時間：2023-03-20 16:22:17
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第二代移動通信技術多以CDMA和GSM兩種制式為代表，在我國主要以GSM制式為主。2G的傳輸速率每秒可達到9.6kB～28.8kB，與第一代移動通信相比，第二代移動通信系統保密性強，頻譜使用率高。此外，還能夠提供更多的業務，還能夠實現異地漫游。但由于國際制式的不完全統一，2G所具有的異地漫游，只能局限于統一制式的活動區域內。盡管第二代移動通信的傳輸帶寬得到了增加，但是對于多媒體業務等高速率業務的實現，第二代移動通信的數據應用仍存在一定的局限性。
當前移動通信技術的發展現狀
（一）第三代移動通信技術
第三代移動通信技術，簡稱3G，最主要的特點是以智能信號處理技術為功能模板，能夠提供各種寬帶信息業務，如電視圖像、慢速圖像及高速數據，兼具多媒體數據通信、高質量話音的支持功能，其傳輸速率每秒可達到384kB，在某些局域網內速度可達2M。同時在多種用戶環境下均可適用，如室內、室外、快速移動和衛星環境等，可與多種移動通信系統相互融合，如衛星移動通信、無繩電話等。第三代移動通信系統共有CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA三大通信標準，其中中國電信以CDMA2000為主，中國聯通以WCDMA為主，中國移動以TD-SCDMA為主。由于存在制式相互兼容的問題，目前尚未真正實現全球通信。盡管3G頻譜得到了顯著的增大，但是其頻譜利用率仍相對較低，無法對寶貴的頻譜資源進行充分地開發利用。另外，3G單載波最大僅支持2Mbps的業務，其支持的速率仍有待提高，因此，第三代移動通信技術仍無法滿足移動通信發展的需要，尋求一種新的適應移動通信需求的技術成為必要。
3G目前應用現狀主要體現在：手機多媒體業務。用戶可以在任何時間任何地點地觀看自己喜愛的電視節目，球隊比賽以及下載精華短片加以欣賞，同時可以自由進行歌曲點播；可視電話。真正地做到了聲影并茂，用戶在接聽電話的同時不僅能夠聽到對方的聲音，更能看到對方的場景；定位服務。具有GPS定位服務功能，能夠為用戶提供大量的周邊環境的地圖信息、食宿信息及交通信息等。
（二）第四代移動通信技術
第四代移動通信系統，簡稱為4G。4G有兩個主要目的：一是達到無線通信全球覆蓋的目的；二是達到高質量的無線業務的目的。目前正在不斷開發探索中的第四代移動通信技術，具有以下基本特征：
第一，通信速度更快。第四代移動通信技術的無線傳輸速率每秒可達10M～20M，最高速度可達100M。
第二，網絡頻譜更大。要使4G通信的傳輸速率達到100Mbps，通信運營商必須在3G的基礎上對其進行大量的改造才能實現其目標。據專家估計，一個4G信道占有的頻譜大約為100MHz，這相當于WCDMA3G網絡的20倍。
第三，智能性更高。第四代移動通信的終端設備設計和操作均具有很高的智能化，而且4G手機能夠將一些難以想象的功能加以實現。
第四，兼容性更高。要想讓人們盡快地接受4G通信，必須確保更多的通信用戶在投資最少的情況下能夠由3G通信過渡到4G通信。因此，從這個意義上講，第四代移動通信技術必須具有3G通信平穩過渡到4G通信、全球無覆蓋漫游、多種網絡互聯、終端多元化、接口開放等多種特點。
現代移動通信技術的發展趨勢
（一）自適應可變速率調制技術
自適應編碼調制技術能夠在確保傳輸質量的基礎上，根據傳播條件的不同有效地調整傳輸速率，并能夠將所用頻譜的效率發揮到最佳?？勺兯俾收{制技術主要有兩種：一是可變速率正交振幅調制，簡稱VRQAM。它主要是一種振幅和相位相互聯合而成的鍵控技術。電平數越少，每碼元攜帶的信息比特數便越少，反之電平數越多，其每碼元攜帶的信息比特數便越多。二是可變擴頻增益碼分多址，簡稱VSGCDMA。它主要通過改變發射功率與擴頻增益來傳輸不同的業務速率。在將高速業務加以傳輸的過程中必須在保證傳輸質量的前提下，才能降低擴頻增益，此時可適當地將發射功率加以提高；而在將低速業務加以傳輸時必須在保證傳輸質量的前提下，將擴頻增益適當的增大，同時相應的降低發射功率，以免出現多址干擾。
（二）高速下行分組接入技術
高速下行分組接入技術主要由MIMO、H-ARQ技術組成，能夠將下行速率提高到8Mbps-20Mbps，其中MIMO技術不僅能使移動通信系統的容量得以擴充，而且能夠將數據傳輸速率提高到14.4Mbps-21.6Mbps，但是MIMO技術會增加移動臺和基站的復雜程度。據研究，配有4付天線的移動臺的復雜度相當于單個天線的2倍，因此為了使MIMO的信道空間得到充分地利用，作為空時處理方案的BLAST技術便應運而生。BLAST技術主要通過多徑提供的空間并行性將比特率大幅度的提高。但是BLAST系統通常僅在信道極窄的情況下才能適用，但是若接收端采用MIMO-DFE技術，則在頻率選擇性信道等更一般的情況下也可以采用BLAST技術。
（三）智能天線陣列技術
智能天線主要由多組獨立完整的天線組成的天線陣列系統，能夠將收發信機的多個輸入與多個輸出巧妙地結合起來，并提供一個綜合的時空信號。與單個天線相比，智能天線能夠對波束的方向進行動態的調整，從而能夠跟蹤信號變化，以減小旁瓣干擾，使每個用戶能夠得到最大的主瓣。這樣既能夠使系統容量得以增加，SINR得到有效的改善，又能夠使小區的最大覆蓋范圍得到擴充，移動臺的發射功率得到降低。
（四）軟件無線電技術
軟件無線電是指研制出一個完全可編程的硬件平臺和軟件編程程序，將所有的應用通過這一平臺中的軟件編程程序得以實現。也就是說，即使是不同系統的基站和移動終端也能夠通過相同硬件平臺上的不同軟件而得以實現。軟件無線電技術能夠有效地促進各種移動臺及各移動通信設備之間的無縫集成，同時能夠使移動通信系統的建設成本大大降低。同時將使移動通信的網絡結構有所改變，并加速無線網與有線網的相互融合，實現多種網絡互聯，增強網絡的靈活性。
（五）IP技術
未來的移動通信網絡將會有一個十分完整的IP系統，不僅能夠使核心網得以IP化，更能使無線接入部分得以IP化。核心網的IP化主要考慮的是原有核心網的改動程度、改動后和兼容性及改動成本。而無線接入部分的IP化能夠確保IP技術的協調性，促進基于IP包的統計復用技術的實現，同時能夠大大降低傳輸成本，使全帶寬利用度得以實現，真正促進語音和業務數據融合的實現。
1.1系統的結構
基于SMS的移動通信網絡自動監控系統所采取的是分布式體系結構，該結構主要由三部分組成，即終端監測儀、監控中心和移動短信息服務中心。其中，終端監測儀的功能主要是對系統中的特定內容進行監測，并在此基礎上將監測到的數據以短信息的方式發送到監控中心。監控中心的功能主要是通過短信的方式，與各個終端實現信息數據的傳輸與共享，并以此為依據，對終端監測儀的工作參數進行科學設置。同時，監控中心還可以為移動通信用戶提供查詢和報表功能。而移動短信息服務中心的功能則主要是完成系統中終端監測儀和監控中心的短消息互發。
1.2系統的功能
如果想要將自動監控系統的各項功能順利實現，對于終端監測儀的設置，除了要確保其滿足系統的運行需求之外，還應該設置一套與之配套的軟件系統。就目前終端監測儀的功能來看，應該滿足以下幾個方面：①通信質量參數的采集，這是終端監測儀的一項基礎功能，通過對不同位置通信質量參數的有效采集，可以對通信整體質量有一個初步的了解，并針對不足之處，采取合理的優化措施。②通信質量參數的報送，系統在完成通信質量參數的采集之后，需要將采集的數據傳輸到控制中心，該環節是系統運行中的一個關鍵環節，為了能夠確保傳輸質量，根據系統的特點，選擇合理的報送方式是不容忽視的。目前，比較常用的報送方式有三種，即自報式、應答式和自報/應答兼容式。監控中心也是自動監控系統的一個重要組成部分，監控中心的功能主要包括以下幾個方面：①對終端監測儀的參數進行修改；②打開和關閉選定終端監測儀自動發送采集數據功能；③通話質量等級測試；④撥打掉話頻率測試；⑤修改自動監測儀上傳采樣數據的控制中心號碼。
2終端監測儀的設計
2.1終端監測儀的硬件組成
就目前終端監測儀的硬件組成來看，主要包括了51系列單片機和GSM模塊等。其中，為了進一步滿足系統需求，GSM模塊往往采用標準的移動通信模塊，最常見的就是SiemensMC35，該模塊可以提供標準的AT指令，在指令的控制下，可以一次完成6組數據的采集。也就是說，可以一次采集六個不同基站的工作參數。在系統運行過程中，單片機通過串口向GSM模塊發送AT指令來控制模塊的工作方式以及讀取采集的網絡參數，然后按照設計的協議將數據打成格式化的數據包再交給GSM模塊，發送數據每個GSM模塊中有一張SIM卡，監控中心通過每個監測儀的SIM卡號對它們進行分類管理和控制。
2.2終端監測儀的軟件設計
給出的是終端監測儀的軟件流程示意圖，從圖中我們能夠看出，該軟件流程大致可以分為前臺和后臺兩個部分，其中，中斷服務子程序這部分可以視為前臺行為，利用函數完成相關操作這部分則可以視為后臺行為。結合系統運行的特點和需求，終端監測儀的軟件設計需要具備以下幾個方面的功能：①自動發送通信質量參數和實時報警；②終端監測儀工作參數的設置和修改；③解決監控中心收到的通信質量參數延時問題；④防掉電功能。只有具備了上述功能，才能夠進一步滿足自動監控系統的運行需求。
3SMS和通信協議的設計
3.1移動短消息服務
移動短消息服務是GSM的一項重要業務，通過GSM所提供的網絡平臺，可以向監控中心傳輸固定長度的數據信息。與傳真業務相同，都是GSM數字蜂窩移動通信網絡提供的主要電信業務。就目前該服務所涉及的業務類型來看，大致可以分為兩種類型，一種是點到點短消息業務，另一種是小區廣播短消息業務。
3.2SMS的特性與優點
之所以采用SMS為基礎來對移動通信網絡自動監控系統進行構建，主要是因為SMS具有諸多優點，這些優點主要體現在以下幾個方面：①存儲和轉發功能，在進行短信息發送的時候，信息的渠道并不是由發送者直接到接收者，而是發送者———短信中心———接收者。②傳達確認，當短信息成功傳達至接收人之后，發送者會收到確認信息；③主叫號碼自動顯示，SMS中自動包含發送者的電話號碼，接受者容易知道發送者并回復。
3.3通信協議的設計
通信協議的設計主要包括兩個方面的內容，即通信協議的數據格式和協議的算法。在自動控制監控系統運行過程中，不同環節對于數據格式也有不同的要求，因此，設計人員應該結合系統的特點，設計一套完整的通信協議，以此來滿足系統中數據的交互。采用移動短信的方式進行數據交換可以實現監測儀的任意布置投資成本小，運行維護費用低。
4結語
移動通信，被譽為新電信時代的“發動機”，幾乎成了世紀之交通信業發展的最強音。然而，新世紀的鐘聲敲響不到一年，移動通信的發展就似乎已進入了山重水復的境地：原本被一致看好的3G開始嘗到了“眾口鑠金”的滋味，不起眼的“過渡代”——GPRS及cdma20001x悄然凸現，一直被認為是淘汰之列的2G網絡依舊頻頻拿下大單……為什么會出現這一局面呢？日前，業內相關權威專家對此發表了看法。
移動通信面臨諸多挑戰
截止到2000年底，全球移動通信用戶數已達7．34億，普及率為14．7％。預計2001年全球移動通信用戶數將突破10億大關。與之相對應的固定電話的用戶數到2001年7月已達到10億。在今明兩年內，全世界的移動電話用戶數將超過固定電話用戶數，成為普及率最高的通信手段。移動通信在迅猛發展的同時，也面臨著許多挑戰。
我國移動通信領域內著名專家、信息產業部電信傳輸研究所副所長曹淑敏認為，目前全球移動通信的發展有以下幾個特點：移動通信得到了空前的發展，在許多發達國家，移動電話的普及率已經超過50％，最高的已經接近90％，用戶趨于飽和，急需新業務來刺激發展；而與之對應的發展中國家，則普及率較低（如中國僅為10％），發展潛力大；在用戶數量增加的同時，平均每個用戶的話費卻在下降；目前話音業務仍是主導業務，短消息業務增長迅速，WAP發展不理想；雖然普遍看好移動互聯網業務的發展，但目前在世界范圍內仍沒有找到所謂的“殺手級”運營模式；處在2G／2．5G技術向3G演進和過渡的時期，新技術的優勢和風險同在；由于2G／2．5G規模大、技術成熟，所以向3G的過渡必然比第一代向第二代過渡緩慢，2G／2．5G和3G共存的局面將會持續較長時間；3G標準一直處在完善和更新階段，近期才形成較為穩定的版本；在一些國家高昂的頻譜費用和一些不切實際的管制政策，影響了3G正常的發展。
曹淑敏認為，以上這些特點，在近期內會對全球移動通信技術的更新和整個業務的增長帶來一些不利的因素，但發展中國家的崛起、歐洲正在進行的行業調整（如運營商合建3G網絡基礎設施，分擔風險）以及全球范圍內對移動通信業務與應用的研究和努力，都將緩解和改善這一不利局面。
同時，與世界經濟下滑和發展放緩的趨勢相反，我國的經濟仍表現出持續增長的發展勢頭，移動通信仍然保持持續高速增長的態勢，今年上半年的增長超過去年同期的增長水平。截止到2001年10月，我國的移動通信用戶數已經達到1．3億，超過美國，成為世界第一大移動通信網絡。與發達國家的話音業務趨于飽和相比，我國移動通信僅就話音業務的市場空間而言，仍然十分巨大
標準版本多、更新快是3G延遲的重要原因
現在業界普遍認為，3G的向后延遲已成定局。歐洲市場UMTS商用時間表向后推遲半年到一年，而有專家稱中國的3G商用則要等到2004年之后。之所以會有這種現象，除了整個宏觀環境出現不景氣以外，從技術來看也有其原因，其中主要是由于3G的標準版本多、更新快，弄得廠商無所適從。
摩托羅拉亞太區電信運營方案策略技術市場部總經理莊靖說，在UMTS規范中，WCDMA標準不斷有新的版本出現，變化多而快，這使其顯得穩定性不足。在這種情況下，制造商就較難選定其中的一種版本來生產設備和終端設備。例如，在2001年3月的R99版本中尚有五百多個更改要求尚待解決，估計到明年中后期R99將可進入成熟穩定的商用。與此形成對比的是，在cdma2000方面從1x走向1xEV－DV的演進則相對較為平滑。cdma20001x在向前延伸的過程中，無線子系統只要在軟硬件方面作部分的變動，相對來說要平穩一些。
曹淑敏副所長也認為，3G標準版本的更新是困擾運營商和廠家的一大難題，也是影響3G商用化進程的一個重要的、根本性的問題之一。雖然業界普遍認為R99是一個成熟、穩定、將被大規模商用的版本，但對采用R99哪個月的版本仍沒有統一的說法，并對2001年3月或6月版本以及在3月基礎上增加部分6月的更改比較看好?？墒?月底剛剛在北京召開的3GPP會議通過了R99最新版本（2001年9月版本），與6月版本相比，又通過了266個新的更改。令人欣喜的是，此次會議特別強調不應對R99版本的實質內容再進行修改，否則將嚴重影響3G產品的商用化時間。
以應用內容為主導的移動數據業務升溫
移動通信的發展面臨諸多挑戰，而3G的延遲又成為定局，在這種情況下，當前移動領域內的熱點在哪里？
摩托羅拉全球電信運營方案部中國區市場與工程總經理吳達光認為，當前移動領域內的熱點在于2．5G／2．75G，而由當前的2G開始的移動互聯演進應首先啟動移動數據業務。具體來說，國內的移動運營商中國移動、中國聯通在保持用戶數持續增長的同時，卻面臨著APRU值（每用戶平均每月話費）不斷降低的壓力，而目前收入的主要來源話音業務的潛力已經被挖掘得差不多了，同時移動寬帶技術如GPRS、cdma20001x日趨成熟，這樣一來，用移動數據業務來提高APRU值就成為每個移動運營商關注的焦點。
如何啟動移動數據業務呢？吳達光認為，首先，要開發出能夠吸引用戶的應用和內容，讓移動通信用戶能簡便、快捷地享受到移動互聯的魅力。其次，在于設計出利益均沾的移動互聯的盈利模式，如日本NTTDoCoMo的i－mode計劃吸引了大約五萬個內容開發商，在其中讓大量的內容提供商能夠有利可圖，這樣才能激發他們進一步參與的積極性，進而拉動產業鏈的良性循環。這方面，國內已經起步，如中國移動的“移動夢網”計劃和中國聯通的“聯通在信”。第三，從承載網絡的實現能力方面，也要不斷加以完善。也就是說，要將目前如GPRS、cdma20001x這樣的基礎平臺技術不斷加以升級提高。如摩托羅拉近期將推出GPRS的CS－3和CS－4編碼方式，通過軟件升級，在支持1＋4信道模式的手機上可將目前GPRS網絡中20kbit／s～30kbit／s的速率提高到70kbit／s左右，基本能滿足寬帶上網管道速率的要求。?
大力優化2G網絡已成為刻不容緩的日常工作
在大家討論3G、關注2．5G的同時，我們所使用的2G網絡還在不斷飛速發展，給移動運營商帶來最大的業務收入，也給移動設備制造商帶來了最大的利潤。愛立信、諾基亞、摩托羅拉、阿爾卡特等多家廠家都承認，現在2G網絡設備還是其業務的大部分。而現實的2G網絡由于規模龐大、頻率資源緊張，很多問題已經到了刻不容緩需要解決的地步，其中重要的一條就是近年來不斷被專家們掛在嘴邊的網絡優化。
1.1系統模型
根據礦井通信實際需要，可得出基于Turbo碼的礦井通信系統框圖(圖2)。在圖2中，將信源產生的信息序列送入Turbo碼編碼器進行相應的編碼，編碼后的序列通過調制器的調制，經礦井衰落信道送入解調器，將得到的解調信號通過Turbo碼譯碼器進行譯碼處理，再由接收端進行接收，最后通過計算得到誤碼率。本文采用Matlab7.0中Simulink模塊搭建了礦井通信系統Turbo碼仿真模型(圖3)。系統模塊主要由伯努利二進制隨機發生器(BernoulliBinaryGenerator)、Turbo碼編碼器(TurboEncoder)、DQPSK調制器、礦井衰落信道(MineFa-dingChannel)、Turbo碼譯碼器(TurboDecoder)、DQPSK解調器和譯碼誤比特率計算模塊(MultipleIterationErrorRateCalculation)組成。其中，調制/解調均采用正交相移鍵控π/4-DQPSK方式，該方式是利用DQPSK模塊將相位旋轉π/4得到，得到的信號再由誤比特率計算模塊進行計算，通過模塊Dis-play顯示結果，并將結果用表示所需儲存數據量的模塊s13寫入到工作空間。Turbo碼編碼器模塊是系統模型中的一個重要部分，根據Turbo碼的編碼原理，采用Simulink構建Turbo碼編碼器的內部框圖(圖4)。由圖4可以看出，仿真模型的結構是根據Turbo碼的編碼結構圖設計的。其中由InsertZero模塊和Sum模塊構成復接器，由Puncture模塊構成刪余陣，通過InsertZero模塊來控制插入的碼元0數目，Puncture模塊來實現刪除碼元的數目和位置，這樣就得到不用碼率的Turbo碼。系統模型中最重要的部分是Turbo碼譯碼器模塊，根據Turbo碼譯碼原理構建Turbo碼譯碼器內部框圖(圖5)。由解調器解調后的信息由Inl模塊輸入，分量譯碼器由APPDecoder模塊實現，其中L(c)對應系統信息，L(u)對應的是先驗信息。其解交織通過隨機解交織模塊(RandomDeinterleaver)實現，經過多次迭代，將得到的似然比進行相應的判決，從而得到最佳估值序列，再通過Out1模塊輸出。在系統中，利用InsertZero模塊實現歸零操作;利用Puncture模塊對序列進行刪余;利用Zero-OrderHold模塊對迭代次數進行控制;利用隨機交織模塊(RandomInterleaver)完成交織過程;選用DiscretePulseGenerator模塊、IntegerDelay模塊和Product模塊實現將系統信息初始化為0;利用HardDecision模塊來完成對L(u)的硬判決。其中用s9-s12分別表示所需儲存數據量并寫入工作空間。
1.2仿真結果及分析
本文主要以誤比特率(BER)評價一個通信系統設計的好壞，進而考查Turbo碼的糾錯性能。仿真參數:采用SISO譯碼器，譯碼算法是LOG-MAP算法，幀長為4000bit，采用改進的S隨機交織器，π/4-DQPSK調制方式，移動速度為40km/h，載頻為2GHz，Nakagami衰落信道，采用頻率為10MHz，分別對系統在未編碼狀態和編碼狀態下的性能進行仿真，其中編碼狀態又分為采用卷積碼狀態以及采用不用碼率的Turbo碼狀態，仿真結果如圖6所示。由仿真結果可以看出，對于構建的礦井移動通信系統，在編碼狀態的系統性能要優于未編碼狀態，驗證了該仿真系統與理論結果的吻合性;而又因采用不同種類的編碼其性能也不盡相同，又可直觀地說明在礦井移動通信中使用Turbo碼編碼方案的優勢所在［1-4］。
2礦井移動通信系統中Turbo碼性能分析
2.1編碼長度對Turbo碼性能的影響
首先給出不同編碼長度對Turbo碼性能的影響。仿真參數:信道采用已經構建好的Nakagami多徑衰落信道，調制采用π/4-DQPSK方式，解碼采用LOG-MAP算法，迭代次數為8次，所用子編碼器為(1，7/5)的遞歸系統卷積碼，碼率為1/2，幀長為512bit，采用的編碼約束度K分別為3、4、5、6。其仿真結果如圖7所示。從圖7的仿真結果可以看出，增加編碼約束度K可以改善Turbo碼的誤比特性能。當BER＞10－3時，K的改變不會引起BER的曲線有明顯的變化;然而當BER＜10－3時，增加K會降低Turbo碼的誤比特率，其性能會得到提高。當交織器長度和碼率一定情況下，K越大，則Turbo碼的性能越好［5-7］。
2.2迭代次數對Turbo碼性能的影響
以下針對不同迭代次數對Turbo碼性能的影響進行仿真。仿真參數:信道采用Nakagami多徑衰落信道，調制采用π/4-DQPSK方式，解碼采用LOG-MAP算法，所用的子編碼器為(1，7/5)的遞歸系統卷積碼，碼率為1/2，編碼約束度K=3，幀長FS=256，迭代次數Iter分別為1，5，8。其仿真結果如圖8所示。由圖8仿真結果可知，在衰落信道條件下，增加迭代次數也會改善Turbo碼的誤比特性能。當Eb/No=2時，LOG-MAP算法迭代1次，BER=1.1899×10－1;迭代5次，BER=8.6895×10－2;迭代8次，BER=5.3112×10－2。因此，進行足夠次數的迭代，可以獲得較好的糾錯性能。但當經過一定數值的迭代后譯碼性能趨于穩定，再增加新的迭代，不但不能提高Turbo碼的譯碼性能，反而會帶來一定的編碼增益。因此，在對Turbo碼進行設計時，要根據實際譯碼情況及時停止迭代，這樣可以在不影響誤比特率性能或對誤比特率性能影響很小的情況下，有效降低迭代譯碼過程中的計算量。
2.3碼率對Turbo碼性能的影響
在對Turbo碼進行編碼時，為了得到高的傳輸速率，通常會在編碼器之后進行刪除操作。以下為仿真不同速率對Turbo碼性能的影響。仿真參數:仿真信道為Nakagami多徑衰落信道，調制方式采用π/4-DQPSK，解碼采用LOG-MAP算法，迭代次數為5次，所用的子編碼器為(1，7/5)的遞歸系統卷積碼，編碼約束度K=3，幀長FS=256，碼率R分別為1/2，1/3。仿真結果如圖9所示。從圖9可以看出，碼率R=1/2的Turbo碼性能在Turbo碼編碼長度相同情況下時，與碼率R=1/3的Turbo碼性能相比要差。例如對于(1，7/5)的卷積碼，約束度K=4，當信道的信噪比Eb/No=4、碼率R=1/2時，BER為2.155×10－2，而碼率R=1/3時，BER降低到1.3481×10－3。因此，在衰落信道條件下，降低碼率可以提高Turbo碼的性能，降低誤比特率，但同時也使得碼元的傳輸效率降低。綜上所述，在對碼率進行選擇時，要綜合考慮傳輸效率和傳輸質量2個方面。
2.4幀長對Turbo碼性能的影響
對不同幀長對Turbo碼性能的影響進行仿真。仿真參數:仿真信道為Nakagami多徑衰落信道，調制方式采用π/4-DQPSK，解碼采用LOG-MAP算法，迭代次數為5次，所用的子編碼器為(1，7/5)的遞歸系統卷積碼，碼率為1/2，編碼約束度K=3，幀長FS分別為64，256，1024bit。仿真結果如圖10所示。從圖10中的仿真結果看出，在衰落信道條件下，增加交織器的長度即幀長FS，可以提高Turbo碼的性能。例如在Eb/No=3時，幀長256bit的Turbo碼在Nakagami多徑衰落信道中傳輸的誤比特率BER=1.5350×10－2，而當幀長為1024bit時，誤比特率BER可以達到6.3480×10－3的水平。
2.5移動臺速度對Turbo碼性能的影響
針對不同速度下Turbo性能進行仿真。仿真參數:仿真信道為Nakagami多徑衰落信道，調制方式采用的是π/4-DQPSK，解碼采用的是LOG-MAP算法，迭代次數為5次，所用的子編碼器為(1，7/5)的遞歸系統卷積碼，碼率為1/2，編碼約束度K=3，幀長FS=1024bit，載頻為2GHz。在礦井中由于移動臺不同，所以速度不等，但速度都不高。本節主要針對6，8，30，40km/h情況下的Turbo碼性能進行仿真，仿真結果如圖11所示。從圖11仿真結果看出，除了采用糾錯編碼技術外，沒有采取任何抗衰落技術的情況下，隨著移動臺速度的提高，Turbo碼的誤比特率曲線明顯升高，從而導致性能的降低。由此可見，在衰落信道中必須要采取相應的抗衰落技術才能確保通信的質量，因此在后續的研究中，還需要考慮對衰落信道采用抗衰落技術。
3結語
移動通信,被譽為新電信時代的“發動機”,幾乎成了世紀之交通信業發展的最強音。然而,新世紀的鐘聲敲響不到一年,移動通信的發展就似乎已進入了山重水復的境地:原本被一致看好的3G開始嘗到了“眾口鑠金”的滋味,不起眼的“過渡代”——GPRS及cdma20001x悄然凸現,一直被認為是淘汰之列的2G網絡依舊頻頻拿下大單……為什么會出現這一局面呢?日前,業內相關權威專家對此發表了看法。
移動通信面臨諸多挑戰
截止到2000年底,全球移動通信用戶數已達7.34億,普及率為14.7%。預計2001年全球移動通信用戶數將突破10億大關。與之相對應的固定電話的用戶數到2001年7月已達到10億。在今明兩年內,全世界的移動電話用戶數將超過固定電話用戶數,成為普及率最高的通信手段。移動通信在迅猛發展的同時,也面臨著許多挑戰。
我國移動通信領域內著名專家、信息產業部電信傳輸研究所副所長曹淑敏認為,目前全球移動通信的發展有以下幾個特點:移動通信得到了空前的發展,在許多發達國家,移動電話的普及率已經超過50%,最高的已經接近90%,用戶趨于飽和,急需新業務來刺激發展;而與之對應的發展中國家,則普及率較低(如中國僅為10%),發展潛力大;在用戶數量增加的同時,平均每個用戶的話費卻在下降;目前話音業務仍是主導業務,短消息業務增長迅速,WAP發展不理想;雖然普遍看好移動互聯網業務的發展,但目前在世界范圍內仍沒有找到所謂的“殺手級”運營模式;處在2G/2.5G技術向3G演進和過渡的時期,新技術的優勢和風險同在;由于2G/2.5G規模大、技術成熟,所以向3G的過渡必然比第一代向第二代過渡緩慢,2G/2.5G和3G共存的局面將會持續較長時間;3G標準一直處在完善和更新階段,近期才形成較為穩定的版本;在一些國家高昂的頻譜費用和一些不切實際的管制政策,影響了3G正常的發展。
曹淑敏認為,以上這些特點,在近期內會對全球移動通信技術的更新和整個業務的增長帶來一些不利的因素,但發展中國家的崛起、歐洲正在進行的行業調整(如運營商合建3G網絡基礎設施,分擔風險)以及全球范圍內對移動通信業務與應用的研究和努力,都將緩解和改善這一不利局面。
同時,與世界經濟下滑和發展放緩的趨勢相反,我國的經濟仍表現出持續增長的發展勢頭,移動通信仍然保持持續高速增長的態勢,今年上半年的增長超過去年同期的增長水平。截止到2001年10月,我國的移動通信用戶數已經達到1.3億,超過美國,成為世界第一大移動通信網絡。與發達國家的話音業務趨于飽和相比,我國移動通信僅就話音業務的市場空間而言,仍然十分巨大
標準版本多、更新快是3G延遲的重要原因
現在業界普遍認為,3G的向后延遲已成定局。歐洲市場UMTS商用時間表向后推遲半年到一年,而有專家稱中國的3G商用則要等到2004年之后。之所以會有這種現象,除了整個宏觀環境出現不景氣以外,從技術來看也有其原因,其中主要是由于3G的標準版本多、更新快,弄得廠商無所適從。
摩托羅拉亞太區電信運營方案策略技術市場部總經理莊靖說,在UMTS規范中,WCDMA標準不斷有新的版本出現,變化多而快,這使其顯得穩定性不足。在這種情況下,制造商就較難選定其中的一種版本來生產設備和終端設備。例如,在2001年3月的R99版本中尚有五百多個更改要求尚待解決,估計到明年中后期R99將可進入成熟穩定的商用。與此形成對比的是,在cdma2000方面從1x走向1xEV-DV的演進則相對較為平滑。cdma20001x在向前延伸的過程中,無線子系統只要在軟硬件方面作部分的變動,相對來說要平穩一些。
曹淑敏副所長也認為,3G標準版本的更新是困擾運營商和廠家的一大難題,也是影響3G商用化進程的一個重要的、根本性的問題之一。雖然業界普遍認為R99是一個成熟、穩定、將被大規模商用的版本,但對采用R99哪個月的版本仍沒有統一的說法,并對2001年3月或6月版本以及在3月基礎上增加部分6月的更改比較看好?？墒?月底剛剛在北京召開的3GPP會議通過了R99最新版本(2001年9月版本),與6月版本相比,又通過了266個新的更改。令人欣喜的是,此次會議特別強調不應對R99版本的實質內容再進行修改,否則將嚴重影響3G產品的商用化時間。
以應用內容為主導的移動數據業務升溫
移動通信的發展面臨諸多挑戰,而3G的延遲又成為定局,在這種情況下,當前移動領域內的熱點在哪里?
摩托羅拉全球電信運營方案部中國區市場與工程總經理吳達光認為,當前移動領域內的熱點在于2.5G/2.75G,而由當前的2G開始的移動互聯演進應首先啟動移動數據業務。具體來說,國內的移動運營商中國移動、中國聯通在保持用戶數持續增長的同時,卻面臨著APRU值(每用戶平均每月話費)不斷降低的壓力,而目前收入的主要來源話音業務的潛力已經被挖掘得差不多了,同時移動寬帶技術如GPRS、cdma20001x日趨成熟,這樣一來,用移動數據業務來提高APRU值就成為每個移動運營商關注的焦點。
如何啟動移動數據業務呢?吳達光認為,首先,要開發出能夠吸引用戶的應用和內容,讓移動通信用戶能簡便、快捷地享受到移動互聯的魅力。其次,在于設計出利益均沾的移動互聯的盈利模式,如日本NTTDoCoMo的i-mode計劃吸引了大約五萬個內容開發商,在其中讓大量的內容提供商能夠有利可圖,這樣才能激發他們進一步參與的積極性,進而拉動產業鏈的良性循環。這方面,國內已經起步,如中國移動的“移動夢網”計劃和中國聯通的“聯通在信”。第三,從承載網絡的實現能力方面,也要不斷加以完善。也就是說,要將目前如GPRS、cdma20001x這樣的基礎平臺技術不斷加以升級提高。如摩托羅拉近期將推出GPRS的CS-3和CS-4編碼方式,通過軟件升級,在支持1+4信道模式的手機上可將目前GPRS網絡中20kbit/s~30kbit/s的速率提高到70kbit/s左右,基本能滿足寬帶上網管道速率的要求。?
大力優化2G網絡已成為刻不容緩的日常工作
在大家討論3G、關注2.5G的同時,我們所使用的2G網絡還在不斷飛速發展,給移動運營商帶來最大的業務收入,也給移動設備制造商帶來了最大的利潤。愛立信、諾基亞、摩托羅拉、阿爾卡特等多家廠家都承認,現在2G網絡設備還是其業務的大部分。而現實的2G網絡由于規模龐大、頻率資源緊張,很多問題已經到了刻不容緩需要解決的地步,其中重要的一條就是近年來不斷被專家們掛在嘴邊的網絡優化。
該類故障較為常見,跡象也比較明顯,通常硬件在發生故障時，其紅色的FOULT燈一般會亮,然而有時候千萬不能被其表面假象迷惑到。比如某個基站的B扇區，其中有一個載頻發生退服的現象,到站以后看到該載頻的TXNOTENABLE燈以及紅色FOULT燈均亮,因而斷定為TRU硬件發生破壞,更換之后故障還是存在,這種情況再把TRU更換掉就犯了頭疼看頭,腳疼看腳的誤區,TRU發生退服有可能是由于其自身的硬件故障也有可能是和其連接的其他連線或者硬件發生了故障。通過OMT軟件進行診斷以后提示到TRU至CU中間的連線發生故障,經過檢查發現了連線有松動,再次連接以后故障已消除。針對該類故障,可以首先利用OMT軟件開始故障的定位,參照OMT建議的替換單元實施操作,不能僅僅看其表面。
二、由于軟件原因導致的基站故障
假如基站IDB數據和基站狀況匹配之后不一致,那么基站絕對沒辦法恢復正常工作。假如在把某個基站實施傳輸壓縮，即兩條被壓縮成一條，之后看到AB兩個小區正常工作但是C小區沒有正常工作,這就表明了BSC沒辦法和C小區實施通信,因而懷疑與其挨著的B小區設置地的軟件有問題,通過查看才看到B小區的軟件傳輸形式被錯誤設置為單獨形式即STAN-DALONE,其中一條在傳輸的時候ABC各個扇區的傳輸形式應當分別設置成CASCADE、CASCADE、STANDALONE,把B的傳輸形式更改成CASCADE以后基站便恢復了正常狀態。
三、由于傳輸問題導致的基站故障
盡管移動通信屬于無線通信的性質,然而其實際上是有線和無線的綜合體。MSC（即移動業務變換中心）與BSC（即基站控制器）二者之間的接口A還有BSC（即基站控制器）與BTS（即基站收發媒介）二者之間的接口ABIS的物理連接全部是采取2.048Mbps標準的PCM數字輸送。不僅如此，各個基站部件的持續穩定工作難以離開平穩的時鐘訊號,但是基站的時鐘訊號是在PCM傳輸里面提取出來的,有一部分基站沒有提供輸入外界時鐘的端口,該部分基站設施是根據先前的PDH組網模式進行設計的。現在傳輸設施正在從逐漸PDH形式向SDH形式過渡,根據SDH形式的傳輸制度,因為調整指針的原因,其在傳送時鐘時是按照線路碼形式傳輸,通過ADM（即分插復用器）特別的時鐘端口進行輸出的。假如采取從SDH形式的隨路碼流里面提取時鐘的辦法,可能會帶來死站、滑碼以及失步等問題。有研究學者發現,某些采取SDH體系進行傳輸的基站,從開通以后便一直不是很穩定,后來經過現場檢查才發現是由于基站在同步方面不好,建議使用PDH傳輸體系，或者基站使用同步要求相對比較低的設施,采納其建議以后,基站一直工作都很正常。平常維護當中時不時會有基站部分或者所有載頻不夠穩定并且一會兒退服一會兒運行的狀況。該部分故障很多都是由于傳輸不夠穩定,由滑碼以及誤碼造成的。傳輸誤碼積在累積到某種程度的時候,BSC沒辦法對基站實施控制。這個時候可以在本地狀態下經過OMT將IDB數據再次裝載,復位以后便能夠恢復正常。
四、結語
1.1衛星移動通信在海洋石油的勘探開發
海洋石油的開發具有很大的流動性，廣泛的作業范圍和較強的專業性，這些使海洋石油勘探開發對海上移動通信具有很高的要求。利用傳統的單邊帶無線電話等通信設備不能滿足海洋石油勘探開發事業快速發展的需要，于是，在海洋石油勘探開發中，應用衛星移動通信已經成為一種相當理想的通信方式，衛星移動通信及過去采用的那些單邊帶無線電話和甚高頻無線電話等通信方式為海洋船舶作業的通訊需求提供了多元化選擇。
1.2衛星移動通信在軍事中的應用
由于現代局部戰爭的參戰力量組成不斷變化，作戰范圍規模日益擴大，作戰形式也越來越多樣化，再加上傳統短波軍事通信帶寬小，傳輸信道不穩定，傳統短波軍事通信已經不能應用在現代作戰行動中。當衛星移動通信受到地域條件和天氣情況的影響時，還可以真正地使信息進行實時的傳輸，這就是衛星移動通信在軍事作戰中最大的優勢。與傳統的通信方式相比較，衛星移動通信在通信容量、覆蓋范圍和傳輸質量等方面有更大的優勢。
2應用中出現的問題在應用中出現的問題主要表現在以下四個方面：
（1）衛星移動通信的技術規范標準還不健全不完善，管理還不嚴格不合理。
健全完善技術規范標準，不僅使通信設備的制造、安裝測試和使用更加規范，還使衛星移動通信更加暢通，更加安全。
（2）衛星移動通信系統以市場為導向進行管理和經營，就是為了贏取最大的商業利潤，其實它本身是國際性商業民用通信系統。
銥系統、全球星、ICO、ODYSSEY和APMT等衛星通信系統，依次進入全球衛星移動服務的市場，一場高投入高技術的全面市場競爭隨之展開，先后淘汰了ODYSSEY和APMT，銥系統、全球星和ICO三大系統留下，但是銥系統破產失敗，全球星系統命運未卜。
（3）抗截獲與干擾技術有待于提高。
衛星移動通信應用在軍事中時，因為通信衛星處于空間位置，敵我雙方都能看見衛星，所以衛星通信系統有著一些突出的弱點，通信衛星轉發器極易遭受到電子攻擊是其主要的弱點。具體表現在極易受到敵方強大的電磁波干擾，使通信受到干擾而中斷；有利的條件和機會使敵方極易進行定位截獲。于是，由于軍事通信的迅速發展，軍事專家們一直重視敵我雙方的通信偵察與反偵察，對抗與反對抗和截獲與反截獲技術。在頻率域與功率域方面，由于移動衛星通信系統空間和信號發射作為現用的平臺，因此，在地面信息進入信道傳輸之前，應該大力做好偽信息識別與抗干擾的工作，積極提高硬件和軟件的加密技術，應該改造創新移動終端和關口站。
（4）電磁兼容性和接口技術有待于提高，軟件的可移植性有待于增強。
應該提高系統接口技術（移動衛星通信系統信息終端、國防數據和關口站、便攜式終端間等互聯接口技術），以保證信息能夠進行無縫傳輸，使其與另外的軍事通信方式一體或者互聯。同時，應該改善增強數傳軟件的糾錯功能，以保證在信息化的惡劣戰場中，部隊能夠進行暢通無阻的信息通信。
（5）閉合回路群設置和信道專用設置有待于提高。
部隊在應用衛星移動通信系統進行通信的過程中，應該重視關口站網管軟件的應用，應該對部隊特殊用戶進行合理的設置，進而形成一個閉合回路群，還要在該群中進行合理的信道專用設置，大力做好信道管理和密鑰管理的工作，以避免內部泄密和外界揭秘的現象出現。
3衛星移動通信發展概述
在1976年，世界上的第一個專門提供電報與電話服務的衛星移動通信系統建立，海事衛星移動通信系統（Marist）投入商業運營。在1979年，國際海事衛星組織（INMARSAT）成立，從1982年，國際海事衛星組織連續對7顆衛星進行租用，第一代的INMARSAT衛星通信系統隨之形成，該系統專門用以船只進行全球衛星移動通信服務。由于通信業務量的增加，在1990年至1994年的過程中，對4顆第二代的INMARSAT衛星進行發射。在1992年，澳大利亞開始運用AUSSAT-B衛星進行國內衛星移動通信的服務。美國與加拿大攜手建立北美移動業務衛星通信系統（MAST），用以服務于陸地、海上與空中移動用戶，隨后在1994年與1995年期間，對2顆MAST衛星進行發射。從1990年開始，許多公司連續提出中軌道和低軌道的多星座衛星移動通信系統方案，銥系統、全球星系統和ICO系統就是其中主要的系統。
在1999年，銥系統開始投入商業運營，但是后來由于對該系統進行不合理的經營，導致其破產失敗。同時，在2000年，全球星系統也開始投入商業運營。根據應用環境進行分類，主要分為AMSS（航空衛星移動通信系統）、MMSS（海事衛星移動通信系統）與LMSS（陸地衛星移動通信系統）；根據提供的業務類型進行分類，主要分為數據與話音系統；根據軌道類型進行分類，主要分為GEO（對地靜止軌道）與非GEO系統，其中LEO（低軌道）、MEO（中軌道）和HEO（高橢圓軌道）就是非GEO系統。在非GEO系統中，根據業務種類對其進行分類，主要分為小LEO、寬帶LEO與大LEO。把能夠運用LEO衛星提供非實時性業務的系統稱之為小LEO系統，Orbcomm系統就是小LEO；把能夠運用LEO進行寬帶業務的系統稱之為寬帶LEO，Teledesic系統就是寬帶LEO；把能夠進行全球實時性個人通信業務的MEO與LEO衛星移動通信系統全部稱為大LEO系統，Iridium、Globalstar和ICO系統就是大LEO系統。把能夠利用GEO衛星進行寬帶多媒體以及移動業務的系統稱作寬帶GEO系統，Astrolink、Cyberstar和V2stream系統就是寬帶GEO系統。在航空、陸地與海事移動等領域中，Inmarsat系統已經對其進行了AMSS、LMSS與MMSS多種業務的提供。按照不同的技術發展水平、業務要求和使用環境，Inmarsat已經對多種移動站和系統進行了開發研究，都制定了每一種移動站和系統相應的系統規范標準，同時按照此規范標準，對各種移動站進行制造，以保證其在全世界任何地方都能夠運用Inmarsat衛星進行及時通信。截止到1998年1月，在Inmarsat系統中，25000多個標準A站、5000多個標準B站、39000多個標準C站和1500多個航空站已經建立，再加上標準E站、尋呼終端和導航終端類型站，Inmarsat系統的總用戶數已經達到115000多個。除能夠進行全球衛星移動業務的Inmarsat系統，同時還建立了眾多的能夠提供衛星移動業務的國內和區域性衛星移動通信系統。Optus公司獨立經營的MobileSat國內衛星移動通信系統以及美國AMSC公司和加拿大TMI公司攜手共同經營的MSAT北美區域衛星移動通信系統就是其典型的代表。雖然通信GEO衛星的信道條件比較好，同時星體也比較固定，但是其應用在眾多領域中時，還有較多的問題出現。因此，提出并采用了低和中軌道非GEO衛星移動通信系統來進行通信，以保證全球無縫覆蓋的個人通信系統的實現。
4衛星移動通信的發展趨勢
（1）衛星移動通信系統和另外通信系統的結合將越來越緊密。
由低和中軌道星座組成的衛星移動通信系統應該與地面網絡、地面蜂窩系統和靜止軌道衛星通信系統等另外通信系統緊密結合，以使用戶費用降低，保證適合實際的使用需求。
（2）寬帶衛星系統及其發展。
在現代的各種業務中，寬帶業務處于重要的地位，無線通信中的移動，廣播與遠程特性都有助于寬帶衛星系統的發展。因為衛星系統屬于天基系統，同時它的成本很高，與傳統衛星系統成本相比較，發展寬帶衛星系統投入的成本達到其成本的215倍，這些預示著在缺乏地面寬帶系統的市場中，寬帶衛星系統和衛星移動通信系統一樣極其發展。
（3）降低信道的誤碼率技術更高。
相關的專家不斷對信道的誤碼率技術進行研究發展，利用更加先進更加高超的調制糾錯與調制編碼技術降低信道的誤碼率，以保證衛星信道的傳輸質量能夠增加到光纖傳輸信道的水平。在衛星移動通信鏈路中，對TCP/IP協議進行應用時，還存在令人不滿意的問題，但是這些問題并不說明衛星鏈路不能應用TCP/IP，通過實驗可以證明，在衛星鏈路中，應用TCP/IP協議不僅能使衛星網和地面網互連，還能使其與因特網進行互連，實現了天和地之間的互通。
（4）衛星移動通信系統的通信頻段向更加高端擴展。
對低端頻段的應用，呈現過于擁擠的狀態，因此，衛星移動通信系統的通信頻段向更加高端擴展是相當必要的，同時，不斷地對頻率復用技術進行利用和創新，使原有通信頻帶上的潛力得以更深層的發揮。
（5）衛星移動通信系統的優勢不僅表現在現代各種應用對衛星移動通信系統日益漸增的要求上，還表現在能夠支持大量的和大范圍的移動用戶的數據通信方面。
再加上人們對能便攜的衛星通信用戶機和可搬動的小型衛星通信地面站的狀態不完全滿足，因此，建立實現擁有實用價值的衛星全球個人移動通信系統便成為了衛星移動通信發展的新目標。
5結語
