現(xiàn)代移動通信技術(shù)研究

摘要：隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展及人們生活水平的不斷提高，用戶對移動通信技術(shù)的要求日益高漲，希望能夠享受到更方便、更豐富、更高速的移動通信業(yè)務(wù)。本文在介紹了移動通信技術(shù)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，分析了現(xiàn)代移動通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，探索了現(xiàn)代移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：移動通信；技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 09-0000-02

移動通信主要是指移動體之間進行的通信，即通信的雙方或一方在移動狀態(tài)中進行的通信過程，具有顯著的可移動性。移動通信既可以是移動體之間進行的通信，也可以是移動體與固定體之間進行的通信。移動體既可以是人，也可以是移動狀態(tài)中的物體。移動通信在很大程度使得人們在任何地點任何時間進行通信的需求得以滿足，隨著移動通信市場的變化，移動通信技術(shù)得到了快速的發(fā)展。

一、移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程

（一）第一代移動通信技術(shù)

第一代移動通信技術(shù)（the first generation）簡稱1G，起源于20世紀(jì)80年代，由于采用了頻分多址技術(shù)和模擬技術(shù)，因而又稱為模擬移動通信技術(shù)。第一代移動通信技術(shù)主要以AMPS與TACS為主體，以頻分雙工、頻分多址制式為代表，通過蜂窩組網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)頻率資源利用率的提高。我國所使用的第一代移動通信技術(shù)主要以TACS為主，其每秒的傳輸速率可達到2.4kB，但是由于受到傳輸帶寬的限制，TACS僅能在一定的活動區(qū)域范圍內(nèi)將移動通信系統(tǒng)的功能發(fā)揮出來，因而難以使移動通信的長途漫游得以實現(xiàn)。隨著移動通信市場的發(fā)展，第一代移動通信技術(shù)的弊端日益暴露出來，如各制式難以兼容、頻譜利用率低、提供的業(yè)務(wù)少、傳輸速率低、保密性低等。

（二）第二代移動通信技術(shù)

第二代移動通信技術(shù)，簡稱2G，起源于上世紀(jì)90年代，由于第二代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)采用了碼分多址與時分多址的技術(shù)，因此又被稱之為數(shù)字移動通信技術(shù)。第二代移動通信技術(shù)多以CDMA和GSM兩種制式為代表，在我國主要以GSM制式為主。2G的傳輸速率每秒可達到9.6kB～28.8kB，與第一代移動通信相比，第二代移動通信系統(tǒng)保密性強，頻譜使用率高。此外，還能夠提供更多的業(yè)務(wù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)異地漫游。但由于國際制式的不完全統(tǒng)一，2G所具有的異地漫游，只能局限于統(tǒng)一制式的活動區(qū)域內(nèi)。盡管第二代移動通信的傳輸帶寬得到了增加，但是對于多媒體業(yè)務(wù)等高速率業(yè)務(wù)的實現(xiàn)，第二代移動通信的數(shù)據(jù)應(yīng)用仍存在一定的局限性。

二、當(dāng)前移動通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）第三代移動通信技術(shù)

第三代移動通信技術(shù)，簡稱3G，最主要的特點是以智能信號處理技術(shù)為功能模板，能夠提供各種寬帶信息業(yè)務(wù)，如電視圖像、慢速圖像及高速數(shù)據(jù)，兼具多媒體數(shù)據(jù)通信、高質(zhì)量話音的支持功能，其傳輸速率每秒可達到384kB，在某些局域網(wǎng)內(nèi)速度可達2M。同時在多種用戶環(huán)境下均可適用，如室內(nèi)、室外、快速移動和衛(wèi)星環(huán)境等，可與多種移動通信系統(tǒng)相互融合，如衛(wèi)星移動通信、無繩電話等。第三代移動通信系統(tǒng)共有CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA三大通信標(biāo)準(zhǔn)，其中中國電信以CDMA2000為主，中國聯(lián)通以WCDMA為主，中國移動以TD-SCDMA為主。由于存在制式相互兼容的問題，目前尚未真正實現(xiàn)全球通信。盡管3G頻譜得到了顯著的增大，但是其頻譜利用率仍相對較低，無法對寶貴的頻譜資源進行充分地開發(fā)利用。另外，3G單載波最大僅支持2Mbp s的業(yè)務(wù)，其支持的速率仍有待提高，因此，第三代移動通信技術(shù)仍無法滿足移動通信發(fā)展的需要，尋求一種新的適應(yīng)移動通信需求的技術(shù)成為必要。

3G目前應(yīng)用現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在：手機多媒體業(yè)務(wù)。用戶可以在任何時間任何地點地觀看自己喜愛的電視節(jié)目，球隊比賽以及下載精華短片加以欣賞，同時可以自由進行歌曲點播；可視電話。真正地做到了聲影并茂，用戶在接聽電話的同時不僅能夠聽到對方的聲音，更能看到對方的場景；定位服務(wù)。具有GPS定位服務(wù)功能，能夠為用戶提供大量的周邊環(huán)境的地圖信息、食宿信息及交通信息等。

（二）第四代移動通信技術(shù)

第四代移動通信系統(tǒng)，簡稱為4G。4G有兩個主要目的：一是達到無線通信全球覆蓋的目的；二是達到高質(zhì)量的無線業(yè)務(wù)的目的。目前正在不斷開發(fā)探索中的第四代移動通信技術(shù)，具有以下基本特征：

第一，通信速度更快。第四代移動通信技術(shù)的無線傳輸速率每秒可達10M～20M，最高速度可達100M。

第二，網(wǎng)絡(luò)頻譜更大。要使4G通信的傳輸速率達到100Mbps，通信運營商必須在3G的基礎(chǔ)上對其進行大量的改造才能實現(xiàn)其目標(biāo)。據(jù)專家估計，一個4G信道占有的頻譜大約為100MHz，這相當(dāng)于WCDMA 3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。

第三，智能性更高。第四代移動通信的終端設(shè)備設(shè)計和操作均具有很高的智能化，而且4G手機能夠?qū)⒁恍╇y以想象的功能加以實現(xiàn)。

第四，兼容性更高。要想讓人們盡快地接受4G通信，必須確保更多的通信用戶在投資最少的情況下能夠由3G通信過渡到4G通信。因此，從這個意義上講，第四代移動通信技術(shù)必須具有3G通信平穩(wěn)過渡到4G通信、全球無覆蓋漫游、多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多元化、接口開放等多種特點。

三、現(xiàn)代移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

（一）自適應(yīng)可變速率調(diào)制技術(shù)

未來移動通信系統(tǒng)既要能夠滿足傳輸不同速率及不同質(zhì)量要求的多種業(yè)務(wù)需求，又要能夠隨時間和傳播地點的變化而靈活變化，因此，具有較強的自適應(yīng)調(diào)制傳輸速率的能力是未來移動通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一。自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)能夠在確保傳輸質(zhì)量的基礎(chǔ)上，根據(jù)傳播條件的不同有效地調(diào)整傳輸速率，并能夠?qū)⑺妙l譜的效率發(fā)揮到最佳?？勺兯俾收{(diào)制技術(shù)主要有兩種：一是可變速率正交振幅調(diào)制，簡稱VRQAM。它主要是一種振幅和相位相互聯(lián)合而成的鍵控技術(shù)。電平數(shù)越少，每碼元攜帶的信息比特數(shù)便越少，反之電平數(shù)越多，其每碼元攜帶的信息比特數(shù)便越多。二是可變擴頻增益碼分多址，簡稱VSGCDMA。它主要通過改變發(fā)射功率與擴頻增益來傳輸不同的業(yè)務(wù)速率。在將高速業(yè)務(wù)加以傳輸?shù)倪^程中必須在保證傳輸質(zhì)量的前提下，才能降低擴頻增益，此時可適當(dāng)?shù)貙l(fā)射功率加以提高；而在將低速業(yè)務(wù)加以傳輸時必須在保證傳輸質(zhì)量的前提下，將擴頻增益適當(dāng)?shù)脑龃?，同時相應(yīng)的降低發(fā)射功率，以免出現(xiàn)多址干擾。

（二）高速下行分組接入技術(shù)

在未來的移動通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將會占據(jù)十分重要的地位，因此，提供有效的多用戶高速下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)成為未來移動通信系統(tǒng)發(fā)展需求，而高速下行分組接入技術(shù)完全滿足這一需求，因此高速下行分組接入技術(shù)便成為未來移動通信系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢之一。高速下行分組接入技術(shù)主要由MIMO、H-ARQ技術(shù)組成，能夠?qū)⑾滦兴俾侍岣叩?Mbps-20Mbps，其中MIMO技術(shù)不僅能使移動通信系統(tǒng)的容量得以擴充，而且能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸速率提高到14.4Mbps-21.6Mbps，但是MIMO技術(shù)會增加移動臺和基站的復(fù)雜程度。據(jù)研究，配有4付天線的移動臺的復(fù)雜度相當(dāng)于單個天線的2倍，因此為了使MIMO的信道空間得到充分地利用，作為空時處理方案的BLAST技術(shù)便應(yīng)運而生。BLAST技術(shù)主要通過多徑提供的空間并行性將比特率大幅度的提高。但是BLAST系統(tǒng)通常僅在信道極窄的情況下才能適用，但是若接收端采用MIMO-DFE技術(shù)，則在頻率選擇性信道等更一般的情況下也可以采用BLAST技術(shù)。

（三）智能天線陣列技術(shù)

智能天線主要由多組獨立完整的天線組成的天線陣列系統(tǒng)，能夠?qū)⑹瞻l(fā)信機的多個輸入與多個輸出巧妙地結(jié)合起來，并提供一個綜合的時空信號。與單個天線相比，智能天線能夠?qū)Σㄊ姆较蜻M行動態(tài)的調(diào)整，從而能夠跟蹤信號變化，以減小旁瓣干擾，使每個用戶能夠得到最大的主瓣。這樣既能夠使系統(tǒng)容量得以增加，SINR得到有效的改善，又能夠使小區(qū)的最大覆蓋范圍得到擴充，移動臺的發(fā)射功率得到降低。

（四）軟件無線電技術(shù)

軟件無線電是指研制出一個完全可編程的硬件平臺和軟件編程程序，將所有的應(yīng)用通過這一平臺中的軟件編程程序得以實現(xiàn)。也就是說，即使是不同系統(tǒng)的基站和移動終端也能夠通過相同硬件平臺上的不同軟件而得以實現(xiàn)。軟件無線電技術(shù)能夠有效地促進各種移動臺及各移動通信設(shè)備之間的無縫集成，同時能夠使移動通信系統(tǒng)的建設(shè)成本大大降低。同時將使移動通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有所改變，并加速無線網(wǎng)與有線網(wǎng)的相互融合，實現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，增強網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

（五）IP技術(shù)

未來的移動通信網(wǎng)絡(luò)將會有一個十分完整的IP系統(tǒng)，不僅能夠使核心網(wǎng)得以IP化，更能使無線接入部分得以IP化。核心網(wǎng)的IP化主要考慮的是原有核心網(wǎng)的改動程度、改動后和兼容性及改動成本。而無線接入部分的IP化能夠確保IP技術(shù)的協(xié)調(diào)性，促進基于IP包的統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)的實現(xiàn)，同時能夠大大降低傳輸成本，使全帶寬利用度得以實現(xiàn)，真正促進語音和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合的實現(xiàn)。

（六）多用戶檢測技術(shù)

多用戶檢測技術(shù)主要是一種檢測系統(tǒng)中多個平行傳送信號的高效檢測程序。多用戶檢測技術(shù)的出發(fā)點是將所有用戶的信號看成有用信號，而非干擾信號，通過消除用戶受到的多址干擾信號，進而促進頻譜效率的提高以及容量的增加。

參考文獻：

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[作者簡介]周勇，男，華南理工大學(xué)電子與通信工程專業(yè)碩士，現(xiàn)在茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院從事通信專業(yè)教學(xué)工作，研究方向為通信網(wǎng)絡(luò)。