关于移动通信技术系统及发展历程

摘　要：移动通信是当今通信领域发展的热点技术之一，尤其是电信行业的再次重组和3G移动通信系统的商用，拓宽了移动通信业务的应用范围，带来了移动用户的快速增长，推进了2G移动网络的完善和3G、4G移动网络的建设步伐，提高了网络的服务质量。

关键词：移动通信 ， 通信技术 ， 发展历程
1.采用无线传输方式
　　移动通信与固定通信相比，不再利用有限传输方式进行，而采用无线传输方式实现，使用无线颠簸传输信息。否则，无法实现移动台的移动。
2.电波传播环境复杂
　　移动通信工作在甚高频（VHF）和特高频（UHF）两个频段（30~3000MHZ），电波的传播以直接波和反射波为主。因此，地形，地物，地质遗迹地球的曲率半径等都会对电波的传播产生反射，折射，绕射等不同程度的影响，主要反映为衰落与多普勒频移的现象。
衰落是移动通信的基本特征之一，是指信号随时间的变化由强变弱的过程。衰落又有快衰落和慢衰落之分。
　　快衰落在移动通信系统中，由于电波受到高大建筑物的反射、阻挡以及电离层的收射，移动台所收到的信号时从许多路径来的电波的组合，这种现象称为“多径效应”。又称为“瑞利衰落”或“快衰落”，如图1所示，由于合成的结果，使信号场强随地点不同而呈驻波分布；接收点场强包络的变化服从瑞利分布，如图1所示，衰落的深度可达20~30dB
   
　　　　　　图1 快衰落现象                      图2 瑞利分布概率密度函数
　　慢衰落在移动通信中，场强中值随着地理位置变化呈现慢变化，称为“慢衰落”或“地形衰落”。产生慢衰落的原因睡高大建筑物的阻挡及地形变化，移动台进入某些特定区域，因电波被吸收或反射而收不到信号，将这邪恶区域称为阴影区，从而形成电磁场阴影效应，如图3所示，慢衰落变化服从对数正态分布，如图4所示，所谓对数正态分布，是指以分贝数表示信号的强度服从正态分布
       
　　　　　　　图3 慢衰落现象                图4 正态分布概率密度函数
3.移动通信的发展历程
　　3.1第一代移动通信系统是在20世纪80年代初提出的，它完成于20世纪90年代初。第一代移动通信系统是基于模拟传输的，其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。
　　3.2第二代移动通信系统(2G)起源于90年代初期。欧洲电信标准协会在1996 年提出了GSM Phase 2+，目的在于扩展和改进GSM Phase 1及Phase 2中原定的业务和性能。它主要包括CMAEL(客户化应用移动网络增强逻辑)，SO(支持最佳路由)、立即计费，GSM 900/1800双频段工作等内容，也包含了与全速率完全兼容的增强型话音编解码技术，使得话音质量得到了质的改进；半速率编解码器可使GSM系统的容量提高近一倍。在GSM Phase2+ 阶段中，采用更密集的频率复用、多复用、多重复用结构技术，引入智能天线技术、双频段等技术，有效地克服了随着业务量剧增所引发的GSM 系统容量不足的缺陷；自适应语音编码(AMR)技术的应用，极大提高了系统通话质量；GPRS/EDGE技术的引入，使GSM与计算机通信/Internet有机相结合，数据传送速率可达115/384kbit/s，从而使GSM 功能得到不断增强，初步具备了支持多媒体业务的能力。尽管2G技术在发展中不断得到完善，但随着用户规模和网络规模的不断扩大，频率资源己接近枯竭，语音质量不能达到用户满意的标准，数据通信速率太低，无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。    3.3第三代移动通信系统(3G)，也称IMT2000，是正在全力开发的系统，其最基本的特征是智能信号处理技术，智能信号处理单元将成为基本功能模块，支持话音和多媒体数据通信，它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务，例如高速数据、慢速图像与电视图像等。如WCDMA的传输速率在用户静止时最大为2Mbps，在用户高速移动时最大支持144Kbps，所占频带宽度5MHz 左右。
　　但是，移动通信系统的通信标准共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同组成一个IMT 2000家庭，成员间存在相互兼容的问题，因此已有的移动通信系统不是真正意义上的个人通信和全球通信；再者，3G的频谱利用率还比较低，不能充分地利用宝贵的频谱资源；第三，3G支持的速率还不够高，如单载波只支持最大2Mbps 的业务，等等。这些不足点远远不能适应未来移动通信发展的需要，因此寻求一种既能解决现有问题，又能适应未来移动通信的需求的新技术(即新一代移动信:next generation mobile communication)是必要的。
　　移动通信技术的基本特点：(1)全球统一频段,统一标准,全球无缝覆盖和漫游。(2)频谱利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能达到全覆盖和全移动性,还能提供最高速率达2Mbps的多媒体业务。(4)支持高质量话音、分组多媒体业务和多用户速率通信。(5)有按需分配带宽和根据不同业务设置不同服务等级的能力。(6)适应多用户环境,包括室内、室外、快速移动和卫星环境。(7)安全保密性能优良。(8)便于从第二代移动通信向第三代移动通信平滑过渡。(9)可与各种移动通信系统融合,包括蜂窝、无绳电话和卫星移动通信等。(10)终端(手机)结构简单,便于携带,价格较低。
　　3.4第四代移动通信系统中4G系统中有两个基本目标：一是实现无线通信全球覆盖；二是提供无缝的高质量无线业务。目前正在构思中的4G通信具有以下特征：（1）网络频谱更宽。要想使4G通信达到100Mbps的传输速率，通信运营商必须在3G网络的基础上进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA 3G网络的20倍；（2）通信速度更快。人们研究4G通信的最初目的是为了提高蜂窝电话和其他移动终端访问Internet的速率，因此，4G通信最显着的特征就是它有更快的无线传输速率。据专家估计，第四代移动通信系统的传输速率速率可以达到10M~20Mbps，最高可以达到100Mbps；（3）通信更加灵活。从严格意义上说，4G手机的功能已不能简单划归“电话机”的范畴，因为语音数据的传输只是4G移动电话的功能之一而已。而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破，可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端；（4）智能性更高。第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，更重要的是4G手机可以实现许多目前还难以想象的功能；（5）兼容性更平滑。要使4G通信尽快地被人们接收，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下较为容易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从3G平稳过渡等特点。
4.结语　　
　　总之，随着新问题、新要求的不断出现，移动通信技术将会相应地调整、完善和进一步发展。纵观移动通信技术的发展规律和通信技术的优点,我们相信,不远的将来,人们将不受时间、地点限制,可以自由自在地利用移动网络获取和传递信息。从而人们的学习、工作、生活将会发生更深刻的变化。