码分多址蜂窝移动通信系统CDMA技术的优点及问题及越区切换由于CDMA技术本身所固有的许多特点,使它非常适合于数字蜂窝移动通信系统。它的优点主要表现在如下10个方面。1.语音激活技术 统计结果表明,人们在通话过程中,只有35%的时间在讲话,另外65%的时间处于听对方讲话、话句间停顿或其他等待状态。在CDMA数字蜂窝移动通信系统中,所有用户共享同一个无线频道,当某一用户没有讲话时,该用户的发射机不发射或少发射功率,其他用户所受到的干扰都相应地减少。为此,在CDMA系统中,采用相应的编码技术,使用户的发射机所发射的功率随着用户语音编码的需求来作调整。当用户讲话时语音编码器输出速率高,发射机所发射的平均功率大;当用户不讲话时语音编码器输出速率很低,发射机所发射的平均功率很小,这就是语音激活技术。在蜂窝移动通信系统中,采用语音激活技术可以使各用户之间的干扰平均减少65%。也就是当系统容量较大时,采用语音激活技术可以使系统容量增加约3倍,但当系统容量较小时,系统容量的增加值要降低。在频分多址、时分多址和码分多址三种制式中,唯有码分多址可以方便而充分地利用语音激活技术。如果在频分多址和时分多址制式中采用语音激活技术,其系统容量将有不同程度的提高,但二者都必须增加比较复杂的功率控制系统,而且还要实现信道的动态分配,其结果必然带来时间延迟和系统复杂性的增加,而在CDMA系统中实现这种功能就相对简单得多。 2.扇区划分技术 扇区划分技术是位于蜂窝小区中心的基站利用天线的定向特性把蜂窝小区分成不同的扇面,如下图所示。常用的方式有利用120°圆形覆盖的定向天线组成的三叶草形无线区(图(a));利用60°扇形覆盖的定向天线组成的三角形无线蜂窝区(图(b));利用120°扇形覆盖的定向天线组成的120°扇形无线蜂窝区(图(c))。 在频分多址和时分多址制式中,在每个蜂窝小区中采用分扇区天线通常只能起到减少干扰的作用,不能增加系统容量。而在码分多址制式蜂窝移动通信系统中,利用120°扇形覆盖的定向天线把一个蜂窝小区划分成三个扇区(如图(c)所示)时,平均处于每个扇区中的移动用户是该蜂窝的三分之一,相应的各用户之间的多址干扰分量也减少为原来的三分之一左右,从而系统的容量将增加约3倍(实际上,由于相邻扇区之间有重叠,一般只能提高到倍)。3.高系统容量 由于码分数字蜂窝移动通信系统可以通过采用上述两种方法以及其他技术直接地或间接地提高系统容量,使码分系统的容量比模拟FDMA系统及数字GSM系统都要高出若干倍。理论分析表明,在相同的频率带宽下,对于宽带码分系统,每个蜂窝小区所能提供的信道数是模拟FDMA系统的20倍左右,是数字GSM系统的10倍左右;对于窄带码分系统来说,其系统容量的优势有所降低,但也是模拟FDMA系统的10倍以上,是数字GSM系统的3倍以上。由此可以看出,在移动通信事业迅猛发展的今天,移动用户量日益猛增,而频率资源日趋紧张,采用码分数字蜂窝移动通信系统是势在必行。4.软容量 在模拟频分系统和数字时分系统中,通信信道是以频带或时隙的不同来划分的,每个蜂窝小区提供的信道数一旦固定,很难改变。当没有空闲信道时,系统会出现忙音,移动用户不可能再呼叫其他用户或接收其他 用户的呼叫。当移动用户在越区切换时,也很容易出现通话中断现象。在码分系统中,信道划分是靠不同的码型来划分的,其标准的信道数是以一定的输入、输出信噪比为条件的,当系统中增加一个通话用户时,所有用户输入、输出信噪比都有所下降,但不会出现因没有信道而不能通话的现象。例如对一个标准信道数为40的扇区来说,当第41个用户呼叫时,对所有移动用户的影响是接收机的输入信噪比下降10lg(41/40)=,即使再增加两个用户通信,比标准多三个,其影响是所有接收机的输入信噪比下降10lg[(40+3)/40]=,这使该扇区内的移动用户信息数据的误码率有所升高,通话质量有所下降,但增加的三个用户都不会发生因无信道而出现忙音的现象。这对于解决通信高峰期时的通信阻塞问题和提高用户越区切换的成功率无疑是非常有益的。5.软切换 当移动用户从一个小区(或扇区)移动到另一个小区(或扇区)时,移动用户从一个基站的管辖范围移动到另一个基站的管辖范围,通信网的控制系统为了不中断用户的通信就要做一系列的调整,包括通信链路的转换,位置更新等,这个过程就叫越区切换。越区切换实现了小区(或扇区)间的信道转换,是保证一个正在处理或进行中的呼叫的不中断运行。 在模拟FDMA系统和数字TDMA系统中,移动用户在越区切换时,需要在另一个小区(或扇区)寻找空闲信道,当该区有空闲信道时才能切换。这时移动台的收、发频率等都要作相应的调整,称之为硬切换。这种切换过程是首先切断原通话通路,然后与新的基站接通新的通话链路。这种先断后通的切换方式势必引起通信的短暂间断。另外由于通信环境的影响,在两小区的交叠区域内,移动台接收到的两个基站发来的信号的强度有时会出现大小交替变化,从而导致越区切换的“乒乓”效应,用户会听到“咔嗒”声,对通信产生不利的影响。此外切换时间也较长。 在CDMA系统中,由于所有的小区(或扇区)都可以使用相同的频率,小区(或扇区)之间是以码型的不同来区分的。当移动用户从一个小区(或扇区)移动到另一个小区(或扇区)时,不需要移动台的收、发频率切换,只需在码序列上作相应地调整,称之为软切换。软切换的优点在于首先与新的基站接通新的通话,然后切断原通话链路。这种先通后断的切换方式不会出现“乒乓”效应,并且切换时间也很短。另外由于CDMA系统有“软容量”的优点,越区切换的成功率要远大于模拟FDMA系统和数字TDMA系统,尤其是在通信的高峰期。6.特有的分集形式 在CDMA系统中,由于采用了宽带传输,使它具有了特有的频率分集特性,即当信道具有选频特性时,对CDMA系统中信息传输影响较小。 CDMA系统有分离多径信号的能力,可以实现路径分集。由于移动通信环境的复杂和移动台的不断运动,接收到的信号往往是多个反射波的叠加,形成多径衰落。在模拟FDMA系统和数字TDMA系统中,为了解决多径衰落对通信带来的不利影响,采取了包括增加发射功率等一系列措施。在CDMA系统中,可以采用它特有的技术(如瑞克(RAKE)接收技术),将多径信号分离出来, 分别接收,这样不但克服了多径衰落对通信带来的不利影响,还等效增加了接收有用信号的功率(或者说等效增加了发射信号的功率)。由于这种特有的分集形式以及其他措施,使CDMA系统的发射功率相对很低。 除了这种特有的分集形式外,CDMA系统还采用其他分集技术,如空间分集、时间分集等,使CDMA系统的性能更加提高。7.与窄带系统(模拟系统)共存 当码分系统与窄带系统(例如模拟FDMA系统)工作于同一频段时,由于在CDMA系统中采用了宽带传输方式,并且发射功率较低,平均落到每个窄带系统中的带宽内的干扰信号功率很小。尤其是宽带CDMA系统,其对窄带系统的影响可以忽略不计,窄带系统对CDMA系统的影响可以等效为“人为干扰”,由于CDMA系统特有的抗干扰能力,把这个干扰降低到了最低限度。 这个干扰的存在只使得CDMA系统的容量降低,但不妨碍CDMA系统的正常工作。CDMA系统的带宽越宽,两个系统共存时相互间的影响越小,反之则越大。这给CDMA系统与模拟窄带系统双模式共存以及由模拟移动通信系统向数字移动通信系统平滑过渡提供了可能性。8.良好的保密能力 码分数字移动通信系统的体制本身就决定了它具有良好的保密能力。首先在CDMA数字移动通信系统中必须采用扩频技术,使它所发射的信号频谱被扩展的很宽,从而使发射的信号完全隐蔽在噪声、干扰之中,不易被发现和接收,因此也就实现了保密通信。其次在通信过程中,各移动用户所使用的地址码各不相同,在接收端只有完全相同(包括码型和相位)的用户才能接收到相应的发送数据,对非相关的用户来说是一种背景噪声,所以CDMA系统可以防止有意或无意的窃取,具有很好的保密性能。9.发射功率低、移动台的电池使用寿命长 由于在码分数字移动通信系统中,可以采用许多特有的技术来提高系统的性能,所要求的发射功率大大降低,从而对电池的体积减小和使用寿命增长都是非常有益的,对移动台整机的体积减小和成本的降低也是有利的。10.频率分配和管理简单 在模拟频分多址和数字时分多址移动通信制式中,频率分配和管理是一项比较复杂的技术,而动态频率分配就更加复杂。在码分数字移动通信体制中,所有移动用户可以只用一个频率,不需要动态分配,其频率分配和管理都很简单。 以上是码分数字移动通信系统的主要优点,但同时它也存在需要人们攻克的难点。在CDMA数字移动通信系统中,突出的问题是远近效应。所谓远近效应是指距接收机近的用户对距离远的用户的干扰。 在CDMA数字移动通信系统中,由于在同一蜂窝的各用户使用的是同一频率,共享一个无线频道。由于路途衰耗的原因,距基站近的移动台所发射信号有可能完全淹没距离远(例如处于蜂窝区边缘)移动台所发送来的信号,如果不采取有力的措施,这将使基站无法正常接收远距离移动台所发送来的信号。而在模拟频分多址和数字时分多址移动通信系统中,由于各信道使用不同频率或时隙,且各信道之间有相应的保护带宽或保护时间,故远近效应问题不太突出。 当前,在CDMA系统中为解决这个问题所采取的措施主要有两种:第一种是信号处理方法,在接收端用信号处理的方法,依次逐个抵消掉较强信号,直到能解调出所需信号为止,但由于这种方法运算量很大及当前器件的运算速度等问题,还不能实际使用;当移动台距基站近时,其发射功率减小,当距离远时,发射功率增大,从而保证在基站所收到的每个移动台的信号功率相等,消除远近效应的影响,使系统处于最佳运行状态。功率控制技术已在实际当中采用,它是CDMA数字移动通信系统中的最关键技术之一。功率控制技术很复杂,其所控制的范围和精度直接影响到整个系统的性能,如偏差过大,不仅系统容量迅速下降,而且通信质量也将急剧下降。码分数字蜂窝移动通信网的网路结构如下图所示。 它是一个抽象的平面图,其实现将随着功能实体在各个物理单元中的分布情况不同而有所改变。各部分的作用和功能如下:1.移动台(MS) 其包括手机和车台等,是用户端终接无线信道的设备;通过空中无线接口Um,给用户提供接入网路业务的能力。2.基站(BS) 其设于某一地点,是服务于一个或几个蜂窝小区的全部无线设备的总称。它是在一定无线覆盖区域内,由移动交换中心(MSC)控制,与移动台通信的设备。3.移动交换中心(MSC) 是完成对位于它所服务的区域中的移动台进行控制、交换的功能实体,也是与其他MSC或其他公用交换网之间的用户业务的自动接续设备。4.归属位置寄存器(HLR) 是为了记录的目的而指定用户身份给它的一种位置登记器。登记的内容是用户的信息(例如ESN、DN、IMSI(MSI)、服务项目信息、当前位置、批准有效的时间段等)。5.拜访位置寄存器(VLR) 是MSC检索信息用的位置寄存器。例如处理发至或来自一个拜访用户的呼叫信息——用户号码、向用户提供本地用户的服务等参数。6.设备识别寄存器(EIR) 是为了记录的目的而分配用户设备身份给它的寄存器;用于对移动设备的识别、监视、闭锁等。7.鉴权中心(AC) 是一个管理与移动台相关的鉴权信息的功能实体。8.消息中心(MC) 是一个存储和转送短消息的实体。9.短消息实体(SME) 是合成和分解短消息的实体。有时HLR、VLR、EIR及AC位于MSC之中,SMC位于MSC、HLR或MC之中。 码分数字蜂窝移动通信网不是公共交换电话网(PSTN)的简单延伸,它是与PSTN、PSPDN、ISDN等并行的业务网。由于移动用户大范围的移动,该网在管理上应相对的独立。 通信系统的通信容量可以用不同的表征方法进行度量。对于点对点的通信系统而言,系统的通信容量可以用信道效率来度量,即用在给定的频率带宽中所能提供的最大信道数目进行衡量。一般地说,在给定的频率带宽中所能提供的信道数目越大,系统的通信容量也越大。在蜂窝移动通信系统中,系统的容量有多种衡量方法,如用每小区可用信道数(ch/cell)、每小区每兆赫兹可用 信道数(ch/cell/MHz)、每小区爱尔兰数(Erl/cell)、每平方公里用户数(用户数/km)以及每平方公里每小时通话次数(通话次数h/km)等进行度量。这些表征方法从不同的角度对系统的容量进行衡量,它们之间是有联系的,在一定的条件下可以互相转换。考虑到信道的分配涉及到频率复用和由此而产生的同频干扰问题,一般认为用每小区可用信道数(ch/cell)或每小区每兆赫兹限制CDMA数字蜂窝移动通信系统容量的原因是由于系统中存在多址干扰,即同时通信的移动用户之间的相互干扰。在某个蜂窝小区内,如果有N个用户同时通信,系统必须能提供N个或N个以上的(逻辑)信道。同时通信的用户数N越大,多址干扰越强。N的最大值就是系统容量,即在保证接收所需信号功率与干扰功率的比值大于或等于某一门限值的条件下,该小区同时通信的最大用户数。 首先考虑一般码分通信系统(即暂不考虑蜂窝移动通信系统的特点)的容量。若N个用户同时通信,每个用户的信号都受到其他N-1个用户信号的干扰。假定系统的功率控制是理想的,即到达接收机的所有N个信号强度都一样,则理论分析表明,此时系统容量为式中W是CDMA系统所占的有效频谱宽度;Rb是信息数据的速率;Eb是信息数据的一比特能量;N0是干扰(噪声)的功率谱密度(单位赫兹的干扰功率);W/Rb是CDMA系统的扩频增益。当CDMA系统所占的频谱宽度W一定时,它随着信息速率Rb的降低而增大。Eb/N0是比特能量与噪声密度比,其比值取决于系统对误码率或话音质量的要求,并与系统的调制方式和编码方案有关。 例如:N-CDMA系统所占的有效频谱宽度W=,话音编码速率Rb=,若比特能量与噪声密度比Eb/N0=7dB,则N=;若Eb/N0=6dB,则N=37。 结果说明:在满足一定通信要求的前提下,比特能量与噪声密度比Eb/N0越小,系统的容量越大。但在上面的结果中,没有考虑CDMA蜂窝系统的特点,还应该根据其特点对系统容量公式进行修正。1.采用语音激活技术提高系统容量 统计结果表明,对话的激活期(占空比)d=。也就是,人们在通话过程中平均只有35%的时间在讲话, 另外65%的时间处于听对方讲话、话句间停顿或其他等待状态。在CDMA数字蜂窝移动通信系统中,所有用户共享同一个无线频道,如果采用语音激活技术,使通信中的用户有语音时才发射信号,没有讲话时,该用户的发射机就停止发射功率,那么任一用户话音发生停顿时,其他用户所受到的干扰都会相应地平均减少65%,从而系统容量可以提高到1/d=倍。为此,CDMA数字蜂窝移动通信系统的计算公式变成式中d是语音占空比(d=)。2.利用扇区划分提高系统容量 在码分多址制式蜂窝移动通信系统中,利用120°扇形覆盖的定向天线把一个蜂窝小区划分成3个扇区时,处于每个扇区中的移动用户是该蜂窝的三分之一,相应的各用户之间的多址 干扰分量也减少为原来的约三分之一,从而系统的容量将增加约3倍(实际上,由于相邻天线覆盖区之间有重叠,一般能提高到G=倍左右)。为此,CDMA数字蜂窝移动通信系统的计算公式变为式中G是扇形分区系数(G=)。3.邻近蜂窝小区的干扰对系统容量的影响 根据码分多址蜂窝移动通信系统的特点,在CDMA蜂窝移动通信系统中,所有用户共享同一个无线频道,即若干个小区内的基站和移动台都工作在相同的频率上。因此,任一小区的移动台都会受到相邻小区基站的干扰,任一小区的基站也都会受到相邻小区移动台的干扰。这些干扰的存在必然会影响系统的容量。其中任一小区的移动台对 相邻小区基站(反向信道)的总干扰量和任一小区的基站对相邻小区移动台(正向信道)的总干扰量是不同的,对系统容量的影响也有所差别,下面分别加以简要说明。(1)正向信道(由基站到移动台) 在一个蜂窝小区内,基站不断地向所有通信中的移动台发送信号,移动台在接收它自己所需的信号同时,也接收到基站发给所有其他移动台的信号,而这些信号对它所需的信号将形成干扰。当系统采用正向功率 控制技术时,由于路径传播损耗的原因,位于靠近基站的移动台,受到本小区基站所发射的信号干扰比距离远的移动台要大,但受到相邻小区基站的干扰较小;位于小区边缘的移动台,受到本小区基站所发射的信号干扰比距离近的移动台要小,但受到相邻小区基站的干扰较大。移动台最不利的位置是处于3个小区交界的地方,如下图中的X点。 假设各小区中同时通信的用户数都是N,即各小区的基站同时向N个用户发送信号, 当移动用户从一个小区(或扇区)移动到另一个小区(或扇区)时,移动用户从一个基站的管辖范围移动到另一个基站的管辖范围,通信网的控制系统为了不中断通信就要做一系列的调整,包括位置更新、转换通信链路等,这个过程就叫越区切换。 越区切换实现了小区(或扇区)间和频道间的信道转换,保证了一个正在处理或进行中的呼叫的不中断运行。切换是由于无线转播、业务分配、操作和维护激活、设备故障等原因而产生的。例如:(1)移动台移动至小区的边界,信号强度低到一定程度;(2)移动台在小区中进入信号强度缝隙中(阴影区),信号恶化到一定程度;(3)移动交换中心发现一些小区太拥挤,而另一些小区很闲时,可命令拥挤的小区的一些移动台提前切换,以调整各小区的负荷量等等。对越区切换的基本要求是:(1)高的切换成功率;(2)减少系统中不必要的切换;(3)使用优化的越区切换算法来控制各小区的业务量;(4)切换速度快,切换经历的时间短;(5)对话音质量的影响小等。 在CDMA系统中的越区切换有两类,即硬切换(Hard Handoff)和软切换(Soft Handoff)。 硬切换是指移动台在不同频道之间的切换, 这些切换需要移动台变更收发频率,即先切断原来的收发频率,再搜索、使用新的频道。 硬切换会造成通话暂短中断,切换时间较长时(大于200ms),将影响用户通话。 软切换是指移动台在相同的CDMA频道中的切换。软切换不需要移动台变更收发频率,只需要在伪随机码的相位上作一调整。CDMA系统的移动台中有多个RAKE (瑞克)接收机,可以同时接收几个基站发来的信号。当需要切换时,移动台除了与原服 务基站保持通话链路外,还与新的基站建立了通话链路。直到移动台接收到的原基站发来的信号低于一门限时才切断与原基站的通话链路。这种先通后断的软切换保证了通话不会中断。通常所说的软切换中还包含一种更软切换(Softer Handoff)。更软切换是指同一蜂窝小区内不同扇区之间的切换。在两扇区边界,基站和移动台通过分集技术可以同时在两个扇区传输信号。 在软切换过程中,由于移动台中有多个RAKE接收机,移动台开始与目标基站建立通信时,不中断与原服务基站的通信,此时移动台同时与两个基站建立了通话链路。当原服务基站的信号强度低到一门限值时,再切断与原服务基站的通信联系。由于移动台在软切换中不变更收发频率,所以软切换只能在具有相同CDMA频道的小区(或扇区)之间进行切换。 软切换是CDMA系统中特有的一个重要概念。在CDMA蜂窝移动通信系统中,具有相同CDMA频道的各小区使用同一频率,移动台在小区之间移动时不需要像频分或时分系统那样重新分配频率或时隙,这使得软切换成为可能。 在CDMA系统中,一般情况下每个移动台拥有三个以上RAKE接收机,即每个移动台中有多个解调器,这允许移动台同时与两个或多个小区保持通信。 移动台在与基站A通信时,连续监视相邻小区的导频信号强度,任何一个导频信号(如基站B)的强度超过一预定的门限时,立即报告系统。系统则命令基站B建立与移动台的通信,开始软切换。此时移动台同时接收到来自两个基站的通信信号,两路信号密切结合,彼此加强。在反向链路上,移动交换中心根据基站接收的信号强度确定哪个基站的接收信号更强,从而选择它。参考文献[1] 樊昌信,等.通信原理.北京:国防工业出版社[2] 郭梯云,邬国扬,李建东. 移动通信. 西安:西安电子科技大学出版社 [3] 啜钢 等.移动原理通信与系统[M].北京邮电大学出版社 [4] 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给 肯定是没有的 不过可以代劳的 如果你只是代劳的话 也就几百吧 如果是带写带发 950高定
无线通信息技术的发展及在数字化社区中的应用1、无线通信技术的发展过程回顾通信发展的历史,我们发现了一个非常有趣有过程:1832年莫尔斯发明了电报,它传送的信息是由众所周知的点划码组成的,即人类最早的通信是采用数字方式进行的。以后贝尔又发明了电话,并由此造就一个电信产业。一个多世纪以来,以电话服务为主的电信业走了一条成功之路,取得了极大的发展。然而随着人类社会的发展,电信业务也从早期的电报、电话发展到今天多种业务并存的局面,通信的规模也发生了翻天覆地的变化。随着科学技术的发展,现代通信又进入了数字时代。20世纪90年代信息革命的浪潮,建设信息高速公路的号角声,信息和知识爆炸式的增长,特别是因特网商用化后的迅猛发展,使传统的电信业受到巨大的震动和冲击。带给我们的启示是,问题的核心在于“信息”。在信息和知识已成为社会和经济发展的战略资源和基本要素的时代中,人们更加需要随时随地获取信息,原来点对点的固定电话通信方式已远不能满足需求了。人类需要宽带的无线通信技术,来满足多媒体化、普及化、多样化、全球化和个性化的信息交流。无线通信是指采用电磁波进行信息传递的通信方式。早在1897年,马可尼使用800KHZ中波信号进行了从英国至北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的线无电报通信试验,开创了人类无线通信的新纪元。在无线通信初期,受技术条件的限制,人们大量使用长波及中波进行通信。20世纪20年代初人们发现的短波通信,直到20世纪60年代卫星通信兴起前,它一直是远程国际通信的重要手段,并且目前对应急通信和军用通信依然有一定实用价值。20世纪40年代到50年代产生了传输频带较宽、性能较稳定的微波通信,成为长距离大容量地面干线无线传输的重要手段。模拟调频传输容量高达2700路,亦可同时传输高质量彩色电视信号;尔号逐步进入中容量至大容量数字微波传输。80年代中期以来,随着频率选择性色散衰落对数字微波传输中断影响的发现及一系列自适应衰落对抗技术与高状态调制与检测技术的发展,使数字微波传输产生了一个革命性变化。特别应该指出的是20世纪80年代到90年代发展起来的一整套高速多状态自适应编码调制解调技术与信息号处理及信号检测技术,对现今卫星通信、移动通信、全数字HDTV传输、通用高速有线/无线接入,乃至高质量磁性记录等诸多领域的信号设计与信号处理及应用,发挥了重要作用。随着国民经济和社会发展的信息化,人们要通信息化开创新的工作方式、管理方式、商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以及消费与生活方式。无线通信也从固定方式发展为移动方式,移动通信发展至今大约经历了五个阶段;第一阶段为20年代初至50年代初,主要用于舰船及军有,采用短波频及电子管技术,至该阶段末期才出现150MHZ VHF单工汽车公用移动电话系统MTS.第二阶段为50年代到60年代,此时频段扩展至UHF450MHZ,器件技术已向半导体过渡,大都为移动环境中的专用系统,并解决了移动电话与公用电话网的接续问题。第三阶段为70年代初至80年代初频段扩展至800MHZ,美国Bell研究所提出了蜂窝系统概念并于70年代末进行了AMPS试验。第四阶段为80年代初至90年代中,为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段,并逐步向个人通信业务方向迈进;此时出现了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各类系统与业务运行,频段扩展至900MHZ~,而且除公众蜂窝电话通信系统外,无线寻呼系统、无绳电话系统、集群系统、无中心多信道选址移动通信系统等各类移动通信手段适应用户市场需求同时兴起并各显神通。第五阶段为90年代中至今,随着数据通信与多媒体业务需求的发展,适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起,其全球标准化及相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进,包括从第二代至第三代移动通信的平滑过渡问题在内。对于第三代移动TMT-2000纷纷参与标准的制定,经多次融合努力在1999年10月25日至11月5日芬兰赫尔辛基召开的ITU-R TG8/1第18次会议上5类RTT技术标准共6种方案成为最终结果。中国的TD-SCDMA方案也已成为其中之一。应该指出,UTRAWCDMA DS及TIA cdma2000MC的相应起步样机已经诞生,包括以GSM、csmaOne后向兼容为基础的第二代半过渡设备(G)EDGE、cdma IS-95B HDR(峰值速率,64QAM调制)及cdma2000-1X等亦已推出。此外,为接续Internet移动游览应用的无线应用协议(WAP)与无线连接技术蓝牙(Blue tooth)已经产生。从网络的角度来看,接入网可分成有线接入网和无线接入网、光缆同轴混合接入网、铜线电缆、对绞线、电话(一般为铜线)接入网等等;无线接入技术是近些年迅速发展起来的新技术领域,它从概念上产生了一个重大的飞跃,即不需要缆线类物理传输媒质而采用无线传播手段来代替部分接入网甚至入网的全部,从而达到降低成本、提高灵活性和扩展传输距离的目的。无线接入网品种繁多,如移动卫生系统,蜂窝移动通信系统,集群通信系统,一点到多点微波通信系统,微波蜂窝的无线本地接入系统(PHS、PAS、PACS、DECT)等。短距离之内的接入技术主要有蓝牙(Blue tooth)、红外线、DECT、和共享无线接入协议(SWAP)/HomeRF等系统。继广域网(WAN、Wind、Area Network或城域网,MAN,Metropolitan Area Network)、局域网(LAN,Local Area Network)之后,最近人们又提出了“无线个域网”(WPAN、Wireless Personal Area Network)。这一新概念将小范围应用提升至网络理论的高度。在短短的时间,WPAN成为一个受人瞩目的新热点,WPAN的研究组成立不到1上,就演变为IEEE的专门工作组(即WPAN Working Group,于1999年3月成立),可见其受重视的程度。比较而言,Blue tooth系统更具有代表性,它正根据WPAN的概念向前发展。事实上,Blue tooth和WPAN的概念相辅相成,Blue tooth已经是WPAN的一个雏形。从它最初由Ericsson,IBM,Inter,Nokia和Toshiba公司作为原始发起组织而推出,1年多时间已吸引了近2000个国际上有影响的公司参与。1999年底,美国的4家公司3COM,Lucent,Microsoft和Motorola,与上述5公司一样作为Blue tooth的发起组织,使它在与SWAP、等类似应用标准的竞争中脱颖而出,发展前景更加明朗。为了推动Blue tooth的发展,Blue tooth的标准是非专利的,Blue tooth已成为目前通信领域的一个新热点,预计不远的将来就可成为小范围无线多媒体通信的国际标准。总之,无线通信技术前景一片光明。2、我国无线通信技术的发展当前,中国是世界各国通信技术运营商和设备制造商关注的焦点,大家都希望在中国的市场上占有自己的发展空间和市场份额。移动通信在中国发展十分迅速,中国移动通信的走向一直为世人所瞩目。1987年11月,我国广东正式开通了第一个TACS制式模拟蜂窝移动通信系统,实现了移动电话用户“零”的突破。1994年底,广东又首先开通了GSM数字蜂窝移动通信系统,至1995年,全国已15个省、市也相继开通了GSM移动通信网。迄今为止,全国各省、自治区、直辖市面上都建设了GSM网,实现了国内和国际的全自动温游。目前我国正在积极准备在21世纪初期开展第三代移动通信的商用试验。从1987年至今,我国移动电话用户数的增长很快,尤其是GSM网更是以人们始料不及的速度在迅猛发展。这主要是因为GSM系统在技术和经济方面均比TACS系统有较大的优势,更重要的是我国在GSM运营领域引入了竞争机制,促进了GSM网的发展。我国的移动通信用户已超过了8000万,位居世界第二。近10年来,我国在移动通信领域的科研、设备生产等方面也取得了可喜的进步。国产移动通信设备—交换系统、基站和手机等都已经投入生产,并陆续投放市场,第三代移动通信系统的开发和研究也正与世界同步。可见,中国无线通信在运营业与制造业上已取得了第一阶段的成功。3、今后无线通信技术的趋势21世纪的电信技术正进主一个关键的转折时期、未来十年将是技术发展最为活跃的时期。信息化社会的到来以及IP技术的兴起,正深刻的改变着电信网络的面貌以及未来技术发展的走向。未来无线通信技术发展的主要趋势是宽带化、分组化、综合经、个人化、主要特点体现为以上几个方面:(1)宽带化是通信信息技术发展的重要方向之一。随着光纤传输技术以及高通透量网络节点的进一步发展,有线网络的宽带化正在世界范围内全面展开,而无线通信技术也正在朝着无线接入宽带化的方向演进,无线传输速率将从第二代系统的向第三代移动通信系统的最高速率2Mbit/s发展。(2)核心网络综合化,接入网络多样化。未来信息网络的结构模式将向核心网/接入网转变,网络的分组化和宽带化,使在同一核心网络上综合传送多种业务信息成为可能,网络的综合化以及管制的逐步开放和市场竞争的需要,将进一步推动传统的电信网络与新兴的计算机网络的融合。接入网是通信信息网络中最具开发潜力的部分,未来网络可通过固定接入、移动蜂窝接入、无线本地环路入等不同的接入设备,接入核心网实现用户所需的各种业务。在技术上实现固定和移动通信等不同业务的相互融合,尤其是无线应用协议(WAP)的问世,将极大地推动无线数据业务的开展,进一步促进移动业务与IP业务的融合。(3)信息个人化是下世纪初信息业进一步发展的主要方向之一。而移动IP正是实现未来信息个人化的重要技术手段,在手机上实现各种IP应用以及移动IP技术正逐步成为人们关注的焦点之一。移动智能网技术与IP技术的组合将进一步推动全球个人通信的趋势。(4)移动通信网络结构正在经历一场深刻的变革,随着网络中数据业务量主导地位的形成,现有电路交换网络向IP网络过渡的趋势已不可阻挡,IP技术将成为未来网络的核心关键技术,IP协议将成为电信网的主导通信协议。随着移动通信通用分组无线业务(GPRS)的引入,用户将在端到端分组传输模式下发送和接收数据,打破传统的数据接入接式。以IP为基础组网,开始了移动骨干网IP应用的实践。4、无线通信技术在数字社区中的应用无线通信技术的发展为实现数字化社区提供了有力的保证,数字化社区提供了有力的保证。数字化社区的特点是信息的交流非常的广泛和方便,无论是实验室、办公室还是家庭,计算机及其外设的应用越来越普及,社区中的设备也都有电脑控制。如果它们之间的通信仍然采用有线方式的话,这将给使用带来很大的不便。Blue tooth技术为我们建立一个全无线的工作环境和生活环境,Blue tooth标准已制定了和计算机以及与Internet、PSTN、ISDN(Integrated Services Digital Network)、LAN、WAN、xDSL(xDigital subscriber loop)等网络的接口协议,其目标是用单一的Blue tooth标准来建立起和众多国际标准的连接。目前它用1Mb/s的速率已完全可以胜认这些工作,将来根据的发展计划,可以将速率提高到20Mb/s以上。我们可以使用无线电缆来连接办公室和家庭中的电子设备,甚至包括键盘、鼠标等也采用无线传输。我们拥有一个无线公务包,以便携计算机和掌上计算机为代表,采用无线方式和其他设备或网络相连接,使我们拥有一个可流动的办公室。Internet和移动通信的迅速发展,使人们对电脑以外的各种数据源和网络服务的需求日益增长。数字照相机、数字摄像机等设备装上Blue tooth系统,既可免去使用电缆的不便,又不可不受内存溢出的困扰,随时随地可将所摄图片或影像通过同样装上Blue tooth系统的手机或其他设备传回指定的计算机中。PDA(Personal Digital Assistant)装上Blue tooth系统后,采用无线方式收、发E-mail甚至浏览网页将更为方便。Blue tooth的硬件电路可以做到微型化,在Headset上应用非常合适。装上Blue tooth系统的Headset可以使它和手机进行无线连接,也可以使人在小范围内自由走动地打电话、收听音乐,在较大的范围内召开电话会议。微型化、低功耗和低成本的特性给Blue tooth在人们日常生活中的应用开拓了近乎无限的空间。例如,Blue tooth构成的无线电电子锁比其它非接触式电子锁或IC锁具有更高的安全性和适用性,各种无线电遥控器(特别是汽车防盗和遥控)比红外线遥控器的功能更强大,在餐馆酒楼用膳时菜单的双向无线传输或招呼服务员提供指定的服务(如添茶、加饮料等)将更为方便等。利用蓝牙做出来的传感器可以随时监视家庭中的冰箱存量的变化,从而随时反映出用户所需要的物品,如果再连接到Internet上的话,可以实现网上购物。未来的信息家电将以Internet和家庭网络为基础、以无线连接实现双向传输,是具有一定智能的3C(Computer、Communication和Consumer)相融合的信息产品。以蓝牙技术设计的数字手机、家庭及办公室电话、小型PBX等电话系统,实现了真正意义上的个人通信。蓝牙提供了低成本、低功耗的无线接入式,顺应了现代通信技术和应用的发展潮流,在信息家电和移动通信等方面具有巨大的发展潜力。蓝牙技术自提出以来,在短短的2年内已风靡全球。根据市场调查和预测,1999年蓝牙技术的产品全球销量几乎为零,2000年猛增到3670万美元,2001年将在到亿美元,2006年可达到到亿美元;2002年,全球使用蓝牙技术的计算机外围设备将达到亿台,使用蓝牙技术笔记本电脑将达到2500万部;2003年全球90%以上的笔记本电脑将使用蓝牙技术,2006年全球将推出亿台使用蓝牙技术的信息家电。回顾无线通信的发展历程,个人通信的移动性与无缝隙覆盖多媒体综合业务需求将愈来愈突出。频谱延伸至毫米波、亚毫米波的电磁“无线光纤”乃至激光与粒子通信范畴的无线通信将有愈来愈广阔的活动舞台及光明的发展前景。市场是发展的驱动力。尽管我国的移动通信和互联网发展十分迅速,但我国目前的移动电话和网络用户普及率还很低,面对我国12亿人口,我国在网络规模和容量方面有很大的发展空间。同时,竞争局面的形成,促使运营企业积极拓展新业务、新应用,向用户提供丰富的选择,以满足用户多方面、多层次的需求。因此,在移动通信和互联网上的应用开发也有很大的发展潜力。我们要积极促进无线领域的科技进步、技术创新,为实现科教兴国战略,增强中华民族的综合国力,为全球信息化及经济全球化环境下的国际社会与全人类的发展而积极贡献力量。
哥们,你有没有
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