无线网络技术论文；学院：信电学院；班级：通信0801；姓名：；学号：；蜂窝移动通信技术的发展；摘要：蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，在终端；关键字：移动通信TDMACDMA；传统上欧洲使用900MHz频段而北美使用800M；常见的蜂窝移动通信系统按照功能的不同可以分为三类；宏蜂窝技术；蜂窝移动通信系统中，运营初期的主要目标是建设大型；两“点”问题的解决，
无线网络技术论文
学院：信电学院
班级：通信0801
蜂窝移动通信技术的发展
摘要：蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性，并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。蜂窝移动通信已成为世界范围内的一项非凡成功之作，其发展如此迅速以致业务需求远远超过了原先的预测。大多数情况下，经营者只限定在一个固定频段上，几乎无望增加频谱而原来的模拟技术也不能加以扩展跟上需求的发展。较新的技术具备了频谱的更有效利用以及为用户提供改善的安全性和更多的便利。即使如此，分配给这些新技术的频段常常与老技术所用的重叠，这使得转移策略复杂起来。
关键字：移动通信
传统上欧洲使用900MHz频段而北美使用800MHz频段。多数亚洲国家同时使用两个频段。欧洲900MHz分配频率的主要模拟标准是全接入通信系统，虽然某些欧洲国家使用其它标准GSM是 900MHz频段的一种数字系统，已为欧洲采用为共同标准并在世界上许多其它国家使用，提供了非常有用的漫游设备。此外，GMS标准已用于1800MHz(DCS 1800)。一些国家正建立独立的1800 MHz网而另一些正试图用此频段增加其GSM容量。因为在两个频段上使用相同协议，现在越来越普遍使用GMS－900和GSM－1800这些术语而不用GSM和DCS1800。
常见的蜂窝移动通信系统按照功能的不同可以分为三类，它们分别是宏蜂窝、微蜂窝以及智能蜂窝，通常这三种蜂窝技术各有特点。
宏蜂窝技术
蜂窝移动通信系统中，运营初期的主要目标是建设大型的宏蜂窝小区，取得尽可能大的地域覆盖率，宏蜂窝每小区的覆盖半径大多为1km～25km，基站天线尽可能做得很高。在实际的宏蜂窝小内，通常存在着两种特殊的微小区域。一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴影区域，该区域通信质量严重低劣；二是“热点”，由于空间业务负荷的不均匀分布而形成的业务繁忙区域，它支持宏蜂窝中的大部分业务。以上
两“点”问题的解决，往往依靠设置直放站、分裂小区等办法。除了经济方面的原因外，从原理上讲，这两种方法也不能无限制地使用，因为扩大了系统覆盖，通信质量要下降；提高了通信质量，往往又要牺牲容量。近年来，随着用户的增加，宏蜂窝小区进行小区分裂，变得越来越小。当小区小到一定程度时，建站成本就会急剧增加，小区半径的缩小也会带来严重的干扰，另一方面，盲区仍然存在，热点地区的高话务量也无法得到很好的吸收，微蜂窝技术就是为了解决以上难题而产生的。
微蜂窝技术
与宏蜂窝技术相比，微蜂窝技术具有覆盖范围小、传输功率低以及安装方便灵活等，该小区的覆盖半径为30m～300m，基站天线低于屋顶高度，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露小。微蜂窝可以作为宏蜂窝的补充和延伸，微蜂窝的应用主要有两方面：一是提高覆盖率，应用于一些宏蜂窝很难覆盖到的盲点地区，如地铁、地下室；二是提高容量，主要应用在高话务量地区，如繁华的商也街、购物中心、体育场等。微蜂窝在作为提高网络容量的应用时一般与宏蜂窝构成多层网。宏蜂窝进行大面积的覆盖，作为多层网的底层，微蜂窝则小面积连续覆盖叠加在宏蜂窝上，构成多层网的上层，微蜂窝和宏蜂窝在系统配置上是不同的小区，有独立的广播信道。
微蜂窝层的站点数量多，传输成本占整个设备投资的比例大于宏蜂窝基站，根据实际情况选择合理的网硌结构和传输手段是非常重要的。微蜂窝一般为1～2载频，采用PCM方式传输时，如果采用星型连接，传输线占有率非常低，一般微蜂窝之间采用链型方式，这样4～5个微蜂窝可以采用一对传输线路接到机房，可以有效地节约成本。相对于PCM方式，利用现有电话线路进行传输的HDSL传输方式，是目前非常经济的一种传输方式，微蜂窝设备也趋向于内置HDSL传输设备。当微蜂窝由于特殊原因不能采用上述方式传输时，光纤和微波也是较为常用的选择。
智能蜂窝技术
智能蜂窝是指基站采用具有高分辨阵列信号处理能力的自适应天线系统，智能监测所移动台处的位置，并以一定的方式将确定的信号功率传递给移动台的蜂窝小区。对于上行链路而言，采用自适应天线阵接收技术，可以极大地降低多址干扰，增加系统容量；对于下行链路而言，则可以将信号的有效区域控制在移动台附近半径为100～200 波长的范围内，使同道
干扰大小为减小。智能蜂窝小区既可以是宏蜂窝，也可以是微蜂窝。利用智能蜂窝小区的概念进行组网设计，能够显著地提高系统容量，改善系统性能。
从移动通信的发展历史来看，移动通信经历了模拟移动通信和数字移动通信，从以前的第一代移动通信发展到现在的第三代和第四代移动通信，它们各有特点。
第一代移动通信系统
1978 年，美国贝尔实验室开发了先进移动电话业务（AMPS）系统，这是第一种真正意义上的具有随时随地通信能力的大容量的蜂窝移动通信。AMPS 采用频率复用技术，可以保证移动终端在整个服务覆盖区域内自动接入公用电话网，具有更大的容量和更好的语音质量，很好地解决了公用移动通信系统所面临的大容量要求与频谱资源限制的矛盾。20 世纪70 年代末，美国开始大规模部署AMPS 系统。AMPS 以优异的网络性能和服务质量获得了广大用户的一致好评。AMPS 在美国的迅速发展促进了在全球范围内对蜂窝移动通信技术的研究。到20 世纪80 年代中期，欧洲和日本也纷纷建立了自己的蜂窝移动通信网络，主要包括英国的ETACS 系统、北欧的NMT-450 系统、日本的NTT/JTACS/NTACS 系统等。这些系统都是模拟制式的频分双工（Frequency Division Duplex，FDD）系统，亦被称为第一代蜂窝移动通信系统或1G 系统。FDMA是数据通信中的一种技术，即不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。按照这种技术，把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。同固定分配系统相比，频分多址使通道容量可根据要求动态地进行交换。
在FDMA系统中，分配给用户一个信道，即一对频谱，一个频谱用作前向信道即基站向移动台方向的信道，另一个则用作反向信道即移动台向基站方向的信道。这种通信系统的基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号，任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，因而必须同时占用2个信道(2对频谱)才能实现双工通信。
以往的模拟通信系统一律采用FDMA。频分多址(FDMA)是采用调频的多址技术。业务信道在不同的频段分配给不同的用户。如TACS系统、AMPS系统等。频分多址是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道(也称信道)分配给不同的用户使用。这些频道互不交叠，其宽度应能传输一路数字话音信息，而在相邻频道之间无明显的串扰。
第二代移动通信系统
第二代数字蜂窝移动通信(简称GSM移动通信)业务是指利用工作在900/1800MHz频段的GSM移动通信网络提供的话音和数据业务。GSM移动通信系统的无线接口采用TDMA技术，核心网移动性管理协议采用MAP协议。 GSM 是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。所有用户可以在签署了&漫游协定&移动电话运营商之间自由漫游。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代(2G)移动电话系统。 这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中。GSM是一个当前由3GPP开发的开放标准。GSM 是一个蜂窝网络，也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域。GSM网络运行在多个不同的无线电频率上。
GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸：巨蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。巨蜂窝可以被看作那种基站天线安装在天线杆或者建筑物顶上那种。微蜂窝则是那些天线高度低于平均建筑高度的那些，一般用于市区内。微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆盖几十米的范围，主要用于室内。伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区，填补蜂窝之间的信号空白区域。 蜂窝半径范围根据天线高度、增益和传播条件可以从百米以上至数十公里。实际使用的最长距离GSM规范支持到35公里。还有个扩展蜂窝的概念，蜂窝半径可以增加一倍甚至更多。GSM同样支持室内覆盖，通过功率分配器可以把室外天线的功率分配到室内天线分布系统上。这是一种典型的配置方案，用于满足室内高密度通话要求，在购物中心和机场十分常见。然而这并不是必须的，因为室内覆盖也可以通过无限信号穿越建筑物来实现，只是这样可以提高信号质量减少干扰和回声。
第三代移动通信系统
第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。 第三代移动通信系统（IMT-2000），在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主,并能同时提供话音和数据业务的移动通信系统 亦即未来移动通信系统，是一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的最先进的移动通信系统。第三代移动通信系统一个突出特色就是，要在未来移动通信系统中实现个人终端用户能够在全球范围
包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、各类资格考试、中学教育、专业论文、高等教育、蜂窝移动通信技术的发展论文52等内容。　
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PS：最近在学习研究3G技术，顺便把蜂窝移动通信的发展历史温故下，做下日后参考的资料！
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1.1 蜂窝移动通信发展历史
蜂窝移动通信是当今通信领域发展最为迅速的领域之一，它对人类生活及社会发展产生
了重大影响。本节将简要回顾蜂窝移动通信的发展历史，由此引出蜂窝移动通信的提出背景、
技术特点、标准发展及其面临的问题等。
1.1.1 蜂窝移动通信概念的提出
移动通信的发展历史可以追溯到19 世纪。1864 年麦克斯韦从理论上证明了电磁波的存
在；1876 年赫兹用实验证实了电磁波的存在；1900 年马可尼等人利用电磁波进行远距离无线
电通信取得了成功，从此世界进入了无线电通信的新时代。
现代意义上的移动通信开始于20 世纪20 年代初期。1928 年，美国Purdue 大学学生发明
了工作于2MHz 的超外差式无线电接收机，并很快在底特律的警察局投入使用，这是世界上
第一种可以有效工作的移动通信系统；20 世纪30 年代初，第一部调幅制式的双向移动通信
系统在美国新泽西的警察局投入使用；20 世纪30 年代末，第一部调频制式的移动通信系统
诞生，试验表明调频制式的移动通信系统比调幅制式的移动通信系统更加有效。在20 世纪
40 年代，调频制式的移动通信系统逐渐占据主流地位，这个时期主要完成通信实验和电磁波
传输的实验工作，在短波波段上实现了小容量专用移动通信系统。这种移动通信系统的工作
频率较低、话音质量差、自动化程度低，难以与公众网络互通。
在第二次世界大战期间，军事上的需求促使技术快速进步，同时导致移动通信的巨大发
展。战后，军事移动通信技术逐渐被应用于民用领域，到20 世纪50 年代，美国和欧洲部分
国家相继成功研制了公用移动电话系统，在技术上实现了移动电话系统与公众电话网络的互
通，并得到了广泛的使用。遗憾的是这种公用移动电话系统仍然采用人工接入方式，系统容
从20 世纪60 年代中期至70 年代中期，美国推出了改进型移动电话系统，它使用150MHz
和450MHz 频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择及自动接入公用电话网。
20 世纪70 年代中期，随着民用移动通信用户数量的增加，业务范围的扩大，有限的频
谱供给与可用频道数要求递增之间的矛盾日益尖锐。为了更有效地利用有限的频谱资源，美
国贝尔实验室提出了在移动通信发展史上具有里程碑意义的小区制、蜂窝组网的理论，它为
移动通信系统在全球的广泛应用开辟了道路。
1.1.2 第一代蜂窝移动通信系统
1978 年，美国贝尔实验室开发了先进移动电话业务（AMPS）系统，这是第一种真正意
义上的具有随时随地通信能力的大容量的蜂窝移动通信系统。AMPS 采用频率复用技术，可
以保证移动终端在整个服务覆盖区域内自动接入公用电话网，具有更大的容量和更好的语音
质量，很好地解决了公用移动通信系统所面临的大容量要求与频谱资源限制的矛盾。20 世纪
70 年代末，美国开始大规模部署AMPS 系统。AMPS 以优异的网络性能和服务质量获得了广
大用户的一致好评。AMPS 在美国的迅速发展促进了在全球范围内对蜂窝移动通信技术的研
究。到20 世纪80 年代中期，欧洲和日本也纷纷建立了自己的蜂窝移动通信网络，主要包括
英国的ETACS 系统、北欧的NMT-450 系统、日本的NTT/JTACS/NTACS 系统等。这些系统
都是模拟制式的频分双工（Frequency Division Duplex，FDD）系统，亦被称为第一代蜂窝移
动通信系统或1G 系统。1G 系统的主要特征及使用地区见表1-1。
1G 系统采用蜂窝组网和频率复用等关键技术，有效地解决了当时的常规移动通信系统所
面临的频谱利用率低、容量小及业务的服务质量差等问题，在商业上取得了巨大的成功。
不过，1G 系统在技术和体制上也存在诸多局限。一方面，尽管不同制式的1G 系统具有
很多相似的特征，但是并没有发展成一个全球的共同标准，各个国家和地区都自行选择与其
国情相适应的系统制式和通信频段，无法实现全球漫游；另一方面，随着用户数的增长，对
蜂窝系统的容量要求越来越高，系统容量与频谱资源之间的矛盾也日益尖锐。理论上，蜂窝
可以无限分割，频率复用距离也可以做到越来越小，但是蜂窝变小后，来自多方面的干扰也
将变得难以排除，实际上限制了蜂窝无限缩小对系统容量的改善作用。此外，模拟系统还存
在同频干扰和互调干扰、系统保密性差及提供的业务种类比较单一等局限。
1.1.3 第二代蜂窝移动通信系统
为了解决第一代蜂窝移动通信系统中存在的上述根本性技术缺陷，采用数字调制技术的
第二代蜂窝移动通信系统或2G 系统从20
世纪90 年代开始逐渐发展起来。1992 年，欧洲开
始铺设全球第一个数字蜂窝移动通信网络——GSM（Global System
Mobile），由于其优良的
性能，GSM 在全球范围内迅速扩张，GSM 用户数一度超过全球蜂窝系统用户总数的70%。
此后，美国的DAMPS 和日本的JDC 等2G 系统也相继投入使用。这些系统的空中接口都采
用了时分多址（Time Division Multiplex Access，TDMA）接入方式。1993 年，美国推出了基
于码分多址（Code Division Multiplex Access，CDMA）接入技术的IS-95 系统。
2G 系统以传送语音和低速数据业务为目的，与采用频分多址（Frequency Division
Multiplex Access，FDMA）接入方式的1G 系统相比具有很多优点，如频谱效率高、系统容量
大、保密性能好等。2G 系统的基本特性见表1-2。
下面就其中具有典型特点的GSM 和CDMA 系统作简要说明。
GSM 可以工作在900MHz 或1800MHz 频段，使用900MHz 频段的GSM 称为GSM900；
使用1800MHz 频段的GSM 称为DCS1800。GSM 采�E68FDD 方式和TDMA 方式，利用200kHz
载波带宽提供语音和低速数据业务。GSM 标准体制较为完善，技术相对成熟，其不足之处是
相对于模拟系统容量增加不多，无法和模拟系统兼容，不能提供分组数据业务等。为了弥补
GSM 提供分组数据业务能力的不足，基于GSM 开发了GPRS（Generic Packet Radio Service）
系统，GPRS 是架构于GSM 上的无线网络，能提供较高速率的分组数据业务。
IS-95 可以工作在800MHz 或1900MHz 频段，使用800MHz 频段的CDMA 系统称为蜂窝
系统；使用1900MHz 频段的CDMA 系统称为PCS 系统。IS-95 采用FDD 方式和CDMA 方
式，利用1.25MHz 载波带宽提供语音和低速数据业务。IS-95 系统中采用了扩频、RAKE 接
收及功率控制等关键技术，具有良好的抗干扰特性，极大地提高了系统容量。由于CDMA 系
统在提高系统容量和抗干扰及无线衰落等方面的明显优势，使得CDMA 技术成为第三代移动
通信的核心技术。
总之，2G 系统主要采用TDMA 或CDMA 方式，具有频谱利用率高、保密性好和语音质
量好的特点，既可以支持语音业务，也可以支持低速数据业务。无论是采用TDMA 技术的
GSM，还是采用CDMA 技术的IS-95，其体制标准均较为完善，技术相对成熟。不过，随着
数据业务（尤其是多媒体业务）需求的不断增长，2G 系统在系统容量、频谱效率等方面的局
限性也日益显现。
1.1.4 第三代蜂窝移动通信系统
在20 世纪80 年代模拟蜂窝系统开始大规模商用时，多种制式的模拟蜂窝系统之间无法
实现漫游。为了实行全球统一标准并能全球漫游，1985 年国际电信联盟（ITU）提出了未来
公共陆地移动通信系统（FPLMTS）的概念。FPLMTS 是第三代移动通信系统的前身，其目
的是实现任何人在任何时间、任何地点，能向任何人传送任何信息。1992 年世界无线电大会
（WARC）为FPLMTS 确定了2GHz 附近共230MHz 的频谱。1994 年，ITU-R 和ITU-T 开始
合作研究FPLMTS，其中ITU-R 负责无线接入技术的标准化；ITU-T 负责网络的标准化。为
了解决2G 系统所面临的主要问题，同时满足对分组数据传输及频谱利用率更高的要求，1995
年ITU 将FPLMTS 更名为国际移动电信2000（IMT-2000），即第三代移动通信系统或3G 系
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