第3代和第4代移動通信技術

2019-11-03 09:26:55

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供稿：網友

楊林　　移動通信的發展日新月異。據統計，截止到2001年底，全球移動用戶達95億；我國移動電話用戶數達145億戶，新增5955萬戶，普及率達11％，且以每月500萬戶的速度增長。移動通信業已成為最具發展潛力和市場機會的行業，移動通信發展到今天，走的是一條典型的技術創新之路。

一、第三代移動通信系統(多媒體式)

　　第三代移動通信(3G)的概念于1985年正式提出。但真正付諸實施，則是隨著近年來互聯網業務的蓬勃發展，人們迫切地期望在移動的環境下，能方便地實現互聯網的寬帶接入和高速數據傳輸。因此，3G逐漸成為人們關注的焦點，終于閃亮登場。

　　——3G的目標

　　(1)全球化：全球性的系統，在設計上具有高度的通用性，能提供全球漫游。

　　(2)多媒體化：提供高質量的多媒體(如話音、可變速率數據、活動視頻、高清晰度圖像等)傳輸，實現多種信息一體化。

　　(3)綜合化：能把現存的尋呼、無繩、蜂窩、衛星移動等移動通信系統綜合在一起，以提供多種服務。

　　(4)智能化：主要表現在優化網絡結構方面(引入智能網概念)和收發信機的軟件無線電化。

　　(5)個人化：用戶可用惟一的個人電信號碼(PTN)在任何終端上獲取所需要的電信業務，超越傳統的終端移動性，真正實現個人化移動通信。

　　——3G的主要特性

　　(1)有多頻 /多模通用的手機，可以提供全球無縫覆蓋和漫游。

　　(2)提供遠比2G先進的話音和數據業務，包括分組數據和寬帶多媒體業務。如高速互聯網訪問、交互式游戲、遠程教育等。

　　(3)高速無線數據傳輸：高速移動(如乘車)時的數據速率要達到144Kbps，慢速移動(如步行)時速率達到384Kbps，室內靜止環境下達到2Mbps。

　　(4)適應多種業務環境：蜂窩(宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩)、無繩、衛星移動、PSTN、數據網、ip等。

　　(5)具有單一個人通信號碼，按需分配帶寬，頻譜利用率高，容量大。

　　(6)網絡結構能適用無線、有線多種業務要求，系統初始配置能充分利用2G設備，隨后可平滑升級。

　　——3G的關鍵技術

　　3G的關鍵技術都屬于重要的創新。主要有：

　　(1)多載波調制：在信號調制方面，系統可采用自適應多進制調制方法。

　　(2)多址技術：3G主要采用CDMA，具有頻率規劃簡單、頻譜利用率高、軟切換、軟容量等優點。

　　(3)軟件無線電：利用現代數字信號處理技術、微電子及軟件技術，基于同樣的硬件平臺，通過加載不同的軟件，獲得不同的業務特性，有利于系統升級、網絡平滑過渡、多頻多模的運行。

　　(4)智能天線：通過基帶數字信號處理器，為每個信道提供一條賦形天線的發射波束，并始終跟蹤用戶，這樣可以降低發射功率，減少干擾，增加系統容量，同時波束賦形可以克服多徑傳播問題。

　　(5)異步轉移模式(ATM)：其原理是把話音、數據、圖像等業務信息分解成信元，通過網絡傳到目的地，可以動態地向移動用戶分配帶寬。能提供從無線網到固定網端到端的寬帶連接，便于與固定寬帶網的融合。

　　(6)智能網：3G從概念上可以分為終端、無線接入網、骨干傳輸網、應用業務等4部分。智能網技術能使呼叫處理與業務種類無關，且能在網上開發新業務，便于修改業務特性。

　　——2G到3G升級的過渡

　　由于3G與2G差異過大，建置3G系統所需花費十分驚人，人們又發展出2.5G或2.7G等過渡系統。在升級規劃上，兩大移動通信系統——GSM與cdmaOne，皆已完成完整的升級路徑。

　　(1)GSM升級路線為：GSM→GPRS→EDGE→W－CDMA。

　　(2)Qualcomm早已準備好cdmaOne的升級路線：IS－95A→IS－95B→cdma2000－1X(IS－95C) →cdma2000－3X。IS－95C數據傳輸速度最高可達144Kbps，平均速率為70K～80Kbps。雖有人將其稱為3G，但嚴格來說，應為2.5G。同為2.5G，相比而言，IS－95C技術較GPRS要成熟。

　　(3)被稱為2.5G的GPRS，建置較為容易，全球大部分的GSM皆選擇其作為升級至3G的過渡系統。GPRS具有5大獨特優勢。一是永遠在線：用戶隨時可與網絡保持鏈接。二是快速登錄：GPRS手機一打開，就已與GPRS網絡建立了鏈接。三是高速傳輸：GPRS手機采用先進的分組交換方式，數據傳輸理論值可達171.2Kbps，平均速率達20K～40Kbps。四是按量收費：即按照用戶收發數據包的數量來收取費用。五是自由切換：GPRS手機用戶可以一邊打電話，一邊上網沖浪。目前全球已有50多個GPRS網絡投入了商業運行。

　　(4)EDGE也是以GSM為基礎采用分組交換來傳輸數據的無線傳輸技術，可作為GPRS的升級方案。通過調變技術，EDGE可將數據傳輸速度再提高到384Kbps，已達W－CDMA的初期水準，故被稱為2.7G，以和2.5G的GPRS有所區別。EDGE提供接近3G的傳輸速度，卻使用GSM的頻譜，這一點可讓想提升速度又暫時無法取得3G頻段的企業，選擇EDGE作為3G的替代方案。

　　(5)2.5G、2.7G、3G與2G最大的差別，除了無線數據傳輸速度外，資料交換方式也有不同。2G采用電路交換，2.5G采用分組交換。前者用戶常會處于“閑置”狀態，形成資源浪費；后者則把資料分成一個個“封包”，再將這些封包獨立傳送。

二、第四代移動通信系統(4G)

　　可是3G還是有其局限性：由于受到多用戶干擾，CDMA難以達到很高的通信速率。由于空中接口標準對核心網的限制，3G所能提供服務速率的動態范圍不大，不能滿足各種業務類型要求；分配給3G的頻率資源已經趨于飽和。因此，4G應當具備以下幾種特征：

　　1.完全集中的服務：個人通信、信息系統、廣播和娛樂等各項業務將結合成整體，服務和應用將更加廣泛、安全、方便和個性化。

　　2.無所不在的移動接入：人們可以隨時隨地通過移動接入的方式獲取話音、高速信息系統、廣播和娛樂等業務。

　　3.各式各樣的用戶設備：接入終端設備多樣化，設備與人之間的交流除了聽、說、看外，還會有其他途徑。

　　4.自治的網絡結構：可以自動管理、動態改變自己的結構，以滿足系統變化和發展的要求，具備高度的智能化特征。

　　4G的研發已在多個跨國公司間展開。據悉，NTT DoCoMo在2002年下半年開始進行4G無線服務測試，并在2010年推出4G商用服務。其4G會比其現有的3G服務快260倍，提供20Mbps的上行鏈路和100Mbps的下行鏈路速率，能直接向無線設備提供高清晰度電視服務。

三、移動通信技術發展趨勢

　　1.移動通信設備正朝著數字化、寬帶化、小型化的方向發展。

　　2.移動通信網絡正朝著綜合化、智能化、全球化、個人化方向發展。

　　3.移動通信技術正朝著高、精、尖方向發展，分工和合作愈顯緊密和復雜。

　　4.移動通信方式正朝著細分化、個性化方向發展，受新技術的影響越來越大，特別是與互聯網的融合成為主流趨勢。

　　參考文獻

1 孫青卉.移動通信技術.機械工業出版社

2 曹淑敏.第三代移動通信的發展現狀及分析.電信網技術，2001(4)

摘自　北極星電技術網

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