的表現(xiàn)出來，移動通信的發(fā)展大致經歷了幾個發(fā)展階段：第一代移動通信技術主要指蜂窩式模擬移動通信，技術特征是蜂窩網絡結構克服了大區(qū)制容量低、活動范圍受限的問

3、題。第二代移動通信是蜂窩數字移動通信，使蜂窩系統(tǒng)具有數字傳輸所能提供的綜合業(yè)務等種種優(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，能提供高質量的視頻寬帶多媒體綜合業(yè)務，并能實現(xiàn)全球漫游。現(xiàn)在用的大多是第二代技術，第三代技術還不太成功，但已有了第四代技術的設想。第四代移動通信系統(tǒng)（4G）標準比第三代具有更多的功能。圖（1）移動通信技術的發(fā)展歷史【正文】隨著科學技術發(fā)展，通信技術也得到迅猛的發(fā)展和應用，在推動社會經濟的同改變了人們的生活方式。移動通信特別是蜂窩小區(qū)的發(fā)展，使用戶實現(xiàn)完全的個人移動性、可靠的傳輸手段和接續(xù)方式，

4、逐漸演變成社會進步必不可少的工具。目前在中國，移動通信技術經歷了第一代以語音為主的模擬移動通信技術、第二代數字的以語音和短信為主的窄帶移動通信技術、第三代以數據互聯(lián)網業(yè)務和多媒體業(yè)務為目的的寬帶移動通信技術，到第四代以高速寬帶的多媒體業(yè)務為主 LTE技術也已經商用，第五代移動通信技術正在大力的研究和試驗中。1.移動通信的誕生移動通信誕生于20世紀初，在20世紀40年代以前，初步進行一些傳播性測試并在短波的幾個頻段上進行通信應用，如20年代初的2MHz頻段的警車無線調度系統(tǒng).其工作于單工或半雙工方式。40年代至60年代后期，發(fā)展了一些具有撥號、半雙工功能的移動通信系統(tǒng)。這種系統(tǒng)實現(xiàn)較容易，但同頻

5、系統(tǒng)必須距離足夠遠，使同頻干擾電平遠低于接收機的接收門限.而且整個系統(tǒng)沒有頻率復用，支持的同時工作的 用戶數量有限，因此，系統(tǒng)存在容量受限、系統(tǒng)功能薄弱、頻率利用率低和質量差等局限性。1971年貝爾實驗室論證了蜂窩系統(tǒng)的可行性后，各國對蜂窩移動通信系統(tǒng)進行了深入研究，從而進入蜂窩移動通信系統(tǒng)圖（2）的發(fā)展階段。圖（2）蜂窩移動通信系統(tǒng)2.第一代移動通信系統(tǒng)（1G）1971年2月，F(xiàn)CC接受Bell公司建立蜂窩移動通信系統(tǒng)的建議，在850 MHz頻段提供了 40 MHz頻譜資源。在1978年安裝，1983年開始商業(yè)服務。在20世紀80年代演變成了美國模擬系統(tǒng)的國家標準。同時，基于不同標準的其他模

6、擬蜂窩移動通信系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展，具有代表性的是英國的TACS、日本的NAMTS、北歐的NMT。第一代移動通信系統(tǒng)的主要技術是模擬調頻、頻分多址，以模擬方式工作，使用頻段為800/900 MHz。第一代模擬移動通信系統(tǒng)特點是業(yè)務量小、質量差、安全性差、沒有加密和速度低，主要基于蜂窩結構組網，不同國家采用不同的工作系統(tǒng)。其具有代表性的終端設備就是“大哥大”，只能完成語音業(yè)務。3.第二代移動通信系統(tǒng)（2G）90年代起，隨著數字技術的發(fā)展，加上模擬系統(tǒng)在擴充信道容量時所遇到的系統(tǒng)精確控制、昂貴的系統(tǒng)投資以及抗干擾等問題，一些世界性的標準委員會選擇了將數字系統(tǒng)作為第二代移動通信系統(tǒng)的基準。數字技術

7、的引進最大的優(yōu)點是他的抗干擾能力和潛在的大容量。從1G到2G是數字技術的革命，它具有多種不同的系統(tǒng)標準，如GSM圖（3），IS-95CDMA，PDC和IS-136TDMA等，GSM（全球移動系統(tǒng)）移動通信系統(tǒng)由歐洲于80年代中后期率先提出，是目前使用最普遍的一種標準，使用900MHz和1800MHz兩個頻帶，采用用戶識別模塊（SIM）技術鑒別用戶，傳輸時使用時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA1）技術增加網絡中信息的傳輸量，但它不能實現(xiàn)全球無縫漫游。圖（3）gsm示意圖4 .第2.5代移動通信系統(tǒng)（2.5G）第2.5代移動通信系統(tǒng)是2G向3G發(fā)展過程的中間過渡，它是2G的擴展和增強版，通用

8、無線分組業(yè)務（GPRS）以看做在2G和3G之間移動通信技術發(fā)展的過渡階段，能夠使移動設備發(fā)送和接收電子郵件及圖片信息，其常用速度為115kbit/s，通過使用增強數據率的GSM（EDGE）最大速率可達384kbit/s，而典型的GSM數據傳輸率為9.6kbit/s。5.第三代移動通信系統(tǒng)（3G）第三代移動通信系統(tǒng)（3G），也稱IDMT2000，開始于20世紀90年代末。3G統(tǒng)一不同的移動技術標準，使用較高的頻帶和CDMA技術傳輸數據來支持多媒體業(yè)務，它工作在2000MHz頻段，主要特點是高速率、高頻譜利用率、高服務質量、低成本和高保密性等，其最基本特征是智能信號處理技術，智能信號處理單元將成為

9、基本功能模塊，支持語音和多媒體數據通信，可以提供前兩代產品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務，如高速數據、慢速圖像與電視圖像等。3G的三種國際標準分別是：WCDMA（歐洲標準），CDMA2000（也稱美國標準）和TD-SCDMA（中國標準）。一般來說，在高速移動的物體上，當速度超過時速150千米時，2G/3G的快速功率控制效果不佳，此時就要看哪種通信制式的抗衰落手段多，且衰落儲備量大。TD-SCDMA對高速移動情況不太適應，主要是因為技術性能先進的只能天線沒有在高鐵上全面普及和覆蓋，且系統(tǒng)的增益又不高，再加上使用終端的功率不大，使得在高鐵上，對于覆蓋邊緣由于衰落儲備不足而掉話；到目前為止，GSM制式在

10、高鐵系統(tǒng)中還沒有啟用功控裝置，不過GSM制式只提供語音通話，信道編碼糾錯技術在這種情況下的作用顯著，在通信基站功率達到40W，終端功率達到2W，且基站距離較短的情況下，衰落儲備量發(fā)揮作用，高鐵的應用效果還可以。GSM系統(tǒng)中的EDGE制式在高鐵中的效果不好，主要是由于EDGE在高速數據時的編碼效率為1，沒有編碼冗余度，對應的信道編碼增益相對較低，此外，高階的數據8PSK調制，會使得解調EDGE數據的信噪比較高，導致EDGE邊緣的覆蓋電壓需要更高，其衰落儲備要更大；但在實際的高鐵系統(tǒng)中，兩個基站覆蓋區(qū)之間的衰落儲備一般都不足，使得傳輸的數據率會迅速下降。所以，就要尋求新的技術體系來解決高鐵中的移動

11、通信問題。 3G通信技術在我國的發(fā)展是日新月異。2009年1月7日，我國同時發(fā)放了三張3G牌照，即：TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000，三者的主要區(qū)別在圖（4）中體現(xiàn)出來，同時標志著我國正式進入了3G時代。3G網絡運行的兩年多時間里，在拉動我國GDP增長的同時，還為國內創(chuàng)造了大量的就業(yè)機會。從技術角度來分析，3G移動通信網絡相對于2G網絡的優(yōu)勢在于更大的系統(tǒng)容量和更好的通信質量，且能夠實現(xiàn)全球范圍的無縫漫游，為通信用戶提供包括語音、數據和多媒體等多種形式的通信服務。 在國際移動通信領域，國際電聯(lián)對3G網絡有其最低的要求和標準，即：在高速移動的地面物體上，3G網絡所能提供的數據業(yè)務為

12、64144kb/s，要能夠適應500km/h的移動環(huán)境。針對該標準。圖（4）TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000的主要區(qū)別我國現(xiàn)行的3種3G網絡中，WCDMA和CDMA2000主要采用“軟切換”技術，能夠實現(xiàn)移動終端在時速500km時的正常通信，即能夠實現(xiàn)在與另一個新基站通信時，首先不中斷跟原基站的聯(lián)系，而是在跟新的基站連接好后，再中斷跟原基站的連接，這也是3G網絡優(yōu)于2G網絡的一個突出特點；WCDMA技術已經解決了高速運動物體的無縫覆蓋問題；此外，TD-SCDMA也對高鐵通信的覆蓋方案進行了研究。 因此，3G移動通信網絡在技術層面上已經具有為高鐵提供通信保障的基本條件，為我國高鐵發(fā)

13、展過程中移動通信問題的完滿解決奠定了堅實基礎。6.第四代移動通信系統(tǒng)（4G）它包括寬帶無線固定接入，寬帶無線局域網（WLAN），移動寬帶系統(tǒng)和互操作的廣播網絡。可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶網絡中提供無線服務，可以在任何地方寬帶接入互聯(lián)網包括衛(wèi)星通信和平流層通信，能夠提供定時定位、數據采集、遠程控制等綜合功能。此外，4G基于寬帶IP，以無縫接入融合方式，完全利用分組交換方式傳輸，集3G網絡技術和無線LAN系統(tǒng)為一體，是多種無線技術的綜合系統(tǒng)。4G移動通信系統(tǒng)網絡結構如圖（5）所示。圖（5）4G移動通信系統(tǒng)網絡結構目前國際主要4G標準技術為LTE（Long Term Evolutio

14、n ），LTE又分為FDD-LTE和TDD-LTE兩種制式。其中TDD-LTE 是中國提出的具有自主知識產權的新一代移動通信技術。2013年，中國已經發(fā)放了4G的TDD-LTE制式的牌照，其中中國移動為1880-1900MHZ、2320-2370MHz、2575-2635MHz，帶寬130MHz，中國聯(lián)通為2300-2320MHz、2555-2575MHz，共計帶寬40MHz，中國電信為2370-2390MHz、2635-2655MHz，共計帶寬40MHz。LTE通過采用OFDM和MIMO作為無線網絡演進的標準，改進并且增強了3G的空中接入技術。這些技術的運用，使得其在20MHz頻譜帶寬的情況

15、下能夠提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率。4G移動通信技術的特點：（1）大容量：4G系統(tǒng)的容量至少是3G系統(tǒng)的10倍。（2）速度快： 4G系統(tǒng)下的最高速率將達100Mbps，移動終端下載文件的速度比3G系統(tǒng)快得多。（3）真實感：4G移動通信系統(tǒng)能夠提供150Mb/s的高質量的影像多媒體業(yè)務，把高清晰度的視頻圖像實時地傳送給移動終端用戶，使用戶生身臨其境的感覺。（4）智能化：采用智能信號處理技術的4G通信系統(tǒng)對信道條件不同的各種復雜環(huán)境進行正常的發(fā)送與接收，具有很強的智能性、適應性和靈活性。（5）良好的覆蓋性能：4G移動通信系統(tǒng)具有良好的覆蓋能力并能提供高速可變速率傳輸。

16、對于室內環(huán)境，由于要提供高速傳輸，小區(qū)的半徑會更小。【結論】移動通信發(fā)展到今天，盡管還沒有實現(xiàn)全球完全兼容的標準以及理想的傳輸速率和容量，但是，隨著相關技術的發(fā)展，如全IP、蜂窩、衛(wèi)星、WLAN，Bluetooth、 OFDM、智能天線 、軟件無線電等，未來的移動通信系統(tǒng)定能實現(xiàn)“任何人（Whoever）在任何地點（Wherever）、任何時間（Whenever）可以同任何對方（Whomev行任何形式（Whatever）的5W通信”這一目標。 參 考 文 獻1 趙榮黎. 數字蜂窩移動通信系統(tǒng)M. 電子工業(yè)出版社. 19972 羅凌等. 第三代移動通信技術與業(yè)務M. 人民郵電出版社. 20053 談振輝. 移動通信新技術發(fā)展趨勢J. 中國移動通信. 2005