无线通信系统的发展历程与趋势分析研究 通信工程专业VIP免费

无线通信系统的发展历程与趋势摘要：本文以多址接入和双工技术这两项现代无线通信的基础技术为主干，回顾1G和2G系统使用的主要技术、性能指标和关键技术，比较正在发展中的几种3G系统的标准，还简要介绍了4G系统和未来的无线通信系统的特点及其关键技术。关键词：无线通信系统；频分多址；时分多址；码分多址；双工HistoryandDevelopmentofWirelessCommunicationSystemsWANGTaoAbstract:Thispaperreviewsthe1Gand2Gsystemsbyintroducingtwocoretechnologiesofmodernwirelesscommunications,MultipleAccessandMultiplexing.Then,severaldeveloping3Gstandardsarepresentedandcompared.Finally,newfeaturesandcoretechnologiesof4Gandfuturewirelesscommunicationsystemsarebrieflyintroduced.Keywords:wirelesscommunicationsystem;FDMA;TDMA;CDMA;Multiplexing1引言现代无线通信系统中最重要的两项基础是多址接入（MultipleAccess）和双工（Multiplexing）。从1G到4G的无线通信系统演进史基本上就是在这两项技术上进行不断改进。多址接入技术为不同的用户同时接入无线通信网提供了可能性。图1给出了三种最典型的多址接入技术：FDMA、TDMA和CDMA的比较。图1三种最典型的多址接入技术双工技术为用户同时接收和发送数据提供了可能性。图2给出了两种最典型的双工技术：FDD模式和TDD模式的比较。图2两种最典型的双工技术表1给出了历代蜂窝系统所采用的多址接入和双工技术。[1](p450)蜂窝系统多址接入和双工技术AdvancedMobilePhoneSystem（AMPS）FDMA/FDDGlobalSystemforMobile（GSM）TDMA/FDDUSDigitalCellular（USDC）TDMA/FDDPacificDigitalCellular（PDC）TDMA/FDDCT2CordlessTelephone（无绳电话）FDMA/TDDDigitalEuropeanCordlessTelephone（DECT，无绳电话）FDMA/TDDUSNarrowbandSpreadSpectrum（IS-95）CDMA/FDDW-CDMA（3GPP）CDMA/FDDCDMA/TDDcdma2000（3GPP2）CDMA/FDDCDMA/TDD表1历代蜂窝系统所采用的多址接入和双工技术2第一代无线通信系统2.1第一代无线通信系统简介采用频分多址（FrequencyDivisionMultipleAccess）技术组建的模拟蜂窝网也被称为第一代（FirstGeneration，下称1G）无线通信系统。这些系统中，话务是主要的通信方式。由于采用模拟调制，这些系统容易被第三方窃听。1G的主要蜂窝系统包括AMPS、NMT、Hicap、CDPD、Mobitex、DataTac、TACS和ETACS。20世纪70年代末，AT&T的贝尔实验室发明了美国的第一个蜂窝电话系统，即AMPS（AdvancedMobilePhoneService）。Ameritech公司的AMPS在1983年首次在芝加哥的城区和郊区部署。当年，FCC（FederalCommunicationsCommission）分配了位于800MHz频段的40MHz频谱给AMPS，到了1989年，由于业务量激增，FCC又额外分配了10MHz（称为扩展频谱）给AMPS。最初的AMPS蜂窝系统的特点是：蜂窝较大，基站采用全向天线以减少成本。在芝加哥部署的AMPS覆盖了大约2100平方英里。时至今日，AMPS仍然在世界上的许多地方（尤其是农村）使用，包括美国、南美、澳大利亚和中国。虽然在每个国家AMPS所使用的频带不同，但其无线接口标准是一致的。到了80年代中期，ETACS（TheEuropeanTotalAccessCommunicationSystem）在欧洲发展了起来，ETACS和AMPS基本一致，但其每个信道的带宽为25KHz（AMPS为30KHz）。ETACS和AMPS的另一个不同在于电话号码（MobileIdentificationNumber）的划分，因为欧洲的电话号码要划分为国家区号，而美国的电话号码要划分的是州区号（AreaCode）。[1](p533)中国于1983年规定蜂窝式移动电话系统频段为870-889.975MHz与915-935.975MHz，频道间隔为25KHz。1990年8月确定采用TACS制式，即频段为890-915MHz与935-960MHz，双工间隔频率为45MHz，并且规定即日起停止引进非该频段的模拟蜂窝系统，原来已引进的各种系统可以沿用到2005年。[2](p221)表2给出了AMPS、ETACS和NTT（日本采用的1G系统）系统的性能指标比较。系统名称AMPSTACSNTT使用地区美国欧洲、中国日本频段/MHz基站发射移动台发射870-890825-845935-960890-915915-940860-885频道间隔Bc/KHz302525收发频率间隔/MHz454555基站发射功率/W10010025移动台发射功率/W375...