无线通信的发展历程.pdf

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1、 无线通信系统的发展历程与趋势 现代无线通信系统中最重要的两项基础是多址接入Multiple Access和双工Multiplexing.从 1G 到 4G 的无线通信系统演进史基本上就是在这两项技术上进行不断改进.多址接入技术为不同的用户同时接入无线通信网提供了可能性.给出了三种最典型的多址接入技术：FDMA、TDMA 和 CDMA 的比较.双工技术为用户同时接收和发送数据提供了可能性.两种最典型的双工技术：FDD 模式和 TDD 模式.中国无线通信科技发展史和未来走向 X 文 当今,全球无线通信产业的两个突出特点体现在：一是公众移动通信保持增长态势,一些国家和地区增势强劲,但存在发展不均衡

2、的现象；二是宽带无线通信技术热点不断,研究和应用十分活跃.1 无线通信技术的发展历程 随着国民经济和社会发展的信息化,人们要通信息化开创新的工作方式、管理方式、商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以与消费与生活方式.无线通信也从固定方式发展为移动方式,移动通信发展至今大约经历了五个阶段：第一阶段为20年代初至50年代初,主要用于舰船与军有,采用短波频与电子管技术,至该阶段末期才出现150MHZ VHF 单工汽车公用移动 系统 MTS.2/6 第二阶段为50年代到60年代,此时频段扩展至 UHF450MHZ,器件技术已向半导体过渡,大都为移动环境中的专用系统,并解决了移动

3、 与公用 网的接续问题.第三阶段为70年代初至80年代初频段扩展至800MHZ,美国 Bell 研究所提出了蜂窝系统概念并于70年代末进行了 AMPS 试验.第四阶段为80年代初至90年代中,为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段,并逐步向个人通信业务方向迈进；此时出现了 D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS 等各类系统与业务运行.第五阶段为90年代中至今,随着数据通信与多媒体业务需求的发展,适应移动数据、移动计算与移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起,其全球标准化与相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进,包

4、括从第二代至第三代移动通信的平滑过渡问题在内.2 第一代无线通信系统 采用频分多址Frequency Division Multiple Access技术组建的模拟蜂窝网也被称为第一代First Generation,下称 1G无线通信系统.这些系统中,话务是主要的通信方式.由于采用模拟调制,这些系统容易被第三方窃听.1G 的主要蜂窝系统包括 AMPS、NMT、Hicap、CDPD、Mobitex、DataTac、TACS 和 ETACS.所有 1G 系统都有两类逻辑信道：业务信道和控制信道.业务信道.3/6 传输模拟 FM ,同时还传输必要的模拟信令.控制信道分为下行的寻呼信道和上行的接入信

5、道,均传输数字信令.频分多址接入技术 FDMA 技术是 1G 系统广泛采用的多址接入技术,每个用户被分配了一个独一无二的频带或信道.这些信道按需分配,且不能被其他用户共享.3 第二代无线通信系统 从 2G 开始,无线通信步入了纯数字时代.2G 的另一个显著特点是,所有的标准都以商业利益为宗旨.目前,世界上大多数运营中的无线通信系统都是 2G 系统,其中 60%的市场被欧洲标准占据.2G 标准包括GSM、iDEN、USDCD-AMPS、IS-95、PDC、CSD、PHS、GPRS、HSCSD 和 WiDEN.第一代 AMPS 系统并不能满足当今大城市的通信容量需求.3.2 时分多址接入技术 TD

6、MA 是 2G 系统中的几个应用最广泛的系统,包括 USDC 和GSM,所采用的多址接入技术.3.3 2.5G 和 2.75G 无线通信系统简介 2.5G 或 2.75G 系统是指在 2G 系统的基础上,提供 GPRS 或 EDGE业务的系统.将现有GSM网络改造为能提供GPRS业务的网络需要增加两个主要单元：SGSNGPRS 服务支持节点和 GGSNGPRS 网关支持节点.4/6 4 第三代无线通信系统 为了满足不断增长的网络容量需求,数据速率亟待提高到能提供高速数据传输和多媒体应用的水平上来,于是 3G 标准出现了.3G 系统基本上是 2G 的线性扩展,它们基于两种不同的骨干架构,一种基于

7、电路交换,另一种则基于包交换.4.2 码分多址接入技术 码分多址Code Division Multiple Access技术实际上是扩频多址Spread Spectrum Multiple Access的一种,广泛应用于 3G 系统中.不过,美国的 IS-95 这个 2G 系统中就已经率先采用了 CDMA.5 第四代和未来的无线通信系统 5.1 第四代无线通信系统简介 采用了正交频分复用技术和多天线等新技术的系统则被称为后3GPost 3G、超 3GBeyond 3G 或 Super 3G,或 4G 系统.这类系统中的典型是基于 UMTS 的 HSOPAHigh Speed OFDM Pac

8、ket Access,它是由 3GPP 的 LTELong Term Evolution提供的升级方案.4G 系统将采用 OFDM,相比 3G 系统,4G 系统的优势是明显的.以HSOPA 为例,它支持从 1.25MHz 到 20MHz 的灵活带宽 X 围,而W-CDMA 要求 5MHz 的强制信道间隔.其传输速度的峰值可以达到100Mbps 下行、50Mbps 上行.其网络延迟也将大大减少.5.3 5G 技术成为移动通信领域新一轮的竞争焦点.5/6 我国战略高技术抢占了国际竞争制高点.下一步将加大对代表国际发展方向的战略高技术研发的支持力度,加快培育战略性新兴产业生长点.今年将加强战略高技术

9、研发部署,重点突破第五代移动通信、超级计算机、北斗系统、智能电网、3D 打印、智能机器人重点领域的核心关键技术,占领未来发展的战略制高点.无处不在的网络,让我们的生活变得轻松自在,可经常泡在网上的人们还是有些遗憾.想购的美味看着诱人,可闻不到香味,款式新颖的服装,无法感知她的质地.而5G技术就会在这些方面进行突破,让人们体验到更真实的虚拟世界.当4G技术才刚刚开始进行产业化阶段之时,如今,一批专家学者已开始探讨5G 技术的未来.4G 主要解决了视频技术问题,那么,5G 就要在更真实的虚拟体验中有所突破,从功能上,5G 应该具有超高的频谱利用率和超低的功耗.5G将与其他无线移动通信技术密切结合,

10、构成新一代无所不在的移动信息网络,满足未来10年移动互联网流量增加1000倍的发展需求.目前,5G 已经成为全球移动通信领域新一轮技术的竞争焦点.欧盟于20#启动了面向5G 的 METIS 研究计划,日本、韩国、英国也相继立项支持5G 的研究与开发工作.从宽带无线接入技术来看,全球该领域发展十分火热.该领域的发展呈现出向高带宽快速跃进、覆盖 X 围逐步扩 X 的趋势.未来,该领域还可能出现更强大的新技术,从另一个角度对整个无线通信产业起到.6/6 推进作用.但从近期来看,我们对宽带无线接入技术发展应该有一个理性的态度和科学的把握.目前的宽带无线接入技术主要集中在固定环境下的高速接入,其移动性和

11、话音支持能力无法和公众移动通信网络抗衡.在未来的移动通信中,用户将可以在任何地点、任何时间以任何方式接入网络；移动终端的类型不再限于手机,且用户可以自由地选择业务、应用和网络,还可实现非常先进的移动电子商务.最后,系统和业务的可扩展性也将大大提高.从技术层面上看,未来移动通信中的关键技术包括：智能天线、空时编码Space Time Coding、多输入多输出Multiple-Input and Multiple-Output和软件无线电.我国在经历了2G 跟随,3G 突破,TD-LTE 引领发展之后,已经开始积极布局5G系统技术的研发工作.启动了国家863计划第五代移动通信系统研究开发一期重大项目,前瞻性地部署了5G 前沿技术研究.这次峰会后形成的未来移动通信论坛,将成为一个5G 国际合作与交流平台,将组织开展我国与欧洲、北美和东亚之间的国际合作与交流,向国际上推介我国5G 研发成果,进一步提升我国5G 国际影响力.