移動通信技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展簡介

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摘 要：移動通信技術(shù)是近40年來發(fā)展最快的技術(shù)之一，并且在日常生活中的應(yīng)用也十分廣泛。為了更好的控制與掌握移動通信技術(shù)，本文對移動通信技術(shù)進(jìn)行了介紹，并對其發(fā)展歷程及原理做了簡單的描述，對其在各個方面的應(yīng)用和未來的發(fā)展趨勢展開了討論。

關(guān)鍵詞：移動通信技術(shù);發(fā)展歷程;前景展望

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）08-0058-02

0引言

隨著通信技術(shù)和信號處理技術(shù)的高速發(fā)展，移動通信技術(shù)普及率越來越高，是人們?nèi)粘Ｉ钪衅毡槟芙佑|到的高端技術(shù)之一。但是人們對于移動通信技術(shù)的了解十分有限，而且隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，其發(fā)展中的問題也逐漸顯露出來，因此有必要對移動通信的發(fā)展歷程和關(guān)鍵技術(shù)做一些介紹，希望可以為其普及和發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

1 移動通信技術(shù)概述

1.1 移動通信技術(shù)分類

移動通信技術(shù)大致可以分為陸地、水上和航空移動通信技術(shù)三大類，其中陸地通信的特征最明顯，比如技術(shù)領(lǐng)域廣泛、新穎，實(shí)現(xiàn)難度較高，網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力強(qiáng)，并且也是與我們生活密切相關(guān)的一類。陸地移動通信主要包括蜂窩移動通信、Skyline電話、無線尋呼、集群移動通信、非中心定位通信、衛(wèi)星移動通信等[1]，這些通信技術(shù)手段的應(yīng)用大大的縮短了人與人之間的距離，為各種移動通信的連接和發(fā)展提供了許多便利。

1.2 發(fā)展歷程

迄今為止，通信技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了四代[2]。第一代移動通信技術(shù)（1G）：主要基于模擬通信技術(shù)，并且第一代移動終端統(tǒng)稱為“Big Brother”;第二代移動通信技術(shù)（2G）：2G技術(shù)實(shí)現(xiàn)了模擬通信向數(shù)字通信的轉(zhuǎn)換，而這個時代主要的移動通信終端是以諾基亞手機(jī)為代表的GSM手機(jī);第三代移動通信技術(shù)（3G）：3G實(shí)現(xiàn)了以窄帶網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的通信網(wǎng)絡(luò)，但是它的傳輸速率非常低，所以未能普及開來;第四代移動通信技術(shù)（4G）：這是一種可以將窄帶指向?qū)拵У耐ㄐ偶夹g(shù)，同時通信網(wǎng)絡(luò)還集成了3G和無線局域網(wǎng)，使得下載和上傳速度都大大的超過了以前的通信技術(shù)，帶動了移動通信相關(guān)產(chǎn)業(yè)的大變革。

隨著3G和4G移動通信技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用與相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界已經(jīng)開始考慮下一代通信技術(shù)（5G）的研發(fā)和部署，5G即將成為2020年后新一代智能移動通信系統(tǒng)的中堅(jiān)技術(shù)，而且早在2013年底，中國移動、中國聯(lián)通和中國電信等通信技術(shù)公司就正式發(fā)布了分時長期演進(jìn)技術(shù)（TD-LTE），我國已經(jīng)在5G的發(fā)展上處于先鋒位置。

2移動通信技術(shù)原理簡介

1G到5G技術(shù)原理簡介[3]：

第一代移動通信系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是模擬技術(shù)和頻分多址（FDMA）技術(shù)，用來提供模擬語音服務(wù)，但是由于傳輸帶寬的限制，它只能是區(qū)域移動通信系統(tǒng)，因此不能提供移動通信的長途漫游服務(wù)。1G是一種基于電路交換的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，應(yīng)用的技術(shù)手段主要是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)化、分組化;還有一種是基于分組交換型的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，比如Datatac、Mobile等。1G技術(shù)有許多缺點(diǎn)，如格式過多、不兼容、保密性差、易受干擾、通信質(zhì)量差、無法提供自動漫游服務(wù)等，而且模擬技術(shù)的應(yīng)用使得通信系統(tǒng)的容量非常有限，這些先天的技術(shù)缺陷使其無法大規(guī)模推廣應(yīng)用。

第二代移動通信系統(tǒng)是從20世紀(jì)90年代初到現(xiàn)在廣泛使用的數(shù)字移動通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，采用數(shù)字時分多址（TDMA）技術(shù)和碼分多址（CDMA）技術(shù)為主體的移動經(jīng)營網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在世界上主要采用第二代GSM和CDMA這兩種系統(tǒng)，GSM系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、接口開放的特點(diǎn)，頻率范圍在900～1800MHz之間;而窄帶CDMA指碼分多址技術(shù)，是一種以擴(kuò)頻通信為基礎(chǔ)的移動通信多址技術(shù)，具有容量大、覆蓋好、話音質(zhì)量好、輻射小等優(yōu)點(diǎn)。但是由于2G的移動通信標(biāo)準(zhǔn)和模式不統(tǒng)一，使得用戶只能在系統(tǒng)的同一覆蓋范圍內(nèi)漫游，這是該系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)。

第三代移動通信系統(tǒng)是多媒體通信系統(tǒng)，在Internet天線視像、多媒體服務(wù)、cdma2000承載服務(wù)、IMT-2000商用化等方面做的很好，其中使用的主流技術(shù)主要有WCDMA、CDMA2000、和TD-SCDMA技術(shù)。WCDMA是一種直擴(kuò)（mc）模式，利用碼分多址復(fù)用方法的寬帶擴(kuò)頻來構(gòu)成移動通信空中接口，同時加入GPRS的分組交換實(shí)體技術(shù);CDMA2000則源于CDMA（is-95）系統(tǒng)技術(shù)，采用多載波方式，可以支持多種業(yè)務(wù);而TD-SCDMA是集CDMA、TDMA、FDMA和SDMA于一體的同步碼分多址技術(shù)，包括智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換、下行包交換和軟件無線等技術(shù)。

第四代移動通信系統(tǒng)，也就是我們熟悉的4G，提供的服務(wù)主要包括寬帶無線固定接入、WLAN、移動寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)等，該系統(tǒng)還將3G和WLLA集于一體，從而能夠傳輸高質(zhì)量的視頻圖像和電視圖像。它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大致可分為物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層三層，其中物理網(wǎng)絡(luò)層提供訪問和路由功能;中間環(huán)境層作為映射、地址轉(zhuǎn)換、安全管理等的橋梁層;應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層和中間環(huán)境層一起為第三方開發(fā)新業(yè)務(wù)提供開放的接口。

第五代移動通信技術(shù)目前還處于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究階段，沒有被廣泛應(yīng)用，但是前景十分廣闊。5G有著頻增利用率高、通信系統(tǒng)完善、設(shè)計理念先進(jìn)等特點(diǎn)，具有更高的速率、更寬的帶寬、更高的可靠性和更低的時延。

3 移動通信關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用

移動通信技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率較快，通信方式靈活，網(wǎng)絡(luò)智能化程度高，多媒體通信質(zhì)量高等特點(diǎn)，移動通信關(guān)鍵技術(shù)也有很多，應(yīng)用范圍也十分廣泛。

3.1 移動通信關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用——MIMO

MIMO是指在發(fā)送機(jī)和接收機(jī)之間采用多個無線收發(fā)器來建立多個信道通道，從而能夠在不增加寬帶的情況成倍改善UE的通信質(zhì)量或提高通信效率的技術(shù)[4]，MIMO技術(shù)的主要作用有兩個：一是通過為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益來提高信道容量;二是提升空間分集增益來防止信道衰落。隨著移動通信技術(shù)的不斷進(jìn)步、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷更新發(fā)展、用戶需求的不斷增加，4G系統(tǒng)將難以滿足未來移動通信的應(yīng)用需求，而MIMO數(shù)據(jù)傳輸速率理論上可以提升到1Gbps，這也為5G技術(shù)的開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。5G技術(shù)大量應(yīng)用了單位比特消耗MIMO技術(shù)，但是在目前的小區(qū)蜂窩天線配置模式下，MIMO傳輸系統(tǒng)會出現(xiàn)頻譜和功率提升的問題，為此，通信工作者提出用大規(guī)模陳列天線替代蜂窩天線，由此形成大規(guī)模的MIMO無線通信環(huán)境，從而改善相關(guān)問題。

3.2 移動通信關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用——多用戶檢測功率控制系統(tǒng)

多用戶檢測技術(shù)最早用來進(jìn)行高斯噪音背景下的最優(yōu)多用戶檢測，由于該技術(shù)運(yùn)算復(fù)雜度高，之前并沒有推廣應(yīng)用，但隨著移動通信用戶數(shù)的不斷增長，該技術(shù)才逐漸被重視起來。移動通信技術(shù)中的多用戶檢測系統(tǒng)主要由用戶信號之間的擴(kuò)頻建立的連接來實(shí)現(xiàn)檢測功能;而功率控制主要用于控制發(fā)送功率，主要是控制上行鏈路信號和下行鏈路信號之間的功率，這樣就能夠平衡基站接收的用戶信號的強(qiáng)度，從而提高通信質(zhì)量和穩(wěn)定性[5]。

3.3 移動通信在生活中的作用

無論我們有沒有注意，移動通信已經(jīng)深入到了我們的生活當(dāng)中，如果你了解移動通信在生活中到底扮演了什么角色，你就可以感到平日的日子是那么的不平凡。在你起床后，移動通信的作用就會存在你的一天生活中，你可以用手機(jī)操作來購物、查詢天氣和道路情況等;在你使用汽車時，全球定位系統(tǒng)（GPS）會實(shí)時為你提供各種信息，同時你可以通過E-zpass讓收費(fèi)站與車輛之間建立起無線傳輸，完成自動繳費(fèi);工作時，你的手機(jī)可以充當(dāng)門禁卡功能，它可以將你的工作信息反饋到后臺，比如上班時間等;而在任何時候，只要有信號，你就可以通過手機(jī)等終端去聯(lián)系你的親朋好友來溝通感情、預(yù)約各種活動等。由此可見，移動通信已經(jīng)影響到了我們生活的方方面面。并且除了在生活中的應(yīng)用之外，移動通信技術(shù)在國防科技、交通領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，是社會生活中不可缺少的技術(shù)。

4 移動通信技術(shù)未來發(fā)展及展望

當(dāng)前移動通信技術(shù)在未來的發(fā)展方向有：交互干擾控制技術(shù)、多用戶識別技術(shù)和自愈合性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨著移動通信技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，人們對通信的穩(wěn)定性的要求也在不斷提升，這就需要不斷升級交互干擾技術(shù)，使得系統(tǒng)的抗干擾能力能夠滿足要求;許多用戶同時訪問網(wǎng)絡(luò)的過程中，就會產(chǎn)生一定的信號延遲問題，所以采用多用戶識別技術(shù)十分重要;而為了完善新一代移動通信技術(shù)，可以采用自愈合性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，讓系統(tǒng)可以自行的分析，并且提出解決方案[6]。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和完善，移動通信技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速度會不斷上升，新一代移動通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)寬帶也可以得到保障，并且系統(tǒng)綜合性和智能化也會更加完善，比如將人工智能技術(shù)應(yīng)用到移動通信系統(tǒng)中來，就可以大大提升系統(tǒng)的智能水平。

5 結(jié)語

隨著數(shù)據(jù)化時代的到來，信息交流日益頻繁，數(shù)據(jù)傳輸規(guī)模不斷擴(kuò)大，移動通信技術(shù)正在發(fā)揮著越來越重要的作用。在不久的將來5G便會出臺，作為新一代的知識分子們應(yīng)當(dāng)努力學(xué)習(xí)提高自身科學(xué)文化素養(yǎng)，推動科技進(jìn)步，讓移動通信技術(shù)在科技發(fā)展中奮勇爭先，更好地服務(wù)人民，推動文明的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

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