移动通信技术1G~4G发展史

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1、第 1章 移动通信现状问题与基本解决方法1.1移动通信1G- 4G简述现在，人们普遍认为 1897 年是人类移动通信的元年。这一年意大利人 . 马可尼在相距 18 海里的固定站与拖船之间完成了一项无线电通信实验，实 现了在英吉利海峡行驶的船只之间保持持续的通信， 从而标志着移动通信的 诞生，也由此揭开了世界移动通信辉煌发展的序幕 错误 !未找到引用源。错误 !未找到引用源。错误 ! 未找到引用源。现代意义上的移动通信系统起源于 20世纪 20年代，距今已有 90余年的 历史。本文主要简述移动通信技术从 1G到4G的发展。移动通信大发展的原 因，除了用户需求的迅猛增加这一主要推动力外，还有技术进

2、展所提供的条 件，如微电子技术的发展、 移动通信小区制的形成、 大规模集成电路的发展、 计算机技术的发展、通信网络技术的发展、通信调制编码技术的发展等。1.1.1 第一代移动通信系统（ 1G）20世纪 70 年代中期至 80年代中期是第一代蜂窝网络移动通信系统发展 阶段。第一代蜂窝网络移动通信系统（1G是基于模拟传输的，其特点是业 务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。1G主要基于蜂窝结构组网, 直接使用模拟语音调制技术，传输速率约 s 错误!未找到引用源。1978 年底，美国贝尔实验室成功研制了先进移动电话系统（ Advanced Mobile Phone System, AMPS ）

3、，建成了蜂窝状移动通信网，这是第一种真正 意义上的具有随时随地通信的大容量的蜂窝状移动通信系统。 蜂窝状移动通信系统是基于带宽或干扰受限，它通过小区分裂，有效地控制干扰，在相隔定距离的基站，重复使用相同的频率，从而实现频率复用，大大提高了频谱的利用率，有效地提高了系统的容量错误!未找到引用源。错误 !未找到引用源。错误 ! 未找到引用源。1983年，AMPS首次在芝加哥投入商用，1985年，已经扩展到47个地区。 其他国家也相继开发出各自的蜂窝状移动通信网。日本于 1979年推出 800MHz汽车移动电话系统（HAMTS,在东京、大阪等地投入商用，成为全 球首个商用蜂窝移动通信系统。前联邦德国

4、于 1984年完成 C 网，频段 450MHz英国在1985年开发出全球接入通信系统（Total AccessCommunications System, TACS，频段 900MHz 法国开发出 450系统。加拿 大推出450MHz移动电话系统（Mobile Telephone System ，MTS。瑞典等北 欧四国于 1980年开发出 NMT-450（Nordic Mobile Telephone, NMT 移动通 信网，频段450MHz这些系统都是双工的基于频分多址 （Frequency DivisionMultiple Access, FDMA ）的模拟制式系统，被称为第一代蜂窝网络

5、移动通信系统错误 !未找到引用源。错误 !未找到引用源。错误 !未找到引用源。第一代蜂窝网络移动通信系统由于受到传输带宽的限制，不能进行移动 通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信有多 种制式，我国于1987年11月引入，主要采用的是？英国的TACS系统，在广 东省建成并投入商用。第一代移动通信有很多不足之处，比如容量有限、制 式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务、不能提 供自动漫游等。1.1.2 第二代移动通信系统（ 2G）20世纪80年代中期至20世纪末，是2G这样的数字蜂窝移动通信系统 逐渐成熟和发展的时期。由于第一代移动通信系统（1G）模拟

6、蜂窝移动 通信系统存在频谱利用率低、费用高、通话易被窃听（不保密） 、业务种类 受限、系统容量低等问题，主要还是系统容量已不能满足日益增长的移动用 户需求。为了解决这些问题，推出了新一代数字蜂窝移动通信系统（2G）。数字蜂窝移动通信系统（2G主要采用的是数字的时分多址（TDMA技 术和码分多址（CDMA技术。全球主要有 GSM和？CDMA两种体制。CDM标 准是美国提出的。GSM技术标准是欧洲提出的，目前全球绝大多数国家使用 这一标准。1982年，欧洲成立泛欧移动通信组织（ Group Special Mobile, GSM ， 之后改称为全球移动通信系统， Global Standard f

7、or MobileCommunications, GSM），于1983年开始开发 GSM欧洲1992年提出了第一 个数字蜂窝网络标准 GSM（ Global Standard for Mobile Communications ）， 它基于时分多址（ Time Division Multiple Access, TDMA ）方式。 1991 年 7月，GSMS统在德国首次部署，它是世界上第一个数字蜂窝移动通信系统 错 误!未找到引用源。错误 ! 未找到引用源。错误 ! 未找到引用源。美国提出了两个数字标准， IS-54 与 IS-95 标准。 1988年，美国提出的 基于TDMA勺IS-54

8、（也称为DAMP,S数字AMPS在美国作为数字标准得到表 决通过。1989年，美国高通（Qualcomr）公司开始开发窄带 CDMADS-CDMA 1995年美国电信产业协会（TIA）正式颁布了基于窄带 DS-CDM的 IS-95标 准。CDM原本是为军事通信而开发的抗干扰通信技术，后来美国高通公司进一步设计出商用数字蜂窝移动通信技术。1995年，第一个CDMAB用系统运 行之后，CDM敍术理论上的诸多优势在实践中得到体现，从而在北美、南美 和亚洲等地得到迅速推广和应用。 在美国和日本，CDMA成为主要的移动通信 技术。日本第一个数字蜂窝系统是个人数字蜂窝（PDC系统，于1994年投 错误 !

9、未找到引用源。错误 !未找到引用源。错误 !未找到引用源。我国移动通信也主要是？GSM体制，比如中国移动的？135?到？139?手机, 中国联通的？130?到？132?都是？GSM手机。2001年，中国联通开始在中国部 署CDMA网络（简称C网）。2008年5月中国电信收购中国联通 CDMA网络， 并将C网规划为中国电信未来主要发展方向。第二代移动通信主要业务是语音，其主特性是提供数字化的话音业务及 低速数据业务。它克服了模拟移动通信系统的弱点，话音质量、保密性能得 到大的提高，并可进行省内、省际自动漫游。第二代移动通信替代第一代移 动通信系统完成模拟技术向数字技术的转变，但由于第二代采用不同

10、的制 式，移动通信标准不统一，用户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游，因 而无法进行全球漫游，由于第二代数字移动通信系统带宽有限，限制了数据 业务的应用，也无法实现高速率的业务，如移动的多媒体业务。？2G与1G相比较主要的特点是提高了标准化程度及频谱利用率、不再是 数模结合而是数字化、保密性增加、容量增大，干扰减小，能传输低速的数 据业务。在增加了分组网络部分后可以加入窄带分组数据业务，2G移动网络的突出弱点就是业务范围有限，无法实现移动的多媒体业务，各国标准不统 一，无法实现全球漫游。GPRSEDGE技术的引入，2G网络就改造升级成为了所谓的（GPRS、 （EDGE网络，使GSM与计算机通信

11、/Internet 有机相结合，数据传送速率 可达115/384kbit/s ，从而使GSM功能得到不断增强，初步具备了支持多媒 体业务的能力，实际应用基本可以达到拨号上网的速度，因此可以发送图片、收发电子邮件等。尽管2G技术在发展中不断得到完善，但随着用户规模和网络规模的不断 扩大，频率资源己接近枯竭，语音质量不能达到用户满意的标准，数据通信 速率太低，无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求错误!未找到引用源。1.1.3第三代移动通信系统（3G）20世纪90年代末开始是第三代移动通信技术（3Q发展和应用阶段， 同时4G移动通信也进入了研究阶段错误!未找到引用源。自2000年左右开始，伴随

12、着对第三代移动通信的大量论述，以及（B2G产品GPRS（通用无线分组业 务）系统的过渡，3G走上了通信舞台的前沿错误!未找到引用源。1 GPRS 1997年欧洲提出GSM系统的演进版的通用分组无线业务（ General Packet Radio Service,GPRS技术。2 EDGE 1999 年提出的 GSM演进的增强数据速率（Enhanced Data rate for GSM Evolution, EDGE、技术,让使用900MHz 1800MHz 1900MHz频段的网络提供第三代移动通信网络的部分功能。3G也称为 IMT-2000 （InternationalMobile Tel

13、ecommunication 2000）。早在 1985 年，国际电信联盟 国际电信联盟：联合国于 1865年成立的制定国际电信标准的专门机构。简称“国际电联”，“电联”或“ ITU ”。4 3GPP： The 3rd Generation Partnership Project的缩写，是领先的 3G技术规范机构，由欧洲的ETSI，日本的ARIB和TTC韩国的TTA以及美国的T1在1998年12月发起成立的，旨在研究制定并推广基于演 进的GSM核心网络的3G标准，即 WCDMATD-SCDMA EDGE等。中国于1999年6月加入3GPP5 3GPP2： 3rd Generation Part

14、nership Project 2 的缩写，1999 年 1 月成立，由北美 TIA、日本的 ARIB、 日本的TTC韩国的TTA四个标准化组织发起，主要是制订以 ANSI-41核心网为基础，CDMA200C为无线接 口的第三代技术规范。中国于 1999年6月加入3GPP2 （In ternatio nalTelecommu nicatio ns Un io n,ITU ）就提出了第三代移动通信系统的概念，当时称为“未来公众陆地移动 通信系统（FPLMT）。1996年ITU将3G命名为IMT-2000,其含义为该系统 将在2000年左右投入使用，工作于2000MH濒段，最高传输速率为2000K

15、bps 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。1999年11月5日，在芬兰赫尔辛基召开的ITU TG8/1第18次会议上最 终通过了 IMT-2000无线接口技术规范建议，基本确立了第三代移动通信的 3 种主流标准，即欧洲和日本提出的宽带码分多址（WCDM A美国提出的多载波码分复用扩频调制（CDMA2000中国提出的时分同步码分多址接入（TD-SCDM）错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。2000年5月国际电信联盟正 式确立了针对3G网络的IMT-2000无线接口的5种技术标准。对比以模拟技术为代表的1G和目前正在使用的2G，3G将有更宽的带 宽

16、，更高的传输速率。如 WCDM其传输速率在室外车载环境下最大支持 144Kbps,在室内环境下最大支持2Mbps所占频带宽度可达5MHz左右。在 技术上，3G系统采用CDMA技术和分组交换技术，而不是2G系统通常采用的 TDMA技术和电路交换技术。在业务和性能方面，3G不仅能传输话音，还能传输数据，提供高质量的多媒体业务，如可变速率数据、移动视频和高清晰 图像等多种业务，实现多种信息一体化，从而提供快捷、方便的无线应用， 如无线接入In ternet 。3G的目标是在全球采用统一的标准、统一频段、统 一大市场。各国的3G系统在设计上具有良好的通用性，3G用户能在全球实 现无缝漫游5。3G还具有低成本、优质服务质量、高保密性及良好的安全性 能等特点。但是，第三代移动通信系统的通信标准共有 WCDMA C