微波相关领域新技术及发展趋势

微波相关领域新技术及发展趋势

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在科技发展一日千里的今天，微波技术也得到了迅猛的发展。微波的始用是第二次世界大战期间，英国科学家利用微波方向性强，遇到障碍物发生发射的特点，研制成功雷达用以探测敌机，其后50多年微波技术有了飞速的发展，就其发展方向看大致有如下几个特点：

工作频率不断向高频段延伸。

微波元件及整机设备不断向小型化、宽频带发展。

微波系统和设备不断向自动化、智能化和多功能化的方向发展。

下面移动通信、卫星通信、毫米波通信、微波遥感、无线光通信五个方面来介绍一下微波技术在相关领域近年的发展趋势。

一、移动通信 返回

从20世纪80年代起，移动通信技术获得了很大的发展，从传统的单基站大功率系统到蜂窝移动系统、卫星移动系统；从本地覆盖到区域、全国覆盖，并实现了国内、国际漫游；从提供语音业务到提供包括数据的综合业务；从模拟移动通信系统到数字移动通信系统等。随着第3代移动通信技术的商用和移动网与互联网的融合，全球正在向移动信息时代迈进。

在过去的10年里，移动通信得到了飞速的发展，第三代移动通信系统(3G)的出现更使移动通信前进了一大步。到目前为止，3G各种标准和规范已达成协议，并已开始商用。但也应该看到3G系统尚有很多需要改进的地方，如：3G缺乏全球统一标准；3G所采用的语音交换架构仍承袭了第二代(2G)的电路交换，而不是纯IP方式；流媒体(视频)的应用不尽如人意；数据传输率也只接近于普通拨号接入的水平，更赶不上xDSL等。所以，在第三代移动通信还没有完全铺开，距离完全实用化还有一段时间的时候，已经有不少国家开始了对下一代移动通信系统(4G)的研究。相对于3G而言，4G在技术和应用上将有质的飞跃，而不仅仅是在第三代移动通信的基础上再加上某些新的改进技术。

到目前为止，第四代移动通信系统技术还只是一个主题概念，即无线互联网技术。人们虽然还无法对4G通信进行精确定义，但可以肯定的是，4G通信将是一个比3G通信更完美的新无线世界，它将可创造出许多难以想象的应用。未来的无线移动通信系统是覆盖全球的信息网络中的一部分，它将包括室内的无线LAN、室外的款待接入、智能传输系统(ITS）等。

4G中的关键技术

3G在经过了多年的研究和开发以后，在应用时仍然碰到了许多问题，并且距离个人通信的5个"W"还有一段距离，因此才会提前出现对4G的研究，在4G中将会采用一下一些新技术。

1 核心技术

3G系统主要是以CDMA为核心技术，如W-CDMA,1xRTT和EDGE等技术。4G

系统则以正交频分对OFDM技术最受瞩目，目前已有不少专家学者针对OFDM技术在移动通信上的应用提出了相关的理论基础。另外MC-CDMA(多载波CDMA)技术也将会载4G中得到应用。

2 网络结构

3G采用的主要是蜂窝组网，4G将突破这个概念，发展以数字广带(Broad band)为基础的网络，成为一个集无线LAN和基站宽带网络的混合网络，这种基于IP 技术的网络架构使得在3G,4G,W-LAN,固定网之间的漫游得以实现。

3 交换方式

3G保留了2G所使用的电路交换，采用的是电路交换和分组交换并存的方式，而4G将完全采用基于IP的分组交换，使网络能根据用户需要分配带宽。

4 天线技术

天线技术包括:智能天线、发射分集、MIMO等多种技术。其中的智能天线技术将在4G中得到普遍的应用。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，能满足数据中心、移动IP网络的性能要求，并且，智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，所以这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。

5 无线QoS资源控制

由于4G将采用纯IP方式来进行交换，但无线系统资源(频率和发射功率)是有限的且易阻塞，因此，有必要采用无线QoS资源控制，以保证业务质量和支持各种级别的应用。无线QoS资源控制方式既能支持实时性应用，也能支持非实时性应用。

其他技术，如软件无线电等也将在4G中得到应用。

对4G的展望

作为新的移动通信系统，4G将不仅仅应用于蜂窝电话通信领域，它还能够提供全息录音、远程控制卡以及移动虚拟实现等功能。但这样的系统要得到广泛

的应用，尽快地被人们接受，还应该考虑到让更多地用户在投资最少地情况下轻易地过渡到4G通信。展望4G，可以预见。

1 信息传输速率更快

人们研究4G地最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet地速率，因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估，第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s，最高可达2Mbit/s，这相当于3G在室内环境下的传输数率(3G的通信速率在384kbit-2Mbit之间).

2 带宽更宽

要想使4G通信达到很高的传输速度，其所需要的带宽比3G网络高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz或更多带宽，而3G网络的带宽则在5－20MHz 之间。同时，两者使用的频段也将不一样。4G的使用频段将在2－8GHz的范围内，要比3G的1800-2400MHz高很多。

3 容量更大

据估计，10年后，每个人所获取的信息要比今天至少高3－4个数量级，而3G的容量将不能满足这种增长的业务量需求，所以在4G里将采用新的网络技术来极大地提高系统的容量，如SDMA(空分多址)技术等，来满足未来大信息量的需求。

4 智能性更高

4G系统的智能性更高，它将能自适应地进行资源分配，处理变化的业务流和适应不同的信道环境。在4G网络中的智能处理器，将能够处理节点故障或基站超载；4G通信终端设备的设计和操作也将具有智能化。

5 兼容性强

4G将采用大区域覆盖，与3G、无线LAN(W-LAN)和固定网络之间无缝隙漫游，实现真正意义的全球漫游。

6 能实现更高质量的多媒体通信