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基于寬帶接入技術(shù)的未來(lái)幾代移動(dòng)通信

云知道


一、概述
第一代移動(dòng)通信（1G）始于20世紀(jì)70年代 ， 基于模擬技術(shù)；第二代（2G）蜂窩通信系統(tǒng)出現(xiàn)在80年代 ， 基于 數(shù)字技術(shù) ， 主要用于話音傳輸和支持電路交換 。如GSM、IS54、PDC IS95、DAMPS等 ， 用戶室內(nèi)數(shù)據(jù)限于幾十Kbps 。IMT2000是在21世紀(jì)一開(kāi)始引入的3G系統(tǒng) ， 可以提供室內(nèi)2Mbps和室外144Kbps用戶數(shù)據(jù)速率 ， 但是多媒體的高速接入速度是無(wú)限制的 ， 因此3G系統(tǒng)對(duì)于多媒體應(yīng)用還存在局限性 。
本文將討論第四代和第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)要求 。從廣義上講 ， 4G及4G以后將包括若干個(gè)系統(tǒng) ， 不僅僅限于蜂窩電話系統(tǒng) ， 還包括許多新的通信系統(tǒng)如寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)、毫米波LAN、智能運(yùn)輸系統(tǒng)及高空同溫層平臺(tái)基站系統(tǒng)（HAPS） ， 4G用于狹義的蜂窩電話時(shí)就是4G蜂窩系統(tǒng) 。
未來(lái)幾代移動(dòng)通信必須滿足高數(shù)據(jù)數(shù)率、高移動(dòng)性和無(wú)縫覆蓋（實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間如HDR與CELLAR、HAPS、ITS（智能運(yùn)輸系統(tǒng)）之間的切換 ， 才能達(dá)到真正無(wú)縫覆蓋） ， 各代之間確實(shí)難以分清楚界限 。從原理上講要實(shí)現(xiàn)寬帶高速數(shù)據(jù)率和高移動(dòng)性比較困難 ， 且系統(tǒng)性能（如小區(qū)的大小、傳輸數(shù)據(jù)率等）極大地取決于頻帶 ?？紤]到這些技術(shù)因素 ， 未來(lái)系統(tǒng)將包括若干個(gè)不同的系統(tǒng) ， 其中一些是專(zhuān)門(mén)為提供高速數(shù)據(jù)率業(yè)務(wù)的系統(tǒng) ， 其它則是解決覆蓋和移動(dòng)性問(wèn)題 。假如能把幾個(gè)系統(tǒng)集成在另一個(gè)系統(tǒng)內(nèi) ， 則可能同時(shí)提供高速數(shù)據(jù)和移動(dòng)性業(yè)務(wù) 。作為未來(lái)的系統(tǒng)有4G蜂窩、寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)、ITS和HAPS系統(tǒng) ， 這些已經(jīng)在移動(dòng)通信界引起了極大的愛(ài)好 。未來(lái)系統(tǒng)之間的無(wú)縫漫游乃是一個(gè)極為重要的概念 。這里的無(wú)縫漫游將兼有高速數(shù)據(jù)、高速移動(dòng)性和寬帶固定接續(xù) 。
二、未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)猜測(cè)
一個(gè)新的無(wú)線系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) ， 其中最重要的是得到必需的頻譜 ， 以滿足猜測(cè)的業(yè)務(wù)要求 。根據(jù)ITU-R TG 8/1對(duì)未來(lái)業(yè)務(wù)的猜測(cè)和IM2000的需求 ， 針對(duì)REGION-3亞洲地區(qū)的頻譜做了計(jì)算 ， 結(jié)果見(jiàn)圖2 。
從1999至2010年定向話音業(yè)務(wù)在1G、2G時(shí)代是主要業(yè)務(wù) ， 而在這期間增長(zhǎng)僅1.5倍的用戶數(shù)和2倍的業(yè)務(wù)量 。但這并不是在2010年以后就放棄定向話音業(yè)務(wù) ， 而是廣泛引入多媒體業(yè)務(wù)話音和多媒體業(yè)務(wù) ， 在2010年話音業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)之比將為1：2 （上下行鏈路） 。假如多媒體業(yè)務(wù)每年的增長(zhǎng)為40% ， 到2015年則是當(dāng)前水平的23倍 ， 多媒體與話音業(yè)務(wù)之比10：1 。40%的增長(zhǎng)率是以存儲(chǔ)器容量、硬盤(pán)容量（個(gè)人計(jì)算機(jī)）及CCD數(shù)增長(zhǎng)為基礎(chǔ)測(cè)出的 。同時(shí)WEBSITE的增長(zhǎng)每年也在40% 。
因此ITU-R TG8/1得出的結(jié)論是對(duì)3G要分配另外的頻率才能滿足增長(zhǎng)的需求 。增加的帶寬 ， 2010年初定為160MHz ， 但是所增加的帶寬主要取決于每個(gè)用戶的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)比以及2010年后的繼續(xù)增長(zhǎng) ， 所以對(duì)大容量的4G蜂窩系統(tǒng)的研究必須適應(yīng)2010年后發(fā)展的需求 。
三、未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的系統(tǒng)要求
高數(shù)據(jù)速率傳輸
3G系統(tǒng)提供室內(nèi)2Mbps和室外144Kbps數(shù)據(jù)率 ， 5GHz無(wú)線LAN和無(wú)線寬帶接入在日本（MMAC）、歐洲（HYPERLAN2）、美國(guó)（IEEE802.11）興起 ， 其傳輸速率將達(dá)到2-600Mbps 。4G蜂窩最低目標(biāo)速度為10-20Mbps ， 對(duì)移動(dòng)車(chē)輛至少為2Mbps 。
高移動(dòng)性
4G蜂窩對(duì)移動(dòng)目標(biāo)至少提供2Mbps數(shù)據(jù)速率 ， 盡管實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度較大 ， 但可通過(guò)智能運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）實(shí)現(xiàn) 。ITS第一階段將工作在5.8GHz ， 第二階段將采用毫米波段 ， 提供更高數(shù)據(jù)速率：50-200Mbps 。
大區(qū)域覆蓋及各系統(tǒng)之間無(wú)縫漫游
由于將來(lái)目標(biāo)數(shù)據(jù)速率比當(dāng)前的系統(tǒng)高出2個(gè)數(shù)量級(jí) ， 因此小區(qū)的半徑可以縮小 ， 從而使覆蓋區(qū)域減小 。有人提出采用高空平臺(tái)站 ， 在離開(kāi)地面20公里處的同溫層用大型空間飛船作為通信平臺(tái)（HAPS） 。為了提高建筑物穿透性 ， 采用大范圍的可變傳輸速率 。未來(lái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)包括室內(nèi)的無(wú)線LAN、室外的寬帶接入、ITS系統(tǒng)和HAPS系統(tǒng) ， 因此至關(guān)重要的是不同系統(tǒng)之間的無(wú)縫漫游 。

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