蜂窝移动通信系统的发展史

周桥梁（长江大学工程技术学院,湖北荆州434020）

蜂窝移动通信系统的发展史

周桥梁
（长江大学工程技术学院,湖北荆州434020）

摘要:文章围绕着蜂窝思想移动通信系统的发展历史来展开，对从第一代移动通信到第四代移动通信系统的发展进行了简要概括。

关键词:蜂窝思想;小区;基站

1蜂窝思想的诞生

“蜂窝思想”实际起源于一种实现无限系统容量的异想天开的设想。以往将高功率发射机建立在某一地区的最高点而产生的频道利用率有限的问题，在移动通信需求日益增长时显得格外明显，所以在40年代末期，蜂窝思想出现在贝尔系统的计划中，以重新构造移动无线通信系统的覆盖区来解决频率拥堵问题。将城市分成若干个小的类似等边六边形的覆盖区域—“小区”，给每个小区中心建立较低功率的发射机—“基站”，而基站发射功率由小区半径来决定，这样构成了一种形似蜂窝的网络通信系统。随之产生的例如相邻小区间采用同一频道时存在相互干扰，相同频道在同一小区中不能重复使用等问题，给蜂窝体系奠定了几个基本规则，直至今日依然沿用：（1）低功率发射机和小覆盖区域或蜂窝；（2）频率利用；（3）通过蜂窝分裂以提高容量；（4）切换和中央控制。

除此之外，要实现一个可运行的蜂窝系统，还需要相当宽的频带，对于当时只有100kHz的FM频道和几乎没有可调的晶体管收音机的时代来说，建立起一个完整的蜂窝系统非常困难。

2蜂窝移动通信系统的建立

直至1968年的美国，电视业的蓬勃发展依然在抑制着蜂窝思想的实现，因为电视需要大量的频带，一个电视频道基本就占用了当时全部电话频带的三倍。针对移动电话通信只被分配到不足0.5%的有效频带这一决策，当时最大的移动通信公司AT&T领导，递交了重新分配70到83的UHF频道的提案，用增加频带来解决拥塞问题。尔后经过十五年的频带竞争、市场调整、政治纠缠、企业垄断等环境影响下，蜂窝通信发展被延迟，随着数字通信技术的发展，模拟FM无线蜂窝技术也将被废弃。

1983年10月13日，芝加哥蜂窝系统开始运转。1984年底，蜂窝业务在25个美国城市出现，标志着蜂窝移动通信终于进入了市场。

3蜂窝移动通信的发展

蜂窝移动通信的发展，可以说是从模拟无线蜂窝技术到数字蜂窝网络的进化史，它与模拟通信技术、数字通信技术二者的发展演进也是息息相关的。

数字通信技术实际上先于模拟电子技术，例如传统的电报技术，但是因为模拟传输简单、可靠、经济，在当时得到了广泛使用。从1876年到1950年，模拟传输以绝对优势统治着整个通信媒介，首先在无线频谱的频带受到无线电发射方面的严格限制的前提下，同模拟无线通信相比，数字无线通信传统上是具有严重缺点的，因为数字调制扩展了传输信号所需的频带，传输同样数目的电路需要更多的带宽，且在信号转换、抽样、发送和接收端的处理等方面比模拟系统要更为复杂。但是，在晶体管和计算机的电子技术革命的推动下，数字通信技术也展现了其特有的优势。在第一个T－载波系统的传输中，话音的波形变为“0”和“1”的数据流，电流处于“关”或“开”的状态，通过二者切换来携带信息。而这种经过编码产生的数据流可以作为计算机数据来存储、处理和传输以及还原。整个数字系统体现了巨大的容量。

迫使模拟通信系统屈服于数字通信系统之下的最关键因素，是噪声的干扰和传输过程中保密性的问题，在长距离传输质量的保障问题中，数字系统的抗噪声能力、抗串音能力、纠错能力、信号再生能力等均优于模拟通信系统。

从60年代中期开始，数字系统在移动通信网络中普遍起来，虽然直到70年代后期，贝尔系统依然在推出新的模拟技术，但是模拟系统的成本随着移动通信网络的其它部分进入数字化而上升，在计算机技术飞速发展的情况下，系统兼容性问题让模拟通信系统开始逐步退出历史舞台。

4移动通信系统发展概述

第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制。

第二代移动通信系统以GSM和IS-95为代表。从上世纪八十年代中期开始，开始逐步建立四个标准，分别是北美、英国、北欧和日本标准。欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系，IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准。

第三代移动通信系统最早由国际电信联盟(ITU)于1985年提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统。国际电信联盟提出了IMT-2000的概念，指的是工作在2000MHz频段并在2000年左右投入商用的国际移动通信系统，它既包括地面通信系统也包括卫星通信系统。基于IMT-2000的宽带移动通信系统称为第三代移动通信系统，简称3G。我国目前使用的3G移动通信标准包括CDMA2000，WCDMA和TD-SCDMA。

第四代移动通信系统（IMT-Advanced）以两个主要候选标准LTE-Advanced与IEEE802.16m的增强技术为主。LTE-Advanced的技术发展将集中在无线资源管理技术和网络层优化方面。包括多频段协同与频谱整合问题、中断技术的发展、协作多点传输技术、异构网干扰协调增强问题以及多天线增强技术。IEEE802.16m标准，是无线城域网IEEE802.16e标准的演进，为了兼容802.16e标准，802.16m考虑在IEEE802.16WMANOFDMA的基础上进行修改来实现，进一步提高系统吞吐量和传输速率，目前研究方向集中在多载波技术、定位业务技术、增强的多播和广播技术以及Femtocell家庭基站等问题上。

参考文献：

[1]CalhounGeorge.数字蜂窝移动通信[Z].人民邮电出版社,1997.

[2]啜钢,孙卓.移动通信原理[Z].电子工业出版社,2011.