文献综述-海洋通信技术发展研究

第一篇：文献综述-海洋通信技术发展研究

毕业设计（论文）文献综述

课题名称:海洋通信技术发展研究学院:

专业:

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指导教师:

学生姓名:学号:

起迄日期:

一、前言

海洋通信在海洋发展史上是不可或缺的。一艘艘船舶航行在茫茫大洋上，随时可能遇到危险需要救助，这时海洋通信技术和设备就发挥重大作用，就体现出了海洋通信的急迫性和重要性。

二十世纪初无线电报通过点火花式发射机产生高频振荡电波向外传播，开创了现在海洋通信系统的新创元。海洋通信系统传递的信息内容和技术手段，与陆地的其他通信有着不同的特点，主要表现在三个方面：①海洋环境和资源调查获得的数据，要技术传送到数据中心（包括海洋资料中心和海洋预报中心）②海洋预报信息要适时地传递给海上活动的船只、平台和其他海上活动人员，以避开恶劣海况，保障安全。③对海上船只和其他海上设施调度指挥信息的及时传递。

时至今日，已经过去了百余年，海洋通信技术和设备得到了长足的发展。我国的海洋通信系统也经历了50多年的风风雨雨。

二、主题

此次设计主要是通过运用所学的基础知识，对海洋通信的发展进行研究，提出可行的未来海洋通信技术和设备的发展方案。所以通过网络（http://.cn

/Article/CJFDTotal-GLKW199606255.htm）和刘国平老师编著的《船舶电气与通信》、《船舶无线电通信和安全航行设备》、《2008-2009年船舶通信导航论文集，》找到关于其中海洋通信、船舶通信的部分并认真研读，仔细发掘其中关于海洋通信发展的历程和设备及技术的变迁。然后根据海洋发展的现状和要求，提出未来海洋通信技术发展趋势和设备发展的方向的方案并对其进行严谨的可行性、实用性分析，最后定稿。

三、总结

对于本毕业设计，首先要海洋通信的概念和海洋通信的要求、作用和设备以及其利弊，还要熟悉各个时代海洋通信技术的发展，综合运用自己所学的电子、信息、计算机、通信等技术，对海洋通信技术进行研究。以培养我分析问题、解决问题及独立工作的能力，为毕业后参加工作打好基础，为自己以后踏入社会打下基础。

参考文献：

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第二篇：移动通信技术发展

移动通信技术的发展

内容摘要：回顾移动通信技术发展史，主要的发展都在近几十年，而且发展的速度越来越快，蓝牙、WAP和GPRS仅仅是目前移动新技术的几个亮点而已。北美国家对3G的发展持观望态度，积极探索窄带备选方案。欧洲、亚洲各国正积极准备着3G的商用。中国目前正在论证3G许可证的发放方式。

移动通信技术的发展：

移动通信技术发展史是怎样的呢?移动通信可以说从无线电通信发明之日就产生了。1897年，M.G.马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海里。现代移动通信技术的发展始于本世纪20年代，大致经历了五个发展阶段。

第一阶段从本世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30～40MHz可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。

第二阶段从40年代中期至60年代初期。在此期间内，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，随后，西德(1950 年)、法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。

第三阶段从60年代中期至70年代中期。在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(1MTS)，使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。德国也推出了具有相同技术水平的B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。

第四阶段从70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。1983年，首次在芝加哥投入商用。同年12月，在华盛顿也开始启用。之后，服务区域在美国逐渐扩大。到 1985年3月已扩展到47个地区，约10万移动用户。其它工业化国家也相继开发出蜂窝式公用移动通信网。日本于1979年推出800MHz汽车电话系统(HAMTS)，在东京、大胶、神户等地投入商用。西德于1984年完成C网，频段为450MHz。英国在1985年开发出全地址通信系统(TACS)，首先在伦敦投入使用，以后覆盖了全国，频段为900MHz。法国开发出450系统。加拿大推出450MHz移动电话系统MTS。瑞典等北欧四国于1980 年开发出NMT—450移动通信网，并投入使用，频段为450MHz。

第五阶段从80年代中期开始。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。回顾移动通信的发展历程，移动通信的发展大致经历了几个发展阶段：第一代移动通信技术主要指蜂窝式模拟移动通信，技术特征是蜂窝网络结构克服了大

区制容量低、活动范围受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信，使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。第三代移动通信的主要特征是除了能提供第二代移动通信系统所拥有的各种优点，克服了其缺点外，还能够提供宽带多媒体业务，能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务，并能实现全球漫游。现在用的大多是第二代技术，第三代技术还不太成功，但已有了第四代技术的设想。第四代移动通信系统（4G）标准比第三代具有更多的功能。

接下来，回到十年前，我们来重点看一下当时第三代移动通信系统在世界各国的发展情况。

1、美国3G系统的发展情况

从近年来北美运营者在发展第３代移动通信系统的做法来看，似乎许多北美国家的运营者在承诺实施第３代或者甚至在测试真正的高速3G技术之前一直持着观望的态度。

GSM2.5G系统比起先前的系统只是在数据传输速率和容量上有所提高，而CDMA方面，2.5G系统不但能将数据速率提高到144kbit/ｓ，而且可以使老式的话音系统的容量提高一倍。CDMA的2.5G系统通常被运营者们称为3G1ｘ。

尽管3G系统在世界范围内已经得到了广泛的认可，但是在成本降到一定程度或需求提高到一定程度之前，美国和加拿大将不会保证提供3G业务。因为确定是否要把网络升级到3G的水平需要运营者解决许多问题。尽管亚洲和西欧在3G技术上已经取得了领先地位，但他们能取得这样的地位也不完全是主动的，容量限制和当地的管制制度等促使这些地区形成现在的格局。

相比之下，美国的运营者仍在为2G网络还债。因此，既然市场上还看不到什么需求，就没有必要担上更多的债务，这也许是美国许多运营者对3G态度暧昧的根本原因。

2、欧洲3G系统的发展情况

欧洲大部分国家第2代通信系统采用的是GSM系统，在移动数据业务市场的推动下，欧洲的运营者们一方面在积极开发新的技术，对现有GSM网络进行升级，以满足目前移动数据市场的需求，同时他们又未雨绸缪，积极为第3代移动通信系统的商用做准备。

(1)英国挑起许可证拍卖的“战火”

近期英国发出第3代牌照，库房进帐350亿美元，惹来欧洲各国的羡慕目光。英国拍卖无线频率的成功经验使欧洲不少国家的财政部门垂涎欲滴，随之纷纷效仿。

(2)德国3G许可证拍出天价

经过激烈的竞争，德国3G系统频率使用权拍卖终于结束，并创下了移动通信频率使用权总拍卖价988亿马克（1马克约合0.46美元）的世界新纪录。比不久前英国拍卖“3G频段”使用权时所创下的世界纪录高出了约35％。除德国的电信巨头外，英国、法国、加拿大、芬兰以及西班牙的无线通信企业也参加了此次竞拍。后来，来自加拿大的企业退出了竞争，而坚持到最后的6家企业终于以平均165拥有了3G频率使用权，谁就能够在未来的无线通信市场中处于有利的地位，这也正是此次德国拍卖3G频率使用权引起如此激烈竞争的重要原因。

(3)意大利先评审，后拍卖

意大利则将施行两阶段开放——先评审，后拍卖，预定发出5张3G许可证。根据意大利政府的设计，在评审阶段，评审的重点在于技术基础建设及容量、服务项目、市场预测及商业目标等。在竞标阶段，目前设定的底价是每张许可证为19.5亿美元，而市场分析认为，业者将进行一场价格的捉迷藏，最后使得拍卖金不断攀升。

(4)瑞典采取保守的态度发放许可证

在欧洲国家普遍以拍卖形式发放3G执照，为国家赚进大把大把钞票之际，瑞典的传统作法就显得十分特别。瑞典政府强调消费者的权利，而坚持走“评审制”，仅收取1.1万美元的权利金，往后每年则按业者营收收取0.15％的权利金，以降低业者经营成本。瑞典预定在2000年9月接受申请，预定在11月发出4张3G许可证，并希望业者能在2002年提供服务。

3、亚洲地区3G系统的发展情况

(1)日本

日本邮政电信部在2000年7月初将下一代移动电话运营牌照发放给了日本电报电话公司移动通信公司（NTT DoCoMo）、J-Phone集团和由DDI移动电话公司与Nippon I do Tsushin公司成立的合资公司。

这3家获准建设第3代移动电话网的企业当中，日本电报电话公司移动通信公司的计划最为超前，这家公司已计划在2001年5月在东京地区开通第一期商业运营业务，到该年底将业务范围扩展到日本第二大和第三大城市，即大阪和名古屋。日本电报电话公司是宽带CDMA技术的主要研发力量。

J-Phone集团作为日本电信的下属企业，计划在2001年12月在东京、大阪和名古屋3地同时开通以宽带CDMA为基础的第3代移动电话网。DDI集团的计划是在2002年开通自己的以CDMA2000为标准的移动网。

（2）韩国

韩国最多将发放4个3G许可证，采用“选秀”方式，投标者包括：移动网运营商Korea Telecom、K Telecom、Shisegi Telecom、Hansol PCS、KTFree-tel 和LG Telecom，以及固定网运营商Dacom、Onse Telecom 和 Hanaro Tele-com，计划于2000年末发放许可证。3G的商业服务将于2002年初开始。

（3）香港

香港计划于2000年发放许可证，商业服务将于2001年开始，将通过“混合的拍卖/选秀”方式发放4～6个许可证。征询阶段于2000年5月22日结束。全球移动电信系统设备与服务市场分析

系统设备与服务市场具有两个特征。

第一，市场总量发展缓慢。由于电信运营业收入及利润增长放缓，电信运营商严格控制成本支出，导致全球系统设备与服务的需求增长缓慢。根据Dell’Oro预测，未来四年的年均复合增长率约为3%。

第二，竞争格局不断变化。由于技术更新放缓、设备成本快速下降，价格竞争成为设备与服务厂商竞争的主要手段，华为和中兴不断地在国际市场上进一步蚕食传统电信设备制造厂商的市场份额。为了应对中兴和华为的竞争压力，传统

设备与服务厂商一方面通过“节流”降低成本，譬如：将其研发与生产加速向中国、印度等低成本国家转移，通过并购抱团取暖；另一方面通过“开源”获得新的收入，譬如：大力挖掘专业服务领域并不断开创新的交易模式，构筑新的竞争壁垒，以获取长期平稳的收入。以“网络托管”为例子，由于ARPU值的持续下降，运营商被迫加大市场开拓力度、扩大市场份额，以数量补质量。设备及系统厂商则接手其设备维护、后台业务支撑系统和相关技术人员。这样一来，设备与服务厂商不仅能够持续获得长期稳定的服务收入，还能够更深入地掌握运营商的市场需求，不断推出适合需求的业务解决方案，从而巩固自身地位。尤其是在ITIME产业生态系统的环境下，是屏蔽竞争对手的杀手锏。与单纯的设备供应相比，“网络托管”需要设备与服务厂商提供技术、财务、供应链等多方面的服务，附加值更高，中国厂商限于条件，目前在这一领域开拓不深。

全球移动终端设备市场分析

终端的增长及功能演进取决于用户数的增长及用户需求。2006-2011年，全球终端的出货量将维持平稳增长，约为7%。

从区域上看，增长率最快的是中东、非洲和西欧，这主要来源于用户数的增长和3G所带来的换机增长；而在总量上，2011年，中国、印度、西欧和亚太合计占到市场总量的60%，比2006年增长三个百分点。

从标准上看，GSM手机仍占主导地位，到2011年将占市场份额的51%，但WCDMA手机的出货量将快速增长，2006-2011年均复合增长率达32%。

从功能上看，多功能手机将占主导地位，2006-2011年均增长10%，到2011年将占市场份额的91%。这也体现了数码产品与电信终端的融合加速。

从价格上看，超低端手机（40美元以下）市场增长迅猛。

从厂商及产品特征看，一方面，诺基亚同时从事终端和系统设备，对电信业务的理解深刻，龙头地位难以撼动；另一方面，越来越多的IT及消费电子厂商进入该领域，显示了咄咄逼人的竞争力。以苹果为例，对消费者需求和流行趋势把握能力极强，市场反应迅速，产品创新速度快，获得了巨大成功。

未来两年，电信设备行业具有两个投资催化剂。

第一，3G网络建设。如果芯片及终端设备能够达到大规模商用的成熟度——我们预测还需要有半年的时间，TD-SCDMA网络建设必然全面铺开。而一旦运营商重组成为现实，WCDMA的网络建设也将提上日程。这对于整个电信设备行业而言都将是一个利好消息。

第二，中央企业整合与上市。目前涉及电信设备制造的中央企业共有11家。包括：原邮电部下属的5家中央企业，原电子工业部下属的4家中央企业4家，以及华侨城（康佳）和中国铁路电信信号集团公司两家主营与电信设备有关的中央企业。其中，原邮电部下属的中央企业尤其值得关注。

总结

对于移动通信的标准及设备生产，第1代通信系统我们是看着国外发展起来的，第2代移动通信系统我们是在网络建设起来之后才开始进行研发，第3代移动通信系统目前尚没有大量进入市场。对于中国，在投入精力积极开拓第2代移动通信市场的同时，要积极为第3代移动通信系统的建设做好充分准备。

第三篇：文献综述-机器人通信

文献综述

题 目 未知环境中多机器人通信技术研究 姓 名 杜帅锋 专 业 通信工程 学 号 201251004 指导教师 邵杰

郑州科技学院信息工程学院

二〇一六年三月

目录

1前言.............................................................................................................................1

1.1概述..................................................................................................................1 1.2 设计研究的背景意义.....................................................................................1 2多机器人通信方式.....................................................................................................2

2.1多机器人通信方式介绍..................................................................................2 2.2基于多机器人通信模型研究.........................................................................2

2.2.1机器人通信访问协议.........................................................................3 2.2.2智能体通信方式.................................................................................3

3基本通信模式.............................................................................................................4

3.1C/S模型...........................................................................................................4 3.2基于Zigbee通信...........................................................................................4 3.3云计算多机器人.............................................................................................5 4国内外研究状态与水平.............................................................................................5 5 多机器人通信系统研究展望....................................................................................6 致谢................................................................................................................................7 参考文献........................................................................................................................7

1前言

目前，机器人技术是近年来发展起来的一门综合学科，集中了机械、电子、计算机、自动控制等多学科最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就。随着机器人技术的发展，机器人的能力不断提高,机器人应用领域也不断开拓,尤其是一些危险的、特殊的领域人们对其“智能”的要求也日益提高，由于单机器人的局限性,一些复杂任务需要通过多机器人协调来完成，要求多机器人之间具有协作能力。主要通过书籍和网络文献了解国内外群体机器人协调工作中通信技术研究历史和现状。

1.1概述

本文的主要研究内容如下：主要介绍了多机器人通信研究发展历史与研究现状，指出了论文的课题背景。介绍了国内外多机器人通信的各种通信方式，并重点介绍了三种主流的群体机器人通信方式，并以此引出两种实验与仿真。对全文内容的总结说明，并指出了新的研究方向和仍然需要进一步解决的问题。

1.2 设计研究的背景意义

目前人们对多机器人的研究主要集中在运动控制层,即研究多机器人忽略了多机器人协调最基本的问题,即多机器人之间信息的传递;多机器人之间通过必要的信息交流,从多机器人的同步或协调,如坐标确定、路径规划、防止死锁、避免碰撞等,这虽然是很有必要的,但忽略了多机器人系统的角度实现系统中单个机器人的控制。

多机器人协作和控制研究的基本思想就是将多机器人之间的协作看作一个群体，研究其协作机制，从而充分发挥多机器人系统各种内在的优势。为了有效地交流和协商，必须解决机器人之间信息处理与传输问题，即多机器人通信问题。

多机器人技术是机器人学发展的一个新方向.一方面,由于某些任务的复杂性,单个机器人难以完成时,常通过多机器人之间的合作来完成;另一方面,通过多机器人间的合作,可提高机器人系统在作业过程中的效率,进而当工作环境发生变化或机器人系统局部发生故障时,多机器人系统仍可通过本身具有的合作关

系完成预定的任务.2多机器人通信方式 2.1多机器人通信方式介绍

在多机器人系统中，通过通信多机器人系统中各机器人了解其它机器人的意图、目标和动作以及当前环境状态等信息，进而进行有效的磋商，协作完成任务。机器人之间的通信一般分为隐式通信和显式通信两类隐式通信系统通过外界环境和自身传感器来获取所需的信息并实现相互之间的协作，机器人之间没有直接进行信息交换。在隐式通信中机器人在环境中留下某些特定信息，其通过传感器获取外界环境信息的同时，也可能获取到其它的机器人遗留下的信息。此多机器人系统中，各机器人之间不存在数据的显式交换，所以无法使用一些高级的协调协作策略，降低了完成复杂任务的能力。使用显式通信的多机器人系统利用特定的通信介质，快速有效地完成各机器人间信息的交互，实现许多在隐式通信下无法完成的高级协调协作策略。但由于多机器人系统在通信的实时性、可靠性等方面有特殊要求，所以针对适用于多机器人系统分布式控制结构的特定环境的通信机制的研究具有重要的意义。隐式通信与显式通信是多机器人系统各具特色的两种通信模式，如果将两者各自的优势结合起来，则多机器人系统就可以灵活地应对各种动态未知环境，完成许多复杂任务。

多机器人通信拓扑结构大致分为：星形、环形、总线、网状等。

在各种拓扑结构中，总线形拓扑结构在多机器人通信中应用得较多。总线拓扑的重要特征是可采用多址访问和广播介质，易于组成分布式系统。总线拓扑的典型代表是著名的以太网。总线结构是目前多机器人通信系统中采用最多的一种拓扑形式，其优点是具有较好的坚固性。

2.2基于多机器人通信模型研究

协作是多机器人系统的重要特征，协作的实现离不开通信。在多智能体机器

人环境中，通信系统的构建与实现，要为多机器人系统提供良好的通信平台以实现总体控制功能。

2.2.1机器人通信访问协议

针对保证实时通信的研究工作有很多，如令牌总线、令牌环、分布式队列双总线、光纤分布数据接口等。这些解决方法都需要维持一个物理或逻辑环，增加的硬件设备导致费用较高，管理和分发很复杂，带来的系统负担将较大。在总线拓扑结构里总线式 CSMA/CA得到广泛应用。CSMA/CA 的目的是避免冲突，而不是检测冲突是否存在。CSMA/CA 存取方式存在的一个问题是报 分组冲突后，仍然继续发送直至全部结束，如果冲突各方检测到冲突后能及时停止发送，则可使信道有效利用率得到提高。而 CSMA/CD 协议的存取方式是根据上述要求改进而来的。采用C S M A / C D 控制方式时，不足的一面是，当各机器人发送请求的频率越高信号冲突的可能性就越大，从而造成整个网络信号处理量下降。

层协议的研究，目前基于多智能体的实时通信系统中，多采用T C P 协议，以保证系统的稳定性和可靠性，基本不发生丢包的现象。但是，这是以牺牲系统的实时性为代价的，往往达不到预期的效果。相反，无连接的、不可靠的、尽最大努力投递报文的 U D P协议虽然没有差错控制、超时重发、拥塞控制等可靠性保证策略，但这也正是U D P 的特点所在。在基于 U D P 的通信中，没有发送之前建立连接的过程，也没有发送方等待确认包的“握手”过程，但保证了 U D P 的“轻量”、快速的特点，在网络质量较好的情况下仍然是首要选择。因此可考虑使用 TCP 协议和 U D P 协议结合的通信协议。

2.2.2智能体通信方式

在多智能体机器人系统中，常用通信方式有：黑板模式、联邦方式、广播方式、点到点方式。如下表。

3基本通信模式 3.1C/S模型

此模型适用于需要集中控制的应用，中心服务器利用其特殊地位了解各客户机的需求，这有利于对客户进程的管理以及实现通信资源的合理分配与调度；另外，C / S 模型结构简单、易于实现，便于错误诊断及系统维护。其缺点也很明显：客户进程间通信效率低，服务器工作负荷大，服务器性能及网络带宽是影统性能的瓶颈；中心服务器的错误会导致整个系统的崩溃。

3.2基于Zigbee通信

P2P 通信模型由中心结构改变为分布式结构，节点间通信不经过中心服的转发，而是直接进行通信，提高了通信效率；系统运行不依赖于模型中某个节点，因此系统负载较为均衡、可靠性高。然而，P 2 P 模型并不适用于包含控制、调度、管理等任务的应用。我们希望有一种机制能对系统资源进行统一、可预计分配。如果采用 P2P 模型来实现，由于智能体的对等特性，那么每个智能体都要保存所有智能体的状态信息，增加了本地存储负担；智能体内部状态的任何变化

都必须及时通知其它智能体，增加了网络通信负担；每个智能体都必须处理控制或调度相关的计算，增加了系统负担。

综合比较 C /S 和 P2P 模型，可考虑建立能支持系统复杂通信行为的基于 C/S 和 P2P 模型混合的模型结构。

3.3云计算多机器人

云计算或者我们听起来很陌生，但是这是近几年来国家大力推广的一项业务，或许现阶段人们还对云计算还没有一个标准定义，也就是一个国际上承认的称呼，但是目前来说基本上都会认为云计算是相比传统，是一种大规模的分布式计算模式。云计算需要通过互联网的人都可以请求资源池，云计算使人们可以分享更多的资源和资源更新速度，当系统不受影响时。用户只需要有一个能够连接硬件终端的网络能够利用云计算资源，云计算在近几年已经得到了广泛的发展和应用，物联网云、云安全、云存储、私有云、云游戏、云教育、云会议、社会网络和云。中国，云计算的生态系统正在建设，在政府、商界和科研人员共同的关切，云计算将会发挥越来越重要的作用，在卫生领域的关心，包括电信、电子商务。电子设计机器人拟人内幕信息从外面快速反应有很多的运算处理，机器人可以大量的算法处理在，“云”极大地简化了结构的内部设计，但也可以提高处理速度的反应，是可以通过网络实现的最终控制远端的机器人也使更多的机器人“集群效应”，以执行更复杂的任务。

4国内外研究状态与水平

目前，多机器人系统应用领域广泛。美、欧、日等国家从 20 世纪 80 年代中期就开始对多机器人系统做了大量研究，协作机器人学得到了较好的发展。日本对群体机器人系统的研究开展得比较早，著名的研究有 A C T R E S S系统和 C E B O T 系统。A C T E R E S S系统通过设计底层的通信结构而把机器人、周围设备和计算机等连接起来的自治多机器人智能系统。C E B O T 系统中，每个

机器人可以自主地运动，整个系统没有集中控制，可以根据任务和环境动态重构、可以具有学习和适应的群体智能。我国群体机器人的研究起步较晚，上海交通大学、中国科学院、哈尔滨工业大学机器人研究所、东北大学等已先后开发出各种形式的群体机器人系统。中科院沈阳自动化研究所以制造环境应用多机器人装配为背景，建立了一个多机器人协作装配系统。国内外对群体机器人通信的研究已取得了令人瞩目的进展，但与工业机器人相比，实用性尚有很大的差距，仍需要在通信协作，系统可靠性，任务分解与分配等方面继续研究，不断深入。多机器人通信系统研究展望

有限的通信范围影响了多机器人系统完成任务的效率.目前的多机器人系统研究中，并没有考虑机器人通信范围的受限性，机器人往往不受任何通信范围的约束而进行工作.深入讨论了通信受限情况下的机器人探索策略，均提出了用/ 包机器人0来扩展机器人活动范围的策略，类似的策略还有转播节点和转发器 Puck具有通信受限约束的机器探测环境时，比不含有此限制的情况困难得多，因此通信受限题是目前研究的热点和难点。

通信质量问题机器人在移动过程中脱离了通信网络，或者遇到通信故障时，没有任何信息交流，可能去探测已探测过的区域，从而造成资源浪费若 1 个机器人与其他机器人脱离了联系。第 2 个机器人可以自主地创建一个新的通信网络,将丢失的机器人与团队重新连接，则可以避免这种浪费。文献进行了恢复通信和保证通信质量的研究.文献提出了一个基于行为的导航方法，用于在机器人团队间保持直线通信.利用其他机器人的信息，对通信质量进行实时检测，并结合环境的先验地图近似计算出一个最佳的移动方向.实验表明，该方法在机器人数增加时，可以提高机器人间的通信质量目前多机器人通信技术远未成熟，还需要进行广泛的研究，以实现在不可靠环境中机器人的可靠通信。因此，提高多机器人通信系统的通信质量是一个值得研究的方向。

通信复杂度和切换不适应性多机器人系统通信网络研究的主要挑战在于机器人系统是将控制、通信和计算三者相结合的复杂智能体系统.结合通信问题，提出了一种多机器人运动控制算法,并提出了时间可计算理论和基于通信复杂度的运动协调算法。当多机器人需要适应其他特定的任务或环境时，这种变化会给整个团队带来混乱，即环境切换感知能力不足，针对如何达到无缝的环境切换感知能力,提出了一种规一化熵索引模型.该模型通过计算每个机器人对团队的贡献来估计系统状态，进而做出相应的调整，以克服这种环境切换不适应性问题.智能体子系统间的相互通信具有较大的复杂性，目前对于多机器人系统中通信复杂度的研究已引起了研究人员的重视。

致谢

首先，真诚的感谢我的指导老师邵杰老师，自从选择毕业论文课题以后，邵老师就一直很关心我们的毕业论文，给我进行论文课题的分析和讲解，并帮助我分析了未知环境中多机器人通信技术研究发展历史和国内外的发展现状，而且帮助我分析预测了论文撰写过程中可能会出现的各种各样的问题，提出了一些针对性的建议，使我少走了很多弯路。邵杰老师为人谦虚宽容，和蔼可亲，学识渊博，老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。邵杰老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向邵杰老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。

参考文献

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第四篇：移动通信技术发展分析报告

移动通信技术发展分析报

告

完成人： 学

号：

完成时间：

摘要：移动通信是指通信中的移动一方通过无线的方式在移动状态下进行的通信，这种通信方式可以借助于有线通信网，通过通信网实现与世界上任何国家任何地方任何人进行通信，因此，从某种程度上说，移动通信是无线通信和有线通信的结合。移动通信的发展先后经历了第一代蜂窝模拟通信，第二代蜂窝数字通信，以及未来的第三代多媒体传输、无线Internet等宽带通信，它的最终目标是实现任何人在任何时间任何地点以任何方式与任何人进行信息传输的个人通信 关键词：移动通信

发展与现状

主要关键技术

特点

正文： 移动通信的基本概述：

目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段，并且正朝着个人通信这一更高级阶段发展。1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状模拟移动通信网，大大提高了系统容量。与此同时，其它发达国家也相继开发出蜂窝式公共移动通信网。这一阶段的特点是蜂窝移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展,这个系统一般被当作是第一代移动通信系统。

从20世纪80年代中期开始，数字移动通信系统进入发展和成熟时期。蜂窝模拟网的容量已不能满足日益增长的移动用户的需求。80年代中期，欧洲首先推出了全球移动通信系统（GSM：Global System for Mobile）。随后美国和日本也相继指定了各自的数字移动通信体制。20世纪90年代初，美国Qualcomm公司推出了窄带码分多址（CDMA：Code-Division Multiple Access）蜂窝移动通信系统，这是移动通信系统中具有重要意义的事件。从此，码分多址这种新的无线接入技术在移动通信领域占有了越来越重要的地位。

现代移动通信是一门复杂的高新技术，不但集中了无线通信和有线通信的最新技术成就，而且集中了网络接收和计算机技术的许多成果。移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等，几乎集中了有线和无线通信的最新技术成就，普遍应用于社会的各个领域。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段，并且正朝着个人通信这一更高级阶段发展。无线通信具有跨越时空进行信息沟通的灵活性，以及连接全球的无缝隙覆盖特性，这使它成为最具吸引力的通信方式。2 移动通信的现状与发展概况：

目前我国移动通信的现状可从两个方面来叙述。第一、中国移动通信市场发展状况：近年来，移动通信在全球范围内迅猛发展，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。我国的移动通信业也改革、重组为动力、改善服务质量，加大市场开发力度，保持了快速健康的发展势头。第二、技术门槛高，研发投入资本巨大一直发展缓慢。

移动通信业务之所以发展迅猛主要是其满足了人们在任何时间。任何地点与任何个人进行通信的愿望。移动通信是实现未来理想的个人通信服务的必由之路。在信息支撑技术、市场竞争和需求的共同作用下，移动通信技术的发展更是突飞猛进，呈现出以下几大趋势：网络业务数据化、分组化，网络技术宽带化，网络技术智能化，更高的频段，更有效利用频率，各种网络趋于融合。了解、掌握这些趋势对移动通信运营商和设备制造商均具有重要的现实意义。

21世纪我们将进入信息社会——一个以人为本、更加注重精神粮食的社会，人性、环境和信息将成为这个社会的关键词。因此在21世纪的信息通信系统必须围绕以人为本来进行研究开发。潜在的研究方向包括：如何满足人性的需求和充分利用五个感官（触、尝、听、看、闻）及人工智能；如何通过智能化来补充人的能力；如何通过机器人和可佩带设备来实现新的通信方式；如何克服通信质量的限制来扩大人的空间。

在人类通信中，如何很好地实现感情的相互传递是今后十分重要的课题。虽然可视电话和虚拟现实能够完成用户影像和活动情况的传递，但是对传递感情而言它们是远远不够的。在21世纪，预计移动通信在信息通信领域的发展将达到顶峰，世界各国的用户数将继续增长。移动通信将成为宽带信息通信的使能器，使无所不在的通信成为现实。技术创新和挑战在未来必将接二连三。为了迎接挑战，全世界从事移动通信的研究人员需要互相交流、共同合作，在全球范围内一起推动研发工作和标准化工作的开展，携手共进。3 4G 5G通信及关键技术简介： 3.1 4G 大家知道，所有技术的发展都不可能在一夜之间实现，从GSM、GPRS到第4代，需要不断演进，而且这些技术可以同时存在。我们都知道最早的移动通信电话是采用的模拟蜂窝通信技术，这种技术只能提供区域性话音业务，而且通话效果差、保密性能也不好，用户的接听范围也是很有限。随着移动电话迅猛发展，用户增长迅速，传统的通信模式已经不能满足人们通信的需求，在这种情况下就出现了GSM通信技术，该技术用的是窄带TDMA，允许在一个射频(即‘蜂窝’)同时进行8组通话。它是根据欧洲标准而确定的频率范围在900～1800MHz之间的数字移动电话系统，频率为1800MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。不过它能提供的数据传输率仅为9.6kbit/s，和五、六年前用固定电话拨号上网的速度相当，而当时的internet几乎只提供纯文本的信息。而时下正流行的数字移动通信手机是第二代（2G），一般采用GSM或CDMA技术。第二代手机除了可提供所谓“全球通”话音业务外，已经可以提供低速的数据业务了，也就是收发短消息之类。虽然从理论上讲，2G手机用户在全球范围都可以进行移动通信，但是由于没有统一的国际标准，各种移动通信系统彼此互不兼容，给手机用户带来诸多不便。

针对GSM通信出现的缺陷，人们在2000年又推出了一种新的通信技术GPRS，该技术是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步，GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。在这之后，通信运营商们又将推出EDGE技术，这种通信技术是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术，因此也有人称它为“二代半”技术，它有效提高了GPRS信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384KbPs的数据传输速率，可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。EDGE提供了一个从GPRS到第三代移动通信的过渡性方案，从而使现有的网络运营商可以最大限度地利用现有的无线网络设备，在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。

在新兴通信技术的不断推动之下，象征着3G通信的标志技术WCDMA也将成为未来通信技术的主流。该技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率，在这样的条件下，现在计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。WCDMA通过有效的利用宽频带，不仅能顺畅的处理声音、图像数据、与互联网快速连接；此外WCDMA和MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图像。人们之间沟通的瓶颈将由现在的网络传输速率转变为各种新型应用的提供：如何让无线网络更好的为人们服务而不是给人们带来骚扰，如何让每个人都能从信息的海洋中快速的得到自己需要的信息，如何能够方便的携带、使用各种终端设备，各种终端设备之间如何更好的自动协同工作等等。在上述通信技术的基础之上，无线通信技术最终将迈向4G通信技术时代。

从无线通信系统的发展历程来看，第一代移动通信系统的任务已经达成，而现阶段是第二代移动通信系统的时代，今后十年将会是3G移动通信系统正兴的时期，或许到了十年以后将会是第四代移动通信的天下。但我们不难发现每一个不同的移动通信系统均会有重复性的时间点，大约每十年就有一项技术更新，不过随着通信科技的日新月异，或许转变会更快、时间也会更短。对于移动通信服务业者、系统设备供货商或其他相关产业来说，必须随时注意移动通信技术的变化，以适应市场需求。

4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说现在的3G能为我们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信将是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。

与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然而，在通话品质方面，目前的移动电话消费者还是能接受的。随着技术的发展与应用，现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度的高速化的确是一个很大优点，它的最大数据传输速率达到100Mbit/s，简直是不可思议的事情。另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少，未来的4G通信费用也要比目前的通信费用低。随着对带宽的需求的增加，通信技术的发展一度出现2.5G和2.75G的中间过渡代。当3G移动业务刚刚迈出脚步，就出现了支持语音、数据和视频三种格式的传输技术高速下行链路分组接入技术。与此同时，真正意义上的宽带数据速率标准4G概念也开始出现，它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统、互操作的广播网络和卫星系统等，将是多功能集成的宽带移动通信系统，可以提供的数据传输速率高达100Mbit/s甚至更高，也是宽带接入IP系统。从通信技术标准的发展历程来看，可分成四大主线和两大派别。其中四大主线指：3GPP、3GPP2，WiMAX和区域性标准;两大派别指：北美的IEEE802.xx标准和欧洲的3G的UMTS标准。标准的分化加大了低成本建设网络的复杂度。定义可用的频谱资源是另一种分化标准，而且这种分化标准便于引入新的技术。最佳的分配方案就是在全球范围下进行资源的统一分配，但是由于无线规划需要与异构频谱资源的部署相适应，随着频谱需求区域规模的扩大，很难达成统一的无线规划方案。但是我们可以在相同频带内使用不同的标准，前提是终端用户能自由选择无线接入方式。4G的概念和要求?简单而言，4G是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路。这种新网络可使电话用户以无线形式实现全方位虚拟连接。4G最突出的特点之一，就是网路传输速率达到了前所未有的100Mbit/s，完全能够满足用户的上网需求。4G系统总的技术目标和特点可以概括为：系统应具有更高的数据率、更好的业务质量(QoS)、更高的频谱利用率、更高的安全性、更高的智能性、更高的传输质量、更高的灵活性;4G系统应能支持非对称性业务，并能支持多种业务;4G系统应体现移动与无线接入网和IP网络不断融合的发展趋势。以下从不同的角度讨论4G系统的要求。从网络角度?统一的移动性和安全性管理，要求考虑不同网络对等实体的交互。主要解决的问题是漫游时会话的不间断性和服务的流动性，目前已经出现一些解决方案来完成此项功能，如移动IP技术和会话初始协议(SIP)。端到端的QoS协商支持，涉及到网络层及以上的互联网协议体系。3GPP起草了UMTS网络的综合QoS架构，现在正致力于通用的QoS架构的研究。采用中介服务器进行用户认证、授权和计费。随着IP网络的发展，运营商需要必需为上千并发用户经由不同技术同时接入网络提供AAA服务，还必须能安全地支持跨网AAA服务，且应具有良好的扩展性，这就要求扩展现有AAA协议的功能。鉴此，IETF正着手开发下一代AAA协议，即Diameter协议。Diameter是一个轻型的对等式的AAA协议，采用了改进的重发机制，提高网络可靠性，同时还提供一种新的端到端的安全机制。Diameter新引入的中介服务器向漫游用户提供AAA服务。采用中介服务器可以减少访问网络代理服务器的配置工作量，网络扩展时只需要更新中介服务器的配置，有利于提高协议的可扩展性。Diameter中介服务器从终端角度支持多种通信模式，具有适应能力和重配置能力。终端可以通过自身的重配置来改变接入方式，开放式的软件无线电架构和标准化环境为此提供可能。软件无线电使得系统具有灵活性和适应性，能够适应不同的网络和空中接口。软件无线电技术能支持采用不同空中接口的多模式手机和基站，能实现各种应用的可变QoS。软件无线电技术有助于不同标准和系统的融合。采用软件无线电实现的基站可同时为多个网络服务;当终端移动时，可重新配置，如当移动终端移动到一个采用不同标准的移动系统中时，终端可按照该系统的标准重新自动配置该终端。ABC连接。ABC(AlwaysBestConnected)使终端在不同无线接入网中实现无缝切换，通过给每个用户提供最合适的服务来达到整个网络的最优性能和资源利用率。实现ABC业务的关键技术在于接入网络的选择，影响接入网选择的QoS因子有：可达性、吞吐量、时间集、可靠性、安全性和成本。我们用X代表越小越好的因子集，如功率，误码率等，用Y代表越大越好的因子集，如安全性，可靠性，吞吐量等。Sb代表大于门限值Ts才符合要求的元素集合，如带宽、覆盖面积，Ss代表小于门限值Tb才符合要求的元素集合，如抖动、时延。这样网络选择就可归结为基于约束的优化问题： W1，W2是权重，用户可以通过改变形W1，W2和Ts，Tb的值来选择满足自己要求的接入网，从而实现个性化服务。接入网的发现和选择。在GSM网中，基站通过周期性地广播信号到终端进行业务处理，但在4G异构网络中，由于不同的接入协议和无线技术，需要用到比较复杂的技术，这里提供两种参考方案：一种是使用软件无?线电技术扫描可用网络;另一种是使用无线广播信道广播终端用户所能到达的接入网。从用户角度用户信息管理。在ABC服务中，需要考虑用户的参数选择来决定网络的选择。通过广播自己的配置参数，用户可以接入相同的无线广播信道并发现可达接入网。单识别机制。每个用户分配一个独立于终端和接入网的唯一标识码和动态的移动IP地址，并且运用动态的移动IP地址管理架构方便内部用户交互式地实时通信管理。从业务角度?在有限的接入网和终端资源条件下，业务相对于接入网和终端的适应性以及复杂环境中的业务部署和实施，需要充分利用终端和基础网络的可配置性，才可以使资源利用率达到最优。?可以使用相同的无线广播信道，完成接入网的业务广播和检测功能。这样做有利于业务的快速建立。根据前面提到的ABC技术，网络总是能给用户提供一个在相对区域范围内的最好服务。4G中的IP网络结构IPv6技术?IPv6技术以其巨大的地址空间将在一段可预见的时期内，它能够为所有网络设备提供一个全球唯一的地址。IPv6的基本特性是支持无状态和有状态两种地址自动分配方式，在这种方式下，需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制获得一个局部连接地址。一旦得到这个地址之后，它使用另一种即插即用的机制，在没有任何人工干预的情况下，获得一个全球唯一的路由地址。从协议的角度看，IPv6与目前的IPv4提供相同的QoS，但是IPv6的优点体现在能提供不同的服务。移动IPv6(MIPv6)在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家乡地址，这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。当设备在家乡以外的地方使用时，通过一个转交地址来提供移动节点当前的位置信息。移动设备每次改变位置，都要将它的转交地址告诉给家乡地址和它所对应的通信节点。在家乡以外的地方，移动设备传送数据包时，通常在IPv6报头中将转交地址作为源地址。IP网络架构?在4G中网络的设计架构将会简化。对于基于IP网络的宽带无线接入，可以有两种设计架构，一种是全IP网络架构。在这种网络设计模型中，基站不仅可以具有信号的物理传输功能，还可以对无线资源进行管理，扮演接入路由器的功能，缺点是会引入较大的开销，尤其是在移动终端进行切换时对移动IP地址进行的配置的过程。另一种是基于子网的IP架构，其中几个相邻基站组成子网接入基于IP接入网的路由器。这时，基站和接入路由器分别负责管理第二层和第三层的协议，当用户在相邻基站间发生切换时，只涉及到第二层的切换协议，不需要改变第三层的移动IP的地址。4G全IP网络基于子网的4GIP网络结束语本文从不同的角度给出了4G概念的定义和要求，同时，我们给出了两种4G中IP网络的接入技术，并且对各自的特点做了比较。未来几代移动通信系统最明显的趋势是要求高数据速率、高机动性和无缝隙漫游。随着新技术和新需求的不断出现，4G必然会取代3G，成为未来移动通信领域的主导技术。

4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。这一服务能自适应多个无线标准及多模终端能力，跨越多个运营者和服务，提供大范围服务。第四代移动通信系统的关键技术包括信道传输；抗干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术；高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线；大容量、低成本的无线接口和光接口；系统管理资源；软件无线电、网络结构协议等。第四代移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM）为技术核心。OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供比目前无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4G无线网提供更好的方案。例如无线区域环路（WLL）、数字音讯广播（DAB）等，都将采用OFDM技术。4G移动通信对加速增长的广带无线连接的要求提供技术上的回应，对跨越公众的和专用的、室内和室外的多种无线系统和网络保证提供无缝的服务。通过对最适合的可用网络提供用户所需求的最佳服务，能应付基于因特网通信所期望的增长，增添新的频段，使频谱资源大扩展，提供不同类型的通信接口，运用路由技术为主的网络架构，以傅利叶变换来发展硬件架构实现第四代网络架构。移动通信将向数据化，高速化、宽带化、频段更高化方向发展，移动数据、移动IP将成为未来移动网的主流业务。3.2 5G

2013年12月，第四代移动通信(4G)牌照发放，4G技术正式走向商用。与此同时，面向下一代移动通信需求的第五代移动通信(5G)的研发也早已在世界范围内如火如荼地展开。5G研发的进程如何，在研发过程中会遇到哪些问题？ 在移动通信的演进历程中，我国依次经历了“2G跟踪，3G突破，4G同步”的各个阶段。在5G时代，我国立志于占据技术制高点，全面发力5G相关工作。组织成立IMT-2020(5G)推进组，推动重大专项“新一代宽带无线移动通信网”向5G转变，启动“5G系统前期研究开发”等，从5G业务、频率、无线传输与组网技术、评估测试验证技术、标准化及知识产权等各个方面，探究5G的发展愿景。

在5G研发刚刚起步的情况下，如何建立一套全面的5G关键技术评估指标体系和评估方法，实现客观有效的第三方评估，服务技术与资源管理的发展需要，同样是当前5G技术发展所面临的重要问题。

作为国家无线电管理技术机构，国家无线电监测中心(以下简称监测中心)正积极参与到5G相关的组织与研究项目中。目前，监测中心频谱工程实验室正在大力建设基于面向服务的架构(SOA)的开放式电磁兼容分析测试平台，实现大规模软件、硬件及高性能测试仪器仪表的集成与应用，将为无线电管理机构、科研院所及业界相关单位等提供良好的无线电系统研究、开发与验证实验环境。面向5G关键技术评估工作，监测中心计划利用该平台搭建5G系统测试与验证环境，从而实现对5G各项关键技术客观高效的评估。

为充分把握5G技术命脉，确保与时俱进，监测中心积极投入到5G关键技术的跟踪梳理与研究工作当中，为5G频率规划、监测以及关键技术评估测试验证等工作提前进行技术储备。下面对其中一些关键技术进行简要剖析和解读。

移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段(如毫米波、厘米波频段)可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。

高频段在移动通信中的应用是未来的发展趋势，业界对此高度关注。足够量的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段毫米波移动通信的主要优点，但也存在传输距离短、穿透和绕射能力差、容易受气候环境影响等缺点。射频器件、系统设计等方面的问题也有待进一步研究和解决。

监测中心目前正在积极开展高频段需求研究以及潜在候选频段的遴选工作。高频段资源虽然目前较为丰富，但是仍需要进行科学规划，统筹兼顾，从而使宝贵的频谱资源得到最优配置。

多天线技术经历了从无源到有源，从二维(2D)到三维(3D)，从高阶MIMO到大规模阵列的发展，将有望实现频谱效率提升数十倍甚至更高，是目前5G技术重要的研究方向之一。

由于引入了有源天线阵列，基站侧可支持的协作天线数量将达到128根。此外，原来的2D天线阵列拓展成为3D天线阵列，形成新颖的3D-MIMO技术，支持多用户波束智能赋型，减少用户间干扰，结合高频段毫米波技术，将进一步改善无线信号覆盖性能。

目前研究人员正在针对大规模天线信道测量与建模、阵列设计与校准、导频信道、码本及反馈机制等问题进行研究，未来将支持更多的用户空分多址(SDMA)，显著降低发射功率，实现绿色节能，提升覆盖能力。

最近几年，同时同频全双工技术吸引了业界的注意力。利用该技术，在相同的频谱上，通信的收发双方同时发射和接收信号，与传统的TDD和FDD双工方式相比，从理论上可使空口频谱效率提高1倍。

全双工技术能够突破FDD和TDD方式的频谱资源使用限制，使得频谱资源的使用更加灵活。然而，全双工技术需要具备极高的干扰消除能力，这对干扰消除技术提出了极大的挑战，同时还存在相邻小区同频干扰问题。在多天线及组网场景下，全双工技术的应用难度更大。

传统的蜂窝通信系统的组网方式是以基站为中心实现小区覆盖，而基站及中继站无法移动，其网络结构在灵活度上有一定的限制。随着无线多媒体业务不断增多，传统的以基站为中心的业务提供方式已无法满足海量用户在不同环境下的业务需求。

D2D技术无需借助基站的帮助就能够实现通信终端之间的直接通信，拓展网络连接和接入方式。由于短距离直接通信，信道质量高，D2D能够实现较高的数据速率、较低的时延和较低的功耗；通过广泛分布的终端，能够改善覆盖，实现频谱资源的高效利用；支持更灵活的网络架构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。目前，D2D采用广播、组播和单播技术方案，未来将发展其增强技术，包括基于D2D的中继技术、多天线技术和联合编码技术等。

在未来的5G通信中，无线通信网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向演进。随着各种智能终端的普及，数据流量将出现井喷式的增长。未来数据业务将主要分布在室内和热点地区，这使得超密集网络成为实现未来5G的1000倍流量需求的主要手段之一。超密集网络能够改善网络覆盖，大幅度提升系统容量，并且对业务进行分流，具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。未来，面向高频段大带宽，将采用更加密集的网络方案，部署小小区/扇区将高达100个以上。

与此同时，愈发密集的网络部署也使得网络拓扑更加复杂，小区间干扰已经成为制约系统容量增长的主要因素，极大地降低了网络能效。干扰消除、小区快速发现、密集小区间协作、基于终端能力提升的移动性增强方案等，都是目前密集网络方面的研究热点。4 结论

新的移动通信技术的发展是时代的必然选择，而且随着科技的进步，新的技术必定会得到普及，惠及全体人民，是我们的是我们的生活更加方便快捷、称心如意。

第五篇：移动通信技术发展及展望

移动通信技术发展及展望

Mobile communication technology development and

prospects

电子通信与物理学院 专业、班级：通信14-1

报告人：杜超 论文结题时间：2014.1

摘要：在过去的10年中，世界电信发生了巨大的变化，移动通信特别是蜂窝小区的迅速发展，使用户彻底摆脱终端设备的束缚、实现完整的个人移动性、可靠的传输手段和接续方式。进入21世纪，移动通信将逐渐演变成社会发展和进步的必不可少的工具。移动通信技术日新月异,先后经历了第一代、第二代移动通信技术的兴起与淘汰,完成了第三代移动通信技术的快速覆盖与普及,目前正在进行第四代移动通信技术的尝试与推广,以及第五代移动通信技术的研究与探索。相信在越来越先进的科学技术的强有力支持下,以及未来移动数据通信与多媒体业务需求发展的需求下,第四代移动通信技术会给人们带来更加美好的未来。

关键词：移动通信;发展历程;发展趋势

Abstract: In the past ten years, great changes have taken place in the world telecom, mobile communications, especially the rapid development of the cell, the user completely get rid of the bondage of terminal equipment, to achieve a complete personal mobility, reliable transmission means and ways.Entering the 21st century, mobile communication will gradually evolve into the tools of social development and progress.Mobile communication technology, has experienced the rise of the first generation and second generation of mobile communication technology and eliminated, completed the rapid coverage and popularity of the third generation mobile communication technology, is currently in the fourth generation mobile communication technology to try and promotion, as well as the fifth generation of mobile communication technology research and exploration.Believe that there are more and more advanced under the strong support of science and technology, and the future development of mobile data communication and multimedia business requirements, under the requirements of the fourth generation mobile communication technology will bring people a better future.Key words: Mobile communication;The development course;The development trend

目 录

摘要 关键词

一、第一代移动通信技术......................................................................1二、第二代移动通信技术.....................................................................1

三、第三代移动通信技术......................................................................2四、第四代移动通信技术......................................................................3 1.简介......................................................................................3 2.核心技术................................................................................4 3.网络结构................................................................................7 4.4G特点..................................................................................7 5.4G标准..................................................................................9

五、未来展望——第五代移动通信技术..................................................16

1.发展现状..............................................................................16 2.最新研究成果........................................................................17

六、结束语......................................................................................19 参考文献

一、第一代移动通信技术

第一代移动通信技术（1G）是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于上世纪80年代。Nordic移动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧以及俄罗斯。其它还包括美国的高级移动电话系统（AMPS），英国的总访问通信系统（TACS）以及日本的JTAGS，西德的 C-Netz，法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。模拟蜂窝服务在许多地方正被逐步淘汰。

第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信有多种制式，我国主要采用的是TACS。第一代移动通信有很多不足之处，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等。

二、第二代移动通信技术

第二代移动通信系统(2G)起源于90年代初期。欧洲电信标准协会在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于扩展和改进GSMPhase1及Phase2中原定的业务和性能。它主要包括CMAEL(客户化应用移动网络增强逻辑)，S0(支持最佳路由)、立即计费，GSM900／1800双频段工作等内容，也包含了与全速率完全兼容的增强型话音编解码技术，设备采用的是时分多址，而CDMA使用码分扩频技术，先进功率和话音激活至少可提供大于3倍GSM网络容量，业界将CDMA技术作为3G的主流技术，国际电联确定三个无线接口标准，分别是美国CDMA2000，欧洲WCDMA，中国TD-SCDMA。原中国联通的CDMA卖给中国电信，中国电信已经将CDMA升级到3G网络，3G主要特征是可提供移动宽带多媒体业务。

已有538个WCDMA运营商在246个国家和地区开通了WCDMA网络，3G商用市场份额超过80%，而WCDMA向下兼容的GSM网络已覆盖184个国家，遍布全球，WCDMA用户数已超过6亿。

四、第四代移动通信技术

1、简介

第四代移动通信技术（4G）该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式（严格意义上来讲，LTE只是3.9G，尽管被宣传为4G无线标准，但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced，因此在严格意义上其还未达到4G的标准。只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求）。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。

可见对于4G系统，由于速率很高，对接收机的性能要求也要高得多。

2.4智能天线技术

智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。

2.5MIMO技术

（多输入多输出）技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。例如：当接收天线和发送天线数目都为8根，且平均信噪比为20dB时，链路容量可以高达42bps/Hz，这是单天线系统所能达到容量的40多倍。因此，在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。在无线频谱资源相对匮乏的今天，MIMO系统已经体现出其优越性，也会在4G移动通信系统中继续应用。

2.6软件无线电技术

软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬

存在的根源。由个别用户产生的多址干扰固然很小，可是随着用户数的增加或信号功率的增大，多址干扰就成为宽带CDMA通信系统的一个主要干扰。传统的检测技术完全按照经典直接序列扩频理论对每个用户的信号分别进行扩频码匹配处理，因而抗多址干扰能力较差；多用户检测技术在传统检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号信息对单个用户的信号进行检测，从而具有优良的抗干扰性能，解决了远近效应问题，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。随着多用户检测技术的不断发展，各种高性能又不是特别复杂的多用户检测器算法不断提出，在4G实际系统中采用多用户检测技术将是切实可行的。

3、网络结构

4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。

物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。4、4G特点 4.1通信速度快

座位情况显示得清清楚楚，大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票；4G手机可以被看作是一台手提电视，用来看体育比赛之类的各种现场直播。LG G3支持双卡，支持2014年的主流4G，并内置可拆卸式3000毫安时电池。

4.4兼容性好

要使4G通信尽快地被人们接受，不但考虑的它的功能强大外，还应该考虑到现有通信的基础，以便让更多的现有通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G通信。

因此，从这个角度来看，未来的第四代移动通信系统应当具备全球漫游，接口开放，能跟多种网络互联，终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点。

4.5频率效率高

相比第三代移动通信技术来说，第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术，例如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度，引入了交换层级技术，这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技术(Routing)为主的网络架构。

由于利用了几项不同的技术，所以无线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多。5、4G标准 5.1 LTE LTE(Long Term Evolution，长期演进)项目是3G的演进，它改进

IMT-Advanced技术征集的需求，是3GPP形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源。LTE-Advanced是 一个后向兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命，相当于HSPA和WCDMA这样的关系。LTE-Advanced的相关特性如下： 带宽：100MHz 峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps 峰值频谱效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz 针对室内环境进行优化 有效支持新频段和大带宽应用

峰值速率大幅提高，频谱效率有限的改进

如果严格的讲，LTE作为3.9G移动互联网技术，那么LTE-Advanced作为4G标准更加确切一些。LTE-Advanced的入围，包含 TDD和FDD两种制式，其中TD-SCDMA将能够进化到TDD制式，而WCDMA网络能够进化到FDD制式。移动主导的TD-SCDMA网络期望能够 直接绕过HSPA+网络而直接进入到LTE。

5.3WiMax WiMax：WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互联接入，WiMAX的另一个名字是IEEE 802.16。WiMAX的技术起点较高，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。

对无线网络来说，这的确是一个惊人的进步。WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合1

其实是最早的4G通信标准，大约出现于2000年。

5.4Wireless MAN WirelessMAN-Advanced：WirelessMAN-Advanced事实上就是WiMax的升级版，即IEEE 802.16m标准，802.16系列标准在IEEE正式称为WirelessMAN，而WirelessMAN-Advanced即为IEEE 802.16m。其中，802.16m最高可以提供1Gbps无线传输速率，还将兼容未来的4G无线网络。802.16m可在“漫游”模式或高效率/强信号模式下提供1Gbps的下行速率。该标准还支持“高移动”模式，能够提供1Gbps速率。

WirelessMAN-Advanced有5种网络数据规格，其中极低速率为16kbps，低数率数据及低速多媒体为144kbps，中速多媒 体为2Mbps，高速多媒体为30Mbps超高速多媒体则达到了30Mbps--1Gbps。

但是该标准可能会被率先被军方所采用，IEEE方面表示军方 的介入将能够促使WirelessMAN-Advanced更快的成熟和完善，而且军方的今天就是民用的明天。不论怎样，WirelessMAN-Advanced得到ITU的认可并成为4G标准的可能性极大。

5.5国际标准

2012年1月18日下午5时，国际电信联盟在2012年无线电通信全会全体会议上，正式审议通过将LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(802.16m)技术规范确立为IMT-Advanced(俗称“4G”)国际标准，中国主导制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance同时并列成为4G国际标准。

度Augere预计2012年2月开始预商用。审议通过后，将有利于TD-LTE技术进一步在全球推广。同时，国际主流的电信设备制造商基本全部支持TD-LTE，而在芯片领域，TD-LTE已吸引17家厂商加入，其中不乏高通等国际芯片市场的领导者。

5.6速率对比

无线蜂窝技术：CDMA2000 1x/EVDo;GSM EDGE;TD-SCDMA HSPA;WCDMA HSPA;TD-LTE;FDD-LTE

4G网络的下行速率能达到100Mbps～150Mbps，比3G快20倍～30倍，上传的速度也能达到20Mbps～40Mbps。这种速率能满足几乎所有用户对于无线服务的要求。有人曾这样比较3G和4G的网速，3G的网速相当于“高速公路”，4G的网速相当于“磁悬浮”。

多模多频芯片

支持LTE/3G多模多频是LTE终端的明确发展方向，也是国内运营商的发展思路。目前国内某些运营商已经公开表示将建设TDD/FDD融合组网，这对多模多频也提出了很高要求。[14] 中国移动也多次强调，TDD/FDD混合组网、支持5模10频、5模12频及Band 41是中国移动发展LTE智能终端的重点。[15]

关于多模多频，业界普遍认为频段不统一是当今全球LTE终端设计的最大障碍——当前，全球2G、3G 和4G LTE网络频段的多样性对移动终端开发构成了挑战。全球2G和3G技术各采用4到5个不同的频段，加上4G LTE，网络频段的总量将近40个。要支持多模多频，首先就需要终端集成能同时支持多种制式和频段的芯片。

第五代移动通信技术（5G）。也是4G之后的延伸，目前正在研究中。目前还没有任何电信公司或标准订定组织（像3GPP、WiMAX论坛及ITU-R）的公开规格或官方文件有提到5G。

第五代移动通信技术，2014年还没有一个具体标准。不过在有消息报道韩国成功研发第五代移动通信技术，手机在利用该技术后无线下载速度可以达到每秒10G。这一新的通信技术名为“流浪本地无线接入”（外语：NOmadic Local Area wireless access、外语缩写：NOLA）。

而作为全球最大的电信设备商华为日前已正式宣布，其目前已经在包括加拿大、英国等地为5G投入200多位研发人员，并将在未来5年内为此继续投资6亿美元。

2.最新研究进展 2.1三星

三星电子计划以2020年实现该技术的商用化为目标，全面研发5G移动通信核心技术。随着三星电子研发出这一技术，世界各国的第五代移动通信技术的研究将更加活跃，其国际标准的出台和商用化也将提速。

据悉，韩国电子通信研究院的专家称，NoLA可作为铺设5G网络的基础技术。使用NoLA技术下载一部DVD格式标准电影只需要几秒时间。目前世界上最快的无线通讯技术是由三星公司研发的，使用三星的这一技术可实现每秒1G的下载速度。韩国电子通信研究院院长称：“我们一直在同其他国家争夺第一个4G标准，现在我们成功研

中国移动表示启动5G研发，分析人士指出，三大运营商均在参与5G研发，一是为了技术跟上时代变化，二是需求快于技术发展。

2.2华为

全球4G建设部署方兴未艾，5G研究开发却悄然开启大幕。在2014年，全球最大的电信设备商华为称，已经在包括加拿大、英国等地为5G投入200多位研发人员，并将在未来5年内为此继续投资6亿美元。

英国Surrey大学5G创新中心主任Rahim Tafazolli表示，到2010年，全球已经有140亿终端连接起来，但当今世界还有90%的东西未被连接，互联网将是未来真正的杀手级应用，而不是大家讨论的音乐、视频等。

按照华为的设想，5G基站网络能力要达到4G的1千倍，移动数据传输率达到10Gbps的级别，并且传输延迟不超过1毫秒。

据介绍, 华为公司为5G设定的目标至少是，一个基站的容量要达到4G的1000倍，消费者端可以获得的速率将是10G。

六、结束语

移动通信在20多年的时间里得到了飞速的发展，给人们的生活方式、工作方式以及社会的政治、经济等各方面都带来了巨大的影响。人类社会进入了高效率的信息化时代，各个方面的业务应用需求呈现爆发式增长，给未来无线移动宽带系统在频率、技术以及运营等各方面都带来了巨大的挑战。