在20世纪80年代,我们迈入了移动通信的初级阶段,即第一代移动通信(1G),以美国的AMPS和欧洲的TACS为代表。这一时期的技术主要面向广大地区内数量有限的用户群体,提供基础的移动电话服务。1G网络的特点可以概括为:用户规模较小,业务需求较低,小区覆盖范围广阔,通常覆盖半径从几千米到几十千米不等,且每个小区配备有限的无线信道频率资源。在技术上,AMPS和TACS均基于模拟技术,采用频分多址(FDMA)方式,为每个基站分配特定的载频以实现与手机用户间的语音通信,而语音信号则通过模拟调频(FM)体制进行传输。这一时期,不同国家根据自身情况发展了各具特色的移动通信系统,展现了1G技术的多样性。无线电信号在第一代移动通信系统中的旅程始于天线,它捕捉到的信号首先被送入带通滤波器,这一步骤确保了只有特定频率范围内的信号能够通过。随后,信号被低噪声放大器增强,为接下来的处理步骤做好准备。在第一混频器中,信号经历了关键的频率转换,从射频变换到45MHz的中频信号。这一中频信号随后被放大,并与第二本振信号混合,进一步将频率降低到462.5kHz的第二中频信号。中频滤波器的带宽根据信号的具体带宽来设定,对于AMPS系统为30kHz,TACS系统为25kHz,而剩余的12.5kHz则用于其他用途。经过中频放大的第二中频信号最终被送入锁相环FM解调器,在这里,信号被解调,还原出原始的语音信息。这一时期的移动通信系统建立在模拟无线电技术之上,其特点是每个信道的中频带宽较窄,导致接收机只能处理单一用户的信号。通信功能完全由专用硬件决定,这限制了系统的信号适应能力和灵活性,也难以满足现代通信对于可扩展性和可升级性的高要求。这种模拟技术体制的局限性,为后来数字通信技术的发展铺平了道路。
第二代移动通信系统采用数字调制技术,具有更强的抗干扰能力和更大的通信容量,同时采用了时分多址TDMA和码分多址CDMA体制,大大提高了频谱利用率,增加了系统容量。信道带宽也从模拟体制的30/25kHz,提高到了200kHz和1.25MHz。一些典型的无线接口如下:GSM接收机通过二次变频的射频前端,把射频信号变换为中频信号,第一次中频信号频率为71MHz,第二次中频信号频率为6MHz。之后进行A/D采样数字化,把模拟中频信号变换为数字信号,再由信号处理器DSP完成解调。两个数字化,一是通信体制的数字化,把语音信号数字化后经过数字调制MSK/PSK进行信息传输;二是解调方式数字化,把接收的已调模拟信号进行A/D采样数字化,在对数字化信号进行软件解调。第三代移动通信3G,主要目标是提供更高的比特率和更好的频谱利用率,以便为3G用户提供业务种类更加广泛、服务质量QoS更优的数据业务。ITU认可的第三代移动通信系统标准有三个:WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。其无线接口如下:WCDMA技术作为3G通信标准之一,其射频前端在2GHz频带工作,中频带宽设定为5MHz。这一技术通过两次变频过程,将2GHz的射频信号转换为一个固定的中频信号,随后数字解调单元对信号进行A/D采样,将其数字化。数字信号处理(DSP)软件随后介入,完成解调过程,最终提取出语音或视频数据流。WCDMA系统采用的是频分双工(FDD)模式,这一体制最初由欧洲的通信巨头如爱立信和诺基亚提出。它以5MHz的信道带宽运行CDMA技术,并集成了快速功率控制、下行发射分集以及基站间的异步操作等特性。与WCDMA不同,CDMA2000也是基于FDD体制,但它是由美国公司如高通、浪讯和摩托罗拉在2G的IS-95系统基础上发展而来。CDMA2000的一个显著特点是其向后兼容性,能够实现从2G到3G的平滑过渡。而TD-SCDMA则采用了时分双工(TDD)体制,这是中国大唐电信集团在国家支持下研发的3G标准。TD-SCDMA的特点是上下行在同一频段工作,无需连续对称的频谱,这使得它在频谱利用上具有高效率。这种设计使得TD-SCDMA在频谱资源有限的情况下,依然能够提供有效的通信服务。第四代移动通信系统4G,采用正交频分复用OFDM体制最主要特点是超高速的数据率,期望达到100Mbps,使无线上网速度大大加快。4G系统的特点:一射频是宽开的,接收各个移动通信频段的信号;二是中频是宽带的,可以使用与1G到4G甚至5G等信号;三是通信功能的实现是软件化的,信道选择、滤波、解调、译码均通过软件实现,而且这些软件是模块化、构件化,支持可动态重构和在线升级。4G软件无线电接收机,需要解决中频频率的选取、采样频率的选择、如何进行信道选择和匹配滤波、如何进行软件解调包括同步、均衡等。