BYR Achieve · 镜像论坛

此文需要各位前辈学长的指正，因为我所学实在太少，多来源于自己的理解和网络，我的知识也就是电子大二结束的知识水平，比较喜欢思考各个事物的来龙去脉，又发觉这样介绍1-4G的文有限，就自己思考了一份，也作为今后学习和追求的蓝图，也希望和大家分享共同进步！在这个时代里面，智能手机如潮水一般席卷人们生活，了解移动通讯网的发展极为重要，以史为鉴可以知兴替，这个兴替恰是我们要抓住的，时代的脉搏。作为一名北邮人不应当在被提问何谓3G时哑口无言，无愧信息黄埔之称。可能与近年各地招生的疲软有关，最不希望看到自己的母校蒙尘落魄。我只是一个大二刚刚毕业的普通北邮学子，写这些想理清自己的思路，在移动通讯网方面不至于两眼一抹黑，真心希望各位前辈学长的指正，象牙塔的中的理解可能永远是天真片面的。移动通讯作为21世纪的朝阳产业我个人大言不惭的想说：我们应该为了人类生活水平质量的提高做出自己一份贡献。预想未来的一台手机走天下，纸质货币的摒弃，3D打印技术对制造业的产能再提高，第三次信息技术革命还在继续，我们可以做的事情还很多。也曾一直迷茫，面对无法理解的高数和大物学的一塌糊涂，但在集训里，看着模拟信号FFT成频域信号；在实践中一一对应，深究傅里叶变换的实质；豁然开朗的发现《信号与系统》中信号的矢量空间分析一章有多么重要；教材讲解傅里叶变换中，章节编写顺序的意图与目的；连续周期信号对应傅里叶级数：任意周期信号可以写成正弦信号的线性组合，之后将T趋向于无穷大产生了连续非周期信号对应的傅里叶变换，由于数字电路的产生，模拟信号是时间上的电压值描述，但数字信号实离散的量化数字01组合，由采样定理，抽样信号是离散的非周期的，应对问题，产生了非周期性离散信号对应的离散时间傅里叶变换，如此做又产生了新的问题，离散时间傅里叶变换的结果是连续的，数字不能处理连续信号，所以我们将非周期延拓，产生最终的离散傅里叶变换。傅立叶变换是一个数学上极为精美的对象，人类智慧的结晶，拉近了人们空间的距离，将数字信号带入千家万家。 ◆它是完全可逆的，任何能量有限的时域或空域信号都存在唯一的频域表达，反之亦然；它完全不损伤信号的内在结构； ◆任何两个信号之间有多少相关程度（即内积）；它们的频域表达之间也一定有同样多的相关程度。 ◆它不改变信号之间的关联性：一组信号收敛到一个特定的极限，它们的频域表达也一定收敛到那个极限函数的频域表达。其实傅里叶变换就是一把标尺，丈量着模拟信号的频域规律，核心是一种特殊的积分变换，它的意义在于分析。我们都知道时域的乘法对应频域的卷积，反之亦然，到底会有卷积这个运算被定义呢？这里可以对应多项式乘法来理解。 http://bwfwy.img38.wal8.com/img38/390648_20131128103144/138560600489.png （公式都是乱码，上图只能）这是一个桥梁，一把完备正交集性质的尺子。作为学通信的人，不把傅里叶变换的来龙去脉，一一推敲，做到知其然知其所以然，在被问及何为傅里叶变换能不至于哑口无言，大脑一片空白。如果学到最后还是懵懵懂懂，真的是学习的一种损失。至少问及基函数e-jwt如何推理我们要能说出一二三来，在《信号与系统》中第三章的二节由过程。由此，可能也要反思一下我们的教学构成，我们是不是应该先发现问题，再去学习理论知识，找到解决实际问题的方法？这有弊端，在这里不展开叙述。基础绝对重要，但是在你不明白基础为何重要的时候往往学不好基础，老师说一句重要可能说服不了年少轻狂的我们。（当然学神们除外）作为极为平常的学生，会受到外界事物的诱惑，兴趣往往是支撑我们求索的力量。实践中才能真的理解我们在学什么，为什么要学，为什么要学积分微分，要学傅里叶变换，要学矩阵，要学模电的基本电路原理。这一点我觉得是学习中最重要的，每一个理论方法技巧都是为了解决一个或一系列的实际问题被发明创造，带着问题去学习，才会不迷茫，有动力。因为都源于生活，所以知识间都有这样或那样的关联，知识的网络和对其的融会贯通是学习的最终形态，找寻解决问题最有效最前沿的方法是我们最终要去做的事，也是学技术的人都会走上的道路。这只是我的一点拙见，对于学习道路的最终形态应当有更加思辨哲学范的定义，功力还不够，需要修炼。以为如今的感觉来看，学技术，学通信的最终目的是为了方便的人们的生活，任何通信用户觉得不方便的地方就是我们大展拳脚的领域，也会一直执着这个目标而奋斗，说这是一个梦想完全不为过，去创造改善人们生活质量的电子产品而奋斗，我现在才找到自己的梦想希望不晚。说了那么多废话，也就进入正题。 ★第一代移动通信系统(1G)始于20世纪80，成于20世纪90年代初，是最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，也就是打电话。基于模拟传输的，使用FDMA（frequency-division multiple access）频分多址技术，理解上有点像一条路走一个信号，这个路就是不同的频段，不同的载波频率。特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。1G主要基于蜂窝结构组网（也就是一个个的基站，很有趣的是，这种六边形结构的理论依据源自数学中的定理，随着技术的发展，根据地形和地形材质的影响开发更加有效率的基站模式也有可能，当然，未来的趋势是卫星的天下，这个方向也就多此一举了），传输速率约2．4kbit／s。不同国家采用不同的工作系统。可以理解为连续传输的模拟信号。 ★第二代移动通信系统(2G)始于90年代初期。1G是使用模拟的蜂窝网络，而2G引入数字无线电技术组成的数字蜂窝移动通信系统，提供更高的网络容量，改善了话音质量和保密性，并为用户提供无缝的国际漫游。现有的移动通信网络主要以第二代的GSM和CDMA为主。可以理解为连续传输的数字信号。 GSM（Global System For Mobile Communications）全球移动通信系统，空中接口采用时分多址技术，TDMA (time-division multiple access)，这个好理解。这个规范的最终目的其实就如其名，全球通。这里我疑惑，为何GSM不叫TDMA而要叫做GSM，难道仅仅因为它的应用极为广泛所致？又或者这个词有一个发展新，在3G中其实也提到了。还有一点，GSM允许用户从更高的数字语音质量和低费用的短信之间作出选择。之后，作为延续，出现GPRS通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)，而这个技术，也被称为2.5G，它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递，采用分组通讯技术，实现的了封包的传输模式。不得不说，packet这个概念有里程碑式的意义。对于2.5G，还有一个技术：EDGE（ Enhanced Data Rate for GSM Evolution），即增强型数据速率GSM演进技术。EDGE是一种从GSM到3G的过渡技术，它主要是在GSM系统中采用了一种新的调制方法，即最先进的多时隙操作和8PSK调制技术。总的来说，GPRS和EDGE都是2.5G到3G的过渡技术，在3G中我们会谈到，3G是一个统一的成熟的标准，而走向成熟都需要经过过渡，而2.5G就是扮演了一个这样的角色。 CDMA（code-division multiple access）码分多址技术。起源于扩频通讯技术，感叹人类的智慧，在模拟数字都捉襟见肘的情况下，产生了编码的概念，极大的提高了频谱的利用率的抗干扰能力。我们都明白，无线频谱就那么宽，资源有限，要保证数据传输的准确性，需要校验来抗干扰，数据传输的基础是保证数据传输的正确性。扩频通讯技术就很好解决了噪声的问题。其实这也告诉我们了扩频调制解调的原理所在，我们为什么这么麻烦？不就是为了提高速度，提高抗干扰能力吗？这都是方法和人类智慧的结晶。 ★第三代移动通信系统(3G)，也称IMT2000（International Mobile Telecommunication 2000），其中含义有三：在公元2000年左右开始使用；在2000MHz左右的频率上使用；支持的业务速率可以达到2Mbps以上。基础标准有三种：欧洲的WCDMA系统、美国的CDMA2000系统和中国的TD-SCDMA系统。有两个经常出现的简称是频分复用FDD（Frequency Division Duplexing）和时分复用TDD（Time Division Duplexing） WCDMA（wideband CDMA）宽带码分多址系统。宽带是说它用了5M×2的大带宽以及对应的3.84M的码片率（这一点谢谢一位学长的指正）在固定线路速度发展的背景下，这里有个概念，常说的ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）非对称用户环路（对应有SDSL Symmetric）即上行带宽和下行带框不一致的固定线路，电话线频分复用为三个信道，电话，上行，下行。基于此发展的VDSL，HDSL（High-Speed Very-High-Speed）多国有各自不同的无线传输标准，为了打破这个界限，3GPP（The 3rd Generation Partnership Project）组织推动了技术的统一，总的来说，这个W的添加，就是一种统一，再加入一些更先进的编码基础而产生的3G的一个系统。在中国，WCDMA就说是联通3G网，不要如此肤浅。这是一个标准，包含很多借口协议，传输网络定义等。必须说明，我的这个理解是很不完全的，在自己没对这些技术有了完整的理解前提下，我理解的这些就是供大家一笑了之，我自己也是很模糊的，只能说个大概，所以见笑了~ TD-SCDMA（ time-division synchronous CDMA）采用时分双工技术的同步码分多址系统。它是集CDMA、TDMA等技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术，是UTRA－FDD的对等方案，中国自己提出的标准！这里有一个技术，SDMA空分复用接入（Space Division Multiple Access）是一种卫星通信模式，它利用碟形天线的方向性来优化无线频域的使用并减少系统成本。这种技术是利用空间分割构成不同的信道。 CDMA2000 其实就是CDMA的进化版。按功能或版本可以分成几个阶段，CDMA95A，支持语音业务，CDMA95B，支持9.6K的数据业务，cdma2000 1X简称CDMA1X，支持153.6kbps，也就是前面联通一直提到的高速数据业务，比猫上网要快不上，下载速度最大能够达到18.4KB，打个牌什么的都没什么问题，再下面是就是CDMA2000 1X EVDO,简称CDMA-EVDO，支持最高支持2Mbps，这就是目前中电信对各大城市搭建的网络，现在各大省会城市应该有部分区域已具具备该功能 ★第四代移动通信系统(4G)，LTE（long time evolution）长期演进很形象的描述了4G，也是一种协议规范编码技术标准，通俗的说，比如我和你打电话，如何编码使得占用的资源更小是我们的目的，比如一百个0，我们可以用0加一个1100100来表示，时间上我们说话越多，个人说话的语音语调的10组合模式就会不断的重现，有点像一个慢慢自动学习的过程，信号的产生过程中回导致信源压缩比增大，这可能是长期演进的含义，一种自我进化，更加充分的利用资源。也可以会所，通信技术一直发展，总结或者说统一如今发展趋势技术的就是4G，也包括这种先进的编码技术和标准。LTE与WiMAX，以及3GPP2的超移动宽带(Ultra Mobile Broadband，UMB) 技术常一起被称为4G，过去的3G技术是指同一无线网络提供语音和数据通讯，但到了4G时代则变成为全数据网络，LTE估计最高下载速率100Mbps与上传50Mbps以上，比3G时代已投入使用的部分WiMax更快。WiFi、WiMAX和LTE下下行链路的核心算法是DFT，现实中均采用快速傅立叶变换算法。在往4G发展的道路上也有一些过渡技术，HS(D/U)PA（High Speed Downlink/Uplink Packet Access)高速下行分组接入，是一种移动通信协议，亦称为3.5G(3 1/2 G)。该协议在WCDMA下行链路中提供分组数据业务，速度更快。技术一直在前进，GSM：9K->GPRS:42K-> EDGE:172K ->WCDMA：364k ->HSDPA/HSUPA:14.4M->HSDPA+HSUPA:42M ->FDD-LTE:100M，而4G我认为可能是一场革命，在这个标准的技术速度上，已经超过了传统硬盘的读取速度，这使得人们的日常数据交流已经完全没有了阻碍，在这个环境下，科幻电影的中的许多场景可能都会出现，通信的未来是无法估量的，以光为轴，沟通远距离，以4G技术标准沟通每个人，期待未来20年的变化，其实我们每个人都可能这浪潮中的弄潮儿。一代二代三代四代，还有一个5G，废话几句，三星的技术，但是我觉得10Gbps的速率，3.6G的下行速度，这样的速度非常人所能想象，四个字，空中楼阁，念想一下即可。移动通讯的时代发展和傅里叶变换的发展惊人的相似，因为计算机行业的发展，让信号的量化处理成为可能，而也衍生出了离散信号的分析和研究，相对的，模拟信号到数字信号到编码都是一种发展形态。这些仅仅是一个大二结束一个普通学生的思考，我现在相信有目标的学习会有动力的多，为了梦想，为了这些疑问，所以，即使我没学过什么专业课，也通过网络尽可能的查询了这些东西，搞技术就要走在时代的前沿，但是基础的学习绝对是最重要的，毋庸置疑！与北邮人共勉，这是我们的时代！

[心得]我所浅显理解的：什么是1G，2G，3G，4G