【正文】 無線通信技術熱點及其發(fā)展趨勢 摘 要 短短幾十年的發(fā)展，我國的無線通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展到第三代和第四代移動通信技術，多種無線通信技術都得到了廣泛的應用?，F(xiàn)階段，無線通信領域主要包括3G、 TDLTEAdvanced、 UWB、 WiFi、 RFID 等幾大技術熱點。本文首先介紹了無線通信技術的發(fā)展歷程和特點，然后主要針對我國具有自主知識產(chǎn)權的TDLTEAdvanced 技術的產(chǎn)生及其特點進行了簡要的分析。 TDLTEAdvanced 作為 TDSCDMA 技術的演進， 它吸納了 TDSCDMA 的主要技術元素，體現(xiàn) 了我國通信產(chǎn)業(yè)界在寬帶無線移動通信領域的最新自主創(chuàng)新成果。 與第三代移動通信系統(tǒng)采用 CDMA 技術不同， TDLTE 采用 OFDM 和 MIMO作為基本技術，大量采用了目前移動通信領域最先進的技術和設計理念。 關鍵詞：無線通信， 3G， LTE， TDLTEAdvanced 第一章 緒論 引言 最近幾年隨著無線通信技術的迅猛發(fā)展，全球無線通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，呈現(xiàn)出了兩個突出的特點：一是公眾移動通信保持較快增長態(tài)勢，一些國家和地區(qū)增勢比較強勁，但存在發(fā)展不均 衡的現(xiàn)象；二是寬帶無線通信技術熱點不斷，研究和應用十分活躍 [1]。 根據(jù)愛立信的研究顯示，截止到 2021 年 7 月份，全球移動用戶數(shù)量已突破 50億，并且仍在以每日約 200 萬用戶的數(shù)量增加。而這其中，移動寬帶用戶數(shù)量也正在快速增長，預計到 2021 年將會超過 34 億（ 2021 年這一數(shù)字僅為 億） [2]。在國內(nèi)方面，根據(jù)工業(yè)和信息化部在最近發(fā)布的中國通信業(yè)運行狀況報告顯示，首先是在用戶規(guī)模上，截止到 2021 年 4 月份，我國全國移動電話用戶數(shù)量已達到了 億戶，其中 3G 用戶數(shù)量為 萬戶；然后是業(yè)務收入方面， 移動通信收入在電信主營業(yè)務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)無不清楚的表明，無論是在國內(nèi)還是國際上，無線通信都已經(jīng)毫無疑問的成為通信領域的主流，也早在 2021 年，全球的移動用戶數(shù)量已經(jīng)超過固定電話用戶數(shù)量，移動通信成為用戶最大、使用最廣泛的通信手段。也正是因為如此，近些年來無線通信技術的發(fā)展才能日新月異，熱點前沿技術才能層出不窮，顯現(xiàn)出無限的生命力。 技術背景概述 目前，無線通信領域主要包括 3G、 TDLTEAdvanced、 WiMax、 UWB、 WiFi以及 RFID 等幾大技術熱點。其中， UWB（超寬帶）和 RFID（射頻識別）技術主 要運用于短距離無線通信領域，并且 RFID 還是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術，日后會發(fā)揮越來越重要的作用； WiFi 技術主要用于解決無線局域網(wǎng)的相關問題，可以在公共場所提供方便的“熱點”接入； 3G 則是如今蜂窩通信技術的主流，在全球范圍內(nèi)也已經(jīng)大規(guī)模的商用，技術日趨成熟，可以說今后十年無疑將會是 3G 移動通信系統(tǒng)正興的時期，而到了十年以后則將會是第四代移動通信的天下 [3]。而 LTEAdvanced和 正是國際電信 聯(lián)盟在最近才剛剛為新一代移動通信（即 4G）確定的國際標準，而其中的 LTEAdvanced 就包含了我國提交的具有自主知識產(chǎn)權的技術標準 TDLTEAdvanced，它是 LTEAdvanced 的 TDD（時分雙工）分支。 針對目前無線通信技術領域的情況，我們需要根據(jù)我國的具體國情，結合不同地區(qū)不同業(yè)務群體的不同需求，抓住這次無線通信技術的浪潮，結合我國的“十二五規(guī)劃”全面建設完善的符合我國需求的無線通信體系。 第二章 無線通信技術的發(fā)展 前文對無線通信領域的發(fā)展情況作了概要性介紹，以下將簡單介紹無線通信 技術的發(fā)展歷程和各個時期的不同特點。 無線通信的概念 無線通信 (Wireless Communication)是指利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式，近些年來，在信息通信領域中，發(fā)展最快、應用最廣的就是無線通信技術。在移動中實現(xiàn)的無線通信又通稱為移動通信，人們把二者合稱為無線移動通信 [4]。 無線移動通信技術的發(fā)展歷程 移動通信發(fā)展到今天大約經(jīng)歷了以下幾個階段： 20 世紀 20 年代初，無線通信技術產(chǎn)生，起初主要用于艦船及軍有，采用短波頻及電子管技術，至該四十年代 末期才出現(xiàn) 150MHZ VHF（即甚高頻 Very High Frequency）單工汽車公用移動電話系統(tǒng) MTS（ Mobile Telephone Service）。到了五、六十年代，頻段擴展至 UHF（ 特高頻 Ultra High Frequency） 450MHZ，器件技術己向半導體過渡，大都為移動環(huán)境中的專用系統(tǒng)，并解決了移動電話與公用電話網(wǎng)的接續(xù)問題。隨后頻段擴展至 800MHZ，美國 Bell 研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并進行了試驗。 第一代移動通信：最早的移動通信電話采用的是模擬蜂窩通信技術和頻分多址(FDMA)技術， 是最初的模擬 的 、僅限語音的蜂窩電話標準 。由于受到傳輸帶寬的限制，不能進行移動通信的長途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動通信系統(tǒng) 。 第二代移動通信：包括 GSM 通信技術和 GPRS 通信技術等，采用了數(shù)字化， 自此無線通信步入了純數(shù)字時代。具有保密性強，頻譜利用率高，能提供豐富的業(yè)務，標準化程度高等特點，使得移動通信得到了空前的發(fā)展，從過去的補充地位躍居通信的主導地位。隨后，通信運營商又推出了增強型數(shù)據(jù)速率 GSM 演進技術(Enhanced Data Rate for GSM Evolution 即 EDGE)，這種通 信技術是一種介于現(xiàn)有的第二代移動網(wǎng)絡與第三代移動網(wǎng)絡之間的過渡技術，因此有人稱它為 技術 錯誤 !未定義書簽。 。 第三代移動通信：目前的 3G 技術有 4 個標準，分別是 WCDMA、 TDSCDMA、CDMA2021 和 WiMax。各個技術標準都已經(jīng)非常成熟，并且都正在全球范圍內(nèi)迅速展開，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大。 第四代移動通信：隨著國際電信聯(lián)盟有關 4G 標準的確定， LTEAdvanced 和，至此 4G 標準之爭基本落下帷幕。國際電信聯(lián)盟將于 2021 年底前 完成 4G 國際標準建議書編制工作， 2021 年初正式批準發(fā)布，今后有關 4G 的商用也會逐步展開。 無線通信技術與業(yè)務的發(fā)展趨勢 無線通信技術與業(yè)務有以下幾個發(fā)展趨勢： （ 1）網(wǎng)絡覆蓋的無縫化，即用戶在任何時間、任何地點都能實現(xiàn)網(wǎng)絡的接入，也有人把這稱作網(wǎng)絡的泛在化。 （ 2）寬帶化是未來通信發(fā)展的一個必然趨勢，窄帶的、低速的網(wǎng)絡會逐漸被寬帶網(wǎng)絡所取代 [5]。 （ 3）融合趨勢明顯加快，包括：技術融合、網(wǎng)絡融合、業(yè)務融合、接入融合。從 IP 網(wǎng)絡兼容性來看， 3G系統(tǒng)不是基于 IP 的，而 4G 則支持下一代的 Inter（ IPv6）和所有的信息設備，將能在 IP IPv6 網(wǎng)絡上實現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務 錯誤 !未定義書簽。 。 （ 4）數(shù)據(jù)速率越來越高，無論是上行還是下行速度都在不斷提高，頻譜帶寬越來越寬，頻段也越來越高，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)務內(nèi)容更加多樣化，這是離不開速率和帶寬的提高的，無線通信經(jīng)歷了，從僅支持單一語音業(yè)務逐漸發(fā)展到支持語音、數(shù)據(jù)、圖像等多種媒體流業(yè)務的歷程 [6]。 圖 21 無線通信技術演進路徑 上圖中有兩條主線，第 一條是蜂窩通信的發(fā)展主線，蜂窩通信技術從 1G、 2G向 WCDMA、 TDSCDMA、 CDMA2021 等 3G 技術再經(jīng)過 LTE 并最終向 4G 發(fā)展；第二條線涵蓋了 WLAN、 WiFi、 WiMax 等技術的發(fā)展。這些技術都是朝向寬帶化、移動化、全 IP 化和高速率的方向發(fā)展。 各個技術熱點的簡單介紹 下面對于目前比較熱門的幾大無線通信技術做一下簡單的介紹。 3G “ 3G”（英語 3rdgeneration）或“三代”是第三代移動通信技術的簡稱，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術。 3G 服務能夠同時傳送 聲音 (通話 )及數(shù)據(jù)信息 (電子郵件、即時通信等 )，其代表特征是，能提供高速的數(shù)據(jù)業(yè)務， 速率一般在幾百 kbps 以上 。目前 3G 存在四種標準： CDMA2021， WCDMA， TDSCDMA 以及 WiMax。 先說下我國的 3G。 2021 年 1 月 7 日 14:30，工業(yè)和信息化部為中國移動、中國電信和中國聯(lián)通，分別發(fā)放了一張第三代移動通信 (3G)牌照，此舉標志著我國正式進入 3G 時代。其中，批準：中國移動增加基于 TDSCDMA 技術制式的 3G 牌照（ TDSCDMA 為我國擁有自主產(chǎn)權的 3G 技術標準）；中國電信增加基于CDMA2021 技術制式的 3G 牌照；中國聯(lián)通增加了基于 WCDMA 技術制式的 3G 牌照。 （ 1） TDSCDMA 全稱為 Time DivisionSynchronous CDMA(時分同步 CDMA)，該標準是由中國獨自制定的 3G 標準，于 1999 年 6 月 29 日，中國原郵電部電信科學技術研究院（即現(xiàn)在的大唐電信）向國際電信聯(lián)盟 ITU 提出，但該技術的發(fā)明始于西門子公司。TDSCDMA 具有輻射低的特點，被譽為綠色 3G。該標準將智能無線、同步 CDMA和軟件無線電等當今國際領先技術融于其中，在頻譜利用率、對業(yè)務支持、頻率靈活性及成本等 方面的獨特優(yōu)勢。另外，由于中國內(nèi)地龐大的市場，該標準受到各大主要電信設備廠商的重視，全球一半以上的設備廠商都宣布可以支持 TDSCDMA標準。該標準提出不經(jīng)過 代的中間環(huán)節(jié)，直接向 3G 過渡，非常適用于 GSM 系統(tǒng)向 3G 升級。軍用通信網(wǎng)也是 TDSCDMA 的核心任務。 （ 2） WCDMA 也稱為 WCDMA，全稱為 Wideband CDMA，也稱為 CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼多重存取，這是基于 GSM 網(wǎng)發(fā)展出來的 3G 技術規(guī)范，是歐洲提出的寬帶 CDMA 技術，它與日本提出的寬帶 CDMA 技術基本 相同，目前正在進一步融合。 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。該標準提出了 GSM(2G)—— GPRS—— EDGE—— WCDMA(3G)的演進策略。這套系統(tǒng)能夠架設在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡上，對于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過渡。預計在 GSM 系統(tǒng)相當普及的亞洲，對這套新技術的接受度會相當高，因此 WCDMA 具有先天的市場優(yōu)勢。 （ 3） CDMA2021 CDMA2021 是由窄帶 CDMA(CDMA IS95)技術發(fā)展而來的寬帶 CDMA 技術，也稱為 CDMA MultiCarrier，它是由美國高通北美公司為主導提出，摩托羅拉、Lucent 和后來加入的韓國三星都有參與，韓國現(xiàn)在成為該標準的主導者。這套系統(tǒng)是從窄頻 CDMAOne 數(shù)字標準衍生出來的，可以從原有的 CDMAOne 結構直接升級到 3G，建設成本低廉。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 CDMA2021 的研發(fā)技術卻是目前各標準中進度最快的，許多 3G 手機已經(jīng)率先面世。該標準提出了從 CDMA IS95(2G)—— CDMA20211x—— CDMA20213x(3G)的演進策略。 CDMA20211x 被稱為 代移動通信技術。 CDMA20213x 與 CDMA20211x 的主要區(qū)別在于應用了多路載波技術，通過采用三載波使帶寬提高。目前中國電信正在采用這一方案向 3G 過渡，并已建成了 CDMA IS95 網(wǎng)絡。 （ 4） WiMax WiMax 的全名是微波存取全球互通 (Worldwide Interoperability for Microwave Access)，又稱為 無線城域網(wǎng)，是一種為企業(yè)和家 庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案。將此技術與需要授權或免授權的微波設備相結合之后，由于成本較低，將擴大寬帶無線市場，改善企業(yè)與服務供應商的認知度。 20