无线通信技术发展史及特点分析.ppt

,无线通信技术发展史,盛峰 3090401193 2012/11/10,历史（1）通信发展历史的回顾,通信（Communication)作为电信（Telecommunication) 是从19世纪30年度开始的。 物理发现 通信技术发展 1831年法拉第电磁感应 1837年莫尔斯发明电报 1873年马克斯韦尔的电 1876年贝尔发明电话 磁场理论 1895年马可尼发明无线电 无线电的发明开辟了电信（Telecommunication)的新纪元,历史（2）电话的发明者贝尔,贝尔（18xx1922）英国人 1868年 在伦敦工作 1871年 去波士顿工作 1873年 任波士顿大学教授 1875年 发明多路电报 1876年 发明电话,历史（3）无线电的发明者马可尼,马可尼（18741937）意大利人 1894年 在父亲的庄园试验 1896年 去伦敦 1897年 建立无线电报公司 1899年 首次实现英法无线通信 1916年 实现短波无线电通信 1929年 建立世界性无线通信网 曾获诺贝尔奖金 曾参加法西斯党,历史（4）通信发展历史的回顾,物理发现 通信技术发展 1906年发明电子管 模拟通信得到发展 开辟了模拟通信的新纪元 1928年奈奎斯特准则和取样定理 1948年山农定理（香农定理） 在理论上为数字通信准备了条件,历史（5）通信发展历史的回顾,物理发现 通信技术发展 20世纪50年代 数字通信得到发展 发明半导体 20世纪60年代 发明集成电路 开辟了数字通信的新纪元,历史（6）通信发展历史的回顾,物理发现 通信技术发展 20世纪50年代 20世纪40年代提出静止卫 航天技术 星概念，但无法实现 1963年第一次实现同步卫 星通信 开辟了空间通信的新纪元,历史（7）通信发展历史的回顾,物理发现 通信技术发展 20世纪60年代 发明激光 企图用于通信，未成功 20世纪70年代发明光导纤维 光纤通信得到发展 开辟了光纤通信的新纪元,人们所称的第一代移动通信系统(1G) ，则是诞生于20世纪70年代至80年代，当时集成电路技术、微型计算机和微处理器技术快速发展，美国贝尔实验室推出了蜂窝式模拟移动通信系统，使得移动通信真正进入了个人领域。,第一代移动通信主要采用模拟语音调制技术和频分多址(FDMA)技术，传输速率约2.4kb/s，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,第一代移动通信,第一代移动通信的多种制式 美国的高级移动电话系统（AMPS） 英国的总访问通信系统（TACS） 日本的JTAGS 西德的 C-Netz 法国的Radiocom 2000 意大利的RTMI,这些系统先后投入了商用，而这个时期移动通信系统的主要技术，是模拟调频、频分多址，以模拟方式工作 。,第一代移动通信,第一代移动通信的缺点 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,第二代移动通信,2G（second generation）表示第二代移动通讯技术。代表为GSM。以数字语音传输技术为核心。 2G技术基本可被切为两种，一种是基于TDMA所发展出来的以GSM为代表，另一种则是CDMA规格，复用Multiplexing形式的一种。 GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称“全球通”。 CDMA (Code Division Multiple Access) 又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，CDMA 允许所有的使用者同时使用全部频带(1.2288Mhz)，并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞 (collision) 的问题。 CDMA的优点包括： CDMA中所提供的语音编码技术，其通话品质比目前的GSM好，而且可以把用户对话时周围环境的噪音降低，使通话更为清晰。 GPRS: General Package Radio Service （通用分组无线业务）为中国移动GSM网络2.5G技术，GPRS数据传输理论最高速率可达115kbps，实际平均速率只有20Kbps。,2G移动通信应用GSM(摩托罗拉v8),CDMA手机,第二代移动通信,CDMA和GSM是2G通信的主流制式，从技术上来说，它们之间的区别就在于无线发送接收的制式不同，调制解调的方法不同。对于用户来说，它们的不同在于： 一、CDMA手机可以说是名副其实的绿色手机，它发射功率极小(2mw)，只是我们现在使用的GSM手机(功率为125mw)的160，甚至低于电视屏幕产生的辐射功率； 二、CDMA手机采用了先进的切换技术软切换技术(即切换是先接续好后再中断)，使得CDMA手机的通话可以与固定电话媲美，而且没有GSM手机的掉线现象； 三、使用CDMA网络，运营商的投资相对减少，这就为CDMA手机资费的下调预留了空间； 四、因采用以拓频通信为基础的一种调制和多址通信方式，其容量比模拟技术高10倍，超过GSM网络约4倍； 五、更为重要的是，基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能，从而使手机从只能打电话和发送短信息等狭窄的服务中走向宽带多媒体应用。,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。目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。 3G标准 国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及WiMAX四大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件2000年国际移动通讯计划（简称IMT2000）。 CDMA是Code Division Multiple Access (码分多址)的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式，这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大为改善，但TDMA的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。下面分别介绍一下3G的几种标准：,第三代移动通信,第三代移动通信- CDMA2000,1.W-CDMA： 也称为WCDMA，全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。 该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。 2.CDMA2000： CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。该标准提出了从CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。目前中国电信正在采用这一方案向3G过渡，并已建成了CDMA IS95网络。,第三代移动通信- CDMA2000,3.TD-SCDMA 全称为Time Division - Synchronous CDMA(时分同步CDMA)，该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TDSCDMA标准。 该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。 4.WiMAX WiMAX 的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，又称为80216无线城域网，是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后，由于成本较低，将扩大宽带无线市场，改善企业与服务供应商的认知度。2007年10月19日，国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议（World Radiocommunication Conferences）上，经过多数国家投票通过，WiMAX正式被批准成为继WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四个全球3G标准。,第三代移动通信技术应用-手机视频通话,第三代移动通信技术应用- HSDPA高速上网,第三代移动通信技术应用-手机电视,第三代移动通信技术应用-移动视频会议,第三代移动通信技术应用多炫彩铃,当您的朋友拨打 您的TD手机时， 不仅可以听到音乐， 还可以看到个性的 动画,第三代移动通信技术应用- POC手机对讲,在一个群组内可以 实现一呼百应， 最多可以支持80台 手机，非常适合 调度组织工作,第三代移动通信技术-大容量SIM卡,新一代SIM最大可 达4GB，可以存储 MP3、大容量电话 本、移动游,第三代移动通信技术应用-VOD视频点播,手机发展历史: 我们都知道，电灯是爱迪生发明的，电报是莫尔斯发明的，电话是贝尔发明的，可有很少人知道手机是谁发明的？ 手机的发明人，马蒂库珀(Marty Cooper) ，位列十大默默无闻技术之父的首位。 时至今日，手机影响着我们的交往方式，使得距离不再成为问题。如此重要的发明人，为什么不太为人所知呢？ 原因主要在于，随着科技的进步，过去那种个人英雄主义式的伟大发明，将变得越来越少见。一个科技产品的研发，离不开一个团队。手机发明人所在的团队，就是摩托罗拉公司。 摩托罗拉公司原名加尔文制造公司（Galvin Manufacturing Corp），创立于 1928 年，由创始人之一的保罗.加尔文的名字命名。它最早是生产汽车里的收音机的，摩托罗拉则是这种收音机的品牌。摩托罗拉一词 Motorola 的前五个字母 Motor 表示汽车，ola 是美国很多商品名称喜欢用的后缀，比如可口可乐 Coca Cola 。二战前，美国军方已经认识到无线电通信的重要性，开始研制便携式无线通信工具，并且自己研制出一款报话机（Walkie Talkie）SCR-194 。但是非常笨重，不很适用。摩托罗拉的一些工程师参与了这项研究。 1940年，摩托罗拉研制出真正用于战场的报话机 SCR300，它是一个可调谐的高频调频通信设备，重十六公斤，有效通讯距离十六公里左右，被美军广泛应用于通信。1942 年，摩托罗拉公司再接再厉，研制出“手提式”的对讲机（Handy Talkie）SCR-536 。这个超级“大哥大”重四公斤，在开阔地带通信范围一公里半，在树林中只有三百米。即使如此，那时美军的通信装备也高出其它国家一大截。,从这一系列军用设备可以看出，摩托罗拉在无线电通信方面的实力很强，它的调频技术和天线技术都是领先于世界的。同时，作为美国军方和政府部门的供应商，摩托罗拉产品的稳定性和鲁棒性（Robustness）都很好。这从某种程度上讲是摩托罗拉产品的基因。至今，很多摩托罗拉的产品仍然如此。我们经常看到这类报道，在一个荒郊野外出了车祸，大家都拿出手机呼救，最后只有摩托罗拉的手机能打出去。但是，很多事情是双刃剑，过分注重技术和品质使得摩托罗拉在商业上的灵活性远不如诺基亚和三星等竞争对手。 二战后，摩托罗拉作为品牌名气越拉越大，人们一说起无线通信就首先会想到摩托罗拉。直到二十年前，摩托罗拉一直垄断这个市场，从对讲机、早期的手机，即大哥大，到九十年代初风靡中国，城市里人手一个，万元户腰里一排的 BP 机。人们甚至忘了它公司的名称加尔文制造公司，于是，1947 年公司干脆改名摩托罗拉，由此可见当年摩托罗拉名头之响。 从二战后到九十年代初，可以讲是摩托罗拉红火的年代。摩托罗拉在模拟无线通信方面有任何公司都无法比拟的技术优势，并且创造出多项世界第一。美国通信界对通信有一种通用的分类方法，即分为：有线单向（如闭路电视）、有线双向（如电话）、无线单向（如收音机）和无线双向（如手机电话和 WIFI）四种。,长期以来，直到十几年前，AT&T （AT&T公司（英语：AT&T Inc.，原为American Telephone & Telegraph的缩写，也是中文译名美国电话电报公司由来，但近年来已不用全名），是一家美国电信公司，创建于1877年，曾长期垄断美国长途和本地电话市场。）一直是有线通信之王，RCA 是无线单向通信的老大，而摩托罗拉是不折不扣的无线双向通信的霸主。 大家公认摩托罗拉是当今手机通信的发明公司，虽然 AT&T 声称它的无绳电话比摩托罗拉的手机早，但是大家知道无绳电话和手机电话是两回事。由于 AT&T 扎根于有线通信，不自觉地会抵触无线通信。移动电话刚起步时，AT&T 预计到 2000 年全球不超过一百万用户，这个估计比后来 2000 年时的实际数目小了一百倍。所以，AT&T 自然不会把重点放在移动通信上。而摩托罗拉正相反，它在有线通信上不可能有作为，就自然而地押宝在移动通信上，领导和推动了移动通信的潮流。 到九十年代初，摩托罗拉在移动通信、数字信号处理和计算机处理器三个领域都是世界上技术最强的 player。更难能可贵的是，它的产品声誉极好。八十年代末，摩托罗拉对讲机对讲机就可以在钢铁包围的大货轮货舱里和岸上的同事通话，这是任何其他同类产品做不到的。 然而，摩托罗拉在90年代后期，也由于过分相信于技术，而面临窘境。,铱星计划是一个让许多摩托罗拉人兴奋不已的想法。 革命性的想法从何而来？对于摩托罗拉的工程师巴里?伯蒂格来说，它来自于妻子在加勒比海度假时的抱怨，说她无法用手机联系到她的客户。回到家以后，巴里和摩托罗拉在亚利桑那州工作的卫星通信小组的另外两名工程师想到了一种铱星解决方案由77颗近地卫星组成的星群，让用户从世界上任何地方都可以打电话。由于金属元素铱有 77 个电子，这项计划就被称为了铱星计划，虽然后来卫星的总数降到了 66 个。 这是个好的创意吗？尽管遭到伯蒂格顶头上司的否决，这一计划却得到了摩托罗拉总裁罗伯特?高尔文的青睐并给予了支持。对于罗伯特，以及他的儿子克里斯 ?高尔文（后来成为他的继任人）来说，铱星计划是摩托罗拉技术高超的显示，具有巨大潜力，令人振奋，决不可放弃。对于摩托罗拉的工程师们来说，建立铱星群的挑战是一次经典的“技术拉锯战”50多亿美元的代价终于让他们在1998年将铱星首次投入使用。 这是一个非常宏伟而超前的计划，它最大的技术特点是通过卫星与卫星之间的传输来实现全球通信，相当于把地面蜂窝移动系统搬到了天上。从技术讲，铱星系统是相当了不起的，它采用星际链路。在极地，66 颗卫星要汇成一个点，又要避免碰撞，难度很高。从管理上讲，它又是一个完整的独立网，呼叫、计费等管理是独立于各个国家通信网的。（这种独立计费再后来给它的运营带来很*烦。）低轨道卫星与目前使用的同步轨道卫星通信系统比较有两大优势：首先，因为轨道低，只有几百公里，信息损耗小，这样才可能实现手机到卫星的直接通信。我们现在的任何手机都不可能和三万公里以外的同步卫星直接通信；第二，由于不需要专门的地面基站，可以在地球上任何地点进行通信。 1991 年摩托罗拉公司联合了好几家投资公司，正式启动了“铱星计划”。1996 年 ，第一颗铱星上天；,1998年11月1日，在进行了耗资1.8亿美元的广告宣传之后铱星公司展开了它的通信卫星电话服务。开幕式上，副总统阿尔?戈尔用铱星打了第一通电话。电话机的价格是每部3，000美元，每分钟话费3-8美元。结果却令人不无沮丧。到1999年4月，公司还只有1万个用户。面对着微乎其微的收入和每月四千万美元的贷款利息，公司陷入了巨大的压力之中。4月里，就在公司宣布其季度财务报告的前两天，首席执行官斯坦阿诺辞职，宣称他与董事会在战略问题上发生了分歧。公司内部一位资深人员约翰?理查德森迅速接替斯坦阿诺成为临时首席执行官，但毁灭的阴影却已经笼罩了上来。 1999年6月，铱星解雇了15的员工，甚至包括几位参与了公司营销战略规划的经理。8月，它的用户只上升到2万个，离贷款合同要求的5万2千个相去甚远。1999年8月13