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无线通信技术论文篇一
CDMA与GRPS组网技术的比较
摘要：主要介绍了CDMA技术与GPRS技术的基本概念，并对二者进行了比较，指出在向第三代移动通信系统过渡的时代，这两种技术各有所长，必将有一番大竞争与较量。
【关键词】 CDMA 、 GPRS
1 引言
21世纪是信息时代，人们越来越希望能随时、随地、有效地进行各种信息的交换，于是移动通信满足了人们的这种需求而迅猛发展起来，在短短20多年里取得了巨大的成功。回顾起来，第一代模拟制式的蜂窝移动通信系统是20世纪80年代初投入运营，但这种模拟蜂窝系统存在许多问题，如频谱效率低、业务种类单一、话音质量不高等。所以，在90年代初，以GSM和CDMA(窄带CDMA，即N—CDMA)为代表的采用数字传输技术的第二代蜂窝移动通信很快就以其技术优势取代了第一代系统。第二代移动通信系统是数字制式，提供数字化的话音业务及低速数据业务，其数据业务的速率是几kbps到十几kbps，最高能达到近400kbps，但这已无法满足人们的需求。现在，人们除通话以外，还需要方便地进行www浏览，收发E—mail，使用可视电话、视频点播等多媒体业务，进行电子商务(购物、交易、金融业务)，这些都需要更宽的带宽和更高的数据速率，故第二代移动通信系统向第三代移动通信系统(3G)的演变是火势所趋。但由于第三代移动通信投资巨大，技术也不是很成熟，一时难于大规模应用.可用户对高速率的数据业务又有一定需求，于是就出现了目前这个过渡阶段，也被称为
2. 5G(代)。在这个阶段，是直接运用第三代移动通信的主导技术——WCDMA，还是在现有的GSM系统的基础上采用GPRS技术进行升级来暂时满足人们的需求，已成为通信业类人士争论的焦点。下图是从IE数据库检录得到的最近20年各国对此研究状况的比较。
最近20年各国对CDMA与GRPS研究状况
2 CDMA的基本概念
2.1 CDMA的工作原理
CDMA也被译为码分多址，是一种以宽带扩频技术为基础的多址接入技术，它可以将处于相同时隙和频率的信号分离开来，其中所有的信号共享相同的频谱
【1】。而扩频简单地说就是将频谱扩展。CDMA 允许所有的使用者同时使用全部频带(1.2288Mhz)，并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞的问题。
CDMA给每一用户分配一个唯一的码序列(扩频码)，并用它对承载信息进行编码;经过这样编码，每个移动台的信号能量都被分配在整个频带范围内，它们对其他移动台而言就成为宽带噪声。然后，信号经传输到了接收端，这时可用相关器分离。因为只有知道该扩频码序列的接收机才能正确接收其信号，而不同用户的扩频码之间相关性非常小，所以所有CDMA信号可以共用一个频谱。可见，在码分多址方式(CDMA)中，每个基站用户占有整个信道的全部时隙，它的信号能量分布在整个带宽里，基站和移动台利用为每个信号分配唯一的编码来分离具有相同时隙和频域的信号。由于扩频码序列的带宽远远大于承载信息的带宽，编码后频谱被扩展了，所以这种编码方法也被称为扩频调制。
CDMA按照其采用的扩频调制方式的不同，可以分为直接序列扩频(DS)、跳频扩频(FH)、跳时扩频(TH)和复合式扩频【1】。DS—CDMA是由伪噪声序列与信息信号相乘而获得宽带信号。FH扩频是由伪噪声码序列来确定瞬时传输的频率，每一瞬间信号带宽是窄的，但不断跳变则占有大的带宽。它又分为快跳频(一个符号用多跳来传输)和慢跳频(一跳传输多个符号)。在TH扩频中，则由伪噪声码序列确定传输的时间。当然这几种扩频调制也可以组合起来。但由于WCDMA是一种直接序列扩频的多址方式，信息被扩展为5MHz带宽或更宽的信号，故第三代移动通信采用的是DS—CDMA技术【3】。
2.2 WCDMA的基本概念
WCDMA也即宽带CDMA技术，是第三代移动通信系统的主导技术，它具有比第二代采用的窄带CDMA系统更宽的信道，约是其信道宽度的4倍，提供的容量也高4倍。同时，WCDMA还发展和创新了许多移动通信的关键技术，像功率控制、多用户检测、多址接人、智能天线等技术.从而使它与窄带CDMA相比具有更大的容量和覆盖范围，可提供分组和电路交换业务，支持多种同步业务、支持自适应天线阵、并且无线电集站不需要全球定位系统同步WCDMA还能提供可变和高速数据传输率，它可支持384kbps到2Mbps不等的数据传输速率，在高速移动的状态，可提供384kbps的传输速率，在低速或是室内环境下，则可提供高达2Mbps的传输速率，完全可以满足人们对多种业务的需求。在费用方面。WCDMA因为是借助分包交换的技术，所以，网络使用的费用不是以接入的时间计算，而是以消费者的数据传输量来定。
3 GPRS的基本概念
GPRS(General Packet Radio Service)中文含义为通用分组无线服务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接”。也可以说，它是利用“包交换”的概念所发展的一套无线传输方式。所谓包交换就是将Date封装成许多独立的封包，再将这些封包一个一个传送出去，形式上类似寄包裹，采用包交换的好处是只有在有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对用户来说是比较合理的计费方式，因为像Intemet这类的数据传输大多数的时间频宽是间置的。此外，在GSM phase2+的标准里，GPRS可以提供四种不同的编码方式，这些编码方式也分别提供不同的错误保护(ErrorProtection)能力。利用四种不同的编码方式每个时槽可提供的传输速率为CS一1(9.05K)、CS一2(13.4K)、CS一3(15. 6K)及CS一4(21.4K)，其中CS一1的保护最为严密，CS一4则是完全未加以任何保护【4】。每个用户最多可同时使用八个时槽，所以GPRS号称最高传输速率为171.2kbps。
4 CDMA与GPRS的比较
4.1技术方面
CDMA技术最早是被用于美国的军事领域，因此单从技术角度看，也就是从话音质量、数据传输速率、安全性能和可持续发展的角度出发，显然是CDMA优于GPRS，这点从表1 WCDMA和GPRS的优劣势比较中也可以得出。
从收益上讲，虽然在技术上WCDMA比GPRS占有优势，但WCDMA是一套与现有GSM完全不同的网络，在应用上没有可兼容性和可转移性。换句话说，建设CDMA网络，就是要重新建设一套系统，需要的投资是巨大的。而在GSM的基础上建立起的GPRS系统，采用的是双轨制，即手机通话继续使用GSM，而数据的传送则使用GPRS。而且GPRS技术向下兼容GSM，所以运营商只需沿着现有的GSM网络来发展即可，无须另外追加投资。因此从市场的分析角度看来，GPRS似乎更具有竞争力，也更具有市场。但还有一种情况也应该引起运营商的关注，那就是WCDMA是被国际电信联盟认可的第三代移动通信(3G)的主流技术，而GPRS只是向3G的一种过渡，因而最终的胜利仍属于WCDMA。
5 结束语
中国在移动通信领域起步较晚，但发展非常迅猛。自1997年，中国便开始了有关第三代移动通信系统的研究，并在1998年6月，向ITU提交了自己的第三代移动通信建议标准TD—SCDMA。同年，国家第三代移动通信系统研究开发重大项目启动。在2001年10月，由中国科学家自主研发的第三代移动通信系统技术——LAS—CDMA(大区域同步码分多址接人技术)，在1.6M的带宽上实现了上行64kbps、下行384kbps的数据传输速度，不仅领先于其它第三代移动通信技术，而且在性能上完全满足并大大超过国际电联规定的指标。
在市场运营方面，2001年末建成的中国联通的CDMA一期工程就是151 5万的网络容量，覆盖全国31个省、自治区、直辖市。4年后将建成全世界最大的CDMA移动网并成为世界最大的CDMA移动网运营商，给中国带来一个5000亿的大市场。与此同时，中国移动也推出了自己的GPRS系统。虽然其一期容量没有联通大，但中国移动在现有移动市场的占有率是86%，无疑是今后竞争中一个重要的砝码，而且其原有用户在使用移动的GPRS业务时，只需更换一个手机，然后打个电话到营业厅开通就可以了。他们即不需要换卡、换号，也不需要再另交开户费.从而拥有了联通无法比拟的优势。
总的来说，电信市场的竞争时间是无所谓长短的，任何时间都是相对的，从3G标准的推出到全面的商业化，仍需要很长的路要走，所以从GSM升级到GPRS再到WCDMA也不失为一个好办法。由此可见，对于WCDMA与GPRS孰优、孰劣这个问题，实在不好明确回答，这中间有多种制约因素，但不管采用哪种技术，有一点是明确的，那就是——最终的收益者都是消费者。
参考文献
1 张平.王卫东.第三代蜂窝移动通信系统——WCDMA.北京：北京 邮电大学出版社.2000
2 李建东.杨家玮. 个人通信.北京：人民邮电出版杜，1998
3 谭薇. 胡捍英 .WCDMA与GRPS技术浅析 .通信技术. 2002年第5期 4 Esmailzadeh，Nakagawa RM，Sourour E。rime—Division Duplex CDMA Communications.IEEE Personal Communications，1997;6(4)：51—56 5 Rysavy P Geneml Packet Radio Service(GPRS)Rysavy Research
for GSM Dala Today online joumal，September 30，1998
无线通信技术论文篇二
华东理工大学2011-2012学年第一学期
《无线通信》课程论文 2011.11
班级 机设094 班 学号 10094245 姓名 王林 开课学院 信息学院 任课教师 蒋翠玲 成绩
浅谈第四代移动通信技术
摘 要：对第四代移动通信技术(4G)的发展背景、概念、主要指标、主要特点进行了介绍。对4G的网络结构和关键技术进行了分析和讨论，并结合一些调研数据，对4G的最新进展以及4G对计算机技术发展的影响进行了一定的分析，并对未来的技术发展进行了展望。
关键词： 第四代移动通信技术; 无线通信; 网络结构
引 言: 移动计算机是当前IT领域内发展速度最快的产业之一，其发展趋势是高性能、低功耗、小型化和无线互联。一般认为，高速数据通信能力和无线网络互联能力是移动计算机性能评价的主要方面，因此，无线通信技术的进步对移动计算机发展的意义就显得非同一般。第四代移动通信技术(fourth.generation，4G)的出现对移动计算机产业的发展带来了前所未有的新机遇，包括Microsoft和Intel在内的各大计算机企业已纷纷把目光投向移动通信领域。本文结合计算机技术的发展现状及相关数据，对4G的相关知识和技术热点进行了介绍、分析和讨论，最后对未来技术的发展进行了展望。
第四代移动通信技术(4G)的发展背景
在新兴通信技术的不断推动之下，象征着3G通信的标志技术WCDMA也可能成为未来通信技术的主流。该技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率，在这样的条件下，计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。WCDMA通过有效的利用宽频带，不仅能顺畅的处理声音、图像数据、与互联网快速连接;此外WCDMA和MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图像。人们之间沟通的瓶颈会由网络传输速率转变为各种新型应用的提供：如何让无线网络更好的为人们服务而不是给人们带来骚扰，如何让每个人都能从信息的海洋中快速的得到自己需要的信息，如何能够方便的携带、使用各种终端设备，各种终端设备之间如何更好的自动协同工作等等。在上述通信技术的基础之上，无线通信技术最终可能迈向4G通信技术时代。
从无线通信系统的发展历程来看，第一代移动通信系统的任务已经达成，而现阶段是第二代移动通信系统的时代，今后十年会是3G移动通信系统正兴的时期，或许到了十年以后会是第四代移动通信的天下。但人们不难发现每一个不同的移动通信系统均会有重复性的时间点，大约每十年就有一项技术更新，不过随着通信科技的日新月异，或许转变会更快、时间也会更短。对于移动通信服务业者、系统设备供货商或其他相关产业来说，必须随时注意移动通信技术的变化，以适应市场需求。
第四代移动通信技术(4G)的概念介绍
第一代移动通信以模拟技术为主，只提供话音业务，没有国际性标准;第二
代移动通信已经全数字化，除话音外，可传输低速的数据业务，可以漫游，主要有两大国际标准GSM 和CDMA;第三代移动通信将无线通信与多媒体技术结合到一起，能够比较快速地处理声音、音乐、图像、视频流等多种形式的数据，并提供与互联网连接的多种信息服务，主要有WCDMA、CDMA2000和TD—SCDMA三大主流国际标准。就在3G通信技术正处于酝酿之中时，更高的技术应用已经在实验室进行研发。从2000年开始，许多国家和地区开始了对4G的研究，研究的目标是实现全球覆盖的无缝的高质量无线业务那么到底什么是4G通信呢?
第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbs的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。 第四代移动通信标准比第三代标准具有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信)，能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。
第四代移动通信技术(4G)的主要指标
第一、数据速率从2Mbs提高到100Mbs，移动速率从步行到车速以上。第
二、支持高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。宽带局域网应能与B-ISDN和ATM兼容，实现宽带多媒体通信，形成综合宽带通信网。第三、对全速移动用户能够提供150Mbs的高质量影像等多媒体业务。
第四代移动通信技术(4G)的主要特点
相对于现有的移动通信技术，目前行业内认为未来的4G系统将会有以下显著特点：4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是目前移动电话数据输入速率的1万倍，也是3G移动电话速率的50倍。4G手机将可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。此外，4G的无线即时连接等某些服务费用将比3G便宜。还有，4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。
4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说现在的3G能为我们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信将是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。
与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然而，在通话品质方面，目前的移动电话消费者还是能接受的。随着技术的发展与应用，现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度的高速化的确是一个很大优点，它的最大数据传输速率达到100Mbit/s，简直是不可思议的事情。另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少，未来的4G通信费用也要比目前的通信费用低。 第四代移动通信技术(4G)的网络结构
4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。这一服务能自适应多个无线标准及多模终端能力，跨越多个运营者和服务，提供大范围服务。结合移动通信市场发展和用户需求，4G移动网络的根本任务是能够接收、获取到终端的呼叫，在多个运行网络(平台)之间或者多个无线接口之间，建立其最有效的通信路径，并对其进行实时的定位和跟踪。在移动通信过程中，移动网络还要保持良好的无缝连接能力，保证数据传输的高质量、高速率。4G移动网络将基于多层蜂窝结构，通过多个无线接口，由多个业务提供者和众多网络运营者提供多媒体业务。 因此，4G移动通信技术应具备以下几个基本特征：
1、 多种业务的完整融合。
个人 通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、 蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互连更便捷、安全，面向不同用户要求，更富有个性化。
2、 高速移动中不同系统间的无缝连接：用户在高速移动中，能够按需接入系统，并在不同系统间无缝切换，传送高速多媒体业务数据。
3、 各种用户设备便捷地入网：各种价格低廉的设备应能方便地接入通信网络中。这些设备体积小巧、甚至无需接入电源网即可工作。用户与设备间不再局限于听、说、读、写的简单交流方式，为满足用户的特殊需要和特殊用户(如残疾人)的需要，更多新的人机交互方式将出现。
4、高度智能化的网络：4G的网络系统是一个高度自治、自适应的网络，它具有良好的重构性、可伸缩性、自组织性等，用以满足不同环境、不同用户的通信需求。
5、独立的软件平台。同时，技术的发展和市场的需求，将加快并实现目前的计
算机网、电信网、广播电视网和卫星通信网等网络融为一体，宽带IP技术和光网络将成为多网融合的支撑和结合点。
数字化数据交易点(digital market-place)是4G移动网络的一个重要技术。它用于预处理各个不同网络平台之间的呼叫。在网络平台之间的特定协议条件下，帮助业务供应者提供高质量、低费用的业务应用。例如，两个网络平台之间传送电视数据信息，首先经由数字化数据交易所处理。在数字化数据交易所里，这个电视数据信息将被分离成视频信号和音频信号，经由不同信道传送。音频信号将由覆盖广泛的网络传送，视频信号将由只能处理、接收视频信号的网络传送，从而达到降低通信成本和有效利用传输信道的目的。未来的全球互联网系统和骨干网系统，将以结合宽带IP技术和光纤网技术为主。4G移动网络的蜂窝按功率大小被细分为macro BS、micro BS和pico BS三类。
第四代移动通信技术(4G)的关键技术
第四代移动通信系统的关键技术包括信道传输;抗干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术;高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线;大容量、低成本的无线接口和光接口;系统管理资源;软件无线电、网络结构协议等。第四代移动通信系统主要是以正交频分复用(OFDM)为技术核心。OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供比目前无线数据技术质量更高(速率高、时延小)的服务和更好的性能价格比，能为4G无线网提供更好的方案。例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等，都将采用OFDM技术。4G移动通信对加速增长的广带无线连接的要求提供技术上的回应，对跨越公众的和专用的、室内和室外的多种无线系统和网络保证提供无缝的服务。通过对最适合的可用网络提供用户所需求的最佳服务，能应付基于因特网通信所期望的增长，增添新的频段，使频谱资源大扩展，提供不同类型的通信接口，运用路由技术为主的网络架构，以傅利叶变换来发展硬件架构实现第四代网络架构。移动通信将向数据化，高速化、宽带化、频段更高化方向发展，移动数据、移动IP将成为未来移动网的主流业务。
第四代移动通信技术(4G)的展望
在新一代技术刚推出市场之后，更高的技术应用已经在实验室进行研发。目前日本的NTT DoCoMo公司已经表示，4G通信的试验网络已经部署在公司的横须贺研发园内，该网络集结了试验基站和移动终端，同时NTT DoCoMo公司还表示，4G通信服务将于2010年推出，网络的下载速度可以达到100Mbps，上载速度为20Mbps。美国AT&T公司推出的4G通信网络的试验，据说可以配合目前的EDGE进行无线上传，并通过OFDM技术达到快速下载的目的。美国AT&T公司声称大约还需要五年，这项技术才能发布;再有十年左右的时间，4G才能真正投入到商
用阶段。在去年二月份，欧洲的四家移动设备生产商——阿尔卡特、爱立信、诺基亚和西门子组成了世界无线研究论坛(WWRF)，以研究3G以后的发展方向。WWRF预计4G技术将在2010年开始投入应用。这一代通信技术可以将不同的无线局域网络和通信标准，手机信号，无线电通信和电视广播以及卫星通信结合起来，这样手机用户就可以随心所欲的漫游了。目前在欧洲地区，无线区域回路与数字音讯广播已针对其室内(Indoor)应用而进行相关的研发，测试项目包括10Mbps与MPEG影像传输应用，而第四代移动通信技术则将会是现有两项研发技术的延伸，先从室内技术开始，再逐渐扩展到室外的移动通信网路。爱立信公司的一位高级官员表示，该公司在经济不景气的情况下不会减少研发第四代无线通讯技术的预算的，该公司的负责人同时表示，该公司的研发工作具有3-10年的前瞻性，暂时的需求不振不会使该公司放慢研究的速度。
国际电信联盟无线电通信部也已经达成共识，将把移动通信系统同其他系统结合起来，在2010年之前是数据传输数率达到100Mbps。对于更高级的3G系统，ITU决定同时发展IMT-2000的两个标准——提高数据包和声音文件的传输速率——被日本NTT DoCoMo和J-Phone两家公司采用的WCDMA将能最大达到8Mbps的下在速率，而CDMA2000系统也将达到2.4Mbps的速率。同时ITU对外发表声明说目前第四代移动通信的频段尚未被讨论与制订，不过原则上将会是以高频段频谱为主，另外也将会使用到微波相关的技术与频段。
我们有理由相信，第四代无线通信网络技术将会给我们未来的生活带来无限美好的期待!
结束语
当今时代，计算机技术、通信技术和多媒体技术的相互结合、彼此渗透已经是一个明显的事实。移动计算机，包括平板电脑、智能手机和其它车载或者手持应用领域的嵌入式终端设备，在市场上已经显示出强大的生命力。随着第四代移动通信技术的进一步发展和深入应用，移动计算机技术必将随之发生深刻而持久的变化。对移动计算机本身的研究以及面向移动计算领域的开发已经成为当前计算机研发工作的热点。凭借第四代移动通信技术高速率、高质量、大容量的多媒体服务能力，可以展望在不久的将来，伴随人们出行的主要通信工具手机和常用办公工具笔记本电脑或者其它娱乐用途的数码音像设备将可以合而为一。人们带着这样一部既可以看作是手机、电脑又可以被认为是电视或者相机的设备可以在全球的任何一个角落进行工作或者学习，人们的生活将基本不受到空间地理位置的限制。第四代移动通信技术在影响和带动计算机技术发展的同时，也将显著改变人们的生活方式，世界面貌将为之焕然一新!值得一提的是，中国由于主导了TD—LTE技术，有可能在这一次信息革命的浪潮中占据先机。
参考文献
1、胡海明，董绍经，姜有田，等：《第四代移动通信技术浅析》(万方数据库)
2、《移动通信原理与技术》王华奎编，清华大学出版社
