通信工程師考試培訓(xùn)移動(dòng)通信的發(fā)展[1]

12.1.2 移動(dòng)通信的發(fā)展

1.移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史

回顧移動(dòng)通信發(fā)展的歷史，可以發(fā)現(xiàn)移動(dòng)通信的每一步發(fā)展總是與技術(shù)上的突破有密切的關(guān)系。現(xiàn)代移動(dòng)通信，從技術(shù)上說(shuō)，是微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物；從學(xué)科領(lǐng)域上說(shuō)，是無(wú)線通信，程控交換，計(jì)算機(jī)通信，衛(wèi)星通信等多領(lǐng)域、多學(xué)科綜合發(fā)展的產(chǎn)物?？v觀移動(dòng)通信的整個(gè)發(fā)展歷史進(jìn)程，大致可分6個(gè)階段。

第一階段是從20世紀(jì)的20年代至20世紀(jì)40年代，移動(dòng)通信的早期萌芽（起步）階段。

在此期間，在短波的幾個(gè)頻段上建立了一些專用的、簡(jiǎn)單的移動(dòng)通信系統(tǒng)，如1921年開通的美國(guó)底特律瞀察車載無(wú)線電通信系統(tǒng)。

第二階段是20世紀(jì)40年代中期到20世紀(jì)60年代初期，移動(dòng)通信的初期發(fā)展階段。

此期間，在專用移動(dòng)通信發(fā)展的基礎(chǔ)上，開始向公用移動(dòng)通信系統(tǒng)過(guò)渡。如1946年美國(guó)Bell公司在圣路易斯建立的稱為“城市系統(tǒng)”的世界上第一個(gè)公用汽車電話系統(tǒng)等。

第三階段是20世紀(jì)60年代中期到20世紀(jì)70年代中期，移動(dòng)通信系統(tǒng)的改進(jìn)和完善階段。在這一階段，公用移動(dòng)電話規(guī)模逐步擴(kuò)大，采用大區(qū)制組網(wǎng)，中等容量，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線信道自動(dòng)選取和與公用電話網(wǎng)自動(dòng)接續(xù)，并開始使用便攜式移動(dòng)終端，如美國(guó)的改進(jìn)型移動(dòng)電話系統(tǒng)（IMTS)、德國(guó)的B網(wǎng)等。

第四階段是20世紀(jì)70年代中期至20世紀(jì)80年代中期，蜂窩移動(dòng)移動(dòng)通信誕生與蓬勃發(fā)展階段。

隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，用戶數(shù)的增長(zhǎng)和頻率資源有限的矛盾越來(lái)越尖銳。為此，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室于20世紀(jì)70年代初提出了蜂窩系統(tǒng)的理論。據(jù)此理論,20世紀(jì)80年代初AMPS系統(tǒng)首先在美國(guó)投入商用，隨后英國(guó)也于1983年制定了TACS標(biāo)準(zhǔn)，并被世界上許多所采用。其他的系統(tǒng)還有日本的HAMTS系統(tǒng)、西德的C網(wǎng)、瑞典等北歐四國(guó)的NMTM50等。

第五階段是20世紀(jì)80年代中期到20世紀(jì)90年代中期，數(shù)字蜂窩系統(tǒng)誕生、移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的成熟期。

模擬蜂窩網(wǎng)雖然取得了很大成功，但也暴露了一些問(wèn)題。例如，標(biāo)準(zhǔn)多樣不兼容、頻譜利用率低、移動(dòng)設(shè)備復(fù)雜、費(fèi)用較高、業(yè)務(wù)種類受限制以及通話易被竊聽等，更主要的問(wèn)題是其容量已不能滿足日益增長(zhǎng)的移動(dòng)用戶需求。解決這些問(wèn)題的方法是開發(fā)新一代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。數(shù)字無(wú)線傳輸?shù)念l譜利用率高，可大大提高系統(tǒng)容量。另外，數(shù)字網(wǎng)能提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)多種業(yè)務(wù)服務(wù)，并與ISDN等兼容。歐洲郵政和電信行政會(huì)議（CEPT)于1982年開始制訂泛歐數(shù)字蜂窩系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，1991年GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)投入商用，后被世界上眾多所采用，現(xiàn)已成為世界上擁有移動(dòng)用戶數(shù)最多的移動(dòng)通信系統(tǒng)。除GSM外，還有美國(guó)的IS-54,IS-95(cdmaOne),以及日本的PDC等數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)等，統(tǒng)稱第二代蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)。

第六階段是21世紀(jì)初，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的誕生期。

隨著多媒體通信的興起，Internet、信息高速公路的普及，移動(dòng)通信業(yè)務(wù)己不能只局限于語(yǔ)音通信和低速數(shù)據(jù)通信，為此國(guó)際電聯(lián)（ITU)著手制定了新一代蜂窩移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)名為IMT-2000的第三代蜂窩移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)于2000年正式頒布，歐洲提出的WCDMA、美國(guó)提出的cdma2000,以及我國(guó)提出的TD-SCDMA均被ITU正式確定為第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。

第三代移動(dòng)通信承諾提供全球漫游、通過(guò)衛(wèi)星和地面通信系統(tǒng)以無(wú)線方式接入全球電信基礎(chǔ)設(shè)施，并為公共和專用網(wǎng)絡(luò)的固定和移動(dòng)用戶提供服務(wù)。它體現(xiàn)了跨網(wǎng)絡(luò)、跨領(lǐng)域、跨技術(shù)的個(gè)人通信特征，在全球范圍提供移動(dòng)終端的無(wú)縫漫游，具有支持高速多媒體業(yè)務(wù)的能力（最髙速率達(dá)2Mbit/s),并便于過(guò)渡及演進(jìn)，目前己在許多和地區(qū)開通運(yùn)營(yíng)。

與其他現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展一樣，移動(dòng)通信的發(fā)展也呈現(xiàn)飛速發(fā)展的趨勢(shì)。目前，在第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)向第三代過(guò)渡方興未艾之時(shí)，關(guān)于4G等未來(lái)移動(dòng)通信的討論和研究也早已如火如荼地展開，引導(dǎo)著通信朝著其較高目標(biāo)“5W”邁進(jìn)。

2.移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步、市場(chǎng)需求的不斷提高，移動(dòng)通信在廣泛普及的同時(shí)，也正不斷向前發(fā)展。其發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下方面。

(1)小型化

目前世界各國(guó)均把移動(dòng)臺(tái)小型化、微型化作為技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要目標(biāo)，大量采用超大規(guī)模集成電路（ASIC)、表面貼裝技術(shù)、微處理器等技術(shù)，使移動(dòng)臺(tái)的體積、重量和能耗等大大下降，集成了微處理器、基帶和RF組件的單芯片手機(jī)也將誕生。

(2)寬帶化

①無(wú)線移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)

近十幾年來(lái)，蜂窩移動(dòng)通信在無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展可謂一支獨(dú)秀，但隨著寬帶業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，移動(dòng)化和寬帶化成為了整個(gè)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域的兩大技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。移動(dòng)與寬帶的結(jié)合恰恰代表著兩個(gè)發(fā)展最快，最具發(fā)展前景的技術(shù)和業(yè)務(wù)趨勢(shì)?！耙苿?dòng)寬帶化、寬帶移動(dòng)化”正是這種趨勢(shì)的真實(shí)寫照，如圖12-1所示。

蜂窩移動(dòng)通信的發(fā)展順應(yīng)了“移動(dòng)寬帶化”這種發(fā)展趨勢(shì)。蜂窩移動(dòng)通信從20世紀(jì)80年代初期第一代模擬蜂窩移動(dòng)通信商用開始，基本上每10年商用一代新的技術(shù)，每15?20年的時(shí)間推出一新代技術(shù)。目前全球范圍內(nèi)第二代（2G>、二代半（2.5G)蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)占據(jù)主流，第乇代移動(dòng)通信已經(jīng)步入規(guī)模商用階段，在今后數(shù)年將是3G和2G/2.5G并存發(fā)展的時(shí)期。但蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)一刻也沒有停頓過(guò)，頻譜效率越來(lái)越高，蜂窩系統(tǒng)支持的速率也越來(lái)越高，從目前2G/2.5G的幾十kbit/s,增加到3G初期的幾百kbit/s,再到3G增強(qiáng)型（3G+)的幾Mbit/s,然后到3G進(jìn)一步增強(qiáng)型（E3G)的幾十到上百M(fèi)bit/s,再到超3G(B3G)的上百M(fèi)bit/s?IGbit/s。

②3G的進(jìn)一步演進(jìn)

Internet應(yīng)用及多媒體業(yè)務(wù)的大規(guī)模普及使得移動(dòng)通信寬帶化的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，雖說(shuō)3G-開始就著眼于多媒體業(yè)務(wù)，但它仍定位于語(yǔ)音通信與手機(jī)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。作為手機(jī)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的3G系統(tǒng)在支持IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)頻譜效率低，其面向連接固定帶寬的結(jié)構(gòu)不適應(yīng)突發(fā)式IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。為此，3GPP和3GPP2都認(rèn)識(shí)到目前的系統(tǒng)提供Intemet接入業(yè)斧的局限性，試圖在原來(lái)的體系框架內(nèi)，在下行鏈路中采用分組接入技術(shù)，大幅度提卨1P數(shù)據(jù)下載和流媒體速率。3GPP在R5規(guī)范中增加了高速下行分組接入（HSDPA),通過(guò)采用自適應(yīng)調(diào)制與編碼（AMC)技術(shù)、HARQ技術(shù)、快速調(diào)度等，使得下行速率可以達(dá)到10Mbit/s以上。隨后進(jìn)一步在R6規(guī)范中增加高速上行分組接入（HSUPA〉，以解決上行鏈路分組化問(wèn)題，提高上行速率，使之達(dá)到理論峰值速率5.8Mbit/s、實(shí)際峰值速率2Mbit/s以上的水平：同時(shí)進(jìn)一步引入自適應(yīng)波束成形和MIMO等天線陣處理技術(shù)，將下行峰值速率提高到30Mbit/s左右。在HSDPAPhase3(第三階段），通過(guò)引入OFDM空中接口技術(shù)和64QAM等，更是將下行峰值速率提髙到100Mbit/s以上。而3GPP2陣營(yíng)的cdma2000IXEV-DO也已推出兩個(gè)版本，即Rel0和RelA。Rel0支持的前、反向峰值速率分別為2.4Mbit/s和153.6kbit/s。而cdma2000IXEV-DORelA在IXEV-DORel0的基礎(chǔ)上對(duì)前、反向鏈路進(jìn)行改進(jìn)和增強(qiáng)，引入新的技術(shù)，使得前向鏈路支持的峰值速率達(dá)到3.1Mbit/s,反向鏈路支持的峰值速率達(dá)到1.8Mbit/s。

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