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關鍵詞：移動通信 3G IMT-2000
[Abstract] This paper introduced the general technique situation of the third generation mobile communication system ,and discussed the network standard and optimizing network characteristic of IMT-2000 system based on analyzing and comparing all kinds of mobile communication systems.
Key words: mobile communication 3G IMT-2000
一、引言
現在，手機已成為普通百姓生活中不可缺少的通訊工具，它為人們的語音通訊提供了很多便利。但是，現在的手機通話質量不好的問題一直困擾著人們，而且隨著信息時代的到來，人們對數據和圖像的需求量越來越大，現在的手機無法滿足人們的需求。于是人們開始關心下一代手機什么樣？通信專家會告訴你：下一代手機更加精致、輕便，通過它你可以接受電子郵件、上互聯網購物、可以開著車收聽網上新聞，可以與企業(yè)局域網連接并查詢相關信息，可以打可視電話。這就是業(yè)內人士常說的第三代移動通信——寬帶CDMA帶給我們的全新通信方式。這一切聽起來是那么美好，你一定會覺得它會離我們十分遙遠，其實它近在眼前。電信廠商告訴人們，這一切的實現只需要5年時間。他們一致認為未來幾年將是CDMA的天下。
到目前為止，移動通信系統已發(fā)展到第二代。第一代移動通信系統是采用FDMA方式的模擬蜂窩系統，如AMPS、TACS等，其缺點是容量小，不能滿足飛速發(fā)展的移動通信業(yè)務量的需要；第二代移動通信系統采用TDMA或CDMA為主的數字蜂窩系統，如GSM/DCS1800、IS-136、IS-95等，其容量和功能都比模擬系統有了很大的提高，但其業(yè)務種類主要限于話音和低速數據(≤9.6 kbit/s)，而社會的發(fā)展對通信業(yè)務種類和數量需求的劇增，人們已不再滿足于第二代系統。移動通信發(fā)展的最終目標是實現任何人可以在任何地點、任何時間與其他任何人進行任何方式的通信。于是，一種能夠提供全球漫游、支持多媒體業(yè)務且有足夠容量的第三代移動通信系統就應運而生。
目前，世界各主要通信廠商，包括摩托羅拉、諾基亞、愛立信、飛利浦、三星、中國中興、大唐電信等都在全力推動第三代移動通信的發(fā)展，投入巨大的人力、物力進行研發(fā)工作，并紛紛宣布其投入商用的時間。例如日本ARIB宣布于2001年商用，愛立信宣布于2002年投入商用等。廠商的這種競爭所造成的聲勢,更加劇了第三代移動通信到來的緊迫感。
二、三代移動通信(3G)——多媒體時代的需求
國際電訊聯盟(ITU)主要吸取了各大移動通信企業(yè)及標準化組織的意見，提出了第三代移動通信系統的概念, IMT-2000 的提出對于移動通信的發(fā)展具有里程碑和劃時代的意義。
IMT-2000其主要特性有：
1.全球性
如今3G已經是移動通信領域最熱門的話題。3G―第三代移動通信系統IMT-2000, 是國際電聯(ITU)早在1985年提出的第三代移動通信系統的概念, IMT-2000 的提出對于移動通信的發(fā)展具有里程碑和劃時代的意義。
IMT-2000其主要特性有：
IMT-2000是一個全球性的系統，能夠促成全球標準，能同時容納不同系統，具有世界統一的頻段和基于終端移動性的全球漫游特性。
2.支持分組交換和多媒體業(yè)務
IMT-2000第三代移動通信應當能夠同時提供實時語音和寬帶數據等多媒體業(yè)務，包括：能夠支持新的基于分組交換的空中接口，實現無線接入互聯網及無線IP技術，支持話音、活動視頻和高清晰圖像等多種多媒體業(yè)務，實現多種信息一體化。
3.高速傳輸、傳輸速率能按需分配
支持快速移動環(huán)境中的144kbit／s數據速率和室內慢速移動環(huán)境下的2Mbit／s 數據速率；室內外步行環(huán)境至少384 kbit/s數據速率；衛(wèi)星移動環(huán)境至少9.6 kbit/s數據速率。支持多種速率的業(yè)務，包括低速尋呼、語音以及與視像和文件傳送有關的高速業(yè)務，傳輸速率能按需分配；具有支持上行和下行數據速率不對稱的能力。
4.統一性
能把現存的尋呼、無繩、蜂窩、衛(wèi)星移動等通信系統綜合在統一的系統中，以提供多種服務。
5.兼容性
能夠實現多個網絡互聯，包括與第二代移動通信網、ISDN及PDN等互聯；IMT-2000具有系統從第二代系統演進、用戶從第二代系統過渡以及在IMT-2000內部演進的靈活性；在其內部以及與固定網之間的業(yè)務可相互兼容；具有能使移動網業(yè)務不斷擴充并能獲取固定網業(yè)務和設施的構架。
6.業(yè)務靈活性
第三代的網絡體系必須能夠做到方便地調整網絡以增加新的業(yè)務，即要求網絡體系可以靈活地引入新業(yè)務，最小程度地影響網絡各單元。
7.智能化
網絡上則以智能化為典型特征。移動終端可以連接地面網和衛(wèi)星網，可移動使用也可固定使用。
總之，全球漫游和多媒體業(yè)務是第三代移動通信系統所追求的主要目標。第三代移動通信系統的研究為人們展示了一個美好的前景，未來人們可以帶著一部手機周游世界，而不必為在哪些國家無法進行通信擔心，用戶還可用這部手機實現可視通話，接入互聯網等，真正實現隨時隨地的多媒體通信。
三、第三代移動通信系統的組成及分層結構
IMT-2000系統主要由四個功能子系統組成(如圖1)，即核心網(CN),無線接入網(RAN)、移動臺(MT)和用戶識別模塊(UIM)構成。分別對應于GSM系統的交換子系統(SSS)、基站子系統(BSS)、移動臺(MS)和SIM卡。另外，ITU定義了四個標準接口，即：
*網絡與網絡接口(NNI):由于ITU在網絡部分采用“家族概念”,因而此接口是指不同家族成員之間的標準接口，是保證互通和漫游的關鍵接口；
*無線接入網和核心網之間的接口(RAN-CN)，對應于GSM系統的A接口；
*無線接口(UNI)；
*用戶識別模塊和移動臺之間的接口(UIM-MT)。
第三代移動通信分層結構簡介如下：
★物理層：有一系列下行物理信道和上行物理信道組成。
★鏈路層：由媒體接入控制(MAC)子層和鏈路接入控制(LAC)子層組成，分別完成對物理層資源的管理以及業(yè)務質量控制。
★高層：負責完成各種業(yè)務呼叫信令處理以及對各種業(yè)務的控制和處理，相當于OSI模型中網絡層以上各層的集合。
四、TD-SCDMA--中國移動通信技術和產業(yè)的驕傲
根據ITU要求，世界上各大電信運營商提出了自己的第三代移動通信系統方案。例如， W-CDMA，cdma2200， TD-CDMA。我國也第一次提出自己的建議:TD-SCDMA，又在此無線傳輸技術(RTT)的基礎上，通過自己的努力和國際合作，完成了TD-SCDMA標準，成為CDMA TDD標準的一員。這是我國的一次創(chuàng)舉，也是中國對國際上第三代移動通信發(fā)展的一個貢獻。
TD-SCDMA的中文含義為時分同步碼分多址接入，該項通信技術也屬于一種無線通信的技術標準。
1、TDD雙工方式在第三代移動通信中的重要性
在第三代移動通信標準制定過程中，國際上對TDD雙工方式第一次給予了高度重視，在CDMA和TDMA系統中都制定了TDD的標準。很多國家的營運商都表示了首先選用TDD系統的愿望。其主要原因為在同樣滿足IMT2000要求的前提下，TDD系統有如下特點：
•TDD能使用各種頻率資源，不需要成對的頻率；
•TDD適用于不對稱的上下行數據傳輸速率，特別適用于IP型的數據業(yè)務；
•TDD上下行工作于同一頻率，對稱的電波傳播特性使之便于使用諸如智能天線等新技術，達到提高性能、降低成本的目的；
•TDD系統設備成本較低，將可能比FDD系統低20%-50%。
TDD系統的主要問題是在終端的移動速度和覆蓋距離等方面，如目前ITU要求TDD系統達到120km/h，而FDD系統則要求達到500km/h；FDD系統的小區(qū)半徑可能達到數十公里而TDD系統只有幾公里。
以上情況說明，移動通信一定是以FDD為主流的傳統論點已受到挑戰(zhàn)，TDD系統在第三代移動通信中的位置已不可動搖。目前，多數人預測第三代移動通信網絡的前景是一個共同的網絡，衛(wèi)星移動通信系統用來完成全球無縫覆蓋，FDD系統用來建設全國和國際移動通信網，而TDD系統用來在城市人口集中地區(qū)提供高密度和高容量的話音、數據及多媒體業(yè)務，用雙模甚至多模用戶終端來實現全球漫游。
2、TD-SCDMA--具有最佳頻譜利用率的3G解決方案
對于實現對稱和非對稱業(yè)務的最佳頻譜利用率的目標來說，實現靈活的，自適應的頻譜分享是十分必要 的。一些為克服FDD模式的缺點的研究工作的結果表明，在頻域上，自適應的頻譜分享將導致下列困難 ——系統自身干擾和引起EMC問題，也就是增加了系統的復雜性和整體費用。因此，TD-SCDMA的設計參照了TDD( 時分雙工)在不成對的頻帶上的時域模式。
TDD模式是基于在無線信道時域里的周期地重復TDMA幀結構實現的。這個幀結構被再分為幾個時隙。在 TDD模式下，可以方便地實現上/下行鏈路間地靈活切換。這一模式的突出的優(yōu)勢是，在上/下行鏈路間的時隙分 配可以被一個靈活的轉換點改變，以滿足不同的業(yè)務要求。這樣，運用TD-SCDMA這一技術，通過靈活地改變上/ 下行鏈路的轉換點就可以實現所有3G對稱和非對稱業(yè)務。
對于FDD和TDD模式下的對稱業(yè)務，它們的頻譜利用率基本上是相等的。
如果在成對的頻譜上，對稱的FDD模式業(yè)務的帶寬為5MHz,在成對的頻譜中上/下鏈路的要求為10MHz的總 頻譜。然而，對于在成對的頻帶上非對稱FDD-互聯網模式，也就是IP業(yè)務，是典型的滿負荷下行鏈路和與相對 小的負荷的上行鏈路。這樣，大多數上行鏈路頻譜不能被利用。作為一種選擇，靈活的非對稱TDD-互聯網模式 極容易設立一個轉換點，即大約80%的下行鏈路獲得容量(等于大約50%的下行鏈路帶寬),與此同時上行鏈路的容 量被減至20%。
上述情況表明，在FDD模式中由于增長的非對稱業(yè)務量的關系，數據吞吐量有一個固有的下落。然而， TDD模式則在每種獨立的業(yè)務中都呈現出滿負荷的數據吞吐量。在非成對頻譜中TDD模式的這種性能是系統固有 的靈活時域上/下行鏈路的資源分配的結果。
據此，我們可以得出結論，合適的TD-SCDMA時域操作模式可自行解決所有對稱和非對稱業(yè)務以及任何混 合業(yè)務的上/下行鏈路資源分配的問題。但在FDD系統中，由于其固定的上/下行鏈路分配，導致這個問題不能在 頻域中被徹底解決。進一步應被強調的是，在時域TDD模式的系統中，對于頻率規(guī)劃管理來說，不成對頻域更容 易被分配和利用。
五、走進移動通信新時代
CDMA在中國取得了長足發(fā)展，這帶給我們機遇，同時也是對我們民族通信產業(yè)的一次挑戰(zhàn)。如果說GSM時代我們已經落后，那么CDMA時代應該是我們趕上國際水平的一個契機。我們從聯通“新時空”、大唐電信、中興的身上已看到了黎明前的曙光。努力吧，同胞們��！
