微波相关领域新技术及发展趋势⇳移动通信⇳卫星通信⇳毫米波通信⇳微波遥感⇳自由光通信⇳网络课程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4G通信能提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频信道传送出去，因此4G也是一种实时的、宽带的以及无缝覆盖的多媒体无线通信。

技术的发展将使4G能实现3G未能实现的功能，实现真正意义上的个人通信。

总之上面对4G的网络结构、关键技术和发展方向进行了一些探讨，但具体的实现还面临着许多问题。

随着技术的发展、网络的发展，现在看来困难的事情可能因为某一关键技术的突破而实现。

所以，现在对网络结构的可行性、灵活性的研究，对这些体系结构中的关键技术的研究将对4G的尽快实现有十分重要的意义。

第一代移动通信（1G）1G称为模拟移动技术，通话质量差、保密性差，容易被非法并机。

我国从1988年开通移动电话就是上的第一代技术。

那时候的电话由于体积硕大被戏称为“砖头”。

第二代移动通信（2G）2G称为数字移动技术。

全球主要有GSM 和CDMA两种体制。

GSM技术标准是欧洲提出的，目前全球绝大多数国家使用这一标准。

我国移动通信也主要是GSM 体制，比如中国移动的135到139手机，中国联通的130到132都是GSM手机。

目前使用GSM的用户国占内市场的97％。

CDMA是美国高通公司提出的标准，目前在美国、韩国等国家使用。

联通公司今年开始大规模发展。

第二代移动通信技术的特点是除了话音业务以外，可以开展一些简单的数据业务如发短信等。

话音质量、安全性较第一代技术好很多。

第三代移动通信（3G）3G是宽带多媒体移动通信技术，目前全球有三大标准，分别是欧洲提出的WCDMA、美国提出的CDMA2000和我国提出的TD—SCDMA。

第三代移动通信基于足够带宽的数据业务不同于目前的手机，不仅可以发送图片，还可以发送接受动态图像。

在第三代技术上，我国不仅首次提出了自己的标准，而且在其他两大标准的研发上，也紧跟世界步伐，骨干企业已经基本具备提供商用设备的能力。

2.5代移动通信（2.5G）在二代与三代技术之间，目前市场上还推出了2.5代技术，比如中国移动的GPRS技术和中国联通即将推出的CDMA1X技术。

这些技术的传输速率虽然没有3G 快，但理论上也有100多K，实际应用基本可以达到拨号上网的速度，因此可以发送图片、收发电子邮件等。

同时，还可以广泛应用于生产领域。

============================= 2005年摘编 ====================== 二、卫星通信 返回全球卫星通信产业正在飞速发展，卫星通信技术和电子技术取得了突破性进展，包括中、低轨道全球卫星移动通信系统在内的新系统不断涌现出来，归纳起来，分为非同步（含低轨道LEO、中轨道MEO）和同步（同步轨道GEO）两大类。

以低轨道卫星为基础的系统，具有时延短、路径损耗小、能有效地频率复用、卫星互为备份、抗毁能力强等特点，多星组网可实现真正意义上的全球覆盖。

典型的有“铱”系统、“全球星”系统。

以静止轨道卫星为基础的系统，使用卫星少，卫星静止可实现昼夜通信，监控卫星系统简单。

这些系统，正步入产业化、商业化和国防化的轨道。

据统计，从现在到世纪之交，全世界用于建造和发射新型卫星的投资达500亿美元。

世界各大公司提出了许多卫星发射计划，这场即将到来的卫星通信革命有望改变人们的工作和生活方式。

在2000年后，卫星电话用户就可以从口袋里掏出微型折叠式电话，在地球任何一个角落向任何地方拨打电话。

他们的呼叫将迅速传向 66颗“铱”星，一颗一颗地传递发送到接收用户那里。

“铱”系统是Motorola公司提出的，投资者有14个国家的17家公司参加。

轨道高约780km，66棵卫星分布于11个轨道上，这种低轨道卫星具有卫星体积和天线尺寸较小的特点，可建立视距通信线路，因而链路余量较大；二是网络容量大，可容纳的移动用户数多，到2000年可为160万个移动用户提供密集无线通信业务。

蜂窝电话巨头克雷格、麦考和微软公司比尔·盖次提出最有冒险精神的卫星计划--空中互联网(Teledesic)计划.将使用840颗卫星(目前地球轨道上只有150颗商用卫星),以提供同类的光缆上运行效果最佳的宽带多媒体连接，而且可以在世界任何地方召开电视会议。

但这项计划的实现，至少要到2005年。

可以预料，在不远的将来，居住在偏僻岛屿、边远农村的人们就可以向外地打电话，或在互联网上操作。

军事指挥员完全可能坐在远离战场上万公里的作战指挥室，通过卫星，随时观察掌握到敌方在海陆空的兵力部署和行动情况，以实现准确的立体化指挥。

2000年后的卫星通信市场已占全球电信市场的25%以上；今后的10年预计全球总共发射的对地静止轨道卫星约350颗，以满足全球对移动电话、电信频道、无线寻呼、卫星转邮、数据传输、卫星定位和其它空间服务项目日益增长的需要。

============================================ 2000 摘编 ==============卫星通信新技术在目前的通信卫星中，己开始采用许多代表当今世界通信卫星最先进的技术，如氙粒子发动机技术、高能太阳电池技术、大天线和多点波束技术以及卫星星上处理器技术等等。