无线通信发展的现状分析

邓芳明

摘要:针对当前无线通信发展的三个大方向:蜂窝移动通信、无线局域网和卫星通信,文章介绍了当前发展的现状,并分析了其优缺点及发展趋势。

关键词:无线通信;蜂窝移动通信;无线局域网;卫星通信

一、引言

无线通信发展100年来,已形成了蜂窝移动通信系统、数字广播系统、无线局域网、卫星通信系统等多种体制的无线通信网络。无线通信的基础理论也随着微电子技术、数字技术、计算机技术的发展得到了巨大的进展。下面介绍近几年来蜂窝移动通信、无线局域网(WLAN)、卫星通信的状况。

二、无线通信发展的现状

(一)蜂窝移动通信

当前,蜂窝移动通信系统的研究主要集中在新一代蜂窝移动通信系统(称为4G或Beyond 3G)。

1985年国际电联(ITU)提出了第三代移动通信系统(3G)的概念,当时称为未来公共陆地移动通信系统(FPLMTS),后来发展为现在的IMT-2000,其主要特性为全球化、多媒体化、综合化、智能化和个人化,但IMT2000并未形成统一的标准,而是采纳了WCDMA、CDMA 2000和TD-SCDMA等几种标准,作为IMT-2000的参考标准。

二十世纪末,互联网技术的广泛应用和人们对数据传输业务越来越多的依赖,冲击着G3技术的发展,同时,G3技术的演进策略也阻碍了其自身的发展,其中最显著的特征是与IP技术的融合进度缓慢。因此,旨在提供高速率数据传输业务、无缝融合互联网技术的新一代蜂窝移动通信系统无线传输技术的研究成为各国通信企业的重点和发展目标。

在欧洲,比较有影响的当数由德国西门子、英国电信(BT)、法国电信(CNET)、日本电信(NTT)、爱立信、诺基亚、伦敦大学国王学院等合作进行的且以欧洲为主的BRAIN计划。它提出一种基于IP核心网络、适于不对称信道传输、支持多速率(最高可达20Mbps)、兼容多种体制的系统设想。在日本,NTTDoCoMo为保持在第三代移动通信的优势,提出建立“次世代通信系统”,该公司在1998年成立了专门研究室,对新一代移动通讯系统进行比较系统的研究。另外,AT&T、Motorola、HP、三星等公司通过建立专门的研究机构、投资支助基础研究、建立研究合作实体等加快了研制步伐。在我国,2001年专门在国家“十五”863信息技术领域成立了B3G 总体组,并通过招投标,选择了6个课题组进行新一代蜂窝移动通信系统无线传输链路技术研究。

普遍认为,新一代蜂窝移动通信系统的物理层核心技术之一是正交频分复用(Orthogonal Frequen- cy Division Multiplexing,OFDM)调制技术。它是一种多载波并行传输的体制,其最大优点是可以对抗频率选择性衰落或窄带干扰,并可有效对抗信号波形问的干扰,频谱利用率高,适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。

(二) 无线局域网

在无线通信与Internet网相结合的众多技术中,带有移动特点的无线局域网是一种发展迅速的通信技术,正在引起人们的日益关注,特别是信息产业部最近发出了“开放5.8GHz频段作为无线上网频段”的通知,允许5.8GHz和2.4GHz两个频段均可用于WLAN业务,为无线上网清除了政策障碍。

国际上现有的无线局域网标准主要有两种:

1.IEEE 802.11标准。IEEE 802.11标准于1997年颁布,最高速率为2Mbps。1999年IEEE又批准了两个补充扩展版本:802.11b和802.11a。前者采用补码键控(CCK)和直接序列扩频(DSSS)技术,可提供在2.4GHz频段的1～11Mbps的数据速率;后者采用OFDM 调制技术,可提供在5GHz频段6～54Mbps的数据速率。因易于在物理层实现,802.11b的产品已得到广泛的应用;最近,市场上也已开始出现802.11a的产品。在802.11b和802.11a的基础上,IEEE又于2003年6月推出了可提供在2.4GHz频段高达54Mbps的数据速率的802.11g标准。

2.HiperLAN/1和HiperLAN/2标准。这些由欧洲电信标准协会(ETSI)提出的标准,两者的MAC层采用不同的技术。HiperLAN/1工作于5.3GHz,采用GMSK 调制,最高速率可达23.5 Mbps;HiperI AN/2与IEEE802.11a具有类似的物理层,也采用OFDM 技术,也提供在5GHz频段的高达54Mbps的数据速率。

无线局域网具有高数据速率、低成本、频段开放、高逻辑端口密度等优点,因此它已成为终端无线接人的主流技术,无论在国际上还是在国内,电信运营商正利用WLAN展开“网络无处不在”的活动。但由于这种技术本身定位于企业级应用,因此在提供公共电信服务时必然面临信号干扰、安全、费用结算、可靠性等诸多问题的挑战。

由于无线局域网可在较小的覆盖范围内提供高速的数据传输,而蜂窝移动通信网可为大的覆盖范围提供相对低速的数据传输,所以两者的结合可起到互补的作用。国际上,目前已有一些WLAN与蜂窝网互联的建议,例如ETSI提出了分别被称为“松耦合”和“紧耦合”的两种网络互联方法;3GPP (the3rd Generation Partnership Project)和3GPP2等国际标准化组织也正在开展3G与WLAN互联的标准的制定工作。在国内,“中国移动”已在2002年推出“GPRS加WLAN”的无线数据捆绑业务,“中国联通”与“中兴通讯”均报道了各自WLAN与CDMA 2000 lx相结合的解决方案。

(三) 卫星通信

卫星通信是支持移动通信实现无缝覆盖的唯一选择,它可在陆地蜂窝覆盖不到的边远地区、山区、河海、空中空间实施移动通信,与陆地移动通信系统一起,共同完成全球移动个人通信任务(GMPCS)。卫星通信的两类业务:固定卫星业务和移动卫星业务。当前卫星通信的发展趋势:包括由集中服务结构向分布服务的结构发展,与地面光纤通信和蜂窝移动通信协调增效,IP化等。在卫星使用上,由重视LEO/MEO卫星转向高、中、低轨道综合利用及大、中、小卫星并存的局面;在频段使用上,商用卫星已从Ku/c频段向Ka频段开发,今后还要向毫米波、V频段、Q频段发展;在终端方面,将开发低费效、低功耗、支持速率高达2Mbps的多媒体业务的宽带微型终端,支持卫星移动通信的个人用户终端,用于航空、航天等领域,用相控阵天线能自动搜索、接入卫星通信系统的智能移动通信终端等;在调制编码方式上,卫星的MODEM 已启用OFDM、64QAM 等调制方式,今后将向更高效的数据速率达Gbps级的MODEM 发展,做到4～8bit/Hz的传输效率;信道纠错编码已开始采用TCM 和Turbo等编码方式,将进一步研发工作在Ka、Q/V频段克服雨衰的先进编译码技术。

三、结束语

针对当今三种无线通信的主流形式:蜂窝移动通信、无线局域网和卫星通信的发展现状及其优缺点,笔者做了一些探讨,限于篇幅,本文所涉及的内容只能说是冰山一角,仅借此机会抛砖引玉,愿与大家共勉。

参考文献:

1.陈邦媛. 射频通信电路[M]. 北京:科学出版社,2002.

2.王彬. 未来无线通信发展趋势[J]. 发展,2008.(04).

3.谢新梅 , 黄俊钦 , 宋荣方. 4G无线通信系统及其关键技术分析[J]. 现代通信, 2003,(01)

4.无线局域网专辑. 中兴通讯. 2003, (02).