發(fā)展歷程
在過去的10年中，世界電信發(fā)生了巨大的變化，移動通信特別是蜂窩小區(qū)的迅速發(fā)展，使用戶徹底擺脫終端設(shè)備的束縛、實(shí)現(xiàn)完整的個人移動性、可靠的傳輸手段和接續(xù)方式。進(jìn)入21世紀(jì)，移動通信將逐漸演變成社會發(fā)展和進(jìn)步的必不可少的工具。

第一代
第一代移動通信系統(tǒng)(1G)是在20世紀(jì)80年代初提出的，它完成于20世紀(jì)90年代初，如NMT和AMPS，NMT于1981年投入運(yùn)營。第一代移動通信系統(tǒng)是基于模擬傳輸?shù)?，其特點(diǎn)是業(yè)務(wù)量小、質(zhì)量差、安全性差、沒有加密和速度低。1G主要基于蜂窩結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，直接使用模擬語音調(diào)制技術(shù)，傳輸速率約2．4kbit/s。不同國家采用不同的工作系統(tǒng)。

第二代
第二代移動通信系統(tǒng)(2G)起源于90年代初期。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會在1996年提出了GSM Phase 2+，目的在于擴(kuò)展和改進(jìn)GSM Phase 1及Phase 2中原定的業(yè)務(wù)和性能。它主要包括CMAEL(客戶化應(yīng)用移動網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)邏輯)，S0(支持最佳路由)、立即計(jì)費(fèi)，GSM 900/1800雙頻段工作等內(nèi)容，也包含了與全速率完全兼容的增強(qiáng)型話音編解碼技術(shù)，使得話音質(zhì)量得到了質(zhì)的改進(jìn)；半速率編解碼器可使GSM系統(tǒng)的容量提近一倍。
在GSM Phase2+階段中，采用更密集的頻率復(fù)用、多復(fù)用、多重復(fù)用結(jié)構(gòu)技術(shù)，引入智能天線技術(shù)、雙頻段等技術(shù)，有效地克服了隨著業(yè)務(wù)量劇增所引發(fā)的GSM系統(tǒng)容量不足的缺陷；自適應(yīng)語音編碼(AMR)技術(shù)的應(yīng)用，極大提高了系統(tǒng)通話質(zhì)量；GPRs/EDGE技術(shù)的引入，使GSM與計(jì)算機(jī)通信/Internet有機(jī)相結(jié)合，數(shù)據(jù)傳送速率可達(dá)115/384kbit/s，從而使GSM功能得到不斷增強(qiáng)，初步具備了支持多媒體業(yè)務(wù)的能力。
盡管2G技術(shù)在發(fā)展中不斷得到完善，但隨著用戶規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，頻率資源己接近枯竭，語音質(zhì)量不能達(dá)到用戶滿意的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業(yè)務(wù)的需求。

第三代
第三代移動通信系統(tǒng)(3G)，也稱IMT 2000，是正在全力開發(fā)的系統(tǒng)，其最基本的特征是智能信號處理技術(shù)，智能信號處理單元將成為基本功能模塊，支持話音和多媒體數(shù)據(jù)通信，它可以提供前兩代產(chǎn)品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務(wù)，例如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等。如WCDMA的傳輸速率在用戶靜止時最大為2Mbps，在用戶高速移動是最大支持144Kbps，說占頻帶寬度5MHz左右。
但是，第三代移動通信系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同組成一個IMT 2000家庭，成員間存在相互兼容的問題，因此已有的移動通信系統(tǒng)不是真正意義上的個人通信和全球通信；再者，3G的頻譜利用率還比較低，不能充分地利用寶貴的頻譜資源；第三，3G支持的速率還不夠高，如單載波只支持最大2~fDps的業(yè)務(wù)，等等。這些不足點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)未來移動通信發(fā)展的需要，因此尋求一種既能解決現(xiàn)有問題，又能適應(yīng)未來移動通信的需求的新技術(shù)(即新一代移動通信：next generation mobile communication)是必要的。
3G通信技術(shù)在我國的發(fā)展是日新月異。2009年1月7日，我國同時發(fā)放了三張3G牌照，即：TD-SCDMA、WCDMA、CDMA200，標(biāo)志著我國正式進(jìn)入了3G時代。3G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的兩年多時間里，在拉動我國GDP增長的同時，還為國內(nèi)創(chuàng)造了大量的就業(yè)機(jī)會。從技術(shù)角度來分析，3G移動通信網(wǎng)絡(luò)相對于2G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在于更大的系統(tǒng)容量和更好的通信質(zhì)量，且能夠?qū)崿F(xiàn)全球范圍的無縫漫游，為通信用戶提供包括語音、數(shù)據(jù)和多媒體等多種形式的通信服務(wù)。 在國際移動通信領(lǐng)域，國際電聯(lián)對3G網(wǎng)絡(luò)有其最低的要求和標(biāo)準(zhǔn)，即：在高速移動的地面物體上，3G網(wǎng)絡(luò)所能提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為64~144kb/s，要能夠適應(yīng)500km/h的移動環(huán)境。針對該標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)行的3種3G網(wǎng)絡(luò)中，WCDMA和CDMA2000主要采用“軟切換”技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)移動終端在時速500km時的正常通信，即能夠?qū)嵟c另一個新基站通信時，首先不中斷跟原基站的聯(lián)系，而是在跟新的基站連接好后，再中斷跟原基站的連接，這也是3G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)于2G網(wǎng)絡(luò)的一個突出特點(diǎn)；WCDMA技術(shù)已經(jīng)解決了高速運(yùn)動物體的無縫覆蓋問題；此外，TD-SCDMA也對高鐵通信的覆蓋方案進(jìn)行了研究。 因此，3G移動通信網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)層面上已經(jīng)具有為高鐵提供通信保障的基本條件，為我國高鐵發(fā)展過程中移動通信問題的完滿解決奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

高速鐵路移動通信和3G技術(shù)
一般來說，在高速移動的物體上，當(dāng)速度超過時速150千米時，2G/3G的快速功率控制效果不佳，此時就要看哪種通信制式的抗衰落手段多，且衰落儲備量大。TD-SCDMA對高速移動情況不太適應(yīng)，主要是因?yàn)榧夹g(shù)性能先進(jìn)的智能天線沒有在高鐵上全面普及和覆蓋，且系統(tǒng)的增益又不高，再加上使用終端的功率不大，使得在高鐵上，對于覆蓋邊緣由于衰落儲備不足而掉話；GSM制式在高鐵系統(tǒng)中還沒有啟用功控裝置，不過GSM制式只提供語音通話，信道編碼糾錯技術(shù)在這種情況下的作用顯著，在通信基站功率達(dá)到40W，終端功率達(dá)到2W，且基站距離較短的情況下，衰落儲備量發(fā)揮作用，高鐵的應(yīng)用效果還可以。GSM系統(tǒng)中的EDGE制式在高鐵中的效果不好，主要是由于EDGE在高速數(shù)據(jù)時的編碼效率為1，沒有編碼冗余度，對應(yīng)的信道編碼增益相對較低，此外，高階的數(shù)據(jù)8PSK調(diào)制，會使得解調(diào)EDGE數(shù)據(jù)的信噪比較高，導(dǎo)致EDGE邊緣的覆蓋電壓需要更高，其衰落儲備要更大；但在實(shí)際的高鐵系統(tǒng)中，兩個基站覆蓋區(qū)之間的衰落儲備一般都不足，使得傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率會迅速下降。所以，就要尋求新的技術(shù)體系來解決高鐵中的移動通信問題。