通信發(fā)展史論文范文

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第1篇

隨著中國(guó)電信基礎(chǔ)設(shè)施繼續(xù)升級(jí)，工業(yè)總產(chǎn)值的持續(xù)增長(zhǎng)和走向全球的生產(chǎn)力水平，中國(guó)國(guó)內(nèi)ICT產(chǎn)業(yè)將在未來五年的強(qiáng)大。任何一家公司都不能忽視中國(guó)。其巨大的經(jīng)濟(jì)進(jìn)步和它擁有的世界上的影響，幾乎使每一個(gè)IT供應(yīng)商必須有一個(gè)中國(guó)的戰(zhàn)略。然而，盡管許多IT產(chǎn)品在中國(guó)的消費(fèi)額度在全世界名列前茅，但是在企業(yè)的IT市場(chǎng)方面卻是一個(gè)不同的故事。在外部有一種警告說“中國(guó)的IT市場(chǎng)可能比你的想象要小的多”。軟件先進(jìn)程度越高，就越難在中國(guó)銷售。幾乎沒有任何組織使用先進(jìn)的商業(yè)智能工具或知識(shí)管理系統(tǒng)。對(duì)于許多擁有先進(jìn)的軟件或IT服務(wù)的供應(yīng)商，中國(guó)目前只是一個(gè)潛在市場(chǎng)。

信息和通信技術(shù)的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

有一個(gè)問題是必須研究的，那就是中國(guó)是否真正朝著實(shí)現(xiàn)全球ICT超級(jí)大國(guó)的地位前進(jìn)，或者中國(guó)在外部的沖擊下信息和通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)支離破碎，只擁有有限的全球市場(chǎng)滲透能力。據(jù)有關(guān)資料顯示，中國(guó)在整個(gè)企業(yè)的IT支出方面是亞太地區(qū)（日本除外）最大的市場(chǎng)。中國(guó)IT企業(yè)五年復(fù)合年均增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)6.2％，在2009年達(dá)到850億美元。中國(guó)正在尋求成為全球ICT超級(jí)大國(guó)。根據(jù)普查，中國(guó)擁有超過1.2億廣播聽眾和12億電視觀眾。擁有廣播電臺(tái)1913座（市級(jí)廣播電臺(tái)282座），電視臺(tái)314座。全國(guó)最大的電視臺(tái)-中央電視臺(tái)，擁有14個(gè)頻道，包括英語和國(guó)際頻道。這些渠道的收入估計(jì)在100億美元。使用寬帶，媒體和娛樂供應(yīng)商在中國(guó)的機(jī)會(huì)是驚人的。中國(guó)正在迅速進(jìn)行全數(shù)字化的過渡和技術(shù)檢修，以支持?jǐn)?shù)字內(nèi)容分發(fā)。截至2006年底，已完成國(guó)家數(shù)字地面廣播標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家廣電總局計(jì)劃將所有的電視廣播轉(zhuǎn)向數(shù)字化，并預(yù)計(jì)到2015年停止模擬傳輸。在制定和實(shí)施中國(guó)的ICT產(chǎn)業(yè)政策方面，教育、研究機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)政府部門正在發(fā)揮關(guān)鍵作用。中國(guó)必須繼續(xù)深化改革方案，在轉(zhuǎn)化、研發(fā)方面，培養(yǎng)和獎(jiǎng)勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)優(yōu)以及國(guó)際合作。隨著政府政策的正確組合，繼續(xù)在研發(fā)和教育的高層次的投資和卓越的管理，中國(guó)有望在10年內(nèi)成為全球信息和通信技術(shù)強(qiáng)國(guó)。

電信和IT服務(wù)

中國(guó)許多公司根據(jù)其在中國(guó)市場(chǎng)的實(shí)力，在第二次浪潮中試圖建立和擴(kuò)大其國(guó)際影響力。一批新興的中國(guó)電信供應(yīng)商有良好的品牌聲譽(yù)和客戶，并具有同樣的優(yōu)勢(shì)，他們可以使用廉價(jià)的勞動(dòng)力和生產(chǎn)資源，同時(shí)他們也享有同樣的快速增長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，他們有機(jī)會(huì)來維持收入和積累經(jīng)驗(yàn)。譬如華為，中興通訊，他們已經(jīng)獲得了在全球電信市場(chǎng)的立足點(diǎn)。雖然中國(guó)的ADSL服務(wù)，仍然有一段路要走，但在其發(fā)展的過程中存在大量的商業(yè)機(jī)會(huì)。目前中國(guó)在這個(gè)方面已經(jīng)取得很大的進(jìn)步，在寬帶接入領(lǐng)域獲得了價(jià)格低，存取速度快的優(yōu)勢(shì)。跨國(guó)公司正在以相當(dāng)快的速度擴(kuò)大在中國(guó)的運(yùn)作，正因?yàn)槿绱耍麄冊(cè)谥袊?guó)的聯(lián)網(wǎng)要求也日新月異。在過去，中國(guó)得到可靠的國(guó)際連接就足夠了。但在未來，隨著各種公司業(yè)務(wù)在中國(guó)廣泛推開，在小城市和偏遠(yuǎn)地區(qū)的國(guó)內(nèi)連接的需求將變得更加重要。在業(yè)務(wù)流程的增長(zhǎng)及IT服務(wù)方面，中國(guó)是一個(gè)新興市場(chǎng)，并在這一領(lǐng)域擁有兩個(gè)重要方面：第一中國(guó)擁有一個(gè)大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，以新的企業(yè)業(yè)務(wù)流程的買家和IT服務(wù)的大集團(tuán)為代表，第二中國(guó)以低成本勞動(dòng)力作為全球采購戰(zhàn)略的一個(gè)組成部分。強(qiáng)調(diào)中國(guó)在業(yè)務(wù)流程和IT服務(wù)方面的巨大市場(chǎng)潛力，是它提供了很多選擇，譬如IT服務(wù)，給IT服務(wù)提供商提供了新的市場(chǎng)。

第2篇

關(guān)鍵詞：第四代移動(dòng)通信（4G）；正交頻分復(fù)用；多模式終端

一、引言

移動(dòng)通信是指移動(dòng)用戶之間，或移動(dòng)用戶與固定用戶之間的通信。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體、集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信得到了迅速的發(fā)展。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和對(duì)性能要求的提高，促使移動(dòng)通信在技術(shù)上和理論上向更高水平發(fā)展。20世紀(jì)80年代以來，移動(dòng)通信已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)中不可缺少并發(fā)展最快的通信方式之一。

回顧移動(dòng)通信的發(fā)展歷程，移動(dòng)通信的發(fā)展大致經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段：第一代移動(dòng)通信技術(shù)主要指蜂窩式模擬移動(dòng)通信，技術(shù)特征是蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)克服了大區(qū)制容量低、活動(dòng)范圍受限的問題。第二代移動(dòng)通信是蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信，使蜂窩系統(tǒng)具有數(shù)字傳輸所能提供的綜合業(yè)務(wù)等種種優(yōu)點(diǎn)。第三代移動(dòng)通信的主要特征是除了能提供第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)所擁有的各種優(yōu)點(diǎn)，克服了其缺點(diǎn)外，還能夠提供寬帶多媒體業(yè)務(wù)，能提供高質(zhì)量的視頻寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，并能實(shí)現(xiàn)全球漫游。現(xiàn)在用的大多是第二代技術(shù)，第三代技術(shù)還不太成功，但已有了第四代技術(shù)的設(shè)想。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G）標(biāo)準(zhǔn)比第三代具有更多的功能。

二、4G移動(dòng)通信簡(jiǎn)介

第四代移動(dòng)通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對(duì)稱的超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網(wǎng)、移動(dòng)寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)。第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)比第三代標(biāo)準(zhǔn)擁有更多的功能。第四代移動(dòng)通信可以在不同的固定、無線平臺(tái)和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無線服務(wù)，可以在任何地方用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)（包括衛(wèi)星通信和平流層通信），能夠提供定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。此外，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)是集成多功能的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，是寬帶接入IP系統(tǒng)。目前正在開發(fā)和研制中的4G通信將具有以下特征：

（一）通信速度更快

由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動(dòng)裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。專家預(yù)估，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的速度可達(dá)到10-20Mbit/s，最高可以達(dá)到100Mbit/s。

（二）網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬

要想使4G通信達(dá)到100Mbit/s的傳輸速度，通信運(yùn)營(yíng)商必須在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行大幅度的改造，以便使4G網(wǎng)絡(luò)在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬高出許多。據(jù)研究，每個(gè)4G信道將占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。

（三）多種業(yè)務(wù)的完整融合

個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、廣播、娛樂等業(yè)務(wù)無縫連接為一個(gè)整體，滿足用戶的各種需求。4G應(yīng)能集成不同模式的無線通信——從無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、蜂窩信號(hào)、廣播電視到衛(wèi)星通信，移動(dòng)用戶可以自由地從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。各種業(yè)務(wù)應(yīng)用、各種系統(tǒng)平臺(tái)間的互聯(lián)更便捷、安全，面向不同用戶要求，更富有個(gè)性化。而且4G手機(jī)從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端。

（四）智能性能更高

第四代移動(dòng)通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)在4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化，更重要的是4G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)許多難以想象的功能。例如，4G手機(jī)將能根據(jù)環(huán)境、時(shí)間以及其他因素來適時(shí)提醒手機(jī)的主人。

（五）兼容性能更平滑

要使4G通信盡快地被人們接受，還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此，從這個(gè)角度來看，4G通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備全球漫游、接口開放、能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化以及能從2G、3G平穩(wěn)過渡等特點(diǎn)。

（六）實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信

4G通信提供的無線多媒體通信服務(wù)將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等，大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此4G也稱為“多媒體移動(dòng)通信”。

（七）通信費(fèi)用更加便宜

由于4G通信不僅解決了與3G的兼容性問題，讓更多的現(xiàn)有通信用戶能輕易地升級(jí)到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端通信技術(shù)，因此，相對(duì)其他技術(shù)來說，4G通信部署起來就容易、迅速得多。同時(shí)在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，通信運(yùn)營(yíng)商們將考慮直接在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運(yùn)營(yíng)成本。

三、4G移動(dòng)通信的接入系統(tǒng)

4G移動(dòng)通信接入系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是，智能化多模式終端（multi-modeterminal）基于公共平臺(tái)，通過各種接技術(shù)，在各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（平臺(tái)）之間實(shí)現(xiàn)無縫連接和協(xié)作。在4G移動(dòng)通信中，各種專門的接入系統(tǒng)都基于一個(gè)公共平臺(tái)，相互協(xié)作，以最優(yōu)化的方式工作，來滿足不同用戶的通信需求。當(dāng)多模式終端接入系統(tǒng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)自適應(yīng)分配頻帶、給出最優(yōu)化路由，以達(dá)到最佳通信效果。目前，4G移動(dòng)通信的主要接入技術(shù)有：無線蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（例如2G、3G）；無繩系統(tǒng)（如DECT）；短距離連接系統(tǒng)（如藍(lán)牙）；WLAN系統(tǒng)；固定無線接入系統(tǒng)；衛(wèi)星系統(tǒng)；平流層通信（STS）；廣播電視接入系統(tǒng)（如DAB、DVB-T、CATV）。隨著技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求變化，新的接入技術(shù)將不斷出現(xiàn)。

不同類型的接入技術(shù)針對(duì)不同業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)，因此，我們根據(jù)接入技術(shù)的適用領(lǐng)域、移動(dòng)小區(qū)半徑和工作環(huán)境，對(duì)接入技術(shù)進(jìn)行分層。

分配層：主要由平流層通信、衛(wèi)星通信和廣播電視通信組成，服務(wù)范圍覆蓋面積大。

蜂窩層：主要由2G、3G通信系統(tǒng)組成，服務(wù)范圍覆蓋面積較大。

熱點(diǎn)小區(qū)層：主要由WLAN網(wǎng)絡(luò)組成，服務(wù)范圍集中在校園、社區(qū)、會(huì)議中心等，移動(dòng)通信能力很有限。

個(gè)人網(wǎng)絡(luò)層：主要應(yīng)用于家庭、辦公室等場(chǎng)所，服務(wù)范圍覆蓋面積很小。移動(dòng)通信能力有限，但可通過網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)連接其他網(wǎng)絡(luò)層。

固定網(wǎng)絡(luò)層：主要指雙絞線、同軸電纜、光纖組成的固定通信系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)在整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中處于十分重要。未來的接入系統(tǒng)將主要在以下三個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)革新和突破：為最大限度開發(fā)利用有限的頻率資源，在接入系統(tǒng)的物理層，優(yōu)化調(diào)制、信道編碼和信號(hào)傳輸技術(shù)，提高信號(hào)處理算法、信號(hào)檢測(cè)和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并在頻譜共享和新型天線方面做進(jìn)一步研究。為提高網(wǎng)絡(luò)性能，在接入系統(tǒng)的高層協(xié)議方面，研究網(wǎng)絡(luò)自我優(yōu)化和自動(dòng)重構(gòu)技術(shù)，動(dòng)態(tài)頻譜分配和資源分配技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理和不同接入系統(tǒng)間協(xié)作。提高和擴(kuò)展IP技術(shù)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用；加強(qiáng)軟件無線電技術(shù)；優(yōu)化無線電傳輸技術(shù)，如支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、無縫連接和網(wǎng)絡(luò)安全。

四、4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

（一）定位技術(shù)

定位是指移動(dòng)終端位置的測(cè)量方法和計(jì)算方法。它主要分為基于移動(dòng)終端定位、基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位或者混合定位三種方式。在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)終端可能在不同系統(tǒng)（平臺(tái)）間進(jìn)行移動(dòng)通信。因此，對(duì)移動(dòng)終端的定位和跟蹤，是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端在不同系統(tǒng)（平臺(tái)）間無縫連接和系統(tǒng)中高速率和高質(zhì)量的移動(dòng)通信的前提和保障。

（二）切換技術(shù)

切換技術(shù)適用于移動(dòng)終端在不同移動(dòng)小區(qū)之間、不同頻率之間通信或者信號(hào)降低信道選擇等情況。切換技術(shù)是未來移動(dòng)終端在眾多通信系統(tǒng)、移動(dòng)小區(qū)之間建立可靠移動(dòng)通信的基礎(chǔ)和重要技術(shù)。它主要有軟切換和硬切換。在4G通信系統(tǒng)中，切換技術(shù)的適用范圍更為廣泛，并朝著軟切換和硬切換相結(jié)合的方向發(fā)展。

（三）軟件無線電技術(shù)

在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，軟件將會(huì)變得非常繁雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技術(shù)，將其作為從第二代移動(dòng)通信通向第三代和第四代移動(dòng)通信的橋梁。軟件無線電技術(shù)能夠?qū)⒛M信號(hào)的數(shù)字化過程盡可能地接近天線，即將A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近RF前端，利用DSP進(jìn)行信道分離、調(diào)制解調(diào)和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個(gè)無線電通信平臺(tái)，在平臺(tái)上運(yùn)行各種軟件系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多通路、多層次和多模式的無線通信。因此，應(yīng)用軟件無線電技術(shù)，一個(gè)移動(dòng)終端，就可以實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)和平臺(tái)之間，暢通無阻的使用。目前比較成熟的軟件無線電技術(shù)有參數(shù)控制軟件無線電系統(tǒng)。

（四）智能天線技術(shù)

智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，能滿足數(shù)據(jù)中心、移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)的性能要求。智能天線成形波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。

（五）交互干擾抑制和多用戶識(shí)別

待開發(fā)的交互干擾抑制和多用戶識(shí)別技術(shù)應(yīng)成為4G的組成部分，它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動(dòng)電話系統(tǒng)，消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾，確保接收機(jī)的高質(zhì)量接收信號(hào)。這種組合將滿足更大用戶容量的需求，還能增加覆蓋范圍。交互干擾抑制和多用戶識(shí)別兩種技術(shù)的組合將大大減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署，確保業(yè)務(wù)質(zhì)量的改善。

（六）新的調(diào)制和信號(hào)傳輸技術(shù)

在高頻段進(jìn)行高速移動(dòng)通信，將面臨嚴(yán)重的選頻衰落（frequency-selectivefading）。為提高信號(hào)性能，研究和發(fā)展智能調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，來有效抑制這種衰落。例如正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）、自適應(yīng)均衡器等。另一方面，采用TPC、Rake擴(kuò)頻接收、跳頻、FEC（如AQR和Turbo編碼）等技術(shù)，來獲取更好的信號(hào)能量噪聲比。

五、OFDM技術(shù)在4G中的應(yīng)用

若以技術(shù)層面來看，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)則以正交頻分復(fù)用（OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer，OFDM）最受矚目，特別是有不少專家學(xué)者針對(duì)OFDM技術(shù)在移動(dòng)通信技術(shù)上的應(yīng)用，提出相關(guān)的理論基礎(chǔ)。例如無線區(qū)域環(huán)路（WLL）、數(shù)字音訊廣播（DAB）等，都將在未來采用OFDM技術(shù)，而第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)則計(jì)劃以O(shè)FDM為核心技術(shù)，提供增值服務(wù)。

在時(shí)代交替之際，舊有系統(tǒng)之整合與升級(jí)是產(chǎn)業(yè)關(guān)心的話題，目前大家談的是GSM如何升級(jí)到第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)；而未來則是CDMA如何與OFDM技術(shù)相結(jié)合。可以預(yù)計(jì)，CDMA絕對(duì)不會(huì)在第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中消失，而是成為其應(yīng)用技術(shù)的一部份，或許未來也會(huì)有新的整合技術(shù)如OFDM/CDMA產(chǎn)生，前文所提到的數(shù)字音訊廣播，其實(shí)它真正運(yùn)用的技術(shù)是OFDM/FDMA的整合技術(shù)，同樣是利用兩種技術(shù)的結(jié)合。因此未來以O(shè)FDM為核心技術(shù)的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)，也將會(huì)結(jié)合兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，一部份將是以CDMA的延伸技術(shù)。

六、結(jié)束語

對(duì)于現(xiàn)在的人來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認(rèn)為第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是人類有史以來最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)。總的來說，要順利、全面地實(shí)施4G通信，還將可能遇到一些困難。

首先，人們對(duì)未來的4G通信的需求是它的通信傳輸速度將會(huì)得到極大提升，從理論上說最高可達(dá)到100Mbit/s，但手機(jī)的速度將受到通信系統(tǒng)容量的限制。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)將很難達(dá)到其理論速度。

其次，4G的發(fā)展還將面臨極大的市場(chǎng)壓力。有專家預(yù)測(cè)，在10年以后，2G的多媒體服務(wù)將進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展階段，此時(shí)覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上的人口使用3G，到那時(shí)，整個(gè)行業(yè)正在消化吸收第三代技術(shù)，對(duì)于4G技術(shù)的接受還需要一個(gè)逐步過渡的過程。

因此，在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，通信運(yùn)營(yíng)商們將考慮直接在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，采用逐步引入的方法，使移動(dòng)通信從3G逐步向4G過渡。

參考文獻(xiàn)：

1、謝顯忠等.基于TDD的第四代移動(dòng)通信技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社,2005.

第3篇

關(guān)鍵詞第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)碼分多址IMT-2000

1引言

第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是指能夠滿足國(guó)際電聯(lián)提出的IMT-2000/FPLMTS系統(tǒng)要求的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。國(guó)際電聯(lián)于1995年提出了IMT-2000/FPLMTS的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),對(duì)未來蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)提出了較詳細(xì)的要求。

IMT-2000系統(tǒng)的基本特征有以下幾點(diǎn):

球范圍設(shè)計(jì)的高度兼容性;

MT-2000中的業(yè)務(wù)與固定網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)兼容;

質(zhì)量;

機(jī)體積很小,具有全球漫游能力;

用的頻譜為

885MHz~2025MHz,2110MHz~2200MHz(共230MHz)

1980MHz~2010MHz,2170MHz~2200MHz(限于衛(wèi)星使用)

動(dòng)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;

線接口的類型應(yīng)盡可能得少,而且具有高度的兼容性。

從而可以看出未來的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)要具有很好的網(wǎng)絡(luò)兼容性,用戶終端可在全球范圍內(nèi)幾個(gè)不同的系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)漫游,不僅要為移動(dòng)用戶提供話音及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),而且要提供廣泛的多媒體業(yè)務(wù),這就對(duì)無線接口提出了較高的要求。ITU已對(duì)IMT-2000的測(cè)試環(huán)境提出了具體要求,給出了表征IMT-2000系統(tǒng)的最低限度的參數(shù),包括:支持的數(shù)據(jù)率范圍,誤碼率要求,單向的時(shí)延要求,激活因子和業(yè)務(wù)量模型。

根據(jù)ITU的要求,目前各大電信公司聯(lián)盟均已提出了自己的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)方案,主要以日本DoCoMo公司為首提出的W-CDMA;美國(guó)Lucent、Motorola等公司提出的CdmaOne;歐洲西門子、阿爾卡特等公司提出的TD-CDMA。總體來說,在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中采用CDMA技術(shù)已達(dá)成共識(shí),但各自實(shí)現(xiàn)方案還有較大差別,下面分別介紹并比較。

2三種方案的特點(diǎn)

(1)W-CDMA系統(tǒng)

由于歐洲的GSM系統(tǒng)已經(jīng)在數(shù)字移動(dòng)通信市場(chǎng)中占據(jù)了很大的份額,美國(guó)的窄帶CDMA系統(tǒng)(IS-95)也正在迅速趕上來,而日本的第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)PDC僅限于國(guó)內(nèi)使用,無法推廣到其它國(guó)家,所以日本很早就開始從事第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的開發(fā)工作,分別提出了基于TDMA(時(shí)分多址)和基于CDMA(碼分多址)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng),希望在未來的市場(chǎng)中占據(jù)有利地位,尤其以DoCoMo公司(NTT)的W-CDMA系統(tǒng)最有競(jìng)爭(zhēng)力,目前DoCoMo公司正在同愛立信、Motorola、Lucent,以及其它廠家合作,努力完善系統(tǒng),爭(zhēng)取在1998年完成樣機(jī),1999年進(jìn)行商業(yè)試驗(yàn)。

W-CDMA系統(tǒng)無線接口的基本參數(shù)為

擴(kuò)頻方式:可變擴(kuò)頻比(4~256)的直接擴(kuò)頻;

載波擴(kuò)頻速率:4.096Mchip/s;

每載波帶寬:5MHz(可擴(kuò)展為10MHz/20MHz);

載波速率:16kbit/s~256kbit/s

幀長(zhǎng)度:10ms;

時(shí)隙長(zhǎng)度(功率控制組):0.625ms;

調(diào)制方式:QPSK

功率控制:開環(huán)+自適應(yīng)閉環(huán)方式(功控速率1.6kbit/s)

W-CDMA系統(tǒng)中采用導(dǎo)頻符號(hào)相干RAKE接收機(jī)技術(shù),解決了反向信道的容量限制問題,每個(gè)無線幀長(zhǎng)度為10ms,分成16個(gè)時(shí)隙(timeslot),每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度為0.625ms,在每個(gè)時(shí)隙的前部插入全“1”或全“0”的導(dǎo)頻符號(hào)進(jìn)行信道參數(shù)估計(jì),這種方法在其它系統(tǒng)的調(diào)制中也有采用的,但W-CDMA系統(tǒng)將從導(dǎo)頻符號(hào)得到的衰落信道的振幅和相位信息,作為RAKE接收機(jī)最大比值合并的加權(quán)系數(shù),取得了很好的效果。

與IS-95不同,W-CDMA系統(tǒng)不采用GPS精確定時(shí)方式,不同基站間不采用精確定時(shí),優(yōu)點(diǎn)是擺脫了美國(guó)GPS系統(tǒng)的控制,可采用較為自由的信道管理方式。缺點(diǎn)是需要快速實(shí)現(xiàn)小區(qū)搜索。

自適應(yīng)陣列天線技術(shù)可以增加系統(tǒng)容量,而干擾消除技術(shù)可以減少高速率用戶對(duì)系統(tǒng)造成的干擾。雖然這兩種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還有許多問題尚未解決,但日本正努力在W-CDMA系統(tǒng)中采用這兩項(xiàng)技術(shù)。自適應(yīng)陣列天線技術(shù)已經(jīng)有很多文章論述過,這里不再介紹。干擾消除技術(shù)實(shí)際上是多用戶檢測(cè)技術(shù)的一種實(shí)現(xiàn)方式。采用2~3級(jí)干擾消除器,容量可增加30%。

另外,W-CDMA系統(tǒng)采用了精確的功率控制,即采用基于SIR(信噪比)的開環(huán)+閉環(huán)的功率控制方式,在業(yè)務(wù)信道幀中插入功率控制比特,插入速率1.6kbit/s,比IS-95的功控速率增加一倍,可以跟蹤一般的快衰落過程。

(2)CdmaOne系統(tǒng)

CdmaOne是Lucent、Motorola、Nortel、Qualcomm和三星聯(lián)合提出的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)方案,是從IS-95和IS-41的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來,因此它與AMPS、DAMPS和IS-95均有較好的兼容性。同時(shí),又由于它采用了一些新技術(shù),使其能完全滿足第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)即IMT-2000/FPLMTS的要求,其無線接口參數(shù)如下:

載波帶寬:5MHz(可擴(kuò)展為10/20MHz)

擴(kuò)頻方式:采取直接擴(kuò)頻或多載波擴(kuò)頻;

擴(kuò)頻速率:3.6864Mchip/s;

擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度:可根據(jù)無線環(huán)境和數(shù)據(jù)速率而變化;

幀長(zhǎng)度:20ms;

時(shí)隙長(zhǎng)度(功率控制組):1.25ms;

調(diào)制方式:下行QPSK,上行BPSK;

功率控制:開環(huán)+閉環(huán)方式(功控速率800bit/s)。

CdmaOne扇區(qū)內(nèi)采用連續(xù)導(dǎo)頻信道廣播,能提供獨(dú)立于傳輸速率的功控、定時(shí)和相位糾正,能以較小的復(fù)雜度提供基站的快速捕獲和鄰近基站的快速搜索。與IS-95相同的短碼結(jié)構(gòu)加上Walsh函數(shù)使信道之間正交,高速(800bit/s)前向鏈路功控使前向鏈路平均發(fā)射功率最小化。

調(diào)制方式采取多載波方式和直擴(kuò)方式。這兩種方式有相同的信息傳送率和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。多載波CDMA鏈路在5MHz帶寬內(nèi)有3個(gè)1.25MHzCDMA載波,10MHz帶寬則有10個(gè)1.25MHz載波。多載波CDMA前向鏈路信號(hào)與IS-95前向鏈路信號(hào)正交,編碼后的信息符號(hào)同時(shí)在多個(gè)CDMA載波上傳送,由此帶來的頻域分集等效于將信號(hào)擴(kuò)展到整個(gè)帶寬。導(dǎo)頻信號(hào)在IS-95與多載波業(yè)務(wù)信道重疊時(shí)可以共享,在相同的頻段允許前向鏈路容量在IS-95和寬帶用戶之間動(dòng)態(tài)共享,繼續(xù)支持低成本/低功耗的IS-95手機(jī)用于話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

直接擴(kuò)頻鏈路擴(kuò)頻速率為3.6864Mchip/s,采用256位的Walsh碼。Walsh碼的長(zhǎng)度可根據(jù)無線環(huán)境和數(shù)據(jù)速率而變化,在信道速率為9.6kbit/s或者14.4kbit/s時(shí)采用256位Walsh碼;快速移動(dòng)的用戶可限制Walsh碼長(zhǎng)大于等于16位;用戶在無線信道情況較好時(shí),可采用4位的Walsh碼以實(shí)現(xiàn)最高的數(shù)據(jù)速率。

(3)TD-CDMA

UMTS是ETSI針對(duì)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)IMT-2000提出的解決方案,目前又分為2個(gè)子方案即由德國(guó)的kaiserslautern大學(xué)、西門子公司、阿爾卡特公司提出并得到GSM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者支持的TD-CDMA系統(tǒng)和由NTTDoCoMo、愛立信公司、諾基亞公司提出的W-CDMA系統(tǒng)。

TD-CDMA可以單獨(dú)運(yùn)營(yíng)以滿足ETSI/UMTS和ITU/IMT-2000的要求也可雙模工作向后兼容GSM900和DCS1800,使第二代GSM900、DCS1800系統(tǒng)可以平滑過渡至IMT-2000,從而可以利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,節(jié)約了投資,其無線接口參數(shù)如下:

每載波帶寬:1.6MHz;

每載波時(shí)隙數(shù):8slot;

幀長(zhǎng)度:4.615ms;

時(shí)隙長(zhǎng)度:577μs;

單位時(shí)隙信道數(shù):8個(gè);

單位時(shí)隙傳信率:8/16kbit/s;

特征碼擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度:16bit;

單位載波信道數(shù):64個(gè)。

從TD-CDMA的接入方式可以看出其兼有TDMA和CDMA的特點(diǎn),是以TDMA為基本框架在每個(gè)時(shí)隙傳送具有正交特征碼的多用戶信號(hào),好處是能利用TDMA、CDMA的優(yōu)點(diǎn)并克服各自的缺點(diǎn)且與GSM有較好的兼容性。TDMA的優(yōu)勢(shì)是已經(jīng)通過了大量用戶的試驗(yàn)和有全球最大的用戶數(shù);而CDMA的優(yōu)勢(shì)是可靈活提供可變速率業(yè)務(wù)和多徑分集能力。單位載波信道數(shù)的增加所帶來的好處是對(duì)于同樣的小區(qū)用戶數(shù)而言,收發(fā)信機(jī)個(gè)數(shù)降低,最多可達(dá)8倍,從而可降低基站設(shè)備的投資。

TD-CDMA中的擴(kuò)頻調(diào)制不同于DS-CDMA,它具有很強(qiáng)的適應(yīng)性,既可適應(yīng)于GSM中所采用的QPSK/GMSK方式,又可適應(yīng)于多載波CDMA和脈沖壓縮(PulseCompression)CDMA,從而確保了對(duì)GSM系統(tǒng)的兼容性和對(duì)新技術(shù)的開放性。

由于TD-CDMA系統(tǒng)接入方式的特殊性,從時(shí)域上已大幅度降低了多址干擾,加上小區(qū)復(fù)用系數(shù)為3,又從空間上隔離了部分多址干擾,僅考慮上述2項(xiàng)就比直擴(kuò)CDMA要優(yōu)越。另外,由于TD-CDMA用戶數(shù)少,每時(shí)隙最多為8個(gè)信道,共有16個(gè)特征碼字表示的信道,多用戶信號(hào)是同步的,從而決定了聯(lián)合檢測(cè)(即多用戶檢測(cè))容易實(shí)現(xiàn),且可進(jìn)行最大似然檢測(cè)以達(dá)到多用戶檢測(cè)的性能極限,大大降低了多址干擾。而在直擴(kuò)CDMA中(如IS-95),由于反向信道異步和用戶數(shù)多的特點(diǎn)使得多用戶檢測(cè)難以實(shí)現(xiàn)。

3三種方案的性能比較

這三種方案都是根據(jù)ITU的IMT-2000系統(tǒng)框架要求,結(jié)合原有的系統(tǒng)及近幾年移動(dòng)通信領(lǐng)域的新技術(shù),能夠在2000年左右推出商用的移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)。下面我們從幾方面比較一下這三種方案。

(1)利用CDMA技術(shù)的程度

CDMA技術(shù)主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):小區(qū)復(fù)用系數(shù)為1,利用多徑能力,可變擴(kuò)頻增益,多用戶檢測(cè),軟切換,軟容量。TD-CDMA、W-CDMA、CdmaOne對(duì)CDMA技術(shù)的利用程度各不相同,如表1所示。總的來說,TD-CDMA較差,這是因?yàn)門D-CDMA系統(tǒng)要與GSM系統(tǒng)兼容,小區(qū)復(fù)用系數(shù)為3,降低了頻譜利用率,并且因?yàn)閿U(kuò)頻帶寬只有1.6MHz,所以并不能充分利用多徑,降低了系統(tǒng)效率,并且軟切換和軟容量能力實(shí)現(xiàn)起來很困難,但因?yàn)槊總€(gè)時(shí)隙內(nèi)最多只有8個(gè)用戶,所以采用聯(lián)合檢測(cè)相對(duì)來說要容易一些,對(duì)干擾抵消能力強(qiáng)。

表1三種方案的比較W-CDMACdmaOneTD-CDMA

小區(qū)復(fù)用系數(shù)113

利用多徑能力好好差

軟切換好好困難

擴(kuò)頻增益4~2564~25616

多用戶檢測(cè)困難困難容易

軟容量可以實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)無法實(shí)現(xiàn)

(2)同步方式,功率控制和支持高速業(yè)務(wù)能力

目前商用的CDMA系統(tǒng)(IS-95),采用64位Walsh正交擴(kuò)頻碼序列,反向信道采取非相干接收方式,成為限制系統(tǒng)容量的主要問題,所以在第三代系統(tǒng)中反向鏈路普遍采用相干接收方式。W-CDMA系統(tǒng)采用內(nèi)插導(dǎo)頻符號(hào)輔助相干接收技術(shù),兩者具體性能目前還較難比較,涉及到接收機(jī)的結(jié)構(gòu)及實(shí)際環(huán)境限制,但前者在車輛移動(dòng)速度較快時(shí),會(huì)跟蹤不上快衰落變化,性能惡化。另外,CdmaOne系統(tǒng)需要GPS精確定時(shí),小區(qū)間要保持同步,對(duì)定時(shí)系統(tǒng)要求較高;而W-CDMA和TD-CDMA系統(tǒng)則不需要小區(qū)間的同步,可適應(yīng)環(huán)境的變化,可在室外、室內(nèi)、甚至地鐵中使用。TD-CDMA系統(tǒng)繼承了GSM900和DCS1800正反向信息同步的特點(diǎn),從而克服了反向信道限制容量的瓶頸效應(yīng),而同步意味著正反向信道均可采用正交碼,從而克服了遠(yuǎn)近效應(yīng),降低了對(duì)功率控制的要求。

CdmaOne系統(tǒng)采用與IS-95系統(tǒng)相同的開環(huán)加閉環(huán)功率控制方式,功控速率為800bit/s,W-CDMA系統(tǒng)采用開環(huán)加自適應(yīng)閉環(huán)功控方式,功控速率增加到1600bit/s,效果有較大提高,可以抵消一般快衰落的影響。TD-CDMA采用了聯(lián)合檢測(cè)進(jìn)一步消除了多用戶干擾,使得上行鏈路用戶之間功率相差很大時(shí)仍能有效地解調(diào)信息即克服了遠(yuǎn)近效應(yīng),帶來的好處是為了克服瑞利衰落(快衰落)的快速功率控制不是必須的,而消除對(duì)數(shù)正態(tài)衰落(慢衰落)的慢速功率控制仍有必要,其目的是為了節(jié)約功率、延長(zhǎng)移動(dòng)臺(tái)的電池使用壽命和提高業(yè)務(wù)質(zhì)量。由于對(duì)抗快衰落的能力較強(qiáng),TD-CDMA可以支持高達(dá)每小時(shí)500km的移動(dòng)體的通信,這在現(xiàn)代移動(dòng)通信中是至關(guān)重要的。而直擴(kuò)CDMA對(duì)于高速移動(dòng)通信的支持能力較差。

W-CDMA系統(tǒng)在5MHz帶寬中可提供16kbit/s、32kbit/s、64kbit/s、128kbit/s等多個(gè)傳輸速率。當(dāng)信息速率超過128kbit/s時(shí),W-CDMA系統(tǒng)可分配多個(gè)碼分信道給用戶進(jìn)行復(fù)用,采用并行傳送方式可提供384kbit/s(128kbit/s×3),并且可容易地實(shí)現(xiàn)室內(nèi)2Mbit/s的信息傳送。CdmaOne系統(tǒng)可通過多載波傳送或復(fù)用碼信道,實(shí)現(xiàn)較高速率的信息傳送。TD-CDMA提供綜合業(yè)務(wù)是通過無線電資源的復(fù)用,可采用在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)的多碼傳輸和時(shí)隙合并方式,為了達(dá)到2Mbit/s的峰值速率需采用16進(jìn)制的QAM調(diào)制方式,當(dāng)移動(dòng)臺(tái)的傳信率較高時(shí)需要較高的發(fā)射功率,又因?yàn)椴捎门cGSM系統(tǒng)相同的TDMA時(shí)隙分配方式,所以無法充分利用系統(tǒng)資源,造成浪費(fèi)。

(3)與已有系統(tǒng)的兼容性

CdmaOne系統(tǒng)將IS-95從一個(gè)話音、低速數(shù)據(jù)系統(tǒng)改進(jìn)為一個(gè)無線多媒體系統(tǒng),使之能提供基本滿足IMT-2000要求的容量和服務(wù),優(yōu)化了話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),能支持高速率的電路和分組業(yè)務(wù),提供平滑地向后兼容性(與IS-95),其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和軟件均從IS-95系統(tǒng)發(fā)展而來,N×1.25MHz信道帶寬與IS-95已經(jīng)使用的頻帶兼容。TD-CDMA系統(tǒng)與GSM有相同的幀長(zhǎng)度和時(shí)隙長(zhǎng)度,將GSM或DCS1800的網(wǎng)絡(luò)作相應(yīng)擴(kuò)充,即可實(shí)現(xiàn)與TD-CDMA系統(tǒng)的兼容,在與公網(wǎng)的接口上則向ATM過渡,提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。W-CDMA系統(tǒng),與第二代及在第二代基礎(chǔ)上開發(fā)的PCS及PCN系統(tǒng)不兼容,需要單獨(dú)的基站和移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng),需要全面安裝系統(tǒng)設(shè)備,所以初期投資要大一些。

4未來的發(fā)展趨勢(shì)

ITU為IMT-2000/FPLMTS系統(tǒng)提出的時(shí)間表是:1998年底完成無線傳輸技術(shù)的選擇,1999年完成標(biāo)準(zhǔn)的制定,2000年以后開始商用。現(xiàn)在以日本、歐洲和美國(guó)電信公司為主的聯(lián)盟已分別提出了各自的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng),決定最終結(jié)果的不僅是技術(shù)的先進(jìn),還有成本、系統(tǒng)的復(fù)雜性和市場(chǎng)需求,具體如下:(1)市場(chǎng)需求。IMT-2000商用系統(tǒng)將在2000年左右推出,會(huì)在以后十年內(nèi)逐漸占領(lǐng)市場(chǎng),所以要研究今后幾年人們對(duì)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求,IMT-2000應(yīng)能夠提供那些業(yè)務(wù)。(2)成本和系統(tǒng)復(fù)雜性。成本取決于系統(tǒng)本身的投入,及與已有系統(tǒng)設(shè)備的兼容性。從初期投入來分析,W-CDMA系統(tǒng)采用了一些新技術(shù),要設(shè)計(jì)全新的基站和移動(dòng)臺(tái),及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),所以投入要大一些。(3)技術(shù)先進(jìn)性。運(yùn)營(yíng)商希望以較少的基站覆蓋較大的區(qū)域,并且提高系統(tǒng)容量。從整體的性能來衡量,W-CDMA因?yàn)樵O(shè)計(jì)比較超前,可提供更多的業(yè)務(wù)、較大的系統(tǒng)容量而具有相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)力,TD-CDMA系統(tǒng)因?yàn)槠浔旧淼娜毕?無法充分發(fā)揮CDMA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

由于目前的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已在現(xiàn)有的第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)中投入了大量資金,因此必然希望將自己目前的系統(tǒng)平滑過渡到第三代系統(tǒng);另外,歐、日、美電信公司都希望在未來的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)市場(chǎng)中占有較大份額,都不會(huì)輕易放棄自己的方案。因此,國(guó)際電聯(lián)很難最終形成一個(gè)統(tǒng)一的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn),極有可能幾種方案共存。

5結(jié)束語