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移动通信 摘要：所谓的移动通信，就是在运动中实现的通信，是指通信双方至少有一方处于运动状态。移动通信系统由空间系统和地面系统两部分组成，地面系统包括卫星移动无线电台和天线、关口站、基站。关键字：移动通信、 移动通信的简史、移动通信的特点、移动通信的分类正文：移动通信技术可以说从无线电通信发明之日就产生了。1897年，mg马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海哩。而现代移动通信技术的发展始于上世纪20年代，大致经历了五个发展阶段。35年前，谁也无法想象有一天每个人身上都有一部电话，被连接到这个世界。如今，人们可以通过手机进行通讯，智能手机更如同一款随身携带的小型计算机，通过3g等移动通讯网络实现无线网络接入后，可以方便的实现个人信息管理及查阅股票、新闻、天气、交通、商品信息、应用程序下载、音乐图片下载等。下让我们来回顾一下移动通信网络技术的发展简史。第一阶段从上世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的 车载无线电系统。该系统工作频率为2mhz，到40年代提高到3040mhz,可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频 率较低。第二阶段从上世纪40年代中期至60年代初期。在此期间内，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会(fcc)的计划，贝尔系统 在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，间隔为120khz，通信方式为单工，随后，西德(1950年)、 法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向 公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。第三阶段从上世纪60年代中期至70年代中期。在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(imts)，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并能够自动接续到公用电话网。德国也推出了具有相同技术水准的b网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶 段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450mhz频段，实现了自动选频与自动接续。第四阶段从上世纪70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进的移动电话系统(amps)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。该阶段称为1g（第一代移动通讯技术），主要采用的是模拟技术和频分多址(fdma)技术。nordic移动电话（nmt）就是这样一种标准，应用于nordic国家、东欧以及俄罗斯。其它还包括美国的高级移动电话系统（amps），英国的总访问通信系统（tacs）以及日本的jtags，西德的 c-netz，法国的radiocom 2000和意大利的rtmi。这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几 方面技术进展所提供的条件。首先，微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性，各种轻便电台被不断地推出。其次，提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加，大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索新体制。在这方面最重要的突破是贝尔试验室在70年代提出的蜂窝网的概念，解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。以amps和tacs为代表的第一代移动通信模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问题，比如容量有限、制式太多、互不兼容、话音质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游、频谱利用率低、移动设备复杂、费用较贵以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求。世界上第一台手机摩托罗拉dynatac 8000x重2磅，通话时间半小时，销售价格为3,995美元，是名副其实的最贵重的砖头。第五阶段从上世纪80年代中期开始。这是数码移动通信系统发展和成熟时期。 该阶段可以再分为2g、3g、4g等。2g：2g是第二代手机通信技术规格的简称，一般定义为以数码语音传输技术为核心，无法直接传送如电子邮件、软件等信息；只具有通话和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。不过手机短信sms（short message service）在2g的某些规格中能够被执行。主要采用的是数码的时分多址(tdma)技术和码分多址(cdma)技术，与之对应的是全球主要有gsm和cdma两种体制。3g：是英文3rdgeneration的缩写，是指支持高速数据传输的第三代移动通信技术。与从前以模拟技术为代表的第一代和目前正在使用的第二代移动通信技术相比，3g将有更宽的带宽，其传输速度最低为384k，最高为2m，带宽可达5mhz以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入internet。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一个主要特点。目前3g存在四种标准：cdma2000，wcdma，td-scdma，wimax。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率。提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。严格来说，移动通信属于无线通信的范畴，无线通信与移动通信虽然都是靠无线电波进行通信的，但却是两个概念。无线通信侧重于无线，移动通信更侧重于它的移动性。移动通信的主要特点：移动通信必须利用无线电波进行信息传输；移动通信是在复杂的干扰环境里运行的，在无线通信中，承载信息的传输手段为电磁波信号，电磁波在传输过程中不可避免地受到噪声和干扰的破坏。噪声有:各种工业噪声、交流声、脉冲声、银河系噪声、大气噪声等等。干扰有：终端自身产生的干扰、终端间终端和基站间的相互干扰。不同的系统关注的干扰源不同，一般分为：同频干扰、邻频干扰、互调干扰、多址干扰和远近效应；移动通信可以使用的频谱资源有限，主要在uhf段。电磁波频谱特性具有有限性、非消耗性、三维性、易受污染性和共享性的特点。如何提高通信系统的通信容量，始终是移动通信发展中的焦点。为解决这一矛盾，一方面要开辟和启用新的频段，想更高的频段延伸，另一方面要研究各种新技术和新措施。以压缩信号所占的频带宽度，提高频谱利用率；由于通信用户的随机移动性，网络管理和控制必须有效，移动用户需要在任何地点、任何移动速度下都能得到可靠地通信服务，所以移动用户的移动范围是在通信区域内的无规则运动。移动通信网络必须具有很强的管理能力和控制能力。比如用户的位置登记和定位，通信链路的建立和拆除，信道的分配和管理，通信的计费、鉴权、安全和把保密管理，以及用户越区和漫游的控制等。还有其中多普勒效应是解决移动通信的移动性的关键问题，当发射机和接收机的一方或多方均处于运动中时，将使收信信号的频率发生偏移，这就是多普勒效应。移动产生的多普勒频率为f=/cos(7-1)式中的为移动速度；为工作波长；为电波入射角。可见，最大频移fm=/,且移动速度越快，入射角越小，多普勒效应越严重。因此，在航空移动通信和卫星移动通信系统中，速度较大，fm有可观的值，必须予以考虑。在移动通信（特别是陆地上的移动通信）中，电波传播条件特别恶劣，这是由于移动台的不断运动导致接收信号强度和相位随时间、地点不断变化。另外，移动台的天线高度不可能很高，一般低于其周围的房屋、树木等障碍物。由于这些地面的反射和绕射作用，使电波的传播是多径的，接收到的信号是经过不同的路径反射波和绕射波的合成结果。多径传播时各射线分量相互干扰，使接收信号成快而深的衰落（瑞利衰落）。这些均使信号接收大幅度变化，市区移动通信中移动通信中快衰落每隔半个波长左右的距离就发生一次，最长深度可达到：2030db。当然阴影效应、远近效应、频带利用率要求高、干扰严重、移动台的移动严重等也是负面特性。移动通信系统的分类依据不同的划分标准，移动通信通信系统有多种分类方法。按照适用对象的不同，可分为民用移动通信和军用移动通信；按使用环境的不同，可分为陆地移动通信、海上移动通信和空中移动通信系统；按多址方式不同，可分为频分多址（fdma）移动通信系统、时分多址（tdma）移动通信系统和码分多址（cdma）移动通信系统；按覆盖范围不同，可分为光与移动通信和局域移动通信系统；按业务分，可分为电话移动通信系统、数据移动通信系统和多媒体移动通信系统；按工作方式