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新技术认知实习报告
电子与信息工程学院
新技术认知实习报告
（2011—2012学年第一学期）
课程名称：
新技术认知实习__
班级：
电子0801
学号：
1402080114
姓名：
顾佳
指导教师：
包亚萍
2012年1月
新技术认知题目：
移动通信
内容和要求：
根据所选的课题进行相关技术的调研，相关文献的查阅、阅读，实现该技术，并完成技术认知报告。
报告内容应包括以下方面，但不只局限于以下方面：
1）新技术的起源及背景；
2）新技术的发展历程；
3）新技术的应用场合；
4）新技术采用的主要技术；
5）新技术的局限性；
6）新技术的发展前景；
7）对该技术的主观观点；
8）小结；
9）参考文献。
报告内容：
一、移动通信的起源及背景
移动通信（Mobilecommunication）是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。
移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、收音机等在移动状态中的物体。
移动通信系统由两部分组成：
（1）空间系统；
（2）地面系统：
①卫星移动无线电台和天线；②关口站、基站。
移动通信系统从20世纪80年代诞生以来，到2020年将大体经过5代的发展历程，而且到2010年，将从第3代过渡到第4代（4G）。
到4G，除蜂窝电话系统外，宽带无线接入系统、毫米波LAN、智能传输系统（ITS）和同温层平台（HAPS）系统将投入使用。
未来几代移动通信系统最明显的趋势是要求高数据速率、高机动性和无缝隙漫游。
实现这些要求在技术上将面临更大的挑战。
此外，系统性能（如蜂窝规模和传输速率）在很大程度上将取决于频率的高低。
考虑到这些技术问题，有的系统将侧重提供高数据速率，有的系统将侧重增强机动性或扩大覆盖范围。
从用户角度看，可以使用的接入技术包括：
蜂窝移动无线系统，如3G；无绳系统，如DECT；近距离通信系统，如蓝牙和DECT数据系统；无线局域网（WLAN）系统；固定无线接入或无线本地环系统；卫星系统；广播系统，如DAB和DVB-T；ADSL和CableModem。
二、移动通信的发展历程
1G
模拟制式的移动通信系统，得益于70年代的两项关键突破：
微处理器的发明和交换及控制链路的数字化。
AMPS是美国推出的世界上第一个1G移动通信系统，充分利用了FDMA技术实现国内范围的语音通信。
2G
风靡全球十几年的数字蜂窝通信系统，80年代末开发。
2G是包括语音在内的全数字化系统，新技术体现在通话质量和系统容量的提升。
GSM（Globalsystemformobilecommunication）是第一个商业运营的2G系统，GSM采用TDMA技术。
2.5G
2.5G在2G基础上提供增强业务，如WAP。
3G
3G是移动多媒体通信系统，提供的业务包括语音，传真，数据，多媒体娱乐和全球无缝漫游等。
NTT和爱立信1996年开始开发3G（ETSI于1998年），1998年国际电联推出WCDMA和CDMA2000两商用标准（中国2000年推出TD-SCDMA标准，2001年3月被3GPP接纳，起源于李世鹤带头搞的SCDMA）第一个3G网络运营于2001年的日本。
3G技术提供2MBPS标准用户速率（高速移动下提供144KBPS速率）。
4G
4G是真正意义的高速移动通信系统，用户速率20MBPS。
4G支持交互多媒体业务，高质量影像，3D动画和宽带互联网接入，是宽带大容量的高速蜂窝系统。
2005年初，NTTDOCOMO演示的4G移动通信系统在20KM/小时下实现1GBPS的实时传输速率，该系统采用4X4天线MIMO技术和VSF-OFDM接入技术。
三、移动通信的的特点及分类
特点：
（1）移动性。
就是要保持物体在移动状态中的通信，因而它必须是无线通信，或无线通信与有线通信的结合。
（2）电波传播条件复杂。
因移动体可能在各种环境中运动，电磁波在传播时会产生反射、折射、绕射、多普勒效应等现象，产生多径干扰、信号传播延迟和展宽等效应。
（3）噪声和干扰严重。
在城市环境中的汽车火花噪声、各种工业噪声，移动用户之间的互调干扰、邻道干扰、同频干扰等。
（4）系统和网络结构复杂。
它是一个多用户通信系统和网络，必须使用户之间互不干扰，能协调一致地工作。
此外，移动通信系统还应与市话网、卫星通信网、数据网等互连，整个网络结构是很复杂的。
（5）要求频带利用率高、设备性能好。
分类：
移动通信的种类繁多。
按使用要求和工作场合不同可以分为以下几种。
集群移动通信
集群移动通信，也称大区制移动通信。
它的特点是只有一个基站，天线高度为几十米至百余米，覆盖半径为30公里，发射机功率可高达200瓦。
用户数约为几十至几百，可以是车载台，也可是以手持台。
它们可以与基站通信，也可通过基站与其它移动台及市话用户通信，基站与市站有线网连接。
蜂窝移动通信
蜂窝移动通信，也称小区制移动通信。
它的特点是把整个大范围的服务区划分成许多小区，每个小区设置一个基站，负责本小区各个移动台的联络与控制，各个基站通过移动交换中心相互联系，并与市话局连接。
利用超短波电波传播距离有限的特点，离开一定距离的小区可以重复使用频率，使频率资源可以充分利用。
每个小区的用户在1000以上，全部覆盖区最终的容量可达100万用户。
卫星移动通信
卫星移动通信。
利用卫星转发信号也可实现移动通信，对于车载移动通信可采用赤道固定卫星，而对手持终端，采用中低轨道的多颗星座卫星较为有利。
无绳电话
无绳电话。
对于室内外慢速移动的手持终端的通信，则采用小功率、通信距离近的、轻便的无绳电话机。
它们可以经过通信点与市话用户进行单向或双方向的通信。
使用模拟识别信号的移动通信，称为模拟移动通信。
为了解决容量增加，提高通信质量和增加服务功能，目前大都使用数字识别信号，即数字移动通信。
在制式上则有时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）两种。
前者在全世界有欧洲的GSM系统（全球移动通信系统）、北美的双模制式标准IS一54和日本的JDC标准。
对于码分多址，则有美国Qualcomnn公司研制的IS-95标准的系统。
总的趋势是数字移动通信将取代模拟移动通信。
而移动通信将向个人通信发展。
进入21世纪则成为全球信息高速公路的重要组成部分。
移动通信将有更为辉煌的未来。
四、移动通信采用的主要技术
1．功率控制技术
功率控制技术是CDMA系统的核心技术。
CDMA系统是一个自干扰系统，所有移动用户都占用相同带宽和频率，因此需要某种机制使得各个移动台信号到达基站的功率基本处于同一水平上，否则离基站近的移动台发射的信号很容易盖过其它离基站较远的移动台的信号，造成所谓的“远近效应”。
CDMA功率控制的目的就是克服“远近效应”，使系统既能维护高质量通信，又减轻对其他用户产生的干扰。
功率控制分为前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又可分为仅由移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时参与的闭环功率控制。
（l）反向开环功率控制。
移动台根据在小区中接收功率的变化，调节移动台发射功率以达到所有移动台发出的信号在基站时都有相同的功率。
它主要是为了补偿阴影、拐弯等效应。
（2）反向闭环功率控制。
闭环功率控制的设计目标是使基站对移动台的开环功率估计迅速做出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率。
（3）前向功率控制。
在前向功率控制中，基站根据移动台提供的测量结果，调整对每个移动台的发射功率，其目的是对路径衰落小的移动台分配较小的前向链路功率，而对那些远离基站和误码率高的移动台分配较大的前向链路功率。
2.码技术
PN码的选择直接影响到CDMA系统的容量、抗干扰能力、接入和切换速度等性能。
CDMA信道的区分是靠PN码来进行的，因而要求PN码自相关性好，互相关性弱，实现和编码方案简单等。
目前的CDMA系统就是采用一种基本的PN序列——m序列作为地址码。
基站识别码采用周期为215-1的m序列（称为短码），用户识别码采用周期为242-1m序列（称为长码）。
3．RAKE接收技术
移动通信信道是一种多径衰落信道，RAKE接收技术就是分别接收每一路的信号进行解调，然后叠加输出达到增强接收效果的目的，这里多径信号不仅不是一个不利因素，而且在CDMA系统变成一个可供利用的有利因素。
一般地，RAKE接收机有搜索器（Searcher）、解调器（Finger）和合并器（Combiner）三个模块组成。
通常CDMA基站一个RAKE接收机有4个解调器，移动台有3个解调器。
4．软切换技术
移动台从A基站覆盖区域向B基站覆盖区域行进，在A、B两基站的边缘，移动台先与B基站建立连接后，再将与A基站原来的连接断开，这种技术称之为软切换。
CDMA系统工作在相同的频率和带宽上，因而软切换技术实现起来比TDMA系统要方便容易得多。
5．话音编码技术
CDMA系统使用了确定声码器速率的自适应阈值，从而可以根据背景噪声电平的变化改变声码器的数据速率。
这些阈值的使用压制了背景噪声，因而在噪声环境下也能提供清晰的话音。
CDMA2000系统采用的话音编码技术有CELP（CodeExcitedLinearPrediction，代码激励线性预测）、QCEP8K/13K（QualcommCELP）、EVRC（EnhancedVariableRateCoder，增强型可变速率编码器）等。
五、移动通信的局限性
到目前为止，3G各种标准和规范已达成协议，并已开始商用。
可是3G还是有其局限性：
由于受到多用户干扰，CDMA难以达到很高的通信速率；由于空中接口标准对核心网的限制，3G所能提供服务速率的动态范围不大，不能满足各种业务类型要求；分配给3G的频率资源已经趋于饱和；3G缺乏全球统一标准；3G所采用的语音交换架构仍承袭了第二代（2G）的电路交换，而不是纯IP方式；流媒体（视频）的应用不尽如人意；数据传输率也只接近于普通拨号接入的水平，更赶不上XDS等。
所以，在第三代移动通信还没有完全铺开，距离完全实用化还有一段时间的时候，已经有不少国家开始了对下一代移动通信系统的研究。
六、移动通信的发展前景
未来移动通信的定位
从服务的角度看，虽然移动通信最初是为了在移动环境中打电话而发明的，但是21世纪的移动通信绝不是单单为了打电话，必须要有新的服务增长点。
因此，3G一开始就定位于多媒体业务。
除了多媒体业务，未来移动通信还要实现两个重要方面，即提供无所不在的服务和全球性的服务。
多媒体业务将向用户提供声、像、图、文并茂的多种业务，使网上的业务量大大增加。
无所不在的服务意指要把通信服务的对象从人扩展到任何一件东西。
例如，可以把一个非常小的无线芯片贴在一只正在投递的袋子上，那么就可以对此袋子进行跟踪，更好地完成对整个投递过程的管理。
因此，如果任何一件移动的东西都成为移动通信的对象的话，移动通信终端的数量将大大增加，网上流量也将剧增。
全球性服务即通过全球范围的标准化，实现移动通信的全球化。
为了在多媒体业务、无所不在的服务和全球性服务这三个方面取得成功，有许多技术问题和管理问题需要解决，尤其在多媒体和无所不在这两方面存在的问题更是突出。
在具有先进多媒体和无所不在服务的环境中，计算机和通信设备将遍布所有地方，通信方式不仅是人与人之间，而且还包括人－机之间和机－机之间的通信。
为了促进在这种环境下的多媒体移动通信，需要给所有移动物体赋予无线通信功能；给所有难以安装固定线路的地方赋予无线通信功能；给所有执行命令、验证和控制功能的用户随身配件赋予无线通信功能。
将来的移动网必须具有极强的平台功能，能为大量无所不在的终端提供不同的服务。
根据终端的数量和服务的类型，还要为每一种服务提出一种赢利的商业模式。
4G
4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。
4G通信可能是一个比3G通信更完美的新无线世界，它可创造出许多消费者难以想象的应用。
4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是移动电话数据传输速率的1万倍，也是3G移动电话速率的50倍。
4G手机可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。
它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。
此外，4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。
还有，4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。
4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。
如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信会是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。
与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。
然而，在通话品质方面，移动电话消费者还是能接受的。
随着技术的发展与应用，现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。
数据通信速度的高速化的确是一个很大优点，它的最大数据传输速率达到100Mbit/s，简直是不可思议的事情。
另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少，未来的4G通信费用也要比2009年通信费用低。
4G通信技术是继第三代以后的又一次无线通信技术演进，其开发更加具有明确的目标性：
提高移动装置无线访问互联网的速度--据3G市场分三个阶段走的的发展计划，3G的多媒体服务在10年后进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统。
在发达国家，3G服务的普及率更超过60%，那么这时就需要有更新一代的系统来进一步提升服务质量。
为了充分利用4G通信给人们带来的先进服务，人们还必须借助各种各样的4G终端才能实现，而不少通信营运商正是看到了未来通信的巨大市场潜力，他们已经开始把眼光瞄准到生产4G通信终端产品上，例如生产具有高速分组通信功能的小型终端、生产对应配备摄像机的可视电话以及电影电视的影像发送服务的终端，或者是生产与计算机相匹配的卡式数据通信专用终端。
有了这些通信终端后，人们手机用户就可以随心所欲的漫游了，随时随地的享受高质量的通信了。
4G的优势
1、通信速度更快
由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。
从移动通信系统数据传输速率作比较，第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；专家则预估，第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以达到每秒高达100Mbps速度传输无线信息，这种速度会相当于2009年最新手机的传输速度的1万倍左右。
2、网络频谱更宽
要想使4G通信达到100Mbps的传输，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。
据研究4G通信的AT&T的执行官们说，估计每个4G信道会占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G网路的20倍。
3、通信更加灵活
从严格意义上说，4G手机的功能，已不能简单划归“电话机”的范畴，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已，因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了，而且4G手机从外观和式样上，会有更惊人的突破，人们可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，以方便和个性为前提，任何一件能看到的物品都有可能成为4G终端，只是人们还不知应该怎么称呼它。
未来的4G通信使人们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。
也许有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼，但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比，这简直可以忽略不计。
4、智能性能更高
第四代移动通信的智能性更高，不仅表现于4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，例如对菜单和滚动操作的依赖程度会大大降低，更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。
例如4G手机能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事，或者不该做什么事，4G手机可以把电影院票房资料，直接下载到PDA之上，这些资料能够把售票情况、座位情况显示得清清楚楚，大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票；4G手机可以被看作是一台手提电视，用来看体育比赛之类的各种现场直播。
5、兼容性能更平滑
要使4G通信尽快地被人们接受，不但考虑的它的功能强大外，还应该考虑到现有通信的基础，以便让更多的现有通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G通信。
因此，从这个角度来看，未来的第四代移动通信系统应当具备全球漫游，接口开放，能跟多种网络互联，终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点。
6、提供各种增值服务
4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的，它们的核心建设技术根本就是不同的，3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，而4G移动通信系统技术则以正交多任务分频技术（OFDM）最受瞩目，利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路（WLL）、数字音讯广播（DAB）等方面的无线通信增殖服务；不过考虑到与3G通信的过渡性，第四代移动通信系统不会在未来仅仅只采用OFDM一种技术，CDMA技术会在第四代移动通信系统中，与OFDM技术相互配合以便发挥出更大的作用，甚至未来的第四代移动通信系统也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生，前文所提到的数字音讯广播，其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术，同样是利用两种技术的结合。
因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统，也会结合两项技术的优点，一部分会是以CDMA的延伸技术。
7、实现更高质量的多媒体通信
尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。
第四代移动通信不仅仅是为了因应用户数的增加，更重要的是，必须要因应多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。
总结来说，首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。
8、频率使用效率更高
相比第三代移动通信技术来说，第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术，例如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度，引入了交换层级技术，这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技术（Routing）为主的网络架构。
由于利用了几项不同的技术，所以无线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多。
按照最乐观的情况估计，这种有效性可以让更多的人使用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情，而且做这些事情的时候速度相当快。
研究人员说，下载速率有可能达到5Mbps到10Mbps。
9、通信费用更加便宜
由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端的通信技术，这些技术保证了4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式，因此相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易迅速得多；同时在建设4G通信网络系统时，通信营运商们会考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运行者和用户的费用。
据研究人员宣称，4G通信的无线即时连接等某些服务费用会比3G通信更加便宜。
七、小结
移动通信业务之所以发展迅猛主要是其满足了人们在任何时间、任何地点与任何个人进行通信的愿望。
移动通信是实现未来理想的个人通信服务的必由之路。
在信息支撑技术、市场竞争和需求的共同作用下，移动通信技术的发展更是突飞猛进，呈现出以下几大趋势：
网络业务数据化、分组化，网络技术宽带化，网络技术智能化，更高的频段，更有效利用频率，各种网络趋于融合。
目前主流的3G通信技术包括三种模式：
中国移动的TD-SCDMA，中国电信的CDMA20001XEV-DO以及中国联通的WCDMA。
3G是第三代移动通信技术。
3G系统致力于为用户提供更好的语音、文本和数据服务。
与现有的技术相比较而言，3G技术的主要优点是能极大地增加系统容量、提高通信质量和数据传输速率。
此外利用在不同网络间的无缝漫游技术，可将无线通信系统和Internet连接起来，从而可对移动终端用户提供更多更高级的服务。
但由于3G的种种局限性，第三代移动通信还没有完全铺开，距离完全实用化还有一段时间的时候，已经对下一代移动通信系统的研究—4G。
4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。
而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。
此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。
很明显，4G有着不可比拟的优越性。
但同时4G的实现存在不少困难：
1、标准难以统一。
2、技术难以实现。
3、容量受到限制。
4、市场难以消化。
5、设施难以更新。
但随着移动通信技术的不断发展，终会解决这些问题，从而更好的为人们服务。
参考文献
[1]张重阳.数字移动通信技术[M].西安：
江苏科技大学出版社，2006.
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江西通信科技，2008
（2）.
[3]谢显忠.基于TDD的第四代移动通信技术[M].电子工业出版社，2005.
[4]宋文涛,罗汉文.移动通信[M].上海：
上海交通大学出版社，1996.
[5]何林娜.数字移动通信技术[M].机械工业出版社，2004.
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