一、 移動通信發展史
移動通信技術在四十多年間經歷了從1G到5G的飛速發展。其各個階段的簡介如下：
1.1 1G
盛行年代： 1980年后
代表： 美國的AMPS 英國的TACS
發展：
第一套移動通訊系統在美國芝加哥誕生，采用的是模擬訊號傳輸，模擬式是代表在無線傳輸采用模擬式的FM調制，將介于300Hz到3400Hz的語音轉換到高頻的載波頻率上。
此外，1G只能應用在一般語音傳輸上，且語音品質低、訊號不穩定、涵蓋范圍也不夠全面。1G主要系統為AMPS，另外還有NMT及TACS，該制式在加拿大、南美、澳洲以及亞太地區廣泛采用。國內在80年代初期移動通信產業還屬于一片空白，直到1987年的廣東第六屆全運會上，蜂窩移動通信系統正式啟動。
1.2 2G
盛行年代：1995年后
代表： 美國的CDMA 歐洲的GSM
發展：
2G時代由GSM脫穎而出成為最廣泛使用的移動通信制式，此時新的通訊技術成熟，逐漸揮別1G時代。從1G跨入2G是從模擬調制進入到數字調制，相較而言，2G聲音質量較佳，比1G多了數據傳輸服務，傳輸速度為每秒9.6一14.4Kbit，且第二代移動通信具備高度的保密性，系統的容量增加許多，同時從2G時代開始，手機除了打電話也可以發短信了。
1.3 3G
盛行年代： 2009年后
代表： 美國高通的CDMA2000 日本與歐洲的WCDMA 中國TD-SCDMA
發展：
目前世界上的3G三大標準為CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA，其中WCDMA是國際使用范圍最廣的3G網絡制式，滿足業務豐富、價格低廉、全球漫游、高頻譜利用率4個基本要求。
而中國自主研發的第三代移動通信標準TD-SCDMA，相較其他2個標準起步較晚，但是國內電信史上重要的里程碑。
1.4 4G
盛行年代： 2013年后
代表： TD-LTE（中國自主研發） FDD-LTE（國際上主流）
發展：
4G技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，其中FDD-LTE國際上采用較多，從技術標準來看，靜態傳輸速率達到1Gbps，用戶在高速移動狀態下可以達到100Mbps，就可做為4G技術之一其傳輸的速率更快，能使手機實現的功能變的更豐富。
中國移動4G采用了國內自主研發的TD-LTE網絡制式，2016年6月，基站超過132萬個，覆蓋人口超過12億，與126個國家和地區開通了4G漫游服務，客戶近4.3億，已是全球規模最大的4G網絡系統。
1.5 5G
盛行年代：預計2020年后
代表：
發展：
2017年12月21日，在國際電信標準組織3GPP RAN第78次全體會議上，5G NR首發版本正式凍結并發布。
2018年2月27日，華為在MWC2018大展上發布了首款3GPP標準5G商用芯片巴龍5G01和5G商用終端，支持全球主流5G頻段，包括Sub6GHz(低頻)、mmWave(高頻)，理論上可實現最高2.3Gbps的數據下載速率。
2018年6月13日，3GPP 5G NR標準 SA（Standalone，獨立組網）方案在3GPP第80次TSG RAN全會正式完成并發布，這標志著首個真正完整意義的國際5G標準正式出爐。
2018年12月10日，工信部正式對外公布，已向中國電信、中國移動、中國聯通發放了5G系統中低頻段試驗頻率使用許可。這意味著各基礎電信運營企業開展5G系統試驗所必須使用的頻率資源得到保障，向產業界發出了明確信號，進一步推動我國5G產業鏈的成熟與發展。
2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G商用牌照，中國正式進入5G商用元年。

二、 四種不同技術的概念及原理
2.1 GSM
全球移動通信系統(Global System for Mobile Communications) ，縮寫為GSM，由歐洲電信標準組織ETSI制訂的一個數字移動通信標準。它的空中接口采用時分多址技術。在2G系統中得到了最廣泛的應用。
GSM網絡是一個蜂窩網絡，運行在多個不同的無線電頻率上。GSM系統自身是由若干個子系統組成的。子系統主要分為移動臺（MS）、基站子系統（BSS）、網絡子系統（NSS）以及操作支持子系統（OSS）。
其中移動臺（MS）是用戶使用的能夠接入GSM網絡的設備，也是用戶能夠直接接觸的整個GSM系統中的唯一設備。
基站子系統（BSS）通過無線接口直接與移動臺相接，負責無線發送接收和無線資源管理。它還包括了基站收發信臺（BTS），負責BSC與無線信道之間的轉換，以及基站控制器（BSC），它承擔了無線資源和無線參數的管理。
網路子系統（NSS）主要對GSM移動用戶之間通信和GSM移動用戶與其它通信網用戶之間通信起著管理作用。它包括了移動業務交換中心（MSC）、訪問用戶位置寄存器（VLR）、歸屬用戶位置寄存器（HLR）、鑒權中心（AUC）以及移動設備識別寄存器（EIR）五個部分。
操作支持子系統（OSS）主要負責移動用戶的管理、移動設備管理以及網路操作和維護的工作。

2.2 CDMA
CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple Access)，它是在數字技術的分支–擴頻通信技術上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術。CDMA技術的原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調制并發送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現信息通信。CDMA是指一種擴頻多址數字式通信技術，通過獨特的代碼序列建立信道，可用于二代和三代無線通信中的任何一種協議。CDMA是一種多路方式，多路信號只占用一條信道，極大提高帶寬使用率，應用于800MHz和1.9GHz的特高頻(UHF)移動電話系統。

CDMA和GSM都是2G通信的主流制式，從技術上來說，它們之間的區別就在于無線發送接收的制式不同，調制解調的方法不同。
2.3 WCDMA
寬帶碼分多址（Wideband Code Division Multiple Access）是一種3G蜂窩網絡，使用的部分協議與2G GSM標準一致。具體一點來說，W-CDMA是一種利用碼分多址復用方法的寬帶擴頻3G移動通信空中接口。WCDMA(寬帶碼分多址)是一個ITU(國際電信聯盟)標準，它是從碼分多址(CDMA)演變來的，采用直接序列擴頻碼分多址(DS-CDMA)、頻分雙工(FDD)方式，碼片速率為3.84Mcps，載波帶寬為5MHz.基于Release 99/ Release 4版本，可在5MHz的帶寬內，提供最高384kbps的用戶數據傳輸速率。WCDMA能夠支持移動/手提設備之間的語音、圖象、數據以及視頻通信，速率可達2Mb/s(室內靜止)或者384Kb/s(戶外移動)。輸入信號先被數字化，然后在一個較寬的頻譜范圍內以編碼的擴頻模式進行傳輸。窄帶CDMA使用的是200KHz寬度的載頻，而WCDMA使用的則是一個5MHz寬度的載頻。

2.4 LTE
LTE（Long Term Evolution，長期演進)是由3GPP組織制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動通信系統）技術標準的長期演進。LTE系統引入了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用）和MIMO（Multi-Input & Multi-Output，多輸入多輸出）等關鍵技術，顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率（20M帶寬2X2MIMO在64QAM情況下，理論下行最大傳輸速率為201Mbps，除去信令開銷后大概為150Mbps，但根據實際組網以及終端能力限制，一般認為下行峰值速率為100Mbps，上行為50Mbps）。LTE技術主要存在TDD和FDD兩種主流模式，兩種模式各具特色。其中，FDD-LTE在國際中應用廣泛，而TD-LTE在我國較為常見。頻分雙工(FDD)在頻域內兩個對稱頻率的兩端，分別進行發送和接收。所以其在時間上是連續的，但在工作時必須采用成對的頻率，在非對稱業務中會造成頻譜的利用率不足的情況。時分雙工（TDD）在時域上利用不同的時隙來分離接收和發送信道。所以其單方向發送或接收的資源在時間上是不連續的，但并不會像FDD一樣造成頻譜利用率不足的情況。

三、 多址技術的分類及比較
3.1 頻分多址
頻分多址(FDMA)是把通信系統的總頻段劃分成若干個等間隔的頻道（或稱信道）分配給不同的用戶使用。這些頻道互不交疊，其寬度應能傳輸一路數字話音信息，而在相鄰頻道之間無明顯的串擾。頻分多址的頻道被劃分成高低兩個頻段，在高低兩個頻段之間留有一段保護頻帶，其作用是防止同一部電臺的發射機對接收機產生干擾。如果基站的發射在高頻段的某一頻道中工作時，其接收機必須在低頻段的某一頻道中工作；與此對應，移動臺的接收機要在高頻段相應的頻道中接收來自基站的信號，而其發射機要在低頻段相應的頻道中發射送往基站的信號。這種通信系統的基站必須同時發射和接收多個不同頻率的信號；任意兩個移動用戶之間進行通信都必須經過基站的中轉，因而必須同時占用４個頻道才能實現雙工通信。不過，移動臺在通信時所占用的頻道并不是固定指配的，它通常是在通信建立階段由系統控制中心臨時分配的，通信結束后，移動臺將退出它占用的頻道，這些頻道又可以重新給別的用戶使用。
在數字蜂窩通信系統中，采用FDMA制式的優點是技術比較成熟和易于與現有模擬系統兼容，缺點是系統中同時存在多個頻率的信號容易形成互調干擾，尤其是在基站集中發送多個頻率的信號時，這種互調干擾更容易產生。
3.2 時分多址
時分多址(TDMA)是把時間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時隙（無論幀或時隙都是互不重疊的），然后根據一定的時隙分配原則，使各個移動臺在每幀內只能按指定的時隙向基站發送信號，在滿足定時和同步的條件下，基站可以分別在各時隙中接收到各移動臺的信號而不混擾。同時，基站發向多個移動臺的信號都按順序安排在預定的時隙中傳輸，各移動臺只要在指定的時隙內接收，就能在合路的信號中把發給它的信號區分出來。TDMA通信系統的信號傳輸分正向和反向傳輸，其中基站向移動臺傳輸，常稱正向傳輸或下行傳輸，移動臺向基站傳輸，常稱反向傳輸或上行傳輸。
3.3 碼分多址
碼分多址(CDMA)通信系統中，不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區分，而是用各自不同的編碼序列來區分，或者說，靠信號的不同波形來區分。如果從頻域或時域來觀察，多個CDMA信號是互相重疊的。接收機用相關器可以在多個CDMA信號中選出其中使用預定碼型的信號。其它使用不同碼型的信號因為和接收機本地產生的碼型不同而不能被解調。它們的存在類似于在信道中引入了噪聲和干擾，通常稱之為多址干擾。
在CMDA蜂窩通信系統中，用戶之間的信息傳輸是由基站進行轉發和控制的。為了實現雙工通信，正向傳輸和反向傳輸各使用一個頻率，即通常所謂的頻分雙工。無論正向傳輸或反向傳輸，除去傳輸業務信息外，還必須傳送相應的控制信息。為了傳送不同的信息，需要設置相應的信道。但是，CDMA通信系統既不分頻道又不分時隙，無論傳送何種信息的信道都靠采用不同的碼型來區分。 類似的信道屬于邏輯信道，這些邏輯信道無論從頻域或者時域來看都是相互重疊的，或者說它們均占用相同的頻段和時間。
碼分多址蜂窩通信系統有如下特點：
1.CDMA蜂窩移動通信系統與FDMA模擬蜂窩通信系統或TDMA數字蜂窩通信系統相比具有更大的通信量。
2.CDMA蜂窩通信系統的全部用戶共享無線信道，用戶信號的區分只是所用碼型的不同。因此,CDMA蜂窩通信系統具有軟容量，或者說軟過載特性。
3.CDMA蜂窩通信系統具有軟切換能力。
4.CDMA蜂窩通信系統可以充分利用人類對話的不連續特性，實現話音激活技術以提高系統的通信容量。
5.CDMA蜂窩通信系統以擴頻技術為基礎，因而它有抗干擾、抗多徑衰落和具有保密性等優點 。

四、 各網絡的速率、語音和數據業務的差異

總結

以上是生活随笔為你收集整理的移动通信发展史及原理学习的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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