移動(dòng)通信的未來與發(fā)展

1、前言在20世紀(jì)的最后 20年內(nèi)，現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)走過了第一代 ( 模擬系統(tǒng) ) 和第二代 ( 窄帶數(shù)字系統(tǒng) ) 兩個(gè)階段。在新千年之交的時(shí)期，也完成了第三代移動(dòng)通信 ( 正式名稱為 IMT-2000) 標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，為現(xiàn)今 3G的正式商用打下了基礎(chǔ)。 從 20 世紀(jì) 90年代起，移動(dòng)通信就以極高速度發(fā)展。 1999年，在通信設(shè)備市場(chǎng)中，移動(dòng)通信產(chǎn)品所占份額已超過通信產(chǎn)品的 50%。而且，此比例還在逐漸增加。手持機(jī)的逐漸普及并帶來對(duì)通信個(gè)人化的強(qiáng)烈需求， 互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展又帶來了移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的機(jī)遇。 回顧近十年的發(fā)展， 可以說，移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展開辟了一個(gè)巨大的市場(chǎng)，而市場(chǎng)的急需又推動(dòng)了移動(dòng)通

2、信技術(shù)進(jìn)步和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定。 第三代移動(dòng)通信發(fā)展之際，世界已開始關(guān)注第四代移動(dòng)通信。正文第一部分移動(dòng)通信的發(fā)展歷程1.1第一代移動(dòng)通信技術(shù)第一代移動(dòng)通信系統(tǒng) （如 AMPS 和TACS等）是采用 FDMA 制式的模擬蜂窩系統(tǒng)。由于受到傳輸帶寬的限制， 不能進(jìn)行移動(dòng)通信的長(zhǎng)途漫游， 只能是一種區(qū)域性的移動(dòng)通信系統(tǒng)。第一代移動(dòng)通信有多種制式，我國(guó)主要采用的是 TACS。第一代移動(dòng)通信有很多不足之處， 比如容量有限、 制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、不能提供自動(dòng)漫游等。1.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) ( 如采用 TDMA 制式的歐洲 GSM/DCS1800,

3、 北美 IS-54和采用 CDMA 制式的美國(guó) IS-95等 ) 則是數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。主要采用的是數(shù)字的時(shí)分多址 (TDMA) 技術(shù)和碼分多址 (CDMA) 技術(shù)。主要業(yè)務(wù)是語音，其主特性是提供數(shù)字化的話音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 它克服了模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)的弱點(diǎn)， 話音質(zhì)量、保密性能得到大的提高， 并可進(jìn)行省內(nèi)、 省際自動(dòng)漫游。 第二代移動(dòng)通信替代第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)完成模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變， 但由于第二代采用不同的制式，移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一， 用戶只能在同一制式覆蓋的范圍內(nèi)進(jìn)行漫游， 因而無法進(jìn)行全球漫游， 由于第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)帶寬有限， 限制了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，也無法實(shí)現(xiàn)高速率的業(yè)務(wù)如移動(dòng)的

4、多媒體業(yè)務(wù)。1.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)稱 3G系統(tǒng) , 它最早是國(guó)際電聯(lián) (ITU- R)于1985年提出的 , 當(dāng)時(shí)命名為未來公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng) (FPLMTS) 。由于當(dāng)時(shí)預(yù)期該系統(tǒng)在2000年使用 , 并工作在 2000MHZ 頻段 , 故于 1996年正式改名為 IMT-2000 。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)大致目標(biāo)是全球化、 綜合化和個(gè)人化。 全球化就是提供全球海陸空三維的無縫隙覆蓋 , 支持全球漫游業(yè)務(wù) ; 綜合化就是提供多種話音和非話音業(yè)務(wù) , 特別是多媒體業(yè)務(wù) ; 個(gè)人化就是有足夠的系統(tǒng)容量、強(qiáng)大的多種用戶管理能力、高保密性能和服務(wù)質(zhì)量。 與從前以模擬技術(shù)為代表的第

5、一代和目前還在使用的第二代移動(dòng)通信技術(shù)相比， 3G將有更寬的帶寬，其傳輸速度最低為 384K，最高為 2M ，帶寬可達(dá) 5MHz 以上。不僅能傳輸話音，還能傳輸數(shù)據(jù)，從而提供快捷、方便的無線應(yīng)用，如無線接入Internet。能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務(wù)是第三代移動(dòng)通信的另個(gè)主要特點(diǎn)。第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能將高速移動(dòng)接入和基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)結(jié)合起來，提高無線頻率利用效率。 提供包括衛(wèi)星在內(nèi)的全球覆蓋并實(shí)現(xiàn)有線和無線以及不同無線網(wǎng)絡(luò)之間業(yè)務(wù)的無縫連接。滿足多媒體業(yè)務(wù)的要求，從而為用戶提供更經(jīng)濟(jì)、內(nèi)容更豐富的無線通信服務(wù)。第二部分現(xiàn)今 3G的移動(dòng)通信2.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第三代系統(tǒng)的

6、主要目標(biāo)是將包括衛(wèi)星在內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)融合為可以替代眾多網(wǎng)絡(luò)功能的統(tǒng)一系統(tǒng)， 它能夠提供寬帶業(yè)務(wù)并實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋。為了保護(hù)運(yùn)營(yíng)公司在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施上的投資， 第二代系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)的演進(jìn)遵循平滑過渡的原則，現(xiàn)有的GSM、D-AMPS 、IS-136 等第二代系統(tǒng)均將演變成為第三代系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)，從而形成一個(gè)核心網(wǎng)家族，核心網(wǎng)家族的不同成員之間通過NNI接口聯(lián)結(jié)起來，成為一個(gè)整體，從而實(shí)現(xiàn)全球漫游。在核心網(wǎng)絡(luò)家族的外圍，形成一個(gè)龐大的無線接入家族，現(xiàn)有的幾乎所有的無線接入技術(shù)以及WCDMA 等第三代無線接入技術(shù)均將成為其成員。2.2第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)(1) IMT-2000 中的業(yè)務(wù)與固定網(wǎng)絡(luò)

7、的業(yè)務(wù)兼容。(2) 機(jī)體積很小，具有全球漫游能力。(3) 用的頻譜為885MHz 2025MHz，2110MHz 2200MHz( 共 230MHz)1980 MHz 2010 MHz， 2170 MHz2200 MHz( 限于衛(wèi)星使用 ) 。(4) 終端可以連接地面網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)，可移動(dòng)使用也可固定使用。(5) 線接口的類型少，而且具有高度的兼容性。2.3IMT-2000 的技術(shù)要求和提供的業(yè)務(wù)IMT-2000 的要求(1) 高速傳輸以支持多媒體業(yè)務(wù)。 室內(nèi)環(huán)境至少 2Mbit/s . 室外步行環(huán)境至少384kbit/s. 室外車輛運(yùn)動(dòng)中至少144kbit/s.(2) 傳輸速率能夠按需分配。(3

8、) 上下行連路能適應(yīng)不對(duì)稱需求。IMT-2000 提供的業(yè)務(wù)(1) 話音業(yè)務(wù) : 上下行鏈路的信息速率都 16kbit/s , 屬電路交換 , 對(duì)稱型業(yè)務(wù)。(2) 簡(jiǎn)單消息 : 是對(duì)應(yīng)于短信息 SMS 的業(yè)務(wù) , 它的數(shù)據(jù)速率為 14kbit/s, 屬于分組交換。(3) 交換數(shù)據(jù) : 屬于電路交換業(yè)務(wù) , 上下行數(shù)據(jù)速率都是 64kbit/s.(4) 非對(duì)稱的多媒體業(yè)務(wù): 包括中速多媒體業(yè)務(wù), 其下行數(shù)據(jù)速率為384kbit/s 、上行為 64kbit/s.(5)高速多媒體業(yè)務(wù) : 其下行數(shù)據(jù)速率為2000kbit/s , 上行為 128kbit/s.(6) 交互式多媒體業(yè)務(wù) : 該業(yè)務(wù)為電路

9、交換 , 是一種對(duì)稱的多媒體業(yè)務(wù) , 應(yīng)用于高保真音響 , 可視會(huì)議 , 雙向圖像傳輸?shù)取?.4第三代移動(dòng)通信的主流制式在標(biāo)準(zhǔn)征集的過程中， 世界各國(guó)的電信制造商都積極準(zhǔn)備， 投入了大量的人力和物力進(jìn)行開發(fā)和研究，我國(guó)也積極探索提出第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)提案。經(jīng)過一段時(shí)間的篩選， 一些國(guó)家提出的標(biāo)準(zhǔn)先后出局， 剩下了幾個(gè)影響比較大的標(biāo)準(zhǔn)草案，包括由歐洲和日本支持的 WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)支持的 CDMA2000 標(biāo)準(zhǔn)，以及由我國(guó)大唐集團(tuán)提出的 TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)等。在技術(shù)上 , 由于各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)草案都是理論上的系統(tǒng) , 沒有哪個(gè)系統(tǒng)占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，而在政治上，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)競(jìng)爭(zhēng)互不相讓， 各公

10、司之間的競(jìng)爭(zhēng)到了白熱化的階段。 我國(guó)提出的標(biāo)準(zhǔn) TD-SCDMA 在這一過程中經(jīng)受住了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。 一方面，我國(guó) TD- SCDMA 在技術(shù)上有著巨大的優(yōu)勢(shì)：第一， TD- SCDMA 有最高的頻譜利用率。因?yàn)槲覈?guó)標(biāo)準(zhǔn)是一種時(shí)分雙工 (TDD) 的移動(dòng)通信系統(tǒng)，只用一段頻率就可完成通信的收信和發(fā)信，而 WCDMA 和 CDMA2000 采用的都是頻分雙工 ( FDD) 的移動(dòng)通信系統(tǒng)，需要兩段不同的頻率才能完成通信的收信和發(fā)信。第二， TDSCDMA 采用了世界領(lǐng)先的智能天線技術(shù)。 基站天線可以自動(dòng)追蹤用戶手機(jī)的方向， 使通信效率更高，干擾更少，設(shè)備成本更低。第三，我國(guó)政府和運(yùn)營(yíng)商給予我國(guó)提出

11、的 3G 標(biāo)準(zhǔn)以巨大的支持，同時(shí)，大唐集團(tuán)也采取了廣泛的聯(lián)合策略，使這一起步較晚的標(biāo)準(zhǔn)得到了廣泛的支持。 經(jīng)過艱苦的努力， 2000 年 5 月 5 日，TD- SCDMA 被 ITU 正式批準(zhǔn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，與歐洲和日本提出的 WCDMA 以及由美國(guó)提出的 CDMA2000 標(biāo)準(zhǔn)同列三大標(biāo)準(zhǔn)的行列。之后， TD-SCDMA 又被 3GPP( 第三代合作伙伴 ) 組織正式接納，成為全球第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的選擇方案之一。在全球，經(jīng)國(guó)際電聯(lián) ( ITU) 確認(rèn)的三大 3G 主流標(biāo)準(zhǔn)分別為： 由 GSM 延伸而至的 WCDMA; 由 CDMA 演變發(fā)展的 CDMA2000; 中國(guó)大陸大唐電信和德國(guó)西

12、門子合作開發(fā)的全新標(biāo)準(zhǔn)TD- SCDMA.2.5第三代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)WCDMAWCDMA 是一種由 3GPP具體制定的，基于 GSM MAP 的核心網(wǎng)。為無線接口的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。 WCDMA ( 寬帶碼分多址 ) 是一個(gè) ITU( 國(guó)際電信聯(lián)盟 )標(biāo)準(zhǔn)，它是從碼分多址 ( CDMA ) 演變來的，在官方上被認(rèn)為是 IMT-2000 的直接擴(kuò)展，與現(xiàn)在市場(chǎng)上通常提供的技術(shù)相比， 它能夠?yàn)橐苿?dòng)和手提無線設(shè)備提供更高的數(shù)據(jù)速率。CDMA2000 即為 CDMA2000 1× EV ，是一種 3G 移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。分兩個(gè)階段： CDMA2000 ×1 EV-DO(Data

13、Only) ，采用話音分離的信道傳輸數(shù)據(jù)，和 CDMA2000 ×1 EV-DV(Date and Voice) ，即數(shù)據(jù)信道于話音信道合一。CDMA2000也稱為 CDMA Multi-Carrier，由美國(guó)高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、 Lucent 和后來加入的韓國(guó)三星都有參與，韓國(guó)現(xiàn)在成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。這套系統(tǒng)是從窄頻CDMA ONE數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來的，可以從原有的CDMA ONE結(jié)構(gòu)直接升級(jí)到3G，建設(shè)成本低廉。但目前使用CDMA的地區(qū)只有日、韓和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不過CDMA2000的研發(fā)技術(shù)卻是目前各標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)度最快的，許多3G手

14、機(jī)已經(jīng)率先面世。CDMA2000是一個(gè)3G移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn), 國(guó)際電信聯(lián)盟ITU的IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的無線電接口，也是2G CDMA標(biāo)準(zhǔn) ( IS-95 , 標(biāo)志CDMA1X ) 的延伸。根本的信令標(biāo)準(zhǔn)是IS-2000.CDMA2000與另一個(gè)主要的3G標(biāo)準(zhǔn)W-CDMA不兼容。TD SCDMA(1)TD-SCDMA TimeDivision-SynchronousCode DivisionMultipleAccess( 時(shí)分同步的碼分多址技術(shù)) 。(2)TD-SCDMA作為中國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)( 簡(jiǎn)稱3G) ，自1998 年正式向 ITU ( 國(guó)際電聯(lián) ) 提交以來，已經(jīng)歷經(jīng)十來年的

15、時(shí)間， 完成了標(biāo)準(zhǔn)的專家組評(píng)估、 ITU 認(rèn)可并發(fā)布、與3GPP( 第三代伙伴項(xiàng)目 ) 體系的融合、新技術(shù)特性的引入等一系列的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，從而使TD SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)成為第一個(gè)由中國(guó)提出的，以我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主的、 被國(guó)際上廣泛接受和認(rèn)可的無線通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這是我國(guó)電信史上重要的里程碑。(3) 中國(guó) TD 與美、歐切換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 頻譜利用率高 , TD 一個(gè)載頻1.6M, WCDMA 一個(gè)載頻 10M. 對(duì)功控要求低, TD:0200MZ,WCDMA:1500MZ. 采用了智能天線和聯(lián)合測(cè)試引入了所謂的空中分級(jí)。避免了呼吸效應(yīng)TD 不同業(yè)務(wù)對(duì)覆蓋區(qū)域的大小影響較小,易于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。缺點(diǎn)

16、: 同步要求高， TD 需要 GPS 同步，同步的準(zhǔn)確程度影響整個(gè)系統(tǒng)是否正常工作。 碼資源受限TD只有 16 個(gè)碼 , 遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于業(yè)務(wù)需求所需要的碼數(shù)量。 干擾問題上下行、 本小區(qū)、 鄰小區(qū)都可能存在干擾。120KM/H ，WCDMA ： 500Km/h.TD-SCDMA 、 WCDMA和 CDMA2000的區(qū)別移動(dòng)速度慢， TD ：TD-SCDMA(time-division synchronous code division multiple access):TD-SCDMA是由我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院提出，與德國(guó)西門子公司聯(lián)合開發(fā)。主要技術(shù)特點(diǎn): 同步碼分多址技術(shù)，智能天線技術(shù)和

17、軟件無線技術(shù)。它采用TDD雙工模式，載波帶寬為是一種優(yōu)越的雙工模式，因?yàn)樵诘谌苿?dòng)通信中，需要大約400mhz的頻譜資源，在3ghz以下是很難實(shí)現(xiàn)的。而TDD 則能使用各種頻率資源，不需要成對(duì)的頻率，能節(jié)省未來緊張的頻率資源，而且設(shè)備成本相對(duì)比較低，比FDD系統(tǒng)低20%-50%，特別對(duì)上下行不對(duì)稱，不同傳輸速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來說TDD更能顯示出其優(yōu)越性。也許這也是它能成為三種標(biāo)準(zhǔn)之一的重要原因。另外，TD-SCDMA獨(dú)特的智能天線技術(shù)，能大大提高系統(tǒng)的容量，特別對(duì)CDMA系統(tǒng)的容量能增加50%，而且降低了基站的發(fā)射功率，減少了干擾。TD-SCDMA軟件無線技術(shù)能利用軟件修改硬件，在設(shè)計(jì)、測(cè)試方面

18、非常方便，不同系統(tǒng)間的兼容性也易與實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然TD-SCDMA也存在一些缺陷，它在技術(shù)的成熟性方面比另外兩種技術(shù)要欠缺一等。因此，信息產(chǎn)業(yè)部也廣納合作伙伴一起完善它。另外它在抗衰落和終端用戶的移動(dòng)速度方面也有一定缺陷。WCDMA(wideband code division multiple access)：WCDMA源于歐洲和日本幾種技術(shù)的融合。WCDMA采用直擴(kuò)(MC)模式，載波帶寬為5mhz，數(shù)據(jù)傳送可達(dá)到每秒2mbit（室內(nèi)）及384kbps（移動(dòng)空間）。它采用MC FDD雙工模式，與GSM 網(wǎng)絡(luò)有良好的兼容性和互操作性。作為一項(xiàng)新技術(shù)，它在技術(shù)成熟性方面不及CDMA2000，但其優(yōu)勢(shì)在

19、于GSM的廣泛采用能為其升級(jí)帶來方便。因此，近段時(shí)間也倍受各大廠商的青睞。WCDMA采用最新的異步傳輸模式（ATM ）微信元傳輸協(xié)議，能夠允許在一條線路上傳送更多的語音呼叫，呼叫數(shù)由現(xiàn)在的30 個(gè)提高到300 個(gè)，在人口密集的地區(qū)線路將不在容易堵塞。另外， WCDMA還采用了自適應(yīng)天線和微小區(qū)技術(shù)，大大地提高了系統(tǒng)的容量。CDMA2000(codedivisionmultipleaccess2000):CDMA2000是由美國(guó)高通 （ qualcomm ）公 司提 出 。 它 采 用 多載 波（ DS ） 方 式 ， 載 波帶 寬為 1.25mhz . CDMA2000 共分為兩個(gè)階段 : 第

20、一階段將提供每秒 144kbit/s 的數(shù)據(jù)傳送率，而當(dāng)數(shù)據(jù)速度加快到每秒 2mbit/s 傳送時(shí)，便是第二階段。到時(shí)，和 WCDMA 一樣支持移動(dòng)多媒體服務(wù)，是 CDMA 發(fā)展 3G 的最終目標(biāo)。 CDMA2000 和 WCDMA 在原理上沒有本質(zhì)的區(qū)別， 都起源于 CDMA（ IS-95 ）系統(tǒng)技術(shù)。但 CDMA2000 做到了對(duì) CDMA （ IS-95 ）系統(tǒng)的完全兼容，為技術(shù)的延續(xù)性帶來了明顯的好處: 成熟性和可靠性比較有保障，同時(shí)也使 CDMA2000 成為從第二代向第三代移動(dòng)通信過渡最平滑的選擇。但是 CDMA2000 的多載傳輸方式比起 WCDMA 的直擴(kuò)模式相比，對(duì)頻率資源有

21、極大的浪費(fèi)，而且它所處的頻段與IMT-2000規(guī)定的頻段也產(chǎn)生了矛盾。TD-SCDMA 、 WCDMA 和 CDMA2000 三種主流通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)性能比較如圖 2-1WCDMATD-SCDMACDMA2000載頻間隔 /MHz51.61.25碼片速率 /(Mc/s)3 841.281.2288幀長(zhǎng) /ms1010（分為兩個(gè)子20幀）基站同步不需要需要需要，典型方法是GPS功率控制快速功控：上、下0200HZ反向： 800HZ行 1500Hz前向：慢速、快速功控下行發(fā)射分級(jí)支持支持支持頻率間切換支持，可用壓縮模支持，可用空閑時(shí)支持式進(jìn)行測(cè)量隙進(jìn)行測(cè)量檢測(cè)方式相干解調(diào)聯(lián)合檢測(cè)相干解調(diào)信道

22、估計(jì)公共導(dǎo)頻DwPCH、 UpPCH、中前向、反向?qū)ьl間碼編碼方式卷積碼卷積碼卷積碼Turbo 碼Turbo 碼Turbo 碼圖 2-1三種主流通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)性能比較第三部分未來移動(dòng)通信技術(shù)（4G）3.1技術(shù)發(fā)展移動(dòng)通信從產(chǎn)生到現(xiàn)在的時(shí)間并不長(zhǎng)，第一代移動(dòng)通信到第三代移動(dòng)通信，前后只用了20 多年的時(shí)間，其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的預(yù)料。隨著計(jì)算機(jī)軟件跟微電子技術(shù)的發(fā)展，在其基礎(chǔ)上，移動(dòng)通信設(shè)備在質(zhì)量上、使用方便和信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量上有了較以前很大的提高。隨著第三代移動(dòng)通信開始商用，大家不免會(huì)思考以后的通信會(huì)如何發(fā)展，即猜想著會(huì)不會(huì)誕生第四代移動(dòng)通信技術(shù)。這是必然會(huì)產(chǎn)生的?，F(xiàn)如今，從事通信類

23、開發(fā)與研究的專業(yè)人員已經(jīng)開始了超三代或第四代的移動(dòng)通信的研究與開發(fā)。大致思路有 2 種：一是對(duì)現(xiàn)有的 3G 標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)，二是研制全新的標(biāo)準(zhǔn)， 即 IMT-2000 的未來發(fā)展跟超 IMT-2000 的系統(tǒng)。IMT-2000地面無線接口的能力在 30Mb/s-50Mb/s ，而超 IMT-2000 系統(tǒng)可能基于新的無線接口技術(shù)，新的無線接入系統(tǒng)在高速移動(dòng)環(huán)境下可提供高達(dá)100Mb/s左右的峰值速率，在低移動(dòng)性的環(huán)境下可提供高達(dá)1Gb/S 左右的峰值速率。隨著社會(huì)的發(fā)展，商業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速多變化，人與人的及時(shí)溝通，人們的娛樂休閑已然成為通信研究的目標(biāo)。通過手機(jī)進(jìn)行視屏?xí)h、下載電影、運(yùn)行大型復(fù)雜的軟件

24、已不再是幻想。人們對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的需求，促使網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的不斷改進(jìn)。隨著手機(jī)越來越接近于一部小型電腦，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率將會(huì)出現(xiàn)更高的需求?？梢?，更高傳輸速率的超IMT-2000 系統(tǒng)，即第四代移動(dòng)通信技術(shù)必將成為日后研究的重點(diǎn)。3.2第四代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以O(shè)FDM 為核心技術(shù)。 OFDM技術(shù)實(shí)際上是多載波調(diào)制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子

25、信道可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號(hào)間干擾。而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。OFDM 技術(shù)之所以越來越受關(guān)注，是因?yàn)镺FDM有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：(1) 頻譜利用率高， 頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍。 OFDM 信號(hào)的相鄰子載波相互重疊，其頻譜利用率可以接近Nyquist 極限。(2) 抗衰落能力強(qiáng)。 OFDM 把用戶信息通過多個(gè)子載波傳輸， 這樣在每個(gè)子載波上的信號(hào)時(shí)間就相應(yīng)地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)很多倍，從而使OFDM對(duì)脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力更強(qiáng)。(3) 適合高速數(shù)據(jù)傳輸。 OFDM 自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制使不同的子載波可以按照信道情況和噪

26、聲背景的不同使用不同的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件好的時(shí)候，應(yīng)采用效率高的調(diào)制方式；而當(dāng)信道條件差的時(shí)候，則應(yīng)采用抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)制方式。再有， OFDM 加載算法的采用，使得系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上以高速率進(jìn)行傳送。因此，OFDM技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。(4) 抗碼間干擾 (ISI) 能力強(qiáng)。碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性干擾。造成碼間干擾的原因有很多，實(shí)際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會(huì)造成一定的碼間干擾。 OFDM 由于采用了循環(huán)前綴，故對(duì)抗碼間干擾的能力很強(qiáng)。多輸入多輸出技術(shù)智能天線采用空時(shí)多址（ SDMA ）的技

27、術(shù)，利用信號(hào)在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時(shí)隙、同碼道的信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，動(dòng)態(tài)改變信號(hào)的覆蓋區(qū)域，將主波束對(duì)準(zhǔn)用戶方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)方向，并能夠自動(dòng)跟蹤用戶和監(jiān)測(cè)環(huán)境變化，為每個(gè)用戶提供優(yōu)質(zhì)的上行鏈路和下行鏈路信號(hào)從而達(dá)到抑制干擾、準(zhǔn)確提取有效信號(hào)的目的。這種技術(shù)具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束等功能，被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前，智能天線的工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。全自適應(yīng)智能天線雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu)，但相對(duì)而言各種算法均存在所需數(shù)據(jù)量、計(jì)算量大、信道模型簡(jiǎn)單、收斂速度較慢，在某些情況下甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤收斂等缺點(diǎn)，實(shí)際信道條件下，當(dāng)干擾較多

28、、多徑嚴(yán)重，特別是信道快速時(shí)變時(shí)，很難對(duì)某一用戶進(jìn)行實(shí)際跟蹤。在基于預(yù)多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預(yù)先計(jì)算好的波束分割覆蓋，各組權(quán)值對(duì)應(yīng)的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會(huì)有一些重疊，接收時(shí)的主要任務(wù)是挑選一個(gè)作為工作模式，與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實(shí)現(xiàn)，是未來智能天線技術(shù)發(fā)展的方向。軟件無線電技術(shù)在 4G 系統(tǒng)中，若要實(shí)現(xiàn)“任何人在任何地點(diǎn)以任何形式接入網(wǎng)絡(luò)”的理想通信方式，則至少需要保證移動(dòng)終端能夠適合各種類型的空中接口，能夠在各類網(wǎng)絡(luò)環(huán)境間無縫漫游，并可以在不同類型的業(yè)務(wù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這就意味著在4G 系統(tǒng)中，軟件將會(huì)變得非常復(fù)雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技

29、術(shù)，軟件無線電是近幾年隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來的新技術(shù)，它以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ)，以數(shù)字信號(hào)處理為核心，以微電子技術(shù)為支持。軟件無線電概念一經(jīng)提出，就受到各方的極大關(guān)注，這不僅是因?yàn)檐浖o線電概念新技術(shù)先進(jìn)、發(fā)展?jié)摿Υ螅鼮橹匾氖撬鼭撛诘氖袌?chǎng)價(jià)值也是極具吸引力的。軟件無線電強(qiáng)調(diào)以開放性最簡(jiǎn)硬件為通用平臺(tái)，盡可能地用可升級(jí)、可重配置的不同應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)各種無線電功能的設(shè)計(jì)新思路。其中心思想是：構(gòu)造一個(gè)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，將工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等各種功能用軟件來完成，并使寬帶A/D和 D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，以研制出具有高度靈活性

30、、開放性的新一代無線通信系統(tǒng)。在4G 眾多關(guān)鍵技術(shù)中，軟件無線電技術(shù)是通向未來4G 的橋梁。由于各種技術(shù)的交迭有利于減少開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，所以未來4G 技術(shù)需要適應(yīng)不同種類的產(chǎn)品要求，而軟件無線電技術(shù)則是適應(yīng)產(chǎn)品多樣性的基礎(chǔ)，它不僅能減少開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，還更易于開發(fā)系列型產(chǎn)品。此外，它還減少了硅芯片的容量，從而降低了運(yùn)算器件的價(jià)格，其開放的結(jié)構(gòu)也會(huì)允許多方運(yùn)營(yíng)的介入。移動(dòng)通信的發(fā)展進(jìn)程可用下圖來概括。如圖3-1圖 3-1移動(dòng)通信的發(fā)展進(jìn)程3.3未來的移動(dòng)通信目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家都正在積極進(jìn)行4G技術(shù)規(guī)格的研究制定，以期在全球 4G 規(guī)格制定中享有發(fā)言權(quán)。4G 的各項(xiàng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)將由國(guó)際電信聯(lián)盟（ ITU ）電信標(biāo)準(zhǔn)局決定。新一代無線通信技術(shù)在美國(guó)及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入密集的研發(fā)和市場(chǎng)化階段。新的研究包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶切換和漫游等移動(dòng)環(huán)境下的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，從而實(shí)現(xiàn)用戶的大范圍移動(dòng)，這種技術(shù)路線是當(dāng)前國(guó)際上設(shè)計(jì)