移動通信論文：移動通信的進展思索
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本文作者：周勇 單位：茂名職業技術學院
第二代移動通信技術多以CDMA和GSM兩種制式為代表，在我國主要以GSM制式為主。2G的傳輸速率每秒可達到9.6kB～28.8kB，與第一代移動通信相比，第二代移動通信系統保密性強，頻譜使用率高。此外，還能夠提供更多的業務，還能夠實現異地漫游。但由于國際制式的不完全統一，2G所具有的異地漫游，只能局限于統一制式的活動區域內。盡管第二代移動通信的傳輸帶寬得到了增加，但是對于多媒體業務等高速率業務的實現，第二代移動通信的數據應用仍存在一定的局限性。
當前移動通信技術的發展現狀
（一）第三代移動通信技術
第三代移動通信技術，簡稱3G，最主要的特點是以智能信號處理技術為功能模板，能夠提供各種寬帶信息業務，如電視圖像、慢速圖像及高速數據，兼具多媒體數據通信、高質量話音的支持功能，其傳輸速率每秒可達到384kB，在某些局域網內速度可達2M。同時在多種用戶環境下均可適用，如室內、室外、快速移動和衛星環境等，可與多種移動通信系統相互融合，如衛星移動通信、無繩電話等。第三代移動通信系統共有CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA三大通信標準，其中中國電信以CDMA2000為主，中國聯通以WCDMA為主，中國移動以TD-SCDMA為主。由于存在制式相互兼容的問題，目前尚未真正實現全球通信。盡管3G頻譜得到了顯著的增大，但是其頻譜利用率仍相對較低，無法對寶貴的頻譜資源進行充分地開發利用。另外，3G單載波最大僅支持2Mbps的業務，其支持的速率仍有待提高，因此，第三代移動通信技術仍無法滿足移動通信發展的需要，尋求一種新的適應移動通信需求的技術成為必要。
3G目前應用現狀主要體現在：手機多媒體業務。用戶可以在任何時間任何地點地觀看自己喜愛的電視節目，球隊比賽以及下載精華短片加以欣賞，同時可以自由進行歌曲點播；可視電話。真正地做到了聲影并茂，用戶在接聽電話的同時不僅能夠聽到對方的聲音，更能看到對方的場景；定位服務。具有GPS定位服務功能，能夠為用戶提供大量的周邊環境的地圖信息、食宿信息及交通信息等。
（二）第四代移動通信技術
第四代移動通信系統，簡稱為4G。4G有兩個主要目的：一是達到無線通信全球覆蓋的目的；二是達到高質量的無線業務的目的。目前正在不斷開發探索中的第四代移動通信技術，具有以下基本特征：
第一，通信速度更快。第四代移動通信技術的無線傳輸速率每秒可達10M～20M，最高速度可達100M。
第二，網絡頻譜更大。要使4G通信的傳輸速率達到100Mbps，通信運營商必須在3G的基礎上對其進行大量的改造才能實現其目標。據專家估計，一個4G信道占有的頻譜大約為100MHz，這相當于WCDMA3G網絡的20倍。
第三，智能性更高。第四代移動通信的終端設備設計和操作均具有很高的智能化，而且4G手機能夠將一些難以想象的功能加以實現。
第四，兼容性更高。要想讓人們盡快地接受4G通信，必須確保更多的通信用戶在投資最少的情況下能夠由3G通信過渡到4G通信。因此，從這個意義上講，第四代移動通信技術必須具有3G通信平穩過渡到4G通信、全球無覆蓋漫游、多種網絡互聯、終端多元化、接口開放等多種特點。
現代移動通信技術的發展趨勢
（一）自適應可變速率調制技術
自適應編碼調制技術能夠在確保傳輸質量的基礎上，根據傳播條件的不同有效地調整傳輸速率，并能夠將所用頻譜的效率發揮到最佳。可變速率調制技術主要有兩種：一是可變速率正交振幅調制，簡稱VRQAM。它主要是一種振幅和相位相互聯合而成的鍵控技術。電平數越少，每碼元攜帶的信息比特數便越少，反之電平數越多，其每碼元攜帶的信息比特數便越多。二是可變擴頻增益碼分多址，簡稱VSGCDMA。它主要通過改變發射功率與擴頻增益來傳輸不同的業務速率。在將高速業務加以傳輸的過程中必須在保證傳輸質量的前提下，才能降低擴頻增益，此時可適當地將發射功率加以提高；而在將低速業務加以傳輸時必須在保證傳輸質量的前提下，將擴頻增益適當的增大，同時相應的降低發射功率，以免出現多址干擾。
（二）高速下行分組接入技術
高速下行分組接入技術主要由MIMO、H-ARQ技術組成，能夠將下行速率提高到8Mbps-20Mbps，其中MIMO技術不僅能使移動通信系統的容量得以擴充，而且能夠將數據傳輸速率提高到14.4Mbps-21.6Mbps，但是MIMO技術會增加移動臺和基站的復雜程度。據研究，配有4付天線的移動臺的復雜度相當于單個天線的2倍，因此為了使MIMO的信道空間得到充分地利用，作為空時處理方案的BLAST技術便應運而生。BLAST技術主要通過多徑提供的空間并行性將比特率大幅度的提高。但是BLAST系統通常僅在信道極窄的情況下才能適用，但是若接收端采用MIMO-DFE技術，則在頻率選擇性信道等更一般的情況下也可以采用BLAST技術。
（三）智能天線陣列技術
智能天線主要由多組獨立完整的天線組成的天線陣列系統，能夠將收發信機的多個輸入與多個輸出巧妙地結合起來，并提供一個綜合的時空信號。與單個天線相比，智能天線能夠對波束的方向進行動態的調整，從而能夠跟蹤信號變化，以減小旁瓣干擾，使每個用戶能夠得到最大的主瓣。這樣既能夠使系統容量得以增加，SINR得到有效的改善，又能夠使小區的最大覆蓋范圍得到擴充，移動臺的發射功率得到降低。
（四）軟件無線電技術
軟件無線電是指研制出一個完全可編程的硬件平臺和軟件編程程序，將所有的應用通過這一平臺中的軟件編程程序得以實現。也就是說，即使是不同系統的基站和移動終端也能夠通過相同硬件平臺上的不同軟件而得以實現。軟件無線電技術能夠有效地促進各種移動臺及各移動通信設備之間的無縫集成，同時能夠使移動通信系統的建設成本大大降低。同時將使移動通信的網絡結構有所改變，并加速無線網與有線網的相互融合，實現多種網絡互聯，增強網絡的靈活性。
（五）IP技術
未來的移動通信網絡將會有一個十分完整的IP系統，不僅能夠使核心網得以IP化，更能使無線接入部分得以IP化。核心網的IP化主要考慮的是原有核心網的改動程度、改動后和兼容性及改動成本。而無線接入部分的IP化能夠確保IP技術的協調性，促進基于IP包的統計復用技術的實現，同時能夠大大降低傳輸成本，使全帶寬利用度得以實現，真正促進語音和業務數據融合的實現。
（六）多用戶檢測技術
多用戶檢測技術主要是一種檢測系統中多個平行傳送信號的高效檢測程序。多用戶檢測技術的出發點是將所有用戶的信號看成有用信號，而非干擾信號，通過消除用戶受到的多址干擾信號，進而促進頻譜效率的提高以及容量的增加。
