移動通信技術(shù)

1、移動通信論文 姓名： 學(xué)號： 專業(yè)： 學(xué)院： 目錄摘要：3關(guān)鍵字：30 引言31 移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程31.1 第一代移動通信系統(tǒng)31.2 第二代移動通信系統(tǒng)41.3 第三代移動通信系統(tǒng)41.4 第四代移動通信系統(tǒng)72 移動通信系統(tǒng)采用的新技術(shù)102.1 新型調(diào)制技術(shù)112.2智能天線122.3 多用戶信號檢測122.4 無線ATM142.5 多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)152.6 軟件無線電技術(shù)163 移動通信的發(fā)展方向214 結(jié)束語21參考文獻(xiàn)22摘要： 本文主要介紹了移動通信技術(shù)的幾代發(fā)展歷史以及主要應(yīng)用的技術(shù)，移動通信現(xiàn)在與我們的生活息息相關(guān)，可以說是必備生活技術(shù)了。對于移動通信的應(yīng)用技術(shù)應(yīng)該用一定

2、的了解。關(guān)鍵字： MC-CDMA，TD-SCDMA，DS-CDMA（WCDMA），智能天線，無線ATM，多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。0 引言隨著社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，移動通信得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在我國，移動通信技術(shù)的起步雖晚，但是發(fā)展極其迅速。自從20世紀(jì)90年代以來，很多國家對移動通信的需求量經(jīng)歷了指數(shù)級的增長，我國也不例外，而且這種需求量還將持續(xù)下去。如今經(jīng)濟(jì)全球化與信息網(wǎng)絡(luò)化的快速推進(jìn)，現(xiàn)有的移動網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很難滿足移動業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，為適應(yīng)發(fā)展，對現(xiàn)有的移動通信技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)就越來越迫切，一方面要求盡可能豐富的移動業(yè)務(wù)滿足移動用戶不斷增長的業(yè)務(wù)需求；另一方面要求通過采用新技術(shù)，不斷提高系統(tǒng)的容量，以支持不

3、斷增長的移動用戶的數(shù)量，移動通信技術(shù)正是在這兩種需求的驅(qū)動下不斷發(fā)展的。1 移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程早在1897年，馬可尼在陸地和一只拖船之間用無線電進(jìn)行了消息傳輸，成為了移動通信的開端。至今，移動通信已有100多年的歷史，在這期間移動通信技術(shù)日新月異，從1978年的第一代模擬蜂窩網(wǎng)電網(wǎng)系統(tǒng)的誕生到第二代全數(shù)字蜂窩網(wǎng)電話系統(tǒng)的問世，現(xiàn)如今第三代個人通信系統(tǒng)的方案和實(shí)驗(yàn)均已開始逐步完善。1.1 第一代移動通信系統(tǒng)20世紀(jì)70年代末，美國AT&T公司通過使用電話技術(shù)和蜂窩無線電技術(shù)研制了第一套蜂窩移動電話系統(tǒng)，取名為先進(jìn)的移動電話系統(tǒng)，即AMPS（Advanced Mobile Phone

4、Service）系統(tǒng)。第一代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一大成就就在于它去掉了將電話連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶線，用戶第一次能夠在移動的狀態(tài)下?lián)艽螂娫?。這一代主要有3種窄帶模擬系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，即北美蜂窩系統(tǒng)AMPS，北歐移動電話系統(tǒng)NMT和全接入通信系統(tǒng)TACS，我國采用的主要是TACS制式，即頻段為890915MHz與935960MHz。第一代移動通信的各種蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)有很多相似之處，但是也有很大差異，它們只能提供基本的語音會話業(yè)務(wù)，不能提供非語音業(yè)務(wù)，并且保密性差，容易并機(jī)盜打，它們之間還互不兼容，顯然移動用戶無法在各種系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)漫游。1.2 第二代移動通信系統(tǒng)為了解決由于采用不同模擬蜂窩系統(tǒng)造成互不兼容無法漫游服務(wù)的

5、問題，1982年北歐四國向歐洲郵電行政大會CEPT（Conference Europe of Post and Telecommunications）提交了一份建議書，要求制定900MHz頻段的歐洲公共電信業(yè)務(wù)規(guī)范，建立全歐統(tǒng)一的蜂窩網(wǎng)移動通信系統(tǒng)。同年成立了歐洲移動通信特別小組，簡稱GSM（Group Special Mobile）.第二代移動通信數(shù)字無線標(biāo)準(zhǔn)主要有：GSM，D-AMPS，PDC和IS-95CDMA等。在我國，現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)主要以第二代移動通信系統(tǒng)的GSM和CDMA為主，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商運(yùn)用的主要是GSM系統(tǒng)，現(xiàn)在中國聯(lián)通的CDMA系統(tǒng)經(jīng)過兩年的發(fā)展也初具規(guī)模。為了適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

6、的發(fā)展需要，在第二代技術(shù)中還誕生了2.5G，也就是GSM系統(tǒng)的GPRS和CDMA系統(tǒng)的IS-95B技術(shù)，大大提高了數(shù)據(jù)傳送能力。第二代移動通信系統(tǒng)在引入數(shù)字無線電技術(shù)以后，數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)提供了更更好的網(wǎng)絡(luò)，不僅改善了語音通話質(zhì)量，提高了保密性，防止了并機(jī)盜打，而且也為移動用戶提供了無縫的國際漫游。1.3 第三代移動通信系統(tǒng)這種系統(tǒng)早在1991年就進(jìn)入了實(shí)驗(yàn)階段，1993年Interdigital公司向JTC提交了B-CDMA的技術(shù)方案。1995年9月該方案通過審議，被采納為北美蜂窩移動通信的公用空中借口，編號為IS-665。并把名稱B-CDMA（Broadband CDMA）改為 W-C

7、DMA（Wideband -CDMA）。第三代移動通信技術(shù)也就是IMT-2000，簡稱3G，它是一種真正意義上的寬帶移動多媒體通信系統(tǒng)，它能提供高質(zhì)量的寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，并且實(shí)現(xiàn) 了全球無縫覆蓋全球漫游它的 數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)2Mbit/s，其容量是第二代移動通信技術(shù)的2-5倍，目前最具代表性的有美國提出的MC-CDMA（cdma2000），歐洲和日本提出的W-CDMA和中國提出的TD-CDMA。 1.3.1 MC-CDMA（cdma2000）MC-CDMA（cdma2000）由美國提出，是由IS-95系統(tǒng)演進(jìn)而來的，并向下兼容IS-95系統(tǒng)。IS-95系統(tǒng)是世界上最早的CDMA移動系統(tǒng)，已經(jīng)

8、在世界范圍內(nèi)進(jìn)行了10多年的實(shí)驗(yàn)和運(yùn)營，現(xiàn)已被證明是十分穩(wěn)定。MC-CDMA（cdma2000）系統(tǒng)繼承了IS-95系統(tǒng)在組網(wǎng)、系統(tǒng)優(yōu)化方面的經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)一步對業(yè)務(wù)速率進(jìn)行了擴(kuò)展，同時通過引入一些先進(jìn)的無線技術(shù)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量。在核心網(wǎng)絡(luò)方面，它繼續(xù)使用IS-95系統(tǒng)的核心網(wǎng)作為其電路域來處理電路型業(yè)務(wù)，如語音業(yè)務(wù)和電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時在系統(tǒng)中增加分組設(shè)備（PDSN和PCF）來處理分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因此在建設(shè)MC-CDMA（cdma2000）系統(tǒng)時，原有的IS-95的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以繼續(xù)使用，只要新增加分組設(shè)備即可。在基站方面，由于IS-95與1X的兼容性，可以作到僅更新信道板并將系統(tǒng)升級為cdma

9、2000-1X基站。在我國，聯(lián)通公司在其CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中就采用了這種升級方案。 1.3.2 DS-CDMA（WCDMA）DS-CDMA（WCDMA）由日本和歐洲提出，隨著標(biāo)準(zhǔn)化工作的展開，在此系統(tǒng)中逐漸引入了連續(xù)導(dǎo)引信號，使得終端系統(tǒng)得到簡化?，F(xiàn)在DS-CDMA（WCDMA）將連續(xù)導(dǎo)引信道和不連續(xù)導(dǎo)引信號的方式都保留在標(biāo)準(zhǔn)中，具體使用哪種方式可以由廠家自行決定。從事DS-CDMA（WCDMA）標(biāo)準(zhǔn)研究和設(shè)備開發(fā)的廠商很多，其中包括諾基亞、摩托羅拉、西門子、NEC、阿爾卡特等等，因此造成的投資比較分散，技術(shù)問題沒有得到集中解決，這又給未來移動通信系統(tǒng)互聯(lián)互通造成較多問題。DS-CDMA（WCD

10、MA）系統(tǒng)每個載波占用5MHz帶寬，每個運(yùn)營商在布置系統(tǒng)時僅能使用2-3個載波，因此CDMA在初始設(shè)計時，即考慮在同一個載波內(nèi)支持其中的一個子集，這就進(jìn)一步增加了互聯(lián)互通的難度和復(fù)雜程度。還有就是DS-CDMA（WCDMA）的主要運(yùn)營商將會出自現(xiàn)在的GSM運(yùn)營商，對于GSM運(yùn)營商來說，理想的演進(jìn)方式是GSM-GPRS-WCDMA，即首先通過GPRS建立全新的分組域核心網(wǎng)絡(luò)，再引入WCDMA提高速率，但是由于GPRS在近期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不很好，因此對WCDMA的推廣會產(chǎn)生一定影響。同時由于WCDMA在開發(fā)中問題較多，使得WCDMA的商用計劃一再推遲，所有這些問題使WCDMA已不像前兩年那樣被廣泛看好

11、。如果WCDMA不能盡快進(jìn)入運(yùn)營階段，也不能排除GSM運(yùn)營商直接采用HDR無線技術(shù)提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并過渡到全面使用cdma2000技術(shù)的可能。1.3.3 TD-SCDMA TD-SCDMA是由我國在SCDMA技術(shù)上提出的一種TDD技術(shù)方案，并希望能夠用于支持從微微蜂窩到宏蜂窩的各種應(yīng)用環(huán)境。在TD-SCDMA中，使用了大量的先進(jìn)技術(shù)，如智能天線技術(shù)和聯(lián)合檢測技術(shù)等。同其它技術(shù)相比，TD-SCDMA技術(shù)有兩大優(yōu)勢，其一，它采用智能天線和低碼速率，頻譜利用率高，能夠解決高人口密度地區(qū)頻率資源緊張的問題，并在互聯(lián)網(wǎng)瀏覽等非對成移動數(shù)據(jù)和視頻點(diǎn)播等多媒體業(yè)務(wù)方面優(yōu)勢突出。TD-SCDMA的基站天線是

12、一個智能化的天線陣，能夠自動確定并跟蹤手機(jī)的方位，發(fā)射波束始終對準(zhǔn)手機(jī)方向，這樣可以降低基站的發(fā)射功率，從而降低運(yùn)營成本；其二，TD-SCDMA技術(shù)采用軟件無線電技術(shù)，可使運(yùn)營商在增加業(yè)務(wù)時，能在同一硬件平臺上利用軟件處理基站信號，也就是只要加載不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)。在標(biāo)準(zhǔn)中，智能天線技術(shù)和聯(lián)合檢測技術(shù)均為可選擇使用的技術(shù) 但是如果不使用這兩項技術(shù)，TD-SCDMA系統(tǒng)容量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于cdma2000系統(tǒng)。除了這兩項系統(tǒng)本身需要驗(yàn)證外，使用它們還使得基站間的同頻覆蓋變得較難解決，如不解決此問題，則TD-SCDMA系統(tǒng)的容量也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于cdma2000系統(tǒng)。另外，在使用了智能天線技術(shù)和聯(lián)

13、合檢測技術(shù)后在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面也與其它系統(tǒng)存在較大差異，幾乎沒有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，這也給TD-SCDMA大規(guī)模的商用設(shè)置了不小的障礙。不難看出，目前所有的3G技術(shù)方案，cdma2000技術(shù)較為成熟，具有較好的技術(shù)性能和較強(qiáng)的適用性，而且過渡也比較平滑，但標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化和完整性比WCDMA稍差，預(yù)計cdma2000系統(tǒng)要比WCDMA和TD-SCDMA會最早在我國投入商業(yè)運(yùn)行，但是也不排斥我國鼓勵民族工業(yè)而采用TD-SCDMA，它畢竟是符合我國基本國情的一項技術(shù)。綜觀移動通信的發(fā)展歷程，當(dāng)代移動通信可分為三個階段：（1）第一代移動通信以模擬調(diào)頻，頻分多址為主體技術(shù)，包括以蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)為代表的公共移動

14、通信系統(tǒng)、以集群系統(tǒng)為代表的專用移動通信系統(tǒng)以及無繩電話。（2）第二代移動通信系統(tǒng)是以數(shù)字傳輸、時分多址或碼分多址為主體技術(shù)，簡稱數(shù)字移動通信。包括數(shù)字蜂窩系統(tǒng)、數(shù)字無繩電話系統(tǒng)和數(shù)字集群系統(tǒng)等。（3）第三代移動通信系統(tǒng)以世界范圍內(nèi)的個人通信為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)任何人在任何時候任何地方進(jìn)行任何類型信息的交換。移動通信從產(chǎn)生到現(xiàn)在的歷史并不長，然而它的發(fā)展速度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的預(yù)料，各種通信技術(shù)形形色色，為了把各種通信系統(tǒng)有機(jī)地綜合在一起，改造提高，最后達(dá)到全球通信網(wǎng)的要求其中最根本也是最關(guān)鍵的是必須建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。隨著新一代移動通信系統(tǒng)的即將到來，國際電信聯(lián)盟（ITU）和歐、美、日以及其他國

15、家都增強(qiáng)了發(fā)展第三代移動通信的力度。各個國家和地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化組織都在制定各自的發(fā)展米表和發(fā)展策略，都想把自己基于本國現(xiàn)有通信設(shè)施而提出的建議納入國際標(biāo)準(zhǔn)以期他們現(xiàn)有的通信設(shè)施能夠平滑地過度到新一代移動通信系統(tǒng)，或者與新一代移動通信系統(tǒng)反向兼容。由此可見，21世紀(jì)的移動通信市場非常巨大，市場競爭也相當(dāng)激烈。這種經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動使各國的制造商和運(yùn)營商對制定第三代移動通信的國際標(biāo)準(zhǔn)表現(xiàn)出極大的熱情和積極性?？梢哉f，國際標(biāo)準(zhǔn)的制定不僅僅是通信技術(shù)的較量，也體現(xiàn)對未來通信市場的競爭。1.4 第四代移動通信系統(tǒng)第四代移動通信技術(shù)的主要指標(biāo)：1、數(shù)據(jù)速率從2Mb/s提高到100Mb/s，移動速率從步行到車速以上

16、。2、支持高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要。寬帶局域網(wǎng)應(yīng)能與B-ISDN和ATM兼容，實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體通信，形成綜合寬帶通信網(wǎng)。3、對全速移動用戶能夠提供150Mb/s的高質(zhì)量影像等多媒體業(yè)務(wù)。就現(xiàn)在而言，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)著手研制第四代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品。美國AT&T公司已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中研究第四代移動通信技術(shù)，其目的是提高蜂窩電話和其他移動設(shè)備訪問互聯(lián)網(wǎng)的速率；大約五年后，這項技術(shù)即可面世。日本的DoCoMo移動通信公司也在進(jìn)行第四代移動通信的研究，爭取在2008年左右推出4G產(chǎn)品。愛立信公司宣布已開始著手研制第四代移動通信系統(tǒng)，其研究機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人表示，第四代移動通信技術(shù)不僅可以將上網(wǎng)速度提

17、高到超過3G技術(shù)的50倍，而且屆時人類將首次實(shí)現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸。該公司預(yù)計第四代移動通信系統(tǒng)大約在2010年正式投入市場。我國對第四代移動通信技還處于探討起步階段，因此，對4G移動通信的研制工作顯得十分迫切。1.4.1 特點(diǎn)：1.具有很高的傳輸速率和傳輸質(zhì)量。未來的移動通信系統(tǒng)應(yīng)該能夠承載大量的多媒體信息，因此要具備50-100Mbit/s的最大傳輸速率、非對稱的上下行鏈路速率、地區(qū)的連續(xù)覆蓋、QoS機(jī)制、很低的比特開銷等功能；2.靈活多樣的業(yè)務(wù)功能。未來的移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能使各類媒體、通信主機(jī)及網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行“無縫”連接，使得用戶能夠自由的在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境間無縫漫游，并覺察不到業(yè)務(wù)質(zhì)量上的變

18、化，因此新的通信系統(tǒng)要具備媒體轉(zhuǎn)換、網(wǎng)間移動管理及鑒權(quán)、Adhoc網(wǎng)絡(luò)(自組網(wǎng))、代理等功能；3.開放的平臺。未來的移動通信系統(tǒng)應(yīng)在移動終端、業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)及移動網(wǎng)絡(luò)機(jī)制上具有“開放性”，使得用戶能夠自由的選擇協(xié)議、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)；4.高度智能化的網(wǎng)絡(luò)。未來的移動通信網(wǎng)將是一個高度自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，具有很好的重構(gòu)性、可變性、自組織性等，以便于滿足不同用戶在不同環(huán)境下的通信需求1。系統(tǒng)特點(diǎn):4G移動通信接入系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是，智能化多模式終端(multi mode terminal)基于公共平臺，通過各種接入技術(shù)，在各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(平臺)之間實(shí)現(xiàn)無縫連接和協(xié)作。在4G移動通信中，各種專門的接入系統(tǒng)都基于一個

19、公共平臺，相互協(xié)作，以最優(yōu)化的方式工作，來滿足不同用戶的通信需求。當(dāng)多模式終端接入系統(tǒng)時，網(wǎng)絡(luò)會自適應(yīng)分配頻帶、給出最優(yōu)化路由，以達(dá)到最佳通信效果。就現(xiàn)在而言，4G移動通信的主要接入技術(shù)有：無線蜂窩移動通信系統(tǒng)（例如2G、3G）；無繩系統(tǒng)（如DECT）；短距離連接系統(tǒng)（如藍(lán)牙）；WLAN系統(tǒng)；固定無線接入系統(tǒng)；衛(wèi)星系統(tǒng)；平流層通信（STS）；廣播電視接入系統(tǒng)（如DAB、DVB-T、CATV）。隨著技術(shù)發(fā)展和市場需求變化，新的接入技術(shù)將不斷出現(xiàn)。不同類型的接入技術(shù)針對不同業(yè)務(wù)而設(shè)計，因此，我們根據(jù)接入技術(shù)的適用領(lǐng)域、移動小區(qū)半徑和工作環(huán)境，對接入技術(shù)進(jìn)行分層。* 分配層：主要由平流層通信、衛(wèi)星通

20、信和廣播電視通信組成，服務(wù)范圍覆蓋面積大。* 蜂窩層：主要由2G、3G通信系統(tǒng)組成，服務(wù)范圍覆蓋面積較大。* 熱點(diǎn)小區(qū)層：主要由WLAN網(wǎng)絡(luò)組成，服務(wù)范圍集中在校園、社區(qū)、會議中心等，移動通信能力很有限。* 個人網(wǎng)絡(luò)層：主要應(yīng)用于家庭、辦公室等場所，服務(wù)范圍覆蓋面積很小。移動通信能力有限，但可通過網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)連接其他網(wǎng)絡(luò)層。* 固定網(wǎng)絡(luò)層：主要指雙絞線、同軸電纜、光纖組成的固定通信系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)在整個移動網(wǎng)絡(luò)中處于十分重要的位置。未來的接入系統(tǒng)將主要在以下三個方面進(jìn)行技術(shù)革新和突破：（1）為最大限度開發(fā)利用有限的頻率資源，在接入系統(tǒng)的物理層，優(yōu)化調(diào)制、信道編碼和信號傳輸技術(shù)，提高信號處理算

21、法、信號檢測和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并在頻譜共享和新型天線方面做進(jìn)一步研究。（2）為提高網(wǎng)絡(luò)性能，在接入系統(tǒng)的高層協(xié)議方面，研究網(wǎng)絡(luò)自我優(yōu)化和自動重構(gòu)技術(shù)，動態(tài)頻譜分配和資源分配技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理和不同接入系統(tǒng)間協(xié)作。（3）提高和擴(kuò)展IP技術(shù)在移動網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用；加強(qiáng)軟件無線電技術(shù)；優(yōu)化無線電傳輸技術(shù)，如支持實(shí)時和非實(shí)時業(yè)務(wù)、無縫連接和網(wǎng)絡(luò)安全。4G移動通信的軟件系統(tǒng)v 4G移動通信的軟件系統(tǒng)趨于標(biāo)準(zhǔn)化、復(fù)雜化、智能化。軟件系統(tǒng)的首要任務(wù)是，創(chuàng)建一個公共的軟件平臺，使不同通信系統(tǒng)和終端的應(yīng)用軟件，通過此平臺“互連互通”；并且，通過此軟件平臺，實(shí)現(xiàn)對不同通信系統(tǒng)和終端的管理和監(jiān)控。因此，建立一個統(tǒng)一的軟件標(biāo)準(zhǔn)

22、和互連協(xié)議，是4G移動通信軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵。軟件系統(tǒng)將逐步采用Web服務(wù)模式，以代替現(xiàn)行的客戶/服務(wù)器模式。新的計算機(jī)語言如XML，將用于未來的這種基于Web的分布式服務(wù)。另一方面，軟件系統(tǒng)還將在網(wǎng)絡(luò)安全上做進(jìn)一步研究，以保障通信網(wǎng)絡(luò)的正常工作、數(shù)據(jù)完整和其他特殊需要。1.4.2 主要功能在4G移動通信中，下列關(guān)鍵技術(shù)需進(jìn)一步研究和解決。* 定位技術(shù)：定位是指移動終端位置的測量方法和計算方法。它主要分為基于移動終端定位、基于移動網(wǎng)絡(luò)定位或者混合定位三種方式。在4G移動通信系統(tǒng)中，移動終端可能在不同系統(tǒng)(平臺)間進(jìn)行移動通信。因此，對移動終端的定位和跟蹤，是實(shí)現(xiàn)移動終端在不同系統(tǒng)(平臺)間無縫連接

23、和系統(tǒng)中高速率和高質(zhì)量的移動通信的前提和保障。* 切換技術(shù)：切換技術(shù)適用于移動終端在不同移動小區(qū)之間、不同頻率之間通信或者信號降低信道選擇等情況。切換技術(shù)是未來移動終端在眾多通信系統(tǒng)、移動小區(qū)之間建立可靠移動通信的基礎(chǔ)和重要技術(shù)。它主要有軟切換和硬切換。在4G通信系統(tǒng)中，切換技術(shù)的適用范圍更為廣泛，并朝著軟切換和硬切換相結(jié)合的方向發(fā)展。* 軟件無線電技術(shù)：在4G移動通信系統(tǒng)中，軟件將會變得非常繁雜。為此，專家們提議引入軟件無線電技術(shù)，將其作為從第二代移動通信通向第三代和第四代移動通信的橋梁。軟件無線電技術(shù)能夠?qū)⒛M信號的數(shù)字化過程盡可能地接近天線，即將 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近RF前端

24、，利用DSP進(jìn)行信道分離、調(diào)制解調(diào)和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺，在平臺上運(yùn)行各種軟件系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多通路、多層次和多模式的無線通信。因此，應(yīng)用軟件無線電技術(shù)，一個移動終端，就可以實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)和平臺之間，暢通無阻的使用。現(xiàn)就現(xiàn)在而言比較成熟的軟件無線電技術(shù)有參數(shù)控制軟件無線電系統(tǒng)。* 智能天線技術(shù)：智能天線具有抑制噪聲、自動跟蹤信號、智能化時空處理算法形成數(shù)字波束等功能。* 無線電在光纖中的傳輸技術(shù)：在未來的通信系統(tǒng)中，光纖網(wǎng)將發(fā)揮十分重要的作用。可以利用光纖傳送寬帶無線電信號，與其他傳輸媒介相比，損耗很小。還可以用光纖傳送包含多種業(yè)務(wù)的高頻(60GHz)無線電信號。因此，利

25、用光纖傳輸無線電信號，成為研究的一個重點(diǎn)。* 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與安全：未來移動網(wǎng)絡(luò)包含許多類型的通信網(wǎng)絡(luò)，采用以軟件連接和控制為主的方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連。因此，無線接口協(xié)議成為4G移動通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。同時，網(wǎng)絡(luò)的安全問題，隨著網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，也需高度重視。* 傳輸技術(shù)：主要研究在高速率(<20Mb/s)條件下，高速移動通信微波傳輸?shù)男阅埽灰约霸诟哳l段(如60GHz)室內(nèi)信號多徑傳輸性能。亞毫米波段傳輸信號，也是雨天等惡劣條件下，信號傳輸技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。* 調(diào)制和信號傳輸技術(shù)：在高頻段進(jìn)行高速移動通信，將面臨嚴(yán)重的選頻衰落(frequency-selective fading)。為提高信號性能

26、，研究和發(fā)展智能調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，來有效抑制這種衰落。例如正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)、自適應(yīng)均衡器等。另一方面，采用TPC、RAKE擴(kuò)頻接收、跳頻、FEC(如AQR和Turbo編碼)等技術(shù)，來獲取更好的信號能量噪聲比(Eb/N0)。隨著新技術(shù)和人們的新需求不斷出現(xiàn)，第四代移動通信技術(shù)將會做相應(yīng)調(diào)整和進(jìn)一步發(fā)展?？v觀移動通信發(fā)展規(guī)律，我們相信，第四代移動通信技術(shù)的高速率、高質(zhì)量、大容量的多媒體服務(wù)，將使我們的世界更美好！2 移動通信系統(tǒng)采用的新技術(shù) 近年來各種通信新技術(shù)蓬勃發(fā)展，新一代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的制定過程雖然受到各國投資商和經(jīng)營者的左右，但是最終結(jié)果還將取決于先進(jìn)通信技術(shù)的較量和優(yōu)選。這些技術(shù)

27、概括起來可分為：新型調(diào)制技術(shù)、智能天線、多用戶信號檢測、無線ATM、多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和軟件無線電等，特別是軟件無線電技術(shù)，它是通信領(lǐng)域的新技術(shù)革命，并廣泛地應(yīng)用于陸地移動通信、衛(wèi)星移動通信與全球定位等系統(tǒng)，在商用移動通信市場有很強(qiáng)的競爭力，是多標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的最佳方案。 2.1 新型調(diào)制技術(shù) 調(diào)制技術(shù)是決定系統(tǒng)頻譜利用率的關(guān)鍵技術(shù)，一直是人們關(guān)注的研究熱點(diǎn)。近年來人們正在致力于研究一些更能適應(yīng)復(fù)雜通信環(huán)境和多變業(yè)務(wù)需求的調(diào)制方式，多載波調(diào)制就是一個典型的例子。多載波調(diào)制的原理是把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分解成若干個子數(shù)據(jù)流，每個子數(shù)據(jù)流具有底、低得多的碼元速率，然后用這些子數(shù)據(jù)流去并行調(diào)制若干個載波。由于在多載波調(diào)

28、制的子信道中，碼元速率低，碼元周期長，因而對傳輸信道中的時延擴(kuò)展和選擇性衰落不敏感，或者在滿足一定條件下，多載波調(diào)制具有抗多徑擴(kuò)展和選擇性衰落的能力。當(dāng)然，多載波調(diào)制手忙腳亂的各個子載波必須滿足一定精度和穩(wěn)定度的要求。多載波調(diào)制可用以下的不同方法實(shí)現(xiàn)：（1） 多載波正交振幅調(diào)制（MC-QAM）。把待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分解成多路低速率的子數(shù)據(jù)流，每一路數(shù)據(jù)流被編碼成多進(jìn)制QAM碼元，再插入同步/引導(dǎo)碼元，分別去調(diào)制各個子信道的載波，這些子載波綜合在一起就形成了MC-QAM信號，MC-16QAM曾經(jīng)用于Motorola公司開發(fā)的數(shù)字集成群系統(tǒng)MIRS。（2） 正交頻分利用和碼分多址結(jié)合（OFDM-CDM

29、A）。正交頻分復(fù)用（OFDM）是一種比較成熟并獲得成功應(yīng)用的調(diào)制技術(shù)。它和傳統(tǒng)頻分復(fù)用（FDM）不同的地方，是利用頻率正交來區(qū)分不同子信道的載波，因而相信子信道貌岸然所占用的頻段可以相互交疊（見圖1）而不會相互干擾，因而可提高通信系統(tǒng)的頻譜利用率。1 2 3 4 N-1 圖1 OFDM的正交載波頻率2.2智能天線智能天線是一種自適應(yīng)陣列天線。實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)陣列天線的方法是通過調(diào)節(jié)各陣元信號的幅度和相位的加權(quán)因子（統(tǒng)稱復(fù)加權(quán)因子），使天線的方向圖可以在任意方向上具有尖峰（波束）或者凹陷。發(fā)射機(jī)把高增益天線波束對準(zhǔn)通信中的接收機(jī)，這樣既可以增大通信距離（距離不變可節(jié)約發(fā)射功率），又可以減少對其它方向上

30、接收機(jī)的干擾。接收機(jī)把高增益天線波束對準(zhǔn)通信中的發(fā)射機(jī)，可增大接收信號的強(qiáng)度，同時把零點(diǎn)對準(zhǔn)其它干擾信號的入射方向上，還可濾出同道干擾和多址干擾，從而提高接收信號的信干比。智能天線的理想目標(biāo)是能在發(fā)射機(jī)或接收機(jī)快速移動時，以一個或多個高增益窄波束分別對準(zhǔn)并跟蹤干擾信號的方向，此時通信系統(tǒng)中的許多用戶可以占用同一個信道工作而互不干擾，這就實(shí)現(xiàn)了所謂的“空分多址”。智能天線類似于一個空間濾波器，其突出的優(yōu)點(diǎn)是能夠減少或者濾除同道干擾和多址干擾，因而能顯著提高通信 系統(tǒng)的通信容量。目前，移動臺要使用自適應(yīng)天線，因受體積、重量和造型等方面的限制，尚有一定的困難，但基站使用自適應(yīng)天線已證明是非常有效的。

31、2.3 多用戶信號檢測在DS-CDMA移動通信系統(tǒng)中，多址干擾（MAI）是限制通信容量的關(guān)鍵因素。隨著移動通信用戶的增加，多址干擾增大，通信質(zhì)量也下降。為了使通信質(zhì)量不低于預(yù)定的最低要求，必須限制用戶的最大數(shù)目。即使用戶的數(shù)目不是太多如果個別信號的發(fā)射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過有用信號，有用信號也會受到它的壓制。為此DS-CDMA通信系統(tǒng)一般要采用精確的功率控制，把通信雙方的發(fā)射功率限制在允許的電平上。此外，增大擴(kuò)頻增益、設(shè)置自適應(yīng)天線陣列和進(jìn)行有效的信道編碼等都有利于減少多址干擾的影響，但是，多址干擾是不可避免的。為了在信號檢測的過程中，進(jìn)一步設(shè)法減少或消除多址干擾，我們采用多用戶信號檢測器。多用戶檢測器

32、的最佳檢測方式是最大似然序列（MLS）檢測，其性能雖然很好，但算法過于復(fù)雜，所以目前此技術(shù)多用于基站。近年來，為了探討準(zhǔn)最佳的檢測方式，于是，人們提出了多種多樣的設(shè)想和方案。這里僅就兩種基本的方法簡要說明這種技術(shù)原理。（1）去相關(guān)多用戶信號檢測器這種檢測器在DS-CDMA系統(tǒng)中，用一種匹配濾波器分別對多個用戶的輸入信號進(jìn)行檢測。由于各個擴(kuò)頻序列之間存在相關(guān)性，各匹配濾波器的輸出除所需信號和信道噪聲外，還包括由互相關(guān)性引起的其它用戶信號的干擾，即多址干擾。以X=（ ）表示輸入信號矢量，以Y=（ ）表示匹配濾波器的輸出矢量（k為用戶數(shù)），可得Y=RAB+N （2-1）B=（ ） （2-2）式中，是

33、第k個用戶的信息數(shù)據(jù)，N為噪聲，R是表征擴(kuò)頻序列之間相關(guān)性的k×k階相關(guān)矩陣，A是表示信號強(qiáng)度（幅度與相位系數(shù)）的對角線矩陣。可以看出，如果在止式進(jìn)行去相關(guān)線性變換，即對相關(guān)矩陣R求逆，可得 =Y=AB+ （2-3）=N為變換后的噪聲分量。顯然，去相關(guān)檢測器能夠把多址干擾完全消除，但變換后的噪聲要增大。去相關(guān)多用戶信號檢測器屬于線性檢測器，線性檢測器還有其它類型，如最小均方差檢測器等。（2）干擾抵消式多用戶檢測器這種檢測器的基本思路是把輸入信號按功率的強(qiáng)弱進(jìn)行排序，強(qiáng)者在前，弱者在后。首先，最最強(qiáng)的信號進(jìn)行解調(diào)，接著利用其判決結(jié)果產(chǎn)生此最強(qiáng)信號的估計值，并從總信號中減去此估計值（對其

34、余信號而言，相當(dāng)于消除了最強(qiáng)的多址干擾）；其次，在對次強(qiáng)的信號進(jìn)行解調(diào)，并按同樣方法處理；依次類推，直至把最強(qiáng)的信號解調(diào)出來。因?yàn)橄鄬Χ裕顝?qiáng)的信號對其它用戶造成的多址干擾最強(qiáng)，所以從接收信號中首先把最強(qiáng)的多址干擾消除，最后續(xù)其它信號的解調(diào)最有利。同樣的道理，先對最強(qiáng)的信號判決和估計也最可靠。這種按順序消除多址干擾的方法稱為連續(xù)干擾對消法，其缺點(diǎn)是每增加一級都要增加一比特時延，而且當(dāng)每個用戶的信號強(qiáng)度差不多時，初始判決和估計的正確性，往往對檢測器的性能有較大影響。目前，許多人在研究并行干擾對消法。2.4 無線ATM 第一代和第二代移動通信的主要業(yè)務(wù)是語音通信，第三代移動通信的發(fā)展目標(biāo)是提供多

35、媒體綜合業(yè)務(wù)。眾所周知，異步傳輸模式（ATM）是寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）的目標(biāo)模式，它把不同類型的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)組成固定長度的信元進(jìn)行傳輸和交換使同一通信網(wǎng)絡(luò)可以極為靈活地處理多種業(yè)務(wù)，不論其速率高低、實(shí)時性要求和質(zhì)量要求如何，都能提供滿意的服務(wù)，并能按需分配信道資源，有效地得用網(wǎng)絡(luò)資源。隨著移動通信的迅速發(fā)展這種靈活處理多種業(yè)務(wù)的技術(shù)同樣會在移動通信網(wǎng)絡(luò)中獲得應(yīng)用和發(fā)展，因而出現(xiàn)無線ATM網(wǎng)絡(luò)。此外，當(dāng)前多媒體性能日益在便攜式終端（如膝上PC機(jī)、個人數(shù)字助理機(jī)（PDA）和個人信息助理機(jī)（PIA）等）上行到擴(kuò)展，要使這些多功能終端能在各種環(huán)境（如室內(nèi)/室外、移動/靜止、城市/郊區(qū)等）下高效

36、地接入B-ISDN，同時又能滿足便攜性和移動性的要求，也必須發(fā)展無線異步傳輸模式，最終把有線和無線多媒體融合為一體。 一般ATM用于B-ISDN的傳輸媒質(zhì)是高速率、低誤碼率和傳播性能穩(wěn)定的光纖信道，而無線信道卻大不相同，它通常具有頻譜受限（傳輸速率低）、傳播特性時變、傳輸路由多變、以及傳輸時延大和誤碼率高等特點(diǎn)，因而要實(shí)現(xiàn)無線ATM就必有采用有效的措施來適應(yīng)無線信道的特征。 首先，現(xiàn)有的ATM協(xié)議并不支持用戶的移動性，而在移動通信系統(tǒng)中，不但用戶的位置可能快速移動，而且在以小區(qū)為基礎(chǔ)的蜂窩系統(tǒng)中，通信中的用戶還會不斷發(fā)生越區(qū)切換，這就要求無線ATM必須具有移動性管理功能，能實(shí)時選擇和高速通信路

37、由，保證用戶在快速移動和越區(qū)切換時，傳輸不中斷，而且誤碼率和呼損率不超過預(yù)定的要求。 其次，在常規(guī)的ATM網(wǎng)絡(luò)中，從用戶發(fā)起呼叫到雙方通信結(jié)束，所有的ATM信元都是按順序沿同一路徑被傳送到被呼用戶。但在無線ATM網(wǎng)絡(luò)中，由于用戶移動，通信路由發(fā)生變化，被呼用戶收到的偏遠(yuǎn)順序可能不是主呼用戶發(fā)出的信元順序，這種現(xiàn)象稱為亂序，為了接收用戶能對ATM信元重新排序，可以在ATM信元地打上時間標(biāo)記，或者加上順序編號。當(dāng)然，這種增加標(biāo)志信息的辦法，會增大信元長度，而且在接收端對信元重新排序，還會增大信息傳輸時延。 此外，在現(xiàn)有的ATM系統(tǒng)中，信元是沿著誤碼率很低的信道傳輸?shù)?，因而不需要逐段鏈路進(jìn)行差錯控制

38、，只對信元頭部信息采取差錯校驗(yàn)即可。然而，無線信道的誤碼率卻非常高，為了降低信元的丟失率，有必要對整個信元信息采用強(qiáng)有力的前向糾錯編碼，并在信元尾部附加CRC校驗(yàn)，顯然，加強(qiáng)糾錯措施也會增大信元長度。2.5 多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 在移動通信的發(fā)展初期，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計和規(guī)劃主要由“區(qū)域覆蓋”驅(qū)動，其基本出發(fā)點(diǎn)是保證在所需的地區(qū)內(nèi)不出現(xiàn)通信死角。這時候，人們雖然也注意到根據(jù)用戶密度（業(yè)務(wù)密度）的不同，來確定小區(qū)覆蓋面積，比如，在市區(qū)采用小型小區(qū)，在郊區(qū)采用大型小區(qū)；也預(yù)計到隨著網(wǎng)絡(luò)的成功運(yùn)營，某些地區(qū)的業(yè)務(wù)需求會急劇增長，因而提出采用小區(qū)分裂“的對策。然而，這種大型小區(qū)和小型小區(qū)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)仍然是單層

39、的、互不交疊的。第三代移動通信系統(tǒng)要在各種各樣的通信環(huán)境中，滿足形形色色的業(yè)務(wù)需求，它的發(fā)展是以提高容量需求和頻譜利用率為標(biāo)志的，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃不僅要受區(qū)域覆蓋的引導(dǎo)，而且必須同時考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用什么樣的形式，單層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不便于通信資源的合理分配和有效利用，現(xiàn)在已很難滿足移動用戶對預(yù)定業(yè)務(wù)的需求。于是雙層網(wǎng)絡(luò)誕生了。圖2是這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的例子。其中，（a）是重疊小區(qū)，由底層和頂層組成，底層指配業(yè)務(wù)信道和信令信道，頂層只指配業(yè)務(wù)信道；（b）是由宏小區(qū)和微小區(qū)組成的，宏小區(qū)服務(wù)于高移動性用戶，微小區(qū)服務(wù)于低移動性用戶。（a） (b)圖2 雙層小區(qū)示意圖 多層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)允許網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置不同的停產(chǎn)資源層

40、，并根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)進(jìn)行分類，把同類性質(zhì)的業(yè)務(wù)納入同一資源層之中，以提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。資源分層可以用多種方法實(shí)現(xiàn)，以雙層資源來說，可以按頻段來分層，底層用一個頻段，頂層用另一個頻段；也可以按多址方法來分類，一層用時分多址，另一層用碼分多址；另外，兩層可以均采用時分多址，而兩層使用不同的時隙；或者兩層均采用碼分多址，而兩層使用不同的擴(kuò)頻序列，如頂層用短碼，底層用長碼等等。采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)除合理分配區(qū)層之間的信道資源和業(yè)務(wù)容量外，還必須解決好區(qū)層之間的連接與切換，避免重疊層之間出現(xiàn)“乒乓效應(yīng)”。2.6 軟件無線電技術(shù) 軟件無線電SDR（Software Defined Radio）是20世紀(jì)90年

41、代初提出的通信新技術(shù)，它的基本思想是在通用硬件平臺上，用軟件方式實(shí)現(xiàn)各種通信功能。自從1992年Jeo Mitola提出以來，它以其通用性廣、可移植性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在軍用電臺方面得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。近年來，隨著第三代移動通信（3G）系統(tǒng)的發(fā)展，軟件無線電在民用領(lǐng)域也開始嶄露頭腳。2.6.1 軟件無線電的總體結(jié)構(gòu)及其各部分的技術(shù)現(xiàn)狀圖3 軟件無線電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 軟件無線電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，其主要組成部分為：多頻段寬帶天線、RF模塊、高速A/D、D/A、高速信號處理單元等。多頻段寬帶天線是用來保證整個系統(tǒng)可以依次或同時接入多個通信頻段，它要求寬帶天線能覆蓋幾乎所有的頻段（頻率范圍約在0.

42、3MHz3GHz），天線增益、物理尺寸、隔離鄰帶干擾、插入損耗等方面滿足技術(shù)指標(biāo)；能根據(jù)電波傳輸條件，通過改變程序參數(shù)，對天線功能進(jìn)行設(shè)置，使之只能地改變工作頻段和輻射特性。由于理想的寬帶天線需要跨越一萬倍的射程，在目前的技術(shù)水平和制造工藝下無法實(shí)現(xiàn)。多頻段組合式天線是用若干窄帶天線覆蓋不同的頻帶窗口，組成一副寬頻帶天線。美軍“易話通”系統(tǒng)就是采用這種方法（將22000MHz的頻帶分為三段：230MHz，30500MHz，5002000MHz）。這種天線的缺點(diǎn)就是器件體積較大，只適合固定臺，不適合移動臺。智能天線技術(shù)是數(shù)字波束成形DBF（Digital Beam Forming）技術(shù)和數(shù)字信號

43、處理技術(shù)的結(jié)合，它基于適應(yīng)天線陣列技術(shù)，利用天線陣列的波束合成來測向定位，提高信號接受的載干比，從而提升系統(tǒng)性能。RF模塊能實(shí)現(xiàn)寬帶低噪聲的放大、濾波、混頻、自動增益控制及輸出功率放大等功能，它要求射頻器件工作頻率高、帶寬寬，它應(yīng)于A/D或D/A變換器匹配，在濾波器通帶較寬的情況下，仍能提供線性功率放大。目前的RF器件還不能在如此高頻率和寬頻帶下直接進(jìn)行數(shù)字化處理。因此在實(shí)際工程中，一是采用傳統(tǒng)的高頻器件的硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)射頻段的主要功能；二是借鑒分段天線的思想來實(shí)現(xiàn)組合式寬帶射頻器件。A/D、D/A轉(zhuǎn)換器使軟件無線電臺直接在射頻上進(jìn)行A/D、D/A變換，由于射頻前端具有頻率高、帶寬寬的特點(diǎn)，這就

44、要求A/D、D/A轉(zhuǎn)換器有較高的采樣速率、足夠的帶寬和較高的轉(zhuǎn)換位數(shù)。A/D轉(zhuǎn)換器還要有較大的線性動態(tài)范圍、量化信噪比（SNR）、無雜散動態(tài)范圍（SFDR）。對于理想的軟件無線電而言，A/D轉(zhuǎn)換器80dB的動態(tài)范圍一般要求不少于12位，最大輸入信號頻率要在15GHz之間。由于轉(zhuǎn)換位數(shù)大切速度快的轉(zhuǎn)換器成本過高，且目前的DSP芯片處理速度有限，所以在RF端對信號進(jìn)行數(shù)字化處理有很困難。數(shù)字信號處理模塊能完成數(shù)字上下變頻、中頻數(shù)字濾波；基帶數(shù)字濾波、調(diào)制/解調(diào)、信道均衡、交織/去交織、定時、同步、信源編碼/解碼、數(shù)據(jù)加密/減密等；對于跳頻和擴(kuò)頻系統(tǒng)，還包括解跳與解擴(kuò)。另外，它還需具備協(xié)議控制、借令

45、控制、網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)等功能。由于經(jīng)過帶寬A/D后的數(shù)據(jù)流速率數(shù)量為10Mb/s或100Mb/s，故信號處理模塊運(yùn)算速度數(shù)量級應(yīng)為100Mb/s或1Gb/s；I/O速度的數(shù)量級至少達(dá)到10Mb/s。目前可供選擇的期間主要是DSP、FPGA及ASIC。由于DSP和ASIC均具備可編程能力，它們比較適合軟件無線電的需要。目前，高速DSP芯片是軟件無線電的核心部分。FPGA的現(xiàn)場編程能力較強(qiáng)，可以實(shí)時重構(gòu)系統(tǒng)。從當(dāng)前芯片的制造水平來看，單靠一塊芯片難以達(dá)到高速信號處理的目標(biāo)?？偩€的開放性是軟件無線電的一個重要特點(diǎn)。它采用開放式標(biāo)準(zhǔn)化總線。只有采用先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化總線，軟件無線電才能發(fā)揮其兼容性強(qiáng)、升級換代

46、方便等特點(diǎn)。它支持多處理器系統(tǒng)、寬帶高速、具有良好的機(jī)械特性和電磁特性。目前有許多總線標(biāo)準(zhǔn)可供選擇，如VME、PCI、Multibus和Futurebus。其中，VME總線技術(shù)最成熟、通用性最好，它可提供多CPU并行處理，支持獨(dú)立的32位數(shù)據(jù)總線和地址總線，總線速率達(dá)320Mb/s。美軍的“易通話”軟件無線電臺采用的是雙總線結(jié)構(gòu)（VME總線和高速數(shù)據(jù)總線）。但是，近些年來由于PC機(jī)的發(fā)展迅猛，功能強(qiáng)大，故目前軟件無線電也開始逐漸傾向于采用PC機(jī)的PCI總線。軟件是無線電的“靈魂”，通過編程或程序下載，可以方便地對軟件無線電系統(tǒng)進(jìn)行版本升級、擴(kuò)展新業(yè)務(wù)、植入補(bǔ)丁程序以修正軟件錯誤等。軟件開發(fā)應(yīng)采

47、用模塊化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以便硬件模塊的更換和軟件升級?，F(xiàn)階段的軟件主要包括3個部分：實(shí)時信道處理部分、準(zhǔn)實(shí)時環(huán)境分析與控制部分、用于新業(yè)務(wù)增強(qiáng)與軟件升級的開發(fā)管理部分。軟件無線電臺是一種用軟件定義的無線通信技術(shù)，因此必須使用適當(dāng)?shù)乃惴▉韺?shí)現(xiàn)不同的通信功能及兼容不同的工作模式。算法要求準(zhǔn)確、高效、可移植性好。一些必備的算法是：數(shù)字信號處理、基本信號的調(diào)制和解調(diào)算法，載波恢復(fù)算法、位同步算法等。美軍“易通話”計劃的第一階段已實(shí)現(xiàn)了在短波段兼容各種基本信號波形；第二階段仿真出15種以上基本信號調(diào)制波形。2.6.2 軟件無線電技術(shù)的主要特點(diǎn) 靈活性：工作模式可由軟件編程改變，包括可編程的射頻頻段寬帶信

48、號接入方式和可編程調(diào)制方式等。所以可任意更換信道接入方式，改變調(diào)制方式或接入不同系統(tǒng)的信號；可通過軟件工具來擴(kuò)展業(yè)務(wù)、分析無線電通信環(huán)境、定義所需增強(qiáng)的業(yè)務(wù)和實(shí)時環(huán)境測試，升級便捷。 集中性：多個信道享有共同的射頻前端與寬帶A/D、D/A變換器以獲取每一信道的相對廉價的信號處理性能。 模塊化：模塊的物理和電氣接口技術(shù)指標(biāo)符合開放標(biāo)準(zhǔn)，在硬件技術(shù)發(fā)展時，允許更換單個模塊，從而使軟件無線電保持較長的使用壽命。2.6.3 軟件無線電技術(shù)在3G方面的應(yīng)用 第三代移動通信發(fā)展過程中，存在著多模操作，在處理對稱和非對稱業(yè)務(wù)中存在著FDD和TDD兩種模式，且其必須與GSM移動通信系統(tǒng)兼容。在這種情況下，如果

49、像以前完全用硬件來構(gòu)造移動通信系統(tǒng)，就會給用戶和運(yùn)營商帶來許多問題。一方面用戶和運(yùn)營商不能靈活地利用各具優(yōu)點(diǎn)的多種通信標(biāo)準(zhǔn)制式；而另一方面，通信技術(shù)迅速的升級換代也給運(yùn)營商和用戶的投資帶來很大的損失。針對這種情況，可以在第三代移動通信發(fā)展中引入軟件無線電，充分利用軟件無線電技術(shù)帶來的系統(tǒng)靈活性和通用性，實(shí)現(xiàn)第三代與GSM系統(tǒng)的兼容，并對將來新的通信標(biāo)準(zhǔn)的引入和升級帶來非常大的便利，保護(hù)了運(yùn)營商和用戶的利益。 在第三代移動通信系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)與系統(tǒng)的特點(diǎn)中，最核心的應(yīng)該是提供不同環(huán)境下的多媒體業(yè)務(wù)及實(shí)現(xiàn)包含水、陸、空的全球覆蓋。因而它要求實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)的綜合：無線網(wǎng)與有線網(wǎng)的綜合。這樣可以提供便

50、于無縫覆蓋，為用戶提供在無線與有線環(huán)境下統(tǒng)一的業(yè)務(wù)使用方式，又適應(yīng)多種業(yè)務(wù)環(huán)境且與第二代移動通信系統(tǒng)兼容，便于平滑升級。對于通信終端而言，它面對的是多種網(wǎng)絡(luò)的綜合系統(tǒng)，因而需要實(shí)現(xiàn)多頻多模式終端（手機(jī)）。第三代移動通信系統(tǒng)可支持的速率為室內(nèi)靜止2Mbit/s,步行移動384kbit/s,車速移動144kbit/s，衛(wèi)星移動9.6kbit/s,所以手機(jī)要適應(yīng)寬帶的要求。軟件無線電為通信系統(tǒng)提供一種新型號的結(jié)構(gòu)，那就是利用統(tǒng)一的硬件平臺，不同的軟件來實(shí)現(xiàn)不同的功能。只有軟件無線電技術(shù)才能解決多頻多模式多業(yè)務(wù)終端問題具體地講，軟件無線電技術(shù)在第三代移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 為第

51、三代移移動通信手機(jī)與基站提供了一個開放的，模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（2） 智能天線結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，空間特征矢量包括DOA（來波方向估計）的獲得、每射頻通道權(quán)重的計算和天線波束賦形；（3） 各種信號處理軟件的實(shí)現(xiàn)，包括種類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信道糾錯編碼軟件、信源編碼軟件算法等。2.6.4 在移動終端方面的應(yīng)用 利用不同的軟件適應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)、高速軟件設(shè)置來改變信道拉入方式或調(diào)制方式。軟件無線電技術(shù)可以設(shè)計出靈活的通信終端，使一部終端（手機(jī)）能用于不同制式的移動網(wǎng)絡(luò)上，大大方便了用戶，降低了運(yùn)營商的成本，有移動通信技術(shù)的發(fā)展。 由于2G，2.5G（第二代半），3G移動通

52、信的不斷演變，要求手機(jī)能是多頻/多模（可兼容GSM，DCS1800，WCDMA以及現(xiàn)有大多數(shù)的模擬系統(tǒng)）的可編程手機(jī)，支持GSM/GPRS，IS-95A/B，PDC，IS-136，EDGE、ARIB WCDMA ETSI UMTS，以及cdma2000 1x等，未來幾年還支持TDD接口，如UTRA TDD和 TDS-CDMA。顯然，軟件無線電是實(shí)現(xiàn)上述要求的最佳解決方案。 采用軟件無線電技術(shù)使手機(jī)可以自動檢測接收信號，接入不同的網(wǎng)絡(luò)，而且能滿足不同接續(xù)時間的要求。軟件無線電技術(shù)用于終端（手機(jī)）的最近的一個例子就是2002年6月由韓日兩國共同舉行世界杯足球賽。韓國移動電話的制式是cdma One和cdm2000,日本移動電話的制式是PDC，cdma One和ARIB WCDMA。由于兩國的制式不一樣，將不能實(shí)現(xiàn)漫游。采用軟件無線電技術(shù)就可以使同樣一部手機(jī)，只要自動改變軟件，就可以從GSM網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)移到CDMA One或cdma2000上工作，從而實(shí)現(xiàn)了同一部手機(jī)可在各種網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下工作。它將為眾多的觀眾和球迷