5G移动通信发展历程与关键技术
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第1章
无线移动通信发展历程

1.1 第一代移动通信概述

20世纪80年代早期,美国和欧洲等国家和地区的科学家纷纷开始研究第一代移动通信(1G)技术,用于提供模拟语音业务。1G采用模拟技术和频分多址(FDMA)技术,其传输带宽不高,所以并不能跨越所属区域通信,并且也存在较大的安全和干扰等问题。

1.1.1 1G的发展

第一代移动通信系统主要用于提供模拟语音业务。美国摩托罗拉公司的工程师马丁·库帕首先将无线电应用于移动电话。1976年,国际无线电大会批准了800MHz/900MHz频段用于移动电话的频率分配方案。在此之后,一直到20世纪80年代中期,许多国家都开始建设基于频分复用技术和模拟调制技术的第一代移动通信系统。说起第一代移动通信系统,就不能不提大名鼎鼎的贝尔实验室。1978年年底,美国贝尔实验室研制成功了全球第一个移动蜂窝电话系统——先进移动电话系统(Advanced Mobile Phone System,AMPS)。5年后,这套系统在芝加哥正式投入商用,并迅速在全美推广,获得了巨大成功。

同一时期,欧洲各国也不甘示弱,纷纷建立自己的第一代移动通信系统。瑞典等北欧4国在1980年成功研制NMT-450移动通信网并投入使用;联邦德国在1984年完成了C网络(C-Netz)的研制;英国则于1985年开发出频段在900MHz的全接入通信系统(Total Access Communications System,TACS)。

在各种1G系统中,美国AMPS制式的移动通信系统在全球的应用最为广泛,它曾经在超过72个国家和地区运营,直到1997年还在一些地方使用。同时,也有近30个国家和地区采用英国TACS制式的1G系统。这两个移动通信系统是世界上最具影响力的1G系统。

中国的第一代模拟移动通信系统于1987年11月18日在广东第六届全运会上开通并正式投入商用,采用的是英国TACS制式。中国电信1987年11月开始运营模拟移动电话业务,2001年12月底中国移动关闭第一代模拟移动通信网,1G系统在中国的应用长达14年,用户数最高曾达到660万人。如今,1G时代那像砖头一样的手持终端——大哥大,已经成为很多人的回忆。

1.1.2 1G的缺点

第一代移动通信系统采用的是模拟技术,且受到当时通信技术的限制,存在很多难以解决的问题。1G系统的先天不足,使得它无法真正大规模普及和应用,价格更是非常昂贵,成为当时的一种奢侈品和财富的象征。这些缺点都随着第二代移动通信系统的到来得到了很大的改善,总结起来1G主要存在如下3个缺点。

1. 通信容量有限

第一代移动通信系统由于其频段资源十分有限,且频谱效率低下,所以导致其通信系统容量难以满足移动通信用户对多业务和高质量服务通信的需求。

2. 易受干扰,安全性差

第一代移动通信系统采用模拟信号进行传输,与数字信号相比,它在信号传输过程中的保密性差且易受环境干扰,这是因为数字信号很容易利用编译码进行加密处理和差错恢复。

3. 不能漫游

各国采用的制式、频段和信道带宽不同,使得1G的技术标准各不相同,即只有“国家标准”,没有“国际标准”,国际漫游成为一个突出问题。也可以说,第一代移动通信系统只是一个区域性的移动通信系统。