6　 新时代国防 2009/09

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，对我国军事无线通信的发展

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 64 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。

第四代移动通信系统（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”U15 是世界上第一型 3G 手机。

科学技术

数字通信

模拟调制技术TDMAFDMA

CDMA OFDM

2009/09 新时代国防　 7

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。

科学技术

8　 新时代国防 2009/09

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，从而限制了

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

一辆卡车装载的设备就可以在自己周围营造出一个无线网格网络（Mesh 网络），军事应用很方便。

美军基于自组织分组无线网络（Ad Hoc）的传感器网络。

科学技术

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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、新体制，

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。

对发展我国军事无线通信的建议

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，对部队的机动性提出了

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

有功率上的严格限制，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

限制，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”。

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什么是 3G ？

所谓 3G，就是第三代（3rd

Generation）数字通信的英文缩写。

3G 有哪些优点？

第一代模拟制式手机（1G）

俗称“大哥大”，只能进行语音通话；

第二代 GSM、CDMA 等数字式

手机（2G）的数据下载速度约 100

千字节 /秒，增加了接收电子邮件

和网页的功能；

第三代手机（3G）的数据下

载速度达到数十万甚至数兆字节 /

秒，因此可以实现名副其实的移动

宽带通信，能够处理图像、音乐、

视频流等多种媒体信息，提供无线

宽带上网、视频通话、电话会议、

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，即可应用于部队的日常通信。

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

网络完全独立，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。

是一种由中国大陆独自制定的 3G

标准，全球一半以上的设备厂商都

宣布可以支持该标准。

WCDMA 即“宽带码分多址”，

是欧洲提出的宽带 CDMA 技术。其

支持者主要是以 GSM 系统为主的欧

洲厂商，日本公司也参与其中。它

有较高的扩频增益，发展空间较大，

全球漫游能力强，技术最成熟。

CDMA2000 即“多载波码分多

址”，是美国高通公司为主导提出

的，摩托罗拉、朗讯和韩国三星等

都参与其中。它可以从原有的窄带

CDMA 直接升级到 3G，建设成本低

廉。

手机电视、手机游戏等多种信息服

务。

目前国外有些地区已经在试运

行 3.5G 甚至 4G 网络。

3G 的三张牌照是怎么回事？

我国按照 3G 通信技术的三种

制式，为中国移动、中国联通和

中国电信分别发放了 TD-SCDMA、

WCDMA 和 CDMA2000 三张牌照。这

些制式的名称中都有“CDMA”，意

思为“码分多址”，这是一种基于

扩频技术的崭新但成熟的无线通信

技术。

TD-SCDMA 即“时分同步码分

多址”，在频谱利用率、对业务支

持的灵活性等方面有独特优势。这

通俗说3G通信相关链接

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