移动通信技术综述

移动通信技术的发展回忆及展望选题理由移动通信是近年来发展最快、应用最广泛的领域之一从移动通信技术诞生到目前的一百数年间，这门技术已经从主线上变化了人们的通信方式，极大地缩短了信息传递的时间为了让读者理解此方面的研究历史以及最新动向，故选择这个题目，梳理现代移动通信技术的发展历程摘要近年来，移动通信技术发展迅速，成为当今最前沿的领域之一纵观现代移动通信技术的发展历史，可以将其分为五个阶段初期起步阶段、初期发展阶段、改善完善阶段、蓬勃发展阶段和数字化成熟阶段目前现代移动通信技术已经发展到第四代，但仍然面对移动性管理困难、无线网络覆盖面不够、设备性能的限制以及网络的安全性问题等难题未来值得深4G入研究的方向有第四代移动通信技术的完善与成熟；第五代移动通信技术的研发、完善及普及；卫星移动通信技术的发展图、、、、、、参照文献1234567»270关键词移动通信技术蜂窝通信系统数字化卫星移动通信1引言移动通信技术Mobile CommunicationTechnology是指通信日勺双方或至少是有一方在移动中进行信息传播和互换H勺技术［1］它是目前最前沿H勺领域之一，它较强的灵活性、强大欧I兼容性、高度自组织自适应性及传递信息欧I及时性使它成为万众瞩目的明星目前世界上各个国家与地区大多都在进行有关日勺研究，并带来了移动通信技术日勺一次又一次的革新本文通过有关文献搜集及归纳整顿，将移动通信发展至今日勺历史分为五个阶段:初期起步阶段、初期发展阶段、改善完善阶段、蓬勃发展阶段和数字化成熟阶段同步现代日勺移动通信技术也可分为第

一、第

二、第

三、第

四、第五代本文认为，该领域目前尚有如下问题需要克服和处理移动性管理困难、无线网络覆盖面不够、4G设备性能限制以线技术的I结合4G应用将会变得具有一流品质、高安全性和物美价廉

[27]

2.5G技术的研发及完善4G技术存在着诸多局限性，科技在不停进步，人们需要更好的技术来替代既有日勺技术5G技术将会愈加高速，兼容性更好，愈加安全

3.卫星移动通信的普及通过上面的描述，我们懂得了卫星移动通信时不可替代的长处不过由于技术日勺限制,卫星移动通信目前还无法普及未来日勺研究应当以普及卫星移动通信技术为目日勺之一与陆地移动通信系统相辅相成参照文献

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4.Mobil,an.Wireles.Communication.Technologie.[M.USA.Rive.Publishers.2023及网络安全性问题基于此，本文将梳理移动通信技术的发展历史，重点论述数字化成熟阶段的移动通信技术发展和蜂窝通信系统口勺发展，在现实状况日勺基础上提出移动通信技术未来也许实现的I、值得深入研究的I方向2初期起步时期的移动通信这一时期处在20世纪23年代至40年代1897年意大利科学家M.G马可尼在赫兹试验的基础上成功实现了陆地和一只拖船之间运用无线电波进行信息传播，证明了在移动体之间以无线方式进行通信时也许性［2］但在这之后相称长的时间里，移动通信并没有实质性的发展，直到20世纪23年代初期起步期间，首先在短波的几种频段上开发出专业移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统［3］这一起步阶段的工作频率较低，系统较为专用化3初期发展时期的移动通信技术这一时期处在20世纪40年代中期至60年代初期这个时期里，公共移动通信业务问世并开始发展这一时期出现了公共陆地移动网络PLMN PublicLand MobileNetworko公共陆地移动网络是被设计来为所有静态时或是动态的使用者提供所有地方、所有形式和所有时间时服务［4］o1946年，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一种公用汽车网:“都市系统”此后,前西德

1950、法国

1956、英国1959等国相继研制了公用移动系统美国贝尔试验室完毕了人工互换系统H勺连接问题这一阶段H勺特点是从专用移动网到共用移动网过渡，接续方式为人工，网H勺容量较小［3］这一时期的移动通信技术发展缓慢，由于采用大区制，可用频道很少，设备使用电子管，较粗笨，使用不以便，不保密，发展缓慢，顾客总数也只有几百个［5］14改善完善时期的移动通信技术1965年美国贝尔试验室推出了改善型移动系统IMTS Improved这一时期处在20世纪60年代中期至70年代中期此阶段中,Mobile TelephoneService此系统采用大区制、中小容量，实现了自动选频与自动接续由于出现了自动互换式的三级构造及直接数字频率合成技术DDS DirectDigital FrequencySynthesis,可用的频道数目增长，同步使用了大、中制,使频谱运用率有较大的I增长，顾客使用以便多了，也增长了某些保密性［5］同步德国也推出了具有相称技术水平的IB网不过由于设备及无线资源的I制约，当时整个移动通信市场发展缓慢，尚未形成规模［6］5蓬勃发展时期的移动通信技术这一时期处在20世纪70年中期到80年代中期在这一时期,出现了第一代蜂窝状移动通信系统这是一种以微型计算机和移动通信相结合，以频率复用、多信道共用技术和全自动地接入公共网的小区制、大容量移动式蜂窝通信系统［1］1-2蜂窝移动通信系统是采用正六边形的蜂窝状小区来实现区域覆盖的系统1978年终,美国贝尔试验室研制成功先进移动系统AMPS AdvancedMobilePhone Service,建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量［3］与此同步，其他国家也相继开发出蜂窝式移动通信系统如日本于1979年推出的800MHz汽车系统HAMTS,前西德于1984年完毕的450MHz的C网，英国在1985年开发时900MHz全地址通信系统TACS TotalAccess CommunicationsSystem,法国开发的450系统，加拿大推出的450MHz移动MTS,瑞典等北欧四国于1980年开发时450MHz的NMT-450移动通信网这一阶段的I特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展［3］2第一代蜂窝移动通信系统采用频分多址FDMA FrequencyDivision Multiple Access技术，故属于模拟蜂窝网右图展示的是一种蜂窝系统单元的总体布置这个系统的关键是一种叫MTSO Mobiletelephone SwitchingOffice的I特殊服务区域［8］一种经典区J蜂窝移动单元由一种控制单元、一种无线电收发器和天线构成的［8］o不过自从模拟蜂窝移动通信系统问世以来，频谱资源的I局限性和模拟电子技术的局限性制约着蜂窝移动通信的发展［9］而由于全世界范围内蜂窝系统较多，各个系统之间既相似又有很大差异，它们之间互不兼容，因此，移动顾客无法在多种系统之间实现漫游同步，作为模拟移动通信系统，它尚有其他的多种缺陷1模拟移动通信不能提供综合业务数字网业务ISDNIntegrated ServicesDigital Network2频谱运用率不高,系统容量受限制3安全保o密性差，易被窃听4模拟系统设备价格高，体积大,电池充电的有效时间短，给顾客带来不便［5］3-4这些成为制约第一代移动通信技术发展的原因之一除了蜂窝移动通信系统，这一时期集群通信系统Trunked communicationsystem也正蓬勃发展着集群通信系统是专用调度通信系统集群移动通信系统和蜂窝移动通信系统是两种不一样H勺系统，各有各的特点，各有各的用处口0］34-61集群移动通信重要用来做指挥调度，且重要采用信道动态分派方式与蜂窝移动通信不一样，集群有点通信采用大区覆盖方式6数字化成熟时期欧I移动通信技术这一时期是移动通信技术发展的第五阶段第五阶段从20世纪80年代中期开始至今这是数字移动通信系统的发展和成熟时期［3］2由于大规模、超大规模集成电路和微处理机、微计算机的大量应用，移动通信向着范围愈加广泛、种类和形式愈加多样性的方向发展系统容量扩大，业务种类增多，信息传播及时，设备在小型化、自动化、智能化、程控化和微机化上前进了一大步，移动通信得到了前所未有的发展数字化移动通信系统的|逐渐完善无疑极大增进了移动通信技术的发展，这一阶段是移动通信技术发展的黄金时期移动通信系统从第二代发展到了第五代,数字化程度不停加深在模拟系统中，传播媒体上的额信号是消息波形的持续函数模拟系统中正弦载波的振幅、相位或者频率都可以随话音或消息持续变化数字传播系统中，传播信号在时间、真服、相位或频率上以及这些参数任何两种组合上都是离散的把消息信号转换成数字形式的一种长处在于数字信号具有较强的再生能力［口］

2806.1第二代移动通信技术第二代移动通信技术采用时分多址TDMA TimeDivision Multiple Access技术右图展示时就是时分多址技术日勺系统构造时分多址是用许多时隙来分复用来自多种顾客的数据，并在物理信道上发送由于可以把所使用的每个时隙都分派给不一样的顾客，故从主线上来说对应提高了系统的容量［13］6基于这个概念，TIA/EIA制定了一套TDMA原则，称为IS-54［14］1993年，最终由称为IA-

136.1和TIA/EIA IS-

136.2［15］的新版本替代第二代移动通信系统重要有欧洲的J GSMGlobal SystemFor MobileCommunications系统，美国的D-AMPS DigitalAdvancedMobile Service系统，IS-95系统，日本H勺个人数字蜂窝系统PDC PersonalDigitalCellular System其中最为普及、最为成功的当数GSM系统了oGSM是由欧洲重要的电信运行商和制造商产生的原则化委员会制定的一种无线数字信号网络原则［16］GSM与IS-54和IS-136同样，结合了FDMA和TDMA的接入技术，使用900MHz附近的2个频段［17］全世界大多数国家都采用了基于GSM原始规范日勺GSM、DCS1800或PCS1900等系统GSM网络由几种功能实体构成互换中心MSC、数据库HLR,VLR、基站控制器BSC、基站收发系统BTS、用于无线子系统和网络子系统日勺操作与维护中心心MC-R和OMC-V）、移动台（MS）

[18]334-337o心M是第一种把已开发的TDMA技术应用到移动通信中的系统，它有几种明显的特性

（1）全欧洲漫游

（2）通过RA盒（速率自适应）可与ISDN连接

（3）使用SIM卡

（4）发射功率控制

（5）跳频

（6）不持续传播

（7）移动台辅助切换目前它是世界上使用最为广泛日勺移动通信系统与GSM相似，美国的D-AMPS采用了FDMA与TDMA技术相结合的多址接入方式，并定义了控制信道和业务信道D-AMPS使用的J频率与模拟AMPS同样，这样可以根据需要从模拟信道转移到数字信道，并且采用一种逐渐增大系统容量日勺途径

[19]

6.2第三代移动通信技术虽然第二代移动通信技术已经实现了数字化，具有传播能力，但其程度有限例如，应用广泛的GSM支持SMS,其顾客数据速率不超过

9.6kbit/s

[13]10为了支持高速数据速率业务，以及能提供多媒体业务，“国际电信联盟-无线通信部”（ITU-R）制定了“国际移动通信2023（IMT-2023）这一原则第三代移动通信技术，也就是人们一般说的3G技术，采用的是码多分址CDMA（Code DivisionMultipleAccess）技术CDMA通信是运用互相正交（或尽量正交）的不一样编码分派给不一样顾客调制信号，实现多顾客同步使用同一频率接入系统和网络的通信

[20]在CDMA中，分派给每个顾客一种唯一的编码序列（扩频码），用于对他的承载信息信号进行编码接受机懂得顾客的编码序列，可以在接受后对接受的信号进行解码并恢复出原始数据，这是由于特定顾客的编码信号和其他顾客的编码信号之间的互有关性很小由于编码信号的带宽比承载信息信号附带宽敞得多，因此编码处理扩展了信号的带宽,这就是大家熟知的扩频调制产生的信号称为扩频信号，并且CDMA也称为扩频多址接入SSMA

[21]3『32CDMA的关键技术有自动功率控制；信号衰落与分级接受；分集技术；正交调制与正交扩频；编码技术；过境切换技术；电压、功率和电场强度的关系

[3]152-179目前国际上最具代表性的CDMA原则有三个中国提出的TD-SCDMA.欧洲和日本提出的WCDMA和美国提出的CDMA2023o这三个原则为国际电信联盟ITU所承认TD-SCDMA TimeDivision-Synchronous CodeMultipleAccess即时分同步码多址它是双工部门系统它日勺上传和下载工作在同一频带上所有物理构造均有一种四层构造TD-SCDMA技术有着频3谱运用率高、频率灵活性高、对业务的I支持具有多样性以及成本低等优势但同步也有同步在线人数限制、小区覆盖半径较小以及终端容许移动速率较低等局限性在1997年下六个月，ETSI和ARIB共同努力开发了WCDMA ETSIWCDMA从欧洲区J FMA2方案o发展而来ARIB的WCDMA从日本H勺关键A方案发展而来WCDMA方案H勺上行链路重要基于FMA2方案，下行链路基Subframe5ms640chips于关键A方案

[21]141o该技术是目前普及率最高的I第三代移动通信技术WCDM是由第二代移动通信技术GSM发展而来

[23],而这也是它欧I普及率如此之高的原因之一该技术日勺码片速率高，支持高速移动终端，为3G运行提供了良好日勺基础CDMA2023是由美国提出日勺技术，像其他宽带CDMA方案已于，其目的是提供的数据速率可以满足IMT-2023的性能需求，即车载环境至少有144kbit/s,步行环境下384kbit/s,室内办公环境下2048kbit/s

[21]151CDMA2023系统的I明显特性可归纳如下

（1）较宽的带宽和较高改1码率

（2）多载波系统

（3）扩频码

（4）可变长度Walsh码

（5）复数扩频

（6）辅助导频信道

（7）新的业务信道

（8）分组模式数据业务

（9）业务质量

[13]91-

926.3第四代移动通信技术在第三代移动通信技术已经成熟之际，3G技术的限制也就越来越多地暴露出来速率的局限性以及移动终端移动速度的限制促使了第四代移动通信技术的诞生于发展4G技术是被设计来在不一样的无线原则之间进行通信的技术，它将使多种原则无缝结合这一设想成为现实

[24]04G与3G之间的重要区别在于终端设备的类型、网络拓扑的构造以及构成网络的技术类型

[25]目前该技术包括TD-LTE和PDD-LTE两种制式，4G可以以100Mbps/s以上的速度下载，集3G技术与WLAN技术于一身作为一门新兴的技术，它的长处有诸多通信速度快；网络频谱宽；通信灵活；智能性高；兼容性好；提供增值服务；高质量通信；频率效率高但同步它的缺陷也有诸多，例如移动基站的改建困难，4G设备的性能限制使之无法到达预期的速度，移动性管理的困难，行业原则的统一困难以及网络安全性不高等目前4G技术已经开始普及，但仍然有很长一段路要走

6.4卫星移动通信技术卫星移动通信系统作为提供卫星移动业务的一种通信系统，综合运用了现代通信技术、计算机技术、航天技术和半导体集成电路技术，是目前通信领域发展非常迅速的I方向之一它具有许多其他通信方式无法替代的突出长处，也是未来移动通信系统中不可缺乏的一部分卫星移动通信系统一般由空间段、地面段和顾客端三部分构成运用卫星来进行移动通信，具有覆盖范围大、通信距离远、组网灵活、通信费用基本与距离无关、不受地面既有设备的限制及受地形地物等影响小等突出长处同步它的缺陷也很突出卫星功率有限；电波传播状况复杂；众多顾客共享有限的卫星资源；移动7结语与台必须小型化［26］目前卫星移动通信的推广范围有限，不过此后也许会有发展展望通过以上的梳理，我们清晰地梳理了移动通信系统自诞生到目前的一百数年间的发展历程发现移动通信系统的发展大体可以分为五个阶段，从初期起步阶段到初期发展阶段到改善完善阶段再到蓬勃发展阶段最终到数字化成熟阶段移动通信技术的发展一直以来都是以追求更高性能、更好的人机交互、更完善的管理体系等为目的进行的I目前是3G技术基本普及而4G技术正在发展的阶段,通过以上的梳理，发现移动通信技术尚有兼容性不高、移动终端设备性能提高无法跟上无线网络技术发展、网络安全性较低等缺陷未来，值得深入研究的方向有

1.4G技术的完善通过某些革命性日勺（无论是户外还是户内）的4G应用，4G技术将会证明无线技术和有。