無線移動通訊技術快速發展歷程和趨向（張煦） [摘要] 本文內容分三部分：首先說明無線行動通訊與有線固定通訊一同快速發展的趨勢；然後 著重講述無線動通訊蜂窩網從模擬至數字和即將進入第三代系統的快速發展歷程和今後趨向； 最後簡單說明無線衛星通訊微波通訊也要加快步伐繼續向前發展，以發揮重要作用。 [ 關鍵詞]無線通訊；行動通訊；蜂窩網；衛星通訊 1無線行動通訊與有線固定通訊一同發展 人們常把有線固定通訊和無線行動通訊作為資訊基礎結構（NII/GII）的兩大組成部分。近 年來它們都以明顯的快速步伐向前推進，而且進入新世紀後將更加快速發展，為興旺的資訊時代 作出貢獻。傳統的有線固定通訊網是“公用交換電話網”PSTN（Public Switched Telephone Network），長期來一直保持平穩擴大建設，促使人們普遍裝用固定終端的電話機。但是，自90 年代中期起，國際網際網路Internet興起，使全世界的傳統通訊網受到前所未有的巨大沖擊。廣大 的通訊使用者開始普遍裝用計算機，資料通訊的業務量每年急劇上漲，其增長率遠遠超過傳統電話 的每年增長率。按照這樣的勢頭，進入新世紀後的五年左右，全世界的資料資訊業務量總數將追 上電話資訊業務量總數，而且以後超過的越來越多。因此未來的通訊傳送網將是以資料資訊為重 點的分組交換網（Packet Switching），並且承擔電話通訊的傳送，不再利用原有的電路交換 （ Circuit Switching），但仍保證電話特有的業務質量（QoS）指標。隨著計算機技術改進和 功能加多，資料通訊將延伸至包含音訊、影片資訊配合的多媒體通訊。這樣，未來的有線固定通 信網，將能承擔所有資訊業務傳送的統一通訊網，必將是大容量通訊網。 無線行動通訊網主要是各地城市的蜂窩網（Cellul Network），每一城市分成若干個蜂窩 區， 每區中心設定無線電基臺（Base Station），區內所有移動終端和個人無線手機各與基臺直接經 由無線線路連通，稱為無線接入（Wireless Access）。行動通訊原來是隻通行動電話，近來也 和有線網一樣，容許移動使用者於需要時接上Internet,傳送資料資訊，並且隨著計算機的改進， 將來也要傳送包含音訊、影片資訊配合的多媒體通訊。移動終端經過無線接入基臺又經由基臺連 往行動通訊交換中心MSC（Mobile-communication Switching Center），除了由無線線路連往 同 一蜂窩網的其它無線電基臺外，還連往有線固定通訊網的城市交換局。這意味著，無線行動通訊 網要與有城固定通訊網相連線。移動終端和個人便攜手機如欲與同一蜂窩區或同一城市的移動終 端或個人手機直接相互通訊，當然可由無線行動通訊網來接通。但無線行動通訊網僅限於本城市 的蜂窩網，不同城市的蜂窩網仍需由全國性的有線固定通訊網來接通。任一無線移動手機如欲實 現國內或國際通訊，必須經過無線接入，然後由有城固定網接通。由此可見，有線固定通訊網既 承擔所有由有線接入的各種各樣通訊業務，包括原來PSTN使用者所需的通訊業務，又要承擔無線接 入的各種通訊業務，所以，固定網的通訊業務量總數特大，而且逐年加大，在設計未來的全國有 線固定通訊網時，必然要精細測算，考慮大容量而且逐年增加容量的趨勢。這就要求傳輸線路和 通訊網內部裝置都能方便地按需要加大容量。 鑑於過去數字通訊網使用的時分多路TDM雖然作出很大貢獻，數字體系從PDH進化為SDH，但 其最高數字速率已難於再提高，因而成為通訊網繼續加大容量的“電子瓶頸”。可幸，光纖作為 傳輸線路具有巨大的潛在容量可以發掘利用。而且，從90年代中期起，波分多路／密集波分多路 （ WDM／DWDM）在光纖線路上投入商用，顯示出無比優越性。於是，有線通訊網中的幹線幾乎全 部採用光纖並裝上波分多路系統，而通訊網本身內部，為了便於未來擴大容量，已開始考慮從電 網進化為光網（optical networking），採用以WDM為基的各種光器件／元件，以實現波長路由 和交換等功能，從而可以進一步加大網的容量能力。 對於使用電話通訊的人們，雖然過去安裝的固定終端電話機執行可靠，但與近年推廣的便攜 無線手機相比，使用者覺得各自隨身攜帶一部手機，一個號碼，隨時隨地可以撥打電話找到對方立 即通話，比過去固定終端靈活方便得多。所以近年來行動通訊手機的銷售量劇增。國際上推測， 不到2010年，全世界使用者擁有移動無線手機總數將與裝置固定電話終端機總數相等，而且使用者需 要呼叫電話時，更樂於使用手機。現在無線行動通訊網不僅提供通電話，還在設法讓便攜計算機 互通資料資訊甚至多媒體通訊，僅僅因為無線電頻譜資源畢竟有限，無線行動通訊能夠提供每路 訊號的頻頻寬度沒有象有線固定通訊那樣寬裕。所以，在使用者需用頻寬很大的通訊業務的情形， 例如使用者上網需要Internet/WWW長時間提供特別大量資料資訊，或者使用者需’要在家裡收看特定 的高質量文娛電視節目或電影片時利用“點播電視／電影”VOD／MOD業務，就有必要利用“有線 接入”。 概括地說，進入新世紀不到十年，對通訊業務的發展有兩個極其重要的預測：一是大約2005 年全世界資料資訊業務量總數追上與傳統電話業務量總數相等，其後逐年超過；二是大約201O年 全世界無線行動通訊使用者總數增加多至與傳統有線固定通訊使用者總數相等。由此有線固定通訊網 的容量將越來越大，而無線行動通訊網的手機越來越普遍，今後兩類通訊網技術必將一同持續地 -快速發展。 2 蜂窩網從模擬至數字、將進入第三代 無線行動通訊最基本和最主要的一種是利用蜂窩網方式。它避免了一個城市使用大功率無線 電發射臺、覆蓋直徑40km面積的舊設想，而把一個城市按蜂窩網形狀劃分為若干互相靠近的六角 形區（cell），每區圖形半徑可以小於1km.在這樣的蜂窩區的中心設立無線電基臺BS（base station），發射功率較小，可與區內所有移動終端MS（mobilestation)或個人隨身攜帶的手機 隨時取得聯絡。當某一MS從一區移動至鄰近區，就改與鄰近區的BS聯絡，稱這種“交接”為“越 區切換”。某區BS使用的波長與鄰近區BS的波長不同，但與隔一、二區的波長可以相同，稱為 “頻率再利用”，不會引起干擾，這是蜂窩網的優點，節約利用無線電頻譜資源。80年代初期， 蜂窩網行動通訊開始商用，那時使用模擬電話，由於積體電路進步快，又由於話音編碼和數字通 信技術研製都很成功。到了80年代下半期，蜂窩網發展至數字式，稱為第二代ZG（second generation).在過渡時期移動手機可以雙模運用，既可用於模擬電話，又可用於數字電話。那時 歐洲有標準組織 GSM（Groupe Special Mo-bile），後來在900MHz頻譜普遍運用的第二代稱為 GSM（Global System for Mobile Communications）。在開始時數字式行動電話利用“時分多 址”TDMA（Time Division Multiple Access）。90年代中期，又出現“分碼多重進接”CDMA （Code Division Multiple Ac- cess），也在90年代中期，美國指定1850－1990MHz的 14OMHz寬度 的 頻譜，供“個人通訊業務” PCS（Personal Communication Service）使用，這些都一直持續 至90年代後期，保持不斷的發展勢頭。 正在2G系統技術持續蓬勃發展的時期，國際上開始議論第三代行動通訊3G（third generation)的前景，既要儘量採用可預見的先進技術，又要照顧現已裝置的系統裝置，再要訂 定全世界都認可的標準，普遍稱為IMT-2000（International MobileTelecommunication),設 備 採用2000MHz頻譜，於2000年起開始試用。這種3G系統不僅保持行動電話，還要十分重視開展數 據通訊，使無線系統和有線通訊網一樣重視資料傳輸，包括Internet/網際網路規約IP和寬頻業務， 以至資料速率為2Mb／s的多媒體通訊。國際標準組織已經評審各國提交的無線電傳輸方案，包 括中國的方案，有頻分雙工FDD（Frequency Duplex) CDMA、TDMA,還有時`分雙工TDD(Time Division Duplex)的CDMA。總是沒法使無線通訊在效能、成本和容量等方面都顯出優勢。 在無線數字式行動通訊，為了充分節約利用頻譜，話音編碼（Speech Coding）技術非常重 要。這與有線通訊大不相同，有線數字電話利用脈碼調製PCM, 每路電話64kb/s，或自適應脈碼 調製AD－PCM,每路32kb／s，對通訊網路容量沒有困難。無線通訊的話音編碼，從早期的“線性 預測編碼”LPC(Linear Predictive Coding),至80年代開始的“碼激勵線性預測” CELP （Code Excited Linear Pre-diction)，每路話音的數字速率降至 5~13kb／s。同時，在編碼 過程中還要考慮克服無線電波傳播過程引起損害和背景噪音，保證通話質量。到了3G系統，還 要考慮多媒體通訊所需的音訊和影片的編碼技術，既節約頻譜、又保證通訊質量。 每一無線電基臺一般需要設定幾套射頻收發信機（RF transceiver).現在從模擬過渡至數 字化，將充分利用數字訊號處理DSP和專用大規模整合晶片ASIC，並趨向於使用越來越多的新型 軟體，導致可程式設計（programmable)的基臺，容許使用多種空中介面（air interface）標準。 基臺將使用寬頻線性功率放大和寬頻射頻器件，便於增加數字內容，使數字處理儘量靠近天線， 使多個射頻同時處理，又使軟體完成更多的功能。由於數字行動通訊支援多個使用者利用CDMA或 TDMA多址通訊，數字式可比模擬式減少無線電收發信機數，可在較寬頻帶進行處理，又容許在 較高頻率處理，從基帶至中頻又至射頻都利用數字處理。當基臺這樣充分利用可程式設計器件時， 它們就稱為“軟體無線電”（software。Ra-dio),變得相當靈活，而且容許基臺裝置更容易配 合“智慧無線”（smart antenna或intelligent anten-na).移動終端和無線手機也將趨向於 軟體無線電。當業務和標準技術有所改變時，軟體無線電可以很快適應新技術，不需大量更換 裝置，因而投資成本可以降低。 加多利用數字訊號處理，可促使無線通訊的智慧天線技術得到有利的發展。智慧天線需要 使用多個天線。基臺往往有幾個定向天線，各分管一個扇形區，對該區內移動終端的無線接入 特別有利，還可能讓多個束射經過自適應過程進行快速換接，以獲得最好的孔徑增益、分集增 益、和遏止干擾，導致效能改進。接收天線如採用兩個天線分支，在空間有足夠的隔開，就可 獲取空間分集的好處，如只有一個無線，則利用極化分集也可得到好處。在自適應智慧天線， 傳送裝用多個天線，可取得更多好處。對於TDMA系統，智慧無線可以加大通訊容量，由反向線 路傳來的訊號進行處理，可使正向線路的束射調整得最好。對於CDMA系統，所有移動終端使用 同一頻帶，只是編碼不同。到了3G系統，使用者如使用較高資料速率，可以指定特殊符號（pilot symbol）以控制自適應天線處理來減小使用者間的干擾，從而加大通訊容量，即在有幾個使用者 使用高速資料時仍容許較多使用者通電話。 無線行動通訊網有時為了公共安全的原因，需要相當精確地測定某一移動終端或個人在某 一時間移動至地理上的位置，稱為定位技術（geoloca-tion）。現在已有一種獨立的手持機能 夠附帶裝置，利用全球定位系統（GPS,global positioning system），在室外測定移動個人 自己的位置。將來進入3G時代，個人移動無線手機本身可能附有定位功能，它在得到網的協助 下進行定位工作，不必另外攜帶獨立的GPS手持機。就是說，新式的行動通訊手機附裝協助的 AGPS（assisted GPS), 測定自己在室外，甚至室內的地理位置。通訊手機於需要時由網提供 情況，不必由通訊手機本身連續跟蹤GPS衛星。 蜂窩網3G系統向未來的分組交換有線網看齊，著重於提供儘量高速率的資料通訊。蜂窩網 也要提供不對稱數字傳輸。象有線網的不對稱數字使用者線ADSL那樣，無線電基臺至使用者的方向 提供較高速率的資料傳輸。有線網是在交換局設定多載波離散多音調（DMF,Discrete Multi-Tone)裝備，而無線網是在基臺設定多載波正交頻分多路（ OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex）裝備，這對於移動使用者接上Internet索取大量資訊時非常需 要。 3衛星通訊和微波通訊有重要作用 無線行動通訊除了大部分依靠城市蜂窩網、如上節所述外，還有衛星通訊也非常重要，大 有發展前途。同步衛星對固定通訊和廣播已經多年實踐證明極為可靠，還可有利地提供遠端移 動通訊、低軌 道、中軌道衛星通訊。如在技術、裝置、成本各方面深入研究，仍能大有作為， 對全球個人行動通訊發揮作用。同溫層（平流層）無線通訊已有方案提出，如繼續具體研究， 對固定通訊和行動通訊都有獨特作用。此外，無線固定通訊包括人們熟知的微波數字接力通訊 和最近提倡的無線使用者環路（WSL,Wireless Subscriber Loop),在人口較少的地區很適用，它 們與建設光纖光纜和有線市內電話使用者線相比，有建設較快、投資較少的優點。毫米波無線電 通訊和無線紅外線通訊已在多處安裝試驗，證明對短距通訊有好處。總之，國際上不少實際應 用和試驗經驗表明，無線通訊優點很多，值得擴大實際使用範圍。可以斷言，在進入新世紀後， 無線通訊必將與有線通訊一同快速發展和互相配合應用，不愧為資訊基礎結構的兩大組成部分。 同步軌道執行的衛星過去提供可靠的國際通訊和電視傳播，享有盛譽。近年加強開發，尤 其對衛星內部的轉發器(transponder)，放寬傳輸頻帶、加大發射功率、改進天線效率，甚至 加裝ATM裝置，擴大業務功能，以致地面應用越來越增多。一種應用是在地上安裝“甚小孔徑 天線”的衛星站，稱為VSAT，為大企業的廣域專用通訊提供方便。同步衛星也可能對地面提供 遠距行動通訊，但地面移動 終端需裝較大的對星天線，而且在高樓林立的城市 中心電波傳 播有困難。為此，對地面的全球行動通訊，曾另行研製發射低軌道、離地面幾百至一千公里的 幾十顆移動衛星族，稱為 LEO（Low Earth Or-bit）。又曾研製發射中軌道、離地約一萬公里 的十顆移動衛星族，稱為MEO( Medium Earth Orbit)。[相應地，原來離地面36，000km、與地 球同步執行的三顆衛星族，稱為 GEO(Geostationary Earth Or－bi)]。雖然最近LEO系統 Iridium在開放商用後不久就受到挫折，另一系統Globalstar正在開放商用，可能順利進行， 但應該冷靜地對待。這些LEO／MEO全球無線移動通訊系統的理論和技術是正確的，但經營商對 使用者需求的條件、移動手機的裝置和成本，以及向用戶收費不宜過貴等問題，似乎預先考慮得 不夠周到。如能認真吸取經驗，仔細分析原因，很可能得到圓滿成功，我們可以熱情期待著美 好的前途。無線固定通訊也要向前發展，充分利用無線特有的優點，但無線通訊受到無線電頻 譜資源的限制，為了繼續開發應用，必須考慮提高運用頻率或縮短運用波長，即從微波（釐米 波）延伸至毫米波、甚至紅外波。在這樣的延伸程序中，必將遇到新的電波傳播問題和器件問 題，都要逐一妥善解決，應該受到有關各方的支援和鼓勵。
無線移動通訊技術快速發展歷程和趨向（張煦） [摘要] 本文內容分三部分：首先說明無線行動通訊與有線固定通訊一同快速發展的趨勢；然後 著重講述無線動通訊蜂窩網從模擬至數字和即將進入第三代系統的快速發展歷程和今後趨向； 最後簡單說明無線衛星通訊微波通訊也要加快步伐繼續向前發展，以發揮重要作用。 [ 關鍵詞]無線通訊；行動通訊；蜂窩網；衛星通訊 1無線行動通訊與有線固定通訊一同發展 人們常把有線固定通訊和無線行動通訊作為資訊基礎結構（NII/GII）的兩大組成部分。近 年來它們都以明顯的快速步伐向前推進，而且進入新世紀後將更加快速發展，為興旺的資訊時代 作出貢獻。傳統的有線固定通訊網是“公用交換電話網”PSTN（Public Switched Telephone Network），長期來一直保持平穩擴大建設，促使人們普遍裝用固定終端的電話機。但是，自90 年代中期起，國際網際網路Internet興起，使全世界的傳統通訊網受到前所未有的巨大沖擊。廣大 的通訊使用者開始普遍裝用計算機，資料通訊的業務量每年急劇上漲，其增長率遠遠超過傳統電話 的每年增長率。按照這樣的勢頭，進入新世紀後的五年左右，全世界的資料資訊業務量總數將追 上電話資訊業務量總數，而且以後超過的越來越多。因此未來的通訊傳送網將是以資料資訊為重 點的分組交換網（Packet Switching），並且承擔電話通訊的傳送，不再利用原有的電路交換 （ Circuit Switching），但仍保證電話特有的業務質量（QoS）指標。隨著計算機技術改進和 功能加多，資料通訊將延伸至包含音訊、影片資訊配合的多媒體通訊。這樣，未來的有線固定通 信網，將能承擔所有資訊業務傳送的統一通訊網，必將是大容量通訊網。 無線行動通訊網主要是各地城市的蜂窩網（Cellul Network），每一城市分成若干個蜂窩 區， 每區中心設定無線電基臺（Base Station），區內所有移動終端和個人無線手機各與基臺直接經 由無線線路連通，稱為無線接入（Wireless Access）。行動通訊原來是隻通行動電話，近來也 和有線網一樣，容許移動使用者於需要時接上Internet,傳送資料資訊，並且隨著計算機的改進， 將來也要傳送包含音訊、影片資訊配合的多媒體通訊。移動終端經過無線接入基臺又經由基臺連 往行動通訊交換中心MSC（Mobile-communication Switching Center），除了由無線線路連往 同 一蜂窩網的其它無線電基臺外，還連往有線固定通訊網的城市交換局。這意味著，無線行動通訊 網要與有城固定通訊網相連線。移動終端和個人便攜手機如欲與同一蜂窩區或同一城市的移動終 端或個人手機直接相互通訊，當然可由無線行動通訊網來接通。但無線行動通訊網僅限於本城市 的蜂窩網，不同城市的蜂窩網仍需由全國性的有線固定通訊網來接通。任一無線移動手機如欲實 現國內或國際通訊，必須經過無線接入，然後由有城固定網接通。由此可見，有線固定通訊網既 承擔所有由有線接入的各種各樣通訊業務，包括原來PSTN使用者所需的通訊業務，又要承擔無線接 入的各種通訊業務，所以，固定網的通訊業務量總數特大，而且逐年加大，在設計未來的全國有 線固定通訊網時，必然要精細測算，考慮大容量而且逐年增加容量的趨勢。這就要求傳輸線路和 通訊網內部裝置都能方便地按需要加大容量。 鑑於過去數字通訊網使用的時分多路TDM雖然作出很大貢獻，數字體系從PDH進化為SDH，但 其最高數字速率已難於再提高，因而成為通訊網繼續加大容量的“電子瓶頸”。可幸，光纖作為 傳輸線路具有巨大的潛在容量可以發掘利用。而且，從90年代中期起，波分多路／密集波分多路 （ WDM／DWDM）在光纖線路上投入商用，顯示出無比優越性。於是，有線通訊網中的幹線幾乎全 部採用光纖並裝上波分多路系統，而通訊網本身內部，為了便於未來擴大容量，已開始考慮從電 網進化為光網（optical networking），採用以WDM為基的各種光器件／元件，以實現波長路由 和交換等功能，從而可以進一步加大網的容量能力。 對於使用電話通訊的人們，雖然過去安裝的固定終端電話機執行可靠，但與近年推廣的便攜 無線手機相比，使用者覺得各自隨身攜帶一部手機，一個號碼，隨時隨地可以撥打電話找到對方立 即通話，比過去固定終端靈活方便得多。所以近年來行動通訊手機的銷售量劇增。國際上推測， 不到2010年，全世界使用者擁有移動無線手機總數將與裝置固定電話終端機總數相等，而且使用者需 要呼叫電話時，更樂於使用手機。現在無線行動通訊網不僅提供通電話，還在設法讓便攜計算機 互通資料資訊甚至多媒體通訊，僅僅因為無線電頻譜資源畢竟有限，無線行動通訊能夠提供每路 訊號的頻頻寬度沒有象有線固定通訊那樣寬裕。所以，在使用者需用頻寬很大的通訊業務的情形， 例如使用者上網需要Internet/WWW長時間提供特別大量資料資訊，或者使用者需’要在家裡收看特定 的高質量文娛電視節目或電影片時利用“點播電視／電影”VOD／MOD業務，就有必要利用“有線 接入”。 概括地說，進入新世紀不到十年，對通訊業務的發展有兩個極其重要的預測：一是大約2005 年全世界資料資訊業務量總數追上與傳統電話業務量總數相等，其後逐年超過；二是大約201O年 全世界無線行動通訊使用者總數增加多至與傳統有線固定通訊使用者總數相等。由此有線固定通訊網 的容量將越來越大，而無線行動通訊網的手機越來越普遍，今後兩類通訊網技術必將一同持續地 -快速發展。 2 蜂窩網從模擬至數字、將進入第三代 無線行動通訊最基本和最主要的一種是利用蜂窩網方式。它避免了一個城市使用大功率無線 電發射臺、覆蓋直徑40km面積的舊設想，而把一個城市按蜂窩網形狀劃分為若干互相靠近的六角 形區（cell），每區圖形半徑可以小於1km.在這樣的蜂窩區的中心設立無線電基臺BS（base station），發射功率較小，可與區內所有移動終端MS（mobilestation)或個人隨身攜帶的手機 隨時取得聯絡。當某一MS從一區移動至鄰近區，就改與鄰近區的BS聯絡，稱這種“交接”為“越 區切換”。某區BS使用的波長與鄰近區BS的波長不同，但與隔一、二區的波長可以相同，稱為 “頻率再利用”，不會引起干擾，這是蜂窩網的優點，節約利用無線電頻譜資源。80年代初期， 蜂窩網行動通訊開始商用，那時使用模擬電話，由於積體電路進步快，又由於話音編碼和數字通 信技術研製都很成功。到了80年代下半期，蜂窩網發展至數字式，稱為第二代ZG（second generation).在過渡時期移動手機可以雙模運用，既可用於模擬電話，又可用於數字電話。那時 歐洲有標準組織 GSM（Groupe Special Mo-bile），後來在900MHz頻譜普遍運用的第二代稱為 GSM（Global System for Mobile Communications）。在開始時數字式行動電話利用“時分多 址”TDMA（Time Division Multiple Access）。90年代中期，又出現“分碼多重進接”CDMA （Code Division Multiple Ac- cess），也在90年代中期，美國指定1850－1990MHz的 14OMHz寬度 的 頻譜，供“個人通訊業務” PCS（Personal Communication Service）使用，這些都一直持續 至90年代後期，保持不斷的發展勢頭。 正在2G系統技術持續蓬勃發展的時期，國際上開始議論第三代行動通訊3G（third generation)的前景，既要儘量採用可預見的先進技術，又要照顧現已裝置的系統裝置，再要訂 定全世界都認可的標準，普遍稱為IMT-2000（International MobileTelecommunication),設 備 採用2000MHz頻譜，於2000年起開始試用。這種3G系統不僅保持行動電話，還要十分重視開展數 據通訊，使無線系統和有線通訊網一樣重視資料傳輸，包括Internet/網際網路規約IP和寬頻業務， 以至資料速率為2Mb／s的多媒體通訊。國際標準組織已經評審各國提交的無線電傳輸方案，包 括中國的方案，有頻分雙工FDD（Frequency Duplex) CDMA、TDMA,還有時`分雙工TDD(Time Division Duplex)的CDMA。總是沒法使無線通訊在效能、成本和容量等方面都顯出優勢。 在無線數字式行動通訊，為了充分節約利用頻譜，話音編碼（Speech Coding）技術非常重 要。這與有線通訊大不相同，有線數字電話利用脈碼調製PCM, 每路電話64kb/s，或自適應脈碼 調製AD－PCM,每路32kb／s，對通訊網路容量沒有困難。無線通訊的話音編碼，從早期的“線性 預測編碼”LPC(Linear Predictive Coding),至80年代開始的“碼激勵線性預測” CELP （Code Excited Linear Pre-diction)，每路話音的數字速率降至 5~13kb／s。同時，在編碼 過程中還要考慮克服無線電波傳播過程引起損害和背景噪音，保證通話質量。到了3G系統，還 要考慮多媒體通訊所需的音訊和影片的編碼技術，既節約頻譜、又保證通訊質量。 每一無線電基臺一般需要設定幾套射頻收發信機（RF transceiver).現在從模擬過渡至數 字化，將充分利用數字訊號處理DSP和專用大規模整合晶片ASIC，並趨向於使用越來越多的新型 軟體，導致可程式設計（programmable)的基臺，容許使用多種空中介面（air interface）標準。 基臺將使用寬頻線性功率放大和寬頻射頻器件，便於增加數字內容，使數字處理儘量靠近天線， 使多個射頻同時處理，又使軟體完成更多的功能。由於數字行動通訊支援多個使用者利用CDMA或 TDMA多址通訊，數字式可比模擬式減少無線電收發信機數，可在較寬頻帶進行處理，又容許在 較高頻率處理，從基帶至中頻又至射頻都利用數字處理。當基臺這樣充分利用可程式設計器件時， 它們就稱為“軟體無線電”（software。Ra-dio),變得相當靈活，而且容許基臺裝置更容易配 合“智慧無線”（smart antenna或intelligent anten-na).移動終端和無線手機也將趨向於 軟體無線電。當業務和標準技術有所改變時，軟體無線電可以很快適應新技術，不需大量更換 裝置，因而投資成本可以降低。 加多利用數字訊號處理，可促使無線通訊的智慧天線技術得到有利的發展。智慧天線需要 使用多個天線。基臺往往有幾個定向天線，各分管一個扇形區，對該區內移動終端的無線接入 特別有利，還可能讓多個束射經過自適應過程進行快速換接，以獲得最好的孔徑增益、分集增 益、和遏止干擾，導致效能改進。接收天線如採用兩個天線分支，在空間有足夠的隔開，就可 獲取空間分集的好處，如只有一個無線，則利用極化分集也可得到好處。在自適應智慧天線， 傳送裝用多個天線，可取得更多好處。對於TDMA系統，智慧無線可以加大通訊容量，由反向線 路傳來的訊號進行處理，可使正向線路的束射調整得最好。對於CDMA系統，所有移動終端使用 同一頻帶，只是編碼不同。到了3G系統，使用者如使用較高資料速率，可以指定特殊符號（pilot symbol）以控制自適應天線處理來減小使用者間的干擾，從而加大通訊容量，即在有幾個使用者 使用高速資料時仍容許較多使用者通電話。 無線行動通訊網有時為了公共安全的原因，需要相當精確地測定某一移動終端或個人在某 一時間移動至地理上的位置，稱為定位技術（geoloca-tion）。現在已有一種獨立的手持機能 夠附帶裝置，利用全球定位系統（GPS,global positioning system），在室外測定移動個人 自己的位置。將來進入3G時代，個人移動無線手機本身可能附有定位功能，它在得到網的協助 下進行定位工作，不必另外攜帶獨立的GPS手持機。就是說，新式的行動通訊手機附裝協助的 AGPS（assisted GPS), 測定自己在室外，甚至室內的地理位置。通訊手機於需要時由網提供 情況，不必由通訊手機本身連續跟蹤GPS衛星。 蜂窩網3G系統向未來的分組交換有線網看齊，著重於提供儘量高速率的資料通訊。蜂窩網 也要提供不對稱數字傳輸。象有線網的不對稱數字使用者線ADSL那樣，無線電基臺至使用者的方向 提供較高速率的資料傳輸。有線網是在交換局設定多載波離散多音調（DMF,Discrete Multi-Tone)裝備，而無線網是在基臺設定多載波正交頻分多路（ OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex）裝備，這對於移動使用者接上Internet索取大量資訊時非常需 要。 3衛星通訊和微波通訊有重要作用 無線行動通訊除了大部分依靠城市蜂窩網、如上節所述外，還有衛星通訊也非常重要，大 有發展前途。同步衛星對固定通訊和廣播已經多年實踐證明極為可靠，還可有利地提供遠端移 動通訊、低軌 道、中軌道衛星通訊。如在技術、裝置、成本各方面深入研究，仍能大有作為， 對全球個人行動通訊發揮作用。同溫層（平流層）無線通訊已有方案提出，如繼續具體研究， 對固定通訊和行動通訊都有獨特作用。此外，無線固定通訊包括人們熟知的微波數字接力通訊 和最近提倡的無線使用者環路（WSL,Wireless Subscriber Loop),在人口較少的地區很適用，它 們與建設光纖光纜和有線市內電話使用者線相比，有建設較快、投資較少的優點。毫米波無線電 通訊和無線紅外線通訊已在多處安裝試驗，證明對短距通訊有好處。總之，國際上不少實際應 用和試驗經驗表明，無線通訊優點很多，值得擴大實際使用範圍。可以斷言，在進入新世紀後， 無線通訊必將與有線通訊一同快速發展和互相配合應用，不愧為資訊基礎結構的兩大組成部分。 同步軌道執行的衛星過去提供可靠的國際通訊和電視傳播，享有盛譽。近年加強開發，尤 其對衛星內部的轉發器(transponder)，放寬傳輸頻帶、加大發射功率、改進天線效率，甚至 加裝ATM裝置，擴大業務功能，以致地面應用越來越增多。一種應用是在地上安裝“甚小孔徑 天線”的衛星站，稱為VSAT，為大企業的廣域專用通訊提供方便。同步衛星也可能對地面提供 遠距行動通訊，但地面移動 終端需裝較大的對星天線，而且在高樓林立的城市 中心電波傳 播有困難。為此，對地面的全球行動通訊，曾另行研製發射低軌道、離地面幾百至一千公里的 幾十顆移動衛星族，稱為 LEO（Low Earth Or-bit）。又曾研製發射中軌道、離地約一萬公里 的十顆移動衛星族，稱為MEO( Medium Earth Orbit)。[相應地，原來離地面36，000km、與地 球同步執行的三顆衛星族，稱為 GEO(Geostationary Earth Or－bi)]。雖然最近LEO系統 Iridium在開放商用後不久就受到挫折，另一系統Globalstar正在開放商用，可能順利進行， 但應該冷靜地對待。這些LEO／MEO全球無線移動通訊系統的理論和技術是正確的，但經營商對 使用者需求的條件、移動手機的裝置和成本，以及向用戶收費不宜過貴等問題，似乎預先考慮得 不夠周到。如能認真吸取經驗，仔細分析原因，很可能得到圓滿成功，我們可以熱情期待著美 好的前途。無線固定通訊也要向前發展，充分利用無線特有的優點，但無線通訊受到無線電頻 譜資源的限制，為了繼續開發應用，必須考慮提高運用頻率或縮短運用波長，即從微波（釐米 波）延伸至毫米波、甚至紅外波。在這樣的延伸程序中，必將遇到新的電波傳播問題和器件問 題，都要逐一妥善解決，應該受到有關各方的支援和鼓勵。