【文章內(nèi)容簡介】 早期研究中,對各種不同的接入技術(shù)包括TDMA、CDMA、OFDM等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和評(píng)估。為WCDMA奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。WCDMA支持384Kbps到2Mbps不等的數(shù)據(jù)傳輸速率,在高速移動(dòng)的狀態(tài),可提供384Kbps的傳輸速率,在低速或是室內(nèi)環(huán)境下,則可提供高達(dá)2Mbps的傳輸速率。,固定線路Modem也只是56Kbps的速率,由此可見WCDMA是無線的寬帶通訊。此外,在同一些傳輸通道中,它還可以提供電路交換和分包交換的服務(wù)。因此,消費(fèi)者可以同時(shí)利用交換方式接聽電話,然后以分包交換方式訪問因特網(wǎng),這樣的技術(shù)可以提高移動(dòng)電話的使用效率,使得我們可以超越在同一時(shí)間只能做語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?wù)的限制。在費(fèi)用方面,WCDMA因?yàn)槭墙柚职粨Q的技術(shù)。所以,網(wǎng)絡(luò)使用的費(fèi)用不是以接入的時(shí)間計(jì)算,而是以消費(fèi)者的數(shù)據(jù)傳輸量來定[9]。 WCDMA的技術(shù)特點(diǎn)WCDMA的發(fā)起者主要是歐洲和日本的標(biāo)準(zhǔn)化組織和廠商，WCDMA繼承了第二代移動(dòng)通信體制GSM標(biāo)準(zhǔn)化程度高和開放性好的特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展順利。WCDMA支持高速數(shù)據(jù)傳輸（慢速移動(dòng)時(shí)384kbit/s，室內(nèi)走動(dòng)時(shí)2Mbit/s），支持可變速傳輸。其主要特點(diǎn)如下：，從而將用戶信息擴(kuò)展到較寬的帶寬上（可以根據(jù)具體速率要求，選用不同的擴(kuò)頻因子）。其中FDD要求為上下行鏈路成對分配頻譜，而TDD可以使用不對稱頻譜供上下行鏈路共享，因此從某種意義上說，TDD可以更節(jié)省地使用頻譜資源。對于人口密集地帶可選用多個(gè)載波覆蓋。，但10ms幀之間用戶的數(shù)據(jù)容量可變。，擴(kuò)大了覆蓋范圍。WCDMA空中接口包括先進(jìn)的CDMA接收機(jī)，它利用了多用戶檢測和自適應(yīng)智能天線技術(shù)，這些手段可以較好地提高系統(tǒng)覆蓋和容量。 ，支持系統(tǒng)間的切換。 ，故右避免音頻干擾。另外WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)由第三代合作伙伴計(jì)劃組織（3GPP）制訂，目前有R9RR5 三個(gè)版本完成定稿，正在進(jìn)行R6版本的制訂工作。每個(gè)版本都有獨(dú)特的性質(zhì)，其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃清晰，制定嚴(yán)謹(jǐn)。、穩(wěn)定的R99。目前在全球已經(jīng)安裝和試開通的WCDMA 網(wǎng)絡(luò)都是基于這個(gè)版本的。其最大的特征在于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上繼承了GSM/GPRS 核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)。與GSM 不同的是在無線接入網(wǎng)部分引入了全新的無線接口WCDMA，并采用了分組化傳輸，更有利于實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。在接口方面引入了基于ATM的Iub、Iur和Iu 接口，該版本功能在2000年3月份被確定，目前標(biāo)準(zhǔn)已相當(dāng)完善。R4 在核心網(wǎng)電路域部分針對R99 基于TDM 的電路核心網(wǎng)進(jìn)行了很大改進(jìn)，提出與承載無關(guān)的電路交換網(wǎng)絡(luò)BICSCN 的概念。R4電路域由MSCServer、GMSCServer、MGW 等實(shí)體組成，各實(shí)體之間提供標(biāo)準(zhǔn)化的接口；信令可使用IP 承載；語音分組化實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)帶寬動(dòng)態(tài)分配，并且對帶寬要求有所下降。 化的R5。 R5 在接入網(wǎng)部分通過引入IP 技術(shù)實(shí)現(xiàn)端到端的全I(xiàn)P化。這些技術(shù)包括HSDPA（高速下行分組接入，其峰值數(shù)據(jù)速率可高達(dá)10Mb/s，時(shí)延更?。┖蚒E 定位增強(qiáng)功能（更多的支持定位業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)手段）。特別是在R5 階段引入了IP 多媒體子系統(tǒng)（IMS），疊加在分組域網(wǎng)絡(luò)之上，由CSCF（呼叫狀態(tài)控制功能）、MGCF（媒體網(wǎng)關(guān)控制功能）、MRF（媒體資源功能）和HSS（歸屬簽約用戶服務(wù)器）等功能實(shí)體組成。R5 在業(yè)務(wù)方面除原有的CAMEL、OSA 之外，新支持SIPAS。 R6 完成時(shí)間尚未確定，目前計(jì)劃的R6主要特性包括：UTRAN和CN傳輸增強(qiáng)，無線接口增強(qiáng)，IMSphase2，Presence，Push 業(yè)務(wù)，多媒體廣播和多播MBMS，LCS、MMS、MeXE、緊急呼叫等增強(qiáng)，數(shù)字權(quán)限管理DRM，WLAN－UMTS互通，優(yōu)先業(yè)務(wù)，通用用戶信息GUP，網(wǎng)絡(luò)共享，不同網(wǎng)絡(luò)間的互通。 WCDMA的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展探討 截至2008年6月，有91個(gè)國家部署了211張WCDMA商用網(wǎng)絡(luò)，占3G網(wǎng)絡(luò)總數(shù)的72%。在中國發(fā)牌前，亞洲地區(qū)共計(jì)擁有12張WCDMA牌照。作為WCDMA技術(shù)發(fā)展的代表性國家，日本和韓國在WCDMA的發(fā)展和應(yīng)用上起到了先鋒作用，但是歐洲用戶數(shù)已超過亞太地區(qū)。日本的NTTDoCoMo是全球第一個(gè)發(fā)展3G的運(yùn)營商，也是目前全球提供WCDMA技術(shù)的最大的3G移動(dòng)服務(wù)運(yùn)營商。韓國是全球3G業(yè)務(wù)發(fā)展最快的市場之一，韓國三大運(yùn)營商SKT、KTF和LGT都推出了3G業(yè)務(wù)。盡管SKT和KTF獲得的是WCDMA的運(yùn)營許可證，并且也在2004年年初推出了商用業(yè)務(wù)，但是目前他們?nèi)砸訡DMA2000的業(yè)務(wù)為主。歐洲市場的商用網(wǎng)絡(luò)部署更加突出。截至2007年底，歐洲就已經(jīng)累計(jì)部署了111個(gè)WCDMA商用網(wǎng)絡(luò)、96個(gè)HSDPA商用網(wǎng)絡(luò)和18個(gè)HSUPA商用網(wǎng)絡(luò)。一些運(yùn)營商的WCDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成相當(dāng)規(guī)模，TMobile在德國的WCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋率超過50%，Vodafone在英國的WCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)到40%，而Telef243。nica在瑞典的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)到了75%。2010年底，全球3G用戶數(shù)將接近8億，其中使用WCDMA的用戶數(shù)將占到用戶總數(shù)的75%。西歐的發(fā)展尤其令人矚目，新增移動(dòng)用戶中WCDMA用戶超過30%。最早進(jìn)入WCDMA領(lǐng)域是愛立信、摩托羅拉等國外設(shè)備商，憑借卓越的研發(fā)和市場化能力，他們贏得了WCDMA第一桶金。隨后，從R99版本到HSPA，WCDMA技術(shù)經(jīng)歷了巨大的變化，在這一過程中，中國制造商擁有了后發(fā)優(yōu)勢。綜合2007年以來的公開信息，伴隨中興、華為等國內(nèi)設(shè)備廠商的快速崛起，部分傳統(tǒng)優(yōu)勢廠商正在逐步衰落。除了北電、摩托羅拉之外，阿爾卡特朗訊和諾基亞西門子在歐洲的傳統(tǒng)優(yōu)勢供應(yīng)商地位也正在遭受國內(nèi)設(shè)備商的挑戰(zhàn)。在比利時(shí)等地，華為替換了阿朗的WCDMA；羅馬尼亞運(yùn)營商Zapp、巴西最大運(yùn)營商BrT則選擇了中興作為UMTS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的合作伙伴?！　?jù)Gartner統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，2007年中興通訊無線新增合同全球第一，GSM出貨量同比增長300%，WCDMA系統(tǒng)2007年至2008年間獲11個(gè)正式合同，其中4個(gè)來自歐洲市場。華為方面則表示，公司2007年無線收入達(dá)70億美元。這一成就的取得很大程度上得益于后發(fā)優(yōu)勢。中國聯(lián)通此次建設(shè)WCDMA網(wǎng)絡(luò)，仍將首先給國內(nèi)企業(yè)帶來機(jī)會(huì)，同時(shí)也將帶動(dòng)WCDMA運(yùn)營中心向亞洲回歸。中國聯(lián)通2008年7月開始的試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)。在上海、深圳、佛山、柳州、鄭州、保定、無錫和武漢八地各進(jìn)行約100個(gè)基站規(guī)模的外場測試?！爸袊?lián)通移動(dòng)通信網(wǎng)升級(jí)改造項(xiàng)目”將在全國超過200個(gè)城市實(shí)施。首批招標(biāo)規(guī)模將在7萬基站左右。在2009年的最后一天，中國聯(lián)通宣布，經(jīng)過系列網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證及大量業(yè)務(wù)驗(yàn)證測試，WCDMA網(wǎng)絡(luò)二期建設(shè)的7?。▍^(qū)）50個(gè)城市均已具備正式商用條件， 50個(gè)城市近日啟動(dòng)3G正式商用，對外向公眾放號(hào)。目前，中國聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了我國335個(gè)大中城市，基本覆蓋全國地市級(jí)以上城市（除西藏5個(gè)地市以外）、交通干線和重點(diǎn)旅游景區(qū)，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較為理想。 　　從獲得3G牌照到現(xiàn)在，中國聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)速度、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模已雙雙創(chuàng)下全球第一。而此前，中國聯(lián)通還創(chuàng)造了WCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和業(yè)務(wù)開通時(shí)間的全球最快紀(jì)錄。 　　除了建設(shè)網(wǎng)絡(luò)外，正式商用以來，中國聯(lián)通推出了手機(jī)上網(wǎng)、手機(jī)電視、可視電話、手機(jī)音樂等3G業(yè)務(wù)，受到消費(fèi)者青睞。中國聯(lián)通還在京發(fā)布了“樂媒”業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)創(chuàng)新了傳統(tǒng)彩信業(yè)務(wù)的編輯發(fā)送模式，將多媒體內(nèi)容編輯和發(fā)送融為一體，優(yōu)化了文本、圖像、音頻和視頻多種媒體信息的相互分享，比傳統(tǒng)彩信操作更加便捷。據(jù)了解，目前已有約30款主流WCDMA 制式3G手機(jī)支持“樂媒”。這一業(yè)務(wù)在此時(shí)推出，對于3G業(yè)務(wù)節(jié)日市場的開發(fā)意義非凡[10]。4. 3G主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之TDSCDMA TDSCDMA概述TDSCDMA的全稱是Time DivisionSynchronous CodeDivision Multiple Access,即“時(shí)分同步碼分多址技術(shù)”,該項(xiàng)通信技術(shù)也屬于一種無線通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),它是由中國第一次提出并在此無線傳輸技術(shù)(RTT)的基礎(chǔ)上與國際合作,完成了TD SCDMA標(biāo)準(zhǔn),成為CDMA TDD標(biāo)準(zhǔn)的一員,這是中國移動(dòng)通信界的一次創(chuàng)舉,也是中國對第三代移動(dòng)通信發(fā)展的貢獻(xiàn)。在與歐洲、美國各自提出的3G標(biāo)準(zhǔn)的競爭中,中國提出的TDSCDMA已正式成為全球3G標(biāo)準(zhǔn)之一,這標(biāo)志著中國在移動(dòng)通信領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入世界領(lǐng)先之列。該方案的主要技術(shù)集中在大唐公司手中,它的設(shè)計(jì)參照了TDD(時(shí)分雙工)在不成對的頻帶上的時(shí)域模式。TDD模式是基于在無線信道時(shí)域里周期地重復(fù)TDMA幀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)幀結(jié)構(gòu)被再分為幾個(gè)時(shí)隙。在TDD模式下,可以方便地實(shí)現(xiàn)上/下行鏈路間的靈活切換。這一模式突出的優(yōu)勢是,在上/下行鏈路間的時(shí)隙分配可以被一個(gè)靈活的轉(zhuǎn)換點(diǎn)改變,以滿足不同的業(yè)務(wù)要求。這樣,運(yùn)用TDSCDMA這一技術(shù),通過靈活地改變上/下行鏈路的轉(zhuǎn)換點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)所有3G對稱和非對稱業(yè)務(wù)。合適的TDSCDMA時(shí)域操作模式可自行解決所有對稱和非對稱業(yè)務(wù)以及任何混合業(yè)務(wù)的上/下行鏈路資源分配的問題。TDSCDMA的無線傳輸方案靈活地綜合了FDMA,TDMA和CDMA等基本傳輸方法。通過與聯(lián)合檢測相結(jié)合,它在傳輸容量方面表現(xiàn)非凡。通過引進(jìn)智能天線,容量還可以進(jìn)一步提高。智能天線憑借其定向性降低了小區(qū)間頻率復(fù)用所產(chǎn)生的干擾,并通過更高的頻率復(fù)用率來提供更高的話務(wù)量。基于高度的業(yè)務(wù)性,TDSCDMA無線網(wǎng)絡(luò)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)連接到交換網(wǎng)絡(luò),如同三代移動(dòng)通信中對電路和包交換業(yè)務(wù)所定義的那樣。在最終的版本里,計(jì)劃讓TDSCDMA無線網(wǎng)絡(luò)與INTERNET直接相連。TDSCDMA所呈現(xiàn)的先進(jìn)的移動(dòng)無線系統(tǒng)是針對所有無線環(huán)境下對稱和非對稱的3G業(yè)務(wù)所設(shè)計(jì)的,它運(yùn)行在不成對的射頻頻譜上。TDSCDMA傳輸方向的時(shí)域自適應(yīng)資源分配可取得獨(dú)立于對稱業(yè)務(wù)負(fù)載關(guān)系的頻譜分配的最佳利用率。因此TDSCDMA通過最佳自適應(yīng)資源的分配和最佳頻譜效率,可支持速率從8kbps到2Mbps的語音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的3G業(yè)務(wù)[11]。 TDSCDMA的技術(shù)特點(diǎn)TDSCDMA目前主要是中國大唐集團(tuán)和鼎橋公司在開發(fā)，TDSCDMA技術(shù)進(jìn)展迅速：在順利通過信息產(chǎn)業(yè)部MTnet一、二階段測試的同時(shí)，成功的戶外演示顯示出TDSCDMA走向最終商用的不可逆轉(zhuǎn)之勢；3G頻譜規(guī)劃的出臺(tái)，TDD獲得了總共155MHz的頻譜資源，結(jié)合TDSCDMA技術(shù)在頻譜利用率方面的優(yōu)勢，必將為TDSCDMA在未來的發(fā)展上提供廣闊的空間；TDSCDMA試驗(yàn)網(wǎng)的成功試運(yùn)營，也進(jìn)一步加速了TDSCDMA的產(chǎn)業(yè)化及商用進(jìn)程。TDSCDMA的主要技術(shù)特點(diǎn)為：；；采用智能天線技術(shù)，提高了頻譜效率；采用同步CDMA技術(shù)，降低上行用戶間的干擾和保持時(shí)隙寬度；接受機(jī)和發(fā)射機(jī)采用軟件無限電技術(shù)；采用聯(lián)合檢測技術(shù)，降低多址干擾；多時(shí)隙，具有上下行不對稱信道分配能力，適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；采用接力切換，降低掉話率，提高切換的效率；核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與他們的兼容性；基站間采用GPS或者網(wǎng)絡(luò)同步方式，降低基站間干擾。下面我們就TDSCDMA某些技術(shù)特點(diǎn)作具體分析和研究：智能天線是由若干空間分隔的同心圓形天線陣列組成，每個(gè)天線的輸出通過多輸入接收機(jī)組合在一起，本質(zhì)上，它是采用數(shù)字波束成型技術(shù)的自適應(yīng)天線陣。其突出優(yōu)點(diǎn)呈現(xiàn)在二個(gè)方面:第一，可增加系統(tǒng)容量及覆蓋范圍，借助有用信號(hào)和干擾信號(hào)在入射角上的差異，選擇恰當(dāng)?shù)暮喜?quán)值，將天線陣列方向圖主瓣對準(zhǔn)和自適應(yīng)跟蹤接收信號(hào)，而旁瓣或零陷對準(zhǔn)主要的干擾信號(hào)，從而可有效地抑制干擾，更大比例地降低頻率復(fù)用因子。第二，可減少多徑效應(yīng)，智能天線波束成型算法可將多徑傳播綜合考慮，克服了多徑傳播引起數(shù)字無線通信系統(tǒng)性能的惡化，從接收角度看，基站利用智能天線對來自移動(dòng)臺(tái)的多徑電波方向進(jìn)行波達(dá)方向(DOA)估計(jì)，并進(jìn)行空間濾波，也成為上行波束成型，可抑制其它移動(dòng)臺(tái)干擾和多徑干擾。 智能天線的現(xiàn)存問題主要有2個(gè)。 第一，在高速移動(dòng)環(huán)境下，性能受到影響。移動(dòng)通信本身是一個(gè)時(shí)變信道，終端用戶具有移動(dòng)性，由于智能天線是由接收信號(hào)對上下行波束成型，因多譜勒頻移特性要求TDD的周期不能太長。例如，當(dāng)移動(dòng)用戶速度達(dá)到，100 Km/h時(shí)，其多譜勒頻移接近20 Hz，用戶端在10 ms內(nèi)的位置變化達(dá)到28 CM, TDSCDMA工作在2GHz頻段，已超過一個(gè)波長，這對下行波束成型將帶來較大誤差。為此，就要將下TDD周期至少縮短一半，使收發(fā)間隔控制在子幀5 ms內(nèi)，否則，無法保證智能天線的正常算法功能。 第二，在PLMN中，智能天線只能克服一個(gè)碼片間隔內(nèi)的多徑干擾，而無法克服一個(gè)碼片時(shí)間外多徑時(shí)延引起的干擾。 同步CDMA指上行鏈路各終端用戶信號(hào)與基站解調(diào)器要求完全一致，其同步功能通過軟件設(shè)計(jì)和物理層幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。具體的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)一定算法由基站向終端用戶發(fā)送一個(gè)“同步移動(dòng)指令”。同步CDMA技術(shù)可讓使用正交擴(kuò)頻碼的各個(gè)碼道在解擴(kuò)時(shí)完全正交，相互間不會(huì)產(chǎn)生多址干擾，從而克服了異步CDMA多址技術(shù)存在的問題，大大提高了CDMA系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。 同步CDMA技術(shù)的問題在于，系統(tǒng)對同步要求非常嚴(yán)格，上行同步要求為，1/8 Chip寬度，網(wǎng)絡(luò)同步要求為5 us。此外，在移動(dòng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格同步存在難度，特別是高速移動(dòng)環(huán)境中，基站到用戶的電波傳播時(shí)間不斷變化，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格同步更加困難。 聯(lián)合檢測技術(shù)(JD)是在多用戶檢測技術(shù)(MUD)基礎(chǔ)上提出的，TDSCDMA首次在CDMA上采用JD，實(shí)現(xiàn)了智能天線與JD技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。由于TDSCDMA采用低碼片速率，擴(kuò)頻增益較小，為了更好地解決智能天線主波束內(nèi)多用戶干擾問題和克服多徑時(shí)延干擾問題，TDSCDMA引入JD算法。JD算法的核心問題是利用智能天線空域?yàn)V波的結(jié)果、小區(qū)內(nèi)用戶的已知信息、信號(hào)估計(jì)的結(jié)果，對小區(qū)內(nèi)所有用戶信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合檢測，以得到多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)信息，從而提取有用用戶信息，并利用所有用戶的信道編碼和信道信息，消除符號(hào)間干擾(ISI)和用戶間多址干擾(MAI )。