蜂窝通信的发展

sanyepudding

去年因工作需要写的总结，比较侧重于CDMA技术。内容如下（为什么显示不了图片和表格？谁能告诉我，我再编辑一下）
1第一代蜂窝通信系统
蜂窝通信概念源于AT&T贝尔实验室1968年的发明，基本思想是将大范围区域分割成多个类似蜂窝正六边形的小区。小区之间复用频率资源，从而增加了整个区域的可用频率资源总量。1973年，蜂窝通信原理首次在摩托罗拉的试验系统中得到了验证，由此拉开了移动通信发展的序幕。
第一代蜂窝通信系统基于模拟幅度调制，相应的标准有贝尔实验室开发的Advanced Mobile Phone System(AMPS)。从1980年到1995年，AMPS在北美，以色列和澳大利亚等国家和地区广泛使用。
第一代蜂窝通信采用的模拟制式，语音信号没有经过信源压缩，缺乏信道编码的纠错保护，发射功率也无有效控制，所以干扰严重，资源利用率低，系统容量相当有限。且模拟器件制造和集成相对困难，导致终端昂贵而笨重（国内俗称“大哥大”），只有极少数用户能够负担终端及通信费用。
2，第二代蜂窝通信系统
第二代蜂窝通信系统采用数字调制，语音经过信源压缩成为数字信号，并加入信道编码进行纠错，而且运用功率控制，使得信道传输效率提升。第二代蜂窝通信的主要业务是语音通话。第二代蜂窝通信的典型代表是欧盟国家主导制定的GSM(Global system of Mobile communication)。由于其技术精炼实用，终端和系统实现成本较低，至今仍是全球使用最广泛的蜂窝通信系统。
第二代蜂窝通信还有另一种制式的系统——IS 95，也叫CDMA one，标准的主要开发和推广者是高通。下面详细先容IS 95系统。
IS 95包括IS 95A和IS 95B两个阶段。下面以表格的形式对IS 95A和IS 95B进行说明。
        IS 95A        IS 95B
标准开始时间        1995年        1998年
技术特点        码片速率：1.2288Mcps
调制：前向链路QPSK；反向链路OQPSK
信道编码：卷积码
功率控制：前向慢速功控，反向开环快速功控（800MHZ）
切换：软切换/更软切换/硬切换
BTS需要工作在同步方式        IS 95B从IS 95A演化而来，完全兼容IS 95A
主要变化：
1，增加速率集，有更多可选数据速率；
2，增加移动台辅助的切换和接入过程中的切换；
3，增加增补码分信道以提高数据传输能力

可以看到IS 95B的演进主要是增强了数据传输速率，能够解决中速数据传输问题，因此IS 95B也称为2.5G。而同一时期针对GSM的中速数据传输增强网络GPRS是2.5G的另一代表网络。
3，第三代蜂窝通信系统
码分多址技术的大规模应用是在第三代蜂窝移动通信系统。除了CDMA的完全频率复用特性外，系统容量提升还很大程度得益于信道编码的突破，1993年turbo code的出现使得信道的链路性能逼近香农极限容量，因此迅速的在第三代移动通信系统中得到应用。
第三代蜂窝通信系统包含三大制式，分别是WCDMA(欧盟主导)，TD-SCDMA(中国主导)和CDMA 2000(北美主导，主要是高通主导)。即使WCDMA/TD-SCDMA都尽量绕开了高通的专利陷阱，但都使用了基本的CDMA技术，例如软切换、功控等。总体说来3G时代是CDMA技术的时代。
下面详细先容CDMA 2000标准的发展。
CDMA 2000的标准开始于1999年，第一阶段是CDMA 2000 1x，第二阶段是CDMA 2000 EV-DV（Evolution-Data & Voice）和CDMA 2000 EV-DO（Evolution-Data Optimized）。其中CDMA 2000 EV-DV由于标准和产业发展的时间不匹配，最后被放弃。
CDMA 2000 1x标准开始于1999年，是3G的初始阶段。也有一些专家认为CDMA 2000 1x是向3G平滑过渡的阶段，是所谓的“2.9G”。
CDMA 2000 EV-DO是真正的3G标准，其数据传输速率相对于CDMA 20002 1X得到了很大的增强。高通从1996年开始研发此项高速数据传输技术，并在2000年向3GPP2提交了正式的技术方案。演进版本有EV-DO Rev.0/ Rev.A/ Rev.B。CDMA 2000的演进路线如下图所示。

CDMA 2000标准后续在向4G演进的过程中因为各种技术和利益上的考量而中断。CDMA EV-DO Rev.B标准在2008年后就基本冻结。
4，第四代蜂窝通信系统
第四代蜂窝通信系统是OFDM技术的时代。OFDM技术从20世纪60年代起在美国军方开始研制的应用，但规模较小。直到20世纪80年代大规模集成电路的发展使得OFDM信号的解调和调制不再是难以实现的技术障碍，OFDM才开始走向民用通信的舞台。
第四代蜂窝通系统在最初阶段有两个互相竞争的标准组织，WiMax和LTE，两者都采用了OFDMA作为基本的多址技术。下面先容一下两者的不同
主导Wimax标准的是美国，主推企业是Intel，摩托罗拉，还有后来跟风的加拿大北电，主要支撑的地区是美国，台湾，日韩及菲律宾、马来西亚等。WiMax标准基于IEEE 802.16，是一个基于IP网络的通信网，大带宽是其先天优势，但其很大的缺点是对移动性的支撑不好，当用户从一个WiMax站点移动到另一个WiMax站点时，信号切换是个大问题。所以WiMax的演进可以总结为“宽带网络移动化”。
主导LTE标准的是欧盟，主推企业是欧洲的电信巨头爱立信、诺基亚等。LTE无线空口技术与3G时代的CDMA技术有很大不同，但是核心网架构及接入网功能的演进是一脉相承的。其先天优势是移动性好，用户可以随意切换和漫游，但是其数据传输速率需要进一步提升。所以LTE的演进路线可以总结为“移动网络宽带化”。
欧盟主推的LTE是LTE-FDD，中国为了能更多的获得一些自主常识产权，主推LTE-TDD，因为在3G TD-SCDAM的时代，我国在TDD产业上还是有一些积累的。但从整体上说，LTE-FDD/TDD的标准在绝大多数情况下还是一致的，只有较少的技术点上会有不同。
WiMax技术在2001年即被WiMax论坛提出，发展到2005年已经有一些商用产品，数据传输速率很高，但是其移动性还是没有很好的解决。此时LTE标准才刚刚开始最初始版本的study item。虽然在刚开始阶段，LTE标准受到WiMax标准的严重威胁，但后来由于欧盟和中国的联合抵制，WiMax标准还是偃旗息鼓了。在2010年，Intel宣布裁撤WiMax部门，各大企业都归到LTE旗下，部署了WiMax的国家和地区后续都向LTE-TDD演进。（因为WiMax是一项基于TDD的技术）。由此，LTE开始一统4G江湖。
下面先容LTE的发展历程。
LTE在2004年尾立项，经过漫长的4年时间，终于在08年发布了第一版标准        LTE R8。R8版本基本确立了LTE的框架，引入了OFDMA多址接入，采用扁平网络架构和全IP核心网。之后陆续发布了R9/R10/R11/R12/R13版本，当前已经进入R14阶段。
每一版本的标准发布都需要经过Study Item和Work Item，研究可行立项并确定解决方案。从目前LTE标准版本的编号上看来，偶数版本的标准是所谓的大版本，一般会增加很多技术特征，而奇数版本的标准是前一版本的增强版，一般会在前一版本上做一些技术增强。R8/R9阶段一般被称为LTE阶段，R10及R10以后的阶段都叫LTE-A阶段。
各个版本的时间及主要的技术特点如下图：