理论教育 蜂窝移动通信系统的演变历程

蜂窝移动通信系统的演变历程

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:从蜂窝移动通信系统开始商用到现在,只不过短短30多年的时间,其技术发展突飞猛进,已经使得蜂窝移动通信方式融入了人们的生活。第一代蜂窝移动通信系统采用频分多址的通信方式,并且是模拟通信系统,直接将语音信号调制到相应的频点后发送。第一代蜂窝移动通信系统最大的贡献就是摆脱了电话线的束缚,使得用户第一次能够在移动状态下无线接收和拨打电话。

蜂窝移动通信系统的演变历程

今天人们使用最为频繁的手机通信,就属于蜂窝式公用移动通信系统,该系统也是全球使用者最多的无线通信系统。从蜂窝移动通信系统开始商用到现在,只不过短短30多年的时间,其技术发展突飞猛进,已经使得蜂窝移动通信方式融入了人们的生活

第一代(1G)蜂窝移动通信系统采用频分多址的通信方式,并且是模拟通信系统,直接将语音信号调制到相应的频点后发送。这种通信系统典型的有美国的先进移动电话系统(Advanced Mobile Phone System,AMPS)及欧洲的全入网通信系统(Total Access Com-munication System,TACS)。这两个系统均是模拟通信系统,提供了全双工的通信方式。它在地域上将覆盖范围划分成多个小单元,每个单元使用频带的一部分。通过这样的频率复用方法,能够在一定程度上提高频率资源的使用效率。第一代蜂窝移动通信系统最大的贡献就是摆脱了电话线的束缚,使得用户第一次能够在移动状态下无线接收和拨打电话。然而,由于模拟系统自身的缺陷,使得模拟移动通信系统难以满足用户的通信需求,如业务单一,只能提供通话质量较差的语音业务;模拟移动通信网络覆盖范围下,存在覆盖与容量局限问题;终端体积大,样式少,成本高;保密性差等。因此,在众多移动通信研究专家和工程师的推动下,在20世纪90年代初期开发出了数字蜂窝移动通信系统,即第二代(2G)移动通信系统。

由于第二代移动通信系统基于数字通信,克服了模拟系统存在的诸多缺陷,能够为用户提供优质的语音通信服务,因此其一经推出就得到了迅猛发展,迅速取代了模拟移动通信系统,在短短十几年时间里成为了全球范围的、最大的移动通信网络,并能够为用户提供无缝的国际漫游。从目前的使用情况看,全球主要的第二代移动通信系统主要以GSM(全球移动通信系统)和IS95系统为主。其中GSM采用时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)的接入方式,而IS95系统采用码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)的接入方式。与第一代模拟蜂窝移动通信相比,第二代移动通信系统采用了数字化,具有保密性强、频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等特点。

虽然2G系统能够提供良好的语音通信服务,但是人们已经不再满足于单一的业务内容,而且运营商也在不断寻找扩大其盈利范围的增值服务。尤其是随着互联网的发展,人们对在移动通信系统中使用数据业务的需求与日俱增。为了不对现有系统进行大的改动,研究人员在2G系统架构的基础上适当增加了一些网络和一些适合数据业务的协议,使得2G系统也能提供一定速率的数据业务,即2.5G系统。可以说,2.5G系统只是一个过渡系统,由于其系统架构和传输技术上的先天不足,使得其不能改变传输速率过低的局面,因此3G系统应运而生。(www.daowen.com)

3G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信相结合的新一代移动通信系统。2000年5月,国际电信联盟(ITU)确定WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA作为3G系统的全球三大标准。此后,在2007年10月,无线宽带技术WiMAX也成为了正式3G标准,标志着宽带接入技术向移动通信系统的逐渐渗透。与前面两代移动通信系统的设计不同,3G系统设计之初,考虑的就是为用户提供内容丰富的数据业务。3G系统能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。

在技术发展、业务需求和外部竞争的驱动下,3G系统开始了向带宽更大、速率更高、技术更先进、业务内容更丰富的LTE(长期演进)系统的逐步演进。LTE系统以OFDM(正交频分复用)和MI-MO(多入多出)技术为基础,是一种满足更低传输时延、更大数据传输速率、增强型系统容量和覆盖、具有扁平化架构的移动通信标准。

在ITU提出了作为4G标志的IMT-Advanced系统需求和指标后,世界各国的标准化组织、运营商及通信设备厂商又开始了新的针对LTE系统的演进计划,提出了更为先进的LTE-Advanced系统。

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