移动通信技术的演进历程

（一）早期移动通信技术发展

传统的移动通信技术发展从20世纪20年代初开始至20世纪70年代中期，分为三个阶段，其特点见表1.4。

表1.4　早期移动通信技术发展过程

（二）现代移动通信技术的发展

现代移动通信技术发展始于20世纪70年代末，开始对移动通信技术体制进行重新论证，出现了蜂窝式移动通信技术，并获得了快速发展。其发展过程可归纳为四个系统阶段：第一代模拟蜂窝移动通信系统阶段；第二代数字蜂窝移动通信系统阶段；第三代数字蜂窝移动通信系统阶段；第四代数字蜂窝移动通信系统阶段。

1.第一代模拟蜂窝移动通信系统（1G）

20世纪70年代发展起来的模拟蜂窝移动电话系统，人们把它称为第一代移动通信系统，这是一种以微型计算机和移动通信相结合，采用频率复用、多信道共用技术和全自动接入公共电话网的大区制、小容量蜂窝式移动通信系统，在美国、日本和瑞典等国家先后投入使用。其主要技术是模拟调频、频分多址，主要业务是语音通话。第一代模拟蜂窝移动通信系统的主要代表有：

AMPS（Advanced Mobile Phone Service）系统称为先进的移动电话系统，由美国贝尔实验室研制并投入使用。

TACS（Total Access Communications System）系统称为全向接续通信系统，是由英国研制并投入使用，属于AMPS系统的改进型。

NMT（Nordic Mobile Telephone）系统称为北欧移动电话，该系统由丹麦、芬兰、挪威、瑞典等研制并投入使用。

模拟系统的主要特点为：频谱利用率低，容量有限，系统扩容困难；制式太多，互不兼容，不利于用户实现国际漫游，限制了用户覆盖面；不能与ISDN兼容，提供的业务种类受限制，不能传输数据信息；保密性差等。基于这些原因，诞生了数字化的移动通信系统。

2.第二代数字蜂窝移动通信系统（2G）

第二代移动通信系统以数字信号传输、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）为主体技术，频谱效率提高，系统容量增大，易于实现数字保密，通信设备的小型化、智能化，标准化程度大大提高。第二代移动通信系统制定了更加完善的呼叫处理和网络管理功能，克服了第一代移动通信系统的不足之处，可与窄带综合业务数字网相兼容，除了传送语音外，还可以传送数据业务，如传真和分组的数据业务等。(www.xing528.com)

1）时分多址（TDMA）数字蜂窝移动通信系统

为了克服第一代模拟蜂窝移动通信系统的局限性，北美、欧洲和日本自20世纪80年代中期起相继开发了第二代数字蜂窝移动通信系统。各国根据自己的技术条件和特点确定了各自开发目标和任务，制定了各自不同的标准，例如欧洲的全球移动通信系统GSM，北美的D-AMPS和日本的个人数字蜂窝系统PDC。由于各国采用的制式不同，所以网络不能相互兼容，从而限制了国际联网和漫游的范围。

2）码分多址（CDMA）数字蜂窝移动通信系统

CDMA蜂窝移动通信系统自问世以来发展非常迅速，已成功地应用于第二代和第三代移动通信系统中，其优势已成为人们的共识。

1992年，Qualcomm（高通）公司向CTIA提出了码分多址的数字移动通信系统的建议和标准，该建议于1993年7月被CTIA和TIA采纳为北美数字蜂窝标准，定名为IS-95。IS-95的载波频带宽度为1.25 MHz，信道承载能力有限，仅能支持声码器话音和话带内的数据传输，被人们称为窄带码分多址（N-CDMA）蜂窝移动通信系统。IS-95兼容AMPS模拟制式的双模标准。1996年，CDMA系统投入运营。

3.第三代数字蜂窝移动通信系统（3G）

随着信息技术与社会的高速发展，语音、数据及图像相结合的多媒体业务和高速率数据业务量大大增加。国际电信联盟（ITU）于1985年提出了的第三代移动通信方式，当时的命名为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS，Future Public Land Mobile Telecommunication System），又于1996年正式将第三代移动通信命名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000），简称3G。

第三代移动通信系统（IMT-2000）为国际移动通信，工作在2 000 MHz频段，最高业务速率可达2 000 kb/s，在2000年左右得到商用，是多功能、多业务和多用途的数字移动通信系统，在全球范围内覆盖和使用。ITU规定，第三代移动通信无线传输技术的最低要求中，速率必须满足以下要求：快速移动环境，最高速率应达到144 kb/s；步行环境，最高速率应达到384 kb/s；室内静止环境最高速率应达到2 Mb/s。

第三代移动通信系统（IMT-2000）主流制式有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA和WiMAX四大标准。其中，WCDMA（Wideband CDMA）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；CDMA2000是由窄带CDMA（CDMA IS-95）技术发展而来的宽带CDMA技术，是以北美为主体提出的3G标准；TD-SCDMA（Time Division-Synchronous CDMA，时分同步CDMA），该标准是由中国独自制定的3G标准；WiMAX是继WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后于2007年10月被ITU通过的第四个全球3G标准。

4.第四代数字蜂窝移动通信系统（4G）

第四代数字蜂窝移动通信系统是宽带大容量的高速蜂窝系统，支持100～150 Mb/s下行网络带宽，提供交互多媒体、高质量影像、3D动画和宽带互联网接入等业务，用户体验最大能达到20 Mb/s下行速率。

LTE：长期演进（Long Term Evolution，LTE）是3GPP组织主导的新一代无线通信系统，也称为演进的UTRAN（Evolved UTRA and UTRAN）研究项目，全面支撑高性能数据业务，被称“未来10年或者更长时间内保持竞争力”。3GPP的LTE标准在无线接入侧分为 LTE FDD和TD-LTE。

（三）未来移动通信系统的发展

在全球业界的共同努力下，5G愿景与关键能力需求已基本明确， 2016年启动国际标准制定工作。5G的愿景将支持三类目标场景，即增强移动宽带eMBB、海量低功耗连接mMTC和低时延高可靠连接uMTC。5G的性能对于用户体验速率要求达到0.1～1 Gb/s，连接数密度为100万/km2，时延小于1 ms，移动性可满足500 km/h的时速，峰值速率可达每秒数十吉比特，流量密度每平方公里每秒达数十太比特，未来的移动通信系统将真正实现“万物互联”。