近年来，宽带无线移动通信（Broadband Wireless Mobile Communication）在标准、技术、产品等各个方面得到迅猛发展。2009年初，工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通分别发放了第三代移动通信（3G）牌照，标志着我国移动通信正式进入3G 时代。本文在介绍宽带无线移动通信发展状况的基础上，对我事无线通信的发展提出了建议。
宽带无线移动通信标准的沿革
蜂窝移动通信系统
第一代移动通信系统（1G）标准于20世纪80年代初提出、90年代初完成，典型系统有北欧移动电话（NMT）、美国贝尔实验室的先进移动电话业务（AMPS）等。第一代移动通信系统是基于模拟传输的，速度低、业务量小、质量差，而且没有加密、安全性差。
第二代移动通信系统（2G）标准于20世纪80年代末开始制订、90年代中完成，典型的商用系统有“全球通”（GSM）、码分多址（CDMA）等。第二代移动通信系统是基于数字传输的，传输速率可达千比特/秒。
第三代移动通信系统（3G）标准于20世纪90年代中期开始制订、90年代末完成，其主要特点是无缝全球漫游、高速率、高频谱利用率、高服务质量、低成本和高保密性等，不仅可以提供2兆比特/秒以上的传输速率，而且能够提供多种宽带业务。3G 是目前正在全力开发和实施的移动通信系统，已经在很多国家包括中国开始运营。其主流
宽带无线移动通信及其军事应用
宋志群 马 恒
标准包括时分同步码分多址（TD-SCDMA）、宽带码分多址（WCDMA）、多载波码分多址（CDMA2000），其中TD-SCDMA 是中国提出并制订的第一个移动通信国际标准。工业和信息化部发放的3G 牌照中，中国移动是基于TD-SCDMA 技术制式的，中国电信是基于CDMA2000
技术制式的，中国联通是基于WCDMA 技术制式的。
为了提高3G 系统的传输速率、支持更多的业务种类，第三代合作伙伴计划（3GPP）在R5版系统中增加了高速下行分组接入（HSDPA），速率可以达到10兆比特/秒以上；随后进一步在R6版中增加高速上行分组接入（HSUPA），核心网也在向全IP 网演化。2004年，3GPP 着手制定3G 演进版本的空中接口和无线接入网络标准，即“长期演进”（ LTE）项目。LTE 采用正交频分复用（OFDM）和多输入多输出（MIMO）技术作为无线网络演进的核心技术，能够在20兆赫频谱带宽中提供下行100兆比特/秒、上行50兆比特/秒的峰值速率。
移动通信系统（4G）标准正在制订中，预计2011年完成。国际电联已将4G 正式命名为“高级国际移动通信”（IMT-Advanced）。4G 移动通信系统的目标是“任何人、在任何时间、任何地点实现任何形式的通信”。它可以容纳庞大的用户群、改善现有通信的品质、满足高速数据传输的要求，峰值传输速率在用户高速移动时可达到100兆比特/秒、在用户静止或低速移动（如无线局域网和游牧用户）时可达到1吉比特/秒。
宽带无线接入
电气和电子工程师协会（IEEE）于1990
年成
宽带无线移动通信技术的演进及发展。
“西门子”U 15是世界上第一型 3G 手机。
数字通信
模拟调制技术TDMA
FDMA
CDMA OFDM
立了无线局域网（WLAN）标准委员会，于1997年制定出全球第一个无线局域网标准802.11，主要定义了WLAN的物理层和媒体访问控制（MAC）层规范；1999年发布了代替1997年版本的新版IEEE 802.11，以及两个增加的物理层标准802.11a 和802.11b。此后，IEEE又成立了多个任务组对802.11不断进行扩充和增强，使其发展成为一系列协议。其中，802.11b规定了2.4吉赫频段的物理层标准，传输速率可动态调整。由于其设备的实现成本较低，能够被大众广泛接受；且不同厂家的设备由WiFi联盟负责认证，保证了设备之间的兼容性，从而使802.11b成为目前应用最广泛的WLAN协议。
1999年，IEEE成立了802.16工作组来专门研究宽带无线接入技术规范，目标是建立一个全球统一的宽带无线接入标准。2001年4月，由支持802.16标准的设备和器件供应商、软件开发商、运营商成立了全球微波接入互操作性联盟，即WiMAX。802.16标准主要用于城域范围的无线接入，其覆盖范围可达几十千米，远远超过802.11。802.16d标准规定了支持多媒体业务的固定宽带无线接入系统的空中接口规范，包括统一的结构化MAC层以及支持的多个物理层规范。802.16e制定了工作在2～6吉赫的授权频段、支持车辆速度的移动终端、同时支持固定和移动宽带无线接入的系统规范。802.16m 采用MIMO-OFDM技术，大大提高了移动设备的数据传输速率。经过多年努力，IEEE终于在2007年使基于802.16e的技术标准成为3G移动通信标准之一，而正在制订的802.16m标准将瞄准4G（IMT-Advanced）的要求。
IEEE 802.20即移动宽
带无线接入（MBWA）标
准，最初是由IEEE 802.16
工作组于2002年3月提出
的，目标是在高速移动环境
下实现高速率数据传输。随
后，由于在目标市场定位
上的分歧，部分研究人员
脱离IEEE 802.16工作组，于同年9月宣告成立IEEE 802.20工作组。IEEE 802.20工作组的目标是制定一种适用于高速移动环境下的宽带无线接入系统的空中接口规范。IEEE 802.20以MIMO-OFDM为核心，充分挖掘时域、频域和空间域的资源，大大提高了系统的频谱效率。
宽带无线移动通信技术的发展
调制和多址技术
第一代移动通信系统采用模拟语音调制技术，仅提供语音服务，不能传输数据。
第二代移动通信系统开始采用数字调制技术。GSM系统采用频分多址/时分多址接入（FDMA/ TDMA）技术及跳频的复用方式，频率重复利用率较高，同时具有灵活方便的组网结构，可满足用户不同的容量需求。GSM系统采用高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制方式，语音编码传输速率为13千比特/秒。CDMA系统（IS-95标准）上行采用偏移四相相移键控（OQPSK）调制，下行采用正交相移键控（QPSK）调制，语音编码传输速率为8千比特/秒。
CDMA技术广泛应用于第三代移动通信系统，数据传输速率达到了2兆比特/秒。在第三代移动通信标准中，WCDMA和CDMA2000都属于CDMA技术，其基本专利在原理上是重叠的，可认为是基于CDMA核心专利的扩展。TD-SCDMA属于CDMA时分双工（TDD）模式，采用了FDMA、TDMA和CDMA技术，可根据上、下行链路所需的数据量动态地分配时隙，适合于日益增长的非对称数据业务的要求。
对于目前的高速数据
业务来说，单载波通信系
统包括TDMA和窄带的
CDMA系统都存在很大的
缺陷。由于无线信道存在
时延扩展，而且高速信息
流的符号宽度又很小，所
以符号之间会存在比较严
重的码间干扰（ISI），因宽带无线终
端使用起来
非常方便。
此对单载波TDMA系统中所使用
的均衡器提出非常高的要求，包括
要有足够多的抽头数量和训练符号
等，而均衡算法的复杂程度也大大
增加；而对于窄带CDMA系统，
主要问题是扩频增益和高速数据流
之间的矛盾。在保持相同带宽的前
提下，高速数据流比低速数据流所
使用的扩频增益要小，从而了
CDMA的抗噪声能力。因此，人
们开始关注正交频分复用(OFDM)
系统。
OFDM系统通过将高速串行
的数据流变成低速的并行数据进行传输，可以大大增加每个子载波的数据符号持续时间，从而有效地减少无线信道时间弥散所带来的码间干扰；加入循环前缀则可以消除无线通信信道多径效应的影响。OFDM系统各子载波相互正交，子信道之间的频谱相互重叠，可以最大限度地利用频谱资源。3GPP LTE、4G、IEEE 802.11和IEEE 802.16等标准都采用了OFDM技术。
MIMO技术
多输入多输出（MIMO）系统的核心思想，是将时间上的空时信号处理与空间上的分集结合起来。时间上的空时信号处理一般通过在发射端采用空时码（STC）来实现，目前常见的空时码有空时分组码（STBC）、空时格码（STTC）、分层空时码（LSTC）等，空时编码的好处是能把对用户有害的无线电波多径传播转变得对用户有利。MIMO技术在多方面提升无线通信系统性能的同时，并不需要占用更多的无线带宽，这使得该技术在频谱资源紧缺的现状下变得更加诱人。
现在，MIMO技术已经被第三代移动通信标准WCDMA所采用，同时在WLAN的802.11标准中也采用了MIMO技术。在未来的宽带无线通信系统中，MIMO技术更是被视为核心技术之一。
智能天线技术
智能天线是一种阵列天线，它通过调节各阵元
信号的加权幅度和相位来改变阵列
的方向图形状，即以自适应或预制
方式控制波束幅度、指向和零点位
置，使波束总是指向期望方向、零
点指向干扰方向，实现波束对用户
的跟踪，从而提高天线的增益和信
干噪比、节省发射功率、延长电池
寿命、降低用户终端体积。
智能天线技术在近年来受到了
越来越广泛的关注。第三代移动通
信标准中的TD-SCDMA系统就是
基于智能天线设计的。WCDMA和
CDMA2000系统也将智能天线作为可选技术。
其他技术
⑴高效编码技术。以Turbo码和低密度奇偶校验（LDPC）码为代表的高效编码技术具有逼近香农限的优异性能以及高编码效率等优点，在降低对信息处理信噪比要求的同时，可提高系统的抗衰落能力。
⑵自组织网络技术。无线自组织网是以分组无线网技术为基础的互联的无线电台、计算机硬件和软件的集合，主要用于满足应急通信和移动通信需求。因此，满足无线自组织网要求的路由协议的目标是快速、准确、高效、可扩展性好。自组织分组无线网络（Ad Hoc网络）、无线网格网络（Mesh网络）是目前研究较多的自组织网络。
⑶无线资源管理技术。可基于信道感知得到的信道信息制定自适应策略，充分利用频域、时域和
空域的资源，使系统性能最优化。无线资源管理技美军基于自组织分组无线网络（Ad Hoc）的传感器网络。
术包括：频域资源管理、时域资源管理、空域资源管理、自适应调制编码和自适应功率控制等。
⑷软件无线电（Software Radio）技术。作为近几年发展的一种实现无线通信的新概念、新，软件无线电把电台硬件作为基本平台，尽可能用软件实现无线通信功能。由于软件修改比硬件容易，所以软件无线电在设计、测试方面非常方便，不同系统间的兼容性也易于实现。因此，系统具有很好的通用性、灵活性，互联和升级非常方便。
⑸认知无线电（Cognitive Radio）技术。认知无线电是实现动态频谱共享的一种主流方案。它通过检测空中信号占用的频谱，探知所处无线环境中空闲的频谱资源，然后选择可被自己使用的频率进行通信。租借系统采用认知无线电技术，就能实时地跟踪授权系统占用频率的状况，及时地使用或释放频段；在保障授权系统通信的前提下，与授权系统动态共享频谱。
对发展我事无线通信的建议
军事无线通信需求
近年来，民用电子技术、计算机技术和通信技术的飞跃发展，极大地促进了军事无线通信的发展。民为军用、实现民用和军用技术的融合，是新时期军事无线通信发展的特点之一。军事无线通信与民用无线通信在需求方面既有相同又有不同。相同之处在于，两种无线通信都呈现出宽带化、移动化的发展趋势。
现代战争是信息化的战争，通信、侦察、指挥系统对信息传输速率的要求越来越高，高速、可靠的通信手段成为了影响战争胜负的重要条件；同时，为了赢得未来战争的胜利，对的机动性提出了很高的要求，军事无线通信系统应能提供高速移动条件下的数据传输。这使得军事无线通信又有别于民用无线通信：
首先，军事无线通信的应用环境较民用无线通信更复杂、恶劣。民用无线通信设备一般具备良好的基础设施，仅需要克服非敌意干扰。而军事无线通信设备往往用于山区、海岛等地区，地形复杂多变、电波传播损耗巨大、多径影响严重；同时，战场的电磁环境也极为恶劣，除了非敌意干扰外，敌方施加的有意干扰将对军事无线通信系统构成巨大威胁。
其次，军事无线通信系统是基于多种平台的系统，包括车载、机载、舰载、弹载、星载系统等。这就对军事无线通信设备的体积、功耗等提出了更高的要求。
第三，军事无线通信由于其特殊性，对安全性及保密性有很高的要求，需要具备抗侦察、抗截获的能力。在信息化战争条件下，通信设施的暴露和信息的泄露，有可能导致敌精确制导武器“顺藤摸瓜”式的精确打击。通信系统的反侦察能力不仅关系到通信网络自身的安全，而且直接涉及到各级指挥机构和主战武器装备的安全。即使通信信号被敌方侦测到，也要保证通信内容的保密性，这就需要对通信内容进行加密，提高抗截获的能力。
第四，在民用宽带无线移动通信系统中，基站大多是固定的、有市电供应，因此对基站端往往没有功率上的严格，只有用户终端是功率受限的；而军事无线通信设备的收发两端都是移动使用的，能源储备有限，这就使收发设备的功耗都受到严格，必须提高功率利用率。
最后，军事无线通信和民用无线通信所使用的频段不相同。不同频段的电波信号在传输特性上有很大差别，在军事无线通信系统的设计中需要考虑工作频率对系统性能的影响。
民为军用的途径
现代战争是信息化战争，传统的通信装备已无法满足作战需求，迫切需要支持更高数据速率、更美军的“先进多波段通信天线系统”。
高移动速度的新一代军事无线通信系统。与这种需
求不相称的是，较之民用宽带无线移动通信的迅速
发展，军事无线通信技术的发展相对缓慢，诸多新
技术未能及时应用于军事无线通信系统。笔者认为，
新一代军事无线通信系统可以借鉴民用宽带无线移
动通信技术的成果，结合其自身特点，发展出适用
于军用条件下的宽带化、移动化通信装备；将民用
宽带无线移动通信技术应用于军事无线通信可分为
网络应用、产品应用、技术应用三个层次。
⑴网络应用。直接利用民用无线通信网络，对
终端进行改造后用于军事无线通信。近年来，随
着无线通信技术的发展和民用无线通信应用的普
及，运营商建立了大量的2G/3G蜂窝移动通信网和
WiFi、WiMAX宽带无线接入网，实现了对大部分
地区（除山区、森林、湖泊、沙漠等人迹罕至地区外）
的信号覆盖。利用现有的网络资源，解决对移动终
端的加密、加固问题后，即可应用于的日常通信。
这种应用模式简单、直接，但安全性、保密性较差，
网络安全问题不能很好地解决；而且战时一旦民用
无线通信网络的基站或供电网络被摧毁，移动终端
便无法继续使用。
⑵产品应用。直接利用民用产品自行组建通信
网络，如自建蜂窝移动通信网基站、宽带无线接入
基站等。这样，军事无线通信网络与民用无线通信
网络完全，通过加密、制定安全策略等措施可
以更好地解决网络安全问题。民用产品技术成熟、
价格便宜，采用民用产品自建网络大大减少了设备
的研发周期和成本。但是直接利用民用产品，就只
能使用民用产品支持的频段；而且民用产品在一些
性能指标上（如速率、功耗、体积等）也无法很好
地满足军事无线通信的需求。
⑶技术应用。采用民用宽带无线移动通信中
的核心技术，结合军事无线通信的特殊要求，研制
军用宽带无线移动通信系统。首先应该研究并解决
OFDM、MIMO、智能天线、认知无线电、无线资源
管理、自组织网络等关键技术在军事无线通信中的应
用问题。技术应用层次可将民用技术与军事需求很好
地结合起来，解决通信频段、抗干扰、加固等问题，
从根本上提升我军事无线通信装备的宽带化、移动化
能力，为赢得未来信息化战争提供有力保障。下载本文
