無線移動通信技術及其發(fā)展現(xiàn)狀

胥淙洋

摘 要：無線移動通信技術發(fā)展到今天共經(jīng)歷了5個階段。目前，4G無線移動通信技術已經(jīng)發(fā)展成熟。無線移動通信技術的出現(xiàn)給人們的生產(chǎn)生活帶來了天翻地覆的變化，但是人們在享受這些技術帶來的方便和快捷的同時，也要對無線移動通信的缺點加以重視。本文對無線移動通信各個發(fā)展階段和關鍵技術作了簡單的介紹，探索各個階段關鍵技術的缺點，并且研究了無線移動通信未來的創(chuàng)新技術，希望對無線移動通信技術的發(fā)展起到一定的推動作用。

關鍵詞：無線移動通信技術；TDMA（時分復用）；FDMA（頻分復用）；CDMA（碼分復用）

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A

1.無線通信技術的概念

隨著智能手機的和移動互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，人們越來越依賴于無線移動通信技術?，F(xiàn)如今第四代無線移動通信技術（4G LTE）也是更加普及。多種APP例如微信、QQ、支付寶等也非常普及，這些應用的產(chǎn)生離不開無線移動通信技術的創(chuàng)新和發(fā)展。為了更好的提高無線移動通信技術帶來的用戶體驗，了解無線移動通信關鍵技術也是非常重要。

2.無線移動通信技術的變革

第一代無線移動通信技術采用了創(chuàng)造性提出了頻分多址技術（FDMA）和蜂窩網(wǎng)絡，第一代通信技術是模擬通信技術。FDMA技術，其特點是不同的用戶在不同的頻帶上傳輸，同時也會在頻域上留出間隙，這種技術核心思想是頻域上隔離，從而減少了用戶間的頻帶干擾。但是無線電頻譜有限，從而導致利用頻分多址這種方法隔離的用戶數(shù)也是即為有限的。當使用者人數(shù)急劇上升時，這種方法局限性也就更為突出。

第二代移動通信技術中最重要的是TDMA技術，也就是時分多址技術。時分多址是指每個用戶在自己的時隙內通信，相當于用戶在一定的時間片中傳輸。這種方法可以避免同頻干擾，這樣便大大彌補了FDMA的不足。第二代移動通信開創(chuàng)性的從模擬通信技術過渡到數(shù)字通信，這也奠定了以后數(shù)字通信技術的基礎。

時分復用技術是把時域信道分為若干片段的子信道，從而實現(xiàn)了一條信道上傳輸多個數(shù)字信號，解決了FDMA中可能出現(xiàn)的頻道混亂的問題，大大提高了信息傳輸效率。同時，由于時分復用時隙可以固定分配，也可以調節(jié)控制，適合于數(shù)字信息的傳輸。第二代移動通信技術主要承載的業(yè)務為數(shù)字語音傳輸業(yè)務。

第三代移動通信，新增加了多媒體業(yè)務。由于碼分多址技術（CDMA）的應用，使得數(shù)據(jù)傳輸速率大大提高。CDMA技術核心思想為：不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區(qū)分，而是用各自不同的編碼序列來區(qū)分，或者說，靠信號的不同波形來區(qū)分。如果從頻域或時域來觀察，多個CDMA信號是互相重疊的，從而大大提高了頻帶利用率。CDMA正是利用了正交碼字。正交碼字的特點，可以將信道中不同碼域的干擾信號置為零，從而減少了信道中的干擾。數(shù)字和擴頻技術的結合應用使得單位帶寬信號數(shù)量比模擬方式下成倍增加，CDMA與其他蜂窩技術兼容，實現(xiàn)全國漫游。

第四代移動通信（4G），相較于第三代通信技術，第四代通信技術的傳輸速度能夠比3G更高，理論上數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到100Mbps，可以支持更多的多媒體業(yè)務，使得用戶擁有更好的上網(wǎng)體驗。第四代移動通信技術主要為正交頻分復用技術（OFDM）和多輸入多輸出天線技術（MIMO）。

OFDM將信道分為多個子信道，利用多個子信道的載波相互正交，其頻道利用率（單位帶寬上傳輸?shù)乃俾?，bps/Hz）提高成原來的兩倍。不但減少了子載波間的干擾，同時又提高了頻譜利用率。

而多入多出天線技術，能夠改善信號質量又能夠增加傳輸容量，公式（1）為信道容量表達式，可以看出通過增加信道個數(shù)和增加系統(tǒng)帶寬都可以增加信道容量。相較于3G，4G用于更高的智能性，兼容性也更加平滑，能夠實現(xiàn)更高質量的多媒體通信。然而，4G也有標準難以統(tǒng)一，容量受到限制和設備難以更新等缺點?？傊?，4G還面臨很多的挑戰(zhàn)。

第五代移動通信（5G）：隨著移動通信的不斷發(fā)展，容量不足成為了無線通信技術系統(tǒng)發(fā)展中的主要問題。根據(jù)預測，至2020年無線網(wǎng)絡容量增長，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到10Gbps。為了解決這個問題，人們研發(fā)了5G技術來解決這個問題，其中主要的方法有3種，一是可以擴寬頻譜。過去通信的發(fā)展已經(jīng)使用了很多頻譜，但可見光的使用可以為提高容量起很大的作用。二還可以提高頻譜效率，通過單一資源到多維資源聯(lián)合使用，來提高資源利用率。三還可以使用無線傳輸新技術，4G已經(jīng)運用了MIMO技術，5G還可以使用3D MIMO和Massive MIMO技術來進一步提高傳輸速度。

表1為各代移動通信關鍵技術對比圖。其中由于第一代移動通信為模擬通信技術，所以未列明峰值數(shù)據(jù)傳輸速率。

隨著無線移動技術的發(fā)展以及用戶對于移動通信技術的需求，從2G的數(shù)字語音業(yè)務到3G中出現(xiàn)的多媒體業(yè)務，在4G中信息傳輸速率得到大大的提升，使得多媒體業(yè)務速率也大為增高。然而人們對于高效率業(yè)務的需求也是源源不斷的，5G技術就規(guī)定了峰值傳輸速率，相較于4G，5G能夠在容量，信息傳輸速率上得到顯著提升。從表1也可以看出數(shù)據(jù)傳輸速率的提升對比。

3.無線通信技術的發(fā)展趨勢

可以看出，各代無線移動通信技術都是伴隨著信息傳輸速率提升而進一步發(fā)展。當信息傳輸速率（以下行傳輸速率為例）難以支撐用戶對于各種多媒體業(yè)務需求時，人們總是致力于開發(fā)出從各個維度角度提高信息傳輸速率，例如增加傳輸帶寬，從時域、頻域和空域出發(fā)提高信息復用效率，提高信道容量，或者編碼角度出發(fā)，最終呈現(xiàn)給用戶的結果便是信息傳輸速率的提升。

3.1信息個人化

隨著信息技術飛速發(fā)展，無線通信行業(yè)中信息的個人化趨勢明顯。移動IP技術能夠推動信息個人化的發(fā)展。移動IP技術能夠實現(xiàn)手機上的各種應用，普及程度越來越高的手機更推動了這一現(xiàn)象的發(fā)展。移動網(wǎng)絡技術和IP技術的結合應用既符合現(xiàn)代人對個性的追求，也有利于對于信息的保密。兩項技術完美融合必將推動全球的個人通信市場，加快信息個人化的進程。endprint

3.2無線移動通信技術智能化

目前在國際范圍內，移動通信用戶已經(jīng)達到了一定的數(shù)量，在我國移動通信用戶數(shù)量已經(jīng)超過了10億，而且這個數(shù)字還在不斷地增加。移動通信技術的發(fā)展有著較好的前景。第五代無線移動通信技術預計在未來幾年內全面推廣，這代表著無線移動通信技術的智能化的發(fā)張，從這個無線通信技術的發(fā)展規(guī)律可以看出，5G網(wǎng)絡通信技術比上一代具有更強的利用率在數(shù)據(jù)信息傳輸方面有質的飛躍，在不同層面上都使無線移動通信技術發(fā)展上升了一個臺階。

3.3技術結構的變革

無線通信技術仍處在持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)，所以在未來相當長的一段時間里，無線通信技術都處于持續(xù)變革的過程。其技術變革中主要表現(xiàn)在接入高頻譜等方面，通過提高速度、擴大容量和加強效率等方式，增加無線通信技術頻譜，最終實現(xiàn)運營商使用的無線通信技術效率的全面加強。

當今4G普及度非常高，從用戶角度來說，似乎4G信息傳輸速率似乎已經(jīng)可以滿足各種多媒體業(yè)務的需求。5G發(fā)展看起來并不是那么重要，但是，4G所代表的移動互聯(lián)網(wǎng)也僅僅滿足了人與人之間的互聯(lián)，為了使得現(xiàn)如今人們的生活的便捷程度，移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢便是人與物或物與物之間的互聯(lián)（物聯(lián)網(wǎng)）?？梢韵胂蟮氖?G無法滿足物聯(lián)網(wǎng)對于通信速率的要求。因此，5G中提出了多種提高傳輸速率的方法。

在科學技術的支持下，通信技術的更新使得人們生活更加方便快捷。其中無線移動通信技術的研發(fā)和應用，實現(xiàn)了對信息和數(shù)據(jù)的實時傳遞，為社會的進步與發(fā)展起到了重要的作用。本文主要對無線通信技術發(fā)展狀況進行介紹，并從信息個人化、無線移動通信技術智能化、技術結構變革等方面，對無線移動通信技術發(fā)展趨勢進行研究，望此次研究結果可以為無線移動通信技術發(fā)展提供參考，從而為廣大民眾和社會提供更加高效的通信。

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