移动通信的发展及应用论文(南邮现代通信)Word格式.doc
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移动通信技术也随之进入爆炸式大发展阶段,更多的技术应用到生活中,让我们的日常更加方便,让我们的生活更加优越,我们已经离不开移动通信技术。
关键词:
移动通信、技术、发展、应用
引言:
移动通信是指移动用户之间,或移动用户与固定用户之间的通信。
随着电子技术的发展,特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展,移动通信得到了迅速的发展。
随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高,促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。
20世纪80年代以来,移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。
回顾移动通信的发展历程,移动通信的发展大致经历了几个发展阶段:
第一代移动通信技术主要指蜂窝式模拟移动通信,技术特征是蜂窝网络结构克服了大区制容量低、活动范围受限的问题。
第二代移动通信是蜂窝数字移动通信,使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。
第三代移动通信的主要特征是除了能提供第二代移动通信系统所拥有的各种优点,克服了其缺点外,还能够提供宽带多媒体业务,能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务,并能实现全球漫游。
现在用的大多是第二代技术,第三代技术还不太成功,但已有了第四代技术的设想。
第四代移动通信系统(4G)标准比第三代具有更多的功能。
1、4G移动通信简介
第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络,具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。
它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。
第四代移动通信标准比第三代标准拥有更多的功能。
第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务,可以在任何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信),能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。
此外,第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统,是宽带接入IP系统。
目前正在开发和研制中的4G通信将具有以下特征:
1.1通信速度更快
由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率,因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。
专家预估,第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s,最高可以达到100Mbit/s。
1.2网络频谱更宽
要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度,通信运营商必须在3G通信网络的基础上对其进行大幅度的改造,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-CDMA3G网络的20倍。
2、多种业务的完整融合
个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体,满足用户的各种需求。
4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。
各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全,面向不同用户要求,更富有个性化。
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。
2.1智能性能更高
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手机可以实现许多难以想象的功能。
例如,4G手机将能根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机的主人。
2.2兼容性能更平滑
要使4G通信尽快地被人们接受,还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到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2G、3G平稳过渡等特点。
2.3实现更高质量的多媒体通信
4G通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等,大量信息透过宽频的信道传送出去,为此4G也称为“多媒体移动通信”。
2.4通信费用更加便宜
由于4G通信不仅解决了与3G的兼容性问题,让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信,而且4G通信引入了许多尖端通信技术,因此,相对其他技术来说,4G通信部署起来就容易、迅速得多。
同时在建设4G通信网络系统时,通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上,采用逐步引入的方法,这样就能够有效地降低运营成本。
3、4G移动通信系统中的关键技术
3.1定位技术
定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。
它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。
在4G移动通信系统中,移动终端可能在不同系统(平台)间进行移动通信。
因此,对移动终端的定位和跟踪,是实现移动终端在不同系统(平台)间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。
3.2切换技术
切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。
切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。
它主要有软切换和硬切换。
在4G通信系统中,切换技术的适用范围更为广泛,并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。
3.3软件无线电技术
在4G移动通信系统中,软件将会变得非常繁杂。
为此,专家们提议引入软件无线电技术,将其作为从第二代移动通信通向第三代和第四代移动通信的桥梁。
软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线,即将A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端,利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。
它旨在建立一个无线电通信平台,在平台上运行各种软件系统,以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。
因此,应用软件无线电技术,一个移动终端,就可以实现在不同系统和平台之间,畅通无阻的使用。
目前比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。
3.4智能天线技术
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能,能满足数据中心、移动IP网络的性能要求。
智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。
3.5交互干扰抑制和多用户识别
待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分,它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动电话系统,消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰,确保接收机的高质量接收信号。
这种组合将满足更大用户容量的需求,还能增加覆盖范围。
交互干扰抑制和多用户识别两种技术的组合将大大减少网络基础设施的部署,确保业务质量的改善。
3.6新的调制和信号传输技术
在高频段进行高速移动通信,将面临严重的选频衰落(frequency-selectivefading)。
为提高信号性能,研究和发展智能调制和解调技术,来有效抑制这种衰落。
例如正交频分复用技术(OFDM)、自适应均衡器等。
另一方面,采用TPC、Rake扩频接收、跳频、FEC(如AQR和Turbo编码)等技术,来获取更好的信号能量噪声比。
4、移动通信的发展
4.1移动通信技术的特点
移动通信与固定物体之间的通信比较起来,具有一系列的特点,主要是:
(1)移动性。
就是要保持物体在移动状态中的通信,因而它必须是无线通信,或无线通信与有线通信的结合。
(2)电波传播条件复杂。
因移动体可能在各种环境中运动,电磁波在传播时会产生反射、折射、绕射、多卜勒效应等现象,产生多径干扰、信号传播延迟和展宽等效应。
(3)噪声和干扰严重。
在城市环境中的汽车火花噪声、各种工业噪声,移动用户之间的互调干扰、邻道干扰、同频干扰等。
(4)系统和网络结构复杂。
它是一个多用户通信系统和网络,必须使用户之间互不干扰,能协调一致地工作。
此外,移动通信系统还应与市话网、卫星通信网、数据网等互连,整个网络结构是很复杂的。
(5)要求频带利用率高、设备性能好。
4.2移动通信技术的发展历程
移动通信技术经历了跳跃式大发展,从第一代的(1G)是在20世纪80年代初提出的,它完成于20世纪90年代初,如NMT和AMPS,NMT于1981年投入运营。
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GSMPhase2+,目的在于扩展和改进GSMPhase1及Phase2中原定的业务和性能。
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。
第三代移动通信系统(3G),的通信标准共有WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA三大分支,共同组成一个IMT2000家庭,成员间存在相互兼容的问题。
(4G)是第四代移动通信及其技术的简称,是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。
在全球所有的第二代移动通信中,GSM通信网络的使用人数最多,中国目前的大部分移动通信网络就是GSM系统。
由于最初的GSM标准主要是考虑支持语音业务和少量电路交换方式的数据业务,因此GSM网络的语音通信是电路交换方式。
20世纪90年代以后,随着互联网技术的迅猛发展,人们开始想到了移动互联网,希望能通过手机享受各种高速数据业务(包括收发Email、进行Internet浏览等)。
正是在这样的社会需求下,欧洲电信标准化组织(ETSI)及时在GSM系统的基础上制定了一套
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