移動通信技術應用與發展簡介

張天仰

摘 要：移動通信技術是近40年來發展最快的技術之一，并且在日常生活中的應用也十分廣泛。為了更好的控制與掌握移動通信技術，本文對移動通信技術進行了介紹，并對其發展歷程及原理做了簡單的描述，對其在各個方面的應用和未來的發展趨勢展開了討論。

關鍵詞：移動通信技術;發展歷程;前景展望

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）08-0058-02

0引言

隨著通信技術和信號處理技術的高速發展，移動通信技術普及率越來越高，是人們日常生活中普遍能接觸到的高端技術之一。但是人們對于移動通信技術的了解十分有限，而且隨著應用領域的擴大，其發展中的問題也逐漸顯露出來，因此有必要對移動通信的發展歷程和關鍵技術做一些介紹，希望可以為其普及和發展作出貢獻。

1 移動通信技術概述

1.1 移動通信技術分類

移動通信技術大致可以分為陸地、水上和航空移動通信技術三大類，其中陸地通信的特征最明顯，比如技術領域廣泛、新穎，實現難度較高，網絡抗干擾能力強，并且也是與我們生活密切相關的一類。陸地移動通信主要包括蜂窩移動通信、Skyline電話、無線尋呼、集群移動通信、非中心定位通信、衛星移動通信等[1]，這些通信技術手段的應用大大的縮短了人與人之間的距離，為各種移動通信的連接和發展提供了許多便利。

1.2 發展歷程

迄今為止，通信技術的發展已經經歷了四代[2]。第一代移動通信技術（1G）：主要基于模擬通信技術，并且第一代移動終端統稱為“Big Brother”;第二代移動通信技術（2G）：2G技術實現了模擬通信向數字通信的轉換，而這個時代主要的移動通信終端是以諾基亞手機為代表的GSM手機;第三代移動通信技術（3G）：3G實現了以窄帶網絡通信技術為基礎的通信網絡，但是它的傳輸速率非常低，所以未能普及開來;第四代移動通信技術（4G）：這是一種可以將窄帶指向寬帶的通信技術，同時通信網絡還集成了3G和無線局域網，使得下載和上傳速度都大大的超過了以前的通信技術，帶動了移動通信相關產業的大變革。

隨著3G和4G移動通信技術的大規模應用與相關技術的不斷成熟，工業界和學術界已經開始考慮下一代通信技術（5G）的研發和部署，5G即將成為2020年后新一代智能移動通信系統的中堅技術，而且早在2013年底，中國移動、中國聯通和中國電信等通信技術公司就正式發布了分時長期演進技術（TD-LTE），我國已經在5G的發展上處于先鋒位置。

2移動通信技術原理簡介

1G到5G技術原理簡介[3]：

第一代移動通信系統的主要特點是模擬技術和頻分多址（FDMA）技術，用來提供模擬語音服務，但是由于傳輸帶寬的限制，它只能是區域移動通信系統，因此不能提供移動通信的長途漫游服務。1G是一種基于電路交換的移動數據業務，應用的技術手段主要是網絡技術數據化、分組化;還有一種是基于分組交換型的移動數據業務，比如Datatac、Mobile等。1G技術有許多缺點，如格式過多、不兼容、保密性差、易受干擾、通信質量差、無法提供自動漫游服務等，而且模擬技術的應用使得通信系統的容量非常有限，這些先天的技術缺陷使其無法大規模推廣應用。

第二代移動通信系統是從20世紀90年代初到現在廣泛使用的數字移動通信系統，該系統是以數字技術為基礎，采用數字時分多址（TDMA）技術和碼分多址（CDMA）技術為主體的移動經營網絡。現在世界上主要采用第二代GSM和CDMA這兩種系統，GSM系統具有標準化程度高、接口開放的特點，頻率范圍在900～1800MHz之間;而窄帶CDMA指碼分多址技術，是一種以擴頻通信為基礎的移動通信多址技術，具有容量大、覆蓋好、話音質量好、輻射小等優點。但是由于2G的移動通信標準和模式不統一，使得用戶只能在系統的同一覆蓋范圍內漫游，這是該系統的主要缺點。

第三代移動通信系統是多媒體通信系統，在Internet天線視像、多媒體服務、cdma2000承載服務、IMT-2000商用化等方面做的很好，其中使用的主流技術主要有WCDMA、CDMA2000、和TD-SCDMA技術。WCDMA是一種直擴（mc）模式，利用碼分多址復用方法的寬帶擴頻來構成移動通信空中接口，同時加入GPRS的分組交換實體技術;CDMA2000則源于CDMA（is-95）系統技術，采用多載波方式，可以支持多種業務;而TD-SCDMA是集CDMA、TDMA、FDMA和SDMA于一體的同步碼分多址技術，包括智能天線、聯合檢測、接力切換、下行包交換和軟件無線等技術。

第四代移動通信系統，也就是我們熟悉的4G，提供的服務主要包括寬帶無線固定接入、WLAN、移動寬帶系統和交互式廣播網絡等，該系統還將3G和WLLA集于一體，從而能夠傳輸高質量的視頻圖像和電視圖像。它的網絡結構大致可分為物理網絡層、中間環境層和應用網絡層三層，其中物理網絡層提供訪問和路由功能;中間環境層作為映射、地址轉換、安全管理等的橋梁層;應用網絡層和中間環境層一起為第三方開發新業務提供開放的接口。

第五代移動通信技術目前還處于技術標準的研究階段，沒有被廣泛應用，但是前景十分廣闊。5G有著頻增利用率高、通信系統完善、設計理念先進等特點，具有更高的速率、更寬的帶寬、更高的可靠性和更低的時延。

3 移動通信關鍵技術和應用

移動通信技術具有數據傳輸速率較快，通信方式靈活，網絡智能化程度高，多媒體通信質量高等特點，移動通信關鍵技術也有很多，應用范圍也十分廣泛。

3.1 移動通信關鍵技術應用——MIMO

MIMO是指在發送機和接收機之間采用多個無線收發器來建立多個信道通道，從而能夠在不增加寬帶的情況成倍改善UE的通信質量或提高通信效率的技術[4]，MIMO技術的主要作用有兩個：一是通過為系統提供空間復用增益來提高信道容量;二是提升空間分集增益來防止信道衰落。隨著移動通信技術的不斷進步、技術標準不斷更新發展、用戶需求的不斷增加，4G系統將難以滿足未來移動通信的應用需求，而MIMO數據傳輸速率理論上可以提升到1Gbps，這也為5G技術的開展奠定了堅實的基礎。5G技術大量應用了單位比特消耗MIMO技術，但是在目前的小區蜂窩天線配置模式下，MIMO傳輸系統會出現頻譜和功率提升的問題，為此，通信工作者提出用大規模陳列天線替代蜂窩天線，由此形成大規模的MIMO無線通信環境，從而改善相關問題。

3.2 移動通信關鍵技術應用——多用戶檢測功率控制系統

多用戶檢測技術最早用來進行高斯噪音背景下的最優多用戶檢測，由于該技術運算復雜度高，之前并沒有推廣應用，但隨著移動通信用戶數的不斷增長，該技術才逐漸被重視起來。移動通信技術中的多用戶檢測系統主要由用戶信號之間的擴頻建立的連接來實現檢測功能;而功率控制主要用于控制發送功率，主要是控制上行鏈路信號和下行鏈路信號之間的功率，這樣就能夠平衡基站接收的用戶信號的強度，從而提高通信質量和穩定性[5]。

3.3 移動通信在生活中的作用

無論我們有沒有注意，移動通信已經深入到了我們的生活當中，如果你了解移動通信在生活中到底扮演了什么角色，你就可以感到平日的日子是那么的不平凡。在你起床后，移動通信的作用就會存在你的一天生活中，你可以用手機操作來購物、查詢天氣和道路情況等;在你使用汽車時，全球定位系統（GPS）會實時為你提供各種信息，同時你可以通過E-zpass讓收費站與車輛之間建立起無線傳輸，完成自動繳費;工作時，你的手機可以充當門禁卡功能，它可以將你的工作信息反饋到后臺，比如上班時間等;而在任何時候，只要有信號，你就可以通過手機等終端去聯系你的親朋好友來溝通感情、預約各種活動等。由此可見，移動通信已經影響到了我們生活的方方面面。并且除了在生活中的應用之外，移動通信技術在國防科技、交通領域都有著廣泛的應用，是社會生活中不可缺少的技術。

4 移動通信技術未來發展及展望

當前移動通信技術在未來的發展方向有：交互干擾控制技術、多用戶識別技術和自愈合性網絡技術。隨著移動通信技術應用范圍的不斷擴大，人們對通信的穩定性的要求也在不斷提升，這就需要不斷升級交互干擾技術，使得系統的抗干擾能力能夠滿足要求;許多用戶同時訪問網絡的過程中，就會產生一定的信號延遲問題，所以采用多用戶識別技術十分重要;而為了完善新一代移動通信技術，可以采用自愈合性網絡技術，讓系統可以自行的分析，并且提出解決方案[6]。

隨著技術的進步和完善，移動通信技術數據傳輸速度會不斷上升，新一代移動通信技術的網絡寬帶也可以得到保障，并且系統綜合性和智能化也會更加完善，比如將人工智能技術應用到移動通信系統中來，就可以大大提升系統的智能水平。

5 結語

隨著數據化時代的到來，信息交流日益頻繁，數據傳輸規模不斷擴大，移動通信技術正在發揮著越來越重要的作用。在不久的將來5G便會出臺，作為新一代的知識分子們應當努力學習提高自身科學文化素養，推動科技進步，讓移動通信技術在科技發展中奮勇爭先，更好地服務人民，推動文明的進步。

參考文獻

[1] 解梅.移動通信技術及發展[J].電子科技大學學報，2003，32（2）：111-115.

[2] 江宇.移動通信技術發展的回顧和展望[J].科技資訊，2007（7）：48-49.

[3] 張弢.小議移動通信技術原理與發展[J].企業文化旬刊，2012（11）：183.

[4] 張妙琴.淺談移動通信技術[J].保山學院學報，2001，20（4）：53-56.

[5] 張煒，戎蒙恬.移動通信數據業務的功率控制[J].通信技術，2001（6）：79-81.

[6] 李章明.5G移動通信技術及發展趨勢的分析與探討[J].廣東通信技術，2015，35（4）：44-46.