【正文】 無(wú)線通信技術(shù)熱點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì) 摘 要 短短幾十年的發(fā)展，我國(guó)的無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展到第三代和第四代移動(dòng)通信技術(shù)，多種無(wú)線通信技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)階段，無(wú)線通信領(lǐng)域主要包括3G、 TDLTEAdvanced、 UWB、 WiFi、 RFID 等幾大技術(shù)熱點(diǎn)。本文首先介紹了無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展歷程和特點(diǎn)，然后主要針對(duì)我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TDLTEAdvanced 技術(shù)的產(chǎn)生及其特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。 TDLTEAdvanced 作為 TDSCDMA 技術(shù)的演進(jìn)， 它吸納了 TDSCDMA 的主要技術(shù)元素，體現(xiàn) 了我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)界在寬帶無(wú)線移動(dòng)通信領(lǐng)域的最新自主創(chuàng)新成果。 與第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用 CDMA 技術(shù)不同， TDLTE 采用 OFDM 和 MIMO作為基本技術(shù)，大量采用了目前移動(dòng)通信領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì)理念。 關(guān)鍵詞：無(wú)線通信， 3G， LTE， TDLTEAdvanced 第一章 緒論 引言 最近幾年隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，全球無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，呈現(xiàn)出了兩個(gè)突出的特點(diǎn)：一是公眾移動(dòng)通信保持較快增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，一些國(guó)家和地區(qū)增勢(shì)比較強(qiáng)勁，但存在發(fā)展不均 衡的現(xiàn)象；二是寬帶無(wú)線通信技術(shù)熱點(diǎn)不斷，研究和應(yīng)用十分活躍 [1]。 根據(jù)愛(ài)立信的研究顯示，截止到 2021 年 7 月份，全球移動(dòng)用戶數(shù)量已突破 50億，并且仍在以每日約 200 萬(wàn)用戶的數(shù)量增加。而這其中，移動(dòng)寬帶用戶數(shù)量也正在快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到 2021 年將會(huì)超過(guò) 34 億（ 2021 年這一數(shù)字僅為 億） [2]。在國(guó)內(nèi)方面，根據(jù)工業(yè)和信息化部在最近發(fā)布的中國(guó)通信業(yè)運(yùn)行狀況報(bào)告顯示，首先是在用戶規(guī)模上，截止到 2021 年 4 月份，我國(guó)全國(guó)移動(dòng)電話用戶數(shù)量已達(dá)到了 億戶，其中 3G 用戶數(shù)量為 萬(wàn)戶；然后是業(yè)務(wù)收入方面， 移動(dòng)通信收入在電信主營(yíng)業(yè)務(wù)收入中所占的比重為 %，而固定通信收入所占的比重僅為 %，并且在逐年下降。 這些數(shù)據(jù)無(wú)不清楚的表明，無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)際上，無(wú)線通信都已經(jīng)毫無(wú)疑問(wèn)的成為通信領(lǐng)域的主流，也早在 2021 年，全球的移動(dòng)用戶數(shù)量已經(jīng)超過(guò)固定電話用戶數(shù)量，移動(dòng)通信成為用戶最大、使用最廣泛的通信手段。也正是因?yàn)槿绱耍┠陙?lái)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展才能日新月異，熱點(diǎn)前沿技術(shù)才能層出不窮，顯現(xiàn)出無(wú)限的生命力。 技術(shù)背景概述 目前，無(wú)線通信領(lǐng)域主要包括 3G、 TDLTEAdvanced、 WiMax、 UWB、 WiFi以及 RFID 等幾大技術(shù)熱點(diǎn)。其中， UWB（超寬帶）和 RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)主 要運(yùn)用于短距離無(wú)線通信領(lǐng)域，并且 RFID 還是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，日后會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用； WiFi 技術(shù)主要用于解決無(wú)線局域網(wǎng)的相關(guān)問(wèn)題，可以在公共場(chǎng)所提供方便的“熱點(diǎn)”接入； 3G 則是如今蜂窩通信技術(shù)的主流，在全球范圍內(nèi)也已經(jīng)大規(guī)模的商用，技術(shù)日趨成熟，可以說(shuō)今后十年無(wú)疑將會(huì)是 3G 移動(dòng)通信系統(tǒng)正興的時(shí)期，而到了十年以后則將會(huì)是第四代移動(dòng)通信的天下 [3]。而 LTEAdvanced和 正是國(guó)際電信 聯(lián)盟在最近才剛剛為新一代移動(dòng)通信（即 4G）確定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，而其中的 LTEAdvanced 就包含了我國(guó)提交的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) TDLTEAdvanced，它是 LTEAdvanced 的 TDD（時(shí)分雙工）分支。 針對(duì)目前無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域的情況，我們需要根據(jù)我國(guó)的具體國(guó)情，結(jié)合不同地區(qū)不同業(yè)務(wù)群體的不同需求，抓住這次無(wú)線通信技術(shù)的浪潮，結(jié)合我國(guó)的“十二五規(guī)劃”全面建設(shè)完善的符合我國(guó)需求的無(wú)線通信體系。 第二章 無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展 前文對(duì)無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展情況作了概要性介紹，以下將簡(jiǎn)單介紹無(wú)線通信 技術(shù)的發(fā)展歷程和各個(gè)時(shí)期的不同特點(diǎn)。 無(wú)線通信的概念 無(wú)線通信 (Wireless Communication)是指利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，近些年來(lái)，在信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無(wú)線通信技術(shù)。在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的無(wú)線通信又通稱(chēng)為移動(dòng)通信，人們把二者合稱(chēng)為無(wú)線移動(dòng)通信 [4]。 無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展歷程 移動(dòng)通信發(fā)展到今天大約經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段： 20 世紀(jì) 20 年代初，無(wú)線通信技術(shù)產(chǎn)生，起初主要用于艦船及軍有，采用短波頻及電子管技術(shù)，至該四十年代 末期才出現(xiàn) 150MHZ VHF（即甚高頻 Very High Frequency）單工汽車(chē)公用移動(dòng)電話系統(tǒng) MTS（ Mobile Telephone Service）。到了五、六十年代，頻段擴(kuò)展至 UHF（ 特高頻 Ultra High Frequency） 450MHZ，器件技術(shù)己向半導(dǎo)體過(guò)渡，大都為移動(dòng)環(huán)境中的專(zhuān)用系統(tǒng)，并解決了移動(dòng)電話與公用電話網(wǎng)的接續(xù)問(wèn)題。隨后頻段擴(kuò)展至 800MHZ，美國(guó) Bell 研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并進(jìn)行了試驗(yàn)。 第一代移動(dòng)通信：最早的移動(dòng)通信電話采用的是模擬蜂窩通信技術(shù)和頻分多址(FDMA)技術(shù)， 是最初的模擬 的 、僅限語(yǔ)音的蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn) 。由于受到傳輸帶寬的限制，不能進(jìn)行移動(dòng)通信的長(zhǎng)途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動(dòng)通信系統(tǒng) 。 第二代移動(dòng)通信：包括 GSM 通信技術(shù)和 GPRS 通信技術(shù)等，采用了數(shù)字化， 自此無(wú)線通信步入了純數(shù)字時(shí)代。具有保密性強(qiáng)，頻譜利用率高，能提供豐富的業(yè)務(wù)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn)，使得移動(dòng)通信得到了空前的發(fā)展，從過(guò)去的補(bǔ)充地位躍居通信的主導(dǎo)地位。隨后，通信運(yùn)營(yíng)商又推出了增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率 GSM 演進(jìn)技術(shù)(Enhanced Data Rate for GSM Evolution 即 EDGE)，這種通 信技術(shù)是一種介于現(xiàn)有的第二代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與第三代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間的過(guò)渡技術(shù)，因此有人稱(chēng)它為 技術(shù) 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 。 第三代移動(dòng)通信：目前的 3G 技術(shù)有 4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分別是 WCDMA、 TDSCDMA、CDMA2021 和 WiMax。各個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)非常成熟，并且都正在全球范圍內(nèi)迅速展開(kāi)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。 第四代移動(dòng)通信：隨著國(guó)際電信聯(lián)盟有關(guān) 4G 標(biāo)準(zhǔn)的確定， LTEAdvanced 和，至此 4G 標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)基本落下帷幕。國(guó)際電信聯(lián)盟將于 2021 年底前 完成 4G 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)建議書(shū)編制工作， 2021 年初正式批準(zhǔn)發(fā)布，今后有關(guān) 4G 的商用也會(huì)逐步展開(kāi)。 無(wú)線通信技術(shù)與業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢(shì) 無(wú)線通信技術(shù)與業(yè)務(wù)有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)： （ 1）網(wǎng)絡(luò)覆蓋的無(wú)縫化，即用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入，也有人把這稱(chēng)作網(wǎng)絡(luò)的泛在化。 （ 2）寬帶化是未來(lái)通信發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)，窄帶的、低速的網(wǎng)絡(luò)會(huì)逐漸被寬帶網(wǎng)絡(luò)所取代 [5]。 （ 3）融合趨勢(shì)明顯加快，包括：技術(shù)融合、網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、接入融合。從 IP 網(wǎng)絡(luò)兼容性來(lái)看， 3G系統(tǒng)不是基于 IP 的，而 4G 則支持下一代的 Inter（ IPv6）和所有的信息設(shè)備，將能在 IP IPv6 網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務(wù) 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 。 （ 4）數(shù)據(jù)速率越來(lái)越高，無(wú)論是上行還是下行速度都在不斷提高，頻譜帶寬越來(lái)越寬，頻段也越來(lái)越高，數(shù)據(jù)傳輸能力已從早期的 kb/s 逐步發(fā)展到如今的Gb/s。 （ 5）業(yè)務(wù)內(nèi)容更加多樣化，這是離不開(kāi)速率和帶寬的提高的，無(wú)線通信經(jīng)歷了，從僅支持單一語(yǔ)音業(yè)務(wù)逐漸發(fā)展到支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等多種媒體流業(yè)務(wù)的歷程 [6]。 圖 21 無(wú)線通信技術(shù)演進(jìn)路徑 上圖中有兩條主線，第 一條是蜂窩通信的發(fā)展主線，蜂窩通信技術(shù)從 1G、 2G向 WCDMA、 TDSCDMA、 CDMA2021 等 3G 技術(shù)再經(jīng)過(guò) LTE 并最終向 4G 發(fā)展；第二條線涵蓋了 WLAN、 WiFi、 WiMax 等技術(shù)的發(fā)展。這些技術(shù)都是朝向?qū)拵Щ?、移?dòng)化、全 IP 化和高速率的方向發(fā)展。 各個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)的簡(jiǎn)單介紹 下面對(duì)于目前比較熱門(mén)的幾大無(wú)線通信技術(shù)做一下簡(jiǎn)單的介紹。 3G “ 3G”（英語(yǔ) 3rdgeneration）或“三代”是第三代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。 3G 服務(wù)能夠同時(shí)傳送 聲音 (通話 )及數(shù)據(jù)信息 (電子郵件、即時(shí)通信等 )，其代表特征是，能提供高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， 速率一般在幾百 kbps 以上 。目前 3G 存在四種標(biāo)準(zhǔn)： CDMA2021， WCDMA， TDSCDMA 以及 WiMax。 先說(shuō)下我國(guó)的 3G。 2021 年 1 月 7 日 14:30，工業(yè)和信息化部為中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通，分別發(fā)放了一張第三代移動(dòng)通信 (3G)牌照，此舉標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入 3G 時(shí)代。其中，批準(zhǔn)：中國(guó)移動(dòng)增加基于 TDSCDMA 技術(shù)制式的 3G 牌照（ TDSCDMA 為我國(guó)擁有自主產(chǎn)權(quán)的 3G 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）；中國(guó)電信增加基于CDMA2021 技術(shù)制式的 3G 牌照；中國(guó)聯(lián)通增加了基于 WCDMA 技術(shù)制式的 3G 牌照。 （ 1） TDSCDMA 全稱(chēng)為 Time DivisionSynchronous CDMA(時(shí)分同步 CDMA)，該標(biāo)準(zhǔn)是由中國(guó)獨(dú)自制定的 3G 標(biāo)準(zhǔn)，于 1999 年 6 月 29 日，中國(guó)原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院（即現(xiàn)在的大唐電信）向國(guó)際電信聯(lián)盟 ITU 提出，但該技術(shù)的發(fā)明始于西門(mén)子公司。TDSCDMA 具有輻射低的特點(diǎn)，被譽(yù)為綠色 3G。該標(biāo)準(zhǔn)將智能無(wú)線、同步 CDMA和軟件無(wú)線電等當(dāng)今國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)融于其中，在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)支持、頻率靈活性及成本等 方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。另外，由于中國(guó)內(nèi)地龐大的市場(chǎng)，該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備廠商的重視，全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持 TDSCDMA標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過(guò) 代的中間環(huán)節(jié)，直接向 3G 過(guò)渡，非常適用于 GSM 系統(tǒng)向 3G 升級(jí)。軍用通信網(wǎng)也是 TDSCDMA 的核心任務(wù)。 （ 2） WCDMA 也稱(chēng)為 WCDMA，全稱(chēng)為 Wideband CDMA，也稱(chēng)為 CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼多重存取，這是基于 GSM 網(wǎng)發(fā)展出來(lái)的 3G 技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶 CDMA 技術(shù)，它與日本提出的寬帶 CDMA 技術(shù)基本 相同，目前正在進(jìn)一步融合。 WCDMA 的支持者主要是以 GSM 系統(tǒng)為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中，包括歐美的愛(ài)立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的 NTT、富士通、夏普等廠商。該標(biāo)準(zhǔn)提出了 GSM(2G)—— GPRS—— EDGE—— WCDMA(3G)的演進(jìn)策略。這套系統(tǒng)能夠架設(shè)在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過(guò)渡。預(yù)計(jì)在 GSM 系統(tǒng)相當(dāng)普及的亞洲，對(duì)這套新技術(shù)的接受度會(huì)相當(dāng)高，因此 WCDMA 具有先天的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。 （ 3） CDMA2021 CDMA2021 是由窄帶 CDMA(CDMA IS95)技術(shù)發(fā)展而來(lái)的寬帶 CDMA 技術(shù)，也稱(chēng)為 CDMA MultiCarrier，它是由美國(guó)高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、Lucent 和后來(lái)加入的韓國(guó)三星都有參與，韓國(guó)現(xiàn)在成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。這套系統(tǒng)是從窄頻 CDMAOne 數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來(lái)的，可以從原有的 CDMAOne 結(jié)構(gòu)直接升級(jí)到 3G，建設(shè)成本低廉。但目前使用 CDMA 的地區(qū)只有日、韓和北美，所以CDMA2021 的支持者不如 WCDMA 多。不過(guò) CDMA2021 的研發(fā)技術(shù)卻是目前各標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)度最快的，許多 3G 手機(jī)已經(jīng)率先面世。該標(biāo)準(zhǔn)提出了從 CDMA IS95(2G)—— CDMA20211x—— CDMA20213x(3G)的演進(jìn)策略。 CDMA20211x 被稱(chēng)為 代移動(dòng)通信技術(shù)。 CDMA20213x 與 CDMA20211x 的主要區(qū)別在于應(yīng)用了多路載波技術(shù)，通過(guò)采用三載波使帶寬提高。目前中國(guó)電信正在采用這一方案向 3G 過(guò)渡，并已建成了 CDMA IS95 網(wǎng)絡(luò)。 （ 4） WiMax WiMax 的全名是微波存取全球互通 (Worldwide Interoperability for Microwave Access)，又稱(chēng)為 無(wú)線城域網(wǎng)，是一種為企業(yè)和家 庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無(wú)線連接方案。將此技術(shù)與需要授權(quán)或免授權(quán)的微波設(shè)備相結(jié)合之后，由于成本較低，將擴(kuò)大寬帶無(wú)線市場(chǎng)，改善企業(yè)與服務(wù)供應(yīng)商的認(rèn)知度。 20