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移動通信技術畢業論文

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 無線通信發展經歷了壹百多年的歷史,在這過程中,產生了不少新的技術的同時,又在不斷地與其他技術進行綜合,從而不斷地湧現出壹系列的通信方式,在適應不斷提高的社會需求同時,自身也得到完善和發展。

 從無線電通信發展全過程來看,不難看出,無線通信大致可分為3個重要發展階段:20年代~30年代的短波通信,50年代~70年代的微波接力通信(含衛星通信),80年代~現在的移動通信。

 現僅就當今發展最為迅速,系統最為復雜,而又是熱門話題的移動通信技術的發展趨勢進行敘述。

 截止20xx年7月,全世界的移動用戶數量已經突破50億戶,預計今年該數字將突破60億。

 移動通信之所以得到快速發展主要是其不受任何時間、地點限制地實現了對象之間的通信。

 從設備組網的角度看,移動通信網絡可以看成是有線通信網的延伸,它由無線和有線兩部分組成。

 無線部分提供移動用戶終端的接入,其包括數據交換、用戶管理、漫遊、鑒權等大部分網絡功能的實現還是通過固定網絡來實現的。

 1.移動通信發展史

 70年代中期至80年代中期。

 這是移動通信蓬勃發展時期。

 1978年底,美國貝爾試驗室研制成功移動電話系統(AMPS),建成了蜂窩狀移動通信網。

 根據移動通信的發展史,其發展歷程和發展方向,可以劃分為3個階段:

 1)第壹代——模擬蜂窩通信系統

 70年代末至80年代中期是移動通信技術得到了較快發展。

 1978年底,美國貝爾試驗室研制成功高級移動電話系統(AMPS)並建成了蜂窩狀移動通信網,也即是第壹代移動電話網,采用的是蜂窩組網技術。

 美國第壹個蜂窩系統AMPS(高級移動電話業務)在1979年成為現實。

 因為傳輸技術條件的等的限制,第壹代可移動電話用戶不能實現長途漫遊,也就是說移動電話用戶只能在壹定區域範圍內實現移動通信,除此之外,該系統還存在著諸如系統容量不足、系統間互不兼容、通信質量不好、保密性不強、不能提供數據傳送業務等致命的弱點,因此,第壹代模擬蜂窩移動通信最終被第二代的數字蜂窩移動通信所替代。

 但在該組網技術仍在下壹代系統中得以應用。

 2)第二代——數字蜂窩移動通信系統

 為了克服第壹代模擬蜂窩通信系統的各種缺點,20世紀80年代中期到21世紀初,數字蜂窩移動通信系統得到了大規模的應用,其代表技術是歐洲的GSM和美國的CDMA,也就是通常所說的2G(即第二代數字蜂窩移動通信系統)。

 第二代數字蜂窩移動通信系統主要采用的是時分多址技術TDMA(TimeDivisionMultipleAccess)或者是窄帶碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)技術。

 TDMA系列最有代表的是泛歐GSM、美國D-AMPS和日本PDC;窄帶碼分多址(N-CDMA)系列主要是以高通公司為首研制的基於IS-95的N-CDMA(窄帶CDMA),是目前廣泛應用的技術,它的應用技術標準叫做IS-95,是美國在1993年發布的N-CDMA標準,現在已成為常用的國際標準。

 2.移動通信的特點

 移動通信是基於終端用戶處於移動狀態的通信方式。

 它具有如下有別於有線通信的特點:

 1)由於用戶位置的不確定性,它跟通信中的基站必須使用無線電波來傳輸信息。

 由於電波是沿直線傳播的,受移動臺不斷移動、障礙物遮擋、地形和地物的影響會使電波多徑傳播而造成多徑衰落和陰影效應等影響,嚴重幹擾了移動通信的質量。

 2)移動通信是在強幹擾的環境下工作的,主要幹擾包括互調幹擾,鄰道幹擾和同頻幹擾等;

 3)通信容量有限。

 頻率作為壹種資源必須合理安排和分配,為緩和用戶數量大和資源有限的矛盾,除開發新頻段之外,還采取了有效利用頻率的各種措施,加壓縮頻帶、縮小波道間隔、多波道***享等,即采用頻譜和無線頻道有效利用技術;

 4)通信系統比固定網復雜得多。

 因為用戶隨時移動位置等原因,通信系統需要具備根據信號的強弱來進行通信信道的切換、頻率和功率控制、地址登記、越區切換及漫遊存取等跟蹤技術。

 這就使得移動通信系統的信令的設計要比固定網要復雜得多。

 在入網和計費方式上也有特殊的要求;

 5)對移動臺的要求高。

 移動臺長期處於不固定位置,外界的影響很難預料,這要求移動臺具有很強的適應能力。

 此外,還要求性能穩定可靠、攜帶方便、小型、低功耗及能耐高、低溫等。

 同時,要盡量使用戶操作方便,適應新業務、新技術的發展,以滿足不同人群的使用。

 這給移動臺的設計和制造帶來很大的困難。

 3移動通信的發展趨勢

 技術的創新從本質上來說就是為了不斷滿足人們日益增長的需求。

 在過去的幾十年中,移動通信無論是技術上還是業務上都得到了長足的'發展,這些變化也正極大地改變著人們的生活和工作方式。

 隨著全球壹體化進程的加速和人們生活水平的不斷提高,如物聯網等新技術的發展等等,人們對未來移動通信技術將提出更多更高的需求。

 盡管數字蜂窩移動通信技術也在不斷的得到完善,但隨著用戶數量和網絡規模的不斷擴大,可以預見的是,在這快速增長的市場需求下,頻率資源已經成為瓶頸,通話質量不盡人意,傳輸速率不高,達不到真正意義上滿足移動多媒體和物聯網的需求。

 綜上所述,我們大致可以預見未來的移動通信技術將沿著以下幾個大的方向改善:1)隨著網絡業務數據化、分組化程度的提高,移動互聯網逐步形成;

 2)為了解決頻率枯竭的問題,移動通信將應用於更高的頻段,頻率利用率也將得到很大程度的提高;

 3)隨著人們個性化需求的不斷提高,提供個性化服務將成為業務發展的壹個趨勢,為此,網絡設備的智能化和小型化也將成為必然;

 4)在目前信息通信技術大融合的背景下,移動網和固定網、移動網和互聯網的融合已成必然,網絡和業務的融合將成為趨勢,移動互聯網的普及也將成必然;

 5)隨著全球化進程的進壹步提高,視頻移動業務將越來越普及,高速率、高質量和低費用是下壹步市場對移動業務提出的更高要求。

 目前世界上大多還在沿用著第二代數字蜂窩移動通信技術,第三代移動通信技術(3G)也在逐步推廣當中,但源於更多的需求,人們早已提出了第四代移動通信技術(4G)的設想。

 4G標準比要比上壹代具有更強的功能。

 3.1第三代數字移動通信系統

 第三代移動數字通信系統(3G)是在第二代的基礎上進壹步演變的以寬帶CDMA技術為主移動通信技術,能同時提供語音數據綜合服務和移動多媒體服務的移動通信系統,是壹代有能力徹底解決第壹、二代移動通信系統主要弊端的先進的移動通信系統。

 為了在移動通信領域適應高速數據和圖像電信業務的發展,並企望在第三代系統中統壹標準,國際電聯(ITU)進行了多方面努力。

 於2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大3G標準,並寫入3G技術指導性文件《2000年國際移動電信計劃》(簡稱IMT-2000),2007年10月19日,在國際電信聯盟在日內瓦舉行的無線通信全體會議上,經過多數國家投票通過,WiMAX正式被批準成為繼WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之後的第四個全球3G標準[2]。

 與前兩代移動通信相比,第三代數字移動通信是壹種能夠覆蓋全球的多媒體移動通信。

 它具有別於上兩代移動通信的兩個主要特點是:

 1)可實現全球漫遊,使任意時間、任意地點、任意人之間的交流成為可能。

 也就是說,每個用戶都有壹個個人通信號碼,無論該用戶走到世界任何壹個國家,人們都可以找到妳,而反過來,妳走到世界任何壹個地方,都可以很方便地與國內用戶或他國用戶通信,與在國內通信時毫無分別;

 2)能夠實現高速數據傳輸和寬帶多媒體服務。

 也就是說,用第三代手機除了可以進行普通的尋呼和通話外,還可以上網讀報紙,查信息、下載文件和圖片;由於帶寬的提高,第三代移動通信系統還可以傳輸圖像,提供可視電話業務。

 從這兩年的情況來看,隨著終端手機設備的智能化發展,使得3G業務越來越多的在人們的生活中體現,如WAP業務,多媒體消息業務,定位服務業務,OTA下載業務等新興業務得到了長足的發展。

 中國3G牌照已經花落三家,分別是:TD—SCDMA中國移動(中國技術)、WCDMA中國聯通(歐洲技術)、CDMA2000中國電信(美國技術)。

 隨著運營商競爭壓力的加劇,可以預見的是我們消費者將享受到更好的新興3G業務服務和更多的資費優惠。

 3.2第四代移動通信技術

 盡管歷經多年的研究開發,第三代移動通信在實際應用中還是碰到了很多問題,因此人們又開始把希望寄托到了提前出現的第四代的研究。

 到目前為止,第四代移動通信技術(4G)技術還只是較多地停留於概念性的設想上,人們可以稱之為廣帶(Broadband)接入和分布網絡,也可無線互聯網技術或後3G技術,在4G的定義上,人們還無法就其技術參數、國際標準、網絡結構、乃至業務內容給出壹個標準。

 但其大致的輪廓已經得到了業界的***識。

 展望未來,我們可以大致看到4G通信將具有如下的特征:

 1)信息傳輸速率更快

 人們研究4G的初衷是為了解決移動終端快速訪問互聯網的問題,變為現實的4G在應用上應具備更快的無線通信速度。

 從目前已經公布的數據來看,4G最大的數據傳輸速率超過100Mbps,而3G網絡只有2Mbps。

 2)網絡頻譜更寬

 要想提高信息的傳輸速度,4G網絡中所需要帶寬要比3G網絡高出許多,估計達每個信道的帶寬會達100MHz,是3G20倍。

 3)容量更大

 據估計,10年後,人們每天所獲取的信息量要比今天至少高3-4個數量級,而3G的容量將遠無法滿足這種增長的業務量需求,所以,在4G裏將采用新的網絡技術來極大地提高系統的容量,如SDMA(空分多址)技術等,來滿足未來大信息量的需求。

 4)兼容性強

 要使4G通信盡快地被人們接受,4G應考慮在投資最少的情況下輕易地過渡到。

 因此4G將采用大區域覆蓋、多種網絡相互兼容、終端及網絡升級過渡容易等特點。

 實現真正意義的全球漫遊。

 5)智能性更高

 4G系統的智能化程度更高。

 在網絡系統功能方面,能夠做到自適應地進行資源分配、處理變化的業務流和適應不同的信道環境;在其用戶終端的設計和操作也將更具智能化,它已經不是傳統意義上的手機,它可以被當成手提電視,能夠綜合各方面因素來提醒它的主人此刻該做什麽或者不該做什麽。

 它將能夠實現許多現在人們無法想象的功能。

 6)能實現更高質量的多媒體通信

 4G通信將能在很大程度上改善現有3G多媒體通信存在的品質不良,數據傳輸速率不高的不足,為各種多媒體流的高速高質量傳送提供可行的解決方案。

 7)通信資費更加便宜

 由於兼容性問題的解決和平滑性過渡的實現,4G的通信部署相比其他技術將顯得容易和迅速得多。

 這樣就能夠有效地降低運營成本,競爭的白日化將讓人們享受到更加便宜通信資費。

 對於現在的人來說,未來的4G通信的確顯得很神秘,但技術的發展將使4G通信變成現實。

 實現3G未能實現的功能,實現真正意義上的個人通信。

 4結論

 隨著信息時代的到來,人們越來越依靠移動通信帶來的便利。

 可以設想不需要多少年,我們將會迎來壹個真正的綜合性的、寬帶域、多功能、可以隨時隨地滿足人們多角度、全方位需求的通信方式。

 參考文獻

 [1]王文博.移動通信原理與應用[M].北京郵電大學出版社,2004.

 [2]常永宏.第三代移動通信系統與技術[M].北京:人民郵電出版社,2004.

 [3]謝顯忠,等.基於TDD的第四代移動通信技術[M].電子工業出版社,2005.

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