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(二)第二代——數字移動通信系統
第二代(即2G，是thesecondgeneration的縮寫)移動通信系統是從20世紀90年代初期到目前廣泛使用的數字移動通信系統，采用的技術主要有時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)兩種技術，它能夠提供9．6-28．8kbps的傳輸速率。全球主要采用GSM和CDMA兩種制式，我國采用主要是GSM這一標準，主要提供數字化的語音業務級低速數據化業務，克服了模擬系統的弱點。和第一代模擬移動蜂窩移動系統相比，第二代移動通信系統具有保密性強，頻譜利用率高，能提供豐富的業務，標準化程度高等特點，可以進行省內外漫游。但因為采用的制式不同，移動標準還不統一，用戶只能在同一制式覆蓋的范圍內進行漫游，還無法進行全球漫游，雖然第二代比第一代有更大的帶寬，但帶寬還是很有限，限制了數據的應用，還無法實現高速率的業務，如移動的多媒體業務。
(三)第三代——多媒體移動通信系統
隨著通信業務的迅猛發展和通信量的激增，未來的移動通信系統不僅要有大的系統容量，還要能支持話音、數據、圖像、多媒體等多種業務的有效傳輸。第二代移動通信技術根本不能滿足這樣的通信要求，在這種情況下出現了第三代
(即3c，是thethirdgeneration的縮寫)多媒體移動通信系統。第三代移動通信系統在國際上統稱為IMT一2000，是國際電信聯盟(1TU)在1985年提出的工作在2000MHz頻段的系統。與第一代模擬移動通信和第二代數字移動通信系統相比，第三代的最主要特征是可提供移動多媒體業務。
二、第四代移動通信系統的概念
4G也稱為廣帶接入和分布網絡．具有超過2Mb／s的非對稱數據傳輸能力．對高速移動用戶能提供150Mb／s的高質量的影像服務．并首次實現三維圖像的高質量傳輸它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網．移動廣帶系統和互操作的廣播網絡(基于地面和衛星系統)．是集多種無線技術和無線LAN系統為一體的綜合系統．也是寬帶lP接入系統．在這個系統上．移動用戶可以實現全球無縫漫游．為了進一步提高其利用率．滿足高速率、大容量的業務需求．同時克服高速數據在無線信道下的多徑衰落和多徑干擾等眾多優勢。
三、4G的關鍵技術
1.OFDM技術。它實際上是多載波調制MCM的一種．其主要原理是：將待傳輸的高速串行數據經串／并變換，變成在N個子信道上并行傳輸的低速數據流，再用N個相互正交的載波進行調制，然后疊加一起發送。接收端用相干載波進行相干接收，再經并／串變換恢復為原高速數據。
2．多輸入多輸出(MIMO)技術。多輸入多輸出(MIMO)技術是無線移動通信領域智能天線技術的重大突破。該技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率，是下一代移動通信系統的核心技術之一。MIMO系統采用空時處理技術進行信號處理，在豐富的散射環境下，空分復用MIMO系統(如BLAST結構)可以獲得與天線數成正比的容量增長，從而極大地提高頻譜效率，增加系統的數據傳輸速率。但是當散射程度欠佳時，會引起信道間的空間相關，尤其在室外環境下，由于基站的天線較高，從而角度擴展較小，其空間相關難以避免，在這種情況下MIMO不可能獲得所期望的數據傳輸速率。
3．切換技術。切換技術能夠實現移動終端在不同小區之間跨越和在不同頻率之間通信以及在信號質量降低時如何選擇信道。它是未來移動終端在眾多通信系統、移動小區之間建立可靠通信的基礎。主要劃分為硬切換、軟切換和更軟切換．硬切換發生在不同頻率的基站或不同系統之間。第4代移動通信中的切換技術正朝著軟切換和硬切換相結合的方向發展。
4.軟件無線電技術。軟件無線電是將標準化、模塊化的硬件功能單元經過一個通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現各種類型的無線電通信系統的一種具有開放式結構的新技術。通過下載不同的軟件程序，在硬件平臺上可實現不同功能，用以實現在不同系統中利用單一的終端進行漫游，它是解決移動終端在不同系統中工作的關鍵技術。軟件無線電技術主要涉及數字信號處理硬(DigitalSignalProcessHardware，DSPH)、現場可編程器件(FieldProgrammableGateArray，FPGA)、數字信號處理(DigitalSignalProcessor，DSP)等。
5.IPv6協議技術。3G網絡采用的主要是蜂窩組網，而4G系統將是一個基于全lP的移動通信網絡，可以實現不同類型的接入系統和通信網絡之間的無縫連。為了給用戶提供更為廣泛的業務，使運營商管理更加方便、靈活，4G中將取代現有的IPv4協議，采用全分組方式傳送數據的IPv6協議。
四、發展趨勢
目前，4G移動通信還只處于實驗室研究開發階段。具體的設備和技術還沒有完全成型，后續的軟件開發還沒有啟動。這都會給4G的發展帶來很多難題，有待人們深入研究。但未來移動通信必將具有文中描述的這些基本特征：高速率、高質量的數據傳輸，完全集中的服務。無所不在的移動接入，高智能的多樣化的用戶設備。隨著新問題、新要求的不斷出現。第四代移動通信技術將會相應地調整、完善和進一步發展。我們相信，不遠的將來，人們將會不受時間、地點限制，可以自由自在地利用移動網絡獲取和傳遞信息，從而使人們的學習、工作、生活發生更深刻的變化。
參考文獻：
[1]張重陽.數字移動通信技術[M].西安:江西科技大學出版社,2006.
[2]唐興.移動通信技術的歷史和發展趨勢[J].江西通信科技,2008(2).
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一、移動通信的發展歷程
第一代移動通信系統是在20世紀80年代初提出的，它完成于20世紀90年代初。第一代移動通信系統是基于模擬傳輸的，其特點是業務量小、質量差、交全性差、沒有加密和速度低。
第二代移動通信系統(2G)起源于90年代初期。歐洲電信標準協會在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于擴展和改進GSMPhase1及Phase2中原定的業務和性能。它主要包括CMAEL(客戶化應用移動網絡增強邏輯)，SO(支持最佳路由)、立即計費，GSM900/1800雙頻段工作等內容，也包含了與全速率完全兼容的增強型話音編解碼技術，使得話音質量得到了質的改進；半速率編解碼器可使GSM系統的容量提高近一倍。在GSMPhase2+階段中，采用更密集的頻率復用、多復用、多重復用結構技術，引入智能天線技術、雙頻段等技術，有效地克服了隨著業務量劇增所引發的GSM系統容量不足的缺陷；自適應語音編碼(AMR)技術的應用，極大提高了系統通話質量；GPRS/EDGE技術的引入，使GSM與計算機通信/Internet有機相結合，數據傳送速率可達115/384kbit/s，從而使GSM功能得到不斷增強，初步具備了支持多媒體業務的能力。盡管2G技術在發展中不斷得到完善，但隨著用戶規模和網絡規模的不斷擴大，頻率資源己接近枯竭，語音質量不能達到用戶滿意的標準，數據通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業務的需求。
二、第三代移動通信系統概述
第三代移動通信業務主要是話音和中低速數據，碼率為384kb/s(局域網可達2Mb/s)，因而可傳送比目前GSM(第二代移動通信)更高碼率的信息。隨著多媒體業務的發展，2Mb/s的碼率將越來越不能滿足用戶各種新的寬帶業務的需要，因此國際上已開始研究第四代移動通信系統，第一步目標是10Mb/s以上。我們國內則尚未啟動。因此需盡早開始研究其關鍵技術。需要解決的關鍵技術有:寬帶多媒體移動通信系統的體系結構，包括頻段、多址方法、無線接入技術、軟件無線電的硬件和軟件、多載波調制和OFDM技術、自適應天線陣、高效信道編碼技術(如Turbo碼)等。
第三代移動通信系統(3G)，也稱IMT2000，是正在全力開發的系統，其最基本的特征是智能信號處理技術，智能信號處理單元將成為基本功能模塊，支持話音和多媒體數據通信，它可以提供前兩代產品不能提供的各種寬帶信息業務，例如高速數據、慢速圖像與電視圖像等。如WCDMA的傳輸速率在用戶靜止時最大為2Mbps，在用戶高速移動時最大支持144Kbps，所占頻帶寬度5MHz左右。但是，第三代移動通信系統的通信標準共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同組成一個IMT2000家庭，成員間存在相互兼容的問題，因此已有的移動通信系統不是真正意義上的個人通信和全球通信；再者，3G的頻譜利用率還比較低，不能充分地利用寶貴的頻譜資源；第三，3G支持的速率還不夠高，如單載波只支持最大2Mbps的業務，等等。這些不足點遠遠不能適應未來移動通信發展的需要，因此尋求一種既能解決現有問題，又能適應未來移動通信的需求的新技術(即新一代移動信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。第三代移動通信技術的基本特點：(1)全球統一頻段，統一標準，全球無縫覆蓋和漫游。(2)頻譜利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能達到全覆蓋和全移動性，還能提供最高速率達2Mbps的多媒體業務。(4)支持高質量話音、分組多媒體業務和多用戶速率通信。(5)有按需分配帶寬和根據不同業務設置不同服務等級的能力。(6)適應多用戶環境，包括室內、室外、快速移動和衛星環境。(7)安全保密性能優良。(8)便于從第二代移動通信向第三代移動通信平滑過渡。(9)可與各種移動通信系統融合，包括蜂窩、無繩電話和衛星移動通信等。(10)終端(手機)結構簡單，便于攜帶，價格較低。
三、第四代移動通信系統
4G系統中有兩個基本目標：一是實現無線通信全球覆蓋；二是提供無縫的高質量無線業務。目前正在構思中的4G通信具有以下特征：（1）網絡頻譜更寬。要想使4G通信達到100Mbps的傳輸速率，通信運營商必須在3G網絡的基礎上進行大幅度的改造，以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據研究，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網絡的20倍；（2）通信速度更快。人們研究4G通信的最初目的是為了提高蜂窩電話和其他移動終端訪問Internet的速率，因此，4G通信最顯著的特征就是它有更快的無線傳輸速率。據專家估計，第四代移動通信系統的傳輸速率速率可以達到10M~20Mbps，最高可以達到100Mbps；（3）通信更加靈活。從嚴格意義上說，4G手機的功能已不能簡單劃歸“電話機”的范疇，因為語音數據的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已。而且4G手機從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端；（4）智能性更高。第四代移動通信的智能性更高，不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，更重要的是4G手機可以實現許多目前還難以想象的功能；（5）兼容性更平滑。要使4G通信盡快地被人們接收，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下較為容易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，4G通信系統應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從3G平穩過渡等特點。
總之，隨著新問題、新要求的不斷出現，第四代移動通信技術將會相應地調整、完善和進一步發展。縱觀移動通信技術的發展規律和第四代通信技術的優點，我們相信，不遠的將來，人們將不受時間、地點限制，可以自由自在地利用移動網絡獲取和傳遞信息。從而人們的學習、工作、生活將會發生更深刻的變化。
參考文獻:
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產業界人士預測10年以后，移動數據量將達到1000倍。5G的吞吐量能力特別大，就算在很忙的時候也能提升到1000倍，至少可以到達100Gbit/s/km2以上。
1.2聯網設備擴大100倍
伴隨著智能終端和物聯網的迅速發展，預計10年后，聯網的設備數目將增加到600~1000達部，在未來里，5G網絡單位覆蓋面積將大大增加，相比之下是目前4G網絡將增長100倍，相對一些特殊的應用，單位面積將通過5G網絡的設備數目達到100萬/km2。
1.3峰值速率至少達到10Gbit/s
面向2020年以后的5G網絡，相對于目前的4G網絡的峰值速率需提高10倍以上，然而達到10Gbit/s，在特殊情況下，用戶單鏈峰值速率都要求需達10Gbit/s。
1.4用戶速率可達到10Gbit/s，特殊需求達到100Gbit/s
在未來的5G網絡中，在一般條件下，用戶在任何時候都能獲得10Gbit/s以上的速率，對于特殊需求的業務和用戶將達到100Gbit/s，比如:急救車內高清醫療圖像傳輸服務。
1.5可靠性高與時間短
2020年后的5G網絡，需要滿足用戶在線服務，能隨時隨地的進行各種體驗，并且還需滿足工業信息系統、應急通信等更多場景需求。需要進一步地降低用戶的控制時延，與4G網絡相比，縮短了5~10倍。對于關系重大財產安全的業務和人類生命可靠性必須提升到99.9999%以上。
1.6頻譜利用相對較高
由于5G網絡用戶的業務量大、規模大、流量高，相對來說，使用頻率需求量也大，需要通過壓縮等創新技術及頻率倍增的應用，來提高頻率利用率。相對4G網絡來說，5G的頻譜效率要5~10倍的提高，來解決流量帶來的頻譜短缺問題。
1.7網絡消耗能源
相對來說較低節省能源、綠色低碳是未來通信技術的發展的方向，在未來的5G網絡中，需要利用節約能源的設計，使網絡能耗效率都有待提高1000倍，來滿足1000倍流量的需求，但是現有網絡與能耗有相當的水平。
25G關鍵技術概述
從目前的角度看，5G的關鍵技術仍在發展階段和研究階段，但學術界和產業認為，5G的關鍵技術應包含下幾個方面：一是5G關鍵技術與無線網絡構架；二是5G無線輸送的關鍵技術；三是5G移動通信總體技術系統；四是5G移動通信驗證技術。接下來對業界十分關注的5G技術進行總的介紹。
2.1高頻段傳輸
目前，移動通信系統頻段主要是3GHz以內，伴隨著用戶人數的增加，頻譜資源也變得十分擁擠，然而在高頻段里，如毫米波頻率是27.3～350GHz，而帶寬則高達284.6GHz，超過微波全部帶寬的12倍。微波與毫米波相比，元器件的尺寸要小很多，毫米波系統能輕而易舉小型化，實現進行極高速短距離通信，支持5G傳輸速率和容量需求。
2.2多天線傳輸技術
多天線技術，經歷了從二維到三維，從無源到有源，從高階多輸入多輸出到大規模陣列的發展，能把頻譜利用率提高到數十五倍甚至再高，是目前5G技術唯一重要研究方向。
2.3同時同頻全雙工技術
同時同頻全雙工技術被稱為高效的頻譜效率技術，該技術在相同的物理信道上對兩個方向信號的進行傳輸，在通信雙工節點的接收機處通過對取消自身發射的信號干擾，在發射信號時候，同時接收另一節點的相同頻信號。
2.4設備間直接通信技術
以往的移動通信系統連網方式，以基站為中心點，實現對市區覆蓋，基站及中繼站是不能隨便移動的，網絡結構是有限制的，在未來的5G網絡里，用戶規模大，數據流量大，以傳統的基站模式為中心的組網方式，是沒辦法滿足業務需求。D2D直接通信技術在沒有基站的情況下也能運轉，實現通信設備的直接通信，開拓了接入方式和網絡連接。
2.5密集網絡技術
5G是一個智能化、寬帶化、多元化、綜合化的網絡，數據流量是4G的1000倍。想要實現目標有兩種技術:一是在宏基站處布置大規模天線來取得室外空間增益，二是布置密集網絡來滿足室外和室內數據需求。在未來里，向高頻段寬帶，將采用更加密集的方案，部署高達200個以上扇區。
2.6新型網絡架構技術
為了滿足在未來里，使用高容量、大規模的用戶需求，未來的5G網絡架構將具有低時延、低成本、易維護、扁平化特點。目前產業界主要集中在云架構和C-RAN的研究上。
2.7智能化技術
5G的中心網絡,是由大型的服務器來組成的云計算平臺，通過交換機網絡及數據交換功能的路由器與基站相連接，宏基站具有大數據存儲功能和云計算功能，時效性特強或特別大的數據，提交到云計算中心進行網絡處理，終端或基站的數量、形態多，不一樣的業務選取不一樣的頻段，連接方式和天線多樣化。所以，需要具有自動模式切換、智能配置、智能識別的功能，實現智能組網，在未來里，智能化技術是實現5G網絡的是關鍵技術。
3研究情況及趨勢
從目前來看，全球對5G技術的研究，都處在早期階段，將來還需要進行標準化、外場試驗、技術研究等階段，最后才能實現商用部署，但是，盡管對5G技術和概念仍然在進行深究，對5G標準的大方向，現在產業界和學術界在基本上達成了共識。
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4G移動通信系統的關鍵技術：
(1)OFDM正交頻分復用技術
OFDM正交頻分復用技術的基本思想是將高速串行的數據碼流變換成N（通常取偶數）路并行的低速數據流，再將這N路低速數據流分別調制到等頻間隔的一組總數為N的子載波上，并且這組子載波要滿足下交的條件。OFDM技術的優點是可以通地添加循環前綴來減小或消除碼間干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，可實現低成本的單波段接收機。OFDM的主要缺點是功率效率不高，對頻偏和相位噪聲比較敏感。
(2)MIMO技術
MIMO（多進多出）是未來移動通信的關鍵技術。MIMO技術主要有兩種表現形式，即空間復用和空時編碼。這兩種形式在WiMAX協議中都得到了應用。WiMAX相關協議還給出了同時使用空間復用和空時編碼的形式。支持MIMO是協議中的一種可選方案，結合自適應天線陣（AAS）和MIMO技術，能顯著提高系統的容量和頻譜利用率，可以大大提高覆蓋范圍并增強應對快衰落的能力，使得在不同環境下能夠獲得最佳的傳播性能
(3)軟件無線電技術
軟件無線電是美國MTLTRE公司于1992年明確提出的，其基本思想是將標準化、模塊化的硬件功能單元經過一個通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現各種類型的無線電通信系統，所有體制和標準的更新，以及不同體制之間的兼營，都可以通過適當的軟件來完成。軟件無線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，并盡可能多地用軟件來定義無線功能，各種功能和信號處理都盡可能用軟件實現。其軟件系統包括各類無線信令規則與處理軟件、信號流變換軟件、信源編碼軟件、信道糾錯編碼軟件、調制解調算法軟件等。軟件無線電使得系統具有靈活性和適應性，能夠適應不同的網絡和空中接口。軟件無線電技術能支持采用不同空中接口的多模式手機和基站，能實現各種應用的可變QoS。
(4)智能天線技術
智能天線（SA）原名自適應天線陣列，由多個天線單元組成，每個天線后面接一個加權器，經過加權器處理以后的信號，最后用相加器進行合并。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術。智能天線應用數字信號處理技術，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。
(5)調制與編碼技術
4G移動通信系統采用新的調制技術，如多載波正交頻分復用調制技術以及單載波自適應均衡技術等調制方式，以保證頻譜利用率和延長用戶終端電池的壽命。4G移動通信系統采用更高級的信道編碼方案(如Turbo碼、級連碼和LDPC等)、自動重發請求(ARQ)技術和分集接收技術等，從而在低Eb/N0條件下保證系統足夠的性能。
(6)高性能的接收機
4G移動通信系統對接收機提出了很高的要求。Shannon定理給出了在帶寬為BW的信道中實現容量為C的可靠傳輸所需要的最小SNR。按照Shannon定理，可以計算出，對于3G系統如果信道帶寬為5MHz，數據速率為2Mb/s，所需的SNR為l.2dB；而對于4G系統，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mb/s的數據，則所需要的SNR為12dB。可見對于4G系統，由于速率很高，對接收機的性能要求也要高得多。
(7)全IP技術
4G移動通信系統應該是一個全IP的網絡，全IP網絡節約成本，提高可擴展性，靈活性，并使網絡運行更有效率，可支持IPv6，解決IP地址不足并能實現移動IP。同已有的移動網絡相比具有根本性的優點，即：可以實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種空中接口接入核心網；同時核心網能把業務、控制和傳輸等分開。采用IP后，所采用的無線接入方式和協議與核心網絡(CN)協議、鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入協議相兼容，因此在設計核心網絡時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協議。
(8)多用戶檢測技術
多用戶檢測是WCDMA通信系統中抗干擾的關鍵技術。在實際的CDMA通信系統中，各個用戶信號之間存在一定的相關性，這就是多址干擾存在的根源。由個別用戶產生的多址干擾固然很小，可是隨著用戶數的增加或信號功率的增大，多址干擾就成為WCDMA通信系統的一個主要干擾。傳統的檢測技術完全按照經典直接序列擴頻理論對每個用戶的信號分別進行擴頻碼匹配處理，因而抗多址干擾能力較差；多用戶檢測技術在傳統檢測技術的基礎上，充分利用造成多址干擾的所有用戶信號信息對單個用戶的信號進行檢測，從而具有優良的抗干擾性能，解決了遠近效應問題，降低了系統對功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統容量。隨著多用戶檢測技術的不斷發展，各種高性能又不是特別復雜的多用戶檢測器算法不斷提出，在4G實際系統中采用多用戶檢測技術將是切實可行的。
（9）切換技術
MDHO（宏分集切換）和F基站S（快速基站切換）。移動臺可以通過當前的服務基站廣播的消息獲得相鄰小區的信息，或者通過請求分配掃描間隔或者是睡眠間隔來對鄰近的基站進行掃描和測距的方式獲得相鄰小區信息，對其評估，尋找潛在的目標小區。切換既可以由終端決策發起也可以由基站決策發起。在進行快速基站切換（F基站S）時，終端只與Anchor基站進行通信；所謂快速是指不用執行HO過程中的步驟就可以完成從一個Anchor基站到另一個Anchor基站的切換。支持F基站S對于終端和基站來說是可選的。進行宏分集切換（MDHO）時，終端可以同時在多個基站之間發送和接收數據，這樣可以獲得分集合并增益以改善信號質量。是否支持MDHO對于終端和基站來說是可選的。
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WCDMA有Release99、Release4、Release5、Release6等版本。WCDMA（寬帶碼分多址）采用直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）、頻分雙工（FDD）方式，碼片速率為3.84Mcps，載波帶寬為5MHz。基于Release99/Release4版本，可在5MHz的帶寬內，提供最高384kbps的用戶數據傳輸速率。WCDMA能夠支持移動/手提設備之間的語音、圖象、數據以及視頻通信，速率可達2Mb/s（對于局域網而言）或者384Kb/s（對于寬帶網而言）。
HSDPA（高速下行分組接入，HighSpeedDownlinkPackagesAccess）技術是實現提高WCDMA網絡高速下行數據傳輸速率最為重要的技術，是3GPP在R5協議中為了滿足上下行數據業務不對稱的需求提出來的，HSDPA是與R99的信道在同一載波上，只是為HSDPA增加了專門的信道，只需要進行軟件升級即可。HSDPA下行峰值速率理論最大值可達14.4Mbps。
HSUPA(高速上行鏈路分組接入，highspeeduplinkpacketaccess)。HSUPA通過采用多碼傳輸、HARQ、基于NodeB的快速調度等關鍵技術，使得單小區最大上行數據吞吐率達到5.76Mbit/s，大大增強了WCDMA上行鏈路的數據業務承載能力和頻譜利用率。HSUPA引入了五條新的物理信道E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH、E-HICH和兩個新的MAC實體MAC-e和MAC-es，并把分組調度功能從RNC下移到NodeB，實現了基于NodeB的快速分組調度，并通過混合自動重傳HARQ、2ms無線短幀及多碼傳輸等關鍵技術，使得上行鏈路的數據吞吐率最高可達到5.76Mbit/s，大大提高的上行鏈路數據業務的承載能力。
HSDPA是WCDMA下行鏈路方向(從無線接入網絡到移動終端的方向)針對分組業務的優化和演進。與HSDPA類似，HSUPA是上行鏈路方向(從移動終端到無線接入網絡的方向)針對分組業務的優化和演進。HSUPA是繼HSDPA后，WCDMA標準的又一次重要演進。
CDMA2000即CDMA20001×EV，1xEV的意思為“Evolution”，表示標準的發展，DO意為DataOnly（后來把DataOnly改為DataOptimized，表示EV-DO是對CDMA20001X網絡在提供數據業務方面的一個有效的增強）。CDMA20001×EV-DO（DataOnly），采用話音分離的信道傳輸數據。CDMA20001×EV-DV（DateandVoice），即數據信道于話音信道合一。CDMA網提供兩大類應用，語音和數據。根據應用CDMA2000演進可分為繼續提高語音容量，從CDMA20001X演進到1X增強版或從CDMA20001X標準演進到EV-DO版本0，然后從EV-DO版本0演進到EV-DO版本A以及EV-DO版本B再到EV-DO增強版。
CDMA20001X到1X增強版的平滑演進是利用1/8空白速率幀，使用更有效的閉環功控、反向鏈路提早結束、前向鏈路提早結束、前向鏈路干擾抵消（QLIC）、QOF等技術，采用雙天線接收的話，則每扇區的容量可達120個同時通話。1X增強版顯著增加了語音容量，同時讓網絡和頻譜投資最大化。
從CDMA20001X演進到EV-DO版本0，在原有的1X基站上增加一個專門用來做高速數據傳輸的載頻，還需要增加新的PCF（分組控制功能模塊）。兼容特性使得1xEV-DO可沿用現有網絡的規劃及射頻部件。1xEV-DO基站還可與CDMA20001X的基站合一，并允許用戶經由1X的載波使用高質量的話音服務和通過1xEV-DO的載波使用高性能的移動數據業務。
從EV-DO版本0演進到EV-DO版本A，只需對EV-DO版本0網絡設備進行軟件更新，升級基站中的信道板，基站系統中的其他硬件設備則完全可以保留重用。針對網絡的不同情況，EV-DO版本A標準還支持終端在EV-DO版本A和EV-DO版本0網絡之間的快速切換。終端和網絡的后向兼容性保證了運營商可以逐步向版本A演進，保護了對原版本0網絡和終端的投資。由于EV-DO版本A設備已經成熟，可以選擇跳過EV-DO版本0而直接從CDMA20001X升級為EV-DO版本A。EV-DO版本A到EV-DO版本B，基站和終端之間可以在前反向多個載波上同時傳送數據，從而獲得更高的峰值傳輸速率和系統吞吐量。EV-DO版本B可以通過支持多個載頻的EV-DO版本A基站進行升級來實現，這需要對基站和基站控制器進行軟件更新。EV-DO版本B完全后向兼容EV-DO版本0和EV-DO版本A。EV-DO版本A和EV-DO版本0終端可以無縫接入到EV-DO版本B網絡中獲取服務。EV-DO版本B網絡可以更有效地支持VoIP和可視電話等實時業務。EV-DO增強版完全后向兼容EV-DO版本0、EV-DO版本A和EV-DO版本B。EV-DO版本B、EV-DO版本A和EV-DO版本0的終端可以無縫接入到EV-DO增強版網絡中獲取服務。
2在3G之后，第四代（4G）移動通信更先進的技術旨在建立一個新的全IP化的接入網和與固網融合的純IP核心網，目的是提供寬帶移動無線接入
3G向4G的演進路線為：WCDMA和TD-SCDMA，均從HSDPA演進至HSUPA，進而到LTE（3GPP長期演進項目）；CDMA2000沿著1xEV-DO.0、1xEV-DO.A、1xEV-DO.B，最終到UMB，超移動寬帶（UltraMobileBroadband）。
3GLTE使用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing、正交頻分復用技術)以及它的后續技術OFDMA(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess、正交頻分多址技術)是未來無線寬帶技術的基礎。同UMB一樣，LTE也采用了OFDM/OFDMA作為物理層的核心技術，不同的是LTE不再支持CDMA，而UMB為了保持良好的兼容性仍然支持在總帶寬中分出一部分帶寬來支持CDMA。LTE在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小區邊緣用戶的性能；提高小區容量；降低系統延遲，用戶平面內部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態到激活狀態遷移時間低于50ms，從駐留狀態到激活狀態的遷移時間小于100ms；支持100Km半徑的小區覆蓋；能夠為350Km/h高速移動用戶提供大于100kbps的接入服務；支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.25MHz到20MHz多種帶寬。UMB是可以在1.25MHz和20MHz間以約150KHz的頻率增量靈活部署，支持頻段包括450MHz、700MHz、850MHz、1700MHz、1900MHz、1700/2100MHz、1900/2100MHz(IMT)和2500MHz(3G擴展頻段)，可與現有的CDMA20001X和1xEV-DO系統兼容，但在數據傳輸速率、延遲性、覆蓋度、移動能力及布建彈性等方面都更具優勢。UMB系統繼承了1xEV-DO系統的自適應編碼調制、HARQ(物理層混合重傳)以及QoS控制機制，結合了CDMA、TDM、QOFDMA(準OFDMA)、LDPC(低密度奇偶校驗碼)等其它先進技術，同時引入了基于MIMO(多路輸入輸出)、SDMA(空分復用接入)和Beamforming(波束賦性)等多天線技術。在4G網絡中將主要使用以下一些核心技術。
正交頻分復用（OFDM）/正交頻分多址接入(OFDMA).OFDM是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，子載波并行傳輸。每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應帶寬。OFDM可以消除或減小信號波形間的干擾，提高了頻譜利用率。OFDMA是OFDM調制的一種形式，具有更高的頻譜效率和更好的抗衰落性能。對于低數據率用戶，需要更低的發射功耗，具有恒定而不是隨時間變化的更短延遲。OFDMA會把副載波的子集分配給各個用戶，以信道狀態的反饋能執行自適應用戶到副載波的分配。與OFDM相比，快速衰退、窄帶同頻干擾性能都得到了提高，改進了系統的頻譜效率。
軟件無線電是把盡可能多的無線及個人通信功能通過可編程軟件來實現，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號傳輸與處理的無線電系統。也可以說，是一種用軟件來實現物理層連接的無線通信方式。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能，智能天線應用數字信號處理技術，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。多輸入多輸出（MIMO、Multiple-InputMultiple-Out-put）技術利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術，采用分立式多天線能夠有效地將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術是實現高數據速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。
第四代移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網絡，可以實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種空中接口接入核心網；同時核心網能把業務、控制和傳輸等分開。采用IP后，所采用的無線接入方式和協議與核心網絡(CN)協議、鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入協議相兼容，因此在設計核心網絡時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協議。
綜上，隨著移動通信的發展呈現趨勢傳送寬帶化、應用個性化、接入多樣化、網絡數據化、系統互補化及有線、無線一體化的大趨勢，寬帶無線市場必定潛力巨大，發展前景一片光明。
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篇6
移動通信業務之所以發展迅猛主要是其滿足了人們在任何時間。任何地點與任何個人進行通信的愿望。移動通信是實現未來理想的個人通信服務的必由之路。在信息支撐技術、市場競爭和需求的共同作用下，移動通信技術的發展更是突飛猛進，呈現出以下幾大趨勢：網絡業務數據化、分組化，網絡技術寬帶化，網絡技術智能化，更高的頻段，更有效利用頻率，各種網絡趨于融合。了解、掌握這些趨勢對移動通信運營商和設備制造商均具有重要的現實意義。
2網絡業務數據化、分組化
2.1無線數據——生機無限當前移動數據通信發展迅速，被認為是移動通信發展的一個主要方向。近年來出現的移動數據通信主要有兩種，一種是電路交換型的移動數據業務，如TACS、AMPS和GSM中的承載數據業務以及GSM系統的HSCSD；另外一種是分組交換型的移動數據業務，如摩托羅拉的DataTAC、愛立信的Mobitex和GSM系統的GPRS。
目前，無線數據業務只占GSM網絡全部業務量中的很小一部分，但是在未來的兩年中這種狀況將開始扭轉，并大大改變。1999年以后，隨著HSCSD、GPRS等新的高速數據解決方案顯露崢嶸，并成為數據應用的新焦點，無線數據將成為運營商經營計劃中越來越重要的部分，它預示著未來大量的商業機遇。
（1）應用驅動市場
無線數據業務的主要驅動力在于用戶的應用。話音是單一的、易于被大眾所接受的業務，然而無線數據則不同，無線數據最初的應用重點放在運輸管理這樣的專業市場。近期無線數據業務的目標市場是銷售人員或現場工程師這樣的用戶群。從這些先發目標的應用中積累無線數據的經驗，并從中受益。
在過去的十年里，傳統的生活方式已經在迅速改變，人們更經常性地移動，職業和個人生活之間的分界變得模糊，人們需要不分時間、地點訪問很重要的信息。發生在用戶身上的這種生活方式的改變將成為驅動無線數據業務發展的重要因素。
（2）因特網的影響
和通信的其他領域一樣，無線數據業務的一個最重要的驅動力來自Internet。根據最近的研究，未來兩年歐洲的因特網用戶數量將翻一番。在我國，因特網用戶的年增長率將高達300%，顯然用戶在運動中接入因特網的需求將會增長。
為了滿足接入因特網的需求，一個全球性的開放協議——無線應用協議（WAP）應運而生。WAP為將Internet的信息內容以及增值業務傳送到移動終端提供了一種開放的通用標準，實現了IP與GSM網絡的橋接，是一個為廠商提供加速市場增長、避免網絡割接、保護運營商投資的標準，WAP確保任何與WAP兼容的GSM手機都能工作。
（3）數據速率的發展
GSM承載業務所提供的GSM數據速率最高只能達到9.6kbit／s。國際上1998年引入的高速電路交換數據（HSCSD）技術將實現57kbit／s的數據速率，對要求連續比特率和傳輸時延小的應用是理想的，如會議電視、電子郵件、遠程接入企業的局域網和無線圖像。1999年商用化的GPRS是第一個GSM分組數據應用，將實現超過100kbit／s的數據速率。對較短的“突發”類型業務是理想的，如信用卡認證、遠程測量和遠程事務處理。EDGE（增強數據速率GSM改進模式）使用修改過的GSM調制方式來實現超過300kbit／s的數據速率。EDGE會讓GSM運營商特別受益，他們不但可以贏得第三代移動通信的經營執照，還可以提供有競爭力的寬帶數據業務。
2.2個人多媒體通信——網絡演進的方向
對隨時隨地話音通信的追求使早期移動通信走向成功。移動通信的商業價值和用戶市場得到了證明，全球移動市場以超凡的速度增長。移動通信演進的下一階段是向無線數據乃至個人移動多媒體轉移，這一進展已經開始，并將成為未來重要的增長點。個人移動多媒體將根據地點為人們提供無法想像的、完善的個人業務和無線信息，將對人們工作和生活的各個方面產生影響。在個人多媒體世界里，話音郵件和電子郵件被傳送到移動多媒體信箱中；短信將成為帶有照片和視頻內容的電子明信片；話音呼叫將與實時圖像相結合，產生大量的可視移動電話，還將實現移動因特網和萬維網瀏覽。像無線會議電視這樣的應用將隨處可見，電子商務將蓬勃開展。對于運動中的用戶還有隨時隨地的各種信箱和娛樂服務。
3網絡技術的寬帶化
在電信業歷史上，移動通信可能是技術和市場發展最快的領域。業務、技術、市場三者之間是一種互動的關系，伴隨著用戶對數據、多媒體業務需求的增加，網絡業務向數據化、分組化發展，移動網絡必然走向寬帶化。
通過使用電話交換技術和蜂窩無線電技術，70年代末誕生了第一代模擬移動電話。AMPS（北美蜂窩系統）、NMT（北歐移動電話）和TACS（全向通信系統）是三種主要的窄帶模擬標準。第一代無線網絡技術的一大成就就是去掉了將電話連接到網絡的用戶線。用戶第一次能夠在他們所在的任何地方無線接收和撥打電話。
第二代系統引入了數字無線電技術，它提供更高的網絡容量，改善了話音質量和保密性，并為用戶引入了無縫的國際漫游。今天世界市場的第二代數字無線標準，包括GSM、MMPS、PDC（日本數字蜂窩系統）和IS95CDMA等，均仍為窄帶系統。
第三代移動系統，即IMT-2000，是一種真正的寬帶多媒體系統，它能夠提供高質量寬帶綜合業務并實現全球無縫覆蓋。2000年以后，窄帶移動電話業務需求將依然很大，但隨著Internet等高速數據通信及多媒體通信需求的驅動，寬帶多媒體綜合業務將逐步增長，而且就未來信息高速公路建設的無縫覆蓋而言，寬帶移動通信作為整個移動市場份額的子集將顯得愈來愈重要。
第三代系統預計在2002年投入商用。
從第二代到第三代系統的變化并不像從第一代模擬網絡到第二代數字網絡那樣存在重大的技術變遷。從目前的技術發展現狀和趨勢來講，第二代系統將逐步子滑過渡到第三代系統，在此演進過程中，移動網絡所能實現的數據速率逐步升級：GSM承載業務所能提供的數據速率為9.6kbit／s，1998年商用的HSCSD技術實現了57kbit／s的數據速率，1999年引入的GPRS將實現超過100kbit／s的數據速率，將在2000年引入的EDGE技術可實現超過300kbit／s的數據速率。2001年后投入商用的第三代系統將能夠在廣域網上實現384kbit／s的數據速率，在辦公室和家中還可以達到2Mbit／s。
4網絡技術的智能化
移動通信需求的不斷增長以及新技術在移動通信中的廣泛應用，促使移動網絡得到了迅速發展。移動網絡由單純地傳遞和交換信息，逐步向存儲和處理信息的智能化發展，移動智能網由此而生。移動智能網是在移動網絡中引人智能網功能實體，以完成對移動呼叫的智能控制的一種網絡，是一種開放性的智能平臺，它使電信業務經營者能夠方便、快速、經濟、有效地提供客戶所需的各類電信新業務，使客戶對網絡有更強的控制功能，能夠方便靈活地獲取所需的信息。移動智能網通過把交換與業務分離，建立集中的業務控制點和數據庫，進而進一步建立集中的業務管理系統和業務生成環境來達到上述目標。通過智能網，運營公司可以最優地利用其網絡，加快新業務的生成；可以根據客戶的需要來設計業務，向其他業務提供者開放網絡，增加收益。
關于移動智能網的研究，早在1995年就已開始，剛開始并沒有具體的標準協議出現，各廠商各自制定了自己的標準，并且據此進行了不少的研究工作，如Alcatel、Nortel、Ericsson等都先后推出了自己的初期產品。這些工作為最終移動智能網標準的形成積累了經驗。
1997年末，美國蜂窩電信工業協會（CTIA）制定了移動智能網的第一個標準協議——IS-41D協議。1998年1月，歐洲電信標準研究所（ETSI）在GSMphase2+階段引入了CAMEL協議（移動通信高級邏輯的客戶化應用程序），當時的版本是Phase1。1998年4月，ITU-T在新推出的智能網能力集一2標準中描述了移動接入的功能實體，稱為CAMELphase2標準。
伴隨著移動網絡向第三代系統的演進，網絡的智能化程度也在不斷地提升。智能網及其智能業務是構成未來個人通信的基本條件。
5更高的頻段
從第一代的模擬移動電話，到第二代的數字移動網絡，再到將來的第三代移動通信系統，網絡使用的無線頻段遵循一種由低到高的發展趨勢。1981年誕生的第一個具有國際漫游功能的模擬系統NMT的使用頻段為450MHz，1986年NMT變遷到900MHz頻段。我國目前的模擬TACS系統的使用頻段也為900MHz。在第二代網絡中，GSM系統的開始使用頻段為900MHz，IS-95CDMA系統為800MHz。為了從根本上提高GSM系統的容量，1997年出現了1800MHz系統，GSM900／1800雙頻網絡迅速普及。2002年將投入商用的第三代系統IMT-2000則定位在2GHz頻段。
6更有效利用頻率
無線電頻率是一種寶貴資源。隨著移動通信的飛速發展，頻譜資源有限和移動用戶急劇增加的矛盾越來越尖銳，出現了“頻率嚴重短缺”的現象。解決頻率擁擠問題的出路是采用各種頻率有效利用技術和開發新頻段。
模擬制的早期蜂窩移動通信系統采用頻分多址方式，主要通過多信道共用、頻率復用和波道窄帶化等技術實現頻率的有效利用。隨著業務的發展，模擬系統已遠不能滿足用戶發展的需求。數字移動通信比模擬移動通信具有更大的容量。同樣的頻分多址技術，數字系統要求的載干比較小，因而頻率復用距離可以小一些，系統的容量可以大一些。而且，數字移動通信還可采用時分多址或碼分多址技術，它比模擬的頻分多址制在系統容量上大4-20倍。
GSM作為最具代表性和最為成熟的數字移動通信系統，其發展歷程就是一部頻率有效利用技術的演進史。GSM采用時分多址制式，其對頻率的有效利用主要是通過頻率復用技術的不斷升級實現的。從傳統的4×3方式，到3×3、1×3、MRP、2×6等新的復用技術，頻率復用的密集度逐步提升，頻譜效率快速提高，GSM系統的容量得到逐步釋放。1995年開始投入商用的IS－95CDMA（窄帶）系統，以無線技術的先進性和大容量等特點著稱。它以擴頻技術為基礎，不同用戶的信號靠不同的編碼序列來區分，如果從頻域或時域來觀察，多個CDMA信號是相互重疊的，故理論上CDMA系統的頻譜利用率比GSM系統更高，網絡容量更大。同時CDMA系統具有一定的過載能力，即系統具備軟容量。作為未來第三代移動通信系統主流無線接入技術的WCDMA（寬帶碼分多址）能夠更高效地利用無線電頻率。它利用分層小區結構、自適應天線陣和相干解調（雙向）等技術，網絡容量可得到大幅提高，可以更好地滿足未來移動通信的發展要求。
7網絡趨于融合，走向統一
7.1第三代移動通信系統的結構
篇7
這里將沿著馬克·波斯特思考媒介與文化論題的思路，討論3G技術應用在人際傳播方面所帶來的信息存儲方式、信息傳播方式和信息交換構型的改變。對此，一個可行的方式是從過程的角度考察人際傳播，并將其拆分為兩個部分:認知過程和行動過程。對認知過程的考察有助于理解交流雙方如何用3G手機來傳輸信息，傳輸了什么樣的信息，又對彼此的關系造成了怎樣的影響；對認知過程和行動過程的綜合考察則有助于理解依靠3G手機所建立的交流構型。第三代移動通信系統是一種能提供多種類型!高質量的多媒體業務，能實現全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力，與固定網絡相容，并以小型便攜式終端而聞名于世。在任何時候、任何地點進行任何種類通信的通信系統“由于其諸多優點，第三代移動通信系統對全世界電信行業工作者及信息社會越來越具吸引力”作為第三代移動通信的主導技術，近來發展迅速，在第三代移動通信系統個技術標準中，最具競爭力而迅速的發展。相比于2G、2.5G等通信技術，3G通信的優勢主要表現在：
（1）智能化、多媒體化趨勢明顯
由于3G網絡能夠提供內容豐富的多媒體業務和下載業務等，因此，對3G終端而言，需要對其配備更大、更清晰和3D顯示效果更逼真的顯示屏，以便用戶更好地欣賞移動多媒體業務要配備像素更高的攝像頭以拍攝更清晰的圖像，以增強圖片的感觀效果；要提供更大的存儲空間，來儲蓄下載而來的更多圖片和音視頻文件等。總之，以數據業務功能強大為特征的3G業務對其終端的要求將日益苛刻，3G要真正實現所預期的業務發展效果，加強3G終端的研發將一直成為3G發展階段的重要主題之一。
（2）單模、雙模和多模終端共存
多種3G技術體制并存以及第三代移動通信發展初期，第二代移動通信不會在短期內退出市場的現實情況，決定了未來的移動終端必將是單模、雙模和多模終端共存的局面。目前市場上已有GSM/WCDMA、GSM/cdma2000、cdma20001X/1XEV-D0雙模終端；隨著TD——SCDMA標準的正式商用，未來支持TD-SCDMA網絡和其他網絡的雙模手機或多模手機也可能會出現。對3G終端的功能要求不斷提高3G的技術特性，決定了3G網絡能夠提供更為智能化、多樣化、個性化的移動業務，這就要求3G移動終端的功能日益增強。不僅要支持現有話音業務、短信業務、窄帶數據業務等，同時應支持以多媒體業務和高速數據業務為代表的寬帶通信業務等。大致可以分為四類：（1）互式業務，包括網絡電話、移動銀行、可視電話和可視會議等；（2）點對點業務，包括多媒體短信、電子郵件、WEB、遠程醫院等；（3）單向信息業務，包括數字報紙、出版、遠程教育、視頻購物、移動音頻播放器、移動視頻播放器、視頻點播和卡拉OK等；（4）多點廣播業務，包括信息遞送、GPS汽車導航、移動收音機和手機電視等。從中可以看出，3G不僅給手機帶來新的人際傳播方式如可視電話、多媒體短信和電子郵件等，還同時使手機擁有了手機電視、數字報紙、出版和信息遞送等大眾傳播媒介的功能。
篇8
2.1信道建模與估計對于移動中繼來說，由于其移動的特點，而且可能是高速移動，因此研究的首要問題是移動中繼的信道建模問題，主要包括回程鏈路和接入鏈路的建模。不同鏈路的信道模型與各網絡節點采用的天線數目、中繼的轉發模式和中繼的運動模型密切相關，信道建模的準確度會極大地影響系統性能。如文獻［9］分析了不準確的路徑損耗模型對移動中繼系統性能的影響。此外，基站到移動中繼的信道會隨著車輛的運動而急劇變化，同時車輛的運動會引起多普勒頻移問題，因此在實際的移動中繼系統中采用合適的信道預測和估計方法也是非常必要的。如文獻提出了一種采用在車輛頂部使用預測性天線的信道預測和估計方法，從而較好地解決了移動中繼的信道估計問題。
2.2中繼選擇在實際的移動中繼系統中，可能會存在多個移動中繼。現有研究表明，根據信道狀態信息選擇一個最好的中繼進行協作，可以較低的復雜度獲得滿分集增益。因此，機會中繼選擇技術是移動中繼系統中的關鍵技術。信令開銷是中繼選擇算法的首要考慮因素。對于快速移動的用戶，基于信噪比的方案會產生大量的信令開銷，而基于位置或距離的選擇方案在高速場景下開銷較小，因而適用性更強。上述方案都是基于單個參數的選擇，實際信噪比和時延等參數會同時影響中繼選擇，為此，文獻［13］提出了一種具有服務質量(QoS)保證的多參數聯合中繼選擇算法。由于信令開銷和系統復雜度與每個目標用戶的候選中繼的數量成正比，文獻［14］考慮了如何減少候選中繼的數量而不影響使用中繼帶來的系統性能增益。文中所提算法限制了每個目標用戶的數量從而減少了反饋開銷。文獻［15］提出了一種三步選擇算法。該算法在保持中繼增益的同時可以使中繼信令開銷維持在較低水平。雖然中繼選擇可以提高系統性能，但是不適宜的選擇會引起頻繁的中繼切換，從而影響系統的整體性能。文獻［16］從這個角度出發，提出了使中繼活動時間最長和中繼切換率最小的兩種中繼選擇算法。研究結果表明，與現有方案相比，所提方案在不降低系統吞吐量的情況下可以獲得較低的中繼切換率和較長的中繼活動時間。
2.3資源分配在中繼系統中進行功率和帶寬等資源的分配可以有效提高系統資源利用率和系統吞吐量，目前得到了廣泛的研究。(1)功率分配。最簡單的功率控制方法是開關算法。所謂開關功率控制算法就是給中繼分配一定功率或者不分配功率。該算法可以提高小區吞吐量和覆蓋范圍。文獻［17］根據不同的數據速率要求提出了一種最優的功率分配算法。該文獻考慮了中繼的移動性，建立了移動模型，使用所提出的最優功率分配方案可以提高數據速率。仿真結果表明，在一些實際的數據速率下該算法可以帶來3dB增益。文獻［18］提出了一種分布式的功率控制算法用以提高平均小區吞吐量。文章考慮了在多小區環境中，通過使用分布式移動中繼功率分配方案，與傳統的系統相比，平均小區吞吐量得到了改善。同時，也提升了小區邊緣吞吐量，因此對小區邊緣用戶來說，該方案有助于改善其用戶體驗，是一種較好的解決方案。(2)帶寬分配。對于不同的運營商分別安裝不同的中繼顯然并不是高效的，文獻［19］基于此提出了共享頻譜分配算法來解決此問題。該方案中不同運營商使用相同的移動中繼為某一區域內的用戶服務，并根據鏈路質量為不同運營商分配相應的帶寬，從而實現了無線資源的有效利用。借助于納什均衡理論，該方案可以將吞吐量提升近20%。文獻［20］以IEEE802.16j系統為研究對象，研究了子信道分配對系統性能的影響。文中提出了重疊子信道分配(OVSA)和正交子信道分配(ORSA)兩種方案。研究結果表明，所提方案的小區吞吐量高于不使用中繼情況下的吞吐量。文獻［21］則利用博弈論理論聯合考慮了動態服務選擇和帶寬分配的問題。為了獲得更好的服務質量，移動中繼執行基站選擇和傳輸模式的選擇，基站則為不同傳輸模式分配不同的帶寬。當移動中繼和基站的策略相互影響并且需要作出動態決定時，這將面臨著挑戰。為解決這個問題，該文提出了一個兩層的基于進化博弈和微分博弈的博弈結構。在下層，動態服務選擇可以建立為一個進化博弈模型;在上層，基站端的動態帶寬分配可以形成一個微分博弈模型，最后得到了一個閉環納什均衡。數值仿真結果表明了動態博弈帶寬分配策略的有效性，并且系統性能和覆蓋范圍的優勢得到了加強。
2.4小區切換在移動中繼系統中，由于中繼的移動性以及中繼一般為多個用戶同時服務等原因，如何設計中繼高速移動情況下的小區切換策略便成為了一個關鍵問題，文獻此進行了深入研究。在高速運動場景，大量用戶很可能需要進行頻繁的小區切換，因而如何保證較低的鏈路失敗率和較高的切換成功率，將直接影響用戶的通信服務質量和通信體驗。對于移動中繼系統的小區切換問題，現在比較好的一種方案是使用具有兩根分布式天線的移動中繼，即在車輛首尾分別裝有天線。移動中繼通過選擇具有較好接收信號質量的天線作為接收天線。當車輛進入重疊區域時，前置天線執行切換至目標基站，后置天線將和服務基站保持連接。當前置天線完成切換后，再由后置天線將工作頻率轉移至目標基站。如果切換失敗，后置天線將執行第二次切換。因此，這種切換方案使通信在切換過程中不會被中斷，實現了通信的無縫體驗，而且降低了切換失敗率，是一種簡單實用的方案。
2.5移動中繼的其他問題使用移動中繼來改善車輛用戶的服務質量和吞吐量的效果明顯，除了以上提到的關鍵問題外，仍然有其他的一些問題和挑戰需要解決。首先是移動中繼的移動性管理問題。這主要包括不同基站間移動中繼的切換和不同移動中繼間用戶的切換。但是，現有LTE系統中沒有針對移動中繼的移動性支持，因此有必要修改當前的系統結構用以提供有效、可靠的移動性管理。目前，為了支持移動性管理，是在當前的固定中繼架構上修改還是提出新的架構尚在討論中。其次，由于移動中繼的使用，干擾管理也是一個新的挑戰。中繼技術的優勢在理論上已獲得共識，但在實際部署中中繼節點的引入必然導致更加嚴重的干擾問題。盡管接入鏈路干擾較小，但對于回程鏈路來說，不同移動中繼間以及中繼與宏小區用戶間的干擾使問題變得復雜。預測性天線的使用將提高CSI的準確性，從而可以在回程鏈路中使用高級的干擾避免和干擾消除方案。
篇9
1.2國內發展現狀
與同為亞洲國家的日本、韓國相比，我國移動通信技術的發展要慢得多。其中，我國香港地區的4G通信技術發展迅速，網絡速度排名全球第二。同時，在香港地區，大多數網絡都具有了4G服務功能。在大陸地區，4G通信技術主要被三家電信運營商所使用。隨著我國政府對4G技術的不斷關注，4G逐漸走進了我國人民的生活。由于4G技術具有極快的訪問速度，吸引了各大運營商的關注。但是近兩年，微信業務的推出給各大運營商造成了巨大的挑戰，傳統的通信技術受到了極大的沖擊，而傳統技術帶來的利潤也隨之有所下降。因此，各大運營商在爭先恐后的使用4G通信技術的同時，也不能忽視這些挑戰所帶來的問題。所謂挑戰即為機遇，隨著越來越多的人使用網絡，各個運營商為了提高流量帶來的收入，必將加快4G技術使用的腳步。
24G移動通信技術的特點
2.1具有較快的數據傳輸速度
隨著生活頻率的不斷加快，人們越來越適應快節奏的生活。因此，在進行網絡數據傳輸的過程中，人們也不斷的追求著高速度，力求節約不必要的傳輸時間。與3G通信技術相比，4G技術具有的比較明顯的特征是具有較高的數據傳輸速度。它的無線訪問速度較快，大約為100Mbbit/s。從理論上講，它的傳輸速度比3G技術快了20倍，更加符合現代人的需求，為使用網絡了人們節省了網絡訪問的時間，使得人們能夠更加及時的獲得自己所需要的資訊。
2.2具有較強的抗干擾能力
一般來講，4G通信技術都是使用正交分頻多任務技術。這個技術的優勢在于，在保存傳統通信技術原有的服務的基礎上，增加了多種服務，使得通信技術的服務范圍大幅度增加。同時，在進行大范圍服務的同時，可以使得系統的性能表現為最佳狀態，更好地投入到使用中去。此外，4G通信技術具有較強的抗干擾能力，極大程度上阻擋了信號的干擾，具有很好的降噪能力。
2.3具有較高的智能性
通常來說，信號在傳輸過程會遇到不同的環境，有些傳輸的環境具有一定的復雜性，這就需要較好的通信技術，將信號良好的傳輸出去。4G移動通信技術具有較高的智能性，能夠極大程度上保證信號的傳送和接收。同時，在操作傳輸上，4G通信技術也具有較高的智能性。此外，4G技術具有較好的覆蓋功能，可以在必要的時候，進行高速變頻數據的輸出。
34G移動通信技術的發展趨勢
3.1交互性干擾控制技術的不斷發展
交互性干擾有效控制技術是4G移動通信技術中的關鍵技術，在4G移動通信技術的發展中起到了重要的作用。它主要使用交互的方式，有效的將通信設備之間的相互干擾降到最低。在傳輸過程中，當不存在其他信息的情況下，保證了通信信號傳輸的穩定性。同時，使移動信號的傳輸質量也得到了極大的提高。因此，基于交互性干擾控制技術的優勢，在未來發展過程中一定會得到更好的利用，最大程度的發揮其特點，不斷提高與改進，從而使得4G通信技術上升到更高的水平。
3.2多用戶自由檢測和識別技術得到廣泛利用
多用戶問題是移動通信技術發展過程中的重要問題之一，對移動通信技術的發展產生了巨大的影響。由于多用戶的存在，大量的干擾信號也會不斷產生，從而使得原本傳輸的信號受到極大的影響，降低了整個信號傳輸的質量。因此，在未來4G通信技術的發展中，必須引進多用戶自由檢測和識別技術，增加基站的信息容量。同時，運用多用戶識別技術，還能夠擴大原來的信息覆蓋范圍，減少通信設施的建設。多用戶識別技術的廣泛利用，將會不斷提高信號傳輸的質量，確保通信信號的正常輸入與輸出。
3.3自我愈合型網絡技術的興起
一般來講，4G移動通信技術中都存在著智能處理器。通過智能處理器中的智能化設備，能夠有效地發現通信系統中出現的故障，及時的處理問題。引進具有重構功能的自我愈合型網絡技術，可以在4G通信技術中加入特殊的問答裝備，通過問答方式，可以將智能處理器中所發現的問題進行分析，將錯誤的問題篩選出來，及時進行改正。通過這種技術，網絡中的各種不正常狀況都可以及時得到排除，從而確保了移動通信的正常運行，維護了網絡的穩定性。
3.4無線功能的逐步穩定化
無線功能的穩定性，是衡量通信技術質量的重要因素之一。因此，為了4G移動通信技術的發展進步，必須做好移動設備的節能工作。同時，必須引進無線電自動接收技術，將移動通信技術的損耗降到最低。此外，損耗的降低也減少了能源的使用，與可持續發展相呼應，在保護環境的同時，實現了節能減排的目的，更好地適應了綠色發展的全球趨勢。
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2.1移動IP節點的關鍵技術
在移動通訊中，移動IP節點技術實現的需要依靠的技術有很多，其中關鍵的技術就是隧道技術（Tunneling）。隧道技術的種類包括IP的IP封裝、IP的最小封裝和通用路由封裝。RFC2004是這樣定義IP的最小封裝的：IP的最小封裝是一種可以選擇的隧道，其主要目的是為了能夠減少實現隧道所需要的額外字節數，這個過程需要去掉IP的IP封裝中的內層IP報頭和外層IP的報頭的冗余部分才能實現。
2.2移動IP節點的工作過程
通常情況下，移動IP的工作過程分為三個階段：發現、注冊和數據包傳送。在發現階段主要是由本地和外地進行周期性地廣播消息，這樣鏈路上的所有節點才能夠接收到這個消息，并對其進行檢查且決定它的連接方式是本地鏈路還是漫游鏈路。一般情況下，如果是漫游鏈路，移動節點就可以從廣播消息中得到需要轉交的地址。與此同時，移動節點依據IP報頭來由此判斷自己所處的位置，如果原IP地址的網絡前綴和移動節點的本地地址的網絡前綴相同，那么就可以確定移動節點處于本地鏈路上。由此，移動節點可以根據從廣播消息中得到ICMP路由器廣播部分的生存區域，并由這個階段去通知移動節點從同一個處接收到一個廣播的平均時間。
2.3移動IP節點的工作方式
移動IP節點主要有5個方面的基本工作方式，包括搜索、注冊、注銷、接受和發送數據包，接下來將對這五個方面進行詳細的分析。
2.2.1搜索
搜索是指在保證移動節點能夠正常運作的前提下，采用搜索的方式進行移動節點的尋找，從而能夠得出自己所在的位置。移動IP節點在這個過程中完成三個功能：首先是分析出自己當前的位置是位于本地鏈路上還是外地鏈路上；其次，檢查自己是否已經切換到了鏈路上；最后，如果自己已經位于外地鏈路上了，就可以獲取外地鏈路上的轉交地址。一般來說，在這個過程中需要由搜索完成兩條簡單的消息，分別是廣播消息和請求消息。通常，本地會通過廣播消息來進行移動節點功能的宣布，即當節點處于鏈路上時，才能夠成為本地的服務器，從而廣播消息，確定鏈路是否存在。這時就會出現兩種結果，當存在，移動節點就可以在廣播消息時獲得本地服務器的地址，相反的，當移動節點不能夠廣播消息時，才可以發送請求消息。由于請求消息希望能夠發送廣播消息，在一定的時間內，移動節點就會通過轉換鏈路來發送廣播。由此，這種請求消息的選擇是十分必要的。
2.2.2注冊、注銷制度
當完成搜索過程之后，才可以進行移動IP的注冊。這時，雖然移動節點已經明確了自己的位置，但是注冊是一個必不可少的環節。一般來說，注冊的時間比較長，移動節點卻不能移動自己的位置，而且當注冊過期時，移動節點需要重新進行注冊。注冊的過程是要先將從外地鏈路上獲得的轉交地址移交給歸屬，使得過期的注冊重新生效，然后等到重新回到本地鏈路上時，就可以進行注銷操作了。
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集群通信系統在中國的發展走過了二十多年，從市場應用的角度看，二十多年足足是一個新的技術起步，成熟，甚至被取代的周期。近幾年來針對集群通信方面進行多個專題的討論，從模擬到數字，從共用專網到專用專網，從體制標準到技術創新，從企業研發到市場應用，從社會需求到應急聯動通信等，本論文擬對于數字集群移動通信網絡體制進行一些粗淺的探討。
一、集群通信網絡的概念
集群通信系統是共享資源、分擔費用、向用戶提供優良服務的多用途、高效能而又廉價的先進無線調度指揮系統。對于指揮調度功能要求較高的企、事業、工礦、油田、農場、公安、武警以及軍隊等部門都十分適用，集群通信采用單工或半雙工方式，要求接續時間小于500毫秒，具有調度級別控制等。同時對于集群通信還提出了傳輸集群、準傳輸集群和信息集群的定義。
隨著集群通信的發展和用戶的需求，集群通信也從原來的模擬集群向數字集群過渡。但這種過度并不是簡單的將原來的模擬話音轉換為數字話音和提供數據傳輸功能就可以稱為數字集群了。其實，綜觀國際上提出的數字集群來看，數字集群的標準都是圍繞著用戶的需求而發展起來和提出的。
二、數字集群移動通信網絡的運行
數字集群通信是繼手機、小靈通之后的第三大戰場，正在成為電信領域開發的新重點，運營商、設備商正在展開一場新的角逐。在設計中針對了專業無線用戶的需求，特別適合在政府和商業領域的專網使用。
2.1數字集群通信的標準
TETRA(陸地集群無線電)系統在指揮調度方面應用的比較多，可完成話音、電路數據、短數據消息、分組數據業務的通信及以上業務的直通模式，并可支持多種附加業務。在大區制條件下最大覆蓋半徑56公里。TETRA擴容可以逐步增加模塊化，適用于小、中、大型調度系統;設計組網靈活，既適應于專用調度網，也適應于共用調度網。TETRA話音編碼方式采用代數結構碼本激勵線性預測編碼，具有良好的話音質量，即使在強背景噪聲干擾下也可聽清，話音質量并不像調頻系統那樣隨場強減弱而降低。大量實驗證明，TETRA系統的話音質量比GSM系統好。因此，大量應用于應急、調度、指揮等專網應用系統。
iDEN(集成數字增強型網絡)系統是基于TDMA多址方式的調度通信/蜂窩雙工電話組合系統。它在傳統大區制調度通信基礎上，大量吸收數字蜂窩通信系統的優點，如采用雙模手機方式，增強了電話互聯功能;采用小區復用蜂窩結構，提高了網絡覆蓋能力。選用這種編碼是先進的，但技術公開性不好，價格較貴。但通話質量和保密性都較好。
2.2數字集群系統設備安全
設備是網絡的基礎，設備的安全是保障網絡安全的基礎，只有保證網絡的物理可靠性，才能保證網絡功能、信息的安全性，因此基礎設備的可靠性至關重要。
對于交換機，硬件上應實現關鍵部件的熱備份。軟件上，關鍵的用戶數據、配置數據應當及時、定期進行備份。對于基站系統要考慮其抗外界干擾的能力，如射頻干擾、雷擊、抗震性能等。基站系統的備用電源應根據基站覆蓋區的重要程度適當配備，以應變突發事件。系統主備用倒換能力是系統可靠性的一個重要指標，如倒換時間、倒換過程對正在進行的業務的影響等。完善的監控告警機制可大大提高網絡的可靠性，如系統部件可自我診斷和修復、系統可隔離故障模塊、及時產生告警信息。此外，調度臺、終端存儲了用戶的重要信息，這些設備由用戶控制，應由專人維護，以保證相關用戶信息不被外界竊取。數字集群通信系統是一種特殊的專用通信系統，在應對突發事件時，對社會穩定和人民生命財產的安全起著及其重要的作用，因此數字集群通信系統的安全要求要大大高于公眾移動通信系統，所以數字集群通信系統運營者必須從各方面考慮如何增強系統的抗災變能力，如何使系統更安全可靠的傳遞信息。只有全面的重視數字集群通信系統的安全問題，才能使數字集群系統發揮其應有的作用。
三、未來數字集群通信技術發展方向
3.1高安全性
數字集群在基站與手機之間，信息完全依靠無線電波的傳輸，很容易被人們從空中攔截，在通話狀態、待機狀態都會泄密，即使關閉電臺，利用現代高科技，仍可遙控打開，繼續竊聽，從中截取、破壞、調換、假冒和盜用通信信息。
3.2高抗毀性
專業移動通信在使用過程可能遇到惡意破壞的人為因素或雨雪災害的自然因素等影響，導致網絡不能正常工作，因此，未來PPDT系統要求可靠、準確地提供業務，具有高的抗毀性和可用性。通常情況下，系統以集群方式工作;在遭遇危害的極端情況下，系統以故障弱化方式或直通方式工作，保證系統能滿足基本的集群業務需求。
3.3高環境適應性
專業移動通信由于它是用于全球的表層和空間，會遇到各種惡劣的氣候、地形和環境;因此，要求通信裝備必須能抗拒酷暑、嚴寒、狂風、暴雨等惡劣氣候條件;必須適應山岳、叢林、沙漠、河海、高空等三維空間的不同地形環境條件;既可車載船裝，又能背負手持，要經得起各種移動體的安裝機械條件;在嘈雜的噪聲環境，要具有背景噪聲濾除功能，使通話對方聽不見噪聲干擾，話音清晰;在高速行駛時，通信不能中斷，質量不能下降，可支持500km/h的高速運行。
四、結論
集群共網畢竟具有它自身的缺陷，那就是這些共網往往是調度功能要相對弱一些，即使是利用與專網相同的系統來組建的共網，也同樣會相對使得調度功能減弱。那些在公網基礎上發展起來的調度系統由于是在原來的系統協議和結構上增加了調度功能，由于原來的體制、協議和系統結構是以公網的電話業務為主而建立的，要想完全能夠符合專業用戶對專網的需求，應該講目前還是達不到的。
參考文獻:
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2.移動終端存在的安全問題
4G網絡逐漸的已投入使用，用戶們通過4G移動終端實現相互間的交流也更為密切，惡意軟件及病毒也隨著交流而流竄，使得它們的破壞力度和范圍都有所擴大，使得移動終端系統遭受嚴重打擊，甚至有關機或失靈等現象的出現。
3.網絡實體上存在的安全問題
網絡實體身份認證問題，包括接入網和核心網中的實體，無線LAD中的AP和認證服務器等。主要存在的安全威脅如下：（1）目前的網絡攻擊者利用多種手段，類型也是多樣化，讓網上用戶防不勝防。但他們多半都有一個共同特點就是扮演合法用戶使用網絡服務，這樣一來，網絡監管方面也無法察覺，用戶這邊更是沒有任何戒備，使得他們有很大的機會接近用戶并進行各種騷擾和不良信息的。（2）無線網相對于寬帶而言，它的接口數量有限，而且信號不穩定，容易受其他因素的干擾，這也就為攻擊者提供了一個進入的漏洞，安全隱患的可能性也隨之大大增強。（3）目前的的搜索功能可謂是越來越強大，尤其是“人肉搜索”，讓用戶的個人隱私等一再受到侵犯，這些攻擊者一般都具有良好的計算機技術水平，對網絡系統的運行了如指掌，很容易非法竊取用戶信息，并展開下一步的追蹤。（4）網絡用戶不肯承認他們使用的服務和資源，使進一步網絡實體的認證增加了難度，這是用戶可以逃避和不像曝光的行為，其實這樣做只會給自己增加麻煩，到時遇到問題也很難得到有效處理。
二、4G通信安全措施
1.要建立適合未來移動通信系統的安全體系機制
主要有（1）可協商機制：移動終端和無線網絡能夠自行協商安全協議和算法。（2）可配置機制：合法用戶可配置移動終端的安全防護措施選項。（3）多策略機制：針對不同的應用場景提供不同的安全防護措施。（4）混合策略機制：結合不同的安全機制，如將公鑰和私鑰體制相結合、生物密碼和數字口令相結合。一方面，以公鑰保障系統的可擴展性，進而支撐兼容性和用戶的可移動性
2.對于無線接入網一般可采取的安全措施如下。
（1）安全接入。無線接入網通過自身安全策略或輔助安全設備提供對可信移動終端的安全接入功能。防止非可信移動終端接入無線接入網絡。（2）安全傳輸。移動終端與無線接入網能夠選擇建立加密傳輸通道，根據業務需求，從無線接入網、用戶側均能自主設置數據傳輸方式。（3）身份認證。在移動終端要接入無線網絡之前，要通過一個可靠的中間機構的認證，確保雙方身份的真實性和可靠性。（4）訪問控制。無線接入網可通過物理地址過濾、端口訪問控制等技術措施進行細粒度訪問控制策略設置。（5）安全數據過濾。在多媒體等應用領域，都可以通過數據過濾技術，對想要接入到網絡中的非法數據進行攔截，阻止其進行到內部系統及核心網絡，實現無線網絡的安全性。
3.提高效率
網絡終端的運行效率的提升，最主要就是減少信息量的流通，減少客戶端的工作量，不使計算機長期處于超負荷的工作狀態中，盡量減少時間的拖延，那么安全協議當中交互的信息量的數額的限定對提高網絡運行效率就有一定幫助。
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在基于物聯網和4G移動技術的基礎上，移動辦公系統體系構架能夠很好體現出移動辦公應用的有效性，形成相應的一體化組網方案，具體包括移動網傳輸、移動終端、移動應用接入、后臺應用管理等幾個方面，具體包括以下四個部分。
（1）移動通信網區。移動服務的接入是通過IP核心網實現，服務信號利用4G通信基站向各個移動終端發送，這樣就可以實現傳輸和分發基礎數據信息。從安全角度考慮，運營商分配獨立的接入點也可以完成此項任務，通過連接運營商GGSN與后臺的業務內網的一條專線可以完成。私有IP就可以在客戶端路由器、運營商GGSN之間采用并進行相關通信，使得內網信息安全得到有效保證。
（2）移動終端區。這也被稱作目標用戶端，也是移動服務應用的最前端，相關的無線終端設備主要包括筆記本、手持PAD設備、智能手機等多種，利用4G移動通信網絡的移動基站進行相關接入，進行有效的移動辦公服務。另外，通過把智能芯片預置在終端設備中，能夠通過物聯網，對授權使用的終端設備進行有效的集成管理。
（3）移動服務管理區。在此區域主要負責對業務內網中的服務進行管理，主要涉及到數據庫服務、郵件服務和Web服務等。對于Web服務之一的移動辦公系統來說，可以在服務管理區內進行直接部署，并授權相應的物聯網里的終端設備，能夠實現4G網絡平臺的訪問，能夠應用于企業內部的辦公系統。
（4）移動應用接入區。在此區域內，主要能夠實現把交換機、路由器、防火墻等接入內網的業務系統，可以把一個VPN服務器部署在此區域內，這樣就能夠使專用VPN訪問通道為終端用戶使用。還可在此區域部署物聯網的集成信息管理平臺，可以使得物聯網傳感器所采集的數據能夠被平臺接受，使終端的集成化管理成為可能。另外，各終端還能通過服務的方式，完成終端的信息展示、管理和瀏覽等功能，從而形成智能化、集成化較高的內部管理網絡。總體來看，在移動辦公業務中應用物聯網技術和4G技術，能夠使得移動辦公體系的安全性、智能性、效率性和可用性大大提高。
