移动通信课程论文-浅谈移动通信技术的演进及其发展

移动通信课程论文

题目：浅谈移动通信技术的演进及其发展专业：通信工程

班级： 1333101

姓名：张财旺

学号： 201330310112

浅谈移动通信技术的演进及其发展

【摘要】

在过去的10年中，世界电信发生了巨大的变化，移动通信特别是蜂窝小区的迅速发展，使用户彻底摆脱终端设备的束缚、实现完整的个人移动性、可靠的传输手段和接续方式。进入21世纪，移动通信将逐渐演变成社会发展和进步的必不可少的工具。随着科学技术发展，移动通信也得到迅猛的发展和应用。本文论述移动通信技术的演进及发展，移动通信的诞生、第一代模拟移动通信、第二代数字移动通信、第2.5代数字移动通信、第三代宽带移动通信及第四代高速宽带移动通信所采用的技术、制式及特点。

【关键词】移动通信技术演进发展

【引言】

移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技术的发展，特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展，移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来，移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。

回顾移动通信的发展历程，可以参照图（1）更直观的表现出来，移动通信的发展大致经历了几个发展阶段：第一代移动通信技术主要指蜂窝式模拟移动通信，技术特征是蜂窝网络结构克服了大区制容量低、活动范围受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信，使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。第三代移动通信的主要特征是除了能提供第二代移动通信系统所拥有的各种优点，克服了其缺点外，还能够提供宽带多媒体业务，能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务，并能实现全球漫游。现在用的大多是第二代技术，第三代技术还不太成功，但已有了第四代技术的设想。第四代移动通信系统（4G）标准

比第三代具有更多的功能。

图（1）移动通信技术的发展历史

【正文】

随着科学技术发展，通信技术也得到迅猛的发展和应用，在推动社会经济的同改变了人们的生活方式。移动通信特别是蜂窝小区的发展，使用户实现完全的个人移动性、可靠的传输手段和接续方式，逐渐演变成社会进步必不可少的工具。

目前在中国，移动通信技术经历了第一代以语音为主的模拟移动通信技术、第二代数字的以语音和短信为主的窄带移动通信技术、第三代以数据互联网业务和多媒体业务为目的的宽带移动通信技术，到第四代以高速宽带的多媒体业务为主 LTE技术也已经商用，第五代移动通信技术正在大力的研究和试验中。

1.移动通信的诞生

移动通信诞生于20世纪初，在20世纪40年代以前，初步进行一些传播性测试并在短波的几个频段上进行通信应用，如20年代初的2MHz频段的警车无线调度系统.其工作于单工或半双工方式。40年代至60年代后期，发展了一些具有拨号、半双工功能的移动通信系统。这种系统实现较容易，但同频系统必须距离足

够远，使同频干扰电平远低于接收机的接收门限.而且整个系统没有频率复用，支持的同时工作的用户数量有限，因此，系统存在容量受限、系统功能薄弱、频率利用率低和质量差等局限性。1971年贝尔实验室论证了蜂窝系统的可行性后，各国对蜂窝移动通信系统进行了深入研究，从而进入蜂窝移动通信系统图（2）的发展阶段。

图（2）蜂窝移动通信系统

2.第一代移动通信系统（1G）

1971年2月，FCC接受Bell公司建立蜂窝移动通信系统的建议，在850 MHz 频段提供了 40 MHz频谱资源。在1978年安装，1983年开始商业服务。在20世纪80年代演变成了美国模拟系统的国家标准。同时，基于不同标准的其他模拟蜂窝移动通信系统也得到了很大的发展，具有代表性的是英国的TACS、日本的NAMTS、北欧的NMT。第一代移动通信系统的主要技术是模拟调频、频分多址，以模拟方式工作，使用频段为800/900 MHz。第一代模拟移动通信系统特点是业务量小、质量差、安全性差、没有加密和速度低，主要基于蜂窝结构组网，不同国家采用不同的工作系统。其具有代表性的终端设备就是“大哥大”，只能完成语音业务。

90年代起，随着数字技术的发展，加上模拟系统在扩充信道容量时所遇到的系统精确控制、昂贵的系统投资以及抗干扰等问题，一些世界性的标准委员会选择了将数字系统作为第二代移动通信系统的基准。数字技术的引进最大的优点是他的抗干扰能力和潜在的大容量。

从1G到2G是数字技术的革命，它具有多种不同的系统标准，如GSM图（3），IS-95CDMA，PDC和IS-136TDMA等，GSM（全球移动系统）移动通信系统由欧洲于80年代中后期率先提出，是目前使用最普遍的一种标准，使用900MHz和1800MHz 两个频带，采用用户识别模块（SIM）技术鉴别用户，传输时使用时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA×1）技术增加网络中信息的传输量，但它不能实现全球无缝漫游。

图（3）gsm示意图

4 .第2.5代移动通信系统（2.5G）

第2.5代移动通信系统是2G向3G发展过程的中间过渡，它是2G的扩展和增强版，通用无线分组业务（GPRS）以看做在2G和3G之间移动通信技术发展的过渡阶段，能够使移动设备发送和接收电子邮件及图片信息，其常用速度为

115kbit/s，通过使用增强数据率的GSM（EDGE）最大速率可达384kbit/s，而典型的GSM数据传输率为9.6kbit/s。

第三代移动通信系统（3G），也称IDMT2000，开始于20世纪90年代末。3G 统一不同的移动技术标准，使用较高的频带和CDMA技术传输数据来支持多媒体业务，它工作在2000MHz频段，主要特点是高速率、高频谱利用率、高服务质量、低成本和高保密性等，其最基本特征是智能信号处理技术，智能信号处理单元将成为基本功能模块，支持语音和多媒体数据通信，可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务，如高速数据、慢速图像与电视图像等。3G的三种国际标准分别是：WCDMA（欧洲标准），CDMA2000（也称美国标准）和TD-SCDMA（中国标准）。

一般来说，在高速移动的物体上，当速度超过时速150千米时，2G/3G的快速功率控制效果不佳，此时就要看哪种通信制式的抗衰落手段多，且衰落储备量大。TD-SCDMA对高速移动情况不太适应，主要是因为技术性能先进的只能天线没有在高铁上全面普及和覆盖，且系统的增益又不高，再加上使用终端的功率不大，使得在高铁上，对于覆盖边缘由于衰落储备不足而掉话；到目前为止，GSM制式在高铁系统中还没有启用功控装置，不过GSM制式只提供语音通话，信道编码纠错技术在这种情况下的作用显著，在通信基站功率达到40W，终端功率达到2W，且基站距离较短的情况下，衰落储备量发挥作用，高铁的应用效果还可以。GSM系统中的EDGE制式在高铁中的效果不好，主要是由于EDGE在高速数据时的编码效率为1，没有编码冗余度，对应的信道编码增益相对较低，此外，高阶的数据8PSK调制，会使得解调EDGE数据的信噪比较高，导致EDGE边缘的覆盖电压需要更高，其衰落储备要更大；但在实际的高铁系统中，两个基站覆盖区之间的衰落储备一般都不足，使得传输的数据率会迅速下降。所以，就要寻求新的技术体系来解决高铁中的移动通信问题。 3G通信技术在我国的发展是日新月异。2009年1月7日，我国同时发放了三张3G牌照，即：TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000，三者的主要区别在图（4）中体现出来，同时标志着我国正式进入了3G时代。3G网络运行的两年多时间里，在拉动我国GDP增长的同时，还为国内创造了大量的就业机会。从技术角度来分析，3G移动通信网络相对于2G网络的优势在于更大的系统容量和更好的通信质量，且能够实现全球范围的无缝漫游，为通信用户提供包括语音、数据和多媒体等多种形式的通信服务。在国际移动通信领域，国际电联对3G网络有

其最低的要求和标准，即：在高速移动的地面物体上，3G网络所能提供的数据业务为64~144kb/s，要能够适应500km/h的移动环境。针对该标准。

图（4）TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000的主要区别

我国现行的3种3G网络中，WCDMA和CDMA2000主要采用“软切换”技术，能够实现移动终端在时速500km时的正常通信，即能够实现在与另一个新基站通信时，首先不中断跟原基站的联系，而是在跟新的基站连接好后，再中断跟原基站

的连接，这也是3G网络优于2G网络的一个突出特点；WCDMA技术已经解决了高速运动物体的无缝覆盖问题；此外，TD-SCDMA也对高铁通信的覆盖方案进行了研究。因此，3G移动通信网络在技术层面上已经具有为高铁提供通信保障的基本条件，为我国高铁发展过程中移动通信问题的完满解决奠定了坚实基础。

6.第四代移动通信系统（4G）

它包括宽带无线固定接入，宽带无线局域网（WLAN），移动宽带系统和互操作的广播网络。可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带网络中提供无线服务，可以在任何地方宽带接入互联网包括卫星通信和平流层通信，能够提供定时定位、数据采集、远程控制等综合功能。此外，4G基于宽带IP，以无缝接入融合方式，完全利用分组交换方式传输，集3G网络技术和无线LAN系统为一体，是多种无线技术的综合系统。4G移动通信系统网络结构如图（5）所示。

图（5）4G移动通信系统网络结构

目前国际主要4G标准技术为LTE（Long Term Evolution ），LTE又分为FDD-LTE 和TDD-LTE两种制式。其中TDD-LTE 是中国提出的具有自主知识产权的新一代移动通信技术。2013年，中国已经发放了4G的TDD-LTE制式的牌照，其中中国移动为1880-1900MHZ、2320-2370MHz、2575-2635MHz，带宽130MHz，中国联通为2300-2320MHz、2555-2575MHz，共计带宽40MHz，中国电信为2370-2390MHz、2635-2655MHz，共计带宽40MHz。

LTE通过采用OFDM和MIMO作为无线网络演进的标准，改进并且增强了3G的空中接入技术。这些技术的运用，使得其在20MHz频谱带宽的情况下能够提供下

行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。

4G移动通信技术的特点：（1）大容量：4G系统的容量至少是3G系统的10倍。（2）速度快： 4G系统下的最高速率将达100Mbps，移动终端下载文件的速度比3G系统快得多。（3）真实感：4G移动通信系统能够提供150Mb/s的高质量的影像多媒体业务，把高清晰度的视频图像实时地传送给移动终端用户，使用户生身临其境的感觉。（4）智能化：采用智能信号处理技术的4G通信系统对信道条件不同的各种复杂环境进行正常的发送与接收，具有很强的智能性、适应性和灵活性。（5）良好的覆盖性能：4G移动通信系统具有良好的覆盖能力并能提供高速可变速率传输。对于室内环境，由于要提供高速传输，小区的半径会更小。

【结论】

移动通信发展到今天，尽管还没有实现全球完全兼容的标准以及理想的传输速率和容量，但是，随着相关技术的发展，如全IP、蜂窝、卫星、WLAN，Bluetooth、OFDM、智能天线、软件无线电等，未来的移动通信系统定能实现“任何人（Whoever）在任何地点（Wherever）、任何时间（Whenever）可以同任何对方（Whomev行任何形式（Whatever）的5W通信”这一目标。

参考文献

[1] 赵荣黎. 数字蜂窝移动通信系统[M]. 电子工业出版社. 1997

[2] 罗凌等. 第三代移动通信技术与业务[M]. 人民邮电出版社. 2005

[3] 谈振辉. 移动通信新技术发展趋势[J]. 中国移动通信. 2005