【文章內(nèi)容簡介】 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 7 動通信頻譜 的原因而提交，一般不引起人們的重視 。 從十種候選技術看，有 8 種為 CDMA 技術，也就是說寬帶 CDMA 技術是第三代移動通信的主要技術 。 其中 WCDMA和 cdma2021 將是第三代移動通信的主流技術 。 盡管 ITU 仍在盡最大努力尋求標準的統(tǒng)一，但如圖 1 所示的以歐美為代表的兩種發(fā)展路線，將直接影響著第三代移動通信標準的走向 .事實上，目前已經(jīng)存在的兩大區(qū)域性標準化組織 3GPP 和 3GPP2，將有可能確定第三代移動通信的最終格局 .其中 3GPP 是由歐洲 ETSI 發(fā)起的，日本 ARIB、 TTC、韓 國 TTA 和美國 T1 參加的第三代伙伴計劃 .目的是制定以 GSM MAP 為核心網(wǎng)、 UTRA(FDD： WCDMA， TDD： TDCDMA)為無線接口的第三代移動通信標準 .43GPP2 是由美國國家標準協(xié)會 ANSI 發(fā)起的，日本 ARIB、 TTC、韓國 TTA 參加的另一個第三代伙伴計劃 .目的是制定以 IS41 為核心網(wǎng)、 cdma2021 為無線接口的第三代移動通信標準 .中國無線通信標準研究組(CWTS)也于 1999 年 5 月底正式加入了兩個 3GPP，積極參與其標準化工作 。 圖 121 核心網(wǎng)與無線接口的對應關系 ITU TG8/1 于 1999 年 3 月 8 日至 19 日在巴西召開了第 16 次會議 .此次會議完成并通過了 IMT2021 無線接口關鍵參數(shù) ()的選定，從而確定了第三代移動通信技術的基本格局 .巴西會議將 IMT2021無線接口技術被分 為 CDMA和 TDMA 4 王江舟 , 閔范保 , 聶敏 , 朱暢華 .第三代移動通信系統(tǒng)無線增強技術 .電子工業(yè)出版社 2021 電子科技大學畢業(yè)論文（設計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 8 兩大類， CDMA 又進一步分為 FDD 直接序列擴頻，即 FDD CDMADS(含 WCDMA 和cdma2021)、 FDD 多載波， FDDCDMAMC(cdma2021)和 TDD(含中國的 TDSCDMA、歐洲的 TDCDMA、日本的 WCDMA TDD 方式及 cdma2021 TDD 方式 )三種形式 .TDMA 也分成了類似的三種形式 。 而 CDMA FDD 直接序列擴頻方式和 CDMA TDD 方式是融合的兩個主要領域 。 1999 年 5 月 31 日到 6 月 11 日在北京舉行的 ITU TG8/1 第 17 次會議完成了第三代移動通信 IMT2021 無線接口技術規(guī)范建議 (簡稱 RSPC 建議 )框架的制定，并進一步推動了 CDMA 技術的融合 .這次會議為 ITU 在 1999 年 10 月份的芬蘭會議上完成 RSPC 建議最終文稿打下了堅實的基礎 5。 此次會議完成的無線接口規(guī)范框架分為三個部分：一部分是直接引用 3GPP 和其他地區(qū)標準化 組織的無線接口技術規(guī)范，約占 70%；另一部分是對每一個空中接口最主要和最基本內(nèi)容的描述，包括標準的主要參數(shù)、基本技術、主要性能和關鍵技術等，約占 20%；第三部分是對所有 ITM2021 空中接口的宏觀描述，這部分約占 10%.這一框架的構成表明以 ITU 為主導的、與 3GPP、 3GPP2 和地區(qū)標準化組織共同承擔的 IMT2021 無線接口標準制定工作的格局已很清晰 .ITU 從 1985 年提出第三代移動通信的概念以來，一直在領導著第三代移動通信標準化和標準的融合工作 .隨著標準截止日期和商用化時間的臨近，區(qū)域標準化組織，特別 是跨區(qū)域的標準化組織 3GPP和 3GPP2在每個接口的具體標準化方面做了深入細致的標準化工作 .ITU 和這些組織共同完成 IMT2021 標準制定是必然的趨勢，也是 ITU 不得不接受的現(xiàn)實 .。 由于 ITU 第三代移動通信無線接口規(guī)范 IMT2021 的制定工作將于 1999年 10月份結束， ITU 如何繼續(xù)進行在此之后的標準研究與技術改進工作也成為 TG8/1 北京會議的重要議題 .會議認為，在完成第一個版本的第三代標準之后，還要繼續(xù)進行增強型的 IMT2021 標準化研究，并對第三代移動通信業(yè)務和技術不斷更新 .對IMT2021 后 續(xù)技術 (第四代移動通信 )的研究也應提上議事日程 .這些新的研究課題將在 1999 年 11 月舉行的 ITUR 第 8 研究組會議上進行討論 。 (1)FDD 方面 1999 年 5 月國際運營者融合組 (OHG)在多倫多會議上就 CDMA FDD 技術融合達成了重要協(xié)議，在融合方面取得突破性進展 .此協(xié)議主要含兩個方面，一個是將兩種寬帶 CDMA 直接序列擴頻方式的三個主要參數(shù)統(tǒng)一起來，即： ①直擴系統(tǒng)碼片速率采用 ； ② 下行導頻方式，公共導頻采用連續(xù)導頻，即CDM；專用導頻采用非連續(xù)導頻，即 TDM； ③ 同步方 式，采用 WCDMA 的異步 /同步方式 。 5 ,and Personal Communications,:46～ 58 電子科技大學畢業(yè)論文（設計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 9 另外，此協(xié)議還將 CDMA FDD 多載波方式和 CDMA FDD 直接序列擴頻的高層協(xié)議統(tǒng)一起來，以支持基于 GSM 的核心網(wǎng)和基于 ANSI41 的核心網(wǎng) .1999 年 7 月份，兩個 3GPP 均明確表示支持 OHG 的融合建議和 ITU 的結論 。 (2)TDD 方面 中國一直是 TDD 技術融合的倡導者和推動者，并繼續(xù)積極推進CDMA TDD 技術的融合 .在 1999 年 4 月份北京舉行的第三次 TDD 融合會議上， 3GPP的一些主要成員原則上同意將 TDSCDMA的低碼片速率 ()作為 3GPP TDD的一個選項，另外將 TDSCDMA 的幾個關鍵技術，如智能天線、上行同步、接力切換 (baton handover)等，納入 3GPP TDD 標準中加以考慮 .我國也在 1999 年 6 月初舉行的 3GPP 會議上，將有關上述內(nèi)容的詳細文稿提交會議進行討論 .但根據(jù)會議討論的情況， 3GPP TDD 技術與我國 TDSCDMA 技術的完全融合，尚需大量的協(xié)調(diào)工作 。 第三節(jié) 第三代移動通信系統(tǒng)基本特征 模擬移動通信具有很多不足之處，比如容量有限；制式太多、互不兼容、不能提供自動漫游；很難實現(xiàn)保密；通話質(zhì)量一般；不能提供數(shù) 據(jù)業(yè)務等。第二代數(shù)字移動通信克服了模擬移動通信系統(tǒng)的弱點，話音質(zhì)量、保密性得到了很大提高，并可進行省內(nèi)、省際自動漫游。但由于第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)帶寬有限，限制了數(shù)據(jù)業(yè)務的應用，也無法實現(xiàn)移動的多媒體業(yè)務。同時，由于各國第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)標準不統(tǒng)一，因而無法進行全球漫游。比如，采用日本的 PHS系統(tǒng)的手機用戶，只有在日本國內(nèi)使用，而中國 GSM 手機用戶到美國旅行時，手機就無法使用了。 表 131 各種制式速率比對 制式 WCDMA R99 WCDMA R4 HSDPA R5 HSUPA R6 HSPA+ R7 LTE R8（ 08 年 9 月凍結） 技術特點 UTRAN 引入，關鍵技術應用 控制與承載分離 高速下行分組技術 HSDPA 的引入 高速上行分組技術 HSUPA 的引入及 MBMS HSPA 增強技術 多載波、OFDM 的引入進一步提高速率 上行 /下行速率 384Kbps/2Mbps 384Kbps/2Mbps 384Kbps/bps bps 10Mbps/28Mbps 50Mbps/100Mbps 電子科技大學畢業(yè)論文（設計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 10 成熟度 成熟商 用 成熟商用 成熟商用 系統(tǒng)成熟，終端 受限 商用不成熟， 預計 09Q3 商用不成熟，預計 2021 年后 與第一代模擬移動通信和第二代數(shù)字移動通信相比，第三代移動通信是覆蓋全球的多媒體移動通信。它的主要的特點之一是可實現(xiàn)全球漫游，使任意時間、任意地點、任意人之間的交流成為可能。也就是說，每個用戶都有一個個人通信號碼，帶著手機，走到世界任何一個國家，人們都可以找到你，而反過來，你走到世界任何一個地方，都可以很方便地與國內(nèi)用戶或他國用戶通信，與在國內(nèi)通信時 毫無分別。 能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務是第三代移動通信的另一個主要特點。這就是說，用第三代手機除了可以進行普通的尋呼和通話外，還可以上網(wǎng)讀報紙，查信息、下載文件和圖片；由于帶寬的提高，第三代移動通信系統(tǒng)還可以傳輸圖象，提供可視電話業(yè)務。 第三代移動通信區(qū)別于現(xiàn)有的第一代和第二代移動通信系統(tǒng)，其主要特點概括為： 1． 全球普及和全球無縫漫游的系統(tǒng)：第二代移動通信系統(tǒng)一般為區(qū)域或國家標準，而第三代移動通信系統(tǒng)是一個在全球范圍內(nèi)覆蓋和使用的系統(tǒng) .它將使用共同的頻段 (盡管 WPC 分配給 IMT2021 使用的頻 段為 18852025MHz， 21102200MHz，但在美國，部分頻段已用于 230MHz 頻段只是 IMT2021 計劃頻譜的一小部分， ITU 即將完成擴展頻譜的規(guī)劃 )及全球統(tǒng)一標準 . 2． 具有支持多媒體業(yè)務的能力，特別是支持 Inter 業(yè)務的能力：現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)主要以提供話音業(yè)務為主，隨著發(fā)展一般也僅能提供 100kb/s～200kb/s 的數(shù)據(jù)業(yè)務， GSM 演進到最高階段的速率能力為 384kb/信的業(yè)務能力將比第二代有明顯的改進 .它應能支持話音分組數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務；應能根 據(jù)需要，提供所需帶寬 .ITU 規(guī)定的第三代移動通信無線傳輸技術的最低要求中，必須滿足以下三種環(huán)境的要求，即：快速移動環(huán)境，最高速率達 144kb/s；室外到室內(nèi)或步行環(huán)境，最高速率達 384kb/s；室內(nèi)環(huán)境，最高速率達 2Mb/s。 3． 便于過渡、演進：由于第三代移動通信引入時，第二代網(wǎng)絡已具有相當規(guī)2 G 2 . 5 G 3 G 3 . 5 G 3 . 75 G 3 . 9 G 2 . 75 G GSM WCDMA R99/R4 GPPS EDGE HSDPA R5 HSUPA R6 HSPA+ R7 LTE R8 電子科技大學畢業(yè)論文（設計） 淺談第三代移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀與未來 11 模，所以第三代的網(wǎng)絡一定要能在第二代網(wǎng)絡的基礎上逐漸靈活演進而成，并應與固定網(wǎng)兼容 。 IMT2021 系統(tǒng)構成見圖 2，它主要有四個功能子系統(tǒng)構成，即核心網(wǎng) (CN)、無線接入網(wǎng) (RAN)、移動臺 (MT)和用戶識別模塊 (UIM)組成 .分別對應于 GSM 系統(tǒng)的交換子系統(tǒng) (SSS)、基站子系統(tǒng) (BSS)、移動臺 (MS)和 SIM 卡 .另外 ITU 定義了 4 個標準接口，即： 6 物理層：它由一系列下行物理信道和上行物理信道組成 。 鏈路層：它由媒體接收控制 (MAC)子層和鏈路接入控制 (LAC)子層組成 4．高服務質(zhì)量：具有長話的話音質(zhì)量，比特錯誤率小于 10－ 6 的數(shù)據(jù)業(yè)務。具有與固定通信網(wǎng)絡相比擬的高話音質(zhì)量和高安全性 ， 具有在 2GHz 左右的高效頻譜利用率，且能最大程度地利用有限帶寬 ， 移動終端可連接地面網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)，可移動使用和固定使用，可與衛(wèi)星 業(yè)務共存和互連 。 能夠處理包括國際互聯(lián)網(wǎng)和視頻會議、高數(shù)據(jù)率通信和非對稱數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆纸M和電路交換業(yè)務； 5．核心網(wǎng)由電路交換向分組交換過渡，并最終向全 IP 網(wǎng)演進 。 一個共用的基礎設施，可支持同一地方的多個公共的和專用的運營公司 6．低成本、低功耗、小體積、高保密等良好的商業(yè)特性。 手機體積小、重量輕，具有真正的全球漫游能力 。 具有全球范圍設計的 ，與固定網(wǎng)絡業(yè)務及用戶互連，無線接口的類型盡可能少和高度兼容性 。 第四節(jié) 第三代移動通信標準中的主要技術 帶來第三代移動通信系統(tǒng)天翻地覆變化的當然是第三代移動通信中所采用 的多種高新技術，這些高新技術是第三代移動通信系統(tǒng)的精髓，也是制訂第三代移動通信系統(tǒng)標準的基礎，了解這些技術就了解了第三代移動通信系統(tǒng)。下面我們就專門介紹幾項有可能應用于第三代移動通信系統(tǒng)中的技術。 1． TDSCDMA 技術。 TDSCDMA 是中國唯一提交的關于第三代移動通信的標準技術，它使用了第二代和第三代移動通信中的所有接入技術，包括 TDMA、 CDMA 和SDMA，其中最關鍵的創(chuàng)新部分是 SDMA。 SDMA 可以在時域 /頻域之外用來增加容量和改善性能， SDMA 的關鍵技術就是利用多天線對空間參數(shù)進行估計，對下行 鏈路的信號進行空間合成。另外，將 CDMA 與 SDMA 技術結合起來也起到了相互補充的作用，尤其是當幾個移動用戶靠得很近并使得 SDMA 無法分出時， CDMA 就可以很輕松地起到分離作用了，而 SDMA 本身又可以使相互干擾的 CDMA 用戶降至最小。 SDMA技術的另一重要作用是可以大致